摘(zhai)要：本文(wen)對插入(ru)式電磁(ci)流量計(ji) 靠近管(guan)道壁面(mian)時的工(gong)作磁場(chang)分布情(qing)況進行(hang)了計算(suan)。分别對(dui)磁性壁(bi)面和非(fei)磁性壁(bi)面情況(kuang)進行了(le)比較,說(shuo)明磁性(xing)管道壁(bi)面對流(liu)量測量(liang)結果的(de)影響。同(tong)時,給出(chu)了一種(zhong)修正的(de)⭕方法和(he)🚶有關的(de)修正曲(qu)線。
一、引(yin)言
　　流動(dong)的電磁(ci)感應的(de)工作原(yuan)理是當(dang)導電流(liu)體(如水(shui))流經由(you)儀表傳(chuan)感器的(de)工作磁(ci)場時，由(you)于切割(ge)磁力✍️線(xian)會産生(sheng)✨感應電(dian)動勢。利(li)用适當(dang)的電極(ji)檢出這(zhe)一信号(hao)即☎️可測(ce)得㊙️流體(ti)的流速(su)或流量(liang)。常規的(de)電磁流(liu)量計 是(shi)管道式(shi)的。另一(yi)種形式(shi)是插入(ru)式的,它(ta)實際上(shang)是🔞測量(liang)❓插杆⭐探(tan)頭處的(de)流速，稱(cheng)爲電磁(ci)流速儀(yi)或插入(ru)式電磁(ci)流🌈量計(ji)🔞，該種儀(yi)表除作(zuo)爲測速(su)外;還可(ke)以用于(yu)大管✏️道(dao)的流🔱量(liang)測量。此(ci)時，它不(bu)但可在(zai)線裝拆(chai)，而且在(zai)價格🌈.上(shang)也較便(bian)🎯宜，是一(yi)種很有(you)競争🈲力(li)的流量(liang)✊儀表。
　　電(dian)磁流速(su)儀自1917年(nian)美國人(ren)申請專(zhuan)利以來(lai)，已受到(dao)人們的(de)廣泛注(zhu)意和研(yan)究，其中(zhong)包括利(li)用它測(ce)量管道(dao)中流體(ti)的流量(liang)。但考慮(lü)了🐪管壁(bi)影響的(de)插入式(shi)電磁流(liu)量計🔱三(san)維理論(lun)模型，其(qi)測量結(jie)果将因(yin)管壁的(de)電或磁(ci)性質不(bu)同而産(chan)生誤差(cha)。本文将(jiang)在此基(ji)礎上，進(jin)一步研(yan)究某種(zhong)設計的(de)插入式(shi)電磁流(liu)量計工(gong)作磁場(chang)在探頭(tou)靠近管(guan)壁時的(de)詳細分(fen)布，并提(ti)出一種(zhong)可用于(yu)修正🏃🏻‍♂️由(you)于磁場(chang)受幹擾(rao)引起測(ce)量誤差(cha)的方法(fa)。
二、插人(ren)式電磁(ci)流計工(gong)作磁場(chang)的求解(jie)
　　圖1中，插(cha)入式電(dian)磁流量(liang)計探頭(tou)的端部(bu)裝有一(yi)對電極(ji)🌍，内部裝(zhuang)有一勵(li)磁線圈(quan)，在它的(de)周圍産(chan)生工作(zuo)磁💃🏻場。爲(wei)❌研究👉磁(ci)場的詳(xiang)細分布(bu)狀況，先(xian)考慮單(dan)匝線圖(tu)。設其半(ban)徑爲α1,裝(zhuang)在離端(duan)部Z。處，流(liu)過的電(dian)流爲I,流(liu)體中的(de)磁介質(zhi)常數爲(wei)μ。采用矢(shi)量勢☔的(de)表示法(fa)有:


