基于双频驱动的科里奥利流量计诊断方法研究

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作者 孙立军 张扬 +2 位作者 王涛 连锦鹏 李春辉 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期433-440,共8页

科里奥利流量计依靠振动管检测流体流动.潜在的侵蚀或腐蚀会降低管壁厚度并影响其测量性能,严重情况下甚至可能导致结构完整性问题.由于管壁厚度直接影响其刚度,因此与刚度相关的诊断参数有助于识别潜在的测量和完整性问题.在假设的单... 科里奥利流量计依靠振动管检测流体流动.潜在的侵蚀或腐蚀会降低管壁厚度并影响其测量性能,严重情况下甚至可能导致结构完整性问题.由于管壁厚度直接影响其刚度,因此与刚度相关的诊断参数有助于识别潜在的测量和完整性问题.在假设的单自由度(SDOF)系统基础上,使用Matlab Simulink构建仿真模型,并使用双频驱动的方法计算刚度诊断参数;基于仿真结果,在数字信号处理(DSP)开发板中实现了控制回路及相关信号处理算法;使用正交解调算法并结合特殊设计的滤波器分离共振和非共振的响应信号,并实时计算振动管的刚度参数;为了设计实验,建立了振动管的有限元仿真模型,得到了刚度与力之间的关系;利用试验机对振动管施加轴向拉力和压力验证算法.实验结果表明:双频驱动的方法可以计算出振动管的刚度诊断参数,该方法可以为实际应用提供有用的诊断信息. 展开更多

关键词 科里奥利流量计 双频驱动 流量校准系数 刚度 检定和诊断

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U型科里奥利质量流量计温度影响特性分析 被引量：2

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作者 余潋滟 裴祥翔 +1 位作者 李想 张小斌 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2024年第2期28-35,共8页

温度对用于液氢等低温流体流量测量的科里奥利质量流量计的影响不可忽略。基于卡氏第二定理,从能量角度出发建立了考虑温度影响的U型科里奥利质量流量计数学模型,并搭建了U型科里奥利质量流量计实验平台,通过实验数据对比验证了模型。... 温度对用于液氢等低温流体流量测量的科里奥利质量流量计的影响不可忽略。基于卡氏第二定理,从能量角度出发建立了考虑温度影响的U型科里奥利质量流量计数学模型,并搭建了U型科里奥利质量流量计实验平台,通过实验数据对比验证了模型。在此基础上,考虑测量管固体物性参数对温度的依变,探究了温度对科里奥利质量流量计测量的影响规律,提出了一种包含弹性模量、泊松比和线膨胀系数的低温修正方法。经液氮数值仿真结果和液氦科里奥利质量流量计实验结果对比,发现对弹性模量、泊松比和线膨胀系数三者进行综合修正比恒定温度补偿系数修正的相对误差更小。成果有助于深入理解低温科氏流量计的测量特性。 展开更多

关键词 科里奥利质量流量计 温度效应 数值分析 低温流体 流量测量 仪器仪表

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U型液氢科里奥利质量流量计理论与数值分析 被引量：1

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作者 裴祥翔 陈强峰 +1 位作者 宋玉彩 张小斌 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期992-1000,共9页

科里奥利质量流量计(简称科氏流量计)因其精度高、结构简单且流阻小的优点广泛用于流体测量.本文基于计算流体动力学和结构动力学相耦合的数值算法,探究了用于液氢测量的U型科氏流量计流固耦合振动特性.首先搭建水流量标定实验平台对建... 科里奥利质量流量计(简称科氏流量计)因其精度高、结构简单且流阻小的优点广泛用于流体测量.本文基于计算流体动力学和结构动力学相耦合的数值算法,探究了用于液氢测量的U型科氏流量计流固耦合振动特性.首先搭建水流量标定实验平台对建立的流致振动理论模型和流固耦合数值仿真框架进行结果验证,实验中的标准流量基于称量法获得,科氏流量计测量管两臂的相位差基于自行设计研制的控制电路进行采集计算.验证结果表明,建立的流固耦合仿真框架(偏差为-2.51%)相比于采用欧拉梁理论建立的理论模型(偏差为-12.89%)具有更好的预测性能.基于验证的数值框架和理论模型对单U型液氢科氏流量计质量流量和测量管壁上传感器位置对测量时滞及测量振幅的影响规律进行分析揭示,并对比分析水和液氢两种工质对科氏流量计模态特性的影响.结果表明,流体的附加质量对测量管模态特性影响显著,由于液氢的低密度特性,采用结构的干模态频率进行激振仍可以获得较高的激振效率,其测量管振幅约为水工质对应测量管振幅的17.75倍.而液氢的低密度及低温特性则显著降低其时滞,对于液氢质量流量的高精度测量是不利的.理论和数值结果的对比表明,传感器位置对测量时滞的影响也会受流体质量流量的影响.结果对液氢科氏流量计的优化设计有指导意义. 展开更多

