专利名称：具有小质量驱动系统的小质量科里奥利质量流量计的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种科里奥利质量流量计，具体地，涉及一种轻型的具有小质量驱动系统的科里奥利质量流量计。本发明还涉及一种轻型的具有小直径流管的科里奥利质量流量计。本发明另外还涉及一种轻型的小科里奥利质量流量计，适合测量小量物质流的质量流量。
背景技术：
各种尺寸和容量的科里奥利质量流量计可用于测量物质流并产生与物质流有关的信息如质量流量、密度等。科里奥利质量流量计一般具有一个或多个直的或不规则形状的流管，可由电磁驱动器驱动横向振动。流经振动流管的物质引发流管的科里奥利偏转，偏转可被一个或多个传感器检测。传感器产生的输出信号传递给相关的测量电子装置以产生物质的流量信息。科里奥利偏转以及传感器产生的总输出信号与流经流管的流体质量成正比。当充满物质的流管与相关的驱动器和传感器的质量相比具有较大的质量时，科里奥利偏转以及由传感器产生的总输出信号得到增强。
典型的双弯管科里奥利流量计的流量范围大约在100至700,000公斤/小时，而流管的内径大约在0.3厘米至11厘米的范围。充满物质的流管的质量与驱动器和传感器的质量之间希望的比率通常在10比1的范围内或更高些。传统的科里奥利流量计能够达到这一比率，因为与质量较小的相关驱动器和传感器相比，充满物质的流管具有较大的质量。
对于使用普通磁铁以及固定于振动流管的相关固定机构的轻型科里奥利质量流量计，达到可以接受的质量比率是个问题。使充满物质的金属流管振动的驱动器通常是磁铁/线圈组合装置，其中磁铁一般固定在流管上，而线圈固定在支承结构或另一流管上。在轻型流量计的情况下，磁铁质量是个问题，因为所能得到的最小尺寸磁铁由于冶金因素限制在大约5毫克。加上将磁铁固定于流管的相关硬件，总质量大约为7毫克。这就要求充满物质的流管的质量至少有70毫克，以达到所要求的10比1的质量比率。在测量小量物质流的质量流量时，如何使科里奥利质量流量计中充满物质的振动流管结构具有大约70毫克以下的质量是个问题。
发明内容
本发明解决了上述问题及其它问题，根据本发明提出了一种小而轻的小质量流的科里奥利质量流量计，其十分适合于测量少量物质流的质量流量和密度信息。本发明的流量计很小，其流量为大约10公斤/小时或以下，流管内径为大约2毫米或以下。举例来说，这种流管本身可以细如人发，并具有相应的壁厚。
在本发明中，流管可以用任何适当的材料制成，然后再涂复磁性材料。这种磁性材料可以通过对流管进行喷涂或沉积形成。磁性材料还可以与流管整体形成，或者流管本身可以用磁性材料制造。本发明使得不必使用独立的磁铁，避免了质量过大的实际问题，以及将磁铁对准和固定到流管等制造问题。
本发明使得能够取消驱动器和传感器的磁铁。科里奥利传感器通常使用磁铁和线圈作为对相位敏感的传感组件，以提供与流管中科里奥利偏转度相关的信息。根据本发明，用于传感器组件的磁铁可以用与驱动器相同的方式进行制造。因此不论是驱动器磁铁还是传感器磁铁都可以用本发明公开的方式进行制造。
一种十分轻型的流管的可选实施例具有上述构造的驱动器和通过光学测量产生的传感信号。适当的传感器是光学器件，具有布置在流管两侧的光发射器和光收集器。流管的弯曲调制了透射光束，透射光束接收并转换为输出信号，其代表包括科里奥利效应的流管振动情况。
本发明的科里奥利质量流量计的一个主要优点是流管上使用了磁性镀层或涂层。这种镀层可以通过电镀浴、汽相淀积、等离子沉积或其它任何镀敷系统施加。这么做的优点是很薄的镀层能够沉积在流管上或者与流管整体形成。这使得在管子的规定长度上形成很小的分布质量，然后镀层可以与驱动器线圈一起使用，驱动流管进行适当的振动。镀层的分布质量以及低镀层质量有助于减小密度变化对产生的输出信息的影响。低镀层质量还使得科里奥利质量流量计能够以可接受的频率共振，提高密度精度。
