质量流量计原理：科里奥利力
科里奥利质量流量计
优点与缺点
优点
缺点
优点
科里奥利质量流量计直接测量质量流量，有很高的测量精确度。 可测量流体范围广泛，包括高粘度液的各种液体、含有固形物的浆液、含有微量气体的液体、有足够密度的 中高压气体。 测量管的振动幅小，可视作非活动件，测量管路内无阻碍件和活动件。 对应对迎流流速分布不敏感，因而无上下游直管段要求。 测量值对流体粘度不敏感，流体密度变化对测量值得值的影响微小。 可做多参数测量，如同期测量密度，并由此派生出测量溶液中溶质所含的浓度。
不能用于较大管径，目前尚局限于150（200）mm以下。 测量管内壁磨损腐蚀或沉积结垢会影响测量精确度，尤其对薄壁管测量管的科里奥利质量流量计更为显着。 压力损失较大，与容积式仪表相当，有些型号科里奥利质量流量计甚至比容积式仪表大100%。 大部分型号科里奥利质量流量计重量和体积较大。 价格昂贵。国外价格5000 ～美元一套，约为同口径电磁流量计的2 ～5倍；国内价格约为电磁流量计的2～ 8倍。
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基本介绍
基本介绍
流体为了反抗这种强迫振动，会给管子一个与其流动方向垂直的反作用力，在这种被叫做科里奥利效应力的 作用下，管子的震动不同步了，入口段管与出口段管在振动的时间先后上会出现差异，（差异是由于入口段和出 口段流体流向是相反的），这叫做相位时间差。这种差异与流过管子的流体质量流量的大小成正比。如果通过电 路能检测出这种时间差异的大小，则就能将质量流量的大小给确定了。这种流量计被称作科里奥利直接质量流量 计，它与世界上目前在用的几十种常规容积式流量计的最大不同是它测的质量的大小，使用的单位是kg/h。用质 量（如千克）作单位的流量计比用容积（如立升或立方米）作单位的容积式流量计要准确和恒定。因为质量是遵 循守恒定律的。
科里奥利质量流量计工作原理
科里奥利质量流量计工作原理
科里奥利质量流量计是一种常用的流量测量仪器，它利用科里奥利效应来测量气体的质量流量。
其工作原理如下：
1. 气体进入流量计后，流经一个热电偶和一个辅助热电偶。
热电偶的位置要求在气体的流动方向上。
2. 两个热电偶都受到一个恒定的加热电流作用，使其保持在一定的温度差（通常为10℃）。
3. 气体流过热电偶时，根据科里奥利效应，热电势的大小与流过热电偶的气体的质量成正比。
4. 由于气体的质量流量与流过热电偶的气体的质量有关，所以可以通过测量热电势的大小来得到气体的质量流量。
5. 测量到的电位信号经过放大和处理后，可以将其转换为标准的电流信号或数字信号，以便进行进一步的分析和记录。
总结起来，科里奥利质量流量计通过测量气体流过热电偶时引起的热电势变化来间接地得到气体的质量流量。
这种测量原理简单可靠，并且对气体的压力和温度变化不敏感，因此在工业自动化控制和科学研究领域得到广泛应用。
科里奥利质量流量计原理及其应用
科里奥利质量流量计原理及其应用科里奥利效应是指在流体中通过有一温度差的导热体时，流体在导热体附近产生热量或吸收热量的现象。
科里奥利质量流量计利用了这一效应，通过测量不同温度下流体的温度差，进而确定流体的质量流量。
科里奥利质量流量计由导热体和两个温度传感器组成。
导热体通常为一根细长的热电偶或热电阻丝，安装在流体管道内部。
两个温度传感器分别安装在导热体的上游和下游位置，用于测量导热体处温度的变化。
当流体通过流量计时，由于科里奥利效应的存在，在导热体上会形成一个温度差。
这个温度差与流体的质量流量成正比。
科里奥利质量流量计工作的基本原理是根据热量传导和对流的物理特性。
当流体通过导热体时，导热体与流体之间会发生热量交换。
这个热量交换会导致导热体上的温度发生变化，而导热体处的温度变化与流体的流速和热导率有关。
