一、流體非軸對(duì)稱流動(dòng)引起的誤差問(wèn)題
流體在管內(nèi)流速為軸對(duì)稱分布時(shí)且在均勻磁場(chǎng)中電磁流量計(jì)電極上所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的大小與流體的流速分布無(wú)關(guān)與流體的平均流速成正比而非軸對(duì)稱流速分布時(shí)即每個(gè)流動(dòng)質(zhì)點(diǎn)相對(duì)于電極幾何位置的不同對(duì)電極所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小也不同越靠近電極速度大的質(zhì)點(diǎn)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大因此必須保證流體流速為軸對(duì)稱。如管內(nèi)流速為非軸對(duì)稱分布就會(huì)引起誤差。因此安裝電磁流量計(jì)時(shí)要盡可能保證前后直管段的要求以減小因流體分布所引起的誤差。
二、流體電導(dǎo)率降低引起的問(wèn)題
電磁流量計(jì)所測(cè)流體電導(dǎo)率的降低將增加電極的輸出阻抗并且由轉(zhuǎn)換器輸入阻抗引起的負(fù)載效應(yīng)而產(chǎn)生誤差因此在電磁流量計(jì)生產(chǎn)廠家的選用說(shuō)明中都規(guī)定了電磁流量計(jì)應(yīng)用流體的電導(dǎo)率的下限。
電極的輸出阻抗決定了轉(zhuǎn)換器所需的輸入阻抗的大小而電極輸出阻抗可認(rèn)為流體的電導(dǎo)率和電極大小所支配。在理論分析時(shí)將電極作為點(diǎn)電極大小可以忽略實(shí)際上電極有一定大小當(dāng)直徑為d的圓板電極與電導(dǎo)率為K的半無(wú)限展寬的流體接觸時(shí)其展寬電阻為1/2Kd因此如果管道直徑D>>d則電極的輸出阻抗為兩個(gè)展寬電阻之和即等于1/Kd。
電磁流量計(jì)一般測(cè)量的流體電導(dǎo)率下限為5µS/㎝～10µS/㎝所以若電極直徑為1㎝則電極的輸出阻抗就為1/Kd=100kΩ～200kΩ為使輸出阻抗的影響限制在0.1%以下轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗應(yīng)為200MΩ左右。
三、電磁流量計(jì)的勵(lì)磁技術(shù)問(wèn)題
勵(lì)磁技術(shù)是電磁流量計(jì)測(cè)量性能的關(guān)鍵技術(shù)之一勵(lì)磁方式在實(shí)際應(yīng)用上可分成交流正弦波勵(lì)磁、非正弦波交流勵(lì)磁和直流勵(lì)磁方式。
交流正弦波勵(lì)磁當(dāng)交流電源電壓(有時(shí)是頻率)不穩(wěn)時(shí)磁場(chǎng)強(qiáng)度將有所改變所以電極間產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也變動(dòng)因而必須從傳感器取出對(duì)應(yīng)于計(jì)算磁場(chǎng)強(qiáng)度的信號(hào)作為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。這種勵(lì)磁方式易引起零點(diǎn)變動(dòng)而降低其測(cè)量精度。
非正弦波交流勵(lì)磁是采用低于工業(yè)頻率的方波或三角波勵(lì)磁的方式可以認(rèn)為產(chǎn)生恒定直流，周期性地改變極性的方式因這種勵(lì)磁電源穩(wěn)定故不必為除去磁場(chǎng)強(qiáng)度的變動(dòng)而進(jìn)行運(yùn)算。
交流勵(lì)磁方式的主要問(wèn)題是感應(yīng)噪聲嚴(yán)重。直流勵(lì)磁方式則是在電極上的極化電位成了重要障礙。所以一定值的直流勵(lì)磁方式僅適用于非電解質(zhì)(如液態(tài)金屬)液體的測(cè)量。
在測(cè)量自來(lái)水、源水等水溶液時(shí)一般采用周期性間歇的直流勵(lì)磁方式。間歇周期應(yīng)選為交流電源周期的整數(shù)倍可消除交流電源頻率的噪聲排除了交流磁場(chǎng)的電渦流和直流磁場(chǎng)的極化干擾。
勵(lì)磁頻率降低零點(diǎn)穩(wěn)定性可以提高但儀表抗低頻干擾能力減弱響應(yīng)速度慢如果勵(lì)磁頻率高則抗低頻干擾的能力增強(qiáng)但儀表的零點(diǎn)穩(wěn)定性降低。