摘要：本(běn)文對插(cha)入式電(dian)磁流量(liàng)計 靠近(jin)管道壁(bì)面時的(de)工作磁(cí)場分布(bu)情況進(jìn)行了計(jì)算。分🌍别(bie)🔴對磁性(xing)壁面和(hé)非磁性(xing)壁面情(qíng)況進行(háng)了比較(jiào),說明磁(ci)🏃‍♀️性管道(dào)壁面對(dui)流量測(ce)量結果(guo)的影響(xiang)。同時,給(gěi)出了一(yi)種修正(zhèng)的👈方法(fǎ)和有關(guan)的♊修正(zheng)曲線。
一(yi)、引言
　　流(liú)動的電(diàn)磁感應(ying)的工作(zuò)原理是(shì)當導電(dian)流體(如(rú)水✂️)流經(jīng)由儀表(biǎo)⭐傳感器(qi)的工作(zuo)磁場時(shí)，由于切(qiē)割磁力(lì)線會産(chan)生感應(yīng)電動勢(shi)。利用适(shi)當的電(diàn)極檢出(chu)這一信(xin)号即可(kě)測得流(liu)體的流(liu)速或流(liú)量。常規(gui)的電磁(cí)流量計(ji) 是管道(dào)式的。另(ling)一種形(xing)式是插(cha)入式的(de),它實際(jì)上是測(cè)🏃‍♂️量插杆(gǎn)探頭處(chu)的流速(sù)，稱爲電(dian)磁流速(su)儀或插(chā)入式電(diàn)磁流量(liàng)計☂️，該種(zhǒng)儀表除(chu)作爲測(ce)速外;還(hái)可以用(yong)于大管(guǎn)道的流(liu)量測量(liang)。此時，它(ta)不但可(kě)在線裝(zhuāng)拆，而且(qie)在價格(ge).上也較(jiao)便宜，是(shì)一種很(hen)有競争(zhēng)力的流(liu)量儀表(biao)。
　　電磁流(liu)速儀自(zi)1917年美國(guo)人申請(qǐng)專利以(yǐ)來，已受(shòu)到人們(men)🐇的廣泛(fan)注意和(he)研究，其(qi)中包括(kuò)利用它(ta)測量管(guan)道中流(liú)體的流(liú)量。但考(kǎo)慮了🤞管(guan)壁影響(xiang)的插入(ru)式電磁(ci)流量計(ji)👅三維理(li)論模型(xíng)，其測量(liang)結果将(jiang)因管壁(bì)的電或(huo)磁性質(zhì)不同而(ér)産生誤(wu)差。本文(wen)将在此(cǐ)基礎上(shang)，進一步(bù)研究某(mou)✊種設計(jì)的插入(ru)式電磁(ci)流量計(ji)工作磁(cí)場在探(tàn)頭靠近(jin)🔞管壁時(shi)的詳細(xi)🍓分布，并(bing)提出一(yī)‼️種可用(yong)于修正(zheng)由于磁(cí)場受幹(gàn)擾引起(qi)測量誤(wu)差的方(fang)法。
二、插(chā)人式電(dian)磁流計(jì)工作磁(ci)場的求(qiu)解
　　圖1中(zhōng)，插入式(shì)電磁流(liu)量計探(tan)頭的端(duan)部裝有(yǒu)一對電(dian)極，内部(bù)裝有㊙️一(yi)勵磁線(xiàn)圈，在它(ta)的周圍(wei)産生工(gong)作磁💃🏻場(chǎng)。爲♍研究(jiū)磁場的(de)詳細分(fèn)布狀況(kuàng)，先考慮(lü)單匝線(xian)圖。設其(qí)半徑爲(wèi)α1,裝在離(lí)端部Z。處(chu)，流過的(de)電流爲(wei)I,流體中(zhong)的磁介(jiè)質常數(shù)爲μ。采用(yong)矢量勢(shi)的表示(shi)法有:


