【科普】质量流量计工作原理

盐山科技

一、定义
质量流量计是直接测量流体“质量流量”的仪表，单位通常为 kg/h 或 t/h，不受温度、压力、密度变化影响。
二、分类与对应原理
科里奥利（Coriolis）式
结构：U 形/直管测量管 + 驱动线圈 + 检测线圈
步骤：
a. 驱动线圈使测量管以固有频率振动。
b. 流体流过振动管时，产生科里奥利力。
c. 科里奥利力导致入口侧与出口侧相位差 Δt。
d. 检测线圈测得 Δt，与质量流量成正比：
Qm = K · Δt
其中 K 为仪表常数。
特点：精度高（±0.1 %），可测气体、液体、浆液；耐高压；价格较高。
热式（Thermal）
结构：插入式探头，含加热器与上下游温度传感器
步骤：
a. 加热器给流体恒定功率 P。
b. 流体带走热量，上下游产生温差 ΔT。
c. 质量流量与温差关系：
Qm = P / (Cp · ΔT)
其中 Cp 为定压比热容。
特点：适合低压气体（如空气、氮气）；量程比宽；压损几乎为零；对液体适应性差。
差压-密度补偿式（间接式）
原理：分别测体积流量 Qv 与密度 ρ，计算 Qm = Qv · ρ
组件：体积流量计（涡街、电磁等）+ 密度计或温度压力补偿
特点：成本低；精度受多项误差叠加；维护量大。
三、信号处理流程
传感器原始信号 → 放大滤波 → 数字转换 → 微处理器按上述公式计算 → 输出 4–20 mA / 频率 / 现场总线信号。
四、小结
科里奥利式：利用振动管相位差，直接测质量流量，精度最高。
热式：利用热量转移与温差，适合清洁气体。
差压-密度式：通过体积×密度间接获得，成本**但精度受限。