根据本发明的一示例性实施例，在流管上使用了具有内部南/北磁场的磁涂层，其表现如同磁铁。根据本发明的另一个实施例，采用电镀浴在流管上沉积软磁材料(铁类的或导磁的)。含铁材料只能被驱动器线圈吸引。使用这种材料的具有单个驱动器线圈的驱动系统是“唯拉”型的，而不是传统科里奥利质量流量计标准的“推-拉系统”。然而，由相应的半个驱动波形驱动的相对驱动器线圈能够沿相反方向根据驱动频率交替拉动流管。根据另一个实施例，流管本身可以用具有内部南/北磁场的磁性材料制成。
磁性材料镀层可以在整个流管上连续形成，或只在某个轴向部分上形成，可通过选择性蚀刻来构成最终的镀层图案。含铁材料还可以通过复合流管构成，其中含铁材料共同形成于流管的外侧，然后选择性地进行蚀刻。
根据本发明的一个实施例，流管是直的并具有沉积在流管轴向中心部分的磁性材料。另一个实施例是U形流管，具有左和右管，以及连接两左右管的顶部中心部分。U形流管的中心部分沉积一层磁性材料。
直流管实施例和U形流管实施例的流量计都采用了光学传感器，当流管由磁性材料沉积层附近的磁性线圈振动时，所述光学传感器可检测流管的科里奥利效应。根据另一个实施例，磁性材料层由含铁材料构成，通过单个驱动器线圈以唯拉模式振动。另一实施例的流管具有一层软磁含铁材料，利用布置在流管两侧的一对线圈以推拉模式振动。另一实施例中的磁性材料只是布置在流管的轴向中心部分。另一实施例中流管的整个轴向长度上都有磁性材料沉积层。另一实施例中整个流管由磁性材料制成。另一实施例中磁性材料施加到流管的整个轴向长度。
根据另一实施例，流量计包括一对U形流管，其顶部中心部分施加磁性材料；在流管的左右侧管上的光学探测器，和布置在流管之间的驱动器磁铁。在另一实施例中，科里奥利质量流量计包括一对上面沉积磁性材料的直线流管，和布置在流管之间的光学探测器及驱动器线圈。在另一实施例中，一对直线流管相互平行设置并由布置在流管外侧的磁铁振动。在另一实施例中，科里奥利质量流量计包括由磁性材料制成的平行的流管，及布置在平行流管之间的驱动器磁铁和一对传感器磁铁。
可以看出，本发明通过提供一种较小的科里奥利质量流量计实现了本技术领域的进步，与现有的金属制成的科里奥利质量流量计相比，这种科里奥利质量流量计的质量要小若干个数量级。虽然本发明涉及小的科里奥利质量流量计，但这种解决方案的优点同样适用于较大的传感器。
根据本发明的一个方面，提供了一种科里奥利流量计，由以下部件构成接收物质流的流管；驱动器线圈；测量电子装置，将驱动信号施加到驱动器线圈上，使所述流管与物质流一起振动；流管与物质流的振动使所述流管产生科里奥利偏转；以及连接到所述流管的传感器装置，可产生代表流管的科里奥利偏转的传感信号；和将传感信号施加到测量电子装置上的装置，产生代表物质流的输出信号；其特征在于磁性材料至少构成所述流管的一部分；驱动器线圈响应所施加的驱动信号，产生与磁性材料相互作用的磁场，使充满物质的流管振动。
最好是，所述磁性材料由流管至少一部分外表面的一层含铁材料构成。
最好是，所述磁性材料的存在范围小于流管的整个轴向长度。
最好是，所述磁性材料在流管的整个轴向长度上存在。
最好是，所述磁性材料包括至少与流管的外径向部分整体形成的含铁材料；所述含铁材料无内磁场。
最好是，所述磁性材料的范围小于流管的整个轴向长度。
最好是，所述磁性材料在流管的整个轴向长度上延伸。
最好是，所述磁性材料包括具有独立磁场的硬磁材料。
最好是，所述磁性材料包括外层，其范围小于所述流管整个轴向长度。
最好是，所述磁性材料包括外层，在流管的整个轴向长度上延伸。
最好是，所述磁性材料至少与所述流管的外径向部分整体形成。
最好是，所述磁性材料的范围小于所述流管的整个轴向长度。
最好是，所述磁性材料在所述流管的整个轴向长度上延伸。
最好是，所述流管是直的。
最好是，所述流管具有不规则的形状。
最好是，所述流管是U形的。
最好是，所述传感器装置包括第一和第二光学传感器，各光学传感器包光发射器和能够将接收到的光转化为电信号的光接收器。
最好是，所述驱动器线圈以唯拉模式使所述流管振动，当通电时，所述流管材料通过磁力吸引至驱动器线圈，当断电时，所述流管的固有弹性使流管恢复到静止状态。
