摘(zhai)要： 電(dian)磁流(liu)量計(ji) 測量(liang)管壁(bi)爲絕(jue)緣材(cai)料或(huo)者内(nei)壁附(fu)有絕(jue)緣層(ceng)，但該(gai)結構(gou)限‼️制(zhi)了電(dian)磁流(liu)量計(ji)應用(yong)範圍(wei)，同時(shi)絕緣(yuan)層破(po)損造(zao)成了(le)測量(liang)誤差(cha)。因此(ci)有一(yi)類電(dian)磁流(liu)量計(ji)去掉(diao)了絕(jue)緣✌️層(ceng)，但這(zhe)種設(she)計會(hui)導緻(zhi)流量(liang)計輸(shu)出信(xin)号下(xia)降而(er)影響(xiang)測量(liang)。針對(dui)導體(ti)管壁(bi)電磁(ci)流量(liang)計 輸(shu)出信(xin)号減(jian)弱的(de)特點(dian)，提出(chu)了信(xin)号補(bu)償法(fa)，利用(yong)此方(fang)法💋對(dui)輸出(chu)🤞信号(hao)衰減(jian)程度(du)進行(hang)判斷(duan)，再此(ci)基礎(chu)上進(jin)行信(xin)号♉補(bu)償。
0引(yin)言
　　随(sui)着流(liu)量測(ce)量方(fang)法與(yu)技術(shu)研究(jiu)工作(zuo)的不(bu)斷發(fa)展與(yu)進步(bu)☂️，預💋計(ji)未來(lai)5年中(zhong)電磁(ci)流量(liang)計的(de)使用(yong)規模(mo)将❓再(zai)增加(jia)30％［1］。由于(yu)儀表(biao)使用(yong)範🛀🏻圍(wei)廣，傳(chuan)統的(de)電磁(ci)流量(liang)計一(yi)直以(yi)‼️來就(jiu)是研(yan)究的(de)熱點(dian)問題(ti)之一(yi)。學者(zhe)們針(zhen)對不(bu)同結(jie)構的(de)電磁(ci)流♉量(liang)計給(gei)出了(le)研究(jiu)成果(guo)，并推(tui)動了(le)電磁(ci)流量(liang)計的(de)技術(shu)發展(zhan)。KOLLáRL等［2］研(yan)究了(le)一種(zhong)利用(yong)多電(dian)極磁(ci)流量(liang)計邊(bian)界周(zhou)圍的(de)電勢(shi)分布(bu)進行(hang)速度(du)重建(jian)析方(fang)法。SHiY．和(he)WanGM．［3－４］提出(chu)了一(yi)種基(ji)随着(zhe)流量(liang)測量(liang)方法(fa)與技(ji)術研(yan)究工(gong)作的(de)不斷(duan)發展(zhan)與進(jin)步，預(yu)計未(wei)來5年(nian)中電(dian)磁流(liu)量計(ji)的使(shi)用規(gui)模将(jiang)再增(zeng)加30％［1］。由(you)于儀(yi)表使(shi)用範(fan)圍廣(guang)，傳統(tong)的電(dian)📞磁流(liu)量計(ji)一直(zhi)以來(lai)就是(shi)研究(jiu)的熱(re)點問(wen)題之(zhi)一。學(xue)者們(men)針對(dui)不同(tong)結構(gou)的電(dian)磁流(liu)量計(ji)給出(chu)了研(yan)究成(cheng)果，并(bing)推動(dong)了電(dian)磁流(liu)量計(ji)的技(ji)術發(fa)展。KOLLáRL等(deng)［2］研💞究(jiu)了一(yi)種利(li)用多(duo)電極(ji)磁流(liu)量💔計(ji)邊界(jie)周圍(wei)的電(dian)勢分(fen)布進(jin)行速(su)度重(zhong)建析(xi)方🤩法(fa)。SHiY．和WanGM．［3－４］提(ti)出了(le)一♊種(zhong)基于(yu)感應(ying)技術(shu)的圓(yuan)弧形(xing)電極(ji)測量(liang)兩相(xiang)流中(zhong)的感(gan)應電(dian)勢和(he)導電(dian)相的(de)速度(du)。