关键词 科里奥利质量流量计 液氢 流固耦合特性 数值仿真

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基于正交解调的新型科氏流量计信号处理方法

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作者 鲍喜荣 张红 张石 《东北大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期20-28,共9页

为实现科氏流量计实际应用中测量性能的最大化,提出一种基于相关运算和Hilbert变换的正交解调算法(CH-QD算法).该算法利用自相关的同频余弦特性和Hilbert变换的相移特性产生正交解调所需的同频参考信号,有效解决了传统正交解调算法需预... 为实现科氏流量计实际应用中测量性能的最大化,提出一种基于相关运算和Hilbert变换的正交解调算法(CH-QD算法).该算法利用自相关的同频余弦特性和Hilbert变换的相移特性产生正交解调所需的同频参考信号,有效解决了传统正交解调算法需预知信号频率、对频率检测算法的性能敏感等问题,提高了算法的检测精度,并实现了信号频率、相位差的联合估计.性能仿真测试表明,本文算法具有较高的检测精度、抗噪性和动态跟踪性能.在基于TMS320F28335DSP研制的科氏流量计变送器上实现本文算法,并进行性能分析和水流量标定实验.标定结果表明,在量程比20∶1的范围内,系统测量误差小于0.1%,重复性小于0.05%,具有较好的实用价值. 展开更多

关键词 科里奥利质量流量计 信号处理方法 正交解调法 HILBERT变换 DSP

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面向时变的科里奥利质量流量计信号的处理方法研究与实现 被引量：46

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作者 李叶 徐科军 +2 位作者 朱志海 朱永强 侯其立 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期8-14,共7页

在实际应用中科里奥利流量计的输出信号会随时间发生缓慢而微小的变化。针对这种时变信号,本文提出将多抽一滤波器、自适应格型陷波滤波器和负频率修正的滑动DTFT(SDTFT)递推算法组合起来,形成一套完整的科里奥利质量流量计信号处理方法... 在实际应用中科里奥利流量计的输出信号会随时间发生缓慢而微小的变化。针对这种时变信号,本文提出将多抽一滤波器、自适应格型陷波滤波器和负频率修正的滑动DTFT(SDTFT)递推算法组合起来,形成一套完整的科里奥利质量流量计信号处理方法,不仅可以跟踪变化的频率和相位,而且在测量小相位时具有较高的计算精度。整个算法计算量较小,且不会发生数值溢出。研制了基于TMS320F28335DSP的科里奥利质量流量计信号处理系统,实现了整套算法,并进行了测试。仿真和实验结果表明,本文研究的方法和研制的系统是可行的、有效的。 展开更多

关键词 科里奥利质量流量计 时变信号 相位差 多抽一滤波器 自适应格型陷波器 负频率修正的滑动DTFT递推算法

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科里奥利质量流量计激振电路的研制 被引量：16

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作者 徐科军 于翠欣 +2 位作者 苏建徽 陈荣保 刘家军 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 2000年第1期37-40,共4页

激振电路是科里奥利质量流量计的重要组成部分。作者研制了激振电路 ,分析了它的特性和原理 ,并进行了 EDA仿真和实验。结果表明 ,该激振电路能够驱动测量管振动 ,并保持其振幅稳定 ,实现了振动频率随管子的固有振动频率而变化的目的 ,... 激振电路是科里奥利质量流量计的重要组成部分。作者研制了激振电路 ,分析了它的特性和原理 ,并进行了 EDA仿真和实验。结果表明 ,该激振电路能够驱动测量管振动 ,并保持其振幅稳定 ,实现了振动频率随管子的固有振动频率而变化的目的 ,从而达到了设计要求。 展开更多

关键词 科里奥利质量流量计 激振电路 EDA仿真 振幅 振动频率

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U形管科里奥利质量流量计的灵敏度研究 被引量：15

7

作者 罗凡 廖俊必 +2 位作者 赵普俊 黄虎成 肖文 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期255-262,共8页

