非均勻磁場電磁流量計(jì)
非均勻磁場電磁流量計(jì)
電磁流量計(jì)不能用于測量非軸對(duì)稱流型流體和小流量測量，其根本原因在于靠近電極區(qū)域?qū)α餍妥兓?ldquo;過度敏感"。當(dāng)流型為軸對(duì)稱時(shí)，電極附近的過度敏感區(qū)被遠(yuǎn)離電極的欠敏感區(qū)所平衡，故流量計(jì)可以準(zhǔn)確測量。而當(dāng)流速分布偏離軸對(duì)稱時(shí)，這種敏感平衡關(guān)系被破壞，測量將會(huì)出現(xiàn)誤差。為了解決非軸對(duì)稱流條件下上述敏感平衡關(guān)系被破壞這一問題，非均勻磁場電磁流量計(jì)應(yīng)運(yùn)而生。
現(xiàn)今世界各國生產(chǎn)的工業(yè)用電磁流量計(jì)，其傳感器勵(lì)磁磁場絕大多數(shù)是屬于均勻型的，勵(lì)磁線圈尺寸較大，軸向長度較長，測量管也就較長，這樣才能消除磁場邊緣不均勻的影響，因此，這種傳感器體積較大，并且它難以準(zhǔn)確測量流速分布為非軸對(duì)稱狀態(tài)的流體流量。
非均勻磁場電磁流量計(jì)通過改變勵(lì)磁線圈的尺寸形狀、增加附加線圈來改變磁場的分布或改變電極形狀來改變權(quán)重函數(shù)的分布，使得非均勻磁場的磁場強(qiáng)度和權(quán)重函數(shù)的乘積為一常數(shù)，也就說通過該非均勻磁場運(yùn)動(dòng)的每一個(gè)流體微元所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的大小相同，此時(shí)被測流體對(duì)稱性受到破壞時(shí)也不致影響感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，即流量計(jì)可用來測量非對(duì)稱流的流量。非均勻磁場的軸向長度只要能保證在兩電極所在的平面內(nèi)具有所需要的磁通密度即可，因此其長度遠(yuǎn)比均勻磁場的長度短。這樣就便于縮小傳感器的長度， 實(shí)現(xiàn)傳感器的小型化。
非均勻磁場的電磁流量計(jì)同均勻磁場的電磁流量計(jì)一樣，都是基于法拉第電磁感應(yīng)原理。但前者傳感器勵(lì)磁線圈的設(shè)計(jì)*遵循一種新的理論基礎(chǔ)，涉及的大多是較繁瑣和復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)等理論問題，至今仍無大的進(jìn)展，且由于目前工藝水平的限制，理論設(shè)計(jì)結(jié)果難于實(shí)現(xiàn)，使得60年代就己出現(xiàn)的非均勻磁場電磁流量計(jì)至今仍處于發(fā)展階段。
唯有理論上取得突破性進(jìn)展和微機(jī)械加工技術(shù)達(dá)到一定水平，非均勻磁場才可能代替均勻磁場，進(jìn)行非軸對(duì)稱流的準(zhǔn)確測量和實(shí)現(xiàn)傳感器的小型化。
非軸對(duì)稱流條件下的磁場設(shè)計(jì)
引入權(quán)重函數(shù)的概念，感生電動(dòng)勢可表達(dá)為【5】： 式中：礦為測量管的容積，曠為權(quán)重函數(shù)。為解決流體流速場分布對(duì)測量精度的影響，在六十年代末試制了非均勻磁場型電磁流量傳感器【5】。如果使測量管內(nèi)各點(diǎn)的敗曰，=常數(shù)(2—6) (如圖2．1，職為權(quán)重函數(shù)廖在石軸方向的分量，毋為磁場雪在y軸方向的分量) 則電極間產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢與流體速度分布無關(guān)而只和流量成正比【2引。權(quán)重函數(shù)僅與測量管及電極的形狀和大小有關(guān)，在測量管道和電極已定的情況下，可以改變傳感器勵(lì)磁線圈的形狀和尺寸獲得不同的勵(lì)磁磁場。我們?cè)O(shè)想，對(duì)圓形管道傳感器磁場能夠按照召=％ (2-7) 規(guī)律分布(Bo為電極所處截面中心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度)，即權(quán)重函數(shù)w值大的地方，設(shè)計(jì)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B弱一些；而W小的地方，設(shè)計(jì)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B強(qiáng)一些， 如圖2．2所示。電權(quán)重函數(shù)礦極電磁感應(yīng)強(qiáng)度8 圖2．2權(quán)重分布磁場18 極
由此可見，在這樣的分布規(guī)律磁場的圓形管道中，點(diǎn)電極間的感應(yīng)電勢與斷面的流速積分值成正比，而與斷面內(nèi)的速度分布無關(guān)。也就是說，按權(quán)重函數(shù)磁場分布規(guī)律的傳感器，在流體速度改變時(shí)，感應(yīng)電勢只與流速積分值成正比，而與速度的分布無關(guān)。這就是“非均勻磁場電磁流量計(jì)”的設(shè)計(jì)思想。
小結(jié)
本章引入智能電磁流量計(jì)的磁場理論基礎(chǔ)——叔重函數(shù)，詳細(xì)介紹了其物理意義和實(shí)際應(yīng)用。權(quán)重函數(shù)理論是非均勻磁場電磁流量計(jì)設(shè)計(jì)的核心依據(jù)。非均勻磁場電磁流量計(jì)的可以實(shí)現(xiàn)傳感器的小型化，可用來測量非對(duì)稱流的流量。其設(shè)計(jì)的核心是，使非均勻磁場的磁場強(qiáng)度和權(quán)重函數(shù)的乘積為一常數(shù)。這也就是非軸對(duì)稱流條件下磁場設(shè)計(jì)要遵循的原則。權(quán)重函數(shù)僅與測量管及電極的形狀和大小有關(guān)，在測量管道和電極已確定的情況下，可以改變傳感器勵(lì)磁線圈的形狀和尺寸獲得不同的勵(lì)磁磁場。本章內(nèi)容為勵(lì)磁線圈對(duì)勵(lì)磁磁場性能的影響的研究提供了理論依據(jù)。擴(kuò)展閱讀：開封中儀流量儀表有限公司專業(yè)生產(chǎn)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、V錐流量計(jì)、V型錐流量計(jì)、噴嘴流量計(jì)、插入式電磁流量計(jì)、智能電磁流量計(jì)、分體式電磁流量計(jì)、一體式電磁流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板、一體化孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴流量計(jì)、長徑噴嘴流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、長徑噴嘴、插入渦街流量計(jì)、智能渦街流量計(jì)，更多信息請(qǐng)?jiān)L問開封中儀網(wǎng)站：
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