這些(xie)妳(ni)早(zao)該(gai)知(zhi)道(dao)的(de)電(dian)磁流量(liang)計的(de)基(ji)本原理

這些(xie)妳(ni)早(zao)該(gai)知(zhi)道(dao)的(de)電(dian)磁流量(liang)計的(de)基(ji)本原理
用了這麽(me)久的(de)電(dian)磁流量(liang)計，還不(bu)知(zhi)道(dao)它的(de)基(ji)本原理是(shi)什麽嗎(ma)？接下來跟(gen)著小編(bian)壹起透(tou)徹的(de)了解壹下(xia)的(de);首(shou)先我(wo)們介紹的(de)是(shi)其的(de)測(ce)量(liang)原理：
  (壹)測(ce)量(liang)原理

    根據(ju)法(fa)拉(la)第(di)電(dian)磁感(gan)應(ying)定(ding)律(lv)，當(dang)壹導(dao)體在磁場中運(yun)動切(qie)割磁力線(xian)時(shi)，在導(dao)體的(de)兩(liang)端(duan)即(ji)產(chan)生感(gan)生(sheng)電(dian)勢(shi)e，其(qi)方(fang)向由右(you)手(shou)定(ding)則(ze)確(que)定(ding)，其(qi)大(da)小與(yu)磁場的(de)磁感(gan)應(ying)強度B，導(dao)體在磁場內(nei)的(de)長(chang)度L及導(dao)體的(de)運(yun)動速(su)度u成(cheng)正(zheng)比(bi)，如果B， L，u三者互相(xiang)垂(chui)直(zhi)，則

e＝Blu                          (3－35)

    與此相(xiang)仿(fang)．在磁感(gan)應(ying)強度為B的(de)均(jun)勻(yun)磁場中，垂(chui)直(zhi)於(yu)磁場方(fang)向放壹個(ge)內(nei)徑(jing)為D的(de)不(bu)導(dao)磁管道(dao)，當(dang)導(dao)電(dian)液體在管道(dao)中以流(liu)速(su)u流(liu)動時(shi)，導(dao)電(dian)流體就(jiu)切割磁力線(xian)．如果(guo)在(zai)管(guan)道(dao)截(jie)面(mian)上(shang)垂(chui)直(zhi)於(yu)磁場的(de)直(zhi)徑兩(liang)端(duan)安(an)裝壹對(dui)電(dian)極(圖3—17)則可以(yi)證(zheng)明(ming)，只(zhi)要管(guan)道(dao)內(nei)流(liu)速分(fen)布(bu)為軸對(dui)稱分(fen)布(bu)，兩(liang)電(dian)極之間也(ye)特(te)產生感(gan)生(sheng)電(dian)動勢(shi)：

                             e＝BD                          (3－36)

式(shi)中，  為管道(dao)截(jie)面(mian)上(shang)的(de)平(ping)均(jun)流(liu)速．由此可得管(guan)道(dao)的(de)體(ti)積流(liu)量(liang)為：

                 qv＝   ＝                          （3－37）

由上(shang)式(shi)可見(jian)，體積流(liu)量(liang)qv與感(gan)應(ying)電(dian)動勢(shi)e和測(ce)量(liang)管內(nei)徑(jing)D成(cheng)線(xian)性關(guan)系(xi)，與磁場的(de)磁感(gan)應(ying)強度B成(cheng)反比(bi)，與(yu)其它物理參數(shu)無(wu)關．這就(jiu)是(shi)電(dian)磁流量(liang)計的(de)測(ce)量(liang)原理．

    需(xu)要說(shuo)明(ming)的(de)是(shi)，要使式(shi)（3—37）嚴(yan)格成(cheng)立，必須使測量(liang)條(tiao)件(jian)滿足(zu)下(xia)列(lie)假(jia)定(ding)：

    ①磁場是(shi)均(jun)勻(yun)分(fen)布(bu)的(de)恒定(ding)磁場；

    ②被測(ce)流體的(de)流(liu)速(su)軸對(dui)稱分(fen)布(bu)；

③被測(ce)液體是(shi)非磁性的(de)；

④被測(ce)液體的(de)電(dian)導(dao)率(lv)均(jun)勻(yun)且各向(xiang)同(tong)性。

圖3－17    電(dian)磁流量(liang)計原理簡圖

1－磁極；2－電(dian)極；3－管道(dao)

