[其他]對密度不敏感的科里奧利質量流速計

無效

• 申請號: 87106773
• 申請日: 1987-10-03
• 公開（公告）號: CN87106773A
• 公開（公告）日: 1988-04-27
• 發明（設計）人: 唐納德·凱吉;杰拉爾德·馬丁·格瑞姆斯
• 申請（專利權）人: 微動公司
• 主分類號: G01F1/84
• 分類號: G01F1/84
• 代理公司: 上海專利事務所
• 代理人: 傅遠

本發明涉及具有振動流管的科里奧利質量流速計。在這類科里奧利質量流速計中裝有振動流管，這些振動流管能圍繞兩個以上的軸以諧振頻率振動，其中一個軸與振動每一流管的外部作用力有關，其它軸與科里奧利力所引起的每一流管的撓曲有關，這種科里奧利力產生于通過流管時流體的受迫振動和流動的復合。在本發明中，流管被設計成即使當流管的質量由于通過該流管流體的密度改變而發生變化，兩個諧振頻率的比值也能保持恒定。

在現有技術中，測量流動物質流速的眾所周知的方法，是使流體通過一個振動流管，導致科里奧利力作用在該流管上，并且，這種科里奧利力的大小同通過流管的流體的質量流速以及流管振動的角速度有關。

目前，致力于設計和制造各種科里奧利質量流速儀器時主要的技術問題之一是必須精確測量或準確控制振動著的流管的角速度，這樣，流過該流管的流體的質量流速可以通過測量科里奧利力所產生的效應來計算。但是，即使能夠精確地確定或控制流管的角速度，準確地測量科里奧利力所產生的效應仍然是另一個棘手的技術問題。這一問題的出現，部分地是由于所產生的科里奧利力非常小，所以由科里奧利力所引起的效應也是十分微小。而且，因為科里奧利力很小，外部振動源所產生的效應，例如，流線上鄰近的機械或壓力波動引起的固定振動等所產生的效應，會導致錯誤地確定質量流速。這種錯誤的作用甚至可以完全淹沒由科里奧利力所產生的效應，使流速計失去作用。

一種機械裝置和測量技術，它具有下列優點：

（a）不需測量或控制科里奧利質量流速儀器中振動流管的角速度大小，（b）同時具備為測量科里奧利力所產生效應必需的靈敏度和精確度，以及，（c）對外部振動源所產生的錯誤不敏感，這已經在下列美國專利中作了敘述，即No.Re????31，450，題為《流速測量的方法和設備》，發表于1983年11月29日;No.4，422，338，題為《質量流速的測量方法和裝置》，發表于1983年12月27日;以及No.4，491，025，題為《平行管科里奧利質量流速計》，發表于1985年1月1日。在這些專利所敘述的機械構造中，包括沒有諸如伸縮軟管或其它壓力變形部件等壓力敏感接頭或部件的流管，這些流管從入口到出口均以支撐方式固定地安裝。例如，流管可以被軟焊或硬焊到一個支撐物上，以致能以某種類似于彈簧的方式圍繞流管各個固定段附近的軸振動。此外，所安裝的流管被設計成圍繞各個固定的安裝件軸具有諧振頻率，這些諧振頻率比與科里奧利力的作用有關的座標軸上的諧振頻率為低。按上述方式設計流管就出現了這樣一種機制，即抵抗科里奧利力的力主要是線性彈性力。實際上被線性的彈性力所抵抗的科里奧利力使產生科里奧利力的流管圍繞位于各流管段之間的軸發生撓曲。撓曲的大小是所產生的科里奧利力和反抗上述科里奧利力的線性彈性力的大小的函數。

如上所述的流管除了被科里奧利力撓曲以外，還被強迫振動，因此，科里奧利力所作用的每一流管上某一部分會撓曲，并在流管的移動方向上超前于科里奧利力正作用的該流管的其余部分而移動。由科里奧利力所撓曲的振動流管的第一部分經過流管振動路徑上的一個給定點后到第二部分經過一給定點的瞬時所需的時間，是通過該流管的流體質量流速的線性函數，即，所測量的時間和通過流管的流體質量流速之間的關系僅僅取決于由流管的機理和其固定方式導出的常數，除了必須測量和控制的時間以外，這一關系不依賴于任何其它變量，在美國專利No.Re????31450中敘述的光學傳感器和美國專利No.4422338以及No????4491025中敘述的電磁速度傳感器已經被用于所需的時間測量，根據這種測量可以確定流體的質量流速。

在美國專利No.4491025中敘述了一個帶有傳感器以執行必要的時間測量的雙流管實施例。美國專利No.4491025中敘述的這一雙流管實施例提供了科里奧利質量流速計的一種結構，它以音叉的方式工作，如美國再頒專利Re????31450中敘述的那樣。這種音叉作用有助于使外部振動力的影響減到最小，使外部振動力的影響減到最小是十分重要的，因為這些力會在所需的時間測量中產生誤差。

通過科里奧利質量流速計的流體密度總是在變化，例如，流體中各種成份的不同混合，或流體溫度的變化都能改變流體密度，流體密度的變化使得各個振動流管的質量也發生變化，流管質量的變化隨之引起振動流管的諧振頻率發生變化。本發明的目的是提供一種科里奧利質量流速計，它的每一振動流管的兩個諧振頻率之比保持在一個與流體密度變化無關的恒定值。