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这些你早该知道的电磁流量计的基本原理
点击次数:450 发布时间:2019-03-21
这些你早该知道的电磁流量计的基本原理
用了这么久的电磁流量计,还不知道它的基本原理是什么吗?接下来跟着小编一起透彻的了解一下的;首先我们介绍的是其的测量原理:
  (一)测量原理

    根据法拉第电磁感应定律,当一导体在磁场中运动切割磁力线时,在导体的两端即产生感生电势e,其方向由右手定则确定,其大小与磁场的磁感应强度B,导体在磁场内的长度L及导体的运动速度u成正比,如果B, L,u三者互相垂直,则

e=Blu                          (3-35)

    与此相仿.在磁感应强度为B的均匀磁场中,垂直于磁场方向放一个内径为D的不导磁管道,当导电液体在管道中以流速u流动时,导电流体就切割磁力线.如果在管道截面上垂直于磁场的直径两端安装一对电极(图3—17)则可以证明,只要管道内流速分布为轴对称分布,两电极之间也特产生感生电动势:

                             e=BD                          (3-36)

式中,  为管道截面上的平均流速.由此可得管道的体积流量为:

                 qv=   =                          (3-37)

由上式可见,体积流量qv与感应电动势e和测量管内径D成线性关系,与磁场的磁感应强度B成反比,与其它物理参数无关.这就是电磁流量计的测量原理.

    需要说明的是,要使式(3—37)严格成立,必须使测量条件满足下列假定:

    ①磁场是均匀分布的恒定磁。

    ②被测流体的流速轴对称分布;

③被测液体是非磁性的;

④被测液体的电导率均匀且各向同性。

图3-17    电磁流量计原理简图

1-磁极;2-电极;3-管道

(二)励磁方式

    励磁方式即产生磁场的方式.由前述可知,为使式(3—37)严格成立,第一个必须满足的条件就是要有一个均匀恒定的磁。耍托枰≡褚恢趾鲜实睦欧绞。目前,一般有三种励碰方式,即直流励磁、交流励磁和低频方波励磁.现分别予以介绍.

    1.直流励磁

直流励磁方式用直流电产生磁场或采用磁铁,它能产生一个恒定的均匀磁。庵种绷骼疟渌推鞯淖畲笥诺闶鞘芙涣鞯绱懦「扇庞跋旌苄。蚨梢院雎砸禾逯械淖愿邢窒蟮挠跋欤牵褂弥绷鞔懦∫资雇ü饬抗艿赖牡缃庵室禾灞患吹缃庵试诘绯≈斜坏缃猓豪胱樱诘绯×Φ淖饔孟拢豪胱优芟蛘胱优芟蚋杭缤3—18所示.这样,将导致正负电极分别被相反极性的离子所包围,严重影响仪表的正常工作.所以,直流励磁一般只用于测量非电解质液体,如液态金属等.

图3-18  直流励磁方式

2.交流励磁

    目前,工业上使用的电磁流量计,大都采用工频(50Hz)电源交流励磁方式,即它的磁场是由正弦交变电流产生的,所以产生的磁场也是一个交变磁。槐浯懦”渌推鞯闹饕诺闶窍说缂砻娴募谌牛硗猓捎诖懦∈墙槐涞模允涑鲂藕乓彩墙槐湫藕牛糯蠛妥坏偷缙降慕涣餍藕乓戎绷餍藕湃菀椎枚啵 

如果交流磁场的磁感应强度为

              B=Bm sin  t                                    (3-38)

则电极上产生的感生电动势为

            e=Bm D  sin  t                                  (3-39)

被测体积流量为

          qv= D                                     (3-40)

式中  Bm――磁场磁感应强度的最大值;

       ――励磁电流的角频率,  =2  f;

      t――时间;

      f――电源频率.

    由式(3-40)可知,当测量管内径D不变,磁感应强度Bm为一定值时,两电极上输出的感生电动势e与流量qv成正比.这就是交流磁场电磁流量变送器的基本工作原理.

    值得注意的是,用交流磁场会带来一系列的电磁干扰问题.例如正交干扰.同相干扰等,这些干扰信号与有用的流量信号混杂在一起.因此,如何正确区分流量信号与干扰信号,并如何有效地抑制和排除各种干扰信号,就成为交流励磁电磁流量计研制的重要课题。

    3.低频方波励磁

直流励磁方式和交流励滋方式各有优缺点,为了充分发挥它们的优点,尽量避免它们的缺点,70年代以来,人们开始采用低频方波励磁方式.它的励磁电流波形如图3—19所示,其频率通常为工频的1/4-l/10.

图3-19   方波励磁电流波形

从图3-19可见,在半个周期内,磁场是恒稳的直流磁。哂兄绷骼诺奶氐悖艿绱鸥扇庞跋旌苄。诱鍪奔涔炭矗讲ㄐ藕庞质且桓鼋槐涞男藕牛运芸朔绷骼桃撞募窒螅虼耍推捣讲ɡ攀且恢直冉虾玫睦欧绞剑壳耙言电磁流量计上广泛的应用.概括一下,它具有如下几个优点:

    ①能避免交流磁场的正交电磁干扰;

②消除由分布电容引起的工频干扰;

③抑制交流磁场在管壁和流体内部引起的电涡流;

④排除直流励磁的极化现象.
 

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