陈 坤，郑德智，樊尚春，赵建辉

(北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京100191)

科里奥利质量流量计(Coriolis Mass Flowmeter，以下简称为科氏质量流量计，即CMF)是一种利用被测流体在振动测量管内产生与质量流量成正比的科氏力为原理制成的一种直接式质量流量仪表[1]。CMF能直接敏感被测流体的质量流量，同时可以检测流体的密度、体积流量，是一种应用广泛的新型多功能流量测量仪表[2]。

图1为典型的双U型管CMF，其振动测量管工作在谐振状态，流体在管中沿箭头方向流动。由于科氏效应(Coriolis Effect)的作用，U型管产生关于中心对称轴的一阶扭转“副振动”。该一阶扭转“副振动”相当于U型管自身的二阶弯曲振动。同时，该“副振动”与所流过的质量流量(kg/s)直接相关。因此，通过检测U型管的“合成振动”在B，B'两点的相位差就可以得到流体的质量流量[3]。因此，科氏质量流量计信号解算归根到底是两同频率正弦信号相位差的解算。

图1 CMF工作机理

传统的CMF的信号处理方式大多为采用模拟电路对两路拾振信号进行滤波和过零点检测的方法，对CMF传感器输出的两路正弦信号进行整形鉴相和高频脉冲计数的方法获得两路信号的相位差和频率[4]。但该方法需要大量使用模拟器件，噪声和干扰对测量的影响较大，并且在相位差较小时，受计数时钟精度的影响，测得相位差精度相对较低。北京航空航天大学郑德智利用数字式的相位差检测原理，采用DSP对采样后的信号进行时域分析，并采用曲线拟合的方法寻找曲线过零点，进而算出零点间的时间差和相位差。……