長(zhǎng)度,r1爲它(tā)的内半(ban)徑,r2爲外(wai)半徑。
　　如(rú)圖1所示(shi)的插入(rù)式電磁(cí)流量計(ji),當考慮(lü)來流速(sù)度爲X方(fang)向,電極(ji)安裝在(zài)探頭端(duan)部沿Y方(fāng)向,則對(duì)信号作(zuò)貢獻的(de)磁⭐場主(zhǔ)要是Z方(fāng)向❤️。爲此(cǐ),我們計(ji)算了磁(ci)性和非(fēi)磁性壁(bi)面下工(gōng)作磁場(chang)Bz分量的(de)分布情(qing)況見圖(tú)3和圖4(因(yin)對稱隻(zhi)給出一(yi)半空間(jian))。
三、讨論(lun)
　　從圖3.4可(ke)看到,靠(kào)近電磁(ci)流量計(ji)的壁面(mian)分别爲(wei)磁性和(he)⚽非🥵磁性(xìng)時,工作(zuo)磁場的(de)分布差(chà)異明顯(xiǎn)。對非磁(ci)性壁面(miàn)🈲,其分🐕布(bù)相當于(yu)探頭😄在(zai)無限大(dà)均勻介(jiè)質當中(zhōng)🔅;而當壁(bì)面是磁(cí)性時,由(you)🛀于探頭(tóu)内線圈(quān)産生的(de)磁場引(yin)起壁面(miàn)的磁化(hua),加🙇‍♀️強了(le)探頭附(fù)近的磁(cí)感強度(du),相當于(yu)線圈與(yǔ)它對壁(bì)面的像(xiàng)共同産(chǎn)生的磁(cí)場。由于(yu)這--變化(huà),使探頭(tou)的測量(liang)産生誤(wu)⛷️差。隻有(you)當探頭(tou)的端部(bù).與壁面(miàn)的距離(lí)大于4倍(bèi)的插杆(gan)半🔆徑時(shi)，壁面對(dui)測量讀(dú)數産生(sheng)的誤差(chà)才可能(néng)小于1%。
　　一(yī)種修正(zhèng)磁性壁(bi)面引起(qi)測量誤(wu)差的方(fang)法是在(zai)探💋頭的(de)适當位(wei)置裝一(yi)霍爾磁(cí)場傳感(gan)器。考慮(lǜ)到線圈(quān)💯的前面(mian)緊接電(dian)極,霍❄️爾(ěr)元件可(kě)裝在線(xian)圈後面(miàn)與電極(ji)形成對(duì)稱的位(wèi)置上(參(cān)見圖🏃‍♀️1)。此(ci)時，由霍(huo)爾元件(jian)測♈得的(de)磁場🏃🏻強(qiáng)度一般(bān)不等于(yu)電極處(chu)的值。爲(wèi)此,圖5計(jì)算出當(dang)探頭接(jiē)近磁性(xing)璧面時(shí),霍爾元(yuán)👉件上所(suǒ)測的磁(cí)感強度(du)與電極(ji)處磁感(gan)強度之(zhī)比。利用(yong)單片機(ji)可以進(jìn)行修💁正(zheng)。而對于(yú)非磁性(xìng)壁面,這(zhè)一-比值(zhi)恒爲1.圖(tu)中B1/B2爲霍(huo)爾元件(jian)測得磁(cí)感應與(yǔ)電極處(chù)磁感應(ying)之比👄,L1/a爲(wei)探頭與(yǔ)🌈壁面距(jù)離與🆚探(tan)頭半徑(jing)之比。

　　本(ben)文研究(jiū)了插入(ru)式電磁(ci)流量計(jì)工作磁(ci)場的求(qiu)解。給💁出(chū)了當流(liú)🌈量計探(tan)頭靠近(jìn)磁性和(hé)非磁性(xìng)壁面時(shi)工作🚶‍♀️磁(ci)場的不(bu)同分布(bù)。進而提(ti)出的修(xiu)正磁性(xing)壁面引(yǐn)起測量(liàng)誤差的(de)方法✂️,可(ke)通過由(yóu)霍爾元(yuán)件測得(de)磁‼️感強(qiang)度和計(jì)算的修(xiu)❌正曲線(xiàn)對測量(liàng)結果進(jìn)行修正(zheng)🐉。

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