摘(zhai)要:電(dian)磁流(liu)量計(ji) 量程(cheng)寬、結(jie)構簡(jian)單應(ying)用廣(guang)泛。以(yi)電磁(ci)流量(liang)計的(de)結構(gou)演⭕變(bian)與幹(gan)🔞擾⛷️抑(yi)制爲(wei)線索(suo),兩個(ge)大方(fang)向下(xia)的各(ge)個方(fang)向的(de)電磁(ci)流量(liang)計,并(bing)分析(xi)了其(qi)未來(lai)發介(jie)紹了(le)展方(fang)向和(he)趨勢(shi),在電(dian)子不(bu)斷發(fa)展與(yu)流量(liang)計量(liang)方法(fa)呈現(xian)多樣(yang)化基(ji)礎上(shang),未來(lai)電磁(ci)流量(liang)計仍(reng)以提(ti)🍓高線(xian)圈勵(li)磁精(jing)度來(lai)抑❌制(zhi)噪聲(sheng)幹擾(rao)🔱爲主(zhu),同時(shi)又不(bu)斷改(gai)變自(zi)♋身結(jie)構和(he)組合(he)方法(fa)測量(liang),以适(shi)㊙️應越(yue)來越(yue)複雜(za)的流(liu)體測(ce)量環(huan)🔅境。
0引(yin)言
　　從(cong)20世紀(ji)50年代(dai)以來(lai),電磁(ci)流量(liang)計憑(ping)借其(qi)精度(du)高量(liang)程寬(kuan)、反應(ying)靈敏(min)、耐腐(fu)蝕等(deng)優點(dian)廣泛(fan)應用(yong)于石(shi)油、化(hua)工、水(shui)計量(liang)、制藥(yao)等行(hang)業🤩,迅(xun)速成(cheng)爲實(shi)用性(xing)最爲(wei)廣泛(fan)的工(gong)業測(ce)量儀(yi)表之(zhi)一。經(jing)過幾(ji)十年(nian)的發(fa)展,電(dian)磁流(liu)量🚶計(ji)的結(jie)構、信(xin)号幹(gan)擾抑(yi)制技(ji)術革(ge)新成(cheng)爲電(dian)磁流(liu)量計(ji)測量(liang)性能(neng)🐅提高(gao)的重(zhong)要方(fang)向。電(dian)磁流(liu)量計(ji)的結(jie)構🏒、電(dian)磁流(liu)量計(ji)幹擾(rao)抑制(zhi)方法(fa)爲線(xian)索,總(zong)結近(jin)年來(lai)電磁(ci)流量(liang)計現(xian)狀及(ji)成果(guo).并♋分(fen)析其(qi)發⚽展(zhan)趨勢(shi),爲以(yi)後流(liu)量計(ji)的優(you)化、設(she)計💞、智(zhi)能化(hua)等工(gong)作提(ti)供一(yi)定的(de)參考(kao)與基(ji)礎✏️。
1電(dian)磁流(liu)量計(ji)基本(ben)原理(li)
　　電磁(ci)流量(liang)計的(de)基本(ben)工作(zuo)原理(li)是法(fa)拉第(di)電磁(ci)感應(ying)定律(lü)㊙️，當被(bei)測液(ye)體經(jing)過測(ce)量管(guan)内部(bu)時會(hui)在磁(ci)場中(zhong)切割(ge)磁感(gan)線産(chan)生感(gan)應電(dian)動勢(shi),在2個(ge)測量(liang)電極(ji)之間(jian)産生(sheng)的感(gan)應電(dian)動勢(shi)爲E=kBDv,由(you)流量(liang)Q=πD2v/4可得(de)流😍量(liang)Q與感(gan)應電(dian)動勢(shi)E的關(guan)❤️系爲(wei)Q=πDE/4kB。其中(zhong)🏃🏻,E爲感(gan)應電(dian)動勢(shi),k爲常(chang)🚩系數(shu),B爲磁(ci)♉感應(ying)強度(du),D爲管(guan)道内(nei)徑的(de)寬度(du),v爲流(liu)體流(liu)速。
　　由(you)于傳(chuan)統電(dian)磁流(liu)量計(ji)對被(bei)測液(ye)體有(you)最低(di)導電(dian)率的(de)要🈲求(qiu)，電📞磁(ci)流量(liang)計的(de)測量(liang)管爲(wei)絕緣(yuan)測量(liang)管或(huo)内部(bu)襯裏(li)有絕(jue)緣材(cai)料,絕(jue)緣♻️襯(chen)裏限(xian)制了(le)被測(ce)流體(ti)的☔溫(wen)度範(fan)圍及(ji)流量(liang)計的(de)可靠(kao)性與(yu)适用(yong)性。傳(chuan)統電(dian)磁流(liu)量計(ji)的單(dan)電極(ji)對是(shi)根據(ju)感應(ying)電壓(ya)信号(hao)計算(suan)整個(ge)流動(dong)截面(mian)處的(de)平均(jun)速度(du),因而(er)，對被(bei)測流(liu)體流(liu)速分(fen)布敏(min)感,隻(zhi)能測(ce)量滿(man)管流(liu)體,測(ce)量精(jing)度受(shou)被測(ce)流體(ti)的非(fei)軸對(dui)稱速(su)度分(fen)布影(ying)響大(da),因此(ci)對直(zhi)管段(duan)要求(qiu)高;此(ci)外,單(dan)一電(dian)磁流(liu)量計(ji)無法(fa)正确(que)💰測量(liang)多相(xiang)流🛀中(zhong)的導(dao)電相(xiang)速度(du),尤其(qi)是在(zai)工業(ye)現場(chang)中存(cun)在的(de)油水(shui)兩相(xiang)流、油(you)氣兩(liang)相流(liu)等測(ce)量工(gong)況下(xia)測量(liang)結果(guo)會有(you)很大(da)的誤(wu)差。因(yin)此,需(xu)要🤟改(gai)變電(dian)磁流(liu)量計(ji)結構(gou)、對勵(li)磁方(fang)式和(he)信号(hao)調理(li)技術(shu)進行(hang)優化(hua)，使其(qi)适應(ying)更複(fu)雜的(de)測☁️量(liang)環境(jing)。
