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電磁流量計(jì)勵(lì)磁線圈的形狀
關(guān)鍵字：電磁流量計(jì) 日期：2013-1-7 9:33:58
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電磁流量計(jì)勵(lì)磁線圈的形狀
勵(lì)磁系統(tǒng)由勵(lì)磁線圈和導(dǎo)磁的鐵芯組成。從物理學(xué)的知識(shí)知道，通電線圈周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的大小與線圈的匝數(shù)、通電電流的大小有關(guān)。為了減小磁阻和漏磁，磁路中使用導(dǎo)磁性能好的鐵磁材料以減小空氣隙長(zhǎng)度和磁阻，改變磁通的分布，獲得所需要的工作磁場(chǎng)，這就是鐵芯（磁軛）的作用。
上面曾提到，電磁流量計(jì)有均勻分布磁場(chǎng)和權(quán)重分布磁場(chǎng)之分，而測(cè)量管內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布是由勵(lì)磁線圈的形狀和尺寸決定的，下面分別敘述。
1．均勻磁場(chǎng)傳感器的勵(lì)磁線圈
(1)集中繞組
曾討論到當(dāng)傳感器磁場(chǎng)有效長(zhǎng)度在濺量管直徑的2.8—3倍以上時(shí)，測(cè)量管電極附近一段距離內(nèi)的磁場(chǎng)分布是均勻的。所以，均勻磁場(chǎng)的線圈應(yīng)該是長(zhǎng)方形的。如圖3-9所示，
長(zhǎng)方形線圈的長(zhǎng)邊安裝在與測(cè)量管中心軸平行的位置，測(cè)量管內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度（磁通密度）大小主要決定于線圈的兩條長(zhǎng)邊通電產(chǎn)生磁力線的密度．線圈的兩條短邊周圍的磁力線多形成漏磁通，較小地影響測(cè)量管電極測(cè)量部位的磁感應(yīng)強(qiáng)度。我們討論的均勻磁場(chǎng)正是指與測(cè)量管中心軸垂直、靠電極附近的磁場(chǎng)分布。線圈的長(zhǎng)邊磁通決定磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的假設(shè)，可以通過比奧-薩伐定律給予解釋。圖3-9（a）、（b）的線圈結(jié)構(gòu)被稱為集中繞組結(jié)構(gòu)。
圖3 -9(a)是變壓器鐵芯型繞組。它的結(jié)構(gòu)猶如兩個(gè)“E”字型的變壓器鐵芯相連而成，測(cè)量管安裝在兩個(gè)磁極之間，磁極的寬度大于測(cè)量管的直徑。因此，保證了電極附近區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度是均勻分布的。插入線圈的“E”型鐵芯中間舌部形成的磁極，上下磁極緊貼測(cè)量管，空氣隙較短，磁感應(yīng)強(qiáng)度也較強(qiáng)，在一定流速下獲得的信號(hào)比較大。由于結(jié)構(gòu)和制造的問題，變壓器型結(jié)構(gòu)僅使用于小口徑傳感器。
圖3 -9( b)是磁軛式集中繞組型。這種結(jié)構(gòu)的勵(lì)磁線圈是在測(cè)量管的上、下各安裝一只無骨架的馬鞍形線圈，線圈的外側(cè)采用多層電工硅鋼片制成磁軛代替“E型鐵芯，并且在線圈中間部分平行安裝兩塊導(dǎo)磁體作為磁檄，產(chǎn)生的磁場(chǎng)比較均勻，這種勵(lì)磁結(jié)構(gòu)比較適合于中小口徑的傳感器。
(2)分段繞組
磁軛式分段繞組型的結(jié)構(gòu)是把勵(lì)磁線圈分成若干個(gè)小線圈，然后把它們串聯(lián)一起，安裝在測(cè)量管L、下側(cè)，外面用電工硅鋼片制成的半圓形磁軛，把線圈緊箍在測(cè)犀管上。所以，這種形式的勵(lì)磁結(jié)構(gòu)緊湊，適合中、大口徑傳感器。
因?yàn)橛脙蓚€(gè)平面的磁極，保證測(cè)量管處于等長(zhǎng)的空氣隙長(zhǎng)度，得到相同的磁感應(yīng)強(qiáng)度。所以，變壓器鐵芯結(jié)構(gòu)和磁軛式集中繞組結(jié)構(gòu)的磁場(chǎng)分布均勻。磁軛式分段繞組的空氣隙長(zhǎng)度，如圖3-10所示．L的長(zhǎng)是圓內(nèi)平行于y軸直徑的無數(shù)條弦長(zhǎng)，這些弦長(zhǎng)是不相等的。也就是說．磁軛式分段繞組的空氣隙長(zhǎng)度是不相等的。安培環(huán)路定律告訴我們，測(cè)量管內(nèi)磁場(chǎng)大小和通電線圈電流與匝數(shù)的乘積成正比，與空氣隙長(zhǎng)度成反比。串聯(lián)線圈的電流是相等的。當(dāng)線圈的匝數(shù)按余弦規(guī)律分布時(shí)，靠近電極處空氣隙長(zhǎng)度最短，影響該處磁場(chǎng)強(qiáng)度是其周圍線圈產(chǎn)生的磁力線；離開電極，盡管靠近測(cè)量管中心(y軸)處的空氣隙長(zhǎng)度最長(zhǎng)，但該處的磁場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)受整個(gè)線圈磁力線的影響。從效果看．空氣隙長(zhǎng)度長(zhǎng)的地方，線圈的匝數(shù)多；空氣隙長(zhǎng)度短的地方，線圈匝數(shù)少，總是維持不同地方的磁通密度相同，使得處于測(cè)量管內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度呈均勻分布狀態(tài)。
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