通过测量导热体上游和下游的温度差，可以确定流体的流速和质量流量。
科里奥利质量流量计广泛应用于流体控制和检测领域。
它适用于气体和液体的流量测量，尤其对于液体的测量精度更高。
在工业生产中，科里奥利质量流量计常用于化工、石油、食品、制药等行业，用于计量和控制液体的流量。
它可以实时监测流体的流量，提供准确的流量数据，帮助企业实现节能减排和生产优化。
此外，科里奥利质量流量计还可应用于燃气发电站、供热系统、生物反应器等场合，用于流体质量的测量和监控。
科里奥利质量流量计具有准确、稳定、可靠的特点，但也存在一些限制。
首先，导热体的安装需要一定的技术要求，安装不当会影响测量的准确性。
其次，科里奥利质量流量计对流体中的杂质和气泡比较敏感，需要进行过滤和净化处理。
此外，科里奥利质量流量计的价格相对较高，适用于一些对流量测量要求较高的场合。
总之，科里奥利质量流量计是一种基于科里奥利效应原理的流量计，能够准确测量气体和液体的质量流量。
它在工业自动化控制和流体检测领域应用广泛，具有精度高、稳定性好、可靠性强等优点。
随着科技的不断进步，科里奥利质量流量计将会在更多领域得到应用和发展。
科里奥利质量流量计原理与应用
46一、科里奥利质量流量计原理当质量为m的质点以速度υ在对p 轴作角速度ω旋转的管道内移动时，质点受到两个分量的加速度及其力。
1）、法向加速度即向心力加速度αr，其量值等于ω2r，方向朝向P轴；2）、切向加速度αt 即科里奥利加速度，其量值等于2ωυ，方向与αr垂直。
由于复合运动，在质点的αt方向上作用着科里奥利Fc=2ωυm，管道对质点作用着一个反向力-Fc= -2ωυm。
当密度为ρ的流体在旋转管道中以恒定速度υ流动时，任何一段长度Δx的管2道都将受到一个ΔFc的切向科里奥利力。
（1）式中 A——管道的流通内截面积。
由于质量流量计流量即为δm，δm=ρυA，所以（2）因此，直接或间接的测量在旋转管道中的流动流体产生的科里奥利力就可以测的得质量流量，这就是CMF的基本原理。
二、影响质量流量计准确度的因素1.工艺温度对质量流量计准确度的影响。
科氏力质量流量计的质量流量测量原理都是基于下面公式【1】: (1)式中： 为质量流量;K 为传感管的扭转弹性模量;为左右传感管的时间差;为左右传感管的半径。
当K、r为常数时，仅与时间差 成正比。
然而与金属弹性变化有关的杨氏弹性模量是温度的函数。
当温度发生变化时，传感管的钢性也随之变化，K就不再是一个常数，从而影响质量流量计的准确度；当温度变化时，还会引起传感器的几何结构的不均衡, 从而影响到质量流量计的零点稳定度。
当流量较大时,工艺温度变化对流量测量准确度的影响不是很大。
就CMF200型来说,在额定流量时,每变化1度才影响准确度±0.0001%。
但流量较小时,工艺温度对准确度的影响就不可忽视了。
2.工艺压力对质量流量计准确度的影响。
从公式（1）我们知道，当r即左右传感管的半径发生变化，也会影响到质量流量计的测量准确度。
在实际应用中，我们知道传感管是一个弹性元件，一般管壁较薄,当压力增大时，r值也会随着增大，从而影响准确度。
压力对测量准确度的影响：当工艺压力增大，会使流量计产生一个负向偏差，表现为流量显示值比实际值偏小；当压力减小时；会使流量计产生一个正向偏差，表现为流量显示值比实际值偏大。
科里奥利质量流量计工作原理
科里奥利质量流量计工作原理
科里奥利质量流量计是一种基于科里奥利效应的流量测量仪表，用于测量流体的质量流量。
它利用了科里奥利定律，即当流体流经一根装有电磁线圈的传感器时，由于流体的速度和温度的变化，会在传感器中产生一个感应电势。
具体工作原理如下：
1. 流体通过流量计中的管道，以一定的速度流动。
流速较高的流体具有较高的科里奥利效应，即会在传感器中产生较大的感应电势。
2. 流量计中的电磁线圈产生一个交变磁场，用于感应流体中的电势。
