摘(zhai)要:通(tong)過有(you)限元(yuan)軟件(jian)ANSYS對流(liu)量計(ji)測量(liang)管内(nei)部的(de)磁場(chang)分布(bu)建立(li)了仿(pang)真模(mo)型,運(yun)用FLU-ENT對(dui)流量(liang)計的(de)流體(ti)建🐇立(li)仿真(zhen),最後(hou)結合(he)權重(zhong)函數(shu)建立(li)了電(dian)磁流(liu)量計(ji) 檢測(ce)電極(ji)感應(ying)信号(hao)的數(shu)值計(ji)算方(fang)法,爲(wei)電磁(ci)流量(liang)計幹(gan)🌍标定(ding)的研(yan)究提(ti)供-種(zhong)基礎(chu)的計(ji)算方(fang)法.
　　電(dian)磁流(liu)量計(ji)是工(gong)業生(sheng)産中(zhong)重要(yao)的流(liu)量測(ce)量儀(yi)表📱,電(dian)磁流(liu)量💯計(ji)的标(biao)定分(fen)爲實(shi)流标(biao)定和(he)幹标(biao)定兩(liang)種，實(shi)流标(biao)定🌏由(you)大功(gong)率的(de)泵站(zhan)、管道(dao)、大型(xing)儲液(ye)箱等(deng)構成(cheng),以實(shi)👨‍❤️‍👨際流(liu)動的(de)液體(ti)🍓對流(liu)量計(ji)進行(hang)标定(ding),這一(yi)标定(ding)方法(fa)成🔞本(ben)較高(gao).幹标(biao)定是(shi)相對(dui)實流(liu)标定(ding)而言(yan)，是🤩一(yi)種不(bu)用實(shi)💯流标(biao)定流(liu)量計(ji)系數(shu)的方(fang)法.随(sui)着工(gong)業的(de)發展(zhan),電磁(ci)流量(liang)計因(yin)口徑(jing)增大(da)給儀(yi)表實(shi)流标(biao)定帶(dai)來技(ji)術和(he)資金(jin)上的(de)巨大(da)困難(nan)";電磁(ci)流量(liang)計因(yin)其測(ce)量原(yuan)理可(ke)追溯(su)性好(hao),與其(qi)它流(liu)量計(ji)(超聲(sheng)波流(liu)量計(ji) .壓差(cha)流量(liang)計 .渦(wo)街流(liu)量計(ji) )相比(bi)被認(ren)爲最(zui)适合(he)幹标(biao)定的(de)流量(liang)計.因(yin)此,電(dian)磁流(liu)量計(ji)✔️的幹(gan)标定(ding)方法(fa)是許(xu)多研(yan)究人(ren)員以(yi)及電(dian)磁流(liu)量計(ji)生産(chan)廠商(shang)✉️關注(zhu)的工(gong)程問(wen)題之(zhi)一.張(zhang)小章(zhang)在電(dian)磁流(liu)量計(ji)理論(lun)模型(xing)下進(jin)行對(dui)流量(liang)計幹(gan)标定(ding)研究(jiu)♋.本文(wen)通過(guo)🈚Ansys仿真(zhen)測量(liang)管内(nei)部磁(ci)場分(fen)布，應(ying)用FLUENT對(dui)測量(liang)管内(nei)部流(liu)體❌進(jin)行仿(pang)真,最(zui)後結(jie)合權(quan)重函(han)數對(dui)電磁(ci)📐流量(liang)計感(gan)應電(dian)勢進(jin)行數(shu)值計(ji)算,并(bing)且得(de)到電(dian)磁流(liu)量計(ji)感應(ying)電勢(shi)與💋流(liu)速關(guan)系圖(tu).對電(dian)磁流(liu)量計(ji)檢測(ce)電極(ji)獲取(qu)的感(gan)應電(dian)勢進(jin)行二(er)次轉(zhuan)換器(qi)标定(ding),可完(wan)成電(dian)磁流(liu)❤️量計(ji)的幹(gan)标⭐定(ding),從而(er)🧡不用(yong)實流(liu)标定(ding),可對(dui)電磁(ci)流量(liang)計流(liu)量測(ce)量進(jin)行幹(gan)标定(ding).
