電(diàn)磁流量(liàng)計
的勵(li)磁線圈(quān)在實際(ji)制造中(zhōng)可能不(bu)對稱，尤(yóu)其在較(jiào)🛀🏻大💋的電(dian)♉磁🛀流量(liàng)計傳感(gan)器制作(zuo)過程中(zhong)存在這(zhe)個問題(ti)的⭐可能(neng)💰性更大(dà)。但是，針(zhēn)對勵磁(ci)線圈可(ke)能存在(zài)的位置(zhì)偏差情(qing)況進行(háng)分析的(de)文獻卻(que)較☔少。運(yun)用有限(xian)元軟件(jian)Ansys對電磁(cí)流量計(jì)勵磁線(xiàn)圈不對(dui)稱問題(tí)建立💯磁(ci)場仿真(zhēn)模型，并(bing)在模型(xíng)下進行(háng)數值仿(páng)真分析(xī)勵磁線(xiàn)圈不對(duì)稱對電(diàn)磁流量(liàng)計測量(liang)區域磁(cí)場強度(dù)分布的(de)影響，對(dui)因🔅此而(er)帶💚來的(de)測量信(xìn)号的變(biàn)化進行(háng)分析。
1磁(cí)場評價(jià)指标與(yǔ)電磁測(ce)量原理(lǐ)
電磁流(liú)量計的(de)磁場評(ping)價指标(biāo)做了描(miáo)述，主要(yao)有樣本(ben)平均值(zhí)、變🔴異系(xì)數和均(jun1)勻區域(yù)面積。爲(wèi)了考察(chá)勵磁線(xian)圈不對(duì)稱時電(dian)磁流量(liang)計測量(liàng)信号的(de)變化，引(yin)入文獻(xiàn)🌏［5］中的磁(cí)場評價(jià)指标來(lái)分析勵(lì)磁線圈(quan)不對🏒稱(chēng)［4，5］測量區(qu)域中的(de)磁場變(bian)化情況(kuàng)，進而研(yán)究瞬時(shi)感應電(diàn)勢值。
均(jun)勻區域(yù)面積就(jiù)是在測(cè)量區域(yù)中，中心(xin)點的磁(cí)場強度(du)設爲标(biāo)🧑🏾🤝🧑🏼準值B00，設(she)定該區(qū)域中的(de)其他點(dian)磁場強(qiang)度爲Bxy，滿(mǎn)足
在測(ce)量區域(yù)中所占(zhan)的面積(jī)爲均勻(yun)區域面(miàn)積。
變異(yi)系數又(yòu)稱“标準(zhun)差率”，是(shì)衡量資(zi)料中各(ge)觀測值(zhí)變異程(cheng)度的另(ling)一個統(tǒng)計量。标(biāo)準變異(yi)系數是(shì)一組數(shù)據的變(biàn)異指☔标(biāo)與其平(ping)均指标(biao)之比，爲(wei)相對變(bian)異指标(biāo)，即🥰CV=樣本(běn)标準差(chà)s/樣本平(ping)均值`χ。
由(you)Maxwell方程，并(bing)在一定(dìng)的假設(she)條件下(xia)，可得電(diàn)磁流量(liang)計的感(gǎn)應電勢(shi)值(即兩(liang)電極的(de)電勢差(chà))的表達(da)式:
式中(zhong)
A———對所有(you)空間積(ji)分;
B———磁感(gan)應強度(dù);
L———絕緣管(guǎn)道筒長(zhang)一半;
r———流(liu)量計截(jie)面管半(bàn)徑;
V———導電(dian)流體的(de)流速;
W———矢(shǐ)量權重(zhòng)函數［6］，它(ta)是一個(ge)隻由電(dian)磁流量(liàng)計本身(shēn)結構決(jue)定的🔅量(liang)。
