质量 1 体积 1
质量2 体积 2
温度变化 体积1 体积 2 质量 1 = 质量 2
1.热式质量流量计 这种流量计是在流体管壁外设置热源，利用流动气
体传递的热量与质量的关系，在其上下游产生温度变化 而得到气体的质量流量。 2.冲量式质量流量计 这种流量计是利用物料流体在一定的高度下落的冲 量产生的力，采用直接测力方法而得到流体质量流量。 3.科里奥利式质量流量计 这种流量计是利用流体在振管内产生的科氏力，采 用直接测量科氏力的方法得到流体质量流量。
参比RTD测量流体温 度
电子单元使加热元 件以恒功率加热， 在没有流体时温度 较高，有流体时温 度较低
当质量流量增加，流体 分子冷却加热单元
非参比RTD测量温度降 低
电子单元转换为流量信 号
恒功率技术
热分布式TMF可测量低流速（气体0.02~2m/s）微小 流量；浸入式TMF可测量低~中偏高流速(气体 2~60m/s)，插入式TMF更适合于大管径。
V=0
V>0
Fc
Fc
m=质点 w=角速度 v=径向速度 Fc =科里奥利力
Fc = -2m • v • w
w
= 角速度
Fc
= 科里奥利力
= 相位差
A,B
=相位传感器
y
= 振幅
t
= 时间
~ Fc ~ m
2.2 科里奥利变送 器，提供电源，信 号通讯
热式质量流量计（以下简称TME）是利用传热原理， 即流动中的流体与热源（流体中加热的物体或测量 管外加热体）之间热量交换关系来测量流量的仪表， 过去我国习称量热式流量计，采用这种原理有两种 实现方法：一是恒功率法，二是恒温差法。当前主 要用于测量气体。
流速传感器的温度高于 感温传感器一定温度 △T。当气体流经流速 传感器时，产生热量扩 散，这样电路单元提供 相应的能量使两个传感 器温差维持恒定温度 △T ，电路单元提供的 能量与电流成比例关系， 通过输出电信号可测出 流量。
mt
f 1 m m R 2
c
fl
t
m V
fl
fl
fR = 谐振频率 mt = 测量管 mfl = 流体质量
fl = 流体密度
c = 常数
fR
mfl
fR = ƒ(fl)
低密度 mV
Time
高密度 mV
Time
按照弹性模数的理论，弹簧所悬挂物体的质量和它振动的频率 成反比。这一概念引入到流量管的振动，整体质量（测量管和 内部介质之和）越大，其振动频率就越小。通过检测已知密度 （例如标准状态下的水和空气）的介质流经测量管时的频率， 可以得到密度与频率之间的线性关系。然后通过振动频率换算 到密度
电磁驱动系统以固定频 率驱动U形测量管振动， 当流体被强制接受管子 的垂直运动时，在前半 个振动周期内，管子向 上运动，测量管中流体 在驱动点前产生一个向 下压的力，阻碍管子的 向上运动，二在驱动点 后产生向上的力，加速 管子向上运动。这两个 力的合成，使得测量管 发生扭曲；在振动的另 外半周期内，扭曲方向 则相反。
Theory - 5
D =相位差 m = 质量流量 W= RTD 电阻 fR =谐振频率 = 密度 T = 温度
~ m fR ~ W ~T
如图所示，这种流量计的测量系 统由两根平行的S形测量管、驱动 器和传感器组成。管的两端固定， 管的中心部位装有驱动器，使管 子振动。在测量管对称位置上装 有传感器，在这两点上测量振动 管之间的相对位移。质量流量与 这两点测得的振荡频率的相位差 成正比。
参比RTD测量气体温度
电子单元给加热探头持 续提供能量
通过电子单元调解，保 持恒温差
随着质量流量的增加， 气体分子将热量扩散开 来。
对加热探头的总能量正 比于质量流量。
传感器元件包括两个热电阻，其中一个是感温电阻， 另一个为加热电阻（温度高于感温电阻），当无流 量时，两个电阻的温差最大，当有流量时，加热电 阻温度降低，两个电阻温差减少，由于两个RTD之 间的温差与过程流速及过程介质有关，从而与流体 的流量有关，因此，当有流量时，产生温差.
无流量
Time mV
低流量
Time mV
高流量
Time mV
✓在没有流量的情况下，入口和出口处检测线圈监测到的交流电信号是同 相位的。当有流量的时候，由于科里奥利作用，流量管产生扭曲，两端的 检测线圈输出的交流电信号存在相位差。流量越大，相位差就越大，而且 其相位差 T 与流量的大小成正比关系。这样，可以利用 T 作为质量流 量的标定系数，即可以用T 来表示每秒有多少克的流量流过。
✓在每个流量管上，均有一组磁 铁 / 线圈组，我们称之为入口 检测线圈和出口检测线圈。由于 相对振动，线圈在磁铁的磁场做 切割磁力线的运动，在内部回路 产生交流电信号。该信号能准确 地反映线圈组间的相对位移和相 对速度。通过监测该交流信号， 我们可判断测量管的运行状态。
Theory - 3
质量流量检测原理
气体的比热容会随着压力温度而变，但在所使用的 温度压力附近不大的变化可视为常数。
热式质量流量计响应慢。 被测量气体组分变化较大的场所，因cp值和热导
率变化，测量值会有较大变化而产生误差。 对小流量而言，仪表会给被测气体带来相当热量。 对于热分布式TMF，被测气体若在管壁沉积垢层影
响测量值，必须定期清洗；对细管型仪表更有易 堵塞的缺点，一般情况下不能使用。 对脉动流在使用上将受到限制。 液体用TMF对于粘性液体在使用上亦受到限制。
连接管线
检测线圈
热电阻 (RTD) 流量管
变送器对检测线圈传输 来的信号进行处理
科里奥利质量流量计的工作原理
✓ 在双管型质量流量计当中，入口 处的分流管把流入的介质均等地一分 为二，送到两根测量管中，这样保证 了100%的介质流经测量管 ✓ 两根测量管由于驱动线圈的作用 ，产生以支点为轴的相对震动。当测 量管中有流量时，产生如图所示的科 里奥利现象。
TMF无活动部件，无分流管的热分布式仪表无阻流 件，压力损失很小；带分流管的热分布式仪表和浸 入性仪表，虽在测量管道中置有阻流件，但压力损 失也不大。
TMF使用性能相对可靠。热分布式仪表用于H2 、 N2 、O2、CO 、NO等接近理想气体的双原子气体， 直接就用空气标定的仪表，实验证明差别仅2%左右； 用于Ar、He等单原子气体则乘系数1.4即可；用于 其他气体可用比热容换算，但偏差可能稍大些。