最好是，所述驱动器线圈构成第一驱动器线圈；所述科里奥利流量计还包括第二驱动器线圈；所述第一驱动器线圈和第二驱动器线圈布置在流管的两侧；所述测量电子装置将相反的正弦电流施加到第一驱动器线圈和第二驱动器线圈，产生周期变化的磁场，使所述流管在所述第一驱动器线圈和第二驱动器线圈之间以推拉模式周期性地振动。
最好是，所述物质流的质量流量小于10,000克/小时。
最好是，所述流管的内径小于2毫米。
最好是，所述流管的内径小于2毫米，所述物质流的质量流量小于10,000克/小时。
最好是，所述物质流的质量流量小于10克/小时。
最好是，所述流管的内径小于0.2毫米。
最好是，所述流管的内径小于0.2毫米，物质流的质量流量小于10克/小时。
最好是，所述流管的内径小于0.9毫米。
最好是，所述流管的内径小于0.9毫米，物质流的质量流量小于10,000克/小时。
最好是，所述流管包括单个流管。
最好是，所述流管包括第一流管和平行于第一流管的第二流管；所述驱动器线圈布置在所述第一流管和第二流管之间，可使所述第一流管和第二流管以反相振动。
最好是，所述第一流管和第二流管是U形的，分别具有由顶部中心部分连接的左管和右管；
所述传感器装置包括靠近所述流管的第一和第二光学传感器，可产生代表所述流管的科里奥利偏转的传感信号。
最好是，所述驱动器线圈靠近所述顶部中心部分的轴向中间部分布置。
最好是，所述磁性材料包括具有内磁场的硬磁材料；所述磁性材料沿所述流管的轴向长度延伸，因此所述材料的磁场施加到所述传感器上；所述传感器对所述磁性材料的磁场以及所述U形流管的科里奥利偏转作出反应，产生代表科里奥利偏转的传感信号。
最好是，所述传感器装置包括靠近流管的第一和第二光学传感器，产生代表所述流管的科里奥利偏转的输出信号。
最好是，所述流管是用不锈钢制成的。
最好是，所述流管是用具有内部南/北磁场的硬磁材料制成；所述传感器装置是磁换能器；所述磁性材料在靠近所述驱动器线圈和所述磁换能器的流管上沿轴向延伸；和所述充满物质的流管的振动在所述磁换能器中产生代表科里奥利偏转的磁场。
最好是，所述流管包括双直线流管；所述驱动器线圈布置在所述流管之间，可使所述双流管以反相振动。
最好是，所述流管包括平行的双直线流管；所述科里奥利流量计还包括一对布置在所述流管外侧的驱动器线圈，可使所述双流管以反相振动。
最好是，所述传感器是光学传感器。
最好是，所述传感器是磁换能器。
最好是，所述驱动器线圈可使所述流管以推拉模式反相振动；所述传感器装置包括磁换能器，可与所述振动流管的磁场相互作，产生传感信号。
最好是，所述流管包括一对直线流管；所述驱动器线圈布置在靠近所述流管的所述轴向中心部分的流管之间，使所述流管横向反相振动；所述换能器布置在所述驱动器线圈两侧的流管之间。
最好是，所述流管包括一对U形流管；所述驱动器线圈布置在所述流管之间，靠近所述流管的顶部轴向中心部分；所述换能器布置在所述驱动器线圈两侧的流管之间。
通过阅读下面参照附图的详细说明，能更好地理解本发明的上述和其它优点和特征，附图中图1示出了线流管示范性实施例的细节；图2示出了示例性U形流管的细节；图3和4示出了设置图1的直线流管的科里奥利质量流量计的细节；图5和6示出了设置图2的U形流管的科里奥利质量流量计的细节；图7示出了图3-6中传感器的发光二极管和光电探测器的细节；图8示出了图1中的流管以及“唯拉”型驱动器线圈；图9示出了图1中的流管以及“推-拉”型驱动器；图10-13示出了直线流管的另一可供选择的实施例；图14示出了本发明的双U形流管的实施例；和图15-17示出了本发明的双直线流管的实施例。
具体实施例方式
图1说明图1示出了包括空心管102的直线流管101的细节，其轴向部分被硬磁材料或软铁磁材料构成的磁元件103包围。空心管102具有左端104L和右端104R。磁元件103可以是直线管102表面上的镀层。镀层很薄，厚度大约为0.0013厘米。电镀元件103可以沿流管102的整个轴长延伸，如图11所示；或者可以集中在流管102的轴向中间部分上，如图1和10所示。在一示范性实施例中，元件103可以是表现如同磁铁的磁涂层。这种材料可以通过等离子沉积系统沉积。这种材料的运用使得元件103能够表现得如同具有南或北磁场的磁铁。这又使得可用单个驱动器线圈以“推-拉”模式振动流管101。
