摘要： 電磁流(liú)量計 測量管(guan)壁爲絕緣材(cai)料或者内壁(bì)附有絕緣層(ceng)，但該🈚結構限(xiàn)制✊了電磁流(liu)量計應用範(fan)圍，同時絕緣(yuán)層破損造成(chéng)了測量誤差(chà)。因此有一類(lèi)電磁流量計(jì)去掉了絕緣(yuán)✂️層，但這種設(shè)計會導緻流(liú)量計輸出信(xìn)号下降而影(ying)響測量。針對(dui)導體管壁電(dian)磁流量計 輸(shu)出信号減弱(ruò)的特點，提出(chu)了信号補償(chang)法，利用此方(fang)♍法🥰對輸出信(xìn)号衰減程度(dù)進行判斷，再(zài)此基礎上🔱進(jìn)行信号補償(chang)。
0引言
　　随着流(liú)量測量方法(fǎ)與技術研究(jiu)工作的不斷(duàn)發展與進步(bù)，預☂️計未來5年(nián)中電磁流量(liang)計的使用規(guī)模将🈲再增加(jiā)30％［1］。由于儀表使(shǐ)用範⭐圍廣，傳(chuan)統的電磁流(liú)量計一直以(yi)來就是研究(jiu)的熱點問題(tí)之一。學者們(men)針對不同結(jié)構📧的電磁流(liú)量計給出了(le)研究成果，并(bing)推動了電磁(cí)流量計的技(jì)術發展。KOLLáRL等［2］研(yan)究了一種利(lì)用多✨電極磁(cí)流量計邊界(jie)周圍的電勢(shì)分布進行速(sù)🏃🏻‍♂️度重建析方(fāng)法。SHiY．和WanGM．［3－４］提出了(le)一種基随着(zhe)流📧量測量方(fāng)法與技術研(yan)究工作的不(bu)斷發展與進(jin)步，預計未來(lai)5年中電磁流(liu)量計的使用(yong)規模将再🐇增(zeng)加30％［1］。由于儀表(biǎo)使用範圍廣(guǎng)，傳統的電😍磁(cí)流量計一直(zhí)以來就是研(yán)究的⛷️熱點問(wen)題之一。學者(zhe)們針對㊙️不同(tóng)結構的電磁(cí)流量計給出(chu)了研究成果(guo)，并推動了電(dian)磁流量計的(de)技術發展。KOLLáRL等(děng)［2］研🔞究了一種(zhǒng)利用多電極(jí)磁流量計邊(biān)界周圍的電(dian)勢分布進行(háng)⭐速度重建析(xī)方法。SHiY．和WanGM．［3－４］提出(chu)了一種基于(yú)感應技術的(de)圓弧形電極(ji)測量✂️兩相流(liú)中的感應電(diàn)勢和導電相(xiàng)的速度。
　　LEEunGcuLSatiEn和LucaS［5－6］設(she)計了一種用(yong)于在分層流(liu)中重建軸向(xiang)速度分布的(de)多🔞電❌極☂️磁流(liu)量計。HELQ．［7－8］提出一(yi)種用于非滿(man)管測量的電(diàn)磁流量計傳(chuan)感器，其中由(yóu)并聯多電極(jí)構成的平行(hang)陣列作爲測(ce)流量計傳感(gǎn)器。REiSE．等人💔［９－10］比較(jiào)了不同幾何(he)結構的電極(ji)特🈲征，總結出(chū)雙環型電極(ji)是用于🤟測量(liàng)兩相空👌氣－水(shuǐ)流體積🔞濃度(du)的最佳結構(gòu)。WatRaLZ．［11－12］等人設計了(le)一種适用于(yú)矩形截面管(guǎn)道的電磁流(liú)量計，用以測(ce)量明渠中攜(xie)帶污染物和(hé)軸向速度不(bú)對稱的液體(tǐ)。對導體管壁(bi)電磁流量計(jì)的研究文獻(xiàn)相對較🈲少［13－15］，而(er)這類㊙️傳感器(qi)在核工業等(děng)場合有非常(cháng)重要的應用(yong)。
1理論背景
　　電(diàn)磁流量計的(de)基本原理是(shi)法拉第電磁(ci)感應定律。導(dao)電流體切割(gē)磁力線産生(shēng)感應電動勢(shì)與流體流速(su)成正比💋。通過(guo)測量感應電(diàn)勢來實現利(lì)用電磁流量(liang)計對流體流(liu)速的測量。目(mù)前電磁流量(liàng)計的測量管(guan)襯裏爲絕緣(yuán)材料，将流體(ti)與測量管隔(gé)開，且兩個🔞測(ce)量電極在測(cè)量管周向軸(zhóu)對稱分布。由(yóu)于絕緣材料(liào)基本爲聚四(si)🏃氟乙烯，制約(yuē)了電磁流量(liàng)計使用範圍(wéi)（工作溫度低(dī)于500℃）；電磁流🏃‍♀️量(liàng)計在流🧑🏽‍🤝‍🧑🏻量測(cè)量過程中💜，絕(jué)緣襯裏很容(róng)易與測量管(guǎn)道内壁脫離(li)🐪、剝落、拉破📱等(deng)，從而導緻對(dui)流量信号造(zào)成🧑🏾‍🤝‍🧑🏼幹擾，影響(xiǎng)測量精度🔆。去(qù)掉無絕緣襯(chèn)裏❓，采用導體(ti)材料作爲測(ce)量管的電磁(ci)流量計可以(yǐ)解決因傳統(tǒng)内襯給測量(liang)帶來的問🙇🏻題(tí)。但是由于測(ce)量管道爲非(fēi)絕緣材料，而(er)導緻傳感器(qì)輸出信号下(xia)降。針對以上(shang)問題，研究了(le)一種測量單(dan)元來動态監(jiān)測由于無絕(jué)緣襯裏帶來(lai)的測量信🚶号(hao)衰弱，同時給(gěi)予微弱真實(shi)信号補償，來(lai)保證流量計(ji)測量的精🤞度(dù)。
　　當傳感器爲(wei)傳統電磁流(liú)量傳感器時(shí)，即其電極爲(wèi)點電極，管道(dao)爲絕緣圓形(xíng)直管，流體爲(wei)滿管對稱流(liu)，流量計電極(jí)兩端輸出的(de)電壓U爲：
U=2R1B`n????????? (1)
　　式中(zhong)：B爲磁感應強(qiang)度；Ri爲管道内(nèi)半徑；`n爲導電(diàn)流體平均流(liu)速。
　　對于導體(ti)管壁電磁流(liu)量計，導電流(liu)體以一定速(su)度流過測量(liàng)管道，産生的(de)感應電勢不(bu)會完全由電(dian)極輸出。這是(shì)由于❓去掉絕(jué)緣襯裏的導(dǎo)電管壁對流(liu)體感應電勢(shi)産生短路效(xiao)應。
導體管壁(bi)電磁流量計(ji)電極輸電壓(ya)爲：

