羅斯蒙特流量計/美國rosemount流量計工作原理
羅斯蒙特質量流量計廣泛應用於石化等領域，是當今世界上最先進的流量測量儀表之一，在我廠主要產品如乙烯、丙烯和主要原料輕烴等的測量中使用可靠，精度高達1.7‰，為我廠的能源、物料的流量測量提高了準確度，避免了不必要的損失，創造了可觀的經濟效益。
羅斯蒙特質量流量測量原理
一台質量流量計的計量系統包括一台感測器和一台用於訊號處理的變送器。rosemount質量流量計依據牛頓第二定律：力=質量×加速度(f=ma)
如圖1所示，當質量為m的質點以速度v在對p軸作角速度ω旋轉的管道內移動時，質點受兩個分量的加速度及其力：
(1)法向加速度，即向心加速度αr，其量值等於2ωr，朝向p軸；
(2)切向角速度αt，即科里奧利加速度，其值等於2ωv，方向與αr垂直。由於復合運動，在質點的αt方向上作用著科里奧利力fc=2ωvm，管道對質點作用著乙個反向力-fc=-2ωvm。
當密度為ρ的流體在旋轉管道中以恆定速度v流動時，任何一段長度δx的管道將受到乙個切向科里奧利力δfc： δfc=2ωvρaδx (1)
式中，a—管道的流通截面積。
由於存在關係式：mq=ρva
所以：δfc =2ωqmδx (2)
因此，直接或間接測量在旋轉管中流動流體的科里奧利力就可以測得質量流量。
感測器內是u型流量管(圖2)，在沒有流體流經流量管時，流量管由安裝在流量管端部的電磁驅動線圈驅動，其振幅小於1mm，頻率約為80hz，流體流入流量管時被強制接受流量管的上下垂直運動。在流量管向上振動的半個週期內，流體反抗管子向上運動而對流量管施加乙個向下的力；反之，流出流量管的流體對流量管施加乙個向上的力以反抗管子向下運動而使其垂直動量減少。這便導致流量管產生扭曲，在振動的另外半個週期，流量管向下振動，扭曲方向則相反，這一扭曲現象被稱之為科里奧利(coriolis)現象，即科氏力。
根據牛頓第二定律，流量管扭曲量的大小完全與流經流量管的質量流量大小成正比，安裝於流量管兩側的電磁訊號檢測器用於檢測流量管的振動。當沒有流體流過流量管時，流量管不產生扭曲，兩側電磁訊號檢測器的檢測訊號是同相位的(圖3)；當有流體流經流量管時，流量管產生扭曲，從而導致兩個檢測訊號產生相位差，這一相位差的大小直接正比於流經流量管的質量流量。
由於這種質量流量計主要依靠流量管的振動來進行流量測量，流量管的振動，以及流過管道的流體的衝力產生了科氏力，致使每個流管產生扭轉，扭轉量與振動週期內流過流管的質量流速成正比。由於乙個流管的扭曲滯後於另一流管的扭曲，質量管上的感測器輸出訊號可通過電路比較，來確定扭曲量。
電路中由時間差檢測器測量左右檢測訊號之間的滯後時間。這個「時間差」δt經過數字量測量、處理、濾波以減少雜訊，提高測量解析度。時間差乘上流量標定係數來表示質量流量。
由於溫度影響流管鋼性，科氏力產生的扭曲量也將受溫度影響。被測量的流量不斷由變送器調整，後者隨時檢測粘在流管外表上的鉑電阻溫度計輸出。變送器用乙個三相的電阻溫度計電橋放大電路來測量感測器溫度，放大器的輸出電壓轉化成頻率，並由計數器數位化後讀入微處理器。
羅斯蒙特密度測量原理
流量管的一端被固定，而另一端是自由的。這一結構可看做一重物懸掛在彈簧上構成的重物/彈簧系統，一旦被施以一運動，這一重物/彈簧系統將在它的諧振頻率上振動，這一諧振頻率與重物的質量有關。質量流量計的流量管是通過驅動線圈和反饋電路在它的諧振頻率上振動，振動管的諧振頻率與振動管的結構、材料及質量有關。
振動管的質量由兩部分組成：振動管本身的質量和振動管中介質的質量。每一台感測器生產好後振動管本身的質量就確定了，振動管中介質的質量是介質密度與振動管體積的乘積，而振動管的體積對每種口徑的感測器來說是固定的，因此振動頻率直接與密度有相應的關係，那麼，對於確定結構和材料的感測器，介質的密度可以通過測量流量管的諧振頻率獲得。
利用流量測量的一對訊號檢測器可獲得代表諧振頻率的訊號，乙個溫度感測器的訊號用於補償溫度變化而引起的流量管鋼性的變化，振動週期的測量是通過測量流量管的振動週期和溫度獲得，介質密度的測量利用了密度與流量管振動週期的線性關係及標準的校定常數。
科氏質量流量感測器振動管測量密度時，管道鋼性、幾何結構和流過流體質量共同決定了管道裝置的固有頻率，因而由測量的管道頻率可推出流體密度。變送器用乙個高頻時鐘來測量振動週期的時間，測量值經數字濾波，對於由操作溫度導致管道鋼性變化，進而引起固有頻率的變化進行補償後，用感測器密度標定係數來計算過程流體密度。
羅斯蒙特流量計/美國rosemount流量計工作原理
訊號特性
羅斯蒙特公司的變送器為模組化並帶有微處理器功能，配合asics數字技術，可選擇數字通訊協議。它與感測器連線使用可獲得高精確度的質量流量、密度、溫度和體積流量訊號，並將獲得的訊號轉換為模擬量、頻率等輸出訊號，還可使用275型hart協議通訊手操器或ams、prolink軟體對其組態、檢查及通訊。
