CN112146715B - 一种具有符合权重分布磁场的电磁流量计的励磁方法 - Google Patents

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Abstract

一种具有符合权重分布磁场的电磁流量计的励磁方法，属于电磁流量计技术领域，包括下列步骤：使一种具有符合权重分布磁场的电磁流量计的多个每个磁记忆单体的励磁电流，形成Bil，满足Bil·Wil＝C的合成磁场。其电磁流量计结构：测量管内壁设置一对检测电极。测量管外相对的两侧分别设置一组多个磁记忆单体。每个磁记忆单体上均绕设有励磁线圈。每组多个磁记忆单体均按照矩阵方式排列设置。每个磁记忆单体均为圆柱体形状。磁记忆单体的圆柱体轴线沿着测量管圆形截面径向方向设置。电磁流量计不再以延长励磁线圈的轴向尺寸来获取均匀磁场，从而使其长度缩短，体积大大缩小，扩展了应用场合。

Description

一种具有符合权重分布磁场的电磁流量计的励磁方法
技术领域
本发明属于电磁流量计技术领域，涉及实时液体流量测量的电磁流量计的励磁系统设计，利用一独特的励磁方式，一种具有符合权重分布磁场的电磁流量计的励磁方法。
背景技术
电磁流量计是利用法拉第电磁感应定律的工作原理，来测量导电液体体积流量的仪表。即把导电液体看成导体,流体的流动看成导体做切割磁力线运动。进而用电磁感应定律测量导电流体流速和流量等。其原理见图1。
1为测量管，2为检测电极。
当导电液体沿测量管1在交变磁场与磁力线成垂直方向运动时，导电液体切割磁力线产生感应电势。在与测量管1轴线和磁场磁力线相互垂直的管壁上安装了一对检测电极2，将这个感应电势检出。
若感应电势为E，则有：
E＝BVD ⑴。
式中：B…磁感应强度。
D…电极间的距离，与测量管1内径相等。
V…测量管1内被测流体在截面上的平均流速。
式⑴中磁场B是恒定不变，D为一常数，则感应电势E与被测流体流速V成正比。通过测量管1横截面上的瞬时体积流量Q与流速V之间的关系为：
Figure BDA0002650490400000011
将式⑴代入式⑵得：
Figure BDA0002650490400000012
式中：K…仪表常数
E通常称为流量信号，将流量信号输入转换器，经处理后输出与流量成正比的4～20mA电流信号、脉冲(或频率)信号，可对流量进行记录和调节等。
在电磁流量计的应用领域中，如果测量液体流量导管中的流速分布不是轴向均匀分布时，会影响到电磁流量计的测量精度，应用中，为了获得导管中的流速趋近轴向均匀分布，一般要求电磁流量计安装时，前后要有较大的直管段(一般前直管段为10D，后直管段为5D，D为管道直径),同时为了测量精度要求，励磁系统要求产生均匀磁场，故电磁流量计的励磁绕线线圈的尺寸(轴向、径向)要足够大，这就势必造成电磁流量计的体积大，增加成本，同时在一些应用场合，因无法满足较长的直管段条件，进而限制了电磁流量计的应用。
所以在应用中，如何减小电磁流量计的体积，减小其前后直管段的尺寸(长度)对测量精度的影响，是扩展电磁流量计应用场合的关键问题之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有符合权重分布磁场的电磁流量计的励磁方法，不再以延长励磁线圈的轴向径向尺寸来获取均匀磁场，从而使其长度缩短，体积大大缩小。
采用的技术方案是：
一种具有符合权重分布磁场的电磁流量计的励磁方法，包括下列步骤：
使一种具有符合权重分布磁场的电磁流量计的多个磁记忆单体的励磁线圈内的励磁电流Iil形成Bil，满足Bil·Wil＝C的合成磁场，其中Bil-为磁感应强度、Wil-为权重函数、C-为常数。
所述的一种具有符合权重分布磁场的电磁流量计结构为：包括测量管，测量管内壁设置一对检测电极和励磁系统，励磁系统包括两组磁记忆单体和多个励磁线圈。
测量管外上、下两侧分别设置一组多个磁记忆单体。每个磁记忆单体上均绕设有励磁线圈。
每组多个磁记忆单体均按照矩阵方式排列设置。
每个磁记忆单体均为圆柱体形状。磁记忆单体的圆柱体轴线沿着测量管圆形截面径向方向设置。
在电磁量计测量中，任意一点流体，经测量管内某一点P(X，Y，Z)时，在检测电极上产生的感应电势dE，不仅与该点的流速V及该点的磁感应强度Bil成正比，而且与该点的权重函数Wil成正比，如图2dE＝Bil·V·Wil·dP。
dE——点流速在检测电极上产生的电势。
Bil——该点的磁感应强度。
V——该点的流速。
Wil——该点的权重函数值。
dP——该点流体微元。
通过调整每个磁柱上励磁绕线线圈的励磁电流Iil大小，来调整每个磁柱磁感应强度Bil的大小。
即在权重函数Wil值大的地方，设计的磁感应强度Bil弱一些，在Wil小的地方设计的磁感应强度Bil强一些。使Bil·Wil＝C,C—常数。
则：dE＝V·Bil·Wil·dZ＝C·V·dP。
按权重磁场分布规律的电磁流量计传感器，检测电极间的感应电势E与断面的流速积分值成正比，而与断面内的流体速度分布无关，这就是按权重函数规律分体的非均匀磁场的设计思想。
其优点在于：
这样的电磁流量计，不再以延长励磁线圈的轴向径向尺寸来获取均匀磁场，从而使传感器长度缩短，体积大大缩小，同时，也不必需要较长的前后直管段来获得流速轴向的均匀分布，从而大大缩短电磁流量计要求的安装前后直管段要求，扩展了应用场合。
附图说明
图1为电磁流量计原理图。
图2为测量管截面流速权重函数分布图。
图3为原励磁线圈结构示意图。
图4为符合测量管截面流场权重函数规律的磁场感应强度B分布示意图。
图5为本发明的主视剖视图。
图6为本发明的俯视图。
图7为励磁系统的一组多个磁记忆单体和多个励磁线圈的立体结构示意图。
测量管1、检测电极2、原励磁线圈3、励磁线圈4、磁记忆单体5。
具体实施方式
普通电磁流量计的励磁系统为矩形的匝数N的励磁绕线组，励磁绕线组通入电流I，由法拉第电磁感应定律，产生垂直绕线线圈(原励磁线圈3)方向的电磁感应强度B，如图3所示。
这一电磁感应强度B是均匀分布磁场，无法产生符合权重函数规律的磁场。如图4。
那么如何产生符合权重函数规律的分布磁场，使Bil·Wil＝C，C为常数。
一种具有符合权重分布磁场的电磁流量计，有测量管1，测量管1内壁设置一对检测电极2，一对检测电极2对称的分布在一个圆形截面的直径两端。
励磁系统包括两组磁记忆单体5和多个励磁线圈4。
测量管1外上、下两侧分别设置励磁系统的一组多个磁记忆单体5。每个磁记忆单体5上均绕设有励磁线圈4。
每个磁记忆单体5均为圆柱体形状。
一对检测电极2位于测量管上水平方向左右两侧。
磁记忆单体5的圆柱体轴线沿着测量管1圆形截面径向方向设置。
每组多个磁记忆单体5均按照矩阵方式排列设置，例如为n行m列。
每个磁记忆单体5上均绕设有励磁线圈4。
每组多个磁记忆单体5由对应的支架支撑。
一种具有符合权重分布磁场的电磁流量计的励磁方法，通过调整每个磁记忆单体5上的励磁线圈4上电流Iil形成的磁感应强度为Bil的磁场，满足Bil·Wil＝C条件的合成磁场。
具有该分布规律磁场的电磁流量计，检测电极2间的感应电势E与断面的流速V积分值成正比，而与断面内的速度分布无关。由于这样的磁场，轴向尺寸可大大减小，从而使传感器尺寸体积大大缩小，同时由于感应电势与断面流速分布无关，其前后直管段尺寸也可大大减小，扩展了电磁流量计的应用场合。