　　LEEunGcuLSatiEn和LucaS［5－6］設(she)計了(le)一種(zhong)用于(yu)在分(fen)層流(liu)中重(zhong)建軸(zhou)向速(su)度分(fen)布的(de)多電(dian)極磁(ci)流量(liang)計。HELQ．［7－8］提(ti)出一(yi)種用(yong)于非(fei)滿管(guan)測量(liang)的電(dian)磁流(liu)量計(ji)傳感(gan)器，其(qi)中由(you)并聯(lian)多電(dian)極構(gou)成的(de)平行(hang)陣列(lie)作爲(wei)測流(liu)量計(ji)傳感(gan)🍉器。REiSE．等(deng)人［９－10］比(bi)較了(le)不同(tong)☁️幾何(he)結構(gou)的電(dian)極特(te)征，總(zong)結出(chu)雙環(huan)型電(dian)極是(shi)用于(yu)測量(liang)兩相(xiang)空氣(qi)－水流(liu)體積(ji)濃度(du)的最(zui)佳結(jie)構。WatRaLZ．［11－12］等(deng)人設(she)計了(le)一種(zhong)适用(yong)于矩(ju)形截(jie)面管(guan)道的(de)電磁(ci)流量(liang)計，用(yong)以測(ce)量明(ming)渠中(zhong)攜帶(dai)污染(ran)物和(he)軸向(xiang)速度(du)不對(dui)稱的(de)液體(ti)。對導(dao)體管(guan)壁電(dian)磁流(liu)量計(ji)的研(yan)究文(wen)獻相(xiang)對較(jiao)少［13－15］，而(er)這類(lei)傳感(gan)器在(zai)核工(gong)業等(deng)場合(he)有非(fei)常重(zhong)👨‍❤️‍👨要的(de)應用(yong)。
1理論(lun)背景(jing)
　　電磁(ci)流量(liang)計的(de)基本(ben)原理(li)是法(fa)拉第(di)電磁(ci)感應(ying)定律(lü)。導✂️電(dian)流體(ti)🛀切🚶‍♀️割(ge)磁力(li)線産(chan)生感(gan)應電(dian)動勢(shi)與流(liu)體流(liu)速成(cheng)正比(bi)。通過(guo)測量(liang)♈感應(ying)電勢(shi)來實(shi)現利(li)用電(dian)磁流(liu)量計(ji)對流(liu)體流(liu)速的(de)測量(liang)。目前(qian)電磁(ci)流量(liang)計的(de)測量(liang)🚶‍♀️管襯(chen)裏爲(wei)絕緣(yuan)材料(liao)，将流(liu)體與(yu)測量(liang)管隔(ge)開，且(qie)兩個(ge)🔅測量(liang)電極(ji)在測(ce)量管(guan)周向(xiang)軸對(dui)稱分(fen)布㊙️。由(you)于絕(jue)緣材(cai)🏃‍♂️料基(ji)本爲(wei)聚♌四(si)氟乙(yi)烯，制(zhi)約了(le)電磁(ci)流量(liang)計使(shi)用範(fan)🏃‍♀️圍（工(gong)作溫(wen)度低(di)于500℃）；電(dian)磁流(liu)量計(ji)在流(liu)量測(ce)量過(guo)程中(zhong)，絕緣(yuan)襯裏(li)很容(rong)易與(yu)測量(liang)管道(dao)内壁(bi)脫📐離(li)、剝落(luo)、拉破(po)㊙️等，從(cong)而導(dao)緻對(dui)流量(liang)信号(hao)造成(cheng)幹擾(rao)，影響(xiang)測量(liang)精度(du)。去掉(diao)無絕(jue)緣襯(chen)裏，采(cai)用導(dao)體材(cai)料作(zuo)爲測(ce)🚩量管(guan)的電(dian)磁流(liu)量計(ji)可以(yi)解決(jue)因傳(chuan)統内(nei)襯給(gei)測量(liang)帶來(lai)的問(wen)🧡題。但(dan)♈是由(you)于測(ce)量管(guan)道爲(wei)🙇‍♀️非絕(jue)緣材(cai)料，而(er)導緻(zhi)傳感(gan)器輸(shu)出信(xin)🈚号下(xia)降。針(zhen)對以(yi)上問(wen)題，研(yan)究了(le)一種(zhong)測量(liang)單元(yuan)來動(dong)态監(jian)測由(you)💔于無(wu)絕緣(yuan)襯裏(li)🔴帶來(lai)的測(ce)量信(xin)号衰(shuai)弱，同(tong)時給(gei)予微(wei)🐆弱真(zhen)實信(xin)号補(bu)償，來(lai)保證(zheng)流量(liang)計測(ce)🌈量的(de)精度(du)。
　　當傳(chuan)感器(qi)爲傳(chuan)統電(dian)磁流(liu)量傳(chuan)感器(qi)時，即(ji)其電(dian)極爲(wei)點電(dian)極，管(guan)道爲(wei)絕緣(yuan)圓形(xing)直管(guan)，流體(ti)爲滿(man)管對(dui)稱流(liu)，流量(liang)計電(dian)極兩(liang)端輸(shu)💘出的(de)電壓(ya)U爲：
U=2R1B`n????????? (1)
