摘要(yao)本文對插(cha)入式電磁(ci)流量計 靠(kao)近管道壁(bi)面時的工(gong)作磁場分(fen)布情況進(jin)行了計算(suan)。分别對磁(ci)性壁面和(he)非磁性壁(bi)面情況進(jin)行了比較(jiao),說明磁🧑🏽‍🤝‍🧑🏻性(xing)管道壁面(mian)對流量測(ce)量結果的(de)影響。同時(shi),給出了一(yi)種修正的(de)方法和有(you)關的修正(zheng)曲線。
一、引(yin)言
　　流動的(de)電磁感應(ying)的工作原(yuan)理是當導(dao)電流體(如(ru)水‼️)流經由(you)儀表傳感(gan)器的工作(zuo)磁場時,由(you)于切割磁(ci)力線會⭕産(chan)生感應電(dian)動勢。利用(yong)适當的電(dian)極檢出這(zhe)一✌️信号即(ji)可測得流(liu)體的🏃‍♀️流速(su)或💁流量。常(chang)規的 電磁(ci)流量計 是(shi)管道式的(de)。另一種形(xing)式是插入(ru)式的,它實(shi)際上是測(ce)量插杆探(tan)頭處的流(liu)速,稱爲電(dian)磁流速儀(yi)或插入式(shi)電磁流量(liang)計㊙️,該種儀(yi)表❌除作爲(wei)測速外;還(hai)可以用🏃‍♀️于(yu)大管🐇道的(de)流量測量(liang)👣。此時,它㊙️不(bu)但可⭐在線(xian)裝拆,而⛷️且(qie)在價格上(shang)也較便宜(yi),是一種⭐很(hen)有競争力(li)的流量🐪儀(yi)表。
　　電磁流(liu)速儀自1917年(nian)美國人申(shen)請專利lj[以(yi)來,已受到(dao)人🐆們的♻️廣(guang)泛💃注意和(he)研究,其中(zhong)包括利用(yong)它測量管(guan)道中流體(ti)的流量。但(dan)考慮了管(guan)壁影響的(de)插入式電(dian)磁流量計(ji)三維理論(lun)模型🏃🏻‍♂️,卻在(zai)近年才建(jian)立。ZhangX.Z和HempJ.在建(jian)立了理論(lun)模型2j[、3j[之後(hou),提出了值(zhi)得注意的(de)問題,即當(dang)探頭靠近(jin)管道的壁(bi)面時,其測(ce)量結果将(jiang)🌈因管壁的(de)電🏃或磁性(xing)質不同而(er)産生誤差(cha)。本文将在(zai)此基礎⁉️上(shang),進🌏一步研(yan)究♍某種設(she)計的插入(ru)式電磁流(liu)量計工作(zuo)磁場在探(tan)頭靠近管(guan)壁時的詳(xiang)細分布,并(bing)提出一種(zhong)可用于修(xiu)正由于磁(ci)場受幹擾(rao)引起測量(liang)誤差的方(fang)法。
二、插人(ren)式電磁流(liu)量計工作(zuo)磁場的求(qiu)解
　　圖1中,插(cha)入式電磁(ci)流量計探(tan)頭的端部(bu)裝有一對(dui)電極,内部(bu)裝有一勵(li)磁線圈,在(zai)它的周圍(wei)産生工作(zuo)磁🌂場。爲研(yan)究磁場📱的(de)詳細分布(bu)狀況,先考(kao)慮單匝線(xian)圖🐆。設其半(ban)徑爲al,裝在(zai)離端部Z。處(chu),流過的電(dian)流爲I,流體(ti)中的磁介(jie)質常數爲(wei)産。采用矢(shi)量勢的表(biao)示法有:




其中A,如(ru)式(9)或式(10),Z。是(shi)螺線管的(de)長度,rl爲它(ta)的内半徑(jing),r:爲外半徑(jing)。
　　如圖1所示(shi)的插入式(shi)電磁流量(liang)計,當考慮(lü)來流速度(du)⭐爲㊙️X方向,電(dian)極安裝在(zai)探頭端部(bu)沿y方向,則(ze)對信号作(zuo)貢獻♊的磁(ci)場主要是(shi)Z方向。爲此(ci),我們計算(suan)了磁性和(he)非磁性🏃‍♂️壁(bi)面下工作(zuo)磁場BZ分量(liang)的分布情(qing)況見圖3和(he)圖4(因對稱(cheng)隻給出一(yi)🔴半空間）。
三(san)、讨論
　　從圖(tu)3、4可看到,靠(kao)近電磁流(liu)量計的壁(bi)面分别爲(wei)磁性和非(fei)磁性時,工(gong)作磁場的(de)分布差異(yi)明顯。對非(fei)磁性壁面(mian),其分👣布相(xiang)🚶當于探頭(tou)在無限大(da)均勻介質(zhi)當中;而當(dang)壁面是磁(ci)性時,由于(yu)探頭内線(xian)圈産生的(de)磁場引起(qi)壁面👄的磁(ci)化,加強了(le)探頭附近(jin)的磁感強(qiang)度,相🔴當于(yu)線圈與它(ta)對壁面的(de)🚩像共同産(chan)生的磁場(chang)。由于⁉️這一(yi)變化,使❤️探(tan)頭的測量(liang)産生誤差(cha)。文獻「2]指出(chu)♌,隻有當探(tan)頭的端部(bu)與壁面的(de)距離大于(yu)☀️4倍的插杆(gan)半徑時,壁(bi)面對測量(liang)讀數産生(sheng)的誤差才(cai)可能小于(yu)1%。
　　一種修正(zheng)磁性壁面(mian)引起測量(liang)誤差的方(fang)法是在探(tan)頭☎️的适當(dang)位置裝一(yi)霍爾磁場(chang)傳感器。考(kao)慮到線圈(quan)‼️的前面緊(jin)接電極,霍(huo)爾元件可(ke)裝在線圈(quan)後面與電(dian)極形成對(dui)稱的位置(zhi)上❄️(參見圖(tu)1)。此時,由霍(huo)爾元件測(ce)得的磁場(chang)強度一般(ban)不等于電(dian)極處的值(zhi)。爲此,圖5計(ji)🏒算出當探(tan)頭🆚接近磁(ci)性壁面時(shi),霍爾元件(jian)上所測的(de)磁感強度(du)與電極處(chu)磁感強度(du)之比。利用(yong)單片機可(ke)以進行修(xiu)正。而對于(yu)非磁🙇🏻性壁(bi)面,這一比(bi)值恒爲1。圖(tu)🎯中Bl/B:爲霍爾(er)元件測得(de)磁感應與(yu)電極處磁(ci)感應之比(bi),Lla爲探頭與(yu)壁面距離(li)與探頭半(ban)徑之比。

四(si)、小結
　　本文(wen)研究了插(cha)入式電磁(ci)流量計工(gong)作磁場的(de)求解。給出(chu)了當流💞量(liang)計探頭靠(kao)近磁性和(he)非磁性壁(bi)面時工作(zuo)磁場🏃🏻的不(bu)同分布。進(jin)而提出的(de)修正磁性(xing)壁面引起(qi)測量誤差(cha)的方法,可(ke)通過由霍(huo)爾元件測(ce)得磁感強(qiang)度和計算(suan)的修正曲(qu)線對測量(liang)結果進行(hang)修正。

以上(shang)内容來源(yuan)于網絡，如(ru)有侵權請(qing)聯系即删(shan)除!