摘要：本文(wen)對插入式(shi)電磁流量(liang)計 靠近管(guan)道壁面時(shi)的工作磁(ci)場分布情(qing)況進行了(le)計算。分别(bie)對磁性壁(bi)面和非磁(ci)性壁面情(qing)況進行了(le)比較,說明(ming)磁性管道(dao)壁面對流(liu)量測量結(jie)果的影響(xiang)。同時,給出(chu)😄了一種修(xiu)正的方法(fa)和有關的(de)修正曲線(xian)。
一、引言
　　流(liu)動的電磁(ci)感應的工(gong)作原理是(shi)當導電流(liu)體(如水)流(liu)經由儀表(biao)傳感器的(de)工作磁場(chang)時，由于切(qie)割磁力線(xian)會🌍産生感(gan)應電動勢(shi)。利用适當(dang)的電極檢(jian)出這一信(xin)号即可測(ce)得流體的(de)流速或流(liu)量。常規的(de)電磁流量(liang)計 是管道(dao)式的。另一(yi)種形式是(shi)插入式的(de),它實際上(shang)是測量插(cha)杆探頭處(chu)的流速，稱(cheng)爲電磁流(liu)速儀或插(cha)入式電磁(ci)流量計，該(gai)種儀表🈲除(chu)作爲測速(su)外;還可以(yi)用于大管(guan)道的流量(liang)測量。此時(shi)，它不但可(ke)在線裝拆(chai)，而且在價(jia)格.上也較(jiao)便宜，是一(yi)種很有競(jing)争力的流(liu)量儀表。
　　電(dian)磁流速儀(yi)自1917年美國(guo)人申請專(zhuan)利以來，已(yi)受到人們(men)👨‍❤️‍👨的廣泛注(zhu)意和研究(jiu)，其中包括(kuo)利用它測(ce)量管道中(zhong)流體的流(liu)量👅。但考慮(lü)了管壁影(ying)響的插入(ru)式電磁流(liu)量計三維(wei)理論模型(xing)⛱️，其測量✔️結(jie)果将因管(guan)壁的電✂️或(huo)磁性質🔴不(bu)同而産生(sheng)誤差。本文(wen)将在此基(ji)礎上，進一(yi)步研究某(mou)⛷️種設計的(de)插入式電(dian)磁流量計(ji)工作磁場(chang)在探頭靠(kao)近管壁時(shi)的詳細💋分(fen)布，并提出(chu)一種可用(yong)于修正由(you)于磁場受(shou)幹擾引起(qi)測量誤差(cha)的方法。
二(er)、插人式電(dian)磁流計工(gong)作磁場的(de)求解
　　圖1中(zhong)，插入式電(dian)磁流量計(ji)探頭的端(duan)部裝有一(yi)對電極，内(nei)部裝有一(yi)勵磁線圈(quan)，在它的周(zhou)圍産生工(gong)作磁㊙️場。爲(wei)研究磁場(chang)的詳細分(fen)布狀況，先(xian)考慮單匝(za)線圖。設其(qi)半💋徑爲α1,裝(zhuang)在離端部(bu)Z。處，流過的(de)電⚽流爲I,流(liu)體中的磁(ci)介質常數(shu)爲μ。采用矢(shi)量勢的表(biao)示法👄有:


長(zhang)度,r1爲它的(de)内半徑,r2爲(wei)外半徑。
　　如(ru)圖1所示的(de)插入式電(dian)磁流量計(ji),當考慮來(lai)流速度爲(wei)X方向,電極(ji)安裝在探(tan)頭端部沿(yan)Y方向,則對(dui)信号作貢(gong)獻的磁場(chang)主要是Z方(fang)向。爲此,我(wo)們計算了(le)磁性和非(fei)磁性壁面(mian)下工作磁(ci)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻場Bz分量的(de)分布情況(kuang)見圖3和圖(tu)4(因對稱隻(zhi)給出一🌏半(ban)空間)。
三、讨(tao)論
　　從圖3.4可(ke)看到,靠近(jin)電磁流量(liang)計的壁面(mian)分别爲磁(ci)性和非磁(ci)性時,工作(zuo)磁場的分(fen)布差異明(ming)顯。對非磁(ci)性壁面,其(qi)分布相當(dang)于🌈探頭在(zai)無限大均(jun)勻介質當(dang)中;而當壁(bi)面是磁㊙️性(xing)時,由于探(tan)頭内線圈(quan)産生的磁(ci)場引起壁(bi)面的磁化(hua),加🥰強了探(tan)頭附近的(de)磁感強度(du),相當于線(xian)圈與它對(dui)壁面的像(xiang)共同産生(sheng)的磁場。由(you)于這--變化(hua),使探🧡頭🌈的(de)測量産生(sheng)誤差。隻有(you)當探頭📐的(de)端部.與壁(bi)面的距離(li)📧大于4倍的(de)插杆半徑(jing)時，壁面對(dui)測量讀數(shu)産生的誤(wu)差👅才可能(neng)小于1%。
　　一種(zhong)修正磁性(xing)壁面引起(qi)測量誤差(cha)的方法是(shi)在探頭的(de)适當位🧡置(zhi)裝一霍爾(er)磁場傳感(gan)器。考慮到(dao)線圈的前(qian)面緊👨‍❤️‍👨接電(dian)極,霍爾元(yuan)件可裝在(zai)線圈後面(mian)與電極形(xing)成✂️對稱的(de)位置上(參(can)見圖1)。此時(shi)，由🐆霍爾元(yuan)件測得的(de)磁場強度(du)一般不等(deng)于電極處(chu)的值。爲此(ci),圖5計算出(chu)當探頭接(jie)近磁性璧(bi)面時,霍爾(er)元件上所(suo)測的磁感(gan)強度與電(dian)極處磁感(gan)強度之比(bi)。利用單片(pian)🌈機可以進(jin)行修正。而(er)對于非磁(ci)性壁面,這(zhe)一-比值恒(heng)爲1.圖中✂️B1/B2爲(wei)霍爾元件(jian)測得磁感(gan)應與電極(ji)處磁感應(ying)之比,L1/a爲探(tan)頭與壁面(mian)距離與探(tan)頭半徑之(zhi)比。

　　本文研(yan)究了插入(ru)式電磁流(liu)量計工作(zuo)磁場的求(qiu)解。給出♊了(le)當🏃流量計(ji)探頭靠近(jin)磁性和非(fei)磁性壁面(mian)時工作磁(ci)場的不同(tong)分布。進而(er)提出的修(xiu)正磁性壁(bi)面引起測(ce)量誤差的(de)方法👈,可通(tong)過由霍爾(er)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻元件測得(de)磁感強度(du)和計算的(de)修正曲線(xian)對測量結(jie)果進行修(xiu)正。

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