(二)勵磁方(fang)式(shi)

    勵磁方(fang)式(shi)即(ji)產(chan)生磁場的(de)方(fang)式(shi)．由前述(shu)可知(zhi)，為使式(shi)(3—37)嚴(yan)格成(cheng)立，個(ge)必須滿足(zu)的(de)條(tiao)件(jian)就(jiu)是(shi)要有(you)壹個(ge)均(jun)勻(yun)恒定(ding)的(de)磁場．為此，就(jiu)需(xu)要選擇(ze)壹種(zhong)合(he)適的(de)勵磁方(fang)式(shi)。目(mu)前，壹般有(you)三種勵碰(peng)方(fang)式(shi)，即(ji)直(zhi)流勵磁、交(jiao)流(liu)勵磁和低(di)頻方(fang)波勵磁．現分(fen)別(bie)予(yu)以(yi)介紹．

    1．直(zhi)流勵磁

直(zhi)流勵磁方(fang)式(shi)用(yong)直(zhi)流電(dian)產生磁場或采用磁鐵，它能產生壹個(ge)恒定(ding)的(de)均(jun)勻(yun)磁場．這種(zhong)直(zhi)流勵磁變送器的(de)大(da)優(you)點是(shi)受交(jiao)流(liu)電(dian)磁場幹(gan)擾影響(xiang)很(hen)小，因(yin)而可以(yi)忽(hu)略(lve)液(ye)體(ti)中的(de)自(zi)感(gan)現(xian)象(xiang)的(de)影響(xiang)．但是(shi)，使用直(zhi)流磁場易(yi)使通過測量(liang)管道(dao)的(de)電(dian)解質液體(ti)被極(ji)化，即(ji)電(dian)解質在電(dian)場中被電(dian)解，產(chan)生(sheng)正(zheng)負(fu)離(li)子．在(zai)電(dian)場力的(de)作(zuo)用(yong)下，負(fu)離(li)子跑(pao)向(xiang)正(zheng)極(ji)，正(zheng)離(li)子跑(pao)向(xiang)負(fu)極(ji)．如(ru)圖(tu)3—18所示(shi)．這樣(yang)，將導(dao)致正(zheng)負(fu)電(dian)極分(fen)別(bie)被相(xiang)反極(ji)性的(de)離(li)子所包圍，嚴(yan)重影響(xiang)儀(yi)表(biao)的(de)正(zheng)常工作(zuo)．所以，直(zhi)流勵磁壹般只(zhi)用於(yu)測(ce)量(liang)非電(dian)解質液體(ti)，如(ru)液態(tai)金(jin)屬等(deng)．

圖3－18  直(zhi)流勵磁方(fang)式(shi)

2．交(jiao)流(liu)勵磁

    目前，工業上(shang)使用的(de)電(dian)磁流量(liang)計，大(da)都(dou)采(cai)用(yong)工頻(pin)(50Hz)電(dian)源交(jiao)流(liu)勵磁方(fang)式(shi)，即(ji)它的(de)磁場是(shi)由正(zheng)弦(xian)交(jiao)變(bian)電(dian)流產生的(de)，所以產(chan)生的(de)磁場也(ye)是(shi)壹個(ge)交(jiao)變(bian)磁場．交(jiao)變(bian)磁場變(bian)送器的(de)主(zhu)要優(you)點是(shi)消除(chu)了電(dian)極表(biao)面(mian)的(de)極(ji)化於(yu)擾(rao)．另外，由於(yu)磁場是(shi)交(jiao)變(bian)的(de)，所以輸出(chu)信(xin)號(hao)也(ye)是(shi)交(jiao)變(bian)信(xin)號(hao)，放大(da)和轉(zhuan)換低(di)電(dian)平的(de)交(jiao)流(liu)信(xin)號(hao)要(yao)比(bi)直(zhi)流信(xin)號(hao)容(rong)易(yi)得多(duo)． 