這一問(wèn)題到二十世紀(jì)七十年代研究出了低頻矩形波(50Hz的1/2～1/32)解決了長(zhǎng)期困擾電磁流量計(jì)的工頻干擾提高了零點(diǎn)穩(wěn)定性和測(cè)量精確度;二十世紀(jì)八十年代又出現(xiàn)了三值低頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)(有50Hz的1/8為周期采用正弦規(guī)律變化的勵(lì)磁電流)具有更好的零點(diǎn)穩(wěn)定性解決了干擾電勢(shì)的影響但降低了響應(yīng)速度并且在測(cè)量泥漿、紙漿等含固體顆粒和纖維流體及低導(dǎo)電率流體測(cè)量時(shí)會(huì)產(chǎn)生電噪聲(因流體摩擦電極使電極表面氧化膜剝離后又形成所致)使輸出信號(hào)擺動(dòng)不穩(wěn);二十世紀(jì)八十年代末又針對(duì)這些問(wèn)題推出了雙頻矩形波勵(lì)磁方式其勵(lì)磁波形由低頻(6.25Hz)矩形波和高頻(75Hz)矩形波疊加構(gòu)成分別采樣與之相對(duì)應(yīng)的流量信號(hào),得到低頻和高頻特征的兩種信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后可再現(xiàn)實(shí)際流量的信號(hào)值。因此這種技術(shù)既具有低頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)優(yōu)良的零點(diǎn)穩(wěn)定性又具有高頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)對(duì)流體噪聲較強(qiáng)的抑制能力。
四、信號(hào)傳輸電纜長(zhǎng)度問(wèn)題
傳感器(即電極)與轉(zhuǎn)換器之間的連接電纜越短越好。但有些現(xiàn)場(chǎng)受安裝環(huán)境位置的限制轉(zhuǎn)換器與傳感器的距離較遠(yuǎn)這時(shí)要考慮連接電纜的最大長(zhǎng)度問(wèn)題。傳感器與轉(zhuǎn)換器之間的連接電纜的最大長(zhǎng)度又由電纜的分布電容和被測(cè)流體的電導(dǎo)率決定。
實(shí)際使用中當(dāng)被測(cè)流體的電導(dǎo)率是在一定的范圍之間就決定了電極與轉(zhuǎn)換器之間電纜的最大長(zhǎng)度。當(dāng)電纜長(zhǎng)度超過(guò)最大長(zhǎng)度時(shí)由電纜分布電容引起的負(fù)載效應(yīng)就成了問(wèn)題。為防止這種情況發(fā)生使用雙芯兩層屏蔽電纜由轉(zhuǎn)換器提供低阻抗電壓源使內(nèi)側(cè)屏蔽與芯線得到相同的電壓以形成屏蔽即使芯線與屏蔽之間有分布電容存在但芯線與屏蔽是同電位則兩者之間就無(wú)電流通過(guò)也無(wú)電纜的負(fù)載效應(yīng)存在因此可延長(zhǎng)信號(hào)電纜最大長(zhǎng)度。另外還可用特殊信號(hào)傳輸電纜延長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器與傳感器之間的最大長(zhǎng)度。
五、流量計(jì)傳感器接地問(wèn)題
電磁流量計(jì)傳感器電極檢測(cè)的流量信號(hào)是毫伏級(jí)且以傳感器內(nèi)流體的電位為基準(zhǔn)的所以外來(lái)干擾對(duì)它的影響很大，因而良好的接地很大程度上決定著流量計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確度。被測(cè)的流體本身作為電導(dǎo)體必須排除其他不相關(guān)的電磁干擾。電極檢測(cè)出的電勢(shì)信號(hào)不受外界寄生電勢(shì)的干擾。對(duì)傳感器應(yīng)有良好的單獨(dú)接地線接地電阻小于10Ω。在連接傳感器的管道內(nèi)若涂有絕緣層或是非金屬管道時(shí)傳感器兩側(cè)應(yīng)裝有接地環(huán)。
六、流量計(jì)電極及襯里上附著物的影響
電磁流量計(jì)在測(cè)量含有附著沉淀物的流體時(shí)電極表面將受污染常常會(huì)引起零點(diǎn)的變動(dòng)因此必須引起注意。零點(diǎn)變化和電極污染程度兩者的關(guān)系要進(jìn)行定量分析比較困難但可以說(shuō)電極直徑越小，所受的影響越少在使用中應(yīng)注意電極的清污以防止沉淀物附著。
同樣在電磁流量計(jì)的襯里上附著沉淀物時(shí)產(chǎn)生的誤差Δε如果附著的厚度是一樣則可由式：Δε=1-2/[1+(Kω/Kf)+(1-Kω/Kf )×(1-2t/D)2]計(jì)算式中Kω、Kf分別為附著物和測(cè)量流體的電導(dǎo)率附著物厚度為t直徑為D。
若式中Kω和Kf相等則無(wú)誤差附著物的電導(dǎo)率較低時(shí)上式也成立但因?yàn)闀?huì)增加電極的輸出阻抗因此受到限制如絕緣性沉淀物浸在流體中就是這種情況。相反如附著金屬粉末等因高電導(dǎo)率的附著層使感應(yīng)電勢(shì)短路使電極輸出偏低造成負(fù)偏差。
在測(cè)量具有沉淀附著物的流體時(shí)除了選擇如陶瓷或聚四氟乙烯等難以附著沉淀的襯里外還應(yīng)增加流體流速。如果在流體中均勻地含有氣泡則測(cè)量的是包括氣泡的體積流量并且使所測(cè)流量值不穩(wěn)定而引起誤差。由此在選用電磁流量計(jì)特別是大口徑電磁流量計(jì)時(shí)應(yīng)考慮今后對(duì)傳感器的電極及襯里的維護(hù)問(wèn)題。
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