影响气体质量流量计若干因素的研究

　　流体的质量流量的测量与控制在许多工业领域有着重要而广泛的作用。质量流量测量包括直接和间接两种方式。由于技术方面的原因，传统的质量流量测量多采用间接方式。间接测量质量流量需要测压力、温度、体积流量、密度等，这使得流量计部件增多，从而使流量计成本高精度低，故障率高，安装使用维护很不方便。目前在工业计量中，对于温度、压力、组分不断变化的气体介质来说，直接方式测量远比间接测量更具有实际价值。因此，直接测量流体的质量流量比间接测量质量流量有更大的优势。近年来，基于科氏效应(Cori ol isE f f e c t ) 的谐振式直接质量流量计(Corioliss Mass Flowmeter，简称CMF)发展迅速[1～4]。

　　CMF 可以直接测量流体的质量流量，可同步测出流体的密度，实现多参数测量; 测量管的振动幅度小，可视作非活动件，测量管路内无阻碍件和活动件; 其信号处理，质量流量、密度的解算都是直接针对周期信号的，便于与计算机连接构成分布式计算机测控系统。正是这些优点使它在工业计量领域有广泛的应用。

　　一.科氏质量流量计工作机理

　　科氏质量流量计主要由弹性测量管、弹性激振单元、拾振单元、闭环自激放大单元、定距板、连接底板、外壳体( 机箱) 、分流器( 汇流器) 、连接接口( 如法兰或螺纹) 以及二次表等组成，如图1 所示。

　　科氏质量流量计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Coriolis效应制成的一种直接式质量流量仪表。其工作机理为: 弹性激振单元维持敏感结构处于谐振状态，测量管作“弯曲主振动”; 当质量流量流过振动的测量管时，所产生的“科氏效应”使测量管在上述“弯曲主振动”的基础上，诱导出直接与所流过的“质量流量”相关的“扭转副振动”“; 弯曲主振动”和“扭转副振动”叠加的形成“复合振动”，“复合振动”使得振动管在两检振点处不同时通过平衡位置，从而产生相位差，其中，流体的质量流量与两振动管的相位差成正比关系，通过一对拾振单元检测测量管的“复合振动”就可以直接得到流体的质量流量[ 1]。

　　二.影响气体CMF的若干因素

　　国外对气体CMF 的研究开展的较早，目前已经有成熟的产品投入市场; 国内起步较晚，在研究用于测量液体的CMF 的基础上，推出了一些气体CMF产品，但精度较低，稳定性较差，受环境因素影响较大，难以适应生产领域的要求，因此有进一步研究的必要。

　　对气体而言，同一CMF 用于测量气体时性能要比测量液体时低。分析影响气体质量流量计测量性能可以从两个方面进行：理想情况下传感器精度和外界干扰对传感器输出的影响。