摘要：本文(wen)對插入式電(diàn)磁流量計 靠(kào)近管道壁面(miàn)時的工作磁(ci)場分布情況(kuang)進行了計算(suàn)。分别對磁性(xing)壁面和非磁(cí)性壁面情況(kuàng)進行了比較(jiao),說明磁性管(guan)道壁💚面對流(liú)量測量結果(guǒ)的影響。同時(shi),給出了一種(zhong)修正的方法(fa)和㊙️有關的修(xiu)正曲線。
一、引(yǐn)言
　　流動的電(dian)磁感應的工(gōng)作原理是當(dāng)導電流體(如(rú)水)流經由儀(yí)表傳感器的(de)工作磁場時(shi)，由于切割磁(ci)力線會産生(shēng)感應電動📱勢(shi)。利用适當的(de)電極檢出這(zhe)一信号即可(ke)測得流體的(de)流速或流量(liàng)。常㊙️規的電磁(ci)流量計 是管(guǎn)道式的。另一(yi)種形式是插(chā)入式的,它實(shí)際上是🥵測量(liang)插杆探頭處(chù)的流速，稱爲(wei)電磁流速儀(yí)或插入式電(dian)磁流⛷️量計，該(gai)種儀表除作(zuo)爲測速外;還(hai)可以用于大(da)管🧡道的流☁️量(liàng)測量✔️。此時，它(tā)⁉️不但可在線(xiàn)裝拆，而且在(zài)價格.上也較(jiào)便宜，是一種(zhǒng)很有競争力(lì)的流量♻️儀表(biǎo)。
　　電磁流速儀(yi)自1917年美國人(rén)申請專利以(yǐ)來，已受到人(rén)們的廣泛注(zhu)意和研究，其(qí)中包括利用(yòng)它測量管道(dao)中流體的流(liú)量。但考慮了(le)管壁影響的(de)插入式電磁(ci)🆚流量計三維(wei)理論模型，其(qi)測量結果将(jiāng)因管壁的電(diàn)或磁性質不(bu)同而産生誤(wu)差。本☂️文将在(zai)此基礎上，進(jìn)一步研究某(mǒu)⚽種設計的插(cha)入式電磁流(liu)量計工作磁(cí)場在探頭靠(kao)近管壁時的(de)詳細分布，并(bìng)提出一種可(kě)用于修正💰由(yóu)于磁場受幹(gàn)擾引起測量(liàng)誤差的方法(fǎ)。
二、插人式電(diàn)磁流計工作(zuò)磁場的求解(jie)
　　圖1中，插入式(shì)電磁流量計(jì)探頭的端部(bu)裝有一對電(diàn)極，内🧡部⁉️裝有(yǒu)一勵磁線圈(quān)，在它的周圍(wéi)産生工作磁(ci)✏️場。爲研究磁(ci)場🈲的詳細分(fèn)🌂布狀況，先考(kǎo)慮單匝線圖(tu)㊙️。設其半徑爲(wèi)α1,裝在離端部(bu)Z。處，流過的電(dian)流爲I,流體中(zhōng)的磁介質常(chang)數爲μ。采用矢(shǐ)量勢的表示(shì)法有:


長度,r1爲(wei)它的内半徑(jìng),r2爲外半徑。
　　如(ru)圖1所示的插(chā)入式電磁流(liu)量計,當考慮(lü)來流速度爲(wei)🏃🏻‍♂️X方向,電極安(ān)裝在探頭端(duān)部沿Y方向,則(ze)對信号作貢(gòng)獻的磁☎️場主(zhu)要是Z方向。爲(wei)此,我們計算(suan)了磁性和非(fēi)磁性壁面下(xià)工作磁場Bz分(fen)量的分布情(qing)況見圖3和🈲圖(tú)4(因對稱隻給(gei)出一半空間(jiān))。
三、讨論
　　從圖(tú)3.4可看到,靠近(jin)電磁流量計(ji)的壁面分别(bie)爲磁性和非(fēi)磁性時,工作(zuò)磁場的分布(bu)差異明顯。對(dui)非磁性壁面(miàn),其分布相當(dāng)于探頭在無(wu)限大均勻介(jie)質當中;而當(dāng)壁面是磁性(xìng)時,由于探頭(tou)内線圈産生(sheng)的磁場🥵引起(qǐ)壁面的磁化(huà),加強了探頭(tou)附近的磁感(gan)強度,相當于(yu)線圈與它對(duì)壁面的像共(gòng)同産生的磁(cí)場。由于這--變(bian)化,使探頭的(de)測量産生誤(wù)差。隻有當探(tàn)頭的端部.與(yǔ)壁面的距離(lí)大于4倍的插(chā)杆半徑時，壁(bi)面對測量讀(du)數産生的誤(wu)差🐉才可能小(xiǎo)于1%。
　　一種修正(zheng)磁性壁面引(yǐn)起測量誤差(cha)的方法是在(zài)探頭的适當(dang)位置裝一霍(huo)爾磁場傳感(gan)器。考慮到線(xian)圈的前🔞面緊(jin)接電極,霍爾(ěr)元件可裝在(zai)線圈後面與(yǔ)電🌏極形成對(dui)稱的✍️位置上(shàng)👣(參見圖1)。此時(shí)，由⛷️霍爾元件(jian)測得的磁場(chǎng)強度一般不(bu)等于電極處(chu)的值。爲此,圖(tú)5計算出當探(tàn)頭接近磁性(xìng)璧🧑🏽‍🤝‍🧑🏻面時,霍爾(er)元件上所測(ce)的磁感強度(dù)與電極處磁(ci)感強度之比(bi)。利用單片機(ji)可以進行修(xiu)㊙️正。而對于非(fei)磁👉性壁面,這(zhe)一-比值恒爲(wei)1.圖☎️中B1/B2爲霍爾(ěr)元件測得磁(ci)感應與電極(ji)處磁感應之(zhi)比,L1/a爲探頭與(yu)壁面距離與(yǔ)探頭半徑之(zhī)比。

　　本文研究(jiu)了插入式電(dian)磁流量計工(gong)作磁場的求(qiú)解❓。給出🥵了當(dāng)流量計探頭(tóu)靠近磁性和(hé)非磁性壁面(mian)時工作磁場(chǎng)💚的不同分✊布(bù)。進而提出的(de)修正磁性壁(bi)面引起測量(liàng)誤差的方法(fa),可通過由霍(huò)爾元件測得(dé)磁感強度和(he)✉️計算的修正(zhèng)曲線對測量(liàng)結果🍉進行修(xiū)正💛。

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