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電磁流量計測量的基本條件
關鍵字：電磁流量計 日期：2012-10-16 9:31:42
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電磁流量計測量的基本條件
從被測管道內流體實際流動的狀態(tài)和磁場的分布情況考慮，根據(jù)Shercliff.J．A和王竹
溪（參考文獻[2.1，z．3]）對電磁流量計的理論分析，得到電磁流量計的基本微分方程
V 2U_ div（口×B） (2.4)
這是一個二階線性偏微分方程．必須加入適當?shù)倪吔鐥l件和初始條件，才能得到確定的
解。這些條件正是電磁流量計充分和必要的工作條件和制造條件。
①磁場B磁力線方向與兩電極軸線、測量管中心軸線（即流線方向）三者相互垂直。
②液體的電氣性質均質。
③液體為非壓縮性的。
④磁場存在于管軸方向無限長范圍內是均勻的。
⑤測量管內壁是絕緣體，管壁處流速為零。
⑥流速是以測量管中心軸為對稱，并且是矢徑r的函數(shù)。
三、權重函數(shù)w的物理意義與實用意義
在解析式(2.4)的過程中，引入一個與點坐標的位置和電極的大小有關的、被稱為權
重函數(shù)W的概念。對二維坐標，可以得到式(2.5)的電磁流量計兩電極闖電位差
E一2Rf』B(x,y)V(x,y)W(r;y)dxdy ‘2-5'
R2 (X2一y2專7二歹了。權重函數(shù)的物理意義是：相同流速的
其中，權重函數(shù)w一R4 +2R2(X2一y2)
流體微元在均勻磁場中運動，雖然產生相同大小的感應電勢，都對電極上的電位差有所貢
獻，但貢獻大小卻不同。權重函數(shù)是用來表
圖2.2權重函數(shù)
示各流體微元對電極間電位的貢獻程度。它
是所在位置的函數(shù)，圖2.2是二維的權重函
數(shù)圖。在式(2.1)中，權重函數(shù)W一1，即
認為電極斷面各點的電勢對兩電極間電位差
的大小貢獻相同。只有在流速分布是以軸對
稱的情況下，才可以這樣假設。
權重函數(shù)可用來說明現(xiàn)代電磁流量計
是一種具有對流速分布不敏感優(yōu)點的流量
計。設測量管中心的磁場強度為Bo，B，
表示在直角坐標中任意點在y軸上的磁感
應強度分量，W。為該點在X軸方向的權
重函數(shù)，流速v為直角坐標的Z軸方向。
如B。W，一B。=常數(shù)，即可形成一個按權
重分布規(guī)律的非均勻磁場。這就是現(xiàn)代磁
場按權重分布規(guī)律的非均勻磁場電磁流量計的理論依據(jù)。非均勻磁場的出現(xiàn)，不僅能
夠提高非軸對稱流速的測量精確度，而且能夠使傳感器的長度大為減短，制造成本也
大為下降。
下面實例表明，應用權重西數(shù)是位置函數(shù)的特點。使用計算機技術，通過改變彎頭后面
傳感器的電極安裝角度，避開流速分布的敏感區(qū)域，在較短的上游直管段安裝情況下，能夠
提高彎頭情況下的測量精確度。
利用權重函數(shù)是位置函數(shù)的特點，分析非滿管道電磁流量傳感器內電極上感應的電動
勢，同時含有流速和水位的信息。使用計算機技術，應用流速乘水位的測流方法，就可以得
到非滿管道內流體的流量測量。
總之，權重函數(shù)的研究，對電磁流量計的技術發(fā)展和應用領域的拓寬，具有重要的指導
意義。
四、勵磁方式的發(fā)展
如果說非均勻磁場的出現(xiàn)是電磁流量計發(fā)展中的一次重要突破，勵磁方式的改進則代表
著電磁流量計發(fā)展過程的不同時代特征。表2.1列出了各種勵磁方式的特點?？梢钥闯?，勵
磁頻率和波形的不同，對電磁流量計的性能與應用有著極大的影響。
在工業(yè)電磁流量計產品問世之前，應用地磁場和永磁場的直流勵磁僅可用于測量液態(tài)金
屬。這是因為直流勵磁不存在電磁感應，流量信號不會使流體產生集膚電流，也沒有正交干
擾。但是，直流磁場的流量計所感應的是直流信號電壓。直流電壓對電解質流體的電化學現(xiàn)
象影響十分突出，極化電壓與流量信號混雜在一起，測量電路難以從合成的信號中分開。于
是，造成了測量輸出的嚴垂不穩(wěn)定。
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