与普通的电磁流量计原理相同,插入式电磁流量计的测量原理同样是基于法拉第电磁感应定律。不同的是,插入式电磁流量计的体积很小,易于安装、拆换。现在市面上的插入式电磁流量计的检测电极多数安装在自身底面,极间距D很小,其结构如图1-2所示。
在进行流量流速测量时,将其电极深入到流场内某一平面,着重对电极所在位置的点的流速情况进行测量。改变测量位置,测量不同点的流速,对这样一系列的点进行流速测量后,进行计算整合,得出整个目标流场的平均流速。所以说插入式电磁流量计是一种点流速的流量计。
依然以长直圆管道流场流速测量为例。测量时,将插入式电磁流量计以平行Z轴,垂直于XOY面的方向插入管道内部。
插入式电磁流量计内部的励磁控制电路控制着励磁线圈,电路连通时,产生的励磁电流通过励磁线圈,插入式电磁流量计周围产生均匀磁场。该磁场不会”充满”整个管道,这也是插入式电磁流量计在测量时与普通电磁流量计最大的不同么处。
水流流经流量计切割磁感线,底面电极检测到感应电动势。电极将电信号传给转换器,经过计算,得到流量测量信号。
由法拉第电磁感应定律,插入式电磁流量计的基本微分方程可表示为：
等式左边的U表示的是,电极的感应电压,等式右边的V和B分别表示的是流体的流速和励磁线圈所产生的磁感应强度,流速是给定的,磁感应强度受控也基本不变。求解上述积分方程一定要知道边界条件,我们用积分表达式的方法来计算泊松方程的边界问题,泊松方程如下；
为了求解两个电极间的电位差,首先引入格林函数G:
我们用Ua、Ub来表示两个电极的电位,两个电极的表面积相等,均用S0来表示。
通过(1-6),(1-7)两式计算可以得出以下结果：
由式(1-8)可知,当h的值不变时,即插入式电磁流量计所测量区域有一定边界范围,K的值恒为常数；且当A的值趋近于无穷大时.L的值趋近于1.
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