2電磁(ci)流量(liang)計結(jie)構演(yan)化分(fen)析
　　電(dian)磁流(liu)量計(ji)結構(gou)優化(hua)的主(zhu)要方(fang)式包(bao)括從(cong)測量(liang)管、勵(li)磁線(xian)圈結(jie)構、測(ce)量電(dian)極的(de)位置(zhi)和數(shu)量等(deng)方面(mian)進㊙️行(hang)改變(bian),從而(er)得到(dao)适用(yong)複雜(za)工況(kuang)的電(dian)磁流(liu)量計(ji)。
2.1非絕(jue)緣測(ce)量管(guan)電磁(ci)流量(liang)計
　　電(dian)磁流(liu)量計(ji)絕緣(yuan)襯裏(li)的作(zuo)用是(shi)防止(zhi)感應(ying)信号(hao)被金(jin)屬☀️測(ce)☎️量管(guan)短路(lu),提高(gao)了流(liu)量計(ji)的測(ce)量精(jing)度。國(guo)内的(de)電磁(ci)流量(liang)計的(de)常❌見(jian)襯裏(li)材料(liao)有聚(ju)四氟(fu)乙烯(xi)、聚三(san)氟氣(qi)乙烯(xi)、硬橡(xiang)膠、聚(ju)氨酯(zhi)橡膠(jiao)、乙烯(xi)與四(si)氟氯(lü)乙烯(xi)共聚(ju)物🏃🏻‍♂️等(deng)。但這(zhe)些㊙️絕(jue)緣材(cai)料在(zai)耐磨(mo)性、耐(nai)高溫(wen)、耐氧(yang)化性(xing)、耐酸(suan)堿性(xing)等方(fang)面⭐不(bu)能兼(jian)得,電(dian)磁流(liu)量計(ji)的👌絕(jue)緣襯(chen)裏限(xian)制了(le)其測(ce)量流(liu)體的(de)适用(yong)範圍(wei)及适(shi)用⚽工(gong)況,因(yin)此希(xi)望電(dian)磁流(liu)量計(ji)能突(tu)破絕(jue)緣襯(chen)裏和(he)絕緣(yuan)測量(liang)管的(de)限制(zhi)，采⛷️用(yong)非絕(jue)緣測(ce)量管(guan)進行(hang)流量(liang)的測(ce)量。
　　非(fei)絕緣(yuan)測量(liang)管電(dian)磁流(liu)量計(ji)的原(yuan)理是(shi)建立(li)流體(ti)與非(fei)絕緣(yuan)金😍屬(shu)管壁(bi)之間(jian)不同(tong)的邊(bian)界條(tiao)件。通(tong)過施(shi)加與(yu)流體(ti)流量(liang)成正(zheng)比的(de)電壓(ya),在管(guan)壁上(shang)形成(cheng)電勢(shi)分布(bu),由于(yu)🌈電流(liu)流過(guo)金屬(shu)管壁(bi),使👅得(de)管壁(bi)上的(de)電勢(shi)分🎯布(bu)與流(liu)體中(zhong)的流(liu)動信(xin)号電(dian)勢不(bu)同,這(zhe)就建(jian)立了(le)管道(dao)與非(fei)絕緣(yuan)金屬(shu)管壁(bi)之間(jian)的邊(bian)界條(tiao)件,這(zhe)個邊(bian)界條(tiao)件與(yu)絕緣(yuan)襯☀️裏(li)同樣(yang)起到(dao)了防(fang)止電(dian)流經(jing)過引(yin)起💋短(duan)路的(de)作用(yong)。也稱(cheng)這種(zhong)新的(de)控制(zhi)方法(fa)爲“電(dian)勢補(bu)償法(fa)”。非絕(jue)緣測(ce)量管(guan)電🏒磁(ci)流量(liang)計的(de)結構(gou)如🐅圖(tu)1所示(shi)。
 
2.2不同(tong)勵磁(ci)線圈(quan)形狀(zhuang)的電(dian)磁流(liu)量計(ji)
　　電磁(ci)流量(liang)計的(de)勵磁(ci)系統(tong)是由(you)勵磁(ci)線圈(quan)、導磁(ci)鐵芯(xin)和磁(ci)🌈轭等(deng)部分(fen)組成(cheng)。電磁(ci)流量(liang)計的(de)磁場(chang)特性(xing)不僅(jin)和勵(li)磁電(dian)流大(da)小變(bian)化有(you)關,還(hai)深受(shou)勵磁(ci)線圈(quan)的形(xing)狀、尺(chi)寸大(da)小、匝(za)數等(deng)因⛷️素(su)影響(xiang)。電磁(ci)流量(liang)計工(gong)作磁(ci)場的(de)穩定(ding)性和(he)均勻(yun)性是(shi)設計(ji)分析(xi)勵磁(ci)☀️系統(tong)最關(guan)鍵的(de)因素(su)。不同(tong)的勵(li)磁線(xian)圈形(xing)狀對(dui)電磁(ci)流量(liang)計工(gong)作磁(ci)場的(de)影響(xiang)也各(ge)具特(te)點。