根据第二个示范性实施例，元件103可以由软铁磁材料构成，其自身不具有南/北磁场，但可以结合单个线圈工作，只能将元件103吸引至线圈。这种类型的驱动系统称作“唯拉”系统，因为其驱动器线圈只能吸引含铁材料103。不论电流从哪个方向经过线圈，含铁材料103都被吸引至通电的线圈。在使用时，给相关的驱动器线圈通电将含铁元件吸引至线圈，流管101振动。当经过驱动器线圈的电流中止时，利用流管101的固有弹性使流管弯曲回到其静止状态。这种类型的流管及相关线圈在图8中示出。
另一种方法是，可以利用两个驱动器线圈使流管101工作，如图9所示那样，线圈D1和D2交替带电，使流管102及其元件103振动。
图2说明图2示出了与流管101类似的U形流管201。U形流管201包括管件202，具有左侧202L和右侧202R，还带有连接于管子202的顶部中心部分202C的磁元件203。U形管202具有左下端204L和右下端204R。使用时，利用磁元件203与相关的驱动器线圈之间的磁相互作用，使流管202振动，如图5和6所示。
图3和4说明图3和4示出了使用流管101的科里奥利质量流量计300。科里奥利质量流量计300包括流管组件101，其包括流管102、磁性材料103、驱动器线圈D、左传感器LPO、右传感器RPO、左法兰或工艺接头105，和右法兰或工艺接头106。科里奥利质量流量计300还包括测量电子装置321，其导线306和307可控制地向驱动器线圈D通电，使流管101以唯拉模式振动，其中经过通电线圈D的电流使流管101朝驱动器线圈偏转，而当经过驱动器线圈D的电流停止时，流管101的固有弹性可使流管101恢复到其静止状态。
要处理的物质流从未示出的物质源输送到工艺接头105。接着物质流向右经过流管102流至工艺接头106，并离开科里奥利质量流量计。驱动器线圈D产生的流管102及物质流的振动引发流管102的科里奥利偏转。偏转被传感器LPO和RPO检测到，并转换为电信号。电信号通过导线304、305、308和309施加到测量电子装置321上，测量电子装置321对信号进行处理，并产生与物质流有关的信息。信息通过输出导线322施加到没有示出的应用电路。为了使附图的复杂程度降到最低，只在图3示出了测量电子装置321。
当通过导线306和307间歇通电时，驱动器线圈D使流管102以“唯拉”模式振动，其中通电的线圈D间歇地吸引管子102。每当经过线圈D的电流停止时，流管102由其固有弹性恢复到其静止状态。驱动器线圈D使流管上下振动，如图4所示。图3中的管子102相对于纸平面内外振动。传感器LPO和RPO最好是包括发光二极管701和光电探测器702的光学传感器，如图7所示。流管102在驱动器线圈D的作用下振动。这样一来，流管102阻止并改变从发光二极管701朝光电探测器702发射的光束703。光电探测器702将接收到的光波波形转化为输出信号，并通过导线304、305、308和309传递给测量电子装置321。
图5和6说明图5和6分别示出了使用图2流管201的科里奥利质量流量计500的正视图和透视图。U形流管202的支管202L和202R固定在分流管503上，分流管503通过工艺接头501接收物质流，接收到的一部分物质流经过左管202L、中心部分202C和右管202R，然后物质流由分流管503的输出端接收，并输送到右侧工艺接头502。驱动器线圈D使流管202C以“唯拉”模式振动，与图3和4介绍的科里奥利质量流量计300的模式类似。流管202以及物质流的振动引发流管202的科里奥利偏转，偏转被传感器LPO和RPO检测到，并通过导线304、305、308和309施加到测量电子装置321，测量电子装置321对信号进行处理，并产生与物质流相关的信息。输出信息通过导线322传输到没有示出的应用电路上。