sp數字訊號處理器特性
dsp數字訊號處理器是乙個實時處理訊號的微處理器，在科里奧利流量計裡，我們使測量管在乙個已知的頻率下振動，因此任何在此振動頻率範圍之外的頻率都是「雜訊」，需要除掉它們以準確地確定質量流量。例如，乙個50hz或60hz的訊號很可能**於與附近動力線的耦合。如何在實際上「過濾」這些多餘的訊號則需要一些更多的在那時刻所得到的背景資訊，圖8表明了雜訊如何出現在原轉換器訊號上，以及被過濾後的最終訊號。
與使用時間常量去阻抑和穩定訊號相比，使用數字訊號處理(dsp)技術的主要好處之一，是能夠以乙個被提高了的取樣率去過濾實時訊號，減少了流量計對流量的階躍變化的響應時間。使用多引數數字(mvd)變送器的響應時間比使用模擬訊號處理的傳統變送器快2~4倍，更快的響應時間會提高短批量控制的效率和精確度。
dsp技術另乙個頗有價值且更富有挑戰性的應用例項是氣體測量，因為高速氣體通過流量計會引起較嚴重的雜訊。通過高準elite系列感測器，與流量訊號混雜的雜訊被減至最校現在dsp技術能更好地濾波，並進一步減小了質量流量計對雜訊的敏感度。採用mvd變送器測量氣體的結果在重複性和精確度上都有了顯著提高。
dsp技術提供了乙個「通往處理的窗戶」，當瀏覽這個窗戶時，首先集中在測量管振動頻率附近的訊號上。實際上，有意地拋棄了其餘的資訊，很可能正是隱藏在這些「無用的」資料裡的資訊會鋪平通往新的診斷技術的道路。例如，頻譜分析可能會引導我們取得在夾雜空氣或團狀流動流體測量上的進展，流體在測量管內壁的附著也是另乙個有希望被dsp技術檢測到的故障，頻譜的變化也很可能被用於**感測器的故障。
測量環境的影響
1、流體壓力的影響
首先考慮流體壓力不應超過規定工作壓力，其次考慮靜壓變化影響的程度。壓力變化影響測量管繃緊程度和布登效應的程度，以及破壞測量管不對稱的原零點偏置。雖然儀表常數變動和零漂很小，但是使用壓力時和校準時相差甚大時，對於高精確度儀表影響值還是不能忽視的。
小口徑儀表壁厚管徑比大，影響小；大口徑儀表壁厚管徑比校
2、流體密度影響
流體密度變化改變流量測量系統的質量，從而使流量感測器的平衡發生變化，導致零點偏移。如果測量某一特定液體，只要在實際使用的液體密度條件下調零，使用過程中的密度變化不大，一般不存在問題。但在一根管道上測量密度差別較大的幾種液體時，會帶來零點變動的附加誤差。
3、流體粘度影響
羅斯蒙特公司的科氏力質量流量計cmf可測量液體粘度的範圍很寬，並呈現良好的測量效能。雖有報告論及粘度影響測量精確度，但很少有試驗資料。液體粘度會改變系統的阻尼特性，從而影響零偏置；在低流量時對流量測量值有一定程度的影響。
4、雙相流體中異相含量影響
製造廠常稱含有百分幾體積比游離氣體影響測量不大。當測量氣泡小而分布均勻的液體，如冰淇淋和相似乳化液，影響可能是相對的。含氣泡1%時有些型號無明顯影響，有些型號誤差為1%～2%，其中一台雙管直管式則高達10%～15%；含氣泡10%時，誤差普遍增加到15%～20%，個別型號高達80%。
此外流體的壓力、流速、粘度和氣液混合方式的差異，所帶來的影響也不一樣。測量含有少量固體的液體時，各型別cmf都有較高的信賴度。當固體含量較多或固體具有強磨蝕性或軟固體(如食品湯汁中的蔬菜塊)，應選用單管直管型或串聯雙管型。
因為如用併聯雙管型，分流器上有可能粘附異物或磨損導致改變兩路分流量，產生誤差；更為嚴重者如一路堵塞可能不被立即發現。
5、環境振動影響
cmf可以在振動環境下工作，但必須與振動隔離，例如與振動管間用柔性管連線和採用隔離振動的支撐架。但更應預防振動頻率與cmf的工作頻率或諧波頻率相同。 同一型號多台儀表串接安裝或較接近地平行安裝，尤其是裝在同一支撐臺架上，各cmf間工作頻率振動會相互影響，引起異常振動，嚴重時會使儀表無法工作。
在訂購時可專門向製造廠提出，錯開兩串聯cmf的工作頻率。
6、管道應力影響
若連線流量感測器管道中心未對準(或不平行)或管道溫度改變，管道應力會形成壓力、拉力、或剪下力作用到cmf測量管間的對準，引起檢測探頭的不對稱性，導致零點變動。cmf安裝好後必須調零以消除或減小這一影響。若管道嚴重未對準，有可能無法調至零位。
管道溫度偏離安裝時溫度，管道產生的熱膨脹(或收縮)力亦將作用到流量感測器。有些cmf設計在測量管進出口各有乙個很重的分流器，可減小管道應力對測量管的影響。直形測量管cmf特別易受熱膨脹力的影響，必要時可在管道裝熱膨脹隔離管件。
實際應用
1、異相流應用
cmf在我廠主要產品如乙烯、丙烯和主要原料輕烴等的測量中使用可靠，但如果使用不當可導致計量超差甚至中斷計量。
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LK流量計工作原理
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