เครื่องวัดอัตราการไหลมวลหรือที่รู้จักกันในชื่อเครื่องวัดอัตราการไหลแบบเฉื่อยคืออุปกรณ์ที่ใช้วัดอัตราการไหลของมวลของของเหลวที่ไหลผ่านท่อ อัตราการไหลของมวลคือมวลของของเหลวที่ไหลผ่านจุดคงที่จุดหนึ่งต่อหน่วยเวลา

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบมวลไม่ได้วัดปริมาตรต่อหน่วยเวลา (เช่น ลูกบาศก์เมตรต่อวินาที) ที่ไหลผ่านอุปกรณ์ แต่จะวัดมวลต่อหน่วยเวลา (เช่น กิโลกรัมต่อวินาที) ที่ไหลผ่านอุปกรณ์อัตราการไหลเชิงปริมาตรคืออัตราการไหลของมวลหาร ด้วย ความหนาแน่นของของเหลวหากความหนาแน่นคงที่ ความสัมพันธ์จะง่าย หากของเหลวมีความหนาแน่นแปรผัน ความสัมพันธ์จะไม่ง่าย ตัวอย่างเช่น ความหนาแน่นของของเหลวอาจเปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิความดันหรือองค์ประกอบ ของเหลวอาจเป็นส่วนผสมของหลายเฟส เช่น ของเหลวที่มีฟองอากาศแทรกอยู่ ความหนาแน่นที่แท้จริงสามารถกำหนดได้เนื่องจากความเร็วเสียงขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของของเหลวที่ควบคุม^{[ 1 ]}

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบโคริโอลิสทำงานโดยอาศัยแรงโคริโอลิสซึ่งทำให้วัตถุที่หมุนอยู่โค้งงอตามความเร็วของวัตถุนั้น

เครื่องวัดอัตราการไหลแบบโคริโอลิสมีสองรูปแบบพื้นฐาน ได้แก่เครื่องวัดอัตราการไหลแบบท่อโค้งและเครื่องวัดอัตราการไหลแบบท่อตรงบทความนี้จะกล่าวถึงการออกแบบแบบท่อโค้ง

การหมุนโดยไม่มีการไหลของมวล

เมื่อมีการไหลของมวล ท่อจะบิดเล็กน้อย

ภาพเคลื่อนไหวทางด้านขวาไม่ได้แสดงถึงการออกแบบเครื่องวัดอัตราการไหลแบบโคริโอลิสที่มีอยู่จริง จุดประสงค์ของภาพเคลื่อนไหวเหล่านี้คือเพื่อแสดงหลักการทำงานและแสดงความเชื่อมโยงกับการหมุน

Fluid is being pumped through the mass flow meter. When there is mass flow, the tube twists slightly. The arm through which fluid flows away from the axis of rotation must exert a force on the fluid, to increase its angular momentum, so it bends backwards. The arm through which fluid is pushed back to the axis of rotation must exert a force on the fluid to decrease the fluid's angular momentum again, hence that arm will bend forward. In other words, the inlet arm (containing an outwards directed flow), is lagging behind the overall rotation, the part which in rest is parallel to the axis is now skewed, and the outlet arm (containing an inwards directed flow) leads the overall rotation.

The vibration pattern during no-flow

The vibration pattern with curved tube mass flow

The animation on the right represents how curved tube mass flow meters are designed. The fluid is led through two parallel tubes. An actuator (not shown) induces equal counter vibrations on the sections parallel to the axis, to make the measuring device less sensitive to outside vibrations. The actual frequency of the vibration depends on the size of the mass flow meter, and ranges from 80 to 1000 Hz. The amplitude of the vibration is too small to be seen, but it can be felt by touch.

When no fluid is flowing, the motion of the two tubes is symmetrical, as shown in the left animation. The animation on the right illustrates what happens during mass flow: some twisting of the tubes. The arm carrying the flow away from the axis of rotation must exert a force on the fluid to accelerate the flowing mass to the vibrating speed of the tubes at the outside (increase of absolute angular momentum), so it is lagging behind the overall vibration. The arm through which fluid is pushed back towards the axis of movement must exert a force on the fluid to decrease the fluid's absolute angular speed (angular momentum) again, hence that arm leads the overall vibration.

