流場、磁場及介質電導率對膠（jiāo）水專用計量表測量的影響分析

膠水專（zhuān）用計量表是一種安裝與使用都相當方便簡單的（de）流量測量儀（yí）表，我們在安（ān）裝使（shǐ）用過程中對於膠（jiāo）水專用計量表要注（zhù）意以下三點：流速分布（bù）、磁場邊緣效應以及被測介質電導率，對於基於（yú）電磁感應原理工作的流量計（jì）類型，這（zhè）三個（gè）方（fāng）麵的因素（sù）是在其使用過程中特別重要的。下麵小編針對這三方（fāng）麵加以介紹：
（一）流速分（fèn）布的影（yǐng）響
隻要管內流速為軸對稱分布，則電*上產生的感生電動勢大小與流動狀態無關，不論它是層流還是紊流，僅與流體的平均流速成正比．因此，流速分布為軸對稱是膠水專用計量表必須滿足的工作條件（jiàn）之一．
假（jiǎ）如（rú），流速分布相（xiàng）對管中心為非對稱時，測量就會產生誤差．因為電*上得到的感（gǎn）生電（diàn）動勢e是測量管內（nèi）所有液體共同貢獻的結果，所以（yǐ）每一個流體質點都有貢獻。但由各個流體質點相對於電（diàn）*的幾（jǐ）何位置不同，故即使各質（zhì）點速度一樣，它們對電動勢e的貢（gòng）獻（xiàn）也是不同的．越靠近電*的質點對電動勢e的貢獻越大．也就是說（shuō），電*附近的感生電動勢較大，與（yǔ）兩電*平麵成90°的地方的流體產生的（de）感生電勢就小（xiǎo）．所以，如（rú）果電（diàn）*附近的流速非軸（zhóu）對稱的偏大，測得的流量信號就比實際流量值大（dà）；反之，電*附近的流（liú）速非軸對稱的偏小，測得的流量信號也就偏小．因此，為了消（xiāo）除由於（yú）流速（sù）分布而產生的（de）測量誤差，在（zài）電磁流量變送（sòng）器的應有一（yī）定長度的直管段，以保證流（liú）速的鈾對稱（chēng）分布．
 (二)磁場邊緣效（xiào）應的影響
由前述（shù）的基本（běn）假定可知，e＝DB  這一基本表達式是在“長（zhǎng）筒流量計（jì）”的模型條件下推（tuī）得的，即假定沿流體的（de）流動（dòng）方（fāng）向上磁場（chǎng）始終是均勻的．實（shí）際上，這意味著沿（yán）管軸方向上的（de）磁場為無限長，而實際流量計（jì）的磁場是有限長的，所以就必須（xū）考慮有限（xiàn）長磁場產生的邊緣效應對測量的影響。
1．絕緣管壁
圖3—34為（wéi）流量計測量管的縱向視圖．設（shè）磁場長度為2L，測量（liàng）管半徑為a．電*A和B在（zài）磁場中部。則從圖中可見：磁場的中間（jiān）部分，即電*附近大致是均勻的，兩端則（zé）逐漸減（jiǎn）弱，形（xíng）成不均勻的磁場邊線，段（duàn）後下降為零．這（zhè）樣，在電*附近（jìn）產生（shēng）的感生電勢較大，兩端則較（jiào）小，從而造成液體內部電場外有的不均勻而產生渦電流．由渦電流產生的二次磁通，反過來（lái）又改變磁場邊緣部分的（de）工作磁通，使（shǐ）磁場的均勻性進—步遭到破壞。所以，電*上得（dé）到的感生電勢與無（wú）限長磁場下的感生電動勢有差別，使測量信號產生誤差．

圖3－34磁場（chǎng）邊緣效應（yīng）
設在磁場軸向長度為2L時，電*A和B之（zhī）間的（de）感生電動勢（shì）用eAB表示，而無限長磁場時（shí）(L→  )的感應電動勢為e．用S來（lái）表示它們的比值，即
S＝
顯然，我們希望S值越接近於1越好。也就（jiù）是說，希望磁場軸向長度為有限長時電*上產生的感生電動（dòng）勢盡可能接近於無（wú）限長時（shí）的（de）值．若以L／d表示磁場軸（zhóu）向長度（dù）與管道內徑之比，則根據計算，在測量管是絕緣管壁的條件（jiàn）下，S與L／d的關係如圖3—35所示（shì）．由圖可知，在保證S＝0．99的情況（kuàng）下，L/ d的（de）比值範圍大致為L／d＝2．8—3．04．這就是（shì）說，為了減少磁場地緣（yuán）的影響，勵磁線圈的長（zhǎng）度應為測量管內徑的2. 8—3．04倍，這樣才可以使電*上產（chǎn）生電動（dòng）勢接近於無限（xiàn）長磁場時的值（zhí）。

