Расходомеры Кориолиса получили свое название по фамилии французского математика Густава Кориолиса.
Основой расходомера этого типа является сенсор (рис. 4), который состоит из одной или двух измерительных (сенсорных) трубок 1, имеющих изогнутую форму. На рисунке 7 показан сенсор с двумя U-образными трубками, приваренными 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 относительно друг друга.
Измеряемая среда, поступая в сенсор, разделяется на равные половины, протекающие через каждую из измерительных трубок
Рисунок 4 - Сенсор кориолисового расходомера:
1 - сенсорные трубки; 2 - задающая катушка; 3 - детекторы скорости
Работа задающей катушки приводит к тому, что трубки начинают колебаться вверх-вниз в противоположных, по отношению друг к другу направлениях (рис.5). Колебания трубок подобны колебаниям камертона и имеют амплитуду менее 1 мм и частоту около 100 Гц.
Сборки магнитов и катушек-соленоидов, называемых детекторами, установлены на измерительных трубках.
Рисунок 5 - Направление движения трубок
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. 6) жидкость, втекающая в трубку, создает сопротивление, движению вверх, давя на трубку сверху. Поглотив вертикальный импульс при движении вокруг изгиба трубки, жидкость, вытекающая из нее, сопротивляется уменьшению вертикальной составляющей движения, толкая трубку вверх (рис. 8). Это приводит к закручиванию трубки.
Рисунок 6 - 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. 7).
Детекторы измеряют фазовый сдвиг при движении противоположных сторон сенсорной трубки.
Рисунок 7 - Трубка сенсора и пара сил, приводящая ее к закручиванию
Когда расход отсутствует, синусоидальные сигналы, поступающие с детекторов, находятся в одной фазе. При наличии расхода, как результат изгиба трубок генерируемые детекторами сигналы не совпадают по фазе, т.к. сигнал от входной стороны запаздывает по отношению к сигналу с выходной стороны.
Разница во времени между сигналами (ΔT) измеряется в микросекундах и прямо пропорциональна массовому расходу. Чем больше ΔT, тем больше массовый расход
Расходомеры Кориолиса могут применяться для измерения расхода жидкостей, и газов с диаметром труб от 3 до 150 мм.
Класс точности от 0,5 до 1,5.