插入式电磁流量计的研究.pdf

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1、38传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2016年第35卷第4期DOI：10．13873／J．1000--9787(2016)04--0038--04插入式电磁流量计的研究李小京，路璐(天津工业大学电气工程与自动化学院，天津300387)摘要：研究提高插入式电磁流量计的准确度问题。通过改进流量计内部所插人线圈的物理结构与改进流量计的物理结构来提高测量精度。分别计算出传统流量计与改进后的流量计的磁通密度，并对流场进行数值耦合，获得电极两端的电动势，并与实验数值对比，误差分别为l1．3％，4．25％，证明

2、了所用方法的合理性。关键词：电磁感应；传感器；插入式电磁流量计中图分类号：TB937文献标识码：A文章编号：1000-9787(2016)04-0038--04StudyoninsertionelectromagneticflowmeterLIXiao-jing．LUL“(SchoolofElectricalEngineeringandAutomation，TianjinPolytechnicUniversity，Tianjin300387，China)Abstract：Researchonimprovingmethodsforaccuracyofins

3、ertionelectromagneticflowmeter．Byimprovingphysicalstructureofcoilandimprovingphysicalstructureofflowmetertoimprovemeasuringprecisionofflowmeter．Respectivelycalculatemagneticfluxdensityoftraditionalflowmeterandimprovedflowmeter，andnumericalcouplingofflowfieldiscarriedout，electromo

4、tiveforceattheendsofelectrodesisobtained，andcomparedwithexperimentalvalue，errorsare11．3％and4．25％，respectively，rationalityofthemethodisproved．Keywords：electromagneticinduction；sensor；insertionelectromagneticflowmeter0引言计的基本方程解。插入式电磁流量计是在管道式电磁流量计的基础上发展起来的一种流体流量仪表，保留了电磁流量计测量原有的优点，克服

5、了电磁流量计在大口径管道上安装困难、费用高等缺陷。插入式电磁流量计主要由传感器和变送器组成。传感器将液体流量变换成感应电动势信号，并传输到转换器；转换器将传感器送来的流量信号进行放大，并将流量信号转换成电信号。电极检测出的感应电势数值很小，通常是图1插入式电磁流量计原理图V，因此，测量精度很容易受外界影响。Fig1Principlediagramofinsertionelectromagneticflowme~r本文提出了通过向流量计内部插入铁芯和改进流量计已知插入式电磁流量计的基本方程为的物理结构的方法，重新检测电极两端的电动势，并与实验UA目=2RB

6、=BDEv(1)如图2，当圆柱绕流为平面势流且磁场在z轴方向分布数据相对比误差较小，比传统的插入式电磁流量计有着更均匀时，磁场为定值曰，流体流速为定值，两个电极间距好的精确度。为D，考虑有限区域影响时，两电极间的电位差通过辅助公1插入式电磁流量计的基本方程式G(格林公式)可得J如图1所示，流体做切割磁感线运动所产生的感应电，=2kRB,v=kBDv动势，通过电极引入到转换器中进行测量，以线圈匝数为2620匝的传感器的物理模型为例，给出了插入式电磁流量i=收稿日期：2015-08-22基金项目：国家自然科学基金资助项目(61372011)；天津市重点实验室

7、项目第4期李小京，等：插入式电磁流量计的研究39由式(2)可知，当测量区域的边界固定，即h固定时，k为常数，且当h趋近于无穷大时，k值趋近于1。JI／一、：。／▲fr．—／y油图4铁芯模型●●●O■■0●●一圈一Fig4ModelOfori5roncoreL图2椭圆柱型传感器的三维模型5OFig23Dmodelforellipticcylindricalsensor等势线，矢量范围0：曰_【、骥裰1．00_一=，2流量计电磁场的求解0．95⋯⋯‘0．90当电流通过线圈时，会在线圈周围产生磁场。流量计需测量杆的两侧各设置了一对电极，在流量计进行测量时，只魁

8、0．75iO．7O⋯一⋯，弩．0．。⋯．一⋯⋯．凰分h=’。‘‘O．65需将电极