[发明专利]带有单一测量管的科里奥利型质量流传感器

说明书

本发明涉及带有单一测量管的科里奥利型质量流传感器，测量管以钟形模式(hoopmode)振动。

EP-A-317340公开了一种科里奥利(Coriolis type)型传感器，它可装在导管中，在工作时要测量的流体通过它，该传感器包括：

一个振动系统，含有：

一个单一的直测量管，流体通过所述的测量管，和

沿质量管延伸的并在端部与测量管固定的两个节点块，节点块的重量分布成使得它们的重心位于测量管轴线的中心，

借助于至少一个激励器，在质量流传感器工件时振动系统被激励成弦形振动，

一个支承件，更具体是一个支承管，通过波纹管，振动系统在端部与其连接，并且通过支承件振动系统与导管连接，和

至少一个用于测量管入口侧振动的传感器和至少一个用于测量管出口侧振动的传感器。

这种质量流传感器不能对所有的流体密度是完全动力学平衡的，并且不是特别紧凑的设计，它的总长度也不是尽可能短。

在EP-A-316 908(相应于US 4949583)及在H.Hagenmeyer等的文章“使用钟形模式的先进的科里奥利质量流测定器的设计”(在1994年6月格拉斯哥的“FLOMEKO 94年7届国际流体测量会议”论文集中发表)中，说明了一种科里奥利型质量流传感器，可装在一导管中，在工作中测量的流体通过传感器，所述的质量流体感器包括：

一个单一的直测量管，流体通过该测量管，和在质量流传感器工作中，所述的测量管在它的一个固有振动频率中被至少一个激励器激励使得测量管以钟形模式振动，

一个支承件，更具体是一个支承管，测量管在端部与其连接，通过它振动管与导管连接，和

至少一个用于测量管入口侧振动的传感器及至少一个用于测量管出口侧振动的传感器。

但是，研究表明在非理想流体的情况下，特别是非均质流体，多组之流体，高粘度流体及高的可压缩性流体，这种振动管以钟形模式振动的质量流传感器，具有相当大的测量误差，因此具有比上述的类型的以弦形方式振动的测量管的质量流传感器测量更加不精确。

这里因为特别是主振动器包括带有被测量流体的测量管，以不可逆的方式损失振动能量，例如通过声辐射到环境中，每周期损失的能量dE/E在实际振动模式中与振动系统的质量因素Q成反比

(dE/E)周期～1/Q……(1)

本发明的目的是为了减小上述测量误差，也就是增加测量精度甚至对于上述非理想流体也能如此，因此要求使质量因素Q尽可能大。

为了实现本发明上述目的，本发明提供了一种科里奥利型质量流传感器，可装在导管中，在操作时要测量的流体流过传感器，所述的传感器包括：

一个振动系统，含有

一单一的直测量管，流体通过所述的测量管，它起主振动器的作用，如

一辅助的振动器，它不与流体接触，并通过连接件与测量管机械连接，

在质量流传感器工作中，所述的振动系统在它的一个固有振动频率中被至少一个激励器激励使得测量管以钟形模式振动，

一个支承件，更具体是一个支承管，振动系统在端部与其连接，通过它振动系统与导管连接，和

至少一个用于测量管入口侧振动的传感器及至少一个用于测量管出口侧振动的传感器，

所述的振动系统设计成其动能至少为主振动器动能的两倍，和

所述的连接件设计及安排成使得由科里奥利力引起的测量管的钟形模式振动尽可能小地传给辅助振动器。

本发明基于认识到通过适当的机械设计改变上述比例式中dE这项不足以使质量因素足够大，但是通过增加上式(1)中的E这项可进一步增加质量因素，在本发明中通过加进辅助振动器实现这点。

该振动系统的质量因素Q′可表达为振动频率f的函数：

1/Q′=C₁f^-1/2+2C₂f^s,……(2)

式中C₁,C₂为常数，s是2-4之间的一个数。第一项说明了粘度导致的能量损失，第二项是由于声发射的能量损失。仅仅从数学上看，随着频率增加，第二项很快压过第一项，但是本发明提供的辅助振动器实质上使频率f保持低。

在本发明的一个最佳实施例中，所述的测量管以(2,1)-钟形模式振动，所述的辅助振动器包括四根梁，相对测量管的轴线平行地对称地设置，并与支承件和测量管的端部连接，和各梁被设在各梁中部的连接件与所述的测量管的中部连接。