图5和6的科里奥利质量流量计已经生产，并发现能够使充满物质流管的质量与驱动器和传感器的质量的比率达到10比1。在这样的实施例中，流管的内径为0.2毫米，流量为10克/小时。另一个实施例中流管的内径为0.9毫米，流量为10,000克/小时。
图8和9说明流管102利用相关的单个驱动器线圈D以“唯拉”振动模式工作，如图8所示。在这种模式中，通过驱动器线圈D的电流吸引流管102离开其固有的静止位置。断电时流管102能够借助其固有弹性恢复到静止位置。或者，可以利用一对驱动器线圈D1和D2使流管102以“推-拉”模式振动，如图9所示。在这种模式中，通过线圈D1的电流使元件103和流管102向上偏转。当通过驱动器线圈D1的电流中止时，通过驱动器线圈D2的电流使元件103和流管102向下偏转。驱动器线圈D1和D2的这种交替通电和断电产生交替磁场，使流管102横向振动，如图9所示。
图8中的实施例可应用于这样的场合，其中当驱动器线圈D不通电时，流管102结构的固有弹性足以使流管102恢复到其静止状态。图9中的“推-拉”实施例型可应用于这样的场合，其中要求流管102在磁场作用下沿垂直于流管纵向通路的方向来回振动。U形流管202可以类似地以“唯拉”或“推-拉”模式工作。图9中的导线306A和307A连接到测量电子装置321。
图10-13说明图10-13示出了流管101和202的可供选择的不同构造方式。图10示出了一流管，其中磁性材料与流管1000的轴向中心部分1002整体形成。末端部分1001和1003不包括磁性材料。图11中的实施例与图10中的不同，因为整个流管1100都是深色的，表示磁性材料在流管的整个长度上整体形成。图11中流管1100的磁性材料可以是软磁性或硬磁性的。而且，流管1100整个可以用材料，如自身具有内部南/北磁场的钢或400不锈钢制成。图12示出了这样的实施例，其中磁性材料作为薄膜施加到流管的表面。图12中，磁性材料1202施加到流管的中心部分1202，而末端部分1201和1203不具有磁性材料。图13的实施例与图12的不同，因为磁性材料1301施加到流管1300整个长度的表面上。图10-13的流管的磁性材料可以是软磁性或硬磁性的。
图10-13示出了图1中直线流管101的可供选择的实施例。U形流管203相应地可以具有类似的实施例，其中磁性材料可以与整个流管或一部分流管整体形成。或者，磁性材料可以沉积在图2的U形流管203的整个长度或一部分长度上。或者，图2中的U形流管可以用材料，如自身具有内部南/北磁场的钢或400不锈钢，制成。
本文使用的术语“磁性材料”适用于自身不具有南/北磁场的“软”含铁材料，也适用于具有永久南/北磁场的硬磁材料。
图14说明图14示出了实施本发明的具有双U形流管的科里奥利质量流量计1400。图14中的科里奥利质量流量计1400除了具有一对U形流管1402-1和1402-2之外，与图6的具有单个U形流管的科里奥利质量流量计类似。驱动器线圈D布置在两个流管之间。流管顶部元件的轴向中间部分上的磁性材料用1403-1和1403-2表示。这种磁性材料可以是软磁性的或硬磁性的。如果是软磁性的，驱动器线圈D当通电时将流管吸引，使两个流管反相振动，而当电流中止时，两个流管由于其固有弹性恢复到正常的静止位置。如果磁性材料是具有内部南/北磁场的硬磁性材料，驱动器线圈D能够使两个流管以反相双向振动。传感器LPO和RPO由光发射器和光电探测器组成。以众所周知的方式工作，产生表示两个流管振动情况的输出信号。输出信号由光电探测器根据流管振动位置而接收到的光量进行调制。延伸至测量电子装置321的输出导线304、305、308、309、306和307用与图6中相同的方式表示。其作用包括对驱动器线圈D进行控制，使两个流管能够与物质流以共振频率振动。其作用还包括将传感器输出信号加到测量电子装置321上，使其能够产生与物质流有关的信息，以及通过导线322将信息加传送到没有示出的应用电路上。分流管503的工作方式与图6中所介绍的工作方式相同。U形流管的左管用1402L1和1402L2表示。右管用1402R1和1402R2表示。流管的顶部元件用1402C1和1402C2表示。
