流场、磁场及介质电导率对电磁流量计丈量的影响剖析

只需管内流速为轴对称散布，则电极上发生的感生电动势巨细与活动状况无关，不论它是层流仍是紊流，仅与流体的均匀流速成正比．因而，流速散布为轴对称是电磁流量计有必要满意的作业条件之一．
假设，流速散布相对管中心为非对称时，丈量就会发生差错．因为电极上得到的感生电动势e是丈量管内一切液体一起奉献的成果，所以每一个流体质点都有奉献。但由各个流体质点相关于电极的几许方位不同，故即便各质点速度相同，它们对电动势e的奉献也是不同的．越接近电极的质点对电动势e的奉献越大．也就是说，电极邻近的感生电动势较大，与两电极平面成90°的当地的流体发生的感生电势就小．所以，假如电极邻近的流速非轴对称的偏大，测得的流量信号就比实践流量值大；反之，电极邻近的流速非轴对称的偏小，测得的流量信号也就偏小．因而，为了消除因为流速散布而发生的丈量差错，在电磁流量变送器的应有必定长度的直管段，以确保流速的铀对称散布．

(二)磁场边际效应的影响
由前述的根本假定可知，e＝DB这一根本表达式是在“长筒流量计”的模型条件下推得的，即假定沿流体的活动方向上磁场始终是均匀的．实践上，这意味着沿管轴方向上的磁场为无限长，而实践流量计的磁场是有限长的，所以就有必要考虑有限长磁场发生的边际效应对丈量的影响。
1．绝缘管壁
图3—34为流量计丈量管的纵向视图．设磁场长度为2L，丈量管半径为a．电极A和B在磁场中部。则从图中可见：磁场的中心部分，即电极邻近大致是均匀的，两头则逐步削弱，构成不均匀的磁场边线，段后下降为零．这样，在电极邻近发生的感生电势较大，两头则较小，然后形成液体内部电场外有的不均匀而发生涡电流．由涡电流发生的二次磁通，反过来又改动磁场边际部分的作业磁通，使磁场的均匀性进—步遭到损坏。所以，电极上得到的感生电势与无限长磁场下的感生电动势有不同，使丈量信号发生差错．

图3－34 磁场边际效应
设在磁场轴向长度为2L时，电极A和B之间的感生电动势用eAB标明，而无限长磁场时(L→)的感应电动势为e．用S来标明它们的比值，即
S＝ （3－47）
显着，咱们期望S值越接近于1越好。也就是说，期望磁场轴向长度为有限长时电极上发生的感生电动势尽可能接近于无限长时的值．若以L／d标明磁场轴向长度与管道内径之比，则依据核算，在丈量管是绝缘管壁的条件下，S与L／d的联系如图3—35所示．由图可知，在确保S＝0．99的状况下，L/ d的比值规模大致为L／d＝2．8—3．04．这就是说，为了削减磁场地缘的影响，励磁线圈的长度应为丈量管内径的2. 8—3．04倍，这样才能够使电极上发生电动势接近于无限长磁场时的值。

图3－35 S与L / d的联系
2．导电管壁

图3－36 导电管壁S与L / a的联系 图3－37 液态金属磁场边际效应
假如丈量管是导电的，因为导电管壁的短路效果，磁场边际效应就会愈加显着，并导致电极上感生电动势丢失的添加．跟着管壁导电率和壁厚的改动，这种影响也将随之改动．若以标明管壁厚度，K标明管壁电导率，d和依然别离标明丈量管内半径和被测液体电导率，则可用L／d和a＝来标明不同状况下边际效应的影响程度，如图3—36所示．
由图可知，相同的L／d值，丈量管的电导率越大，管壁越厚，这种影响也就越大，即感生电动势的丢失也就越严峻a＝0即适当于管避绝缘的状况(K＝0)，其成果与图3－35所示的相同．所以，对电磁流量计来说，丈量管壁绝缘是十分必要的．

3．液态金属的边际效应
如前所述，因为励磁线圈两头的磁感应强度B是逐步削弱的，构成了不均匀的边际，使被测介质在磁场的边际区域内发生涡电流，对丈量发生影响．当被测介质是电导率极高的液态金属时，这个涡电流的影响就很大。
如图3－37所示，由磁场边际效应发生的涡电流会引起二次磁通，使作业磁场的边际发生畸变，出于左边边际的磁场是逐步增强的，所以左边的涡电流就妄图去削弱这种增强；而右侧的涡电流，因为右侧的磁场逐步削弱，阻挠这种削弱．这样就形成了整个磁场的畸变，便它相关于电极轴不对称．
上述这种效应在值流励磁的状况下虽有必定影响，但问题不大．假如选用沟通励磁的话，跟着励磁电流频率的添加，这种边际效应的影响就比较严峻．
假如被测介质中含有导磁性物质，例如含有铁、钻、镍之类的金属时，磁场边际效应的影响就愈加复杂化．在理论上研讨这种效应时，常用一个纯数，即磁雷诺数RM＝ud来表征这个效应影响的巨细．其间，和别离是介质的磁导率和电导率；u为介质流速；d为丈量管半径．研讨标明，假如RM值不大，并且磁场边际离电极不太近的状况下，即便介质中含有微量的导磁性物质，对丈量的影响仍可疏忽．相反RM值很大，并且磁场边际离电极又比较近的，则因为作业磁场的畸变将给丈量形成严峻的影响。所以，电磁流量计要求被测介质非磁性是必要的．别的，关于液态金属，一般选用直流励磁以削减磁场边际效应．

(三)被测介质电导率的影响
现在，电磁流量计转化路的输入阻抗已有所进步，丈量导电性液体时，一般不会因介质电导率稍有改动而引起差错，但关于必定的转化器输入阻抗，被测介质的电导率有一个下限值min，不能低于该下限值．
被测介质的电导率太大也是不允许的。例如当电导率超越10－1(S／cm)左右时，就会下降流量信号，改动指示值，即指示流量值小于实践流量值．这是因为在电磁流量变送器中，磁场为有限长，被测的导电液体只要流过有限磁场时，才干发生感生电动势e．所以，代表流量信号的感生电动势e是磁场部分的导电液体切开磁力线的成果，磁场两头以外的导电液体没有对e作出任何奉献．相反，因为它们也是和两个电极连通的，故也就构成了一部格外电路。当变送器与转化器衔接在一起时，这部格外电路就与转化器输入阻抗相并联而成为变送器的负载．当被测介质的电导率很大时，外电路的电阻较小，达时不论转化器的输入阻抗有多高，并联的成果将取决于这部分液体外电路，然后减小变送器与转化器之间的传输精度。
所以，对一个电磁流量计来说，丈量不受介质电导率影响是有必定规模的，被测介质电导串既不能太大，也不能太小。跟着电子技术的开展，转化器输入阻抗的进步，必将能够下降被测介质电导率的下限。