非均勻磁場電磁流量計

非均勻磁場電磁流量計
    電磁流量計不能用于測量非軸對稱流型流體和小流量測量，其根本原因在于靠近電極區域對流型變化的“過度敏感"。當流型為軸對稱時，電極附近的過度敏感區被遠離電極的欠敏感區所平衡，故流量計可以準確測量。而當流速分布偏離軸對稱時，這種敏感平衡關系被破壞，測量將會出現誤差。為了解決非軸對稱流條件下上述敏感平衡關系被破壞這一問題，非均勻磁場電磁流量計應運而生。
    現今世界各國生產的工業用電磁流量計，其傳感器勵磁磁場絕大多數是屬于均勻型的，勵磁線圈尺寸較大，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，并且它難以準確測量流速分布為非軸對稱狀態的流體流量。
   非均勻磁場電磁流量計通過改變勵磁線圈的尺寸形狀、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重函數的分布，使得非均勻磁場的磁場強度和權重函數的乘積為一常數，也就說通過該非均勻磁場運動的每一個流體微元所產生的感應電動勢的大小相同，此時被測流體對稱性受到破壞時也不致影響感應電動勢的大小，即流量計可用來測量非對稱流的流量。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具有所需要的磁通密度即可，因此其長度遠比均勻磁場的長度短。這樣就便于縮小傳感器的長度， 實現傳感器的小型化。
   非均勻磁場的電磁流量計同均勻磁場的電磁流量計一樣，都是基于法拉第電磁感應原理。但前者傳感器勵磁線圈的設計*遵循一種新的理論基礎，涉及的大多是較繁瑣和復雜的數學推導等理論問題，至今仍無大的進展，且由于目前工藝水平的限制，理論設計結果難于實現，使得60年代就己出現的非均勻磁場電磁流量計至今仍處于發展階段。
   唯有理論上取得突破性進展和微機械加工技術達到一定水平，非均勻磁場才可能代替均勻磁場，進行非軸對稱流的準確測量和實現傳感器的小型化。
    非軸對稱流條件下的磁場設計
    引入權重函數的概念，感生電動勢可表達為【5】： 式中：礦為測量管的容積，曠為權重函數。為解決流體流速場分布對測量精度的影響，在六十年代末試制了非均勻磁場型電磁流量傳感器【5】。如果使測量管內各點的敗曰，=常數(2—6) (如圖2．1，職為權重函數廖在石軸方向的分量，毋為磁場雪在y軸方向的分量) 則電極間產生的感生電動勢與流體速度分布無關而只和流量成正比【2引。權重函數僅與測量管及電極的形狀和大小有關，在測量管道和電極已定的情況下，可以改變傳感器勵磁線圈的形狀和尺寸獲得不同的勵磁磁場。我們設想，對圓形管道傳感器磁場能夠按照召=％ (2-7) 規律分布(Bo為電極所處截面中心處的磁感應強度)，即權重函數w值大的地方，設計的磁感應強度B弱一些；而W小的地方，設計的磁感應強度B強一些， 如圖2．2所示。電權重函數礦極電磁感應強度8 圖2．2權重分布磁場18 極
    由此可見，在這樣的分布規律磁場的圓形管道中，點電極間的感應電勢與斷面的流速積分值成正比，而與斷面內的速度分布無關。也就是說，按權重函數磁場分布規律的傳感器，在流體速度改變時，感應電勢只與流速積分值成正比，而與速度的分布無關。這就是“非均勻磁場電磁流量計”的設計思想。
   小結
   本章引入智能電磁流量計的磁場理論基礎——叔重函數，詳細介紹了其物理意義和實際應用。權重函數理論是非均勻磁場電磁流量計設計的核心依據。非均勻磁場電磁流量計的可以實現傳感器的小型化，可用來測量非對稱流的流量。其設計的核心是，使非均勻磁場的磁場強度和權重函數的乘積為一常數。這也就是非軸對稱流條件下磁場設計要遵循的原則。權重函數僅與測量管及電極的形狀和大小有關，在測量管道和電極已確定的情況下，可以改變傳感器勵磁線圈的形狀和尺寸獲得不同的勵磁磁場。本章內容為勵磁線圈對勵磁磁場性能的影響的研究提供了理論依據。擴展閱讀：開封中儀流量儀表有限公司專業生產電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計、文丘里流量計、V錐流量計、V型錐流量計、噴嘴流量計、插入式電磁流量計、智能電磁流量計、分體式電磁流量計、一體式電磁流量計、標準孔板流量計、標準孔板、一體化孔板流量計、標準噴嘴流量計、長徑噴嘴流量計、標準噴嘴、長徑噴嘴、插入渦街流量計、智能渦街流量計，更多信息請訪問開封中儀網站：