Claims (3)

1.一种具有符合权重分布磁场的电磁流量计的励磁方法，其特征在于包括下列步骤：
使一种具有符合权重分布磁场的电磁流量计的多个磁记忆单体(5)的励磁线圈(4)内的励磁电流Iil形成Bil，满足Bil·Wil＝C的合成磁场，其中Bil-为磁感应强度、Wil-为权重函数、C-为常数；
所述的一种具有符合权重分布磁场的电磁流量计结构为：包括测量管(1)，测量管(1)内壁设置一对检测电极(2)和励磁系统，励磁系统包括两组磁记忆单体(5)和励磁线圈(4)；
测量管(1)外上、下两侧分别设置一组多个磁记忆单体(5)；每个磁记忆单体(5)上均绕设有励磁线圈(4)。
2.根据权利要求1所述的一种具有符合权重分布磁场的电磁流量计的励磁方法，其特征在于包括下列步骤：每组多个磁记忆单体(5)均按照矩阵方式排列设置。
3.根据权利要求1所述的一种具有符合权重分布磁场的电磁流量计的励磁方法，其特征在于包括下列步骤；每个磁记忆单体(5)均为圆柱体形状；磁记忆单体(5)的圆柱体轴线沿着测量管(1)圆形截面径向方向设置。
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