可見，隻(zhī)要确定(ding)了V、B、W和r，就(jiu)可以求(qiú)得流量(liàng)計的感(gan)應電勢(shi)差。
2仿真(zhen)模型與(yǔ)仿真實(shí)驗
2．1仿真(zhēn)模型
爲(wèi)了考查(cha)電磁流(liú)量計傳(chuan)感器中(zhong)勵磁結(jié)構不對(dui)稱問題(tí)，設定了(le)如圖1所(suo)示的電(dian)磁流量(liang)計勵磁(ci)結構Ansys仿(pang)真模✔️型(xing)，Ansys仿🌈真模(mó)型中隻(zhi)對電磁(cí)流量計(ji)傳感器(qì)測量電(dian)極截面(mian)進行建(jian)模，兩個(gè)電極中(zhōng)心方向(xiang)稱爲y軸(zhou)，過測量(liàng)管道中(zhōng)心垂直(zhí)🈚y軸的爲(wei)x軸，x軸與(yu)y軸構成(chéng)直角坐(zuò)标系，管(guan)道中心(xīn)爲坐标(biao)原點o，線(xiàn)圈邊緣(yuán)與x軸的(de)夾角👣分(fèn)别爲a與(yu)b，磁㊙️芯邊(biān)緣與x軸(zhóu)的夾角(jiǎo)爲b。
1———線圈位(wei)置;
2———磁芯(xin)位置，磁(cí)芯與線(xiàn)圈構成(chéng)勵磁結(jie)構;
3———電極(ji)及其固(gu)定器件(jiàn)位置;
4———測(cè)量管道(dào)(測量區(qū)域);
5———襯裏(li);
6、7———内徑壁(bì)與外徑(jìng)壁
2．2仿真(zhēn)實驗
仿(pang)真實驗(yàn)中，設定(ding)電磁流(liú)量計左(zuo)邊的(x負(fù)軸向)勵(li)磁結🈲構(gòu)不變，右(you)邊的(x正(zheng)軸向)的(de)勵磁結(jie)構安裝(zhuāng)角度a分(fèn)别爲偏(pian)置0、5、10、15°，仿真(zhēn)勵磁🌈線(xiàn)圈不對(duì)稱不同(tong)角度情(qíng)況下對(dui)電磁流(liu)量計測(cè)量區域(yù)磁場強(qiáng)度分布(bù)的影響(xiǎng)，結果如(rú)圖2所示(shi)。
可以看(kàn)出，當勵(lì)磁結構(gou)安置有(you)所偏置(zhi)時，電磁(ci)流量計(ji)測量區(qu)💰域内部(bu)磁力線(xian)方向發(fa)生變化(hua)，偏置角(jiao)越大，磁(cí)力線方(fang)向變化(hua)越大。
圖3顯示(shi)了勵磁(cí)結構偏(piān)置角度(dù)爲15°時測(ce)量區域(yu)的磁場(chang)分布☔，爲(wei)節省篇(pian)幅，其他(ta)仿真圖(tu)略去。可(kě)見，當勵(lì)磁結構(gou)的偏置(zhi)角不同(tong)時，x軸方(fang)向的磁(ci)感應強(qiáng)度矢量(liàng)值存在(zai)一定變(biàn)🌐化，但是(shi)無法給(gei)予數值(zhi)上的分(fèn)析結☔果(guo)，下面将(jiang)用磁場(chǎng)評價指(zhǐ)标加以(yǐ)分析。
3仿(pang)真結果(guo)分析
爲(wei)了詳實(shi)地考查(chá)電磁流(liú)量計勵(lì)磁結構(gou)偏置對(dui)流量計(ji)測量區(qu)✂️域中磁(cí)感應強(qiang)度分布(bu)情況的(de)影響，運(yun)用第1節(jie)介紹的(de)磁場評(píng)價指标(biāo)對勵磁(cí)結構不(bú)同偏🍓置(zhì)角度下(xia)的磁場(chǎng)進行分(fen)析。
