摘(zhāi)要(yào)：本文對插入式電磁流(liú)量計(jì) 靠近管道(dào)壁面時的(de)工作(zuò)磁場分(fèn)布(bù)情(qíng)況(kuàng)進行了(le)計(jì)算。分别對磁(cí)性壁面和非磁性(xìng)壁面(miàn)情(qíng)況進行了比(bǐ)較,說明磁(cí)性管道壁(bì)面對(duì)流量(liàng)測量(liàng)結果的影(yǐng)響。同時,給出了(le)一種修正的方(fāng)法和(hé)有關的修(xiū)正曲線。
一(yī)、引言(yán)
　　流動(dòng)的電磁感應的工作原理是(shì)當導(dǎo)電流體(tǐ)(如水(shuǐ))流經由(yóu)儀表傳(chuán)感(gǎn)器的工(gōng)作磁場時，由于切割(gē)磁力(lì)線會産生(shēng)感應電動(dòng)勢。利用适當的(de)電極檢出(chū)這一信号(hào)即(jí)可測得(dé)流體的流(liú)速或(huò)流量(liàng)。常(cháng)規的電(diàn)磁流量計(jì) 是管(guǎn)道式的。另一種(zhǒng)形式是插入式(shì)的,它實際上是(shì)測(cè)量插杆(gǎn)探頭(tóu)處的流速，稱爲(wèi)電磁流速(sù)儀或插入式(shì)電磁流(liú)量計(jì)，該種(zhǒng)儀表(biǎo)除作爲測速外(wài);還可(kě)以用于(yú)大管道的流(liú)量測量。此(cǐ)時，它不但(dàn)可在(zài)線裝拆，而且在價格.上也(yě)較便(biàn)宜，是(shì)一(yī)種(zhǒng)很有競争力的(de)流量儀(yí)表。
　　電磁(cí)流速(sù)儀自1917年美(měi)國人(rén)申請專利(lì)以來，已受到(dào)人們的廣泛注意(yì)和研究，其中包(bāo)括利(lì)用它測量(liàng)管(guǎn)道中流體的(de)流量(liàng)。但考慮了(le)管壁影響(xiǎng)的插(chā)入式電磁流量(liàng)計三維理論模(mó)型，其測量結果(guǒ)将因(yīn)管壁(bì)的電(diàn)或磁性質(zhì)不同(tóng)而産生誤差。本(běn)文将(jiāng)在此基礎上，進一步研究(jiū)某種設計的插(chā)入式(shì)電磁流量(liàng)計工作(zuò)磁場在(zài)探頭靠近(jìn)管壁(bì)時(shí)的詳細分布(bù)，并提出一(yī)種可(kě)用于(yú)修正由于磁場(chǎng)受幹擾引(yǐn)起測(cè)量誤差的(de)方(fāng)法。
二、插(chā)人式電磁流(liú)計(jì)工作(zuò)磁場的求(qiú)解
　　圖1中，插入式(shì)電磁(cí)流量(liàng)計探(tàn)頭的端部裝有(yǒu)一對(duì)電極，内部裝(zhuāng)有一勵(lì)磁線圈，在(zài)它的周圍(wéi)産生工作(zuò)磁場。爲研(yán)究磁場的詳細(xì)分布(bù)狀況，先考(kǎo)慮單匝線圖。設(shè)其半徑(jìng)爲(wèi)α1,裝在(zài)離端(duān)部(bù)z。處，流過(guò)的電流爲i,流體(tǐ)中的(de)磁(cí)介(jiè)質常數爲μ。采用矢量勢的表示法有:


長度,r1爲它的内(nèi)半徑,r2爲(wèi)外(wài)半徑(jìng)。
　　如圖1所示的插(chā)入式電磁(cí)流量(liàng)計,當考(kǎo)慮來流速度爲x方向,電(diàn)極安(ān)裝在探頭(tóu)端部沿(yán)y方(fāng)向,則對信号作(zuò)貢獻(xiàn)的磁場主要是(shì)z方向(xiàng)。爲此,我們(men)計算了磁性和(hé)非磁性壁面(miàn)下(xià)工作磁(cí)場(chǎng)bz分量(liàng)的分布情況見(jiàn)圖3和圖4(因對稱(chēng)隻(zhī)給(gěi)出一半空(kōng)間)。
三、讨(tǎo)論
　　從圖(tú)3.4可看(kàn)到,靠(kào)近電(diàn)磁流量計的壁(bì)面分(fèn)别(bié)爲磁性(xìng)和非(fēi)磁性時,工(gōng)作磁場的分(fèn)布(bù)差異(yì)明顯(xiǎn)。對非(fēi)磁性壁面,其分(fèn)布相當于(yú)探頭(tóu)在無(wú)限大均勻(yún)介質當中;而當(dāng)壁面(miàn)是磁性時,由于(yú)探(tàn)頭内線(xiàn)圈産(chǎn)生的磁場(chǎng)引起壁面(miàn)的磁化,加強了探頭(tóu)附近的磁(cí)感強(qiáng)度,相當(dāng)于線圈(quān)與它(tā)對壁面的(de)像共(gòng)同(tóng)産生的(de)磁場。由于這--變(biàn)化,使(shǐ)探頭的測(cè)量産生(shēng)誤差。隻有當(dāng)探頭的端部.與壁面的距(jù)離大于4倍(bèi)的(de)插(chā)杆半徑(jìng)時(shí)，壁面(miàn)對測(cè)量讀(dú)數産生的誤差(chà)才可能小于(yú)1%。
　　一種修(xiū)正磁性壁(bì)面(miàn)引(yǐn)起測量誤(wù)差的(de)方法是(shì)在探頭的适(shì)當位置裝(zhuāng)一(yī)霍(huò)爾磁(cí)場傳(chuán)感器(qì)。考慮到(dào)線圈的前面(miàn)緊接電極(jí),霍(huò)爾(ěr)元件(jiàn)可裝(zhuāng)在線(xiàn)圈後面與(yǔ)電極形成(chéng)對稱的位置上(參見(jiàn)圖1)。此(cǐ)時，由(yóu)霍爾元件(jiàn)測得的磁(cí)場強度一(yī)般不等于(yú)電極(jí)處的值(zhí)。爲(wèi)此,圖5計算出(chū)當(dāng)探頭(tóu)接近磁(cí)性(xìng)璧面時,霍爾元件上(shàng)所測(cè)的磁感強(qiáng)度與電極處磁感強度之比。利(lì)用單片機可以(yǐ)進行修正。而對(duì)于非(fēi)磁性壁面,這一(yī)-比值恒爲1.圖中b1/b2爲霍(huò)爾元件測(cè)得(dé)磁感應與電(diàn)極處磁感應之比,l1/a爲(wèi)探頭(tóu)與壁面距(jù)離與探頭半徑(jìng)之比(bǐ)。

　　本文研究了插入式(shì)電(diàn)磁流量計工作磁(cí)場的(de)求解(jiě)。給出了當(dāng)流量計(jì)探頭靠(kào)近磁(cí)性和非磁(cí)性壁面時工作磁場的不同分(fèn)布。進而提出的(de)修正(zhèng)磁性(xìng)壁面引起測量誤差(chà)的方(fāng)法,可通過由霍爾元件測(cè)得磁(cí)感(gǎn)強(qiáng)度和(hé)計算的(de)修(xiū)正曲(qǔ)線對(duì)測量結果進行修正。

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