根据U形管科里奥利质量流量计的信号产生特点,提出了一种时间差推算理论。将科氏力的动态响应过程转化为静态力学状态,并创新地运用超静定结构中的变形比较法求解出U形振动管两侧在科氏力的作用下产生的时间差,清晰地建立了灵敏度与振... 根据U形管科里奥利质量流量计的信号产生特点,提出了一种时间差推算理论。将科氏力的动态响应过程转化为静态力学状态,并创新地运用超静定结构中的变形比较法求解出U形振动管两侧在科氏力的作用下产生的时间差,清晰地建立了灵敏度与振动管关键尺寸之间的关系。首次将振动管的扭转刚度引入时间差的计算,因此,较之传统的简化算法,该方法具有更高的精度和普适性,同时,也为其他管型的科里奥利质量流量计设计提供了理论基础。 展开更多

关键词 科里奥利质量流量计 变形比较法 时间差 灵敏度

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科里奥利质量流量计研究现状及发展趋势(一) 被引量：11

8

作者 纪爱敏 李川奇 +1 位作者 沈连官 尹协振 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2001年第6期1-3,共3页

文中对科里奥利质量流量计的产品性能、理论及实验研究状况作了综述。并对其研究的发展趋势进行了预测。

关键词 科里奥利质量流量计 管形 实验研究 发展趋势 流量测量

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科里奥利质量流量计密度效应研究 被引量：7

9

作者 罗凡 廖俊必 +2 位作者 杨杰斌 赵普俊 孙茂一 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期138-144,共7页

通过研究传感器与被测介质之间的力学关系,提出一种科里奥利质量流量计在不同介质密度下测量误差不一致的形成机理,为提高计量精度以及误差修正提供理论依据。结果表明:以U形管科里奥利质量流量计为例,振动管水平段因扭转变形而形成速... 通过研究传感器与被测介质之间的力学关系,提出一种科里奥利质量流量计在不同介质密度下测量误差不一致的形成机理,为提高计量精度以及误差修正提供理论依据。结果表明:以U形管科里奥利质量流量计为例,振动管水平段因扭转变形而形成速度梯度,并存在与科氏力扭转方向相反的转矩,最终造成科里奥利质量流量计的计量误差随介质密度而改变。研究了传感器在介质流动时的受力状况,建立了传感器关于密度效应的数学模型,并提出了计算公式及简化方法。 展开更多

关键词 科里奥利质量流量计 密度效应 转矩

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计及负频率影响的科里奥利质量流量计信号处理方法 被引量：40

10

作者 张海涛 涂亚庆 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期539-544,共6页

采用滑动Goertzel算法计算科里奥利质量流量计信号的相位差时,存在较长的收敛过程,其主要原因之一是忽略了负频率成分的贡献。基于DTFT递推算法,提出了一种计及负频率影响的科里奥利质量流量计信号处理方法。首先采用自适应格型陷波滤... 采用滑动Goertzel算法计算科里奥利质量流量计信号的相位差时,存在较长的收敛过程,其主要原因之一是忽略了负频率成分的贡献。基于DTFT递推算法,提出了一种计及负频率影响的科里奥利质量流量计信号处理方法。首先采用自适应格型陷波滤波器对科里奥利质量流量计的传感器输出信号进行滤波并求得其频率,然后采用计及负频率影响的DTFT递推算法计算两路信号之间的实时相位差,再通过频率和相位差计算出时间差,从而求得质量流量。仿真结果表明,该方法可极大缩短相位差和时间差计算的收敛过程,具有较高的计算精度,且当应用于实际的系统时不易发生数值溢出。 展开更多

关键词 负频率 DTFT递推算法 相位差 时间差 科里奥利质量流量计

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科里奥利质量流量计研究现状及发展趋势(二) 被引量：7

11

作者 纪爱敏 李川奇 +1 位作者 沈连官 尹协振 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2001年第7期1-2,8,共3页

关键词 科里奥利质量流量计 研究现状 发展趋势

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基于DFT的科里奥利质量流量计信号处理方法的改进 被引量：13

12

作者 于翠欣 徐科军 刘家军 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 2000年第6期935-939,943,共6页

科里奥利质量流量计是一种直接测量质量流量仪表 ,但是 ,该仪表存在的主要问题是信号处理方法不能从含有噪声的信号中准确提取流量信息。为此 ,人们采用基于 DFT方法处理科里奥利质量流量计的信号 ,并且对此信号处理方法进行改进 ,提出... 科里奥利质量流量计是一种直接测量质量流量仪表 ,但是 ,该仪表存在的主要问题是信号处理方法不能从含有噪声的信号中准确提取流量信息。为此 ,人们采用基于 DFT方法处理科里奥利质量流量计的信号 ,并且对此信号处理方法进行改进 ,提出一种容易实现和比较准确的频率跟踪方法 。 展开更多