圖4爲(wei)勵磁線(xiàn)圈偏置(zhì)角不同(tong)時的磁(cí)場強度(du)分析結(jie)果，可以(yi)💋看🌈出，在(zai)勵磁結(jié)構偏置(zhì)時，電磁(cí)流量計(jì)測量區(qu)域的平(ping)均磁場(chǎng)有🛀🏻一定(ding)變化，偏(piān)置角度(dù)越大，測(cè)量區域(yu)的平均(jun1)磁場越(yuè)小。圖5爲(wèi)勵✊磁線(xiàn)圈偏置(zhi)角不同(tong)時測量(liàng)區域變(bian)異系👈數(shu)的分析(xī)結果，可(kě)以看出(chu)，勵磁結(jié)構偏置(zhi)角度越(yue)大，測量(liang)區域的(de)磁場變(bian)異系數(shù)越👈大，即(jí)磁場強(qiang)度分布(bù)波動性(xing)越大。
圖6爲(wei)勵磁線(xiàn)圈偏置(zhì)角不同(tong)時磁場(chǎng)強度在(zài)測量區(qu)🛀域均勻(yún)面積💰分(fen)析，可以(yi)看出，在(zai)勵磁結(jié)構偏置(zhì)時，電磁(ci)流量計(ji)測量區(qu)域的磁(cí)場均勻(yún)區域存(cun)在變化(huà)，偏㊙️置角(jiao)度☀️越大(dà)，測量區(qu)域的均(jun)勻區域(yù)越小，即(ji)測量區(qū)📐域測磁(cí)場均勻(yún)性越差(chà)。
圖7爲(wei)勵磁線(xian)圈偏置(zhi)角不同(tóng)時電磁(ci)感應信(xin)号的分(fèn)💃🏻析結🌈果(guo)，流🐕量✍️計(jì)瞬時感(gan)應信号(hao)是設定(ding)流體速(su)度不變(bian)的情況(kuàng)下勵磁(ci)結🥰構的(de)偏置角(jiao)不同時(shi)進行的(de)仿真。可(ke)以❗看出(chu)，在其他(tā)條件不(bú)變⭐的情(qíng)況下，勵(li)磁結構(gòu)偏置角(jiao)度🐇越大(dà)，流量計(jì)感應信(xin)🥵号就越(yuè)小。
由以(yǐ)上仿真(zhen)結果分(fen)析:電磁(cí)流量計(ji)勵磁線(xiàn)圈存在(zai)偏📐置會(hui)造🏒成電(diàn)磁流量(liàng)計測量(liang)區域中(zhong)磁場分(fen)布變化(huà)，進而給(gěi)電磁✔️流(liú)量計測(ce)量帶來(lai)一定的(de)誤差。
4結(jié)束語
運(yun)用有限(xian)元軟件(jiàn)對電磁(ci)流量計(jì)勵磁結(jie)構存在(zai)偏🔞置進(jin)行了建(jian)模仿真(zhēn)研究，通(tong)過模型(xing)分析了(le)流量和(he)不同勵(li)磁結構(gòu)偏置情(qíng)況下，電(diàn)磁流量(liang)計磁場(chang)分布❗情(qíng)況以及(jí)對流💋量(liang)計電🏃🏻極(ji)兩端✨獲(huo)取感應(yīng)信号大(da)小影響(xiǎng)情況的(de)研究，進(jìn)🏃♂️而獲得(dé)由勵磁(cí)線圈不(bú)對稱引(yin)起的測(cè)量誤差(chà)。當然，目(mù)前電磁(cí)流量計(jì)⁉️出庫前(qian)會進行(háng)校準，但(dàn)是在較(jiao)大測量(liang)管道🆚的(de)應用中(zhong)，實流校(xiao)驗成本(ben)較大，因(yin)此會選(xuan)用幹标(biao)定等手(shou)段，這一(yi)過程中(zhōng)，勵磁線(xian)圈的不(bu)對稱會(huì)産生一(yi)定的測(ce)量誤差(cha)。
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