Le principe de fonctionnement du débitmètre massique Coriolis (ou débitmètre Coriolis) repose sur l'exploitation de la force de Coriolis générée par l'écoulement d'un fluide dans un tube vibrant. Il mesure directement le débit massique du fluide en détectant la différence de phase dans ce tube. Il permet également de déterminer et de mesurer des paramètres tels que la masse volumique et la température.
Décomposition du principe fondamental
Génération de la force de Coriolis. La force de Coriolis est une force d'inertie. Lorsqu'un objet se déplace linéairement dans un référentiel en rotation, il est soumis à une force perpendiculaire à la fois à la direction du mouvement et à l'axe de rotation. Dans un débitmètre Coriolis, le tube de mesure vibrant sert de « référentiel en rotation », et le fluide qui s'écoule à l'intérieur du tube joue le rôle d'« objet en mouvement ».
Entraînement par vibration du tube de mesure : Le tube de mesure du débitmètre (généralement en forme de U, droit ou à double coude) est entraîné par un actionneur à une fréquence fixe (fréquence naturelle) pour effectuer une vibration de va-et-vient périodique (semblable à la vibration d'un diapason). En l'absence de fluide dans le tube, la vibration de ce dernier est symétrique et les phases de vibration aux extrémités d'entrée et de sortie sont parfaitement identiques.
Différence de phase causée par l'écoulement du fluide : lorsque le fluide s'écoule de l'extrémité d'entrée vers l'extrémité de sortie à l'intérieur du tube vibrant :
Lorsque le fluide vibre vers le haut avec le tube de mesure, il est soumis à une force de Coriolis qui freine la vibration, ce qui entraîne un déphasage à l'extrémité d'entrée du tube.
Lorsque le fluide vibre vers le bas avec le tube de mesure, il est soumis à une force de Coriolis qui favorise la vibration, entraînant une avance de phase à l'extrémité de sortie du tube.
Cette différence de force provoque une différence de phase entre les extrémités d'entrée et de sortie du tube de mesure, et l'amplitude de cette différence de phase est directement proportionnelle au débit massique du fluide.
Des capteurs de détection et de calcul de signaux (tels que des capteurs électromagnétiques) sont installés aux deux extrémités du tube de mesure afin de détecter les signaux de phase des vibrations. Le transmetteur du débitmètre convertit le signal de différence de phase en un signal électrique, puis calcule le débit massique du fluide grâce à un algorithme intégré (mesure directe sans compensation de température ni de pression). Par ailleurs, la fréquence propre du tube de mesure étant liée à la densité du fluide qu'il contient, cette dernière peut également être calculée à partir de la fréquence de vibration.
Caractéristiques principales (combinées aux paramètres techniques du débitmètre)
Mesure directe du débit massique : contrairement aux débitmètres volumétriques (tels que les débitmètres à vortex et électromagnétiques), il n’est pas nécessaire de procéder à une conversion par la densité, ce qui réduit l’impact des conditions de travail sur la précision et la répétabilité.
Large applicabilité aux milieux : Il peut mesurer les liquides, les gaz et les écoulements multiphasiques (tels que les liquides contenant des bulles et les boues), et est particulièrement adapté aux milieux à haute viscosité, à haute température et à haute pression.
Avantages en termes de paramètres techniques : La précision peut généralement atteindre ±0,1 %～±0,5 %, et la répétabilité peut atteindre ±0,02 %～±0,1 %, conformément aux normes internationales telles que l'ISO 9104 et l'ASTM D5125.
Date de publication : 21 décembre 2025