摘要：本文(wén)對插入式電(dian)磁流量計 靠(kào)近管道壁面(miàn)時的工作磁(ci)場分布情況(kuàng)進行了計算(suàn)。分别對♻️磁性(xìng)壁面和非磁(ci)性壁面情況(kuàng)進行了比較(jiao),說明磁性管(guan)道壁面對流(liú)量測量結果(guǒ)的影響。同時(shí),給出🆚了一種(zhǒng)修正的方法(fǎ)和🔴有關的修(xiū)正曲線。
一、引(yǐn)言
　　流動的電(diàn)磁感應的工(gong)作原理是當(dāng)導電流體(如(rú)水)流經由儀(yi)表傳感器的(de)工作磁場時(shi)，由于切割磁(cí)力線會産生(sheng)感應電動勢(shi)。利用适當的(de)電極檢出這(zhe)一信号即🧑🏽‍🤝‍🧑🏻可(ke)測得流體的(de)流速或流量(liàng)。常規的電磁(ci)流量計 是管(guǎn)道式的。另一(yi)種形式是插(chā)入式的,它實(shí)際上是測量(liang)插杆探頭處(chù)的流速，稱爲(wei)電磁流速儀(yi)或插入式電(diàn)磁流量計，該(gai)種儀表🔴除作(zuo)爲測速外;還(hai)可以用于大(da)管道的流量(liàng)測量。此時，它(tā)⚽不但可在線(xian)裝拆，而且在(zài)價格.上也較(jiao)便🚩宜，是一種(zhong)很有競争🌐力(lì)的流量儀表(biǎo)。
　　電磁流速儀(yi)自1917年美國人(ren)申請專利以(yǐ)來，已受到人(rén)們的♌廣泛注(zhù)🈲意和研究，其(qí)中包括利用(yong)它測量管道(dào)中流🌈體的流(liu)量。但考慮了(le)管壁影響的(de)插入式電磁(cí)流量計💁三維(wei)理論模型，其(qi)測量結果将(jiang)因管壁的電(diàn)或磁性質不(bu)同而産生誤(wù)差。本文将在(zài)此基礎上，進(jìn)一步研究某(mǒu)種設計的插(chā)🈚入式電磁流(liú)量計工作磁(ci)場在探頭靠(kào)近管壁時的(de)詳細分布，并(bìng)提出一種可(ke)用于修正由(yóu)于磁🌈場受幹(gan)擾引起測💰量(liàng)誤差的方法(fa)。
二、插人式電(diàn)磁流計工作(zuò)磁場的求解(jiě)
　　圖1中，插入式(shì)電磁流量計(jì)探頭的端部(bù)裝有一對電(dian)極，内部🐇裝有(you)一勵磁線圈(quān)，在它的周圍(wéi)産生工作磁(ci)🏃‍♂️場。爲研究磁(ci)場的詳細分(fèn)布狀況，先考(kao)慮單匝線圖(tu)。設其半徑爲(wèi)α1,裝在離端部(bu)Z。處，流過的電(dian)流爲I,流體中(zhōng)的磁介質常(cháng)數爲μ。采用矢(shǐ)量勢🥰的表示(shi)法有:


長度,r1爲(wei)它的内半徑(jìng),r2爲外半徑。
　　如(ru)圖1所示的插(chā)入式電磁流(liú)量計,當考慮(lǜ)來流速度🍓爲(wei)X方向,電極安(ān)裝在探頭端(duan)部沿Y方向,則(zé)對信号作✂️貢(gòng)獻的磁🔞場主(zhǔ)要是Z方向。爲(wèi)此,我們計算(suàn)了磁性和非(fēi)磁性壁面下(xià)工作磁💞場Bz分(fèn)量的分布情(qíng)況見圖3和圖(tu)4(因對稱隻給(gei)出一半空間(jian))。
三、讨論
　　從圖(tu)3.4可看到,靠近(jìn)電磁流量計(jì)的壁面分别(bié)爲磁性和非(fei)🌐磁性時,工作(zuò)磁場的分布(bù)差異明顯。對(duì)非磁性😄壁面(miàn)🧡,其分布相當(dāng)于探頭在無(wu)限大均勻介(jie)質當中;而當(dāng)壁面是磁性(xing)時,由于探頭(tóu)内線圈産生(shēng)的磁場引起(qi)壁面💃🏻的磁化(huà),加強了探頭(tóu)附近的磁感(gan)強度,相當于(yu)線圈與它對(dui)壁面的👄像共(gòng)同産生的磁(cí)場。由于💞這--變(biàn)化,使探頭的(de)測量産生誤(wù)差。隻有當探(tan)頭的端部.與(yu)壁面🌐的距離(li)🐪大于4倍的插(chā)杆半徑時，壁(bì)面對測量讀(dú)數産生的誤(wù)差才可能小(xiao)于1%。
　　一種修正(zheng)磁性壁面引(yin)起測量誤差(chà)的方法是在(zài)探頭的适當(dāng)位置裝一霍(huò)爾磁場傳感(gan)器。考慮到線(xian)圈的前面緊(jin)❌接電📧極,霍爾(ěr)元件可裝在(zai)線圈後面與(yu)電極形成㊙️對(duì)稱的位置上(shàng)☁️(參見圖1)。此時(shi)，由霍爾元件(jian)測得的磁場(chǎng)強度一般🐉不(bu)等于電極處(chù)的值。爲此,圖(tu)5計♋算出當探(tàn)頭接近磁性(xìng)璧面時,霍爾(er)元件上所測(ce)的🤩磁感強度(dù)與電🈚極處磁(cí)感強度💚之比(bǐ)。利用單片機(ji)可以進行修(xiū)正。而對于非(fei)磁性壁面,這(zhè)一-比值恒爲(wèi)1.圖🚶‍♀️中💰B1/B2爲霍爾(er)元件測得♉磁(ci)感應與電極(ji)處磁感應之(zhī)比,L1/a爲探頭與(yǔ)壁面距離與(yǔ)探頭半徑之(zhi)比。

　　本文研究(jiu)了插入式電(diàn)磁流量計工(gōng)作磁場的求(qiú)解。給出了當(dang)🔅流量計探頭(tóu)靠近磁性和(he)非磁性壁面(mian)時工作磁場(chǎng)的不同分布(bu)。進而提出的(de)修正磁性壁(bì)面引起測量(liàng)誤差的方法(fǎ),可通過由霍(huo)爾元件測得(dé)磁🚩感強度和(he)計算的修正(zheng)曲線對測量(liàng)結果進行修(xiu)正🥰。

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