摘要： 電磁流(liú)量計 測量管(guan)壁爲絕緣材(cái)料或者内壁(bì)附有絕緣層(ceng)，但該‼️結🈲構限(xiàn)制了電磁流(liú)量計應用範(fan)圍，同時絕緣(yuan)層破損造成(cheng)了測量誤差(cha)。因此有一類(lei)電磁流量計(jì)去掉❗了絕緣(yuan)層，但這種設(she)計會導緻流(liú)量計輸出信(xìn)号下降而影(yǐng)響測量。針對(duì)導體管壁電(dian)磁流量計 輸(shu)出信号減弱(ruo)的特點，提出(chu)了信号補償(cháng)法，利用此方(fang)法對☂️輸⛷️出信(xin)号衰減程度(dù)進行判斷，再(zai)此基礎上進(jìn)行🤞信号補償(chang)。
0引言
　　随着流(liú)量測量方法(fa)與技術研究(jiū)工作的不斷(duan)發展與🙇🏻進步(bu)，預計未來5年(nián)中電磁流量(liàng)計的使用規(guī)模将再增加(jia)30％［1］。由于儀🌈表使(shǐ)用範圍廣，傳(chuán)統的電磁流(liú)量計一直以(yǐ)來就是研究(jiū)的熱點問題(ti)之一。學者們(men)針對不同結(jié)構的電磁流(liú)量計給出了(le)研究成果，并(bing)推動了電磁(ci)流量計的技(ji)術發展。KOLLáRL等［2］研(yan)究了🌂一種利(lì)用多🏃🏻‍♂️電極磁(cí)流量計☂️邊界(jie)周圍的電勢(shì)分布進行速(su)度重建析方(fāng)法🔅。SHiY．和WanGM．［3－４］提出了(le)一種基随着(zhe)流量測量方(fāng)法與技術研(yan)究工作的不(bu)斷發展與進(jin)步，預計未來(lai)5年中電磁流(liú)量㊙️計的使用(yòng)規模将再增(zēng)加30％［1］。由于儀表(biǎo)使用🛀範圍廣(guǎng)，傳統的電🥰磁(ci)流量計一直(zhi)以來就是研(yán)究的✊熱點問(wen)題之一。學者(zhe)們針對不同(tong)結構的電磁(cí)流量計給☂️出(chū)了研究成果(guǒ)，并推動了電(dian)磁流量計的(de)技術發展。KOLLáRL等(děng)［2］研究了一種(zhong)利用多電極(ji)磁流💘量計邊(biān)界周圍的電(dian)勢分布進行(háng)速度重建析(xī)方法。SHiY．和WanGM．［3－４］提出(chu)了一種基于(yu)感應技術的(de)圓弧形電極(ji)測量兩相流(liu)中的感應電(dian)勢和導電相(xiang)的速度。
　　LEEunGcuLSatiEn和LucaS［5－6］設(shè)計了一種用(yòng)于在分層流(liu)中重建軸向(xiang)速度分布的(de)多電極磁流(liú)量計。HELQ．［7－8］提出一(yī)種用于非滿(man)管測量的電(diàn)磁流量計傳(chuán)感器，其中由(yóu)并聯多電極(jí)構成的平行(háng)陣✌️列作爲測(ce)流量計傳感(gǎn)器。REiSE．等人［９－10］比較(jiao)了不同⁉️幾何(hé)結構的電極(jí)特征，總結出(chu)雙環型電極(ji)是用于✂️測量(liang)兩相空氣－水(shuǐ)流體積濃度(du)的最佳結構(gòu)。WatRaLZ．［11－12］等人設計了(le)一種适用于(yú)矩形截面管(guan)🌈道的電磁流(liu)量計，用以測(ce)量明渠中攜(xié)帶污染物和(hé)軸向速度不(bu)對稱的液體(ti)。對導體管壁(bì)電磁流量計(jì)的研究文獻(xian)相對較少［13－15］，而(er)這類傳感器(qì)在核工業等(deng)場合有非常(chang)重要的👈應用(yong)。
1理論背景
　　電(diàn)磁流量計的(de)基本原理是(shi)法拉第電磁(ci)感應定律。導(dao)💔電🔴流體🈲切割(gē)磁力線産生(shēng)感應電動勢(shì)與流體流🤟速(su)成正比。通過(guò)測量感應電(dian)勢來實現利(lì)用電磁流量(liang)計對流體流(liú)速的測✊量。目(mu)前電磁流㊙️量(liang)計的測量管(guan)襯裏爲⁉️絕緣(yuán)材料👄，将流體(tǐ)與🙇‍♀️測量管隔(gé)開，且兩個測(cè)量電極在測(cè)量管周向⛷️軸(zhóu)對稱分布。由(you)于絕緣材料(liao)基本爲聚四(si)氟乙烯，制約(yue)了電磁流量(liang)計使用範圍(wei)（工作溫度低(di)于500℃）；電磁流🧑🏽‍🤝‍🧑🏻量(liàng)計在流量測(ce)量過程中，絕(jue)緣襯裏很容(rong)易與測量管(guǎn)道内壁脫離(li)、剝落、拉破等(deng)，從而導㊙️緻對(dui)流量信⛹🏻‍♀️号造(zao)成幹擾，影響(xiǎng)測量精度🌈。去(qu)掉無絕緣襯(chèn)裏❄️，采用導體(tǐ)材料作爲測(ce)💃🏻量管的電磁(ci)流量計可以(yi)解決因傳統(tǒng)内襯給測量(liàng)帶來的問題(ti)。但是由于測(cè)量管道爲🐇非(fei)絕緣材料，而(er)導緻傳感器(qì)輸出信号下(xià)降。針對以上(shàng)問題，研究👉了(le)一種測量單(dan)元來動态監(jian)測由于無絕(jué)緣襯裏帶來(lai)的測量信号(hào)衰弱，同時給(gěi)予微弱真實(shi)信号補償🌈，來(lái)保證流量計(ji)測量的精❄️度(du)。
　　當傳感器爲(wèi)傳統電磁流(liú)量傳感器時(shí)，即其電極爲(wèi)✊點電極，管⭐道(dao)爲絕緣圓形(xíng)直管，流體爲(wèi)滿管對稱流(liú)，流量計電極(ji)兩端輸出的(de)電壓U爲：
U=2R1B`n????????? (1)
　　式中(zhong)：B爲磁感應強(qiang)度；Ri爲管道内(nei)半徑；`n爲導電(diàn)流體平均流(liú)速。
　　對于導體(tǐ)管壁電磁流(liu)量計，導電流(liú)體以一定速(su)度流過測💰量(liang)管道，産生的(de)感應電勢不(bú)會完全由電(diàn)極輸出。這是(shi)由于去掉絕(jue)緣襯裏的導(dǎo)電管壁對流(liú)體感應電勢(shi)産生短路效(xiao)🔞應。
導體管壁(bì)電磁流量計(jì)電極輸電壓(yā)爲：

