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                  電容式電磁流量計傳感器結構及關鍵技術簡介

                  了解和掌握電磁流量計的基本工作原理,數學模型和基本結構是電容式電磁流量計設計和調試的基礎。蒸汽流量計主要用于工業管道中蒸汽介質流體的流量測量,蒸汽流量計特點是壓力損失小,量程范圍大,精度高,在測量工況體積流量時幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數的影響。無可動機械零件,因此可靠性高,維護量小。儀表參數能長期穩定。電磁流量計其作用是產生均勻的直流或交流磁場。直流磁路用永久磁鐵來實現,其優點是結構比較簡單,受交流磁場的干擾較小,但它易使通過測量導管內的電解質液體極化,使正電極被負離子包圍,負電極被正離子包圍,即電極的極化現象,并導致兩電極之間內阻增大,因而嚴重影響儀表正常工作。當管道直徑較大時,永久磁鐵相應也很大,笨重且不經濟,所以電磁流量計一般采用交變磁場,且是50HZ工頻電源激勵產生的。渦街流量計其特點是壓力損失小,量程范圍大,精度高,在測量工況體積流量時幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數的影響。無可動機械零件,因此可靠性高,維護量小。儀表參數能長期穩定。渦街流量計采用壓電應力式傳感器,可靠性高,可在-20℃~+250℃的工作溫度范圍內工作。有模擬標準信號,也有數字脈沖信號輸出,容易與計算機等數字系統配套使用,是一種比較先進、理想的測量儀器。該儀器主要分析了電磁流量計的測量原理,建立了基本的數學模型和流量信號的組成,并簡要總結了電容式電磁流量計的傳感器結構和關鍵技術。

                  1.電磁流量計的工作原理:

                  法拉第電磁感應定律指出,當導體在磁場中向切下的磁場線方向運動時,會在導體所在的閉合回路中產生感應電動勢;它的大小與環的磁通量的變化率成正比,可以表示為:de kdt(2-1)

                  在公式(2≤1)中,e是V中感應電勢的大小,表示閉環的磁通,單位為WB;k為比例系數,無量綱,尺寸由實驗確定,負號指示感應電勢的方向。如果不考慮公式(2≤1)中的誘導電勢方向,則上層公式可表示為:dek k BLVdt。

                  式(2-2)中,B表示磁感應強度,單位為T,L表示導體切割磁感應線的有效長度,單位為m; V表示垂直于磁感應線的導體的移動速度,單位是m / s。從電磁流量計的基本結構可知,當待測液體在磁場中進行切割磁感應線的運動時,運動液體表面相當于運動導體,此時,還產生感應電動勢。根據圖2-1所示的物理模型,兩個檢測電極之間產生的感應電動勢可表示為:abU?k BDV。

                  在上述公式中,abu為檢測電極兩端的感應電動勢,單位為v;k為常數,尺寸由實驗確定;b為垂直測量管軸線上的磁感應強度,單位為t;d為垂直測量管的直徑。測量管,單位為m;v為被測流體的平均速度,單位為m/s。

                  根據瞬時流量公式:24?VDVQ?(2-4)

                  結合公式(2-3),公式(2-4)可以表示為:4?AB?AbvDU UQ KKB?(2-5)4?DKK?

                  總之,當測得的直徑D和磁感應強度B的大小恒定時,可以從等式(2-3)得出結論:感應電動勢abU的大小與流體的平均速度成線性關系。被測量。同時,從等式(2-5)可知,瞬時流量vQ與檢測電極a和b之間的感應電動勢abU成線性關系。因此,由電磁流量計測量的瞬時流量僅與待測流體的平均速度有關,并且不受其他因素的影響。

                  式(2-5)只是電磁流量計工作原理的理想數學模型。為了使上述關系成立,需要滿足以下基本條件[1]:

                  (1)測量管必須填充導電液體,使切割的磁感線長度可以被管直徑的長度所取代,并建立公式(2-3)。

                  (2)被測流體的電導率必須均勻。否則會影響電磁流量計基本微分方程的求解。

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