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科氏質量流量計传感器及其测量管装置

作者:优发娱乐_官方网站手机版
技術領域
本发明涉及传感器技術領域,尤其涉及科氏質量流量計傳感器及其測量管裝置。
 
背景技術
科里奥利質量流量計,简称科氏質量流量計,是一种利用流体在振动管中流动而产生与质量流量成正比的科里奥利力的原理来直接测量质量流量的仪表,它可以直接用于测量介质的质量流量、密度和温度,具有测量精度高、量程比宽、稳定性好、维护量低等特点,在石化行业得到了广泛应用。
質量流量計由传感器,变送器及数字指示累积器三部分组成,科氏質量流量計的传感器根据科里奧利效应制成的,包括测量管、电磁驱动器、和电磁检测器、分流器等部分。电磁驱动器使测量管以其固有频率振动,而流量的导入使U型的测量管在科氏力的作用下产生一种扭曲,在它的左右两侧产生一个相位差,根据科里奥利效应,该相位差与质量流量成正比。电磁检测器把该相位差转变为相应的电平信号送入变送器,经滤波、积分、放大等电量处理后,转变成与质量成正比的模拟信号和一定范围的频率信号两种形式输出。質量流量計的测量原理以牛顿第二运动定律为基础
F=ma
式中F-流體作用力:m-被測介質質量;a-加速度
當流體通過兩個平行的測量管時,會産生一個與流速方向橫向的加速度及相應的科裏奧利力,該力使測量管振蕩而發生扭曲,這一扭曲現象被稱之爲科裏奧利現象。根據牛頓第二運動定律,測量管扭曲量的大小是完全與流經測量管的質量流量的大小成正比的。當流體流過測量管時,流體就會受到科裏奧利力的作用,測量管裏流體所受科裏奧利力的反作用,産生進口和出口的相位差。當流體爲零時,測量管在固有頻率下振動,測量管不産生扭曲,流體進口和出口的相位差爲零。當有流體流經測量管時進口處管子振動減速,出口處管子振動加速,進口與出口産生相位差,當質量流量增加時該相位差也增加,通過安裝于進口和出口測量管上電磁信號檢測器可測得相位差。
目前科氏質量流量計采用常见的测量管有S形测量管、U形测量管、双J形测量管、B形测量管、单直管形测量管、双直管形测量管、Ω形测量管、△型测量管、双环形测量管等。
根據牛頓第二運動定律,測量管扭曲量的大小是完全與流經測量管的質量流量的大小成正比的。當流體流過測量管時,流體就會受到科裏奧利力的作用,測量管裏流體所受科裏奧利力的反作用,産生進口和出口的相位差。
當流量爲零時,測量管在固有頻率下振動,測量管不産生扭曲,流體進口和出口的相位差爲零。
然而,在測量系統中,流體質點作用在測量管上的科氏力是很小的,這給精確的測量帶來很大的困難。若要提高測量精度需要提高測量管的振動頻率、增加測量管的振動幅度或增加流體的流速,然而,振動頻率的提高,嚴重地影響測量管的壽命,而振幅的提高就需提供較大的動力,増加流速既增加了測量管上的靜壓,也增大流量計對整個系統的壓力損失。以上這些能夠提高測量精度的因素對流量計本身和測量系統都是不利的。因此,如何在不影響流量計本身和測量系統的基礎上,提高測量系統的測量精度,成爲本領域技術人員所要解決的重要技術問題。
 
發明內容
本发明提供了一种科氏質量流量計传感器的测量管装置,其能够在不影响流量计。
本身和测量系统的基础上,提高测量系统的测量精度。本发明还提供了一种包括上述测量管装置的科氏質量流量計传感器。
本发明提供的科氏質量流量計传感器的测量管装置,包括第一U型测量管和第二U型测量管;所述第一U型测量管的轴心线所在平面与所述第二U型测量管的轴心线所在平面相平行,且所述第一U型测量管与所述第二U型测量管对称设置;所述第一U型测量管和所述第二U型测量管均设有驱动线圈和用于检测二者相对称的点的振动相位的检测线。
優選地,所述驅動線圈設置于所述第一U型測量管和所述第二U型測量管的中間。
優選地,所述第一U型測量管和所述第二U型測量管的側管與中間管通過圓角過渡。
優選地,所述圓角的半徑小于或等于所述側管的端點至所述中間管的長度的一半。
優選地,所述第一U型測量管和所述第二U型測量管均爲不鏽鋼材質。
本发明还提供了一种科氏質量流量計传感器,包括如上任一项所述的测量管装置。
本发明提供的科氏質量流量計传感器的测量管装置,包括第一U型测量管和第二U型测量管;所述第一U型测量管的轴心线所在平面与所述第二U型测量管的轴心线所在平面相平行,且所述第一U型测量管与所述第二U型测量管对称设置:所述第一U型测量管和所述第二U型测量管均设有驱动线圈和用于检测二者相对称的点的振动相位的检测线圈。需要说明的是,上述第一U型测量管与第二U型测量管对称设置,是指以二者轴心线所在平面的中间平面为对称面呈对称分布,流体从第一U型测量管和第二U型测量管二者相对称的一端同时流入,驱动线圈用于驱动第一U型测量管和第二U型测量管产生振动,检测
線圈用于檢測第一U型測量管和第二U型測量管的相位,由于第一U型測量管和第二U型測量管振動頻率的相位差成正比,因此,通過上述相位差可得到流體的質量流量。由于在達到同樣的科氏力作用下,第一U型測量管和第二U型測量管的相位差值大于U型測量管自身的變形量,因此,以第一U型測量管和第二U型測量管的相位差值爲參數計算出來的質量流量精度更高。因此,本發明提供的測量管裝置,能夠在不影響流量計本身和測量系統的基礎上,提高測量系統的測量精度。
本发明还提供了一种科氏質量流量計传感器,包括如上所述的测量管装置。如此设置,本发明提供的科氏質量流量計传感器,其能够在不影响流量计本身和测量系统的基础上,提高测量系统的测量精度。
 