图15和16说明图15和16示出了具有双直线流管的科里奥利质量流量计1500和1600。图15的实施例利用布置在两个流管之间的单个驱动器线圈D来使流管反相振动。当流管元件1503-1和1503-2由软磁性材料构成时，驱动器线圈D可通过唯拉模式使流管反相振动。在这种模式中，流管只在通电时吸引至驱动器线圈D。当电流中止时，流管由于其固有弹性恢复到静止状态。当磁性材料是具有内部南/北磁场的硬磁性材料时，驱动器线圈D可使流管以“推-拉”模式振动。传感器LPO上和LPO下以及传感器RPO上和RPO下可以如图14中所介绍的是光学型的，产生表示流管振动位置的传感信号。传感信号用与图14中相同的模式传递给测量电子装置321。
图15和16中的实施例包括左侧的输入分流管1505，可通过其开口1508接收物质流。图15和16中的实施例还包括连接在流管右侧的输出分流管1506，可通过其输出端1509将物质排出科里奥利质量流量计。
图16中的实施例，除了具有一对驱动器线圈D1和D2之外，与图15中的实施例类似。驱动器线圈D1和D2在测量电子装置321的控制下使两个流管反相振动。如果磁性材料是软磁性的，所采用的是“唯拉”模式。如果磁性材料是硬磁性的，所采用的是“推-拉”模式。
图17说明图17示出了一种具有双直线流管的科里奥利质量流量计，其中流管是用自身具有内部南/北磁场的磁性钢制成。这种类型的钢可以是400不锈钢或自身具有内磁场的普通钢。通过使用这样的材料，不需要内部或外部的分开的磁涂层或磁性材料。而可以利用由这样的钢制造的流管的内磁场。如图17所示，用测量电子装置321控制单个驱动器线圈D，使两个流管1703-1和1703-2反相振动。磁传感器LPO和RPO检测两个流管的振动位置并将代表流管振动情况的信号传递给测量电子装置321，流管的振动情况包括由振动流管与物质流产生的科里奥利偏转。图17中科里奥利质量流量计的优点是不需要沉积外部磁涂层或用特殊制造工艺将磁性材料设置到流管上，因为这种流管是用自身具有磁场的材料制成的。对于图5、6和14所示的具有U形流管的质量流量计，也可以用磁性钢制造流管，而不是使用硬磁涂层或软磁涂层。如图17所示，双U形管实施例使用驱动器线圈使流管以“推-拉”模式振动，磁换能器用作传感器检测流管的偏转，包括物质流产生的科里奥利偏转。
应当清楚地认识到本发明并不限于所介绍的优选实施例，而是可以在本发明原理的范围和精神之内作出其它修改和变化。术语“软磁材料”或“含铁材料”应当被理解为用来表示能被磁场吸引但其自身不具有内部南/北磁场的材料。
“软磁”或“硬磁材料”都可以作为涂层、薄膜或外层施加到已经形成的流管上，或者可以在制造时与流管结合，形成作为其制造过程中使用的软磁或硬磁材料的一个整体结构。
本文使用的术语“流体”和“液流”应当理解为包括流体如液体等，以及任何流动的材料如等离子体、气体等。而且，虽然所公开的本发明尤其适用于具有小流管和小流量的小型科里奥利质量流量计，但是应当认识到本发明原理对于具有任何尺寸以及用任何材料制成的流量计也都是十分有利和适用的。
权利要求
1.一种科里奥利流量计，包括接收物质流的流管(102)；驱动器线圈；测量电子装置(321)，可将驱动信号施加到所述驱动器线圈(D)，使所述流管与所述物质流一起振动；所述流管与物质流的振动使所述流管产生科里奥利偏转；以及连接到所述流管的传感器装置(LPO、RPO)，可产生代表所述流管的所述科里奥利偏转的传感信号；和装置(304、305、308、309)，可将所述传感信号传递到所述测量电子装置，产生代表所述物质流的输出信号，其特征在于磁性材料(103)，至少构成所述流管的一部分；所述驱动器线圈对所述驱动信号作出反应，产生与所述磁性材料相互作用的磁场，使所述充满物质的流管振动。