The inlet arm and the outlet arm vibrate with the same frequency as the overall vibration, but when there is mass flow the two vibrations are out of sync: the inlet arm is behind, the outlet arm is ahead. The two vibrations are shifted in phase with respect to each other, and the degree of phase-shift is a measure for the amount of mass that is flowing through the tubes and line.

The mass flow of a U-shaped Coriolis flow meter is given as:

${\displaystyle Q_{m}={\frac {K_{u}-I_{u}\omega ^{2}}{2Kd^{2}}}\tau }$

โดยที่K _uคือค่าความแข็งของท่อที่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ, Kคือปัจจัยที่ขึ้นอยู่กับรูปร่าง, dคือความกว้าง, τคือช่วงเวลาหน่วง, ωคือความถี่ของการสั่น และI _uคือค่าความเฉื่อยของท่อ เนื่องจากค่าความเฉื่อยของท่อขึ้นอยู่กับสิ่งที่บรรจุอยู่ภายใน จึงจำเป็นต้องทราบความหนาแน่นของของเหลวเพื่อคำนวณอัตราการไหลของมวลได้อย่างแม่นยำ

หากความหนาแน่นเปลี่ยนแปลงบ่อยเกินไปจนการปรับเทียบด้วยตนเองไม่เพียงพอ เครื่องวัดการไหลแบบโคริโอลิสสามารถนำมาดัดแปลงเพื่อวัดความหนาแน่นได้เช่นกัน ความถี่การสั่นสะเทือนตามธรรมชาติของท่อส่งขึ้นอยู่กับมวลรวมของท่อและของเหลวที่บรรจุอยู่ภายใน โดยการทำให้ท่อเคลื่อนที่และวัดความถี่ตามธรรมชาติ เราสามารถคำนวณมวลของของเหลวที่บรรจุอยู่ในท่อได้ การหารมวลด้วยปริมาตรที่ทราบของท่อจะทำให้เราทราบความหนาแน่นของของเหลว

การวัดความหนาแน่นแบบทันทีทันใดช่วยให้สามารถคำนวณอัตราการไหลในปริมาตรต่อเวลาได้ โดยการหารอัตราการไหลของมวลด้วยความหนาแน่น

การวัดอัตราการไหลของมวลและความหนาแน่นขึ้นอยู่กับการสั่นสะเทือนของท่อ การสอบเทียบได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงความแข็งของท่อไหล

การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและความดันจะทำให้ความแข็งแกร่งของท่อเปลี่ยนแปลงไป แต่สามารถชดเชยได้โดยใช้ปัจจัยชดเชยค่าศูนย์และค่าช่วงของความดันและอุณหภูมิ

ปัจจัยเพิ่มเติมที่ส่งผลต่อความแข็งแกร่งของท่อจะทำให้ค่าตัวประกอบการสอบเทียบเปลี่ยนแปลงไปตามเวลาเนื่องจากการเสื่อมสภาพของท่อวัดการไหล ปัจจัยเหล่านี้ได้แก่ การเกิดหลุม การแตกร้าว การเกิดคราบ การกัดกร่อน หรือการผุกร่อน ไม่สามารถชดเชยการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ได้โดยอัตโนมัติ แต่สามารถพยายามตรวจสอบผลกระทบได้โดยการสอบเทียบหรือตรวจสอบความถูกต้องของมิเตอร์เป็นประจำ หากพบว่ามีการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้น แต่ถือว่ายอมรับได้ สามารถเพิ่มค่าชดเชยเข้าไปในค่าตัวประกอบการสอบเทียบที่มีอยู่เพื่อให้มั่นใจได้ว่าการวัดยังคงแม่นยำอย่างต่อเนื่อง

• ปรากฏการณ์โคริโอลิส
• การวัดอัตราการไหล
• กัสปาร์ด-กุสตาฟ โคริโอลิส
• ท่อรูปตัวยูแบบสั่น

• สไลด์บรรยายเรื่องการวัดอัตราการไหล มหาวิทยาลัยมินนิโซตา
• หลักการทำงานของเครื่องวัดอัตราการไหลมวลแบบความดันแตกต่าง