2.2.1典(dian)型勵(li)磁線(xian)圈
　　工(gong)業生(sheng)産中(zhong)廣泛(fan)應用(yong)的勵(li)磁線(xian)圈的(de)形狀(zhuang)主要(yao)有圓(yuan)形線(xian)♊圈、菱(ling)🈲形線(xian)圈矩(ju)形線(xian)圈、馬(ma)鞍形(xing)線圈(quan)等。4種(zhong)勵磁(ci)線圈(quan)的⛹🏻‍♀️仿(pang)真幾(ji)何模(mo)型如(ru)圖2所(suo)示。典(dian)型的(de)線圈(quan)結構(gou)仍存(cun)💛在一(yi)些不(bu)足,如(ru)亥姆(mu)霍茲(zi)線圈(quan)中部(bu)的工(gong)作磁(ci)場均(jun)勻度(du)較好(hao),而☎️邊(bian)緣處(chu)磁場(chang)卻減(jian)弱;菱(ling)形勵(li)磁線(xian)圈和(he)矩形(xing)勵磁(ci)線圈(quan)産生(sheng)的工(gong)作磁(ci)場在(zai)電極(ji)附😘近(jin)的分(fen)布均(jun)🥵勻度(du)較差(cha);馬鞍(an)形勵(li)磁線(xian)圈的(de)磁場(chang).均勻(yun)度最(zui)好🏃🏻‍♂️,但(dan)輸出(chu)感應(ying)電動(dong)勢大(da)小比(bi)亥姆(mu)霍茲(zi)線圈(quan)低。
 
2.2.2E形(xing)框架(jia)亥姆(mu)霍茲(zi)線圈(quan)
　　由于(yu)勵磁(ci)線圈(quan)的軸(zhou)向長(zhang)度有(you)限,根(gen)據電(dian)磁感(gan)應原(yuan)理,線(xian)🈚圈産(chan)生的(de)磁場(chang)是一(yi)系列(lie)圓形(xing)的閉(bi)環。在(zai)線圈(quan)彎曲(qu)的磁(ci)場的(de)邊緣(yuan)處形(xing)✂️成非(fei)均勻(yun)分布(bu)的磁(ci)場。即(ji)電磁(ci)場的(de)分布(bu)在測(ce)量🔆管(guan)方向(xiang)具有(you)邊緣(yuan)效應(ying)。ShereliffJA的數(shu)學模(mo)型中(zhong)提到(dao)當勵(li)磁線(xian)圈的(de)軸向(xiang)長度(du)接近(jin)測量(liang)💛管半(ban)徑的(de)3倍時(shi),有限(xian)磁場(chang)的靈(ling)敏度(du)接近(jin)1。雖然(ran)分析(xi)了電(dian)磁流(liu)量計(ji)靈敏(min)度與(yu)磁場(chang)軸向(xiang)長度(du)之間(jian)🤟的關(guan)系,但(dan)勵磁(ci)線圈(quan)沿電(dian)極方(fang)向的(de)長度(du)仍未(wei)分析(xi)。
　　E形框(kuang)架亥(hai)姆霍(huo)茲線(xian)圈是(shi)一種(zhong)在傳(chuan)統的(de)亥姆(mu)霍茲(zi)線圈(quan)中加(jia)入導(dao)磁材(cai)料制(zhi)成的(de)E形框(kuang)架來(lai)模拟(ni)磁場(chang)的分(fen)布的(de)改進(jin)勵磁(ci)結構(gou)。常用(yong)的勵(li)磁裝(zhuang)置亥(hai)姆霍(huo)茲線(xian)圈👌具(ju)有2個(ge)平行(hang)排列(lie)的線(xian)🙇🏻圈,并(bing)且測(ce)量管(guan)中的(de)磁流(liu)場是(shi)2個線(xian)圈産(chan)生的(de)磁場(chang)的疊(die)加。爲(wei)了減(jian)少在(zai)💘線圈(quan)邊緣(yuan)漏磁(ci)通的(de)影響(xiang)🌈,一種(zhong)由導(dao)磁材(cai)料構(gou)成的(de)E形勵(li)磁框(kuang)架🛀,如(ru)圖3所(suo)示。線(xian)圈纏(chan)繞在(zai)E形框(kuang)架的(de)中心(xin)，整個(ge)勵磁(ci)🔱裝置(zhi)由🌍2個(ge)彼此(ci)相對(dui)放置(zhi)的E形(xing)框架(jia)組成(cheng)。線圈(quan)形狀(zhuang)是矩(ju)形的(de)🏃🏻‍♂️，由于(yu)E形框(kuang)架具(ju)有高(gao)❗導磁(ci)率,磁(ci)力線(xian)可以(yi)😍集中(zhong)在E形(xing)框架(jia)的中(zhong)心區(qu)域，以(yi)提高(gao)穿過(guo)🏒測量(liang)管的(de)磁場(chang)的強(qiang)度和(he)均勻(yun)性,并(bing)且可(ke)💯以減(jian)小激(ji)🔞勵裝(zhuang)置的(de)尺✊寸(cun)。其中(zhong),E形框(kuang)架亥(hai)姆霍(huo)茲線(xian)圈沿(yan)着測(ce)量管(guan)👌的軸(zhou)向長(zhang)度是(shi)48mm,即測(ce)量管(guan)半👉徑(jing)的3倍(bei)。此種(zhong)結構(gou)具有(you)漏磁(ci)小、磁(ci)場分(fen)布均(jun)勻等(deng)優點(dian)。可将(jiang)💞磁通(tong)量集(ji)中在(zai)測量(liang)管周(zhou)🔴圍的(de)㊙️區域(yu)以确(que)保有(you)足夠(gou)的磁(ci)場強(qiang)度來(lai)檢測(ce)流量(liang)流速(su)信号(hao)。.