2.根据权利要求1所述的科里奥利流量计，其特征在于，所述磁性材料包括一层含铁材料(103、203)，位于所述流管至少一部分外表面上。
3.根据权利要求2所述的科里奥利流量计，其特征在于，所述磁性材料(103、203)的范围小于所述流管的整个轴向长度。
4.根据权利要求2所述的科里奥利流量计，其特征在于，所述磁性材料(1101)的范围为所述流管的整个轴向长度。
5.根据权利要求1所述的科里奥利流量计，其特征在于，所述磁性材料包括含铁材料(1101)，至少与所述流管的外径向部分整体形成；所述含铁材料无内磁场。
6.根据权利要求5所述的科里奥利流量计，其特征在于，所述磁性材料(1002)的范围小于所述流管的整个轴向长度。
7.根据权利要求5所述的科里奥利流量计，其特征在于，所述磁性材料(1101)的范围为所述流管的整个轴向长度。
8.根据权利要求1所述的科里奥利流量计，其特征在于，所述磁性材料(103、203)包括具有独立磁场的硬磁材料。
9.根据权利要求8所述的科里奥利流量计，其特征在于，所述磁性材料包括范围小于所述流管整个轴向长度的外层。
10.根据权利要求8所述的科里奥利流量计，其特征在于，所述磁性材料(1301)包括在所述流管的整个轴向长度上的外层。
11.根据权利要求8所述的科里奥利流量计，其特征在于，所述磁性材料(1101)至少与所述流管的外径向部分整体形成。
12.根据权利要求8所述的科里奥利流量计，其特征在于，所述磁性材料(1002、1202)的范围小于所述流管的整个轴向长度。
13.根据权利要求11所述的科里奥利流量计，其特征在于，所述磁性材料(1101、1301)设置在所述流管的整个轴向长度上。
14.根据权利要求1所述的科里奥利流量计，其特征在于，所述流管(102)是直的。
15.根据权利要求1所述的科里奥利流量计，其特征在于，所述流管(202)具有不规则形状。
16.根据权利要求1所述的科里奥利流量计，其特征在于，所述流管(202)是U形的。
17.根据权利要求1所述的科里奥利流量计，其特征在于，所述传感器装置包括第一和第二光学传感器(700)，所述每个光学传感器包括光发射器和光接收器，所述光接收器可将接收到的光转化为电信号。
18.根据权利要求1所述的科里奥利流量计，其特征在于，所述驱动器线圈(D)以唯拉模式使所述流管振动，当通电时，所述流管材料被磁力被吸引至所述驱动器线圈，而当断电时，所述流管的固有弹性使所述流管恢复到静止状态。
19.根据权利要求1所述的科里奥利流量计，其特征在于，所述驱动器线圈构成第一驱动器线圈(D1)；所述科里奥利流量计还包括第二驱动器线圈(D2)；所述第一驱动器线圈和所述第二驱动器线圈布置在所述流管的两侧；所述测量电子装置将相反的正弦电流施加到所述第一驱动器线圈和所述第二驱动器线圈以产生周期变化的磁场，使所述流管在所述第一驱动器线圈和所述第二驱动器线圈之间以推拉模式周期性地振动。
20.根据权利要求1所述的科里奥利流量计，其特征在于，所述物质流的质量流量小于10,000克/小时。
21.根据权利要求1所述的科里奥利流量计，其特征在于，所述流管的内径小于2毫米。
22.根据权利要求1所述的科里奥利流量计，其特征在于，所述流管的内径小于2毫米，且所述物质流的所述质量流量小于10,000克/小时。
23.根据权利要求1所述的科里奥利流量计，其特征在于，所述物质流的质量流量小于10克/小时。
24.根据权利要求1所述的科里奥利流量计，其特征在于，所述流管的内径小于0.2毫米。
25.根据权利要求1所述的科里奥利流量计，其特征在于，所述流管的内径小于0.2毫米，且所述物质流的质量流量小于10克/小时。
26.根据权利要求1所述的科里奥利流量计，其特征在于，所述流管的内径小于0.9毫米。
27.根据权利要求1所述的科里奥利流量计，其特征在于，所述流管的内径小于0.9毫米，且所述物质流的质量流量小于10,000克/小时。
28.根据权利要求1所述的科里奥利流量计，其特征在于，所述流管包括单个流管(102、202)。
