Coriolis-Massendurchflussmesser

Ein Coriolis-Massendurchflussmesser (CMD, auch Coriolis-Massenstrommesser) ist ein Messgerät, das direkt die Stärke eines Massenstromes misst. Das Messverfahren heisst Coriolis-Messverfahren, weil ein rotierendes System in zwei normal zueinander schwingende Teilsysteme zerlegt werden kann. Die im schwingenden Teil des CMD auftretenden Trägheitskräfte lassen sich mathematische auf die Corioliskraft zurückgeführt werden. Die Physik der dynamischen Systeme liefert aber eine direktere Herleitung des Messverfahrens.

Theorie

Ein halbkreisförmiger Rohrbogen schwinge um seine Symmetrieachse, die wir als x-Achse bezeichnen. Weist die Schwingung eine kleine Amplitude (Auslenkwinkel φsub>0) auf, bewegen sich die beiden Öffnungen des Rohres, die sich im Abstand r von der Symmetrieachse befinden (in Richtung der y-Achse), in z-Richtung auf und ab. Der eintretende Massenstrom bewegt sich also harmonisch auf und ab

[math]z = r \sin(\varphi) = r \sin(\varphi_0(\sin(\omega t + \psi)) \approx r (\varphi_0(\sin(\omega t + \psi))[/math]

Der in x-Richtung fliessende Massenstrom trägt folglich einen zeitlich veränderlichen z-Impulsstrom

[math]I_{pz} = v_z I_m = r\omega(\varphi_0(\cos(\omega t + \psi))I_m[/math]

Auf der gegenüberliegenden Seite schwingt die Öffnung im Gegentakt. Weil der Massenstrom dort aber das System Rohrbogen verlässt, ist die zugehörige Massenstomstärke negativ. Als fliesst durch beide Rohröffnungen zur gleichen Zeit gleich viel z-Impuls in den Rohrbogen hinein. Dieser Impulsstrom ist proportional zum Massenstrom und zur momentanen Geschwindigkeit der Rohröffnung.