 
2.2.3雙層(ceng)勵磁(ci)線圈(quan)
　　明渠(qu)是一(yi)種具(ju)有自(zi)由表(biao)面液(ye)體流(liu)動的(de)渠道(dao)。明渠(qu)水流(liu)也稱(cheng)爲重(zhong)力流(liu)和無(wu)壓流(liu),其靠(kao)重力(li)作用(yong)産生(sheng)🔴,表面(mian)相對(dui)壓力(li)爲零(ling)且具(ju)有自(zi)由表(biao)面，因(yin)此,明(ming)渠水(shui)流流(liu)經渠(qu)道的(de)☎️截面(mian)是時(shi)刻變(bian)📱化的(de)。明渠(qu)電磁(ci)流量(liang)計的(de)主要(yao)設計(ji)問題(ti)是通(tong)過專(zhuan)💯門設(she)計的(de)勵磁(ci)線圈(quan)來保(bao)證測(ce)量🥰區(qu)内磁(ci)場的(de)🏃🏻‍♂️均勻(yun)分布(bu)。線圈(quan)的設(she)計還(hai)需應(ying)對幹(gan)擾電(dian)場的(de)邊界(jie)效應(ying)，達到(dao)此需(xu)求最(zui)簡單(dan)的方(fang)法是(shi)在軸(zhou)向🌂上(shang)增加(jia)線圈(quan)的長(zhang)度,但(dan)這又(you)增加(jia)了線(xian)圈的(de)制造(zao)成本(ben)🈲。雙層(ceng)勵磁(ci)線圈(quan)結🎯構(gou)✂️爲解(jie)決明(ming)渠電(dian)磁流(liu)量計(ji)的磁(ci)場🏃🏻分(fen)布問(wen)題奠(dian)定了(le)基礎(chu)。
　　爲了(le)使明(ming)渠流(liu)量計(ji)測量(liang)區磁(ci)場達(da)到最(zui)佳均(jun)勻性(xing),将雙(shuang)層🧡線(xian)圈和(he)亥姆(mu)霍茲(zi)線圈(quan)兩種(zhong)勵磁(ci)線圈(quan)進行(hang)仿真(zhen)比較(jiao),圖4爲(wei)雙層(ceng)勵磁(ci)線圈(quan)和亥(hai)姆霍(huo)茲線(xian)圈的(de)仿真(zhen)模型(xing),發現(xian)👈雙層(ceng)線圈(quan)的設(she)💰計要(yao)優于(yu)亥姆(mu)霍茲(zi)線圈(quan),如果(guo)在亥(hai)姆霍(huo)✌️茲線(xian)圈中(zhong),在流(liu)向方(fang)✊向上(shang)使線(xian)🔅圈長(zhang)度增(zeng)加♉50%,則(ze)得到(dao)的磁(ci)場分(fen)布均(jun)勻性(xing)與在(zai)雙層(ceng)線圈(quan)中相(xiang)同。因(yin)🆚此,雙(shuang)層勵(li)磁線(xian)圈結(jie)構相(xiang)比亥(hai)姆霍(huo)茲勵(li)磁線(xian)🈲圈更(geng)适用(yong)于明(ming)渠電(dian)磁流(liu)👨‍❤️‍👨量計(ji)。
 
2.3不同(tong)測量(liang)電極(ji)結構(gou)的電(dian)磁流(liu)量計(ji)
　　根據(ju)電極(ji)結構(gou)的不(bu)同,電(dian)磁流(liu)量計(ji)可分(fen)爲接(jie)觸式(shi)和非(fei)接觸(chu)式🐆兩(liang)種。接(jie)觸型(xing)電磁(ci)流量(liang)計使(shi)用金(jin)屬點(dian)電極(ji)穿透(tou)管壁(bi)。非接(jie)♊觸式(shi)電磁(ci)流量(liang)計是(shi)将大(da)面積(ji)的金(jin)屬⚽電(dian)極粘(zhan)貼在(zai)測量(liang)管上(shang),通過(guo)電🧑🏽‍🤝‍🧑🏻容(rong)耦合(he)的方(fang)式獲(huo)得感(gan)應信(xin)号,因(yin)此,又(you)稱電(dian)㊙️容式(shi)電磁(ci)流量(liang)計。
2.3.1非(fei)接觸(chu)式電(dian)磁流(liu)量計(ji)
　　非接(jie)觸式(shi)電磁(ci)流量(liang)計具(ju)有一(yi)些突(tu)出的(de)優點(dian):一方(fang)面避(bi)免了(le)被測(ce)液體(ti)與檢(jian)測電(dian)極直(zhi)接接(jie)觸,解(jie)決了(le)檢測(ce)電極(ji)容易(yi)受到(dao)👄液體(ti)腐蝕(shi)、磨損(sun)等問(wen)題;選(xuan)擇合(he)📞适的(de)襯裏(li)材料(liao),電容(rong)式電(dian)磁流(liu)量計(ji)也可(ke)以實(shi)現對(dui)漿液(ye)型和(he)💃🏻較高(gao)腐蝕(shi)🌍性流(liu)體的(de)❗檢測(ce),增大(da)了流(liu)量儀(yi)表的(de)使用(yong)範圍(wei)。另一(yi)方面(mian),電磁(ci)流量(liang)計通(tong)過電(dian)容耦(ou)🈲合的(de)方式(shi)獲✂️取(qu)被測(ce)液體(ti)流量(liang)信号(hao),被測(ce)流體(ti)與檢(jian)測電(dian)極之(zhi)間的(de)耦合(he)電容(rong)決定(ding)了傳(chuan)🏃‍♂️感器(qi)的内(nei)阻;增(zeng)加耦(ou)合電(dian)容值(zhi)可以(yi)🌈減小(xiao)傳感(gan)器的(de)内阻(zu),降低(di)流量(liang)📧信号(hao)檢出(chu)難度(du)，從而(er)使被(bei)測流(liu)體電(dian)導率(lü)的下(xia)限減(jian)♍小。