附圖說明
爲了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案,下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例,對于本領域普通技術人員來講,在不付出創造性勞動的前提下,還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1爲本發明具體實施方式中第一U型測量管或第二U型測量管示意圖
圖1中
側管一11、中間管一12、圓角的半徑一R、側管的端點至中間管的長度一L。
 
具體實施方式
本具體實施方式提供了一种科氏質量流量計传感器的测量管装置,其能够在不影响流量计本身和测量系统的基础上,提高测量系统的测量精度。本具體實施方式还提供了种包括上述测量管装置的科氏質量流量計传感器。
下面將結合本發明實施例中的附圖,對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例,而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例,本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本發明保護的範圍。
请参考图1,本具體實施方式提供的科氏質量流量計传感器的测量管装置,包括第U型测量管和第二U型测量管:第一U型测量管的轴心线所在平面与第二U型测量管的轴心线所在平面相平行,且第一U型测量管与第二U型测量管对称设置;第一U型测量管和第二U型测量管均设有驱动线圈和用于检测二者相对称的点的振动相位的检测线圈。需要说明的是,上述第一U型测量管与第二U型测量管对称设置,是指以位于二者轴心线所在平面的中间的中间平面为对称面呈对称分布,流体从第一U型测量管和第二U型测量管相对称的一端同时流入,驱动线圈用于驱动第一U型测量管和第二U型测量管产生振动,检测线圈用于检测第一U型测量管和第二U型测量管的相位,由于第一U型测量管和第二U型测量管振动频率的相位差成正比,因此,通过上述相位差可得到流体的质量流量。
由于在達到同樣的科氏力作用下,第一U型測量管和第二U型測量管的相位差值大于U型測量管自身的變形量,因此,以第一U型測量管和第二U型測量管的相位差值爲參數計算出來的質量流量精度更高。
因此,本具體實施方式提供的测量管装置,能够在不影响流量计本身和测量系统的基础上,提高测量系统的测量精度。
作爲優選及舉例,驅動線圈設置于第一U型測量管和第二U型測量管的中間管12需要說明的是,第一U型測量管和第二U型測量管均包括中間管12和與中間管12相連通的側管11,兩端的側管11和中間管12共同形成了U型結構。將驅動線圏設置在中間管12上,能夠帶動第一U型測量管和第二U型測量管的各個位置産生較爲均勻地振動,進一步提高了測量精度。
另外,第一U型測量管和所述第二U型測量管的側管與中間管通過圓角過渡。作爲優選,圓角的半徑R小于或等于側管的端點至所述中間管的長度L的一半。如此設置,第一U型測量管和第二U型測量管的尺寸分布合理,能夠使作用在管上的科氏力明顯,測量管的變形加大,信噪比增加,減少了外界帶來的幹擾,提高了靈敏度,實現了更加精確的測量,獲得了誤差較小的數據。
另外,本具體實施方式中第一U型测量管和所述第二U型测量管优选采用不锈钢材质,不锈钢材质的测量管弹性较好、性能稳定,也能够进一步保证测量精度。
本具體實施方式还提供了一种科氏質量流量計传感器,包括如上所述的测量管装置。如此设置,本具體實施方式提供的科氏質量流量計传感器,其能够在不影响流量计本身和测量系统的基础上,提高测量系统的测量精度。该有益效果的推导过程与上述测量管装置所带来的有益效果的推导过程大体类似,故本文不再贅述。
對所公開的實施例的上述說明,使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的,本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下,在其它實施例中實現。因此,本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例,而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相致的zui寬的範圍。
 
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