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科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的現(xiàn)狀與未來(lái)
2012-12-21
質(zhì)量流量計(jì)現(xiàn)在受到用戶的青睞，是由于它能直接測(cè)量管道內(nèi)流體的質(zhì)量流量，而不必像過(guò)去那樣，分別測(cè)量被測(cè)流體的體積流量和密度，然后計(jì)算求得。此外，它的精度和穩(wěn)定度較高，量程比也比較大，但是其性能價(jià)格比太高。對(duì)制造廠商而言，這是個(gè)利潤(rùn)頗豐的產(chǎn)品，所以對(duì)此產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、試制和推銷，一直是積極的。
柯氏質(zhì)量流量計(jì)的原理，實(shí)質(zhì)是利用一個(gè)彈性體的共振特性：隊(duì)友流體流動(dòng)和無(wú)流體流動(dòng)的振動(dòng)（在共振區(qū)附近）的金屬管元件，測(cè)定其動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，求出此諧振系統(tǒng)的相位差（時(shí)間差）與質(zhì)量流量之間的關(guān)系。而有流體流動(dòng)的金屬管元件諧振的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，與無(wú)流體流動(dòng)的金屬管的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性之間的差別，是由于Coriolis效應(yīng)引起的。所謂柯氏效應(yīng)，是指當(dāng)質(zhì)點(diǎn)在一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)參考系內(nèi)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種不同于通常離心力的慣性力作用在此質(zhì)點(diǎn)上。其大小與方向可用2mvXw(公式)來(lái)表示。這是法國(guó)科學(xué)家Coriolis首先發(fā)現(xiàn)的。利用上述原理的彈性元件構(gòu)成的流量計(jì)又稱為柯氏質(zhì)量流量計(jì)。所以要在理論上分析、發(fā)展質(zhì)量流量計(jì)，其難點(diǎn)實(shí)質(zhì)上是來(lái)計(jì)算彈性金屬管的動(dòng)態(tài)諧振特性。這主要是靠固體力學(xué)理論對(duì)彈性體作振動(dòng)分析來(lái)確定?，F(xiàn)有的文獻(xiàn)報(bào)道，一種是對(duì)撓性管進(jìn)行動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析。
從力學(xué)角度來(lái)看，對(duì)質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行設(shè)計(jì)，首先要選擇合適的一次感受元件，以便盡可能提高一次元件的Coriolis效應(yīng)。這包括感受元件最佳形狀的選擇，以及彈性金屬管的最佳材料和壁厚的選擇。元件的形狀，大體上可以歸納為四類，即：彎管形和直管形；單管形和多管形（雙管形）。在選形時(shí)，其原則主要是要平衡所選的一次元件的性能，最佳使用范圍和成本這三個(gè)因素。一般地講，所選的形狀愈復(fù)雜，其Coriolis效應(yīng)就愈高，但生產(chǎn)工藝和技術(shù)就愈復(fù)雜，因而其成本就愈高。通常一次元件總是歸屬于上述的四類中的兩類形式的結(jié)合：如彎管形和雙管形的結(jié)合。
在我國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)柯氏質(zhì)量流量計(jì)，由于我國(guó)即將成為GATT的成員國(guó)，首先要注意知識(shí)產(chǎn)權(quán)問(wèn)題，以避免引起法律糾紛。目前質(zhì)量流量計(jì)的彈性元件之所以有各式各樣的形狀，主要是前一種幾何形狀出現(xiàn)后，后來(lái)發(fā)展的一次元件的形狀，必須避開(kāi)已申請(qǐng)專利的這一形狀。在二次儀表的電路設(shè)計(jì)思想上，也要注意其中某些關(guān)鍵部分，有關(guān)生產(chǎn)廠家是否已申請(qǐng)專利備案，在二次儀表的外形設(shè)計(jì)和電路布置上也一定要趕在我國(guó)加入GATT前，盡快擺脫照抄或仿制階段，否則會(huì)引起知識(shí)產(chǎn)權(quán)的法律糾紛。此外，產(chǎn)品只有在形成一定的批量后，才能降低成本，具有競(jìng)爭(zhēng)力，所以在我國(guó)國(guó)內(nèi)獨(dú)立生產(chǎn)柯氏質(zhì)量流量計(jì)問(wèn)題，是任重而道遠(yuǎn)的。
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