　　非(fei)接觸(chu)式電(dian)磁流(liu)量計(ji)的電(dian)極與(yu)被測(ce)流體(ti)間有(you)絕緣(yuan)襯裏(li)隔離(li)或者(zhe)直接(jie)采用(yong)絕緣(yuan)測量(liang)管。電(dian)極貼(tie)于測(ce)量管(guan)外⛹🏻‍♀️面(mian)或鑲(xiang)嵌于(yu)測量(liang)管内(nei)部。非(fei)接觸(chu)式電(dian)磁流(liu)量計(ji)利用(yong)電極(ji)與被(bei)測流(liu)體📧通(tong)過絕(jue)緣襯(chen)裏形(xing)成🤞耦(ou)合電(dian)容來(lai)檢測(ce)被🐇測(ce)流體(ti)流量(liang)信号(hao)。主🔞要(yao)結構(gou)形式(shi)按電(dian)極的(de)安裝(zhuang)位置(zhi)可分(fen)爲兩(liang)種:電(dian)極嵌(qian)人測(ce)量💘管(guan)絕緣(yuan)襯裏(li)(嵌人(ren)式)、電(dian)極貼(tie)在測(ce)量管(guan)外(外(wai)貼式(shi))。嵌入(ru)式電(dian)磁流(liu)量計(ji)和外(wai)貼♊式(shi)電磁(ci)流量(liang)計的(de)結構(gou)如圖(tu)5所示(shi),嵌人(ren)式結(jie)構👅和(he)普通(tong)電磁(ci)流量(liang)計電(dian)極結(jie)構類(lei)似,而(er)外🈲貼(tie)式多(duo)是采(cai)用陶(tao)瓷表(biao)面金(jin)屬化(hua)将電(dian)極✍️貼(tie)在流(liu)量計(ji)測量(liang)管外(wai)部。
 
2.3.2多(duo)電極(ji)式電(dian)磁流(liu)量計(ji)
　　通過(guo)理論(lun)分析(xi)[10]發現(xian)，流體(ti)測量(liang)截面(mian)處的(de)速度(du)分布(bu)對電(dian)磁流(liu)🔆量計(ji)的測(ce)量精(jing)度影(ying)響十(shi)分敏(min)感,所(suo)以傳(chuan)統單(dan)對電(dian)💋極電(dian)磁流(liu)量計(ji)測量(liang)流體(ti)時,要(yao)求流(liu)速分(fen)🔅布是(shi)軸對(dui)稱的(de),因此(ci),需☂️要(yao)被測(ce)流體(ti)滿管(guan)并具(ju)有足(zu)夠長(zhang)的直(zhi)管段(duan)。在管(guan)徑大(da)、流體(ti)未滿(man)管或(huo)測量(liang)條件(jian)有限(xian)時,單(dan)對電(dian)極電(dian)磁流(liu)量計(ji)的測(ce)量結(jie)果會(hui)存在(zai)不同(tong)程度(du)的誤(wu)差，對(dui)于非(fei)滿管(guan)流體(ti)和非(fei)軸對(dui)稱速(su)🚶‍♀️度分(fen)布流(liu)體的(de)測量(liang)傳統(tong)♋流量(liang)計不(bu)再适(shi)用,多(duo)電極(ji)式電(dian)磁流(liu)量計(ji)可以(yi)通過(guo)測量(liang)多個(ge)點的(de)🔞感應(ying)電動(dong)勢,獲(huo)得任(ren)意流(liu)型下(xia)的流(liu)體平(ping)均流(liu)速的(de)表達(da)式以(yi)🌈及測(ce)量管(guan)内流(liu)體液(ye)面高(gao)度，适(shi)用于(yu)非軸(zhou)對稱(cheng)流動(dong)👈和非(fei)滿管(guan)條👉件(jian)下的(de)流量(liang)⭐測🍓量(liang)。
1)非滿(man)管多(duo)電極(ji)式電(dian)磁流(liu)量計(ji)。其測(ce)量管(guan)壁上(shang)具有(you)多對(dui)電極(ji),其中(zhong)1對信(xin)号注(zhu)人電(dian)極設(she)置在(zai)測量(liang)管底(di)部,用(yong)于滿(man)管狀(zhuang)态判(pan)别的(de)滿管(guan)指示(shi)電極(ji)設置(zhi)在測(ce)量管(guan)頂部(bu),其餘(yu)3對電(dian)極爲(wei)測量(liang)電極(ji)設置(zhi)在測(ce)量管(guan)兩側(ce),用于(yu)管道(dao)流體(ti)液.位(wei)和流(liu)速信(xin)号的(de)測量(liang)。當對(dui)液位(wei)進行(hang)測量(liang)時,将(jiang)電壓(ya)幅值(zhi)恒定(ding)的交(jiao)流信(xin)号施(shi)加于(yu)信号(hao)注人(ren)電極(ji)上,在(zai)流體(ti)滿管(guan)情況(kuang)下,該(gai)流量(liang)計的(de)功能(neng)與普(pu)通的(de)電磁(ci)流量(liang)計相(xiang)✂️同,因(yin)爲此(ci)時流(liu)🛀體流(liu)經橫(heng)截面(mian)積是(shi)固定(ding)的,隻(zhi)需根(gen)據感(gan)應電(dian)動勢(shi)🌏推出(chu)被測(ce)⭐流體(ti)的流(liu)速,進(jin)而計(ji)✉️算得(de)到流(liu)量值(zhi)。當流(liu)體未(wei)充滿(man)管道(dao)時🛀🏻,滿(man)管指(zhi)示電(dian)極檢(jian)測到(dao)管道(dao)流體(ti)爲非(fei)滿管(guan)狀态(tai),并利(li)用算(suan)法對(dui)測量(liang)值進(jin)行修(xiu)正,此(ci)㊙️時流(liu)量計(ji)的測(ce)量方(fang)式則(ze)🤞是測(ce)量流(liu)體流(liu)速和(he)非滿(man)管流(liu)體液(ye)位高(gao)度。通(tong)過測(ce)量管(guan)内被(bei)測液(ye)體的(de)耦合(he),反映(ying)液位(wei)高度(du)變化(hua)的合(he)成信(xin)号可(ke)以通(tong)過3對(dui)測量(liang)電極(ji)得到(dao),液位(wei)高度(du)的準(zhun)确測(ce)量值(zhi)是通(tong)過轉(zhuan)換器(qi)❗将合(he)成信(xin)号轉(zhuan)換獲(huo)得。非(fei)滿管(guan)多電(dian)極電(dian)🥵磁流(liu)量計(ji)結構(gou)簡圖(tu)如圖(tu)6所示(shi)。
 
