O fluxômetro de massa Koch mede o fluxo detectando a distorção gerada pela força de Corioli no tubo vibratório, cujo princípio básico é baseado na combinação do efeito Corioli com a segunda lei de Newton, como segue:
Incentivo e estado inicial do tubo de vibração
Os sensores do medidor de fluxo usam estruturas de tubo de vibração tipo U, tipo S e outros, impulsionados pela bobina de acionamento eletromagnético para a sua vibração de alta frequência (frequência de cerca de 80 Hz, amplitude inferior a 1 mm).
Quando não há fluxo de fluido, o tubo de vibração é apenas a vibração principal (por exemplo, vibração vertical para cima e para baixo), e o detector de sinal eletromagnético de ambos os lados registra sinais de vibração na mesma fase.
2. Força Corioli desencadeada pelo fluxo de fluidos
Quando o fluido flui para o tubo vibratório, é forçado a participar do movimento do tubo vibratório. De acordo com a segunda lei de Newton, o fluxo de fluidos produz uma força de Corioli proporcional ao fluxo de massa (Fc = 2ωVm, onde ω é a velocidade angular de vibração, V é a velocidade do fluido e m é a massa do fluido).
Fenômeno de distorção do tubo vibratório: durante o ciclo de vibração, o fluido aplica força adicional na direção oposta ao tubo vibratório. Por exemplo, quando o tubo de vibração vibra para cima, o fluxo de fluido resiste ao movimento para cima, aplicando força para baixo na parede do tubo; Fluido de saída resiste ao movimento para baixo, aplicando força para cima. Esse torque resulta em uma distorção periódica do tubo vibratório (fenômeno de Corioli), que é proporcional ao fluxo de massa.
Detecção de diferença de fase e cálculo de fluxo
A distorção do tubo de vibração faz com que a fase de vibração seja diferente na entrada e na saída. Os detectores de sinal eletromagnético de ambos os lados registram separadamente o sinal de vibração e calculam a diferença de fase (
ΔT）。
Relação entre diferença de tempo e fluxo: a diferença de fase ΔT é proporcional ao fluxo de massa e o fluxo de massa é calculado diretamente através da fórmula Qm = K · ΔT (K é o coeficiente de calibração do fluxo).
Otimização do processamento de sinal digital: a tecnologia de processamento de sinal digital (DSP) filtra o ruído para melhorar a precisão da detecção de diferença de fase e o tempo de resposta é 2 a 4 vezes mais rápido do que o processamento de sinal analógico tradicional.
Compensação de temperatura e medição de densidade
As mudanças de temperatura afetam a robustez do tubo vibratório e, por sua vez, a quantidade de distorção. O transmissor monitora a temperatura em tempo real através de um termômetro de resistência de platina e ajusta o modelo de cálculo de fluxo para eliminar interferências de temperatura.
A frequência de ressonância do tubo vibratório está relacionada com a densidade do fluido (ρ∝f2) e os valores de densidade do fluido podem ser sincronizados através da medição da frequência de ressonância.