非均匀磁场电磁流量计
非均匀磁场电磁流量计
电磁流量计不能用于测量非轴对称流型流体和小流量测量，其根本原因在于靠近电极区域对流型变化的“过度敏感"。当流型为轴对称时，电极附近的过度敏感区被远离电极的欠敏感区所平衡，故流量计可以准确测量。而当流速分布偏离轴对称时，这种敏感平衡关系被破坏，测量将会出现误差。为了解决非轴对称流条件下上述敏感平衡关系被破坏这一问题，非均匀磁场电磁流量计应运而生。
现今世界各国生产的工业用电磁流量计，其传感器励磁磁场绝大多数是属于均匀型的，励磁线圈尺寸较大，轴向长度较长，测量管也就较长，这样才能消除磁场边缘不均匀的影响，因此，这种传感器体积较大，并且它难以准确测量流速分布为非轴对称状态的流体流量。
非均匀磁场电磁流量计通过改变励磁线圈的尺寸形状、增加附加线圈来改变磁场的分布或改变电极形状来改变权重函数的分布，使得非均匀磁场的磁场强度和权重函数的乘积为一常数，也就说通过该非均匀磁场运动的每一个流体微元所产生的感应电动势的大小相同，此时被测流体对称性受到破坏时也不致影响感应电动势的大小，即流量计可用来测量非对称流的流量。非均匀磁场的轴向长度只要能保证在两电极所在的平面内具有所需要的磁通密度即可，因此其长度远比均匀磁场的长度短。这样就便于缩小传感器的长度， 实现传感器的小型化。
非均匀磁场的电磁流量计同均匀磁场的电磁流量计一样，都是基于法拉第电磁感应原理。但前者传感器励磁线圈的设计*遵循一种新的理论基础，涉及的大多是较繁琐和复杂的数学推导等理论问题，至今仍无大的进展，且由于目前工艺水平的限制，理论设计结果难于实现，使得60年代就己出现的非均匀磁场电磁流量计至今仍处于发展阶段。
唯有理论上取得突破性进展和微机械加工技术达到一定水平，非均匀磁场才可能代替均匀磁场，进行非轴对称流的准确测量和实现传感器的小型化。
非轴对称流条件下的磁场设计
引入权重函数的概念，感生电动势可表达为【5】： 式中：矿为测量管的容积，旷为权重函数。为解决流体流速场分布对测量精度的影响，在六十年代末试制了非均匀磁场型电磁流量传感器【5】。如果使测量管内各点的败曰，=常数(2—6) (如图2．1，职为权重函数廖在石轴方向的分量，毋为磁场雪在y轴方向的分量) 则电极间产生的感生电动势与流体速度分布无关而只和流量成正比【2引。权重函数仅与测量管及电极的形状和大小有关，在测量管道和电极已定的情况下，可以改变传感器励磁线圈的形状和尺寸获得不同的励磁磁场。我们设想，对圆形管道传感器磁场能够按照召=％ (2-7) 规律分布(Bo为电极所处截面中心处的磁感应强度)，即权重函数w值大的地方，设计的磁感应强度B弱一些；而W小的地方，设计的磁感应强度B强一些， 如图2．2所示。电权重函数矿极电磁感应强度8 图2．2权重分布磁场18 极
由此可见，在这样的分布规律磁场的圆形管道中，点电极间的感应电势与断面的流速积分值成正比，而与断面内的速度分布无关。也就是说，按权重函数磁场分布规律的传感器，在流体速度改变时，感应电势只与流速积分值成正比，而与速度的分布无关。这就是“非均匀磁场电磁流量计”的设计思想。
小结
本章引入智能电磁流量计的磁场理论基础——叔重函数，详细介绍了其物理意义和实际应用。权重函数理论是非均匀磁场电磁流量计设计的核心依据。非均匀磁场电磁流量计的可以实现传感器的小型化，可用来测量非对称流的流量。其设计的核心是，使非均匀磁场的磁场强度和权重函数的乘积为一常数。这也就是非轴对称流条件下磁场设计要遵循的原则。权重函数仅与测量管及电极的形状和大小有关，在测量管道和电极已确定的情况下，可以改变传感器励磁线圈的形状和尺寸获得不同的励磁磁场。本章内容为励磁线圈对励磁磁场性能的影响的研究提供了理论依据。扩展阅读：开封中仪流量仪表有限公司专业生产电磁流量计、孔板流量计、涡街流量计、文丘里流量计、V锥流量计、V型锥流量计、喷嘴流量计、插入式电磁流量计、智能电磁流量计、分体式电磁流量计、一体式电磁流量计、标准孔板流量计、标准孔板、一体化孔板流量计、标准喷嘴流量计、长径喷嘴流量计、标准喷嘴、长径喷嘴、插入涡街流量计、智能涡街流量计，更多信息请访问开封中仪网站：