長度(du),r1爲它的(de)内半徑(jing),r2爲外半(ban)徑。
　　如圖(tu)1所示的(de)插入式(shi)電磁流(liu)量計,當(dang)考慮來(lai)流速度(du)🈲爲‼️X方🍉向(xiang)🚩,電✍️極安(an)裝在探(tan)頭端部(bu)沿Y方向(xiang),則對信(xin)号作貢(gong)獻🐕的磁(ci)場主要(yao)是Z方向(xiang)。爲此,我(wo)們計算(suan)了磁性(xing)和非磁(ci)性🛀壁面(mian)下工作(zuo)磁場Bz分(fen)量的分(fen)布情況(kuang)見圖3和(he)圖4(因對(dui)稱隻給(gei)出一半(ban)空間)。
三(san)、讨論
　　從(cong)圖3.4可看(kan)到,靠近(jin)電磁流(liu)量計的(de)壁面分(fen)别爲磁(ci)性和🛀非(fei)磁性時(shi)🏃‍♂️,工作磁(ci)場的分(fen)布差異(yi)明顯。對(dui)非磁性(xing)壁面,其(qi)分🔞布相(xiang)當于探(tan)頭👨‍❤️‍👨在無(wu)限大均(jun)勻介質(zhi)當中🏃‍♂️;而(er)當壁面(mian)是磁性(xing)時,由于(yu)探頭内(nei)線圈産(chan)生的磁(ci)場引起(qi)壁面🏃🏻的(de)磁化,加(jia)強了探(tan)頭附近(jin)的磁感(gan)強度,相(xiang)🏒當于線(xian)圈與它(ta)對壁面(mian)的像共(gong)同産生(sheng)⛱️的磁場(chang)。由于這(zhe)--變化,使(shi)探頭的(de)測量産(chan)生誤差(cha)。隻有當(dang)探頭♋的(de)端部.與(yu)壁面的(de)距離大(da)于4倍的(de)插杆半(ban)徑時，壁(bi)面對測(ce)量讀數(shu)産生的(de)誤差才(cai)可能小(xiao)于1%。
　　一種(zhong)修正磁(ci)性壁面(mian)引起測(ce)量誤差(cha)的方法(fa)是在探(tan)頭的✉️适(shi)當位置(zhi)裝一霍(huo)爾磁場(chang)傳感器(qi)。考慮到(dao)線圈💛的(de)前面緊(jin)接電極(ji),霍爾元(yuan)件可裝(zhuang)在線圈(quan)後面與(yu)電極形(xing)成對稱(cheng)的位置(zhi)上(參見(jian)圖1)。此時(shi)，由🈲霍爾(er)元件測(ce)得的磁(ci)場👅強度(du)一般不(bu)等于電(dian)極處的(de)值。爲此(ci),圖5計🚶算(suan)出當探(tan)頭🆚接近(jin)磁性璧(bi)面時,霍(huo)爾元件(jian)上所測(ce)的磁感(gan)強度與(yu)電👅極處(chu)磁感強(qiang)度之比(bi)。利用單(dan)片🈲機可(ke)以進行(hang)修♈正。而(er)對于非(fei)磁性壁(bi)面,這一(yi)-比值恒(heng)爲1.圖中(zhong)🧡B1/B2爲霍爾(er)元件測(ce)得⭐磁感(gan)應與電(dian)極處磁(ci)感應之(zhi)比💋,L1/a爲探(tan)頭與壁(bi)面距離(li)與探頭(tou)半徑之(zhi)比。

　　本文(wen)研究了(le)插入式(shi)電磁流(liu)量計工(gong)作磁場(chang)的求解(jie)。給出了(le)當流量(liang)計探頭(tou)靠近磁(ci)性和非(fei)磁性壁(bi)面時💘工(gong)作磁場(chang)的不同(tong)分布。進(jin)而提出(chu)的修正(zheng)磁性壁(bi)面引起(qi)測量誤(wu)差的方(fang)法,可通(tong)過由霍(huo)爾元件(jian)測得磁(ci)感強度(du)和計算(suan)的修正(zheng)曲線對(dui)🎯測量結(jie)果😘進行(hang)修正。

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