電磁流量計(jì)的基本測(cè)量原理
電磁流量計(jì)的基本測(cè)量原理
流量與溫度、壓力、物位等的測(cè)量同為熱工量測(cè)量，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制中的重要測(cè)定參數(shù)之一。流量測(cè)量與人們的日常生活有著密不可分的關(guān)系。因此， 作為流量測(cè)量的流量計(jì)應(yīng)用范圍很廣。在工業(yè)自動(dòng)化中，過(guò)程變量的自動(dòng)檢測(cè)儀表是主宰自動(dòng)化系統(tǒng)命運(yùn)的關(guān)鍵， 任何控制系統(tǒng)都是從生產(chǎn)過(guò)程運(yùn)行的信息測(cè)量開(kāi)始的。工業(yè)過(guò)程自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與儀表在經(jīng)歷了幾個(gè)重要的歷史時(shí)期的發(fā)展后，它作為自動(dòng)化科學(xué)的一個(gè)重要分支， 己經(jīng)成為了--f-]具有實(shí)用性和綜合性的新興學(xué)科。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)力水平的提高，各方面對(duì)自動(dòng)檢測(cè)儀表提出了越來(lái)越高的要求。特別是作為獲取信息的傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，它要測(cè)量各種物理量、熱工量、力學(xué)量、化學(xué)量、生物量，同時(shí)還要測(cè)量狀態(tài)量。近十多年來(lái)，在各種*的推動(dòng)下， 儀器儀表行業(yè)取得了很大的發(fā)展B甜“。
在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，精確地計(jì)算出在某一時(shí)刻流體的瞬時(shí)流量和在一段時(shí)間間隔內(nèi)的累積流量，既可以指導(dǎo)生產(chǎn)，同時(shí)也是規(guī)范工藝操作的需要和進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算的依據(jù)。然而，就流體流動(dòng)量的檢測(cè)而言，要比溫度、壓力等其他參量檢測(cè)困難的多。其原因在于：流量這個(gè)參數(shù)受輸送流體的工作條件如壓力、溫度、流動(dòng)狀態(tài)、流體的種類、形狀等參數(shù)的影響。這就是說(shuō)，流量計(jì)的種類和品種是十分繁多的。其流量檢測(cè)的方法也非常多，以應(yīng)用于各種不同的場(chǎng)合和各種不同的測(cè)量目的。通常，流量檢測(cè)依據(jù)以下四種測(cè)量原理：
1)利用伯努力方程，通過(guò)測(cè)量流體差壓來(lái)測(cè)量流量；
2)通過(guò)測(cè)量流速來(lái)測(cè)流量；
3)利用標(biāo)準(zhǔn)小容積來(lái)連續(xù)測(cè)量流體流量；
4)直接測(cè)量流體質(zhì)量的質(zhì)量流量測(cè)量方法。
電磁流量計(jì)是一種測(cè)量流體流速的速度式流量計(jì)，在推向市場(chǎng)后，性能不斷完善，已經(jīng)成為一種技術(shù)成熟而又應(yīng)用廣泛的新一代流量?jī)x表。但在新技術(shù)層出不窮和工業(yè)過(guò)程要求日益提高的情況下，電磁流量計(jì)的性能必將進(jìn)一步得到提升。
1．2電磁流量計(jì)的基本測(cè)量原理
1．2．1法拉第電磁感應(yīng)定律
法拉第通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象IlJ。實(shí)驗(yàn)表明，通過(guò)導(dǎo)體回路所包圍的面積的磁通量發(fā)生變化時(shí)，在回路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感應(yīng)電流。此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)u與通過(guò)閉合回路面積的磁感應(yīng)通量①。的變化率成正比№-7】： U：一—dO—B(1-11 留在國(guó)際單位制中，u的單位為v，①。的單位為訕，，的單位為S。如果只考慮u的大小，就可以略去上式中望墮的負(fù)號(hào)，即： m u--盟：占．L．V n．2) 廊、。式中，B為磁感應(yīng)強(qiáng)度(Gs)，L為磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體在垂直磁場(chǎng)方向的長(zhǎng)度(rn)，V為導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)的速度(m／s)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向就是VxB矢量積的方向，可用右手定則來(lái)確定。由(1．2)式可知，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度占恒定不變以及導(dǎo)體長(zhǎng)度三為定長(zhǎng)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小僅與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)速度成正比。
1．2．2電磁流量傳感器的基本原理
電磁流量傳感器就是利用法拉第電磁感應(yīng)定律制成的128】，只是其中切割磁力線的導(dǎo)體不是一般的金屬導(dǎo)體，而是具有一定電導(dǎo)率的液體流柱，切割磁力線的長(zhǎng)度是兩電極之間的距離，近似等于液體流柱的直徑(如圖1．1)。根據(jù)(1-2)式可知，電極兩端感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小近似等于： U=B·D·V (1—3) 式(1．3)與式(1．2)不同的是用電極兩端的距離來(lái)代替三，而電極間的距離近似等于測(cè)量管內(nèi)徑D，故可用D代替￡。此外，還用被測(cè)液體的平均流速礦(m／s) 代替了導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)速率礦。根據(jù)(1．3)式可知，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度口和兩電極間的距離固定不變時(shí)，電極兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)只與被測(cè)液體的平均流速成正比。對(duì)于圓形測(cè)量管，穿過(guò)測(cè)量管橫截面的液體瞬時(shí)流量為： Q=竺．D2．V (1-4) 。。4 ’ ’ 將(1-3)式中的y代入(1-4)式中，得公圖1．1電磁流量計(jì)傳感器工作原理Q=等·D·告(研3厶) (1-5) 葉D 即d口U=罷·g m (1-6) 月U
由(1·6)式可以看出，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度口和測(cè)量管內(nèi)徑D一定時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)u 與瞬時(shí)體積流量Q是線性關(guān)系，而與其它物理參數(shù)無(wú)關(guān)，這也是電磁流量計(jì)的之一。在此需要說(shuō)明，(1．6)式的成立是建立于以下條件假設(shè)成立的基礎(chǔ)上：
(1)假設(shè)磁場(chǎng)恒定不變，而且是均勻分布的。此假設(shè)成立，可以忽略導(dǎo)電液體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的另外兩種效應(yīng)的影響，即液體中感生電流對(duì)磁場(chǎng)分布的影響以及這一感生電流與電磁力相互作用對(duì)液體流動(dòng)速度的影響。這兩種效應(yīng)在測(cè)量液體金屬時(shí)是不可忽略的。
(2)假設(shè)被測(cè)液體的流速為軸對(duì)稱分布，而且液體中的感生電流與電場(chǎng)對(duì)稱， 且平行于液體的軸向。
(3)假設(shè)液體的導(dǎo)電率是均勻和各向同性的，且不受電場(chǎng)或液體流動(dòng)的影響。這樣我們就可排除“霍爾效應(yīng)”帶來(lái)的影響。
(4)假設(shè)被測(cè)液體是非磁性的，并且它的磁導(dǎo)率∥與真空磁導(dǎo)率‰一致，這樣可忽略液體磁性與工作磁場(chǎng)間相互作用對(duì)流量測(cè)量的影響?？梢?jiàn)，在上述條件假設(shè)成立下測(cè)定流體流量時(shí)，可以認(rèn)為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)【，與瞬時(shí)體積流量Q成正比，且*是線性關(guān)系。擴(kuò)展閱讀：開(kāi)封中儀流量?jī)x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(zhǎng)徑噴嘴流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、長(zhǎng)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(wèn)開(kāi)封中儀網(wǎng)站：
會(huì)員1.png)