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，管道橫截面上各點的流速是不相等的，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，管道橫截面上各點的流速，僅是該點至管道中心距離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，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。事實上這一假定對實際流量計難以做到。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，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，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，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，電磁流量計轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗已有所提高，測量導(dǎo)電性液體時，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，就會降低流量信號，改變指示值，即指示流量值小于實際流量值。這是因為在電磁流量變送器中，磁場為有限長，被測得導(dǎo)電液體只有流過有限磁場時，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，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，外電路的電阻較小，這時不管轉(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電磁流量計來說，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。