科里奧利質(zhì)量流量計(jì)（以下簡稱CMF）是利用流體在直線運(yùn)動的同時(shí)處于一旋轉(zhuǎn)系中，產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力原理制成的一種直接測量質(zhì)量流量的儀表。

　　20世紀(jì)70年代后期商品化實(shí)用性CMF由美國Micro Motion公司首先推向市場，到80年代中后期各國儀表廠相繼開發(fā)。迄1995年，世界已有40家以上推出各種結(jié)構(gòu)的CMF，世界范圍裝用量估計(jì)在18萬～20萬臺之間。1995年世界年銷售量估計(jì)在4萬～4.5萬臺之間。

　　在我國CMF應(yīng)用起步較晚，從80年代中期引進(jìn)成套裝置附帶進(jìn)口少量儀表開始，到技術(shù)改造所需單臺進(jìn)口，迄1997年估計(jì)裝用量在3500～4500臺之間。1997年我國已有4家制造廠自行開發(fā)CMF供應(yīng)社會，如太行儀表廠已有完整的LZL系列，還組建有幾家合資企業(yè)引進(jìn)國外技術(shù)生產(chǎn)系列儀表。

1. 原理與結(jié)構(gòu)

　　如圖1所示，當(dāng)質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)以速度V在對P軸作角速度ω旋轉(zhuǎn)的管道內(nèi)移動時(shí)，質(zhì)點(diǎn)受兩個(gè)分量的加速度及其力：

① 法向加速度，即向心加速度αr，其量值等于ω²r，朝向P軸；  

　　② 切向角速度αt，即科里奧利加速度，其值等于2ωV，方向與αr垂直。由于復(fù)合運(yùn)動，在質(zhì)點(diǎn)的αt方向上作用著科里奧利力Fc=2ωVm，管道對質(zhì)點(diǎn)作用著一個(gè)反向力-Fc=-2ωVm。

　　當(dāng)密度為ρ的流體在旋轉(zhuǎn)管道中以恒定速度V流動時(shí)，任何一段長度Δχ的管道將受到一個(gè)切向科里奧利力ΔFc ,

　　ΔF_c=2ωVρAΔx （1）

　　式中A--管道的流通截面積，由于質(zhì)量q_m=ρVA，所以

　　ΔF_c =2ωq_mΔx （2）

　　因此，直接或間接測量在旋轉(zhuǎn)管中流動流體的科里奧利力就可以測得質(zhì)量流量。

　　然而，通過旋轉(zhuǎn)運(yùn)動產(chǎn)生科里奧利力是困難的，目前CMF均代之以管道振動產(chǎn)生，即由二端固定的薄壁測量管，在中點(diǎn)處以測量管諧振或接近諧振的頻率（或其高次諧波頻率）所激勵，在管內(nèi)流動的流體產(chǎn)生科里奧利力，使中點(diǎn)前后兩半段產(chǎn)生方向相反的橈曲，用電磁學(xué)（或光學(xué)），方法檢測橈曲量以求得質(zhì)量流量。

又因流體密度會影響測量管的振動頻率，而密度與頻率有固定的關(guān)系，因此CMF也可測量流體密度。  

　　CMF由流量傳感器和轉(zhuǎn)換器（或流量計(jì)算機(jī)）兩部分組成。圖2為流量傳感器一例，主要由測量管及其支撐固定橋架，測量管振動激勵系統(tǒng)中線圈A或檢測探頭B，修正測量管材料楊氏模量溫度影響的測溫元件等組成。轉(zhuǎn)換器主要由振動源單元、信號檢測和信號處理單元等組成；流量計(jì)算則還有組態(tài)設(shè)定、工程單位換算、信號顯示和與上位機(jī)通信等功能。

2. 優(yōu)點(diǎn)

　?。?）直接測量質(zhì)量流量，有很高的測量**度。

　?。?）可測流體范圍廣，包括高粘度液的各種液體，含有固形物的漿液，含有少量均勻分布?xì)怏w的液體，有足夠密度的氣體（壓力較高的氣體）。

　?。?）測量管的振幅小，可視作非活動部件；測量管內(nèi)無阻礙件或活動件。

　?。?）對迎流流速分布不敏感，因而無上下游直管段要求。

　?。?）流量測量值對流體粘度不敏感，流體密度對流量測量值的影響極微。

　　（6）一臺CMF可作多參數(shù)測量。測質(zhì)量流量的同期可測流體密度和溫度，還可衍生測量體積流量、溶質(zhì)濃度、液固雙相流體（或不相溶雙組分液體）異相（或異成分）的含量。

