流速分布、磁場邊緣效應(yīng)及介質(zhì)電導(dǎo)率對測量的影響

⑴ 流速分布的影響

     上海自動化儀表有限公司由流體力學(xué)知道，液體在管道內(nèi)流動時(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大，在管壁處為零，其平均流速為：

     只要流速分布相對測量管中心軸為對稱的，則在電極上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小與各點(diǎn)的流速分布狀態(tài)無關(guān)，而只是與被測液體的平均流速成正比。因此，流速分布為軸對稱是均勻磁場型電磁流量計(jì)必須滿足的工作條件之一。

      假如流速分布相對管中心軸為非對稱時(shí)，雖然總的流量相同，但在電極附近感應(yīng)電動勢大，所以測得的信號比實(shí)際流量值大；相反，在與電極成90°的地方感應(yīng)電動勢小所得的信號比實(shí)際流量值小，造成測量誤差。因此，為了使流速度分布軸對稱，變送器前加直管段是必要的。

⑵ 磁場邊緣效應(yīng)對測量的影響

    前面假定磁場分布無限長，那磁場邊緣效應(yīng)的影響可以無慮不計(jì)。事實(shí)上這一假定對實(shí)際流量計(jì)難以做到。下面討論這種邊緣效應(yīng)對儀表性能的影響。

    假定管壁是絕緣的，如圖所示，磁場線圈長度為2L，測量管半徑為D/2，電極A和B在磁場中部，磁感應(yīng)強(qiáng)度B平行于x軸。由圖b所示，磁場中間一段，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，后下降為零。這樣，使得液體內(nèi)部電場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)生的二次磁通反過來改變磁場邊緣部分的工作磁通，使磁場的均勻性進(jìn)一步遭到破壞。這時(shí)，在電極上測得的感應(yīng)電動勢與無限長磁場下的感應(yīng)電動勢大小不一樣，因此產(chǎn)生了誤差。

     假設(shè)磁場軸向長度為有限場時(shí)，電極A和B間產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為；磁場軸向長度為無限長時(shí)，電極間的感應(yīng)電動勢為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，希望有現(xiàn)場的磁場產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與無限長的磁場產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢接近，這時(shí)流量信號的損失小。

      假如管壁是導(dǎo)電的，磁場邊緣效應(yīng)應(yīng)更加明顯，從而導(dǎo)致電極上感應(yīng)電動勢的損失增加，所以管壁通常要涂上絕緣層。假如介質(zhì)的電導(dǎo)率極高，磁場邊緣區(qū)將產(chǎn)生很大的渦電流，引起一次磁通，使工作磁場邊緣區(qū)域兩側(cè)的磁場分別被削弱和增強(qiáng)。所以測電導(dǎo)率高的介質(zhì)不宜用交流勵(lì)磁，而應(yīng)用直流激磁。若被測介質(zhì)中含有導(dǎo)磁性物質(zhì)，磁場邊緣效應(yīng)就更復(fù)雜。由于導(dǎo)磁物質(zhì)的存在，使磁場發(fā)生嚴(yán)重畸變，造成測量的非線性。

⑶ 被測介質(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，測量導(dǎo)電性液體時(shí)，一般不會因介質(zhì)電導(dǎo)率稍有變化而引起誤差，但對于一定的轉(zhuǎn)換器輸入阻抗，被測介質(zhì)的電導(dǎo)率有一個(gè)下限值，不能低于該下限值。

     被測介質(zhì)的電導(dǎo)率太大也是不允許的。例如當(dāng)電導(dǎo)率超過10-1（S/cm）左右時(shí)，就會降低流量信號，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校艌鰹橛邢揲L，被測得導(dǎo)電液體只有流過有限磁場時(shí)，才能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。所以，代表流量信號的感應(yīng)電動勢是磁場部分的導(dǎo)電液體切割磁力線的結(jié)果，磁場兩端以外的導(dǎo)電液體沒有對做出任何貢獻(xiàn)。相反，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。

所以，上海自動化儀表有限公司對一個(gè)電磁流量計(jì)來說，測量不受介質(zhì)電導(dǎo)率影響是有一定范圍的，被測介質(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，必將可以降低被測介質(zhì)電導(dǎo)率的下限。