當質(zhì)量為M的質(zhì)點以速度V在對Z軸作角速度ω旋轉(zhuǎn)的管道內(nèi)移動時,質(zhì)點受到兩個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。
由于合成運動,在質(zhì)點的αt方向上作用著科氏力,根據(jù)牛頓第二定律Fc=2ωVM,管道對質(zhì)點作用著一個反向力-Fc= -2ωVM。
當密度為ρ的流體在旋轉(zhuǎn)管道中以恒定速度V流動時,任何一段長度Δx 的管道都將受到
一個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)量流量計流量即為Qm,即Qm=ρVS,所以
因此,直接或間接測量在旋轉(zhuǎn)管道中流動流體產(chǎn)生的科氏力就可以測得質(zhì)量流量,這就是科里奧利質(zhì)量流量計的基本原理。
然而通過旋轉(zhuǎn)運動測量科氏力是困難的,目前產(chǎn)品均代之以管道振動產(chǎn)生科氏力來測量,即由兩端分流管固定的測量管,通過中點處以測量管諧振或接近諧振的頻率所驅(qū)動,使測量管中點前后兩半段產(chǎn)生方向相反的撓曲,用電磁學原理檢測撓曲量以求得質(zhì)量流量。
流體密度會影響測量管的振動頻率,而密度與頻率有著固定的關系,因此質(zhì)量流量計也可測量流體密度。