下面結合圖1簡要地說明科氏質(zhì)量流量計的工作原理。圖1(a)描述了傳輸流體的直管的運動。直管在力FE的作用下以一定的激勵頻率發(fā)生振蕩運動。S1和S2是兩個傳感器,用于獲得測量信號。如圖1(b)所示,當管內(nèi)的液體開始流動時,在科氏力FC的作用下,直管也會產(chǎn)生一個振蕩,且該振蕩和流過的質(zhì)量流量成正比。通過傳感器檢測管子的合成振動就可以得到流體的質(zhì)量流量。
圖2為典型的科氏質(zhì)量流量計的裝置。該裝置有兩只測量管、傳感器、激勵器組成。圖2中沒有展示的是科氏質(zhì)量流量計的另外兩個組成部分外殼和用于信號處理、供電、輸入輸出控制的電子設施。一般商用的科氏質(zhì)量流量計采用磁鐵和線圈來提供驅(qū)動力以產(chǎn)生振動。其振幅很小,往往只有幾十毫米。為了減小外部干擾,系統(tǒng)使用兩根反向振動的管子來平衡,或者是在一根管子上加裝特殊的平衡系統(tǒng)。由于管子的振幅很小,所以測量裝置對外部干擾非常敏感。為了減少環(huán)境的影響和穩(wěn)定零點的健壯測量,測量系統(tǒng)必須有準確的平衡。平衡系統(tǒng)越好則測量系統(tǒng)與環(huán)境干擾的解耦也越佳。如果沒有足夠的平衡系統(tǒng),內(nèi)部的振動可能會傳遞到環(huán)境中去,并導致測量的不穩(wěn)定。
雙管式科氏質(zhì)量流量計采用結構對稱的兩根管子。兩根管子彎成U型,流體平均地流入兩平行的管子內(nèi)。兩個管在驅(qū)動力的作用下反相振動。為了減少能量損失,管子在諧振頻率下工作。兩根管子對稱設計,不受流體密度、速度、溫度以及壓力的影響。這樣的對稱設計可使測量系統(tǒng)和外部干擾實現(xiàn)良好的解耦。