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電磁流量計渦電流的產生
關鍵字：電磁流量計 日期：2012-12-17 8:33:39
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電磁流量計渦電流的產生
我們知道，處于交變磁場內的金屬導體和導電流體電會像通電鐵芯線圈的鐵芯那樣產生感應電勢，出現感應電流。這些感應電流在金屬導體和流體內圍繞導體中心呈旋渦狀流動，故稱之為渦電流。渦電流在金屬導體內和流體中流動，如同電流流過電阻一樣，也會引起功率損耗，也就是渦電流損耗。渦電流損耗一方面引起導體、流體和管道發熱溫度升高；同時，削弱測量管內的磁場，降低感應信號。因此，必須研究渦電流產生的原因，采取措施盡量降低渦電流損耗，才能有效地減小信號的損失。
渦電流的發生是一種電磁感應現象。導體（金屬管和流體）處于變動的磁場中，在導體內部會產生感應電勢，變動的感應電勢周圍存在變動的二次磁通。這樣，在導體內就會有與二次磁通相交連的感應電流發牛，這就是渦電流。在電磁流量汁傳感器中產生渦電流的原因有兩種情形。一種情形是測量管內的不等流速分布；另一種情形是磁場在管軸方向有限長。下面分別討論這兩種情形。
首先看流體流動狀態的速度分布引起的渦電流。
由圖1-l可以看出，圓管中心軸對稱層流狀態的速度分布呈拋物線狀。這樣，管軸中心的流速為最快，距管壁近的地方流速慢。因此，處在磁場中的導電液體內感應的電勢就會像圖2 - 18(a)所示的那洋，X軸線的最大，距管壁近的地方流速較小。這樣分布大小不一致的變動電場周圍形成了變動的、閉合二次磁力線。于是，就像圖2- 18(b)所示的那樣，在慌體內出現了閉合的渦電流流線 對于流體流動的紊流狀態的速度分布圖，可以近似地看成，圓管軸周圍部分的流這是等流速分布狀態，靠近管壁地方是拋物線狀的速度分布
。因此，在變動磁場下，也會有渦電流產生。顯然，紊流狀態下渦電流的強度要小些。 接下來再看磁場管軸線方向的有限長的情況下渦電流是如何產生的。
圖2 - 19所示，在測量管電極附近，磁感應強度B(z)是一定幅度的穩定值；在測量管的兩端，B(z)急劇減弱。因此，在電極附近的感應電勢比較大，而在兩端逐漸減弱，最后下降到零。這樣，造成流體內部的電場不均勻，引起在x-z的平行面上會產生渦電流。上面說的渦電流是在交流磁場下產生的，渦電流的大小與材料的電阻率有關。電阻率愈高，產生的渦電流愈小（如同鐵心線圈的鐵芯。為了降低渦電流，鐵芯材料中加人高電阻率的硅）．因而，考慮到渦電流，測量管的金屬導管材料直選用高電阻率非導磁的奧氏體不銹鋼材料或非金屬的高純氧化鋁工業陶瓷材料。由于渦電流的原因，對T應用交流勵磁測量流體介質的電導率也有一定限制。處于磁場中十分高的電導率的金屬物體會有大量的渦電流產生，這將引起很大的渦流損失。為此，對液態金屬測量多使用直流磁場或永久磁場。因為它們不存在電磁感應，不會有渦電流。可以分析出，交變磁場下的渦電流與流量感應電勢間的相位相差90，它是造成正交干擾的原因。對矩形波勵磁傳感器，渦電流的波形則呈微分狀態，與流量信號的積分狀態成正交。
不管怎樣，從圖2 - 18和圖2- 19可以看出，渦電流直接影響著輸出流量信號 |
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