3. 缺點(diǎn)

　?。?）有相當(dāng)一部分CMF設(shè)計(jì)流速很高，產(chǎn)生較大的壓力損失。有些型號CMF的壓力損失比容積式儀表大100%。

　?。?）當(dāng)前CMF的*大口徑為150mm，不能用大管徑測量。相當(dāng)部分型號CMF的重量和體積較大。

　?。?）只能用于中高壓氣體，不能用于低壓氣體。一般認(rèn)為現(xiàn)有CMF氣體壓力不能低于0.1MPa。因?yàn)榈蛪簹怏w密度很低，質(zhì)量流量很小，不能達(dá)到產(chǎn)生足夠可檢測的科里奧利力。

　?。?）液體中氣泡含量超過某一界限會顯著影響測量值。

　?。?）對外界振動干擾較敏感。為防止管道振動影響，相當(dāng)一部分型號CMF的流量傳感器安裝要求較高。

　?。?）價(jià)格較貴。

4. 分類

　　 CMF發(fā)展到現(xiàn)在已有30余系列，其主要區(qū)別在于流量傳感器測量管結(jié)構(gòu)上的**；提高儀表精度、穩(wěn)定性、靈敏度等性能；增加測量管橈度、改善應(yīng)力分布、降低疲勞損壞；加強(qiáng)抗振動干擾能力等。因而，測量管出現(xiàn)了多種形狀結(jié)構(gòu)，因此本節(jié)僅就不同角度作分類和討論：

　　按測量管形狀分類，有彎曲形和直形；

　　按測量管段數(shù)分類，有單管型和雙管型；

　　按雙管型測量管段的連接方式分類，有并聯(lián)型和串聯(lián)型；

　　按測量管流體流動方向和工藝管道流動方向間布置方式分類，有平行方式和垂直方式。

4.1 按測量管形狀分類

　?。?）彎曲形：首先投入市場是U字型，現(xiàn)在已開發(fā)并繼續(xù)生產(chǎn)的形狀有Ω字型、S字型、B字型、圓環(huán)型、長圓環(huán)型等。設(shè)計(jì)成彎曲形狀是為了降低剛性，與直形管相比可以采用較厚管壁；但易積存氣體和殘?jiān)鸶郊诱`差。

　　（2）直形：直形測量管CMF不易積存氣體及便于清洗。垂直安裝測量漿液時(shí)，固體顆粒不易在暫停運(yùn)行時(shí)沉積于管內(nèi)。流量傳感器尺寸小，重量輕，但管壁相對較薄，測量值受磨蝕影響相對顯著。但近年原制造彎曲形CMF的企業(yè)紛紛開發(fā)直管形，直管形系列有增加的趨勢。

4.2 按測量管段數(shù)分類

　　這里所指測量管段是流體通過各自振動并檢測科里奧利力劃分的獨(dú)立測量管。

　?。?）單管型：初期開發(fā)的產(chǎn)品是單管型，因易受外界振動干擾影響，后多趨向于雙管型以相互抵消振動影響。但近年開發(fā)新型號又有轉(zhuǎn)向單管的趨勢。

　?。?）雙管型：雙管型可降低外界振動的敏感性，容易實(shí)現(xiàn)相位差的測量。

4.3 按雙管型測量管段的連接方式分類

　　（1）并聯(lián)型：流體流入傳感器后經(jīng)上游管道分流器（mainfold）分成兩路進(jìn)入并聯(lián)的兩根測量管段，然后經(jīng)與分流器形狀相同的集流器進(jìn)入下游管道。分流器要盡可能等量分配，但使用過程中分流器沉積粘附異物或磨損會改變原流動狀態(tài)，引起零點(diǎn)飄移，產(chǎn)生附加誤差。

　?。?）串聯(lián)型：流體流過**測量管段經(jīng)導(dǎo)流塊引入**測量管段。本方式不會產(chǎn)生因分流變化所引起的缺點(diǎn)，適用于對切變敏感的流體。

4.4 按測量管流體流動方向和工藝管道流動方向間布置方式分類

　　（1）平行方式：測量管的布置使流體流動方向與工藝管道流動方向平行，采用這種方式的型號較多。

　　（2）垂直方向：測量管道布置得與工藝管道垂直，流量傳感器整體不在管道振動干擾作用的平面內(nèi)，抗管道振動干擾的能力強(qiáng)。