关键词 科里奥利质量流量计 数字信号处理 频率跟踪

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科里奥利质量流量计Ω形测量管的有限元分析 被引量：4

13

作者 蔡体菁 柳青 +1 位作者 唐国建 朱巧玉 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第z2期520-521,共2页

振动测量管是科里奥利质量流量计的关键部件之一,其结构形状和尺寸大小直接决定着质量流量计的性能,为此本文针对Ω形科里奥利质量流量计给出了其工作原理和用有限元方法对其结构进行数值仿真的结果,同时还指出了在相同的几何尺寸、材... 振动测量管是科里奥利质量流量计的关键部件之一,其结构形状和尺寸大小直接决定着质量流量计的性能,为此本文针对Ω形科里奥利质量流量计给出了其工作原理和用有限元方法对其结构进行数值仿真的结果,同时还指出了在相同的几何尺寸、材料和环境条件下,Ω形管的响应模态比U形管的响应模态要低得多,因此在同样的条件下它具有更高的灵敏度。 展开更多

关键词 科里奥利质量流量计 模 态 有限元分析

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一种科里奥利质量流量计的信号处理方法 被引量：24

14

作者 徐科军 倪伟 《计量学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第4期254-258,共5页

本文提出了一种新的科里奥利质量流量计信号处理方法 ,从含有各种噪声干扰的信号中 ,准确测得质量流量。采用多抽一滤波器 ,对流量计中的两个传感器的输出信号进行滤波 ,以减少随机噪声的影响 ,并减少采样数据 ;采用自适应陷波滤波方法 ... 本文提出了一种新的科里奥利质量流量计信号处理方法 ,从含有各种噪声干扰的信号中 ,准确测得质量流量。采用多抽一滤波器 ,对流量计中的两个传感器的输出信号进行滤波 ,以减少随机噪声的影响 ,并减少采样数据 ;采用自适应陷波滤波方法 ,以抑制确定性噪声的干扰 ,测得流量管振动基频的频率 ,并跟踪其变化。采用离散傅里叶变换方法 ,计算振动管基频处的相位差和时间延迟 ,从而测得质量流量。仿真结果证明了本文所提方法的有效性和准确性。 展开更多

关键词 科里奥利质量流量计 多抽一滤波器 自适应陷波滤波器 离散傅里叶变换 信号处理 滤波方法

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基于时变信号模型的科里奥利质量流量计信号处理方法 被引量：18

15

作者 倪伟 徐科军 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期358-364,共7页

提出用频率、幅值和相位均按照随机游动模型变化的信号来描述科氏流量传感器的输出信号。采用具有跟踪频率变化能力的自适应陷波器,对信号进行滤波,以求其频率;采用自适应谱线增强器从含有噪声的数据中提取出所需要的信号;然后采用滑动G... 提出用频率、幅值和相位均按照随机游动模型变化的信号来描述科氏流量传感器的输出信号。采用具有跟踪频率变化能力的自适应陷波器,对信号进行滤波,以求其频率;采用自适应谱线增强器从含有噪声的数据中提取出所需要的信号;然后采用滑动Goertzel算法计算两路信号之间的相位差,并通过频率和相位差计算出时间差,求得质量流量。仿真结果表明所研究的方法是有效的。 展开更多

关键词 科里奥利质量流量计 信号处理方法 信号模型 GOERTZEL算法 自适应谱线增强器 时变 随机游动模型 自适应陷波器 流量传感器 输出信号 频率变化 仿真结果 相位差 时间差 计算

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科里奥利质量流量计在线连续测量流体密度的理论分析 被引量：9

16

作者 胡燕祝 王仰东 林振锋 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第6期467-470,共4页

科里奥利质量流量计是一种直接测量流体质量流量的仪表 ,同时可在线检测流体密度 ,出于对其传感器结构优化设计的目的 ,建立了振动微分方程 ,其解可给出流体密度在线检测的依据 ,并给出密度与温度的对应关系 ,得出双 U型管谐振频率的推... 科里奥利质量流量计是一种直接测量流体质量流量的仪表 ,同时可在线检测流体密度 ,出于对其传感器结构优化设计的目的 ,建立了振动微分方程 ,其解可给出流体密度在线检测的依据 ,并给出密度与温度的对应关系 ,得出双 U型管谐振频率的推导结果 ,并进行具体计算的验证。 展开更多

