您好,歡迎您!

                      官方微信|加入收藏|聯系我們|

                      渦街流量計

                      產品中心

                      聯系我們

                      熱銷產品

                      高中物理模型參數對電磁流量計測量結果影響分析

                      來源:作者:發表時間:2018-03-15 10:45:36

                       摘 要:在高中物理學習過程中,傳感器這一章并不是高考的重點方向,但對于學習的創造性思維和應用能力的培養卻是比較重要的內容。電磁流量計(以下簡稱EMF)作為傳感器家族中的杰出代表,在不斷深入的學習探究過程中,我發現之前學習的電磁學知識可以在EMF中得到巧妙的應用,EMF原理模型其實就是導電流體中帶電粒子以一定速度進入預設磁場,切割磁力線,產生感應電動勢,形成電壓和電流輸出回路,電量信號經處理后,供測量獲取數據。如果用戶獲得的測量數據不準確,那就失去了EMF利用的價值意義。因此,利用高中物理模型知識,對影響EMF測量結果的相關因素進行分析,采取匹配調整對策,避開測量誤差,取得正常的測量結果,尤顯必要。

                       
                      在“人工智能”不斷發展的今天,科技進步在許多領域的應用,已經把人類從繁雜的體力勞動中解救出來。傳感器的出現,把人類感知世界的能力進行了無限可能的延伸,而EMF就是這樣的自動化測量儀器之一。
                       
                      1 EMF流量測量的目的
                      1.1 檢測、控制、決策的要求
                      企業在生產過程中給管理者或控制系統提供流量參考的準確數值,以便做出合理地判斷與調節,達到優良的控制,提高產品的質量與產量。
                       
                      1.2 節能、高效、經濟的需求
                      在節約資源和能源越來越為人們重視的今天,流量測量的另一目的是從經濟利益出發,對于一個生產企業內部使用的資源和能源分配和管理,EMF測量是實現其目的必不可少的手段之一。
                       
                      2 電磁流量計
                      2.1 基本概念
                      電磁流量計(簡稱EMF)是利用法拉第電磁感應定律制成的一種測量導電液體體積流量的傳感器儀表。
                      原理模型示意圖
                      2.2 EMF基本原理及示意圖
                      2.2.1 基本原理
                      導電的流體介質在磁場中做垂直方向流動而切割磁力線,會在兩電極上產生感應電勢,形成電壓和電流輸出回路。
                      2.2.2 原理模型示意圖
                      原理模型圖如圖1所示。
                      2.3 EMF外形圖列舉
                      EMF外形圖如圖2所示。
                      EMF外形圖流體流徑圖和電阻圖
                      3 EMF高中物理基本模型
                      經典引入--平板流體槽模型如下。假設流體流經如圖3所示的橫截面為長方形的一段管槽,其中空部分的長、寬、高分別為圖中的 a 、 b 、 c 。電磁流量計的兩端與流體的管槽相連(圖中虛線)。圖中流量計的上下兩面是金屬材料,前后兩面是絕緣材料?,F于流量計所在外加磁感應強度為 B 的勻強磁場,磁場方向垂直于前后兩面。當導電流體穩定地流經電磁流量計時,在流槽外將電磁流量計上、下兩表面分別與一串接了電阻 R 的電流表的兩端連接, I 表示測得的電流值。已知流體的電阻率為ρ ,不計電流表的內阻,則可求得流量為(A)。
                      20180315104841.jpg
                       
                      解析:設管中流體的流速為 v ,則在 Δt 時間內流體在管中向前移動的距離為 vΔt ,這樣如圖畫線的流體在 Δt 時間內都將流過橫截面,設此橫截面積為 S ,則畫線的流體體積Δ V = Sv Δ t ,除以時間Δt,則得到流體在該管中的流量為 Q =Sv 。對于題干所給的流量計,橫截面積 S = bc ,故流過流量計的流量 Q = vbc ,對于給定的電磁流量計, b 與 c 是常量,可見測流量實質是測流速。
                       
                      當可導電流體穩定地流經電磁流量計,流量體將切割磁感線,這樣在電磁流量計的上、下兩面產生的感應電動勢 E = vBc ,其中 B 是垂直于電磁流量計前后兩面的勻強磁場的磁感應強度,c 是流過流量計流體的厚度, v 是可導電流體流經流量計的流速。這樣在管外將流量計上、下兩表面分別與一串接了電阻R的電流表的兩端連接,如圖4所示,則將有電流流過閉合電路。這個閉合電路中的電動勢就是由可導電流體沿流量計流動切割磁感線而產生的感應電動勢,如圖4所示,電阻包括外接的電阻 R 和可導電流體的電阻20180315104940.jpg。
                      這樣根據歐姆定律,得到閉合電路中的電流等于:
                      20180315104944.jpg
                       
