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磁場(chǎng)邊緣效應(yīng)、流速分布及介質(zhì)電導(dǎo)率對(duì)流量測(cè)量的影響 1. 磁場(chǎng)邊緣效應(yīng)對(duì)測(cè)量的影響 前面假定磁場(chǎng)分布無(wú)限長(zhǎng),那磁場(chǎng)邊緣效應(yīng)的影響可以無(wú)慮不計(jì).事實(shí)上這一假定對(duì)實(shí)際流量計(jì)難以做到.下面討論這種邊緣效應(yīng)對(duì)儀表性能的影響. 假設(shè)磁場(chǎng)軸向長(zhǎng)度為有限場(chǎng)時(shí),電極A和B間產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為;磁場(chǎng)軸向長(zhǎng)度為無(wú)限長(zhǎng)時(shí),電極間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為BvD,用S表示他們的比值,即 顯然,希望S值越接近于1越好.也就是說(shuō),希望有現(xiàn)場(chǎng)的磁場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與無(wú)限長(zhǎng)的磁場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)接近,這時(shí)流量信號(hào)的損失最小，假定管壁是絕緣的,如圖所示,磁場(chǎng)線圈長(zhǎng)度為2L,測(cè)量管半徑為D/2,電極A和B在磁場(chǎng)中部,磁感應(yīng)強(qiáng)度B平行于x軸.由圖b所示,磁場(chǎng)中間一段,即電極附近大致是均勻的,兩端則逐漸減弱,形成不均勻的邊緣,最后下降為零.這樣,使得液體內(nèi)部電場(chǎng)E也不均勻,如圖c所示,結(jié)果在y-z平面內(nèi)將產(chǎn)生渦電流.由渦電流所產(chǎn)生的二次磁通反過(guò)來(lái)改變磁場(chǎng)邊緣部分的工作磁通,使磁場(chǎng)的均勻性進(jìn)一步遭到破壞.這時(shí),在電極上測(cè)得的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與無(wú)限長(zhǎng)磁場(chǎng)下的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小不一樣,因此產(chǎn)生了誤差. 假如管壁是導(dǎo)電的,磁場(chǎng)邊緣效應(yīng)應(yīng)更加明顯,從而導(dǎo)致電極上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的損失增加,所以管壁通常要涂上絕緣層.假如介質(zhì)的電導(dǎo)率,磁場(chǎng)邊緣區(qū)將產(chǎn)生很大的渦電流,引起一次磁通,使工作磁場(chǎng)邊緣區(qū)域兩側(cè)的磁場(chǎng)分別被削弱和增強(qiáng).所以測(cè)電導(dǎo)率高的介質(zhì)不宜用交流勵(lì)磁,而應(yīng)用直流激磁.若被測(cè)介質(zhì)中含有導(dǎo)磁性物質(zhì),磁場(chǎng)邊緣效應(yīng)就更復(fù)雜.由于導(dǎo)磁物質(zhì)的存在,使磁場(chǎng)發(fā)生嚴(yán)重畸變,造成測(cè)量的非線性.2. 流速分布的影響 由流體力學(xué)知道,液體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí),管道橫截面上各點(diǎn)的流速是不相等的,但不管是層流還是紊流,經(jīng)一定距離的直管段后,流速分速即可成為軸對(duì)稱分布,管道橫截面上各點(diǎn)的流速,僅是該點(diǎn)至管道中心距離r的函數(shù),即 流速在管軸中心處為,在管壁處為零, 只要流速分布相對(duì)測(cè)量管中心軸為對(duì)稱的,則在電極上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小與各點(diǎn)的流速分布狀態(tài)無(wú)關(guān),而只是與被測(cè)液體的平均流速成正比.因此,流速分布為軸對(duì)稱是均勻磁場(chǎng)型電磁流量計(jì)必須滿足的工作條件之一. 假如流速分布相對(duì)管中心軸為非對(duì)稱時(shí),雖然總的流量相同,但在電極附近感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大,所以測(cè)得的信號(hào)比實(shí)際流量值大;相反,在與電極成90°的地方感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)小所得的信號(hào)比實(shí)際流量值小,造成測(cè)量誤差.因此,為了使流速度分布軸對(duì)稱,變送器前加直管段是必要的.3.被測(cè)介質(zhì)電導(dǎo)率的影響 目前,電磁流量計(jì)轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗已有所提高,測(cè)量導(dǎo)電性液體時(shí),一般不會(huì)因介質(zhì)電導(dǎo)率稍有變化而引起誤差,但對(duì)于一定的轉(zhuǎn)換器輸入阻抗,被測(cè)介質(zhì)的電導(dǎo)率有一個(gè)下限值,不能低于該下限值. 反,由于他們也是和兩個(gè)電極連通的,故也就構(gòu)成了一部分外電路.當(dāng)變送器與轉(zhuǎn)換器連接在一起時(shí),這部分外電路就與轉(zhuǎn)換器輸入阻抗相并聯(lián)而成為變送器的負(fù)載.當(dāng)被測(cè)介質(zhì)的電導(dǎo)率很大時(shí),外電路的電阻較小,這時(shí)不管轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗有多高,并聯(lián)的結(jié)果將取決于這部分液體外電路,從而減小變送器與轉(zhuǎn)換器之間的傳輸精度.被測(cè)介質(zhì)的電導(dǎo)率太大也是不允許的.例如當(dāng)電導(dǎo)率超過(guò)10-1（S/cm）左右時(shí),就會(huì)降低流量信號(hào),改變指示值,即指示流量值小于實(shí)際流量值.這是因?yàn)樵陔姶帕髁孔兯推髦?磁場(chǎng)為有限長(zhǎng),被測(cè)得導(dǎo)電液體只有流過(guò)有限磁場(chǎng)時(shí),才能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).所以,代表流量信號(hào)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是磁場(chǎng)部分的導(dǎo)電液體切割磁力線的結(jié)果,磁場(chǎng)兩端以外的導(dǎo)電液體沒有對(duì)做出任何貢獻(xiàn).相所以,對(duì)一個(gè)電磁流量計(jì)來(lái)說(shuō),測(cè)量不受介質(zhì)電導(dǎo)率影響是有一定范圍的,被測(cè)介質(zhì)電導(dǎo)率既不能太大,也不能太小.隨著電子技術(shù)的發(fā)展,轉(zhuǎn)換器輸入阻抗的提高,必將可以降低被測(cè)介質(zhì)電導(dǎo)率的下限. 推薦產(chǎn)品.電磁流量計(jì),壓力變送器,孔板流量計(jì),V錐型流量計(jì),超聲波流量計(jì),渦街流量計(jì),渦輪流量計(jì),熱電偶.