关键词 刚体旋转运动 弹性形变 悬臂梁 受迫振动 谐振频率 流体密度测量 科里奥利质量流量计

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环形科里奥利质量流量计的有限元分析 被引量：3

17

作者 唐国建 蔡体菁 +2 位作者 祁立云 周百令 王寿荣 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第z2期3-4,共2页

环形管是环形科里奥利质量流量计的关键部件之一 ,通过合理地选取环形管的结构形状和尺寸 ,可以使激振模态的固有频率与科里奥利力模态的固有频率很接近或相等 ,从而达到提高质量流量计的信噪比和灵敏度的目的。为此本文针对环形科里奥... 环形管是环形科里奥利质量流量计的关键部件之一 ,通过合理地选取环形管的结构形状和尺寸 ,可以使激振模态的固有频率与科里奥利力模态的固有频率很接近或相等 ,从而达到提高质量流量计的信噪比和灵敏度的目的。为此本文针对环形科里奥利质量流量计给出了其工作原理和用有限元方法对其结构进行数值仿真的结果 ,同时还指出了在相同的几何尺寸、材料和环境条件下 ,环形管质量流量计比 展开更多

关键词 环形科里奥利质量流量计 模态 有限元分析

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基于正交解调的科里奥利质量流量计信号处理方法研究 被引量：5

18

作者 徐科军 徐文福 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期23-27,66,共6页

研究基于正交解调的科里奥利质量流量计的信号处理方法。提出了表示质量流量信号和噪声的传感器输出信号的模型 ,给出了求解信号频率、幅值和相位差的计算公式 ,研究了两种滤波方式 ,设计了两种信号处理的方案。仿真结果表明 ,该研究方... 研究基于正交解调的科里奥利质量流量计的信号处理方法。提出了表示质量流量信号和噪声的传感器输出信号的模型 ,给出了求解信号频率、幅值和相位差的计算公式 ,研究了两种滤波方式 ,设计了两种信号处理的方案。仿真结果表明 ,该研究方法是有效的。 展开更多

关键词 正交解调 信号处理方法 信号频率 仿真结果 滤波 输出信号 相位差 科里奥利质量流量计 幅值 传感器

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基于ZLJ-C系列科里奥利质量流量计的流体粘度测量技术研究 被引量：5

19

作者 周波 任建新 张鹏 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第5期891-895,共5页

采用ZLJ-C系列科里奥利质量流量计进行流体粘度检测的技术与方法;将流体及传感器敏感管(以下简称传感器管)置于柱坐标下对流体动力粘度和科里奥利质量流量计振动时的参数进行了系统分析;提出了一种新的粘度检测方法;利用量纲分析法对相... 采用ZLJ-C系列科里奥利质量流量计进行流体粘度检测的技术与方法;将流体及传感器敏感管(以下简称传感器管)置于柱坐标下对流体动力粘度和科里奥利质量流量计振动时的参数进行了系统分析;提出了一种新的粘度检测方法;利用量纲分析法对相关结论进行了验证。实际实验数据表明该方法是可行的。该技术简单、有效,可在不改变科里奥利质量流量计原有结构的条件下实施。 展开更多

关键词 科里奥利质量流量计 粘度 量纲分析 振动

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谐振式环形管科里奥利质量流量计 被引量：2

20

作者 蔡体菁 唐国建 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2001年第3期189-191,共3页

给出了一种建立在驱动模态与科里奥利 (coriolis)模态固有频率相等、连续信号处理技术和频率跟踪法基础上的谐振式环形管 coriolis质量流量计。在驱动模态与 coriolis模态固有频率相等的条件下 ,当环形管有流体流过时环形管就处于谐振状... 给出了一种建立在驱动模态与科里奥利 (coriolis)模态固有频率相等、连续信号处理技术和频率跟踪法基础上的谐振式环形管 coriolis质量流量计。在驱动模态与 coriolis模态固有频率相等的条件下 ,当环形管有流体流过时环形管就处于谐振状态 ,因此具有较高的灵敏度 ;由于该质量流量计输出信号是连续的 ,所以可采用连续信号处理技术 ,得到较高的检测精度 ;流体密度的检测是采用自激振荡原理和频率跟踪法得到的。 展开更多

关键词 科里奥利质量流量计 谐振式环形管 数学模型 频率跟踪 自激振荡

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