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電磁流量計誤差分析與改進措施 |
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| 發(fā)布日期：2022-09-20 點擊：861次 |
目前普遍使用的電磁流量計雖然利用了電磁現(xiàn)象，但僅僅獲得相應(yīng)的感應(yīng)電動勢，無法確定時變的磁場強度。由于實際管道中截面含率可以由射線源密度計測量，射線源密度計與電磁流量計相距很近(如圖3所示)，因此可近似認為測量的是同-對象。從進一步減小誤差角度出發(fā)，測得的含率與流速位置差異也可以通過電磁流量計測得平均流速修正，即根據(jù)平均流速將測得的含率序列向后平移-定單位。本文用射線源密度計測得的含率及其變化率作為輸入變量，提高電磁流量計的測速精度。
在使用法拉第電磁感應(yīng)定律測速時，為了實時估計變化的B值，根據(jù)Maxwell方程，B服從以下本構(gòu)方程:
式中:▽為二階微分算子;μ為磁導(dǎo)率;H為磁場強度，這里假設(shè)磁感應(yīng)強度與磁場強度滿足線性關(guān)系;σ(vxB)表示帶電流體產(chǎn)生洛倫茲力引起的磁場電場;σE表示歐姆電流對于磁場的貢獻。為此，必須量測和計算式(3)右邊兩項的值才能準確地確定磁場強度。在疏浚管道測量中,任何截面的電場變化主要由流體內(nèi)液相所包含的電荷量引起，而液相包含的電荷量又是由于截面含率及其變化引起，具體分析如下。
(1)任何一個截面的電荷完全包含于液相中，雖然液相與固相是混雜在-起形成混合液，無論液相與固相是否可分，根據(jù)電荷守恒定律產(chǎn)生的磁場應(yīng)滿足
式中:B1為感生電動勢產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度;v為截面固相含率;k1為B1與v之間的比例系數(shù),需要預(yù)先測試后標定。
(2)任何一個截面的電荷完全包含于液相中，含率的變化意味著電場的變化，從而導(dǎo)致變化的電場產(chǎn)生附加的磁場，本質(zhì)上對應(yīng)的是動生電動勢的變化，其應(yīng)滿足.
式中:B2為動生電動勢產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度;△Y為截面固相含率的變化率;k2為B2與△y的比例系數(shù),需要預(yù)先測試后標定。最后得到最終磁感應(yīng)強度B為
式中，B0為勵磁線圈產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度。將B代入式(1)，則流速可以進-步準確確定。在已有的電磁流量計磁場計算時，假設(shè)B1是不變的，但是這不符合疏浚管道的實際情況。
因此，利用射線源密度計或者船上的實際測量裝置等測量出含率Y及其變化率△Y,在線估計出瞬時流場中實際存在的時變磁感應(yīng)強度B，并作為式(3)的輸入變量。結(jié)合實際測得的感應(yīng)電動勢E，能夠有效、準確地計算出時變的磁感應(yīng)強度進而準確計算出瞬時流速，克服當(dāng)前電磁流量計只能使用1個事先標定的先驗磁場強度導(dǎo)致流速計算的誤差。上述方法的實現(xiàn)步驟和實現(xiàn)過程如圖4和表1所示。
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