與普通的電磁流量計原理相同,插入式電磁流量計的測量原理同樣是基于法拉第電磁感應定律。不同的是,插入式電磁流量計的體積很小,易于安裝、拆換。現在市面上的插入式電磁流量計的檢測電極多數安裝在自身底面,極間距D很小,其結構如圖1-2所示。
在進行流量流速測量時,將其電極深入到流場內某一平面,著重對電極所在位置的點的流速情況進行測量。改變測量位置,測量不同點的流速,對這樣一系列的點進行流速測量后,進行計算整合,得出整個目標流場的平均流速。所以說插入式電磁流量計是一種點流速的流量計。
依然以長直圓管道流場流速測量為例。測量時,將插入式電磁流量計以平行Z軸,垂直于XOY面的方向插入管道內部。
插入式電磁流量計內部的勵磁控制電路控制著勵磁線圈,電路連通時,產生的勵磁電流通過勵磁線圈,插入式電磁流量計周圍產生均勻磁場。該磁場不會”充滿”整個管道,這也是插入式電磁流量計在測量時與普通電磁流量計最大的不同么處。
水流流經流量計切割磁感線,底面電極檢測到感應電動勢。電極將電信號傳給轉換器,經過計算,得到流量測量信號。
由法拉第電磁感應定律,插入式電磁流量計的基本微分方程可表示為：
等式左邊的U表示的是,電極的感應電壓,等式右邊的V和B分別表示的是流體的流速和勵磁線圈所產生的磁感應強度,流速是給定的,磁感應強度受控也基本不變。求解上述積分方程一定要知道邊界條件,我們用積分表達式的方法來計算泊松方程的邊界問題,泊松方程如下；
為了求解兩個電極間的電位差,首先引入格林函數G:
我們用Ua、Ub來表示兩個電極的電位,兩個電極的表面積相等,均用S0來表示。
通過(1-6),(1-7)兩式計算可以得出以下結果：
由式(1-8)可知,當h的值不變時,即插入式電磁流量計所測量區域有一定邊界范圍,K的值恒為常數；且當A的值趨近于無窮大時.L的值趨近于1.
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