摘要：本文(wén)對插入式電(diàn)磁流量計 靠(kao)近管道壁面(mian)時的工作磁(cí)場分布情況(kuàng)進行了計算(suàn)。分别⛱️對磁性(xìng)壁面和非磁(ci)性壁面情況(kuàng)進行了比較(jiào),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(zhǒng)修正的👣方法(fǎ)和有關的修(xiū)正曲線。
一、引(yin)言
　　流動的電(diàn)磁感應的工(gōng)作原理是當(dāng)導電流體(如(ru)水)流☎️經由儀(yi)表傳感器的(de)工作磁場時(shí)，由于切割磁(ci)力線會産生(sheng)感應🧑🏽‍🤝‍🧑🏻電動勢(shi)。利用适當的(de)電極檢出這(zhè)一信号即🌈可(kě)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(yī)種形式是插(cha)入式的,它實(shí)際上是測量(liàng)插杆探頭處(chù)的流速，稱爲(wèi)電磁流速儀(yí)或插入式電(dian)磁流量計🈲，該(gāi)種儀表除作(zuo)爲測速外;還(hái)可以用‼️于大(dà)管道的流量(liang)測量。此時，它(tā)不但可在線(xiàn)裝拆，而且在(zai)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(dào)中流體的流(liu)量。但考🔆慮了(le)管壁影響的(de)插入式電磁(cí)流量計三維(wei)理論模型，其(qi)測量結果将(jiāng)因管壁的電(dian)或磁性質不(bú)同而産生誤(wù)差。本文将在(zài)此基礎上，進(jin)一步研究某(mou)種設計的插(cha)入式電磁流(liu)量計工作磁(ci)🌂場在探頭靠(kao)近管壁時的(de)詳細分布，并(bing)提出一種可(kě)用于修正由(you)于磁場受幹(gan)擾引起測量(liang)誤差的方法(fa)。
二、插人式電(dian)磁流計工作(zuo)磁場的求解(jie)
　　圖1中，插入式(shì)電磁流量計(ji)探頭的端部(bù)裝有一對電(dian)🙇🏻極，内㊙️部裝🙇‍♀️有(yǒu)一勵磁線圈(quān)，在它的周圍(wei)産生工作磁(ci)場。爲🈚研究磁(cí)場的詳🐉細分(fèn)🔴布狀況，先考(kao)慮單匝線圖(tú)。設其半徑爲(wèi)α1,裝在離端部(bù)Z。處，流過的電(diàn)流爲I,流體中(zhong)的磁介質常(cháng)數爲μ。采用矢(shi)量勢的表示(shi)法有:


長度,r1爲(wèi)它的内半徑(jing),r2爲外半徑。
　　如(rú)圖1所示的插(cha)入式電磁流(liu)量計,當考慮(lü)來流速度♻️爲(wèi)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(gong)獻的磁🌈場主(zhǔ)要是Z方向。爲(wei)此,我們計算(suan)了磁性和非(fēi)磁性🌈壁面下(xia)工作磁場Bz分(fèn)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(jìn)電磁流量計(ji)的壁面分别(bie)爲磁性和非(fēi)磁性🔆時🚩,工作(zuo)磁場的分布(bu)差異明顯。對(duì)非磁性壁面(mian),其分布相當(dāng)于探頭在無(wu)限大均勻介(jiè)質當中;而當(dang)壁♉面是磁性(xìng)時,由于探頭(tóu)内線圈産生(shēng)的磁場引起(qǐ)壁面的磁化(huà),加強了探頭(tóu)附近的磁感(gan)強度,相💃🏻當于(yu)線圈與它對(duì)壁面的像共(gong)同産生的磁(cí)場。由于🚶這--變(biàn)化,使探頭的(de)測量産生誤(wu)差。隻有當探(tàn)頭的端部.與(yu)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(xiao)于1%。
　　一種修正(zhèng)磁性壁面引(yin)起測量誤差(chà)的方法是在(zai)探頭的适當(dāng)位置裝一霍(huo)爾磁場傳感(gǎn)器。考慮到線(xiàn)圈💔的前面緊(jin)接電極,霍爾(er)元件可裝在(zài)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(jiàn)測得的磁場(chang)強度一般不(bu)等于電極處(chu)的值。爲此,圖(tú)5計🔆算出當探(tan)頭接近磁性(xing)璧💁面時,霍爾(er)元件上所測(cè)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(fēi)磁性壁面,這(zhè)一-比值恒爲(wèi)1.圖中B1/B2爲霍爾(er)元件測得🏃磁(cí)感應與電極(jí)處磁感應之(zhī)比,L1/a爲探頭與(yu)壁面距離與(yu)探頭半徑之(zhī)比。

　　本文研究(jiu)了插入式電(diàn)磁流量計工(gōng)作磁場的求(qiú)解。給出了♻️當(dang)流🏃‍♂️量計探頭(tóu)靠近磁性和(he)非磁性壁面(miàn)時📐工作磁場(chang)的不同分布(bù)。進而提出的(de)修正磁性壁(bì)面引起測量(liàng)誤差的方法(fǎ)🐪,可通過由霍(huo)爾元件測得(dé)磁感強度和(he)計算的修正(zhèng)曲線對測量(liang)結果進行修(xiu)正。

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