直接式质量流量汁，是由检测元件直接反映质量流量的仪表，目前巳利用不同原理开发出多种类型，如动量及动量矩式、惯性力式、科里奥利力式、差压式、振动式、热式等。每一种型式又有多种结构，例如差压式有: 乌格努斯质量流星计、振动皮托管质量流量计、粉体桥式质量流星计，流体涌出形质量流量计等.振动式有：悬臂振动及旋转振动型质量流量计、表面进行波型质量流量计等. 型式繁多难以一一叙述。现仅就常见的应用较多的型式进行简述，对有代表性的结构作重点介绍。

　　目前常见的直接式质量流量计有双涡轮质量流量计、动量矩式质量流量计、惯性力式质景流量计、科里奥利式质量流量计以及热式质量流量计等。

　　双涡轮质量流量计的结构原理是，两个由弹簧连接的涡轮,受流体本身的流动能量冲击而旋转，因两涡轮叶后螺旋倾角不同而造成力矩差，该力矩差由连接弹簧所平衡，并使两涡轮间形成扭角，扭角的大小与质量流量成比例，测量因扭角造成的信号时间差，可得质量流量。这种结构的优点是检测元件利用内能源工作, 不需外加能量，结构简单，但对弹性元件的性能要求较高，且需在设计上考虑xx流体受{dy}个涡轮扰动后对第二个涡轮的影响，以及在流体扰动影响下两个涡轮之间可能发生的扭曲振动。

　　动量矩式和惯性力式质量流量计是根据牛顿第二定律的原理制作的 ，从力学角度来说，质量是物体惯性的量度。物体受外力作用，运动状态发生变化，其变化量的大小与质量有关. 测量运动状态对时间的变化率; 即可测得质量流量，据此可以创造多种结构的质设流量计. 动量矩式质量流量汁是用流体动量矩的变化反映质量流量的. 其典型结构是在仪表壳内存一个主动轮和一个从动伦，分别装在短轴上，电动机以恒定角速度 驱动主动轮. 设流体的等效旋转半径为l ，则流体的平均流速 。若流体的质量为m，则动量矩J=m = 。由于从动轮被弹簧限制，不能旋转，所以测出弹簧的制动力短即可反映动量矩。此动量矩对时间的变化率 . 因 系定值, 故测量 即可反映质量流量M=。而惯性方式质量流量计一般是利用被则流体流经以等速转功的可动测量管件时，得到一个附加加速度，从而可动管件管壁受到流体给的与加速度反方向的惯性力，此惯性力与质量流量成比例, 由测量惯性力或惯性力矩可测得质量流量。与双涡轮质量流量计相比较，动量矩和惯性力式质量流量计都需要外能源才能工作。达一类流量计目前发展较快和应用较广的是一种被称为科里奥利式质量流量计，它是通过测量科里奥利力的变化来反映质量流量大小的。所谓科里奥利力是指，处于匀角速度转动参照系中的运动物体，对在转动参照系中的观察者看来，该物体除了要附加惯性离心力的作用外，还耍附加另外一种惯性力的作用才能利用牛顿第二定律来描述物体的运动状态，这种力就是科里奥利力，简称科氏力。例如以一个圆盘为转功参照系，若圆盘绕中心轴转动, 其角速度为 ，设一物体由旋转中心沿圆盘半径以速度相对于圆盘作匀速直线运动，则该物体除了受惯性离心力外，还受到科里奥利力的作用，科氏力的大小决定于圆盘的角速度 和物体的径向速度 . 设科氏力以fc表承，则其表达式为

　　(10—3)

　　式中 m——运动物体的质量;

　　——物体在转动参照系中的运动速度;

　　——转动参照系的角速度。

　　如上所述，科里奥利力的存在是以径向速度 和转动角速度同时存在为先决条件的，任一速度为零，都不会产生科里奥利力。

　　由式(10—3)可以看出，当转动角速度 一定时，科氏力f c正比于物体的质量与速度之积m ，这正是利用科里奥利力测量质量流量的xxx的理论依据。在流量测量中，使被则流体以某流速 流过以 角速度转动的可动管件，以达到 与同时存在的条件, 此可动管件称之谓流量测量管。测量管可以用旋转方式或周期振动方式来实现所需的值。当流体流过测量管时, 相当于流过角速度以一定周期变化方向的旋转式测量管, 同样会产生科氏效应，而在结构上相对比较简单。