　　式(shi)中：B爲(wei)磁感(gan)應強(qiang)度；Ri爲(wei)管道(dao)内半(ban)徑；`n爲(wei)導電(dian)流體(ti)平均(jun)流速(su)。
　　對于(yu)導體(ti)管壁(bi)電磁(ci)流量(liang)計，導(dao)電流(liu)體以(yi)一定(ding)速度(du)流過(guo)測量(liang)管道(dao)，産生(sheng)的感(gan)應電(dian)勢不(bu)會完(wan)全由(you)電極(ji)輸出(chu)。這是(shi)由于(yu)去掉(diao)絕緣(yuan)🔞襯裏(li)的導(dao)電管(guan)壁對(dui)流體(ti)感應(ying)電💛勢(shi)産生(sheng)短路(lu)效應(ying)。
導體(ti)管壁(bi)電磁(ci)流量(liang)計電(dian)極輸(shu)電壓(ya)爲：

　　式(shi)中：Rｏ爲(wei)管道(dao)外半(ban)徑；σW爲(wei)管道(dao)電導(dao)率；σｆ爲(wei)導電(dian)流體(ti)電導(dao)率；τ爲(wei)流體(ti)🔞與管(guan)道的(de)接觸(chu)電阻(zu)。對比(bi)式（1）與(yu)（2）可知(zhi)，導體(ti)管壁(bi)流量(liang)計的(de)電✉️極(ji)間輸(shu)出信(xin)号是(shi)有衰(shuai)減的(de)，衰減(jian)率爲(wei)ｋ。爲了(le)提高(gao)導體(ti)管壁(bi)流✂️量(liang)計測(ce)量的(de)準确(que)性及(ji)穩定(ding)性，考(kao)慮通(tong)過系(xi)數ｋ對(dui)測量(liang)電極(ji)間輸(shu)出信(xin)号🔴進(jin)行補(bu)償。
2信(xin)号系(xi)統設(she)計
　　電(dian)極結(jie)構如(ru)圖1所(suo)示。CE爲(wei)感應(ying)電流(liu)電極(ji)，ＦE爲反(fan)饋電(dian)極，GE爲(wei)接地(di)🧡電極(ji)，SE爲信(xin)号電(dian)極，PE爲(wei)電壓(ya)電極(ji)。

　　如圖(tu)2所示(shi)，導體(ti)管壁(bi)電磁(ci)流量(liang)計輸(shu)出信(xin)号由(you)伺服(fu)放大(da)模塊(kuai)對輸(shu)出信(xin)号進(jin)行監(jian)控并(bing)補償(chang)，即伺(si)服放(fang)大模(mo)塊将(jiang)傳感(gan)器輸(shu)出信(xin)号與(yu)反饋(kui)信号(hao)進行(hang)比較(jiao)并放(fang)大，當(dang)輸出(chu)信号(hao)與反(fan)饋信(xin)号平(ping)衡時(shi)，伺服(fu)放大(da)模塊(kuai)停止(zhi)工作(zuo)。信号(hao)經由(you)采樣(yang)保持(chi)模塊(kuai)進行(hang)模數(shu)轉換(huan)。信号(hao)再由(you)差分(fen)放大(da)器及(ji)信号(hao)輸出(chu)放大(da)器進(jin)行放(fang)大，使(shi)得對(dui)傳感(gan)器輸(shu)出微(wei)弱信(xin)号進(jin)行更(geng)精确(que)的放(fang)大。

3實(shi)驗驗(yan)證
　　在(zai)實驗(yan)室中(zhong)，利用(yong)所設(she)計的(de)補充(chong)信号(hao)系統(tong)，對導(dao)體電(dian)磁流(liu)量計(ji)進行(hang)實驗(yan)。實驗(yan)中采(cai)用恒(heng)幅電(dian)流和(he)低頻(pin)矩形(xing)波（50/16Hz）産(chan)生勵(li)磁。要(yao)保證(zheng)放大(da)器第(di)一級(ji)的輸(shu)入阻(zu)抗必(bi)須足(zu)夠高(gao)，否則(ze)會産(chan)生📧誤(wu)差，補(bu)償效(xiao)果不(bu)理想(xiang)。被測(ce)導電(dian)液體(ti)的電(dian)導率(lü)爲5～10μS/cm，實(shi)驗中(zhong)采用(yong)的水(shui)電導(dao)率爲(wei)163μS/cm。測量(liang)管道(dao)外徑(jing)爲30mm，内(nei)徑爲(wei)27mm。電極(ji)❤️之間(jian)的阻(zu)抗✂️約(yue)爲在(zai)500～1000KΩ。

以上(shang)内容(rong)源于(yu)網絡(luo)，如有(you)侵權(quan)聯系(xi)即删(shan)除!