當(dāng)質(zhì)量為M的質(zhì)點(diǎn)以速度V在對(duì)Z軸作角速度ω旋轉(zhuǎn)的管道內(nèi)移動(dòng)時(shí),質(zhì)點(diǎn)受到兩個(gè)分量的加速度及其力。
①:法向加速度(向心力加速度)αr,其量值等于ω2r,方向朝向Z軸;
②:切向加速度(科里奧利加速度)αt,其量值等于2ωV,方向與αr垂直。
由于合成運(yùn)動(dòng),在質(zhì)點(diǎn)的αt方向上作用著科氏力,根據(jù)牛頓第二定律Fc=2ωVM,管道對(duì)質(zhì)點(diǎn)作用著一個(gè)反向力-Fc= -2ωVM。
當(dāng)密度為ρ的流體在旋轉(zhuǎn)管道中以恒定速度V流動(dòng)時(shí),任何一段長(zhǎng)度Δx 的管道都將受到
一個(gè)ΔFc的切向科氏力。
ΔFc=2ωvρSΔx(1)
式中S— 一段管道的流通內(nèi)截面積,由于質(zhì)量流量計(jì)流量即為Qm,即Qm=ρVS,所以
因此,直接或間接測(cè)量在旋轉(zhuǎn)管道中流動(dòng)流體產(chǎn)生的科氏力就可以測(cè)得質(zhì)量流量,這就是科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的基本原理。
然而通過(guò)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)測(cè)量科氏力是困難的,目前產(chǎn)品均代之以管道振動(dòng)產(chǎn)生科氏力來(lái)測(cè)量,即由兩端分流管固定的測(cè)量管,通過(guò)中點(diǎn)處以測(cè)量管諧振或接近諧振的頻率所驅(qū)動(dòng),使測(cè)量管中點(diǎn)前后兩半段產(chǎn)生方向相反的撓曲,用電磁學(xué)原理檢測(cè)撓曲量以求得質(zhì)量流量。
流體密度會(huì)影響測(cè)量管的振動(dòng)頻率,而密度與頻率有著固定的關(guān)系,因此質(zhì)量流量計(jì)也可測(cè)量流體密度。