　　为了求出科里奥利力与质量流量的关系式, 以振动式单U形管结构为例，如图10—1所示.测量管在电磁驱动系统驱动下以固有振动频率作周期性上下振功。当流体流过振动管时，流体被强制接受管子的垂直动量。以管子向上运功的振动半周期为例，设其角速度为，则U形管流入侧受到的科里奥刊火为

　　(10—4)

　　式巾 m——测量管中流体的质量，kg;

　　——被训流体沉迪，m/q

　　——测量管向上方运动的角速度, rad/s。

　　图10—1所示 振动式单u形流量测量管

　　质量流量的定义为单位时间流过通流截面的流体质量.即

　　M= (10--5)

　　式中 m——在时间t内流过测量管中流体的质量，kg;

　　t——流体流过测量管的时间。

　　对匀迎流体: (10—6)

　　式中 l——测量管长度，m;

　　将式(10--6)代入式(10—5)，再代人式(10—4)得 

　　fc= 2 (10—7

　　由式(10—7)得

　　M= c (10—8)

　　由于测量管的长度l及其转功的角速度 均为常数，故 为常数，设k= ，则

　　M=kfc (10—9)

　　式中 k----与测量管长度l及角速度 有关的常数;

　　其余符号同前。

　　由式(10—9)可知，质量流量M与科里奥利力f c成正比。当测量管的结构及其振动的驱动系统确定后，k则为已知常量，测量科氏力f c即可求得质量流量M，同理，若分析测量管向下运动的振动半周期或流出侧管内的流体时，也会得到同样的结论。

　　采用不同的方法测量科氏力f c， 以及选择不问形式的测量管结构和用不同的方式使测量管获得需要的转动角速度 , 可以制成多种类型的科里奥利力质量流量计。只要所有被测流体都流过测量管，流体的质量流量就可直接测得，

　　对单U形振动管, 也常利用测量U形管的形变量来反映科氏力fc的大小。因为流体在U形管流入侧及流出侧的流动方向相反，所以u形管的两侧管受到大小相问、方问相反的科氏力。科氏力的作用造成测量管变形。形变量的大小与科氏力成正比，即与质量流量成正比。一般的仪表检测方式是，通过位于流量测量管两侧的电磁感应器测量在这两点上管子振动的速度，和由于管子的变形引起这两个速度信号之间的时间差，然后把此信号送到转换器，转换器将信号进行处理并转换成直接与质量流量成正比的电信号输出。

　　若采用两个U形振动管作流量测量管，两根管子的振动及变形相位差180°，用它们合成的变形量来确定质量流量，这样可以提高仪表的灵敏度。

　　科里奥利力式质量流量计除了上述采用U形管式结构外，现有产品还有直管式质量流量计、Li—Lee质量流量计、  旋转陀螺式质量流量计、振动陀螺式质量流量计、旋转振功式及悬臂式质量流量计等.

　　热式质量流量计也是目前发展较快的一种直接式质量流量计，它的基本原理是，利用外热源对被测流体加热，测量因流体流动造成的温度场变化来反映质显流量。温度场的变化用加热器前后端的温差来表示。被测流体的质量流量M与加热器前后端温差 之间酌关系是

　　(10--10)

　　式中 P——加热器的功率;

　　J-----热功当量;

　　Cp------被测流体的定压比热;

　　——加热器前后端的温度差。

　　由上式可知, 若采用恒定功率法, 则温差 质量流量M成反比，测得温差 即可求得M假若采用恒定温差法，则加热器输入功率P与质量流量成正比，测得加热器输入功率P则可求得M值。在使用上，恒定温差法, 无论从特性关系或实现测量的手段看都较恒定功率法简单，从功率表上读出P值即可得到M值,因而应用广泛。