2)非軸(zhou)對稱(cheng)速度(du)分布(bu)多電(dian)極式(shi)電磁(ci)流量(liang)計。由(you)于測(ce)量截(jie)㊙️面所(suo)在⚽平(ping)面内(nei)管壁(bi)的感(gan)應電(dian)動勢(shi)積分(fen)運算(suan)的測(ce)量結(jie)果與(yu)流體(ti)☔流速(su)分布(bu)無關(guan),因此(ci),多電(dian)極式(shi)電磁(ci)流量(liang)計可(ke)通過(guo)測量(liang)多點(dian)的感(gan)應電(dian)動勢(shi)來測(ce)量非(fei)軸對(dui)稱速(su)度分(fen)布下(xia)的流(liu)🌈體流(liu)量。非(fei)軸對(dui)稱速(su)度分(fen)布多(duo)電極(ji)式電(dian)磁流(liu)量計(ji)按照(zhao)測量(liang)電極(ji)個數(shu)可分(fen)爲四(si)電極(ji)♊式、六(liu)電極(ji)式、八(ba)電極(ji)式、十(shi)六電(dian)極式(shi)🏒17等。從(cong)理論(lun)上講(jiang)電極(ji)個數(shu)越多(duo),流體(ti)平均(jun)流速(su)的測(ce)量精(jing)度越(yue)高,但(dan)是從(cong)實際(ji)生産(chan)制作(zuo)條件(jian)與流(liu)量計(ji)可靠(kao)性來(lai)說,測(ce)量電(dian)極數(shu)目不(bu)🐆能無(wu)限增(zeng)多,而(er)且随(sui)🌂着電(dian)極數(shu)目的(de)增☀️多(duo),測量(liang)系統(tong)實時(shi)性也(ye)會降(jiang)低。
3電(dian)磁流(liu)量計(ji)幹擾(rao)抑制(zhi)方法(fa)分析(xi)
　　在電(dian)磁流(liu)量計(ji)的測(ce)量過(guo)程中(zhong),電極(ji)采集(ji)的流(liu)量信(xin)❤️号混(hun)雜💯了(le)大量(liang)的幹(gan)擾信(xin)号和(he)噪聲(sheng)。流量(liang)信号(hao)中的(de)幹擾(rao)信号(hao)根據(ju)産生(sheng)機理(li)不同(tong)可分(fen)爲3類(lei),第一(yi)類是(shi)與電(dian)磁流(liu)量計(ji)的電(dian)磁感(gan)應原(yuan)理有(you)關的(de)同相(xiang)幹擾(rao)、微分(fen)幹擾(rao)🔴等;第(di)二類(lei)是和(he)電化(hua)學作(zuo)用有(you)🏃‍♀️關的(de)漿液(ye)噪聲(sheng)、極化(hua)幹擾(rao)、流動(dong)噪聲(sheng)☂️等;第(di)三類(lei)是因(yin)外部(bu)電路(lu)而引(yin)起的(de)工頻(pin)幹擾(rao),可分(fen)爲串(chuan)模幹(gan)擾、共(gong)模幹(gan)🌈擾兩(liang)種。
　　不(bu)同勵(li)磁方(fang)式對(dui)流量(liang)計的(de)功耗(hao)、精度(du)、實時(shi)性等(deng)參數(shu)💞有着(zhe)影響(xiang)。勵磁(ci)方式(shi)可分(fen)爲采(cai)用交(jiao)變磁(ci)場和(he)采用(yong)恒定(ding)磁場(chang)2種❤️基(ji)本形(xing)式,采(cai)用交(jiao)變磁(ci)場包(bao)括正(zheng)弦✏️波(bo)勵磁(ci)、低頻(pin)矩形(xing)波勵(li)磁、三(san)值矩(ju)形波(bo)勵磁(ci)、雙頻(pin)矩形(xing)波勵(li)磁🧡、三(san)值梯(ti)形波(bo)勵磁(ci)等方(fang)式,采(cai)用恒(heng)定磁(ci)場包(bao)括直(zhi)流電(dian)🈲源勵(li)磁和(he)永磁(ci)鐵勵(li)磁。
3.1交(jiao)變磁(ci)場勵(li)磁
　　最(zui)早應(ying)用在(zai)電磁(ci)流量(liang)計中(zhong)的勵(li)磁方(fang)式是(shi)工頻(pin)正🔴弦(xian)波勵(li)磁,此(ci)🈲種電(dian)磁流(liu)量計(ji)測量(liang)迅速(su),這種(zhong)方式(shi)能有(you)效消(xiao)除電(dian)極表(biao)面的(de)極😍化(hua)現象(xiang),降低(di)電化(hua)學電(dian)勢的(de)影響(xiang)和傳(chuan)感😄器(qi)内阻(zu),但是(shi)由于(yu)頻率(lü)高,會(hui)帶來(lai)一🔆系(xi)列電(dian)磁幹(gan)擾如(ru)正交(jiao)幹擾(rao)、同💋相(xiang)幹擾(rao)等。矩(ju)形波(bo)勵磁(ci)将直(zhi)流勵(li)磁和(he)交流(liu)勵磁(ci)的優(you)點結(jie)💘合起(qi)來,既(ji)具備(bei)交流(liu)勵磁(ci)極化(hua)幹擾(rao)小的(de)特點(dian)，又具(ju)有直(zhi)流勵(li)磁無(wu)正交(jiao)幹擾(rao)和同(tong)相幹(gan)擾矩(ju)形波(bo)勵磁(ci)方式(shi)采樣(yang)時間(jian)窗口(kou).長且(qie)穩定(ding),可使(shi)流量(liang)計的(de)零點(dian)穩定(ding)性得(de)到提(ti)高。