3. 流体中的电势受到磁场的作用，会在流量计中产生一个感应电势。
这个感应电势与流体的速度和温度相关。
4. 流量计中的电路测量和分析这个感应电势，根据科里奥利定律的原理，将感应电势转化为流体的质量流量。
5. 流量计中的计算机或显示屏会将质量流量信息显示出来，以供用户监测和控制。
总结来说，科里奥利质量流量计通过测量流体中的感应电势，利用科里奥利定律将其转化为质量流量信息。
它具有准确、稳定等特点，广泛应用于流体测量和控制领域。
科里奥利流量计工作原理
科里奥利流量计工作原理
在没有气体流动时，加热丝和检测丝的温度差为零，此时两者之间没
有电动势产生。
当气体流动时，气体带走了加热丝上的热量，导致加热丝
的温度降低，而检测丝的温度保持不变。
由于温度差的改变，导致了加热
丝和检测丝之间产生了一个电动势，称为科里奥利电动势。
测量科里奥利电动势可以间接地得到气体的流量。
通过传感器测量电
动势的大小，并将其转换为气体流量的显示。
当气体的流量增加时，加热
丝上的温度降低更多，导致科里奥利电动势增加。
反之，当气体的流量减
小时，加热丝上的温度降低较少，导致科里奥利电动势降低。
但是需要注意的是，科里奥利流量计的准确度受到一些因素的影响。
例如，气体的种类、温度、压力等参数都会对测量结果产生影响。
此外，
流量计的设计和材料的选择也会对其准确度和灵敏度产生影响。
因此，在
使用科里奥利流量计时，需要进行校准和调整，以确保测量结果的准确性。
总结起来，科里奥利流量计通过测量加热丝和检测丝之间产生的科里
奥利电动势来间接测量气体流量。
其原理是基于科里奥利效应，即气体流
动引起温度差异，进而引起电动势的变化。
通过传感器测量电动势的大小，可以得到气体流量的显示。
但是需要注意测量准确度受到多种因素的影响，需要校准和调整以确保准确性。
科里奥利质量流量计
计》检定规程
JJG 1038—2008代 替 JJG 897-1995中科里奥利质量流 量计部分
目录
01
02
03
04
05
06
范围
概述
工作原理 、组成
用途
输出信号
1 范围 本规程适用于科里奥利质量流量计(以下简称为流量计)的型
式评价、首次检定、后 续 检 定 和 使 用 中 检 验 。
不超过设定的±5%。
(3) 每个流量点的检定次数不少于3次，型式评价的流量计，每个流量 点的检定次数不少于6次。
5.2.2.4 检定程序
(1) 将流量调到规定的流量值，运行至流体状态稳定。
(2) 置装置和流量计为工作状态，同时操作装置和流量计进
行测量，运行一段时间后，同时停止装置和流量计测量，记录装置和 流量计的测量值。
qji IImijaxIImminin•qmax
式中： Iij——第i检定点第j次检定流量计输出电流的平均值mA Imax——流量计输出最大值 mA； Imin——流量计输出最小电流 mA； qmax——Imax对应的质量流量 kg/h； (qs)ij——按公式（6）计算：
（qs）ij——第i检定（点q第s）ji次j 检（定Qt装is） j i置j 测3量6的0平0 均瞬时质量流式量中：
去max、qmin流量点重新进行标定。 5.3 检定结果的处理
经检定合格的流量计发给检定证书。经检定不合格的流量计发给 检定结果通知书，并注明不合格项目。 5.4 检定周期
优于0.5级的一般不超过1年，0.5级以下的的一般不超过2年。
检定证书/检定结果通知书（内页————
表 2 首次检定、后续检定、使用中检验项目列 于下表2中：
科里奥利质量流量计原理
科里奥利质量流量计原理科里奥利质量流量计（以下简称CMF）是利用流体在直线运动的同时处于一旋转系中，产生与质量流量成正比的科里奥利力原理制成的一种直接测量质量流量的仪表。
20世纪70年代后期商品化实用性CMF由美国Micro Motion公司首先推向市场，到80年代中后期各国仪表厂相继开发。
