1. – Конструкция измерительных трубок расходомера

Функциональная схема кориолисового расходомера представлена на рисунке Рисунок 1.2.1.1.2.

2. – Функциональная схема кориолисового расходомера

Рассмотрим процесс измерения расхода в кориолисовом расходомере в соответствии с функциональной схемой на рисунке Рисунок 1.2.1.1.2. Измеряемый поток с параметрами – массовый расход и – плотность проходит через измерительные трубки расходомера. Система возбуждения колебаний с помощью электрического сигнала возбуждения (параметры сигнала: – амплитуда напряжения возбуждающего сигнала, – амплитуда тока возбуждающего сигнала, – частота возбуждающего сигнала), прикладываемого к драйверу, возбуждает механические колебания измерительных трубок расходомера на определенной частоте (обычно, собственная частота трубок [CCl]). Кориолисова сила, которая возникает при движении потока массы через колебательно движущиеся измерительные трубки, вызывает закручивание измерительных трубок на угол (механизм действия кориолисовой силы более подробно рассмотрен ниже). Плотность проходящего через трубки потока влияет на частоту колебаний трубок . Сенсоры расходомера, расположенные в различных местах измерительной трубки, генерируют измерительные сигналы (количество сигналов равно количеству сенсоров). Блок первичной обработки сигналов осуществляет оценку параметров измерительных сигналов расходомера (типовые параметры измерительных сигналов: – частота, – амплитуда, – разность фаз между парой соответствующих сигналов). Блок вторичной обработки сигналов на основании оценок параметров измерительных сигналов рассчитывает измеренное значение расхода и плотности. Система возбуждения колебаний использует оценки параметров измерительных сигналов в качестве сигнала обратной связи для коррекции параметров сигнала возбуждения.

Для понимания процесса формирования измерительных сигналов в кориолисовом расходомере рассмотрим механизм формирования кориолисовой силы. Как было отмечено выше, система возбуждения вызывает механические колебания измерительных трубок расходомера, форма колебаний одной из этих трубок показана на рисунке Рисунок 1.2.1.1.3. Вторая измерительная трубка совершает аналогичные колебания, но в противоположную сторону.

3. – Колебания измерительной трубки в кориолисовом расходомере

Здесь – угловая скорость колебаний, – расстояние от сторон U-образной трубки до оси Х.

Кориолисова сила возникает при движении материальной точки (элемента массы потока) относительно вращающейся системы отсчета (измерительной трубки расходомера) [Сив]. Иллюстрация возникновения кориолисовой силы представлена на рисунке Рисунок 1.2.1.1.4.

4. – Направление силы кориолиса в трубке

Здесь – масса на единицу длины элемента потока в трубке, – угловая скорость колебаний, – скорость элемента потока в трубке, – сила Кориолиса, – изгибающий момент, обусловленный силой Кориолиса

Сила Кориолиса , которая действует на элемент потока в трубке, определяется соотношением.

(1)

Пара кориолисовых сил создает элементарный момент, определяемый как:

(2)

учитывая размерности и , получим

(3)

где – элементарный массовый расход.

Полный момент, вызываемый кориолисовой силой по всей длине трубки, может быть найден как интегральной суммой элементарных моментов

(4)

где – массовый расход через измерительную трубку.

Возникающий крутящий момент приводит к изгибу измерительной трубки, как это показано на рисунке Рисунок 1.2.1.1.5, где – угол изгиба трубки.