如果交(jiao)流(liu)磁場的(de)磁感(gan)應(ying)強度為

              B＝Bm sin  t                                    （3－38）

則電(dian)極上產生的(de)感(gan)生(sheng)電(dian)動勢(shi)為

            e＝Bm D  sin  t                                  （3－39）

被測(ce)體積流(liu)量(liang)為

          qv= D                                     （3－40）

式(shi)中  Bm――磁場磁感(gan)應(ying)強度的(de)大(da)值；

       ――勵磁電(dian)流的(de)角(jiao)頻(pin)率(lv)，  ＝2  f；

      t――時(shi)間；

      f――電(dian)源頻率(lv)．

    由式(shi)(3－40)可知(zhi)，當(dang)測量(liang)管內(nei)徑(jing)D不(bu)變(bian)，磁感(gan)應(ying)強度Bm為壹定(ding)值時(shi)，兩電(dian)極上輸出(chu)的(de)感(gan)生(sheng)電(dian)動勢(shi)e與(yu)流量(liang)qv成(cheng)正(zheng)比(bi)．這就(jiu)是(shi)交(jiao)流(liu)磁場電(dian)磁流量(liang)變送器的(de)基(ji)本工作(zuo)原理．

    值得註(zhu)意的(de)是(shi)，用交(jiao)流(liu)磁場會帶來壹系(xi)列的(de)電(dian)磁幹(gan)擾問(wen)題(ti)．例(li)如(ru)正(zheng)交(jiao)幹(gan)擾．同(tong)相(xiang)幹(gan)擾等(deng)，這些(xie)幹(gan)擾信(xin)號(hao)與(yu)有(you)用的(de)流(liu)量(liang)信(xin)號(hao)混(hun)雜在壹起．因(yin)此，如(ru)何(he)正(zheng)確(que)區(qu)分(fen)流(liu)量(liang)信(xin)號(hao)與(yu)幹(gan)擾信(xin)號(hao)，並如何(he)有(you)效(xiao)地抑(yi)制和排(pai)除各(ge)種(zhong)幹(gan)擾信(xin)號(hao)，就(jiu)成(cheng)為交(jiao)流(liu)勵磁電(dian)磁流量(liang)計研制的(de)重要(yao)課題(ti)。

    3．低(di)頻方(fang)波勵磁

直(zhi)流勵磁方(fang)式(shi)和交(jiao)流(liu)勵滋(zi)方(fang)式(shi)各(ge)有(you)優(you)缺點，為了充分(fen)發揮它們(men)的(de)優(you)點，盡(jin)量(liang)避免(mian)它們(men)的(de)缺(que)點，70年代(dai)以來(lai)，人們開(kai)始(shi)采用低(di)頻方(fang)波勵磁方(fang)式(shi)．它的(de)勵磁電(dian)流波形(xing)如(ru)圖3—19所示(shi)，其頻率(lv)通(tong)常為工頻的(de)1／4－l／10．

圖(tu)3－19   方(fang)波勵磁電(dian)流波形(xing)

從圖(tu)3－19可見(jian)，在半(ban)個(ge)周(zhou)期(qi)內(nei)，磁場是(shi)恒穩的(de)直(zhi)流磁場，它具(ju)有(you)直(zhi)流勵磁的(de)特(te)點，受電(dian)磁幹(gan)擾影響(xiang)很(hen)小．從(cong)整(zheng)個(ge)時(shi)間過程(cheng)看，方(fang)波信(xin)號(hao)又(you)是(shi)壹個(ge)交(jiao)變(bian)的(de)信(xin)號(hao)，所以它能克服(fu)直(zhi)流勵滋(zi)易(yi)產(chan)生(sheng)的(de)極(ji)化現象(xiang)．因(yin)此，低(di)頻方(fang)波勵磁是(shi)壹種(zhong)比(bi)較(jiao)好的(de)勵磁方(fang)式(shi)，目(mu)前已(yi)在電(dian)磁流量(liang)計上廣泛(fan)的(de)應(ying)用(yong)．概(gai)括(kuo)壹下(xia)，它具(ju)有(you)如下(xia)幾個(ge)優(you)點：

    ①能避免(mian)交(jiao)流(liu)磁場的(de)正(zheng)交(jiao)電(dian)磁幹(gan)擾；

②消(xiao)除由分(fen)布(bu)電(dian)容(rong)引起的(de)工(gong)頻(pin)幹(gan)擾；

③抑(yi)制交(jiao)流(liu)磁場在(zai)管壁和流(liu)體內(nei)部(bu)引起的(de)電(dian)渦(wo)流(liu)；

④排(pai)除直(zhi)流勵磁的(de)極(ji)化現象(xiang)．