　　矩(ju)形波(bo)勵磁(ci)根據(ju)工作(zuo)頻率(lü)的高(gao)低分(fen)爲低(di)頻矩(ju)形波(bo)勵🧡磁(ci)和💁高(gao)⭐頻矩(ju)形波(bo)勵磁(ci)，低頻(pin)勵磁(ci)雖然(ran)具有(you)零點(dian)穩定(ding)和有(you)效‼️降(jiang)低電(dian)磁幹(gan)擾的(de)優勢(shi),但是(shi)會降(jiang)低傳(chuan)感器(qi)👅的響(xiang)應速(su)度,不(bu)再适(shi)用于(yu)高速(su)變化(hua)流體(ti)的👌測(ce)量。高(gao)頻勵(li)磁具(ju)有響(xiang)應速(su)度快(kuai)的優(you)勢,但(dan)存在(zai)電😍磁(ci)幹擾(rao)問題(ti)導緻(zhi)測量(liang)精度(du)的下(xia)降,其(qi)測量(liang)精度(du)比不(bu)上低(di)頻勵(li)🚶‍♀️磁。随(sui)着工(gong)業生(sheng)産生(sheng)活中(zhong)對流(liu)體測(ce)量實(shi)時性(xing)和測(ce)量精(jing)度的(de)提高(gao),單頻(pin)的高(gao)頻勵(li)磁和(he)低🏃頻(pin)勵磁(ci)已經(jing)不能(neng)滿💋足(zu)人們(men)的測(ce)量要(yao)求,于(yu)是國(guo)内外(wai)研究(jiu)人員(yuan)将目(mu)光投(tou)向了(le)雙頻(pin)勵磁(ci)。雙頻(pin)勵磁(ci)電磁(ci)流量(liang)計結(jie)合低(di)頻矩(ju)形波(bo)勵磁(ci)和高(gao)頻矩(ju)形波(bo)勵磁(ci)的優(you)點。利(li)用雙(shuang)頻中(zhong)低頻(pin)抑制(zhi)測量(liang)液體(ti)噪聲(sheng)、保⛱️持(chi)零點(dian)穩定(ding)性和(he)高頻(pin)激勵(li)響應(ying)速度(du)快的(de)特點(dian)在測(ce)量被(bei)測☔液(ye)體時(shi)取得(de)了較(jiao)好的(de)效果(guo)和較(jiao)快的(de)響應(ying)速度(du)。之後(hou)雙頻(pin)勵😄磁(ci)技術(shu)得到(dao)快速(su)發展(zhan),衍生(sheng)了高(gao)壓和(he)脈沖(chong)寬度(du)調制(zhi)(PWM)調制(zhi)低🔴壓(ya)勵磁(ci)、時分(fen)雙.頻(pin)勵👉磁(ci)、雙頻(pin)梯形(xing)💘波勵(li)磁等(deng)多種(zhong)雙頻(pin)勵磁(ci)形式(shi)。時分(fen)雙頻(pin)勵磁(ci)方式(shi)不僅(jin)兼顧(gu)了高(gao)頻低(di)頻的(de)優點(dian),還提(ti)高了(le)流.量(liang)計的(de)量程(cheng)比。雙(shuang)頻梯(ti)形波(bo)與🔴矩(ju)形波(bo)相👉比(bi),梯形(xing)波具(ju)有穩(wen)定部(bu)分,增(zeng)加了(le)☀️信号(hao)的穩(wen)定性(xing)，可以(yi)有效(xiao)消除(chu)差分(fen)幹擾(rao)。與三(san)角波(bo)相比(bi),梯💁形(xing)波有(you)上升(sheng)沿♻️和(he)下降(jiang)沿,提(ti)高了(le)電壓(ya)的利(li)用率(lü)。雖然(ran)雙頻(pin)勵磁(ci)兼💁具(ju)高頻(pin)勵磁(ci)響應(ying)速度(du)快和(he)低頻(pin)勵磁(ci)穩定(ding)性好(hao)的🏃優(you)點,但(dan)是雙(shuang)頻勵(li)磁需(xu)要執(zhi)行的(de)算法(fa)相更(geng)爲複(fu)雜🍉，這(zhe)就使(shi)得流(liu)量計(ji)功耗(hao)較大(da)。
3.2恒定(ding)磁場(chang)勵磁(ci)
　　流量(liang)計采(cai)用恒(heng)定磁(ci)場勵(li)磁時(shi),其優(you)點是(shi)磁場(chang)強度(du)恒定(ding)不變(bian),比交(jiao)變磁(ci)場勵(li)磁更(geng)容易(yi)實現(xian),流量(liang)計結(jie)構也(ye)更加(jia)🛀🏻簡化(hua),受工(gong)頻幹(gan)擾的(de)影響(xiang)小。恒(heng)定磁(ci)場勵(li)磁技(ji)術遇(yu)到的(de)🐉最關(guan)鍵問(wen)題是(shi)電化(hua)學作(zuo)用在(zai)測量(liang)電極(ji)上産(chan)生極(ji)化電(dian)壓,由(you)于電(dian)🐉極輸(shu)出的(de)流量(liang)測量(liang)信号(hao)和電(dian)極極(ji)化電(dian)壓均(jun)爲直(zhi)流信(xin)号👈,導(dao)緻很(hen)難從(cong)🐕測量(liang)信号(hao)中剔(ti)除極(ji)化電(dian)壓幹(gan)擾信(xin)号,甚(shen)至極(ji)💛化電(dian)壓過(guo)大會(hui)掩蓋(gai)測量(liang)信号(hao)産生(sheng)的感(gan)應電(dian)動勢(shi)。因此(ci)☁️,恒定(ding)磁場(chang)勵磁(ci)方式(shi)僅适(shi)用于(yu)内阻(zu)極小(xiao)、導電(dian)率極(ji)高且(qie)不産(chan)生極(ji)化電(dian)壓的(de)特殊(shu)液态(tai)金屬(shu)的流(liu)量測(ce)量中(zhong)。