                      4 EMF測量精度
                      4.1 測量精度
                      測量結果與被測量真值之間的一致程度,測量精度是考量EMF測量結果準確程度的重要指標,精度高的基本誤差為(±0.5%~±1%)R,精度低的則為(±1.5%~±2.5%)FS。
                       
                      4.2 測量數據不準確可能帶來的危害
                      (1)測量數據誤差較大,造成經濟損失,引起交易糾紛。
                      (2)測量上傳數據異常,可能引發相關控制設備誤動或拒動,引發安全生產事故。
                      (3)其他影響及危害。
                       
                      5 高中物理模型參數對EMF測量結果的影響分析
                      5.1 EMF高中物理模型參數
                      流經EMF的流量:
                      20180315105644.jpg
                      式中,Q為流經EMF的流量,I為閉合電路中的電流,B為外加磁感應強度,R為串接電阻,P為可導電流體的電阻率,a、b、c為流體輸送管槽尺寸。
                       
                      5.2 各參數對EMF測量結果影響及對策分析
                      影響分析的前提:EMF與被測流體已匹配安裝。
                      5.2.1 串接電阻 R 分析
                      作為串接電阻 R ,若為可變的外接電阻,人為調節時,一般是對EMF校驗時進行。當然, R 在EMF正常運行情況下是個固值,不會對測量結果產生影響。校驗舉例:EMF長時間運行后,如槽(管)壁污垢增加,測量誤差增大,校驗時調節加大外接電阻,降低回路電流I,達到測量結果與實際流量趨于一致的目的。
                       
                      5.2.2 可導電流體的電阻率 ρ 影響分析
                      (1)金屬混入影響。
                      被測流體介質中含有金屬時,流體材料性質發生變化,流體電阻率 ρ 變小,EMF的電極容易發生短路現象,這時候測量結果明顯偏小或為零。
                      對策:在EMF安裝位置上游側安裝流體過濾設備或沉降排污池(溝),防止金屬等雜物進入下游流道。
                      (2)真空氣泡影響。
                      被測流體中存在大量真空氣泡時,可導電流體在槽(管)內分布不均勻,流體材料性質發生變化,流體電阻率 ρ 變化,同時槽(管)震動增加,EMF測量數值的波動,造成測量誤差。
                      對策:在EMF上游側安裝自動真空配壓閥。
                       
                      5.2.3 流體輸送管槽尺寸 a 、 b 、 c 影響分析
                      (1)流體非滿槽(管)情況影響。
                      被測管槽尺寸在安裝時已經固定,即EMF默認尺寸。但如果被測流體在非滿槽(管)情況下,則流體流過EMF形成的流體截面積實際已經小于 a 、 b 、 c 尺寸槽(管)的截面積,造成測量結果大于實際值。
                      對策:正確選擇EMF安裝位置,如:選擇流體爬升直槽(管)段安裝,受流體自身重力影響,正常情況下該槽(管)段滿流體?;?于“U”形槽(管)底部直段安裝。
                       
                      (2)槽(管)壁污垢影響。
                      長期運行,流體中部分物質附著在槽(管)壁上,形成污垢,流體流過槽(管)時的截面積變小,造成測量結果大于實際值。
                      對策:按照定期計劃維護,對流體槽(管)進行排污處理,必要時采取物理或化學措施對槽(管)壁污垢進行清除。
                       
                      5.2.4 閉合電路中的電流 I 影響分析
                      (1)接線盒端子虛接影響。
                      接線盒端子虛接或接觸不良,造成閉合回路開路或回路電阻增大,EMF測量結果為0或減小。
                      對策:更換接線端子,擰緊壓實端子。
                      (2)回路接線絕緣下降影響。
                      回路接線有破皮接地或對地絕緣下降,造成閉合回路電壓下降至0或電壓降低,EMF測量結果為0或減小。
                      對策:更換回路接線,測量對地絕緣合格。
                       
                      5.2.5 磁感應強度 B 影響分析
                      (1)外部環境磁場干擾影響。
                      正常情況下,EMF的自帶磁場為恒定勻強磁場,但離EMF較近的變壓器或電機運行時產生的外部磁場,會與EMF的恒定磁場產生疊加,EMF的勻強磁場被改變,其磁感應強度 B 發生變化,造成測量結果誤差。
                      對策:調整EMF安裝位置。
                       
                      (2)EMF恒定磁場電源回路故障影響。
                      EMF供電電源系統故障,無法提供恒定磁場,造成測量系統不能正常工作。
                      對策:檢測電源回路絕緣,正常后恢復EMF電源系統開關。必要時返廠維修。
                       
                      6 結語
                      高中物理模型中每個參數變化對EMF的測量結果均會產生影響。對于測量結果使用者來說,在一定程度上,某些測量結果誤差帶來的影響可能會是致命的。因此,在EMF出現測量誤差時,要具體問題具體分析,找到影響誤差產生的因素,采取相應的對策,解決問題,確保EMF測量結果在正常范圍內。
                      磁浮子液位計
                      337P日本欧洲亚洲大胆69影院