化工儀器網(wǎng)
技術(shù)文章
斯美特RPMAG62F分體式電磁流量計特點
閱讀：195 發(fā)布時間：2025-1-7斯美特RPMAG62F分體式電磁流量計特點是一種測量液體流量的儀器，它通過測量液體通過導(dǎo)電管道時的電磁感應(yīng)來實現(xiàn)流量測量。其工作原理基于法拉第電磁感應(yīng)定律，即當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運動時，會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，并與導(dǎo)體的速度和磁場的強度成正比。下面將詳細(xì)介紹電磁流量計的工作原理、公式，以及主要參數(shù)和調(diào)整方法。
一、電磁流量計的工作原理
電磁流量計由流量傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成。流量傳感器由兩個電磁線圈組成，分別為勵磁線圈和檢測線圈。勵磁線圈通過外加電流在導(dǎo)電管道上產(chǎn)生一個強磁場，而檢測線圈用于測量液體通過導(dǎo)電管道時的感應(yīng)電動勢。當(dāng)導(dǎo)電液體通過導(dǎo)電管道時，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，液體中的導(dǎo)體運動會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，而這個感應(yīng)電動勢與液體的速度和磁場的強度成正比。因此，通過測量感應(yīng)電動勢的大小，可以確定液體的流量。
具體而言，當(dāng)流體通過導(dǎo)電管道時，沿著管道截面的一根軸向沿著導(dǎo)電管道的速度加速度加上一個電勢的梯度（由于導(dǎo)電液體的電導(dǎo)率一般很低，可以忽略），這個電勢梯度可以表示為E = -frac{dV}{dx}，其中E是電勢梯度，V是管道徑向的電勢，dx是管道徑向的位移。當(dāng)導(dǎo)電液體通過磁場時，由于導(dǎo)電液體的電流密度J與電場強度的關(guān)系為J = σE，其中σ是導(dǎo)電液體的電導(dǎo)率，E是電場強度。根據(jù)安培定律rotB = μ_0J，其中B是磁感應(yīng)強度，J是電流密度，μ_0是真空中的磁導(dǎo)率。所以可以得到rotB = μ_0σE。根據(jù)斯托克斯定理，可以將上述方程寫為：
int_{A} rot B·dA = μ_0int_{V} σE·dV
其中A是管道的橫截面積，B是通過橫截面A的磁感應(yīng)強度，E是由于導(dǎo)電液體通過磁場產(chǎn)生的電場強度。上述方程的左側(cè)是磁感應(yīng)強度的繞線積分，右側(cè)是電場強度的體積積分。在坐標(biāo)系xOy平面的位置上，因為沒有磁場的垂直分量，B = B_z =0，所以在左側(cè)的推導(dǎo)過程中，為BdA=BydS。又因為在垂直于y軸的方向上有B_x = 0，所以rotB = frac{dB_y}{dx}，σE = rho cdot E，其中**ρ= frac{1}{σ}**是液體的電阻率。代入原方程得到：
int_{A} frac{dB_y}{dx}·dA = μ_0int_{V} j·dV
由于電阻率與電導(dǎo)率成反比，所以** frac{dB_y}{dx} = - frac{μ_0}{ρ} int_{V} j·dV**。對上式在y方向上進行一次積分變換，即可得到：
B_{y1} - B_{y0} = frac{μ_0}{ρ} ∫{V1}≈ frac{μ_0}{ρ} int{V0}v·a·dt = frac{μ_0}{ρ}∫{t0}^{t1}∫{V_y0}^{V_y1}v·a·drdy = frac{μ_0}{ρ}∫{t0}^{t1}a ycdot ∫{C0}^{C1}v·dsdt
其中，B_{y1}和B_{y0}是導(dǎo)電液體通過磁場時的磁感應(yīng)強度，V1和V0是導(dǎo)電液體通過磁場時的體積，v是導(dǎo)電液體通過導(dǎo)電管道時的流速，a是導(dǎo)電液體通過導(dǎo)電管道時的橫截面積，t1和t0是液體通過磁場的時間，C1和C0是液體通過磁場時的質(zhì)量流動線，ds是質(zhì)量流動線C上的長度元素，**ρ= frac{1}{σ}**是液體的電阻率?？梢钥闯觯?dāng)導(dǎo)電液體通過導(dǎo)電管道時，磁感應(yīng)強度的變化與導(dǎo)電液體通過導(dǎo)電管道的質(zhì)量流動線和流速有關(guān)。
根據(jù)安培環(huán)路定理，$∮ H·dl =
Ncdot I**，其中H是磁場強度，I是線圈上的電流，N是線圈的匝數(shù)，dl是線圈上的長度元素，∮表示對線圈上的閉合路徑C求線積分。當(dāng)線圈上有$2Ni的電流時，環(huán)路積分∮ H·dl = 2Ni cdot L=Ncdot I**，其中L是線圈的周長。由于流量傳感器中的勵磁線圈通過外加電流產(chǎn)生了磁場，所以可以得到H = frac{I}{2πR}。將上述方程代入到斯托克斯定理中，即可得到：
∮ H·dl = frac{I}{2πR}∮dl =frac{I}{2πR} L=Ncdot I
即frac{L}{2πR}= N。再代入到B = μ_0H中，即可得到：
B = μ_0 cdot frac{I}{2πR}
其中B是線圈內(nèi)的磁感應(yīng)強度，I是線圈上的電流，R是線圈的半徑。
由于液體流經(jīng)磁場時感應(yīng)出的電動勢E與磁感應(yīng)強度B及流速v成正比，可以得出以下公式：
E = k·B·v
其中k是一個與傳感器有關(guān)的常數(shù)，稱為刻度系數(shù)。通過測量感應(yīng)電動勢的大小，再根據(jù)公式，就可以計算出液體的流速和流量。
斯美特RPMAG62F分體式電磁流量計特點
