科里奥利质量流量计激振电路的研制

　　0　引　　言

　　科里奥利质量流量计(以下简称科氏流量计)由测量管(又称振动管)、传感器、信号处理系统和激振系统组成。其基本原理是:流体流过测量管时,如果测量管以某一频率振动,则振动的测量管相当于一个匀速转动的参考系,由于流体与测量管具有相对运动,所以流体将受到科里奥利力的作用。这个力作用在U形测量管两直边上的方向是相反的,使得U形管发生扭曲,流体的质量流量与这个扭转角是成正比的,因此只要测出这个扭转角,就可以得到流体的质量流量。激振系统是科氏流量计的一个重要组成部分,它由机械部分(线圈和磁铁)和电路部分组成。激振系统从安装在测量管上的磁电式速度传感器中取出信号,经过必要的处理,再将信号送到激励线圈,使测量管以其固有频率持续振动。笔者研制了激振系统的电路,并进行了实验。本文介绍其特性、原理、组成以及仿真和实验结果。

　　1　激振电路的特性

　　1.1　保持测量管的振幅恒定

　　磁电式传感器输出的电压信号

　　或

　　式中　B——磁场气隙磁感应强度

　　l——线圈导线的总长度

　　S——线圈所包围的面积

　　v——线圈和磁铁间相对直线运动的线速度

　　ω——线圈和磁铁间的相对旋转运动的角速度

　　在某一固定的传感器中,B、l、S为确定的值,因此其输出的电压信号正比于线圈与磁场的相对运动速度。科氏质量流量计的测量管以一定的频率振动,其角速度是一正弦规律变化的信号。故由磁电传感器输出的信号也是一正弦信号,其频率ω′为角速度ω的变化频率,而其大小正比于角速度的大小。根据科氏力的原理,可以推导出流过流量计的瞬时流量为