　　目前(qian)克服(fu)電極(ji)表面(mian)極化(hua)的方(fang)法可(ke)以分(fen)爲:1)對(dui)極化(hua)🔴噪聲(sheng)進行(hang)💞補償(chang)。将非(fei)勵磁(ci)時段(duan)極化(hua)噪聲(sheng)用來(lai)補償(chang)勵磁(ci)時段(duan)的極(ji)化噪(zao)🌈聲。2)低(di)通濾(lü)波極(ji)化噪(zao)聲并(bing)反饋(kui)補償(chang)。采用(yong)階低(di)通濾(lü)波器(qi)剝離(li)極化(hua)噪聲(sheng),并進(jin)行反(fan)饋補(bu)償。因(yin)爲低(di)通濾(lü)波器(qi)會使(shi)流量(liang)信号(hao)㊙️發生(sheng)畸變(bian)🔱,故此(ci)方法(fa)尚未(wei)應用(yong)于商(shang)🌂業儀(yi)表。3)将(jiang)極化(hua)電壓(ya)控制(zhi)⁉️在穩(wen)定值(zhi)。這是(shi)一種(zhong)避開(kai)極化(hua)電壓(ya)原理(li)的方(fang)‼️法,代(dai)📱表方(fang)法有(you)繼電(dian)器電(dian)容反(fan)饋抑(yi)制極(ji)化。基(ji)于這(zhe)種理(li)🔞念，利(li)用動(dong)态反(fan)饋控(kong)🈚制的(de)方法(fa)應用(yong)在永(yong)磁體(ti)勵磁(ci)的電(dian)磁流(liu)量計(ji)上。目(mu)前👣,這(zhe)種方(fang)法是(shi)恒磁(ci)磁場(chang)勵磁(ci)㊙️方法(fa)研究(jiu)的熱(re)門領(ling)域。
4電(dian)磁流(liu)量計(ji)發展(zhan)趨勢(shi)
4.1勵磁(ci)技術(shu)的發(fa)展趨(qu)勢
　　随(sui)着電(dian)子快(kuai)速發(fa)展,對(dui)勵磁(ci)電流(liu)和勵(li)磁信(xin)号的(de)控制(zhi)也越(yue)來⛱️越(yue)精确(que)。勵磁(ci)方式(shi)将向(xiang)多頻(pin)方向(xiang)發展(zhan),讓電(dian)磁流(liu)量計(ji)兼具(ju)響應(ying)速🈚度(du)快,零(ling)點穩(wen)定性(xing)好,輸(shu)出信(xin)号穩(wen)定等(deng)優點(dian)。勵磁(ci)頻率(lü)也将(jiang)向智(zhi)能變(bian)換方(fang)向發(fa)展,根(gen)據電(dian)磁流(liu)量計(ji)輸出(chu)感應(ying)電勢(shi)信号(hao)中噪(zao)聲的(de)大小(xiao)來改(gai)🔞變勵(li)磁頻(pin)率🌈。使(shi)電磁(ci)流量(liang)🔴計不(bu)僅具(ju)有克(ke)服流(liu)體噪(zao)聲和(he)信号(hao)零點(dian)漂移(yi)的能(neng)力,還(hai)能🈲估(gu)計當(dang)前流(liu)體🈚的(de)漿液(ye)濃度(du)值。信(xin)号處(chu)理技(ji)術也(ye)不.再(zai)隻依(yi)靠電(dian)路進(jin)行濾(lü)波✨,可(ke)以利(li)用MATLAB、快(kuai)速傅(fu)裏✔️葉(ye)變換(huan)(fastFouriertransform,FFT)或小(xiao)波變(bian)換☔等(deng)軟件(jian)處理(li)方式(shi)對信(xin)号調(diao)理以(yi)抑🤩制(zhi)幹擾(rao),提高(gao)電磁(ci)流量(liang)十的(de)勵磁(ci)精度(du)。
4.2複雜(za)工況(kuang)組合(he)測量(liang)的發(fa)展趨(qu)勢
　　随(sui)着流(liu)體測(ce)量工(gong)況複(fu)雜性(xing)的增(zeng)加,電(dian)磁流(liu)量計(ji)也在(zai)朝💞着(zhe)與其(qi)🥵他方(fang)法組(zu)合測(ce)量的(de)方向(xiang)發展(zhan)。主要(yao)有電(dian)磁🔱流(liu)量計(ji)與弧(hu)形電(dian)導探(tan)針組(zu)合測(ce)量系(xi)統、電(dian)磁流(liu)量計(ji)結合(he)分相(xiang)法測(ce)量液(ye)體流(liu)量叫(jiao)、電磁(ci)流量(liang)十和(he)電阻(zu)層析(xi)成像(xiang)雙模(mo)态系(xi)統🌏等(deng)。結合(he)弧形(xing)電導(dao)探針(zhen)靈敏(min)度高(gao)，探測(ce)場分(fen)布均(jun)勻的(de)優點(dian),可以(yi)提高(gao)流體(ti)測量(liang)的分(fen)辨率(lü)。分相(xiang)法的(de)結合(he)可以(yi)提高(gao)測量(liang)精度(du),成功(gong)地使(shi)電磁(ci)流量(liang)計适(shi)用于(yu)原始(shi)相分(fen)布不(bu)均勻(yun)的氣(qi)液兩(liang)相流(liu)。電磁(ci)流量(liang)計與(yu)電阻(zu)🔴層析(xi)成像(xiang)雙模(mo)态系(xi)統可(ke)利用(yong)多維(wei)數據(ju)融合(he)的方(fang)法測(ce)量油(you)水兩(liang)相流(liu)的分(fen)相體(ti)積流(liu)量與(yu)流速(su)。随着(zhe)互相(xiang)關算(suan)法與(yu)多傳(chuan)感器(qi)信息(xi)融合(he)技術(shu)的發(fa)展,電(dian)磁流(liu)量計(ji)與其(qi)他測(ce)量方(fang)法組(zu)合進(jin)行流(liu)體計(ji)量成(cheng)爲未(wei)來發(fa)展的(de)方向(xiang)。

文章(zhang)來源(yuan)于網(wang)絡,如(ru)有侵(qin)權聯(lian)系即(ji)删除(chu)！