论文摘要：类直管型科氏质量流量计的理论与实验研究

科里奥利质量流量计(简称：科氏质量流量计，Coriolis Mass Flowmeter：CMF)测量管路逐渐向低压损、易排空的直管型方向发展，国内目前尚未掌握该类核心设计技术。论文以实现高性能的类直管型CMF为目的，系统地研究类直管型CMF测量管结构和运动方程、灵敏度分析方法、全数字闭环控制系统和控制方法及高精度的信号解算系统和方法，完成的主要工作如下：1. 设计了具有自主知识产权的类直管型CMF传感器结构，建立其测量管的解析运动方程，采用有限元方法进行了振动模态分析，分析结果与动态刚度矩阵方法进行了对比验证，并针对加工的传感器振动耦合问题进行了分析和优化设计。2. 基于科氏效应原理，将流体感受的分布科氏力作用于测量管，在考虑激励单元和检测单元附加质量的基础上，实现类直管型CMF质量流量灵敏度的准确计算，并将该方法在已有的双U型管和△型管CMF的实际应用中进行了验证。3. 设计具有强制振动功能的类直管型CMF全数字闭环控制系统，采用线性增益和非线性增益调节方式，解决传感器工作过程中遭遇阻尼突变而产生的停止振荡问题，使得CMF传感器可测量的液体含气量达到12%，超过国际目前同类产品标称含气量10%的技术水平。4. 设计了基于闭环采样控制系统的FFT流量解算方法，实现了类直管型CMF输出信号的高精度实时解算，避免了传统方法由于非整周期采样而带来的频谱泄露等问题，提高了解算系统的精度和稳定性。设计实现的类直管型CMF经过中国计量科学研究院的检测，测量精度达到0.1%，重复性0.04%。论文开展的类直管型CMF设计理论与方法，突破了类直管型CMF传感器的核心设计技术，对于研制该类高精度质量流量测量仪表提供了较为完备的理论指导和方法。

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