摘要本文對插(cha)入式電磁流量(liàng)計 靠近管道壁(bi)面時的工作磁(cí)場分布情況進(jin)行了計算。分♉别(bie)對磁性壁面和(he)非磁性壁面情(qing)況進行了比較(jiào),說明磁性管道(dao)壁面對流量測(ce)量結果的影響(xiang)。同♌時,給出了一(yi)種修正的方法(fa)和有關的修正(zhèng)曲線。
一、引言
　　流(liu)動的電磁感應(ying)的工作原理是(shi)當導電流體(如(ru)水)流經由儀表(biao)傳感器的工作(zuò)磁場時,由于切(qiē)割磁力線會⭕産(chan)生感應🈲電動勢(shi)。利用适當的電(dian)極檢出這一信(xin)号即可測得流(liú)體的❄️流速或流(liu)量。常規的 電磁(cí)流量計 是管道(dào)式的。另一種形(xing)式是插入式的(de),它實際上是測(ce)量插✌️杆探頭處(chu)的流速,稱爲電(dian)磁流速儀或插(chā)入式電磁流量(liang)計💚,該種儀表💚除(chú)作爲測速外;還(hai)可以用于大管(guan)道的流量測量(liang)。此時,它不但可(ke)在線裝拆,而且(qie)在價格上也較(jiao)便宜,是一種💯很(hěn)有競争力的流(liu)量儀表。
　　電磁流(liu)速儀自1917年美國(guó)人申請專利lj[以(yǐ)來,已受到人們(men)的廣泛注意和(hé)研究,其中包括(kuo)利用它測量管(guan)道🌈中流體的流(liu)量。但考慮了管(guǎn)壁影響的插入(ru)式電磁流量計(jì)💁三維理論模型(xíng),卻在近年才建(jian)👅立。ZhangX.Z和HempJ.在建立了(le)理論模型2j[、3j[之後(hòu),提出了值得注(zhu)意的問題,即當(dāng)探🧑🏽‍🤝‍🧑🏻頭靠近管道(dao)🏃的壁面時,其測(ce)量結果将因管(guan)壁的電或磁性(xìng)質不同而産生(shēng)誤差。本文将在(zài)此基礎上,進一(yī)步研究某種設(she)計的插📱入式電(dian)磁♈流量計工作(zuò)磁㊙️場在探頭靠(kao)近管壁🍉時的詳(xiáng)細分布,并提出(chū)一種可🚶‍♀️用于修(xiū)正由于磁場受(shou)幹擾引起測量(liàng)誤差的🌈方法㊙️。
二(er)、插人式電磁流(liú)量計工作磁場(chang)的求解
　　圖1中,插(cha)入式電磁流量(liang)計探頭的端部(bu)裝有一對電極(jí),内部💜裝有一勵(li)磁線圈,在它的(de)周圍産生工作(zuo)磁場。爲研究磁(cí)場的詳細分布(bù)狀況,先考慮單(dan)匝線圖。設其半(ban)徑爲al,裝在離端(duān)部Z。處,流過的電(diàn)流爲I,流體中🐆的(de)磁介質常數爲(wèi)産🏃‍♂️。采用矢量勢(shì)的表示法有:




其中A,如式(9)或(huo)式(10),Z。是螺線管的(de)長度,rl爲它的内(nèi)半徑,r:爲🔱外半徑(jìng)。
　　如圖1所示的插(chā)入式電磁流量(liang)計,當考慮來流(liú)速度爲💔X方向,電(dian)🚩極安裝在探頭(tou)端部沿y方向,則(zé)對信号作㊙️貢獻(xiàn)的磁場主要是(shì)Z方向📧。爲此,我們(men)計算了磁性和(hé)非磁性壁面下(xia)工作磁場BZ分量(liang)⁉️的分布情況見(jiàn)圖3和圖4(因對稱(chēng)隻給出一半空(kong)間）。
三、讨論
　　從圖(tú)3、4可看到,靠近電(diàn)磁流量計的壁(bì)面分别爲磁性(xing)和非🌈磁🐪性時,工(gong)作磁場的分布(bù)差異明顯。對非(fēi)磁性壁面,其分(fèn)❗布相當于探頭(tóu)🌈在無限大均勻(yun)介質當中;而當(dang)壁面是磁性時(shí),由于探頭内線(xian)圈産生的磁場(chang)引起壁面的磁(cí)化,加強了探頭(tou)💁附近的磁🧡感強(qiang)度,相👉當于線圈(quān)與♈它對壁面的(de)像共同産生的(de)磁場。由于✍️這一(yi)變化,使探頭的(de)測量産生誤差(chà)。文獻「2]指出,隻有(you)當探頭的端部(bu)與壁面的距離(lí)大于4倍的插杆(gǎn)半徑時,壁面對(duì)測量讀數産生(shēng)的誤差才可㊙️能(néng)小于1%。
　　一種修正(zhèng)磁性壁面引起(qi)測量誤差的方(fang)法是在探頭的(de)适當位置裝一(yi)霍爾磁場傳感(gan)器。考慮到線圈(quan)的前面緊接電(diàn)極,霍👌爾元件可(kě)裝在線圈後面(mian)與電極形成對(duì)稱的位置上🏃🏻(參(can)見圖🔴1)。此時,由⭕霍(huò)爾元件測得的(de)磁場強度一般(ban)不等于電極處(chu)的值。爲此,圖5計(ji)🏃🏻算出當探頭接(jiē)近磁性壁面時(shi),霍爾元件上所(suǒ)測的磁感強度(du)與✍️電極處磁感(gǎn)強度✔️之比。利用(yong)單片機可以進(jìn)行修正。而對于(yu)非磁性壁面,這(zhè)一比值恒爲1。圖(tu)中Bl/B:爲霍爾元件(jian)測得磁感應與(yǔ)電極處⭕磁感應(ying)之比,Lla爲探頭與(yǔ)🙇🏻壁面距離與探(tàn)頭半徑之比。

四(si)、小結
　　本文研究(jiu)了插入式電磁(cí)流量計工作磁(ci)場的求解。給🛀出(chū)了當流量計探(tan)頭靠近磁性和(hé)非磁性壁面時(shí)工作磁場的不(bu)✍️同分布。進🌍而提(ti)出的修正磁性(xing)壁面引起測量(liang)誤差♉的方法,可(kě)通過💃由霍爾🔴元(yuán)件測得磁感強(qiang)度和👣計算的修(xiū)正曲線對測量(liàng)結果進行修正(zhèng)♈。

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