與普通的電磁流量計(jì)原理相同,插入式電磁流量計(jì)的測(cè)量原理同樣是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。不同的是,插入式電磁流量計(jì)的體積很小,易于安裝、拆換�，F(xiàn)在市面上的插入式電磁流量計(jì)的檢測(cè)電極多數(shù)安裝在自身底面,極間距D很小,其結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。
在進(jìn)行流量流速測(cè)量時(shí),將其電極深入到流場(chǎng)內(nèi)某一平面,著重對(duì)電極所在位置的點(diǎn)的流速情況進(jìn)行測(cè)量。改變測(cè)量位置,測(cè)量不同點(diǎn)的流速,對(duì)這樣一系列的點(diǎn)進(jìn)行流速測(cè)量后,進(jìn)行計(jì)算整合,得出整個(gè)目標(biāo)流場(chǎng)的平均流速。所以說(shuō)插入式電磁流量計(jì)是一種點(diǎn)流速的流量計(jì)。
依然以長(zhǎng)直圓管道流場(chǎng)流速測(cè)量為例。測(cè)量時(shí),將插入式電磁流量計(jì)以平行Z軸,垂直于XOY面的方向插入管道內(nèi)部。
插入式電磁流量計(jì)內(nèi)部的勵(lì)磁控制電路控制著勵(lì)磁線圈,電路連通時(shí),產(chǎn)生的勵(lì)磁電流通過(guò)勵(lì)磁線圈,插入式電磁流量計(jì)周圍產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)不會(huì)”充滿”整個(gè)管道,這也是插入式電磁流量計(jì)在測(cè)量時(shí)與普通電磁流量計(jì)最大的不同么處。
水流流經(jīng)流量計(jì)切割磁感線,底面電極檢測(cè)到感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。電極將電信號(hào)傳給轉(zhuǎn)換器,經(jīng)過(guò)計(jì)算,得到流量測(cè)量信號(hào)。
由法拉第電磁感應(yīng)定律,插入式電磁流量計(jì)的基本微分方程可表示為：
等式左邊的U表示的是,電極的感應(yīng)電壓,等式右邊的V和B分別表示的是流體的流速和勵(lì)磁線圈所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度,流速是給定的,磁感應(yīng)強(qiáng)度受控也基本不變。求解上述積分方程一定要知道邊界條件,我們用積分表達(dá)式的方法來(lái)計(jì)算泊松方程的邊界問(wèn)題,泊松方程如下；
為了求解兩個(gè)電極間的電位差,首先引入格林函數(shù)G:
我們用Ua、Ub來(lái)表示兩個(gè)電極的電位,兩個(gè)電極的表面積相等,均用S0來(lái)表示。
通過(guò)(1-6),(1-7)兩式計(jì)算可以得出以下結(jié)果：
由式(1-8)可知,當(dāng)h的值不變時(shí),即插入式電磁流量計(jì)所測(cè)量區(qū)域有一定邊界范圍,K的值恒為常數(shù)；且當(dāng)A的值趨近于無(wú)窮大時(shí).L的值趨近于1.
|
