46. Массовый расходомер кориолисовый.

В 1835 г. Кориолис показал, что силу инерции следует учитывать при описании движения тел во вращающейся системе координат. Основой расходомера является сенсор (рис.1). который состоит из одной или двух измерительных (сенсорных) трубок 1, имеющих изогнутую форму (на рис.1 показаны сенсор с двумя U-образными трубками), которые приварены к участку трубопровода с фланцами. Между трубками на специальном креплении расположена задающая катушка 2, создающая колебания трубок. По бокам трубок на входе и выходе установлены детекторы 3, определяющие положение трубок друг относительно друга. Р ис. 1. Сенсор кориолисового расходомера: 1-сенсорные трубки, 2-задающая катушка,

3-детекторы скорости. Измерительная среда, поступающая в сенсор, разделяется на равные половины, протекающие через каждую из измерительных трубок. Работа задающей катушки приводит к тому, что трубки колеблются вверх-вниз в противоположном направлении друг к другу (рис. 2). Колебания трубок подобны колебаниям камертона и имеют амплитуду менее 1 мм и частоту около 100 Гц.Рис. 2. Направление движения трубок

Сборки магнитов и катушек соленоидов, называемых детекторами, установлены на измерительных трубках. Катушки смонтированы на одной трубке, магниты на другой. Каждая катушка движется сквозь однородное магнитное поле постоянного магнита. Сгенерированное напряжение от каждой катушки имеет форму синусоидальной волны. Эти сигналы представляют собой движение одной трубки относительно другой.

Жидкости, протекающей через трубу, придается вертикальная составляющая движения вибрирующей трубки. При движении трубки вверх во время первой половины цикла колебания (рис.3) жидкость, втекающая в трубку создает сопротивление движению вверх давя на трубку вниз.

Поглотив вертикальный импульс при движении вокруг изгиба трубки, жидкость, вытекающая из нее. сопротивляется уменьшению вертикальной составляющей движения, толкая трубку вверх (рис.3). Это приводит к закручиванию трубки.

Р ис 3 Силы действующие на трубку при движении вверх.

Когда трубка движется вниз во время второй половины цикла колебания, она закручивается в противоположную сторону. В этом закручивании и проявляется эффект Кориолиса.

Исходя из второго закона Ньютона, угол закручивания трубки прямо пропорционален количеству жидкости, проходящей через трубку в единицу времени (рис.4).

Рис 4 трубка сенсора и пара сил, приводящая ее к закручиванию.Детекторы измеряют фазовый сдвиг при движении противоположных сторон сенсорной трубки. Когда расход отсутствует, синусоидальные сигналы, поступающие с детекторов, находятся в одной фазе (рис. 5. а). При наличии расхода, как результат изгиба трубок генерируемые детекторами сигналы не совпадают по фазе (рис. 5.б), т.к. сигнал от входной стороны запаздывает по отношению к сигналу с выходной стороны. Разница во времени между сигналами (∆T) измеряется в микросекундах и прямо пропорциональна массовому расходу. Чем больше ∆T тем больше массовый расход. Большинство расходомеров Кориолиса снабжены изогнутыми трубками, которые имеют разнообразную конструкцию. Однако, некоторые производители разработали счетчики Кориолиса с прямыми трубками. Расходомеры с прямыми трубками работают по тому же принципу, что и расходомеры, на которых установлены изогнутые трубки. В первой половине счетчика жидкость разгоняется под воздействием собственной инерции, а затем снижает скорость в его второй половине. Степень искривления пропорциональна массовому расходу. Для определения степени искривления используются сенсоры. Температура трубки постоянно измеряется, поскольку ее колебательные свойства изменяются в зависимости от температурных изменений. Благодаря этому в измерения удается внести любые требуемые поправки. Расходомеры Кориолиса могут применяться для измерения расхода как жидкостей так и газов с диаметром труб от 3 до 150 мм. Класс точности от 0,5 до 1,5.