　　式中：Rｏ爲管(guan)道外半徑；σW爲(wèi)管道電導率(lǜ)；σｆ爲導電流體(ti)電導率；τ爲流(liu)體🔴與管道的(de)接觸電阻。對(duì)比式（1）與（2）可知(zhi)，導體管壁流(liú)量計的電❗極(jí)間輸出信号(hao)是有衰減的(de)，衰減率爲ｋ。爲(wèi)了提高導體(tǐ)🔴管壁流量計(ji)測😍量的準确(què)性及穩定性(xing)，考慮通過系(xi)數ｋ對測🤞量電(dian)極間輸出信(xin)号📐進行補償(cháng)。
2信号系統設(she)計
　　電極結構(gou)如圖1所示。CE爲(wèi)感應電流電(dian)極，ＦE爲反饋電(diàn)極，GE爲接地🚩電(diàn)極，SE爲信号電(dian)極，PE爲電壓電(dian)極。

　　如圖2所示，導(dao)體管壁電磁(cí)流量計輸出(chū)信号由伺服(fú)放大模塊對(duì)輸出信号進(jin)行監控并補(bǔ)償，即伺服放(fang)大模‼️塊将傳(chuán)感器輸出信(xìn)㊙️号與反饋信(xin)号進行比較(jiào)并放大，當輸(shu)出🌏信号與反(fan)饋信号平衡(héng)時，伺服放大(da)模塊停止工(gong)作。信号⭐經由(yóu)采樣保持模(mo)塊進行模數(shù)🔱轉換。信号再(zài)由差分放大(da)器及信号輸(shū)出放大器進(jìn)行放大，使得(dé)對傳感器輸(shū)出微弱信号(hào)進行更精确(que)的放大。

3實驗驗(yàn)證
　　在實驗室(shi)中，利用所設(she)計的補充信(xìn)号系統，對導(dǎo)體電磁流量(liàng)計進行實驗(yan)。實驗中采用(yòng)恒幅電流和(he)低頻矩形波(bo)（50/16Hz）産生勵磁。要(yào)保證放大器(qi)第一級的輸(shū)入阻抗必須(xu)足夠高，否則(ze)會産生誤差(chà)，補償效果不(bú)理☂️想。被測導(dao)電液體的電(dian)導率爲5～10μS/cm，實驗(yan)中采用的水(shuǐ)電導率爲163μS/cm。測(cè)量管道外徑(jìng)爲30mm，内徑爲27mm。電(diàn)極之間的阻(zu)抗🔞約爲在500～1000KΩ。

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