圖（tú）3－35 S與L / d的關係
2．導電管壁

圖3－36 導電（diàn）管壁S與L / a的（de）關係
圖3－37液態（tài）金（jīn）屬磁場邊緣效應
如果（guǒ）測量管是（shì）導電的，由於導電管壁的短路作用，磁場邊緣效應就會更加（jiā）明顯，並導致電*上（shàng）感生電動勢損（sǔn）失（shī）的增（zēng）加．隨著管壁導電率和壁厚的變化，這種影響也將隨之改變．若以  表示管壁厚度，K表示管壁電導（dǎo）率，d和  仍然分別表示測量管內半徑和被測液體電導率，則可用L／d和a＝  來（lái）表示不同情況下邊緣效（xiào）應的影響程度，如圖（tú）3—36所示．
由圖可知，同樣的L／d值，測量管的電導率（lǜ）越（yuè）大，管壁越厚，這種影（yǐng）響也就越大，即感生電動勢的損失也就越嚴（yán）重a＝0即相當於管避絕緣的情況(K＝0)，其結果與圖3－35所示的一樣．所以，對膠水專用計量表來說，測量管壁絕緣（yuán）是非常必要的．
3．液態金屬的邊緣效應
如前所述，由於（yú）勵磁線圈（quān）兩端的磁感應（yīng）強度B是逐漸減弱的，形成了不均勻的邊緣，使被測介質在磁（cí）場的邊緣區域內產生渦電（diàn）流，對測（cè）量產生影響（xiǎng）．當被測介質是電導（dǎo）率*高的液態金屬（shǔ）時，這個渦電流的影響就很大。
如圖3－37所示，由磁場邊緣效（xiào）應產生的渦（wō）電流（liú）會引起二次磁通，使工作磁場的邊緣發（fā）生畸變，出於左側邊緣的（de）磁場是逐漸增強的，所以左（zuǒ）側的渦電流就（jiù）企圖去削弱這種（zhǒng）增強；而右側的渦電（diàn）流，由於右側（cè）的磁場逐漸減弱，阻止這種削弱．這樣就造成了整個（gè）磁場的畸變，便（biàn）它相對於電*軸不對稱．
上（shàng）述這種效應在值流勵磁的情（qíng）況下（xià）雖有（yǒu）一定影響，但問題不大．如果采用交流（liú）勵磁（cí）的話，隨（suí）著勵磁電流頻率的增加，這種邊緣效應（yīng）的影響就比較嚴重．
如果被測介質中含有導磁性物質，例如含有鐵、鑽、鎳之類的金屬時，磁（cí）場邊緣（yuán）效應（yīng）的影響就更加複雜化．在理論上研究這種效應時（shí），常用一個純數（shù），即（jí）磁雷諾數RM＝  ud來表征這個效應影響的大小．其中，  和（hé）  分別是（shì）介質（zhì）的磁導率（lǜ）和電導率；u為介質流速；d為測量（liàng）管半徑．研究表明，如果RM值不大（dà），並且磁場邊緣離電*不太近的情況下，即使介質中（zhōng）含有微量的導磁性物質，對測量的影響仍可忽略．相反RM值很大（dà），而且（qiě）磁場邊（biān）緣離電*又比較近的，則由於工作磁場的畸變將給測量（liàng）造成嚴重的影響。所以，膠水專用計量表要求被測介（jiè）質（zhì）非磁性是必要的．另外（wài），對（duì）於液態金屬，一般采用直流勵磁以減少磁場邊緣效應．
(三)被測介質電導率的影響
目前，膠水專用計量（liàng）表轉換路的輸入阻抗已有所提（tí）高，測量導電性液體時（shí），一般不（bú）會因介質電導率稍（shāo）有變化而引起誤差，但對於一定的轉換器輸（shū）入阻抗，被測介質的電導率有一個下限值  min，不能低於（yú）該下限值（zhí）．
被測介（jiè）質的電導率太大也是不允許的。例如當電（diàn）導率超過10－1(S／cm)左右時，就會降低流量信號，改變指示值，即指示（shì）流量值小於實際流量（liàng）值．這是因為在電磁流量變送器中，磁場為有限長，被測的導電液體隻有流過有限磁場時，才能（néng）產生感生電動勢e．所以，代表流量信號的感生電動勢e是（shì）磁場部分（fèn）的（de）導電液體切割磁力線（xiàn）的結果（guǒ），磁場（chǎng）兩端以外的導電液體沒有對e作出任何貢（gòng）獻．相反，由於它們也是和兩個電*連通的，故也就構成了一部分外電路。當變送器與轉換器連接在一（yī）起時，這部分外電路就與轉換器輸（shū）入阻抗（kàng）相並聯而成為變送器的負載．當被測介質（zhì）的電導率很大時，外電路的電阻（zǔ）較小，達時不管轉換器的（de）輸入阻抗有多高，並聯的結果將取決於（yú）這部分（fèn）液體外電路，從而減小變送器與轉換（huàn）器之間的傳輸精度。
所以，對一個膠水專用計（jì）量表（biǎo）來說，測（cè）量不（bú）受介質（zhì）電導率影響是有一定（dìng）範圍的，被（bèi）測介質電（diàn）導串既不能太大，也不能太小。隨著（zhe）電子技術的（de）發展，轉換器輸入阻抗（kàng）的提高，必將可以降低（dī）被測介質（zhì）電導率的（de）下（xià）限。

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