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電磁流量計渦電流的產(chǎn)生
關(guān)鍵字：電磁流量計 日期：2012-12-17 8:33:39
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電磁流量計渦電流的產(chǎn)生
我們知道，處于交變磁場內(nèi)的金屬導(dǎo)體和導(dǎo)電流體電會像通電鐵芯線圈的鐵芯那樣產(chǎn)生感應(yīng)電勢，出現(xiàn)感應(yīng)電流。這些感應(yīng)電流在金屬導(dǎo)體和流體內(nèi)圍繞導(dǎo)體中心呈旋渦狀流動，故稱之為渦電流。渦電流在金屬導(dǎo)體內(nèi)和流體中流動，如同電流流過電阻一樣，也會引起功率損耗，也就是渦電流損耗。渦電流損耗一方面引起導(dǎo)體、流體和管道發(fā)熱溫度升高；同時，削弱測量管內(nèi)的磁場，降低感應(yīng)信號。因此，必須研究渦電流產(chǎn)生的原因，采取措施盡量降低渦電流損耗，才能有效地減小信號的損失。
渦電流的發(fā)生是一種電磁感應(yīng)現(xiàn)象。導(dǎo)體（金屬管和流體）處于變動的磁場中，在導(dǎo)體內(nèi)部會產(chǎn)生感應(yīng)電勢，變動的感應(yīng)電勢周圍存在變動的二次磁通。這樣，在導(dǎo)體內(nèi)就會有與二次磁通相交連的感應(yīng)電流發(fā)牛，這就是渦電流。在電磁流量汁傳感器中產(chǎn)生渦電流的原因有兩種情形。一種情形是測量管內(nèi)的不等流速分布；另一種情形是磁場在管軸方向有限長。下面分別討論這兩種情形。
首先看流體流動狀態(tài)的速度分布引起的渦電流。
由圖1-l可以看出，圓管中心軸對稱層流狀態(tài)的速度分布呈拋物線狀。這樣，管軸中心的流速為最快，距管壁近的地方流速慢。因此，處在磁場中的導(dǎo)電液體內(nèi)感應(yīng)的電勢就會像圖2 - 18(a)所示的那洋，X軸線的最大，距管壁近的地方流速較小。這樣分布大小不一致的變動電場周圍形成了變動的、閉合二次磁力線。于是，就像圖2- 18(b)所示的那樣，在慌體內(nèi)出現(xiàn)了閉合的渦電流流線 對于流體流動的紊流狀態(tài)的速度分布圖，可以近似地看成，圓管軸周圍部分的流這是等流速分布狀態(tài)，靠近管壁地方是拋物線狀的速度分布
。因此，在變動磁場下，也會有渦電流產(chǎn)生。顯然，紊流狀態(tài)下渦電流的強度要小些。 接下來再看磁場管軸線方向的有限長的情況下渦電流是如何產(chǎn)生的。
圖2 - 19所示，在測量管電極附近，磁感應(yīng)強度B(z)是一定幅度的穩(wěn)定值；在測量管的兩端，B(z)急劇減弱。因此，在電極附近的感應(yīng)電勢比較大，而在兩端逐漸減弱，最后下降到零。這樣，造成流體內(nèi)部的電場不均勻，引起在x-z的平行面上會產(chǎn)生渦電流。上面說的渦電流是在交流磁場下產(chǎn)生的，渦電流的大小與材料的電阻率有關(guān)。電阻率愈高，產(chǎn)生的渦電流愈小（如同鐵心線圈的鐵芯。為了降低渦電流，鐵芯材料中加人高電阻率的硅）．因而，考慮到渦電流，測量管的金屬導(dǎo)管材料直選用高電阻率非導(dǎo)磁的奧氏體不銹鋼材料或非金屬的高純氧化鋁工業(yè)陶瓷材料。由于渦電流的原因，對T應(yīng)用交流勵磁測量流體介質(zhì)的電導(dǎo)率也有一定限制。處于磁場中十分高的電導(dǎo)率的金屬物體會有大量的渦電流產(chǎn)生，這將引起很大的渦流損失。為此，對液態(tài)金屬測量多使用直流磁場或永久磁場。因為它們不存在電磁感應(yīng)，不會有渦電流?？梢苑治龀?，交變磁場下的渦電流與流量感應(yīng)電勢間的相位相差90，它是造成正交干擾的原因。對矩形波勵磁傳感器，渦電流的波形則呈微分狀態(tài)，與流量信號的積分狀態(tài)成正交。
不管怎樣，從圖2 - 18和圖2- 19可以看出，渦電流直接影響著輸出流量信號 |
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