迄1995年，世界已有40家以上推出各种结构的CMF，世界范围装用量估计在18万～20万台之间。
1995年世界年销售量估计在4万～4.5万台之间。
在我国CMF应用起步较晚，从80年代中期引进成套装置附带进口少量仪表开始，到技术改造所需单台进口，迄1997年估计装用量在3500～4500台之间。
1997年我国已有4家制造厂自行开发CMF供应社会，如太行仪表厂已有完整的LZL系列，还组建有几家合资企业引进国外技术生产系列仪表。
1. 原理与结构当质量为m的质点以速度V在对P轴作角速度ω旋转的管道内移动时，质点受两个分量的加速度及其力：①法向加速度，即向心加速度αr，其量值等于ω2r，朝向P轴；②切向角速度αt，即科里奥利加速度，其值等于2ωV，方向与αr垂直。
由于复合运动，在质点的αt方向上作用着科里奥利力Fc=2ωVm，管道对质点作用着一个反向力-Fc=-2ωVm。
当密度为ρ的流体在旋转管道中以恒定速度V流动时，任何一段长度Δχ的管道将受到一个切向科里奥利力ΔFc ,ΔFc=2ωVρAΔx（1）式中A--管道的流通截面积，由于质量qm=ρV A，所以ΔFc=2ωqmΔx（2）因此，直接或间接测量在旋转管中流动流体的科里奥利力就可以测得质量流量。
然而，通过旋转运动产生科里奥利力是困难的，目前CMF均代之以管道振动产生，即由二端固定的薄壁测量管，在中点处以测量管谐振或接近谐振的频率（或其高次谐波频率）所激励，在管内流动的流体产生科里奥利力，使中点前后两半段产生方向相反的桡曲，用电磁学（或光学），方法检测桡曲量以求得质量流量。
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科里奥利力
科里奥利力（英语：Coriolis force，简称：科氏力）是对旋转体系中进行直线运动的质点由于惯性相对于旋转体系产生的直线运动的偏移的一种描述。
概述
认识历史
旋转体系中质点的直线运动
科里奥利力是以牛顿力学为基础的。
1835年，法国气象学家科里奥利（Gaspard-Gustave Coriolis）提出，为了描述旋转体系的运动，需要在运动方程中引入一个假想的力，这就是科里奥利力。
引入科里奥利力之后，人们可以像处理惯性系中的运动方程一样简单地处理旋转体系中的运动方程，大大简化了旋转体系的处理方式。
由于人类生活的地球本身就是一个巨大的旋转体系，因而科里奥利力很快在流体运动领域取得了成功的应用。
物理学中的科里奥利力
科里奥利力来自于物体运动所具有的惯性，在旋转体系中进行直线运动的质点，由于惯性的作用，有沿着原有运动方向继续运动的趋势，但是由于体系本身是旋转的，在经历了一段时间的运动之后，体系中质点的位置会有所变化，而它原有的运动趋势的方向，如果以旋转体系的视角去观察，就会发生一定程度的偏离。
如右图所示，当一个质点相对于惯性系做直线运动时，相对于旋转体系，其轨迹是一条曲线。
立足于旋转体系，我们认为有一个力驱使质点运动轨迹形成曲线，这个力就是科里奥利力。
根据牛顿力学的理论，以旋转体系为参照系，这种质点的直线运动偏离原有方向的倾向被归结为一个外加力的作用，这就是科里奥利力。
从物理学的角度考虑，科里奥利力与离心力一样，都不是真实存在的力，而是惯性作用在非惯性系内的体现。
科里奥利力的计算公式如下:
式中为科里奥利力；m为质点的质量；为质点的运动速度；为旋转体系的角速度；表示两个向量的外积符号。
科里奥利力与科里奥利加速度的关系
通常，在惯性系中观察到的科里奥利加速度，其中为圆盘转动的角速
度矢量，为质点所具有的径向速度。
可见科里奥利加速度的方向与科里奥利力的方向
相反。
这是因为，科里奥利加速度是在惯性系中观察到的，由作用力产生；而科里奥利力则是在转动的参考系中观察到的，它产生的加速度是相对于非惯性系而言的。
