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(qū)域?qū)α餍妥兓?ldquo;過度敏感"。當(dāng)流型為軸對稱時，電極附近的過度敏感區(qū)被遠離電極的欠敏感區(qū)所平衡，故流量計可以準(zhǔn)確測量。而當(dāng)流速分布偏離軸對稱時，這種敏感平衡關(guān)系被破壞，測量將會出現(xiàn)誤差。為了解決非軸對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應(yīng)運而生。
    現(xiàn)今世界各國生產(chǎn)的工業(yè)用電磁流量計，其傳感器勵磁磁場絕大多數(shù)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(zhǔn)確測量流速分布為非軸對稱狀態(tài)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(quán)重函數(shù)的分布，使得非均勻磁場的磁場強度和權(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動的每一個流體微元所產(chǎn)生的感應(yīng)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(yīng)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(nèi)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(xiàn)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(yīng)原理。但前者傳感器勵磁線圈的設(shè)計*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，至今仍無大的進展，且由于目前工藝水平的限制，理論設(shè)計結(jié)果難于實現(xiàn)，使得60年代就己出現(xiàn)的非均勻磁場電磁流量計至今仍處于發(fā)展階段。
   唯有理論上取得突破性進展和微機械加工技術(shù)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(zhǔn)確測量和實現(xiàn)傳感器的小型化。
    非軸對稱流條件下的磁場設(shè)計
    引入權(quán)重函數(shù)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(quán)重函數(shù)。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(nèi)各點的敗曰，=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，可以改變傳感器勵磁線圈的形狀和尺寸獲得不同的勵磁磁場。我們設(shè)想，對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)強度)，即權(quán)重函數(shù)w值大的地方，設(shè)計的磁感應(yīng)強度B弱一些；而W小的地方，設(shè)計的磁感應(yīng)強度B強一些， 如圖2．2所示。電權(quán)重函數(shù)礦極電磁感應(yīng)強度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，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”的設(shè)計思想。
   小結(jié)
   本章引入智能電磁流量計的磁場理論基礎(chǔ)——叔重函數(shù)，詳細介紹了其物理意義和實際應(yīng)用。權(quán)重函數(shù)理論是非均勻磁場電磁流量計設(shè)計的核心依據(jù)。非均勻磁場電磁流量計的可以實現(xiàn)傳感器的小型化，可用來測量非對稱流的流量。其設(shè)計的核心是，使非均勻磁場的磁場強度和權(quán)重函數(shù)的乘積為一常數(shù)。這也就是非軸對稱流條件下磁場設(shè)計要遵循的原則。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，可以改變傳感器勵磁線圈的形狀和尺寸獲得不同的勵磁磁場。本章內(nèi)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(jù)。擴展閱讀：開封中儀流量儀表有限公司專業(yè)生產(chǎn)電磁流量計、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(biāo)準(zhǔn)孔板流量計、標(biāo)準(zhǔn)孔板、一體化孔板流量計、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴流量計、長徑噴嘴流量計、標(biāo)準(zhǔn)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(wǎng)站：