流量測量的目的和意義 流量與電磁感應法的流量測量 電磁感應法的流量測量 電磁流量計的特點 電磁流量計的測量原理和理論 電磁流量計的組成 法拉電磁感應定律 電磁流量傳感器的工作原理 流體的定義和連續介質的形態 壓縮性與膨脹性對電磁流量計測量的影響 表面張力對流量測量帶來的影響 液體的電性質在電磁流量計測量時的表現 電磁流量計權重函數的物理意義 電磁流量計權重函數的實際應用 流速分布對電磁流量計的影響 磁場邊緣效應對測量的影響一渦電流的產生 磁場在管軸線方向有限長情況下的靈敏度

磁場邊緣效應對測量的影響

磁場邊緣效應對測量的影響一渦電流的產生
    我們知道,處于交變磁場內的金屬導體和導電流體也會像通電鐵芯線圈的鐵芯那樣產生感應電勢,出現感應電流。這些感應電流在金屬導體和流體內圍繞導體中心呈旋渦狀流動,故稱之為渦電流。渦電流在金屬導體內和流體中流動,如同電流流過電阻一樣,也會引起功率損耗,也就是渦電流損耗。渦電流損耗一方而引起導體、流體和管道發熱溢度升高;同時。削弱測量管內的磁場,降低感應信號。因此,必須研究渦電流產生的原因,采取措施盡量降低渦電流損耗,才能有效地減小信號的損失。
    渦電流的發生是一種電磁感應現象。導體(金屬管和流體)處于變動的磁場中,在導體內部會產生感應電勢,變動的感應電勢周圍存在變動的二次磁通。這樣.在導體內就會有與二次磁通相交連的感應電流發生.這就是渦電流。
    在電磁流量計傳感器中產生渦電流的原因有兩種情形。一種情形是測量管內的不等流速分布;另一種情形是磁場在管軸方向有限長。下面分別討論這兩種情形。
    首先看流體流動狀態的速度分布引起的渦電流。
    一章中我們討論了流體流動的層流狀態流速分布。由圖1一1可以看出,圓管中心軸對稱層流狀態的速度分布呈拋物線狀。這樣,管軸中心的流速為快,距管壁近的地方流速慢。因此,處在磁場中的導電液體內感應的電勢就會像圖2一18(a)所示的那樣,x軸線的大,距管壁近的地方流速較小。這樣分布大小不一致的變動電場周圍形成了變動的、閉合二次磁力線。于是,就像圖2-18(b)所示的那樣,在流體內出現了閉合的渦電流流線。   
    對于流體流動的紊流狀態的速度分布圖,可以近似地看成,圓管軸周圍部分的流速是等流速分布狀態,靠近管壁地方是拋物線狀的速度分布。因此,在變動磁場下,也會有渦電流產生。顯然.紊流狀態下渦電流的強度要小些。接下來再看磁場管軸線方向的有限長的情況下渦電流是如何產生的。

電磁流量計
圖2一19流體內渦電流的產生


    圖2一19所示,在測緊管電極附近,磁感應強度B(z)是幅度的穩定值;在測量管的兩瑞,B(z)急劇減弱。因此,在電極附近的感應電勢比較大,而在兩端逐漸減弱,后下降到零。這樣,造成流體內部的電場不均勻,引起在x一z的平行面上會產生渦電流。

電磁流量計


    上面說的渦電流是在交流磁場下產生的,渦電流的大小與材料的電阻率有關。電阻率愈高.產生的渦電流愈小(如同鐵心線圈的鐵芯。為了降低渦電流.鐵芯材料中加人高電阻率的硅)。因而,考慮到渦電流,測量管的金屬導管材料應選用高電阻率、非導磁的奧氏體不銹鋼材料或非金屬的高純氧化鋁工業陶瓷材料。由于渦電流的原因,對于應用交流勵磁測量流體介質的電導率也有限制。處于磁場中高的電導率的金屬物體會有大量的渦電流產生.這將引起很大的渦流損失。為此,對液態金屬測量多使用直流磁場或磁場。因為它們不存在電磁感應,不會有渦電流??梢苑治齔?,交變磁場下的渦電流與流量感應電勢間的相位相差90°,它是造成正交干擾的原因。對矩形波勵磁傳感器,渦電流的波形則呈微分狀態,與流量信號的積分狀態成正交。
    不管怎樣,從圖2一18和圖2一19可以看出,渦電流直接影響著輸出流量信號。


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