不能认为科里奥利加速度是由科里奥利力产生的[1]。
科里奥利力产生的影响
在地球科学领域
由于自转的存在，地球并非一个惯性系，而是一个转动参照系，因而地面上质点的运动会受到科里奥利力的影响。
地球科学领域中的地转偏向力就是科里奥利力在沿地球表面方向的一个分力。
地转偏向力有助于解释一些地理现象，如河道的一边往往比另一边冲刷得更厉害。
傅科摆
该图显示傅科摆在南半球时运动的动画
摆动可以看作一种往复的直线运动，在地球上的摆动会受到地球自转的影响。
只要摆面方向与地球自转的角速度方向存在一定的夹角，摆面就会受到科里奥利力的影响，而产生一个与地球自转方向相反的扭矩，从而使得摆面发生转动。
1851年法国物理学家傅科预言了这种现象的存在，并且以实验证明了这种现象，他用一根长67米的钢丝绳和一枚27千克的金属球组成一个单摆，在摆垂下镶嵌了一个指针，将这个巨大的单摆悬挂在教堂穹顶，实验证实了在北半球摆面会缓缓向右旋转。
由于傅科首先提出并完成了这一实验，因而实验被命名为“傅科摆实验”。
信风与季风
地球表面不同纬度的地区接受阳光照射的量不同，从而影响大气的流动，在地球表面延纬度方向形成了一系列气压带，如所谓“极地高气压带”、“副极地低气压带”、“副热带高气压带”等。
在这些气压带压力差的驱动下，空气会沿着经度方向发生移动，而这种沿经度方向的移动可以看作质点在旋转体系中的直线运动，会受到科里奥利力的影响发生偏转。
由科里奥利力的计算公式不难看出，在北半球大气流动会向右偏转，南半球大气流动会向左偏转，在科里奥利力、大气压差和地表摩擦力的共同作用下，原本正南北向的大气流动变成东北－西南或东南－西北向的大气流动。
随着季节的变化，地球表面沿纬度方向的气压带会发生南北漂移，于是在一些地方的风向就会发生季节性的变化，即所谓季风。
当然，这也必须牵涉到海陆比热差异所导致气压的不同。
科里奥利力使得季风的方向发生一定偏移，产生东西向的移动因素，而历史上人类依靠风力推动的航海，很大程度上集中于延纬度方向，季风的存在为人类的航海创造了极大的便利，因而也被称为贸易风。
热带气旋
热带气旋(北太平洋上出现的称为台风)的形成也受到科里奥利力的影响。
驱动热带气旋运动的原动力是一个低气压中心与周围大气的压力差，周围大气中的空气在压力差的驱
动下向低气压中心定向移动，这种移动受到科里奥利力的影响而发生偏转，从而形成旋转的气流，这种旋转在北半球沿着逆时针方向而在南半球沿着顺时针方向，由于旋转的作用，低气压中心得以长时间保持。
•
北半球的台风蔷薇
•
南半球的强烈热带气旋Jaya
对分子光谱的影响
科里奥利力会对分子的振动转动光谱产生影响。
分子的振动可以看作质点的直线运动，分子整体的转动会对振动产生影响，从而使得原本相互独立的振动和转动之间产生耦合，另外由于科里奥利力的存在，原本相互独立的振动模之间也会发生能量的沟通，这种能量的沟通会对分子的红外光谱和拉曼光谱行为产生影响。
科里奥利力的应用
人们利用科里奥利力的原理设计了一些仪器进行测量和运动控制。
质量流量计
质量流量计让被测量的流体通过一个转动或者振动中的测量管，流体在管道中的流动相当于直线运动，测量管的转动或振动会产生一个角速度，由于转动或振动是受到外加电磁场驱动的，有着固定的频率，因而流体在管道中受到的科里奥利力仅与其质量和运动速度有关，而质量和运动速度即流速的乘积就是需要测量的质量流量，因而通过测量流体在管道中受到的科里奥利力，便可以测量其质量流量。
应用相同原理的还有粉体定量给料秤，在这里可以将粉体近似地看作流体处理。
陀螺仪
旋转中的陀螺仪会对各种形式的直线运动产生反映，通过记录陀螺仪部件受到的科里奥利力可以进行运动的测量与控制。
参考文献
1.^漆安慎、杜婵英. 《力学》（第二版）. 高等教育出版社. 2005: 89,90.
ISBN 978-7-04-016624-8.。