科里奥利和质量流量 : 动态二重奏

科里奥利效应是什么?

你可能听说过科里奥利效应，这个术语通常用来解释为什么飓风、龙卷风和台风在北半球是逆时针旋转，而在南半球是顺时针旋转。这一现象的背后是科里奥利力，这是一种虚构的力，导致在旋转参照系内运动的物体的明显偏转。在天气的例子中，穿过大气层的空气要么指向右，要么指向左(取决于半球)，并决定了天气体的旋转方向。

虽然牛顿运动定律足以描述物体在静止坐标系内的运动，但它们需要一个附加的由虚构的科里奥利力提供的修正因子来描述旋转参考系内的运动。这是必要的，因为物体并没有被物理地拴在参考系或坐标系统上，而这些参考系是用来描述其运动的。因此，当参照系在物体下方旋转时，物体看起来会偏离初始路径。

预期路径和实际路径之间的差异可以通过科里奥利效应产生的偏差来衡量。

科里奥利流量设备在地球上工作原理的例子

让我们举一个现实世界的栗子: 想象一个人仅仅使用牛顿定律来计算球的轨迹。然后，这个人站在靠近北极的地方，把球直接向南扔向赤道上的目标。如果地球是一个完全静止的参照系，球就会落在目标物上。但由于地球在旋转，球实际上落在目标以西的某个地方。球在空中停留的时间越长，离赤道越近，它向西偏转的幅度就越大。

这和质量流有什么关系？

标准质量流量设备，如基于热式或压差的质量流量计，使用测量的温度变化或体积流量值，结合已知的流体性质计算质量流量。然而，基于科里奥利工作原理的流量计和控制器在直接测量质量流量的能力上是独一无二的，不依赖于这些特性。

这是通过巧妙地利用科里奥利效应而实现的。一根管(或一组管) 是电磁驱动的，其功能相当于一个移动的参照系。所有进入设备的流体都通过移动管，并在预期路径上经历非常微小的偏差。传感器测量偏转的大小，作为在管中不同点之间的振动相移。这种偏差只取决于流体的质量，这使得科里奥利仪器能够提供精确的质量流量测量，而不考虑流体的性质、成分和温度。通常使用单个温度传感器来测量管的温度，因为它的物理特性会随温度的变化而略有变化。

Alicat CODA系列是如何工作的?

科里奥利设备内部的横截面图

CODA系列质量流量计和控制器利用科里奥利工作原理，并使用上述的单管设置。

测量过程如下:

1. 该管是电磁驱动，以在管的固有共振频率产生固定的振动。
2. 在无流状态下，角点C1和角点C2(见上图)的振动频率是相等的。
3. 通过管道的流动引起振动的变化(即管道的“扭曲”)。
4. 扭转运动使C1与C2的振动频率相移。
5. 一系列的传感器测量相移的大小，这是直接成正比的质量流量。
6. PCB将传感器的数据转换成单位时间内的流量的测量值。

流体流过管道引起的科里奥利效应