质量流量计原理

热膨胀 系数。 根据这个公式，仅仅在选择适当的材料配对时（例 如壳体为高级合金钢，管为钛金属时）才有可能使轴向 力保持在可接受的范围内。如果采用全钢管结构，则 温度的变化而引起的轴向力导致的塑性变形会使测试 管可能根本无法使用；导致测试管轴向力的第二个因 素是内压力 .，在实际应用中这种内压力可能很大，甚 至会高于 ’- /’!" (./0（’--大气压）。 轴向力直接影响着谐振频率，如果需要使科里奥 利质量流量计能达到 -1"0的准确度，至少要将轴向 力的变化控制在 "1(0以内或采取补偿。 # 测试管中的内压力 测试管内压力除了前面所述的会引起测试管轴向 伸长从而导致轴向力之外，同时也会使测试管的横截 面扩张，这样不仅改变了测试管的几何特性，也改变了 流体的质量。经过实验得到，在去除测试管轴向约束 条件下，相位移与内压力之间的关系如图 2所示。 图 2 相位移与测量管内压力关系 由图 2可以看出，即使在内压力为 ’--大气压时， 相对于公称流量的相位移相对误差也仅为 -1(0左 右，因此内压力对于测量的直接影响是完全可以忽略 的。当然由于内压力也会导致轴向力对测量精度产生 影响，这在前面已经分析过。 $ 温度的影响 温度对质量流量测量的明显影响已经从干扰轴向 力的角度讨论过，同时温度还会直接对频率和测试精 度产生影响，这主要是通过引起弹性模量的变化来产 生的。弹性模量 -是温度的函数： - " -（ #）" --［’ +$（ # + #-）］ 当温度升高时，频率会下降，从而改变梁形管的弯 曲曲线。温度从 -3升至 ’--3时，相移会增加 &1(4， 同时固有频率会下降 &1(4，用于计量流量的商!"1 ’ 每 ’--3就要改变 51&0。这样，若要使精度保持在 -1"0以内，则温度变化要精确地控制在 "3以内，当然 这需要准确的测量和补偿过程。 （下转第 !-页） 5’ 科里奥利质量流量计的原理及其误差分析 侯 毅，等 万方数据 下的经验公式： !（ "）# ! "# $$% "%&%% " &#’( $( )"% & ) $)# （#） 式中：!（ "）为传感器输出电压，*+；" 为被测温度，,； ) -)#为修正参数 该公式为经验公式，对于天津市多泽光电高新技 术有限公司所生产的产品，适用于 ’%) . "&)),测温区 间。实际测量的绝对误差小于 / %,。传感器输出特 性如图 (所示，系指数曲线。 图 ( 传感器输出特性曲线 ! 插入式光电温度传感器在高炉上应用 炼铁高炉顶燃式热风炉炉顶温度的测量一直采用 铂铑热电偶，由于测量温度高，风压大，热电偶极易损 坏。其不但材料消耗严重，而且不能保证热风炉炉顶 温度长时间稳定测量，影响了生产。为了解决这一技 术难，承钢在炼铁高炉上采用了插入式光电温度传 感器和配套的显示仪表替代原有的铂铑热电偶，取得 了十分满意的使用效果。 ! 使用时间历时 "’个月，传感器无损坏现象，按 目前情况估计已是铂铑热电偶使用寿命的 % . &倍。 " 测量准确度与铂铑热电偶相同，且略优于铂铑 热电偶。 # 在环境温度 0 #) . 1 &),范围内，无明显测量 误差。 $ 响应速度约为 "2，有利于自动控制系统提高控 温精确度。 % 对多支传感器、多种显示仪表和变换器进行重 复试验，该温度计的互换性、重复性良好。 & 该温度计抗干扰能力强。 ’ 插入式光电温度传感器安装方式与普通铂铑 热电偶相同，容易安装，使用方便，且不需补偿导线和 温度补偿，降低了材料成本。 经一年多时间的试用，插入式光电温度计为承德 钢铁公司炼铁高炉带来了明显的经济效益。目前承钢 公司已开始对铂铑热电偶进行全面替换工作，并将该 项工作列入重要技改项目。 " 结束语 本文所述插入式光电温度传感器，作为一种实用 新型测温技术，经研制、生产，以及在承德钢铁公司炼 铁高炉上的成功试用，说明在钢铁生产过程中具有替 代铂铑热电偶的可能性。 该传感器测温准确度高，具有耐高温、高压，抗腐 蚀，使用寿命长，灵敏度高，响应速度快，分辨力强，抗 干扰能力强，造价低等特点。该技术产品必将给广大 热工测量领域带来极大的方便和效益。 参考文献 " 高魁明 -热工测量仪表 -北京：冶金工业出版社，"$3% # 杨世铭 -传热学 -北京：高等教育出版社，"$3’ ( 常健生 -检测与转换技术 -北京：机械工业出版社，"$3& 4 夏桂娟 -接触非接触复合测温传感器 -仪器仪表学报，"$$&（%） % 王清正 -光电探测技术 -北京：电子工业出版社，"$$( 收稿日期：#))) 0 "# 0 "3。 第一作者张建林，男，北京科技大学毕业，高级工程师；专长自动化 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 。 （上接第 "$页） ! 结束语 尽管科里奥利质量流量计具有较高的精度，但仍 然存在着影响测量精度的诸多误差因素，准确分析误 差来源，消除或减小误差的干扰，不仅需要精确的结构 动力学分析，还需要提高传感器的性能，选择合适的制 造材料，优化结构设计，这些目前仍然是流量计量研究 领域比较活跃的一个分支。 参考文献 " 56789:;9 <=:>*- ?6=@67@2AB:22!;CD=E>87D(*!22!= *@F !@;!* !@;G@9!; 9!=A :C!; B!H=6>=- +=@FFAH!=@E>F! K=-%#%，+87D(*!22D;9 ;:E> C!* E6=@67@2N=@;G@N *@F !@;!* 9!=:C!; B!H=6>= O;C !7!PF=6;@2E>!* Q6==!PFD=R!=8:>=!;- SO BT;E>!; F!E>@;@2E>!，H!=@E>F!，"$$’ ( 徐科军，吕迅，陈荣保 - !6=!F@E:7 @;R!2F@9:F@6; @;F6 F>! 8!:2@X@7@FY 68 ?6=@67@2 *:22876Z *!F!=2 86= 76Z C!;2@FY 87D@C2- [=6E 68 F>! 3F> J\]BUQ]^$& E6;8!=!;E!， H!;_@;9，6EF ## . #4，#&% . #’) 收稿日期：#))) 0 "" 0 )"。 )( 《自动化仪表》第 ##卷第 $期 #))"年 $月 #$%&’(( )*+%,)+-%. -.(+$*,’.+)+-%.，/012##，.02$，(342，#))"万方数据