● 摘要
以实现高性能的科里奥利质量流量计(Coriolis Mass Flowmeter：CMF)为目的，本文系统研究测量管的非线性振动、箱体耦合振动等干扰因素对测量过程的影响，完成的主要工作如下：1. 建立了直管CMF的运动方程，分析了非线性振动的成因及其对CMF的影响；对CMF测量管的振动幅度与非线性振动之间的关系进行了实验研究，为实际的CMF生产提供了一定的参考。2. 研究了双U型管CMF箱体耦合振动对测量精度的影响，揭示出传感器内部耦合振动引起的确定性和随机性流量测量误差随被测瞬时流量的增加而减少的规律，并进行了相应的理论分析，从结构上提出减小箱体耦合振动影响的措施。3. 对现场使用CMF输出信号的频谱分析，证实了测量管非线性振动的存在及其对CMF的影响。根据信号特点，从信号处理角度提出减少非线性影响的有效措施，并进行了相应的实验验证。4. 基于理论与实验研究，设计了全新的数字式CMF智能检测单元；提出并实现了利用数字信号处理方法实时滤波，解算质量流量及密度的方案。该方案有效地抑制了信号中非线性因素的影响。同时，提出了数字闭环的设计思想，并在CMF闭环系统中实现。5. 利用设计、研制的新型数字式CMF智能检测单元和改进的传感器，采用静态称重法对CMF测量精度进行了标定验证。结果表明改进的传感器结构箱体耦合振动明显减小，系统的零点稳定性明显提高；新型CMF智能检测单元测量精度较高，性能稳定，真正实现了CMF输出信号的高精度数字化检测。