29.根据权利要求1所述的科里奥利流量计，其特征在于，所述流管包括第一流管(1402C1)和平行于所述第一流管的第二流管(1402C2)；所述驱动器线圈布置在所述第一流管和所述第二流管之间，用以使所述第一流管和所述第二流管反相振动。
30.根据权利要求29所述的科里奥利流量计，其特征在于，所述第一流管和所述第二流管是U形的，分别具有由顶部中间管连接的左管和右管；所述传感器装置包括靠近所述流管的第一和第二光学传感器，可产生代表所述流管的所述科里奥利偏转的传感信号。
31.根据权利要求30所述的科里奥利流量计，其特征在于，所述驱动器线圈(D)布置在靠近所述顶部中间管的轴向中间部分(1403-1、1403-2)。
32.根据权利要求29所述的科里奥利流量计，其特征在于，所述磁性材料包括具有内磁场的硬磁性材料；所述磁性材料沿所述流管的轴向长度延伸，因此所述材料的磁场施加到所述传感器(LPO、RPO)；所述传感器(LPO、RPO)对所述磁性材料的磁场及所述U形流管的科里奥利偏转作出反应，产生代表所述科里奥利偏转的传感信号。
33.根据权利要求29所述的科里奥利流量计，其特征在于，所述传感器装置包括靠近所述流管的第一和第二光学传感器(700)，可产生代表所述流管的所述科里奥利偏转的输出信号。
34.根据权利要求1所述的科里奥利流量计，其特征在于，所述流管是用不锈钢制成的。
35.根据权利要求1所述的科里奥利流量计，其特征在于，所述流管用具有内部南/北磁场的硬磁性材料制成；所述传感器装置(LPO、RPO)是磁换能器；所述磁性材料在靠近所述驱动器线圈和所述磁换能器的所述流管上沿轴向延伸；和所述充满物质的流管的所述振动在所述磁换能器产生代表所述科里奥利偏转的磁场。
36.根据权利要求1所述的科里奥利流量计，其特征在于，所述流管由双直线流管(1511、1512)构成；所述驱动器线圈(D)布置在所述流管之间，并可使所述双流管反相振动。
37.根据权利要求1所述的科里奥利流量计，其特征在于，所述流管包括平行的双直线流管；所述科里奥利流量计还包括一对布置在所述流管外侧的驱动器线圈(D1、D2)，可使所述双流管反相振动。
38.根据权利要求37所述的科里奥利流量计，其特征在于，所述传感器是光学传感器。
39.根据权利要求37所述的科里奥利流量计，其特征在于，所述传感器是磁换能器。
40.根据权利要求1所述的科里奥利流量计，其特征在于所述驱动器线圈(D)可使所述流管(1703-1、1703-2)以推拉模式反相振动；所述传感器装置包括磁换能器，可与所述振动流管的磁场相互作用，产生传感信号。
41.根据权利要求1所述的科里奥利流量计，其特征在于所述流管包括一对直线流管(1502-1、1502-2)；所述驱动器线圈(D)布置在所述流管之间，靠近所述流管的轴向中心部分，可使所述流管横向地反相振动；所述换能器布置在所述流管之间，位于所述驱动器线圈两侧。
42.根据权利要求39所述的科里奥利流量计，其特征在于，所述流管包括一对U形流管(1401C1、1401C2)；所述驱动器线圈(D)布置在所述流管之间，靠近所述流管的顶部轴向中心部分；所述换能器(LPO、RPO)布置在所述流管之间，位于所述驱动器线圈两侧。
全文摘要
具有小质量驱动系统的科里奥利质量流量计(300)，包括使流管(102)振动的驱动器线圈(D)。这种科里奥利质量流量计并不使用固定于流管的磁铁。而是代之以，流管涂复磁性材料(103)或者与磁性材料(103)整体形成，可对驱动器线圈产生的磁场作出反应，使流管振动。流管可以包括一个流管(102)或多个流管(1402C1、1402C2)。磁性材料可以是没有内磁场的含铁材料。或者，磁性材料可以是具有内磁场的钢或不锈钢。
文档编号G01F1/84GK1739005SQ03825896
公开日2006年2月22日 申请日期2003年2月4日 优先权日2003年2月4日
发明者M·J·贝尔, R·S·洛文, J·C·迪尔 申请人:微动公司