　　式中：Rｏ爲管(guǎn)道外半徑；σW爲(wèi)管道電導率(lü)；σｆ爲導電流體(ti)電導率；τ爲流(liú)體與管道的(de)接觸電阻。對(duì)比式（1）與（2）可知(zhī)，導體管壁流(liú)量計的電⛱️極(ji)間❄️輸出信号(hao)是有衰減的(de)，衰減率爲ｋ。爲(wei)了提高導體(ti)管壁流🌏量計(jì)測量的準确(què)性及穩定性(xìng)，考慮通過系(xì)數ｋ對測量電(diàn)極間輸出信(xin)号💛進行補償(cháng)。
2信号系統設(shè)計
　　電極結構(gòu)如圖1所示。CE爲(wei)感應電流電(dian)極，ＦE爲反饋電(diàn)極，GE爲接🈲地電(dian)🔞極，SE爲信号電(diàn)極，PE爲電壓電(diàn)極。

　　如圖2所示，導(dao)體管壁電磁(ci)流量計輸出(chū)信号由伺服(fú)放大模塊對(dui)輸出信号進(jìn)行監控并補(bu)償，即伺服放(fàng)大模塊将傳(chuán)感器輸出信(xìn)号與反饋信(xin)号進行比較(jiào)并放大，當輸(shū)出信号與⭕反(fan)饋信号平衡(heng)時，伺服放大(da)🌈模塊停止工(gong)作。信号經由(yóu)采樣👄保持模(mo)塊進行模數(shu)🐕轉換。信号再(zài)由差分放大(da)🌈器及信号輸(shu)出放大器進(jin)行放大，使得(de)對傳感器輸(shū)出微弱信号(hào)進行更精确(que)的放大。

3實驗驗(yàn)證
　　在實驗室(shi)中，利用所設(she)計的補充信(xin)号系統，對導(dao)體電磁流量(liàng)計進行實驗(yan)。實驗中采用(yòng)恒幅電流和(hé)低❄️頻矩形波(bō)㊙️（50/16Hz）産生勵磁。要(yào)保證放大器(qì)第一級的輸(shū)入🍉阻抗必須(xu)足夠🤩高，否則(zé)會産生誤差(chà)，補償效果不(bú)理🐇想。被測導(dao)電液體的電(dian)導率爲❓5～10μS/cm，實驗(yan)中采🏃‍♀️用的水(shui)電導率爲163μS/cm。測(ce)量㊙️管道外徑(jìng)爲30mm，内徑爲27mm。電(diàn)極之間的阻(zǔ)抗約爲在500～1000KΩ。

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