1流量(liang)計感(gan)應電(dian)勢理(li)論基(ji)礎
　　當(dang)導電(dian)流體(ti)流過(guo)外加(jia)磁場(chang)時,在(zai)作切(qie)割磁(ci)力線(xian)運動(dong).根據(ju)法拉(la)第電(dian)磁感(gan)應定(ding)律,在(zai)流體(ti)中就(jiu)會産(chan)生❌感(gan)應🥵電(dian)動勢(shi),且通(tong)過🏃🏻測(ce)量感(gan)應電(dian)動勢(shi)的值(zhi)來獲(huo)取流(liu)體的(de)速度(du)和流(liu)量,這(zhe)😍就是(shi)電磁(ci)流量(liang)計測(ce)量流(liu)量的(de)基本(ben)原理(li).在一(yi)定的(de)條件(jian)下由(you)maxwell方程(cheng)可得(de)電磁(ci)流量(liang)計的(de)感應(ying)電勢(shi)的表(biao)達⛱️方(fang)程:
 
　　式(shi)中:U2-U1是(shi)兩電(dian)極的(de)電勢(shi)差;A表(biao)示對(dui)所有(you)空間(jian)積分(fen);r爲流(liu)量計(ji)截面(mian)管半(ban)徑;矢(shi)量V是(shi)導電(dian)流體(ti)的流(liu)速;B是(shi)磁感(gan)應強(qiang)度;W爲(wei)矢量(liang)權重(zhong)函🤩數(shu),它是(shi)-一個(ge)隻由(you)電磁(ci)流量(liang)計本(ben)👉身結(jie)構🈲決(jue)定的(de)量.
　　由(you)流量(liang)計的(de)感應(ying)電勢(shi)理論(lun)基礎(chu)可知(zhi)，隻要(yao)确定(ding)了流(liu)體的(de)🈲流速(su)V、磁感(gan)應強(qiang)度B、以(yi)及權(quan)重函(han)數W，流(liu)量計(ji)管徑(jing)半徑(jing),就可(ke)以🈲求(qiu)流量(liang)計的(de)感應(ying)電勢(shi)差,在(zai)流量(liang)計感(gan)應電(dian)勢計(ji)算中(zhong),一般(ban)來說(shuo),電磁(ci)流量(liang)🚶計内(nei)部磁(ci)場大(da)小的(de)獲取(qu)是較(jiao)難⭕的(de)問題(ti)，傳統(tong)幹标(biao)定法(fa)中需(xu)要進(jin)行的(de)複雜(za)的空(kong)間三(san)維磁(ci)場的(de)測量(liang),工作(zuo)量大(da).英國(guo)HEMP提出(chu)的渦(wo)🔞電場(chang)測量(liang)法是(shi)通過(guo)檢測(ce)由磁(ci)場交(jiao)變産(chan)生的(de)渦電(dian)場強(qiang)度獲(huo)取磁(ci)場信(xin)息[5],實(shi)現電(dian)磁流(liu)量計(ji)一-次(ci)傳感(gan)器轉(zhuan)換系(xi)數的(de)測量(liang),無需(xu)測量(liang)有效(xiao)區域(yu)内各(ge)點磁(ci)通量(liang)密度(du)與體(ti)權重(zhong)函數(shu),但它(ta)隻能(neng)模拟(ni)速度(du)分布(bu)平坦(tan)的流(liu)場👄情(qing)況,無(wu)法對(dui)非理(li)想流(liu)場情(qing)況下(xia)的電(dian)磁流(liu)量計(ji)進行(hang)💃🏻标定(ding);俄羅(luo)斯VELT提(ti)出的(de)面權(quan)重函(han)數法(fa)是按(an)面權(quan)重函(han)數等(deng)值線(xian)繞制(zhi)的感(gan)應線(xian)圈與(yu)電⛱️磁(ci)流量(liang)計勵(li)磁線(xian)圈的(de)🥰互感(gan)效應(ying)獲取(qu)磁場(chang)信息(xi),實現(xian)電磁(ci)流量(liang)計一(yi)次傳(chuan)感👨‍❤️‍👨器(qi)轉換(huan)系數(shu)的測(ce)量'6],無(wu)需測(ce)量有(you)效☔區(qu)域内(nei)各點(dian)磁通(tong)量密(mi)度,但(dan)它需(xu)要用(yong)幹濕(shi)标定(ding)對比(bi)試驗(yan)進行(hang)修正(zheng),對比(bi)試驗(yan)工作(zuo)量較(jiao)大.本(ben)㊙️文方(fang)法結(jie)合電(dian)磁流(liu)量計(ji)管段(duan)以及(ji)勵🤩磁(ci)線圈(quan)的幾(ji)何尺(chi)寸運(yun)用ANSYS電(dian)磁場(chang)仿真(zhen)👅獲得(de)流量(liang)計測(ce)量區(qu)域磁(ci)感應(ying)強度(du)B的分(fen)布，同(tong)時運(yun)用MATLAB計(ji)算流(liu)量計(ji)的權(quan)重函(han)數在(zai)測量(liang)管中(zhong)的分(fen)布;利(li)用FLUENT軟(ruan)件對(dui)流❄️體(ti)中不(bu)同流(liu)量下(xia)流體(ti)在傳(chuan)感器(qi)管道(dao)内的(de)📐速度(du)分布(bu)進行(hang)仿真(zhen);最後(hou)完成(cheng)電磁(ci)流量(liang)計感(gan)應電(dian)勢響(xiang)應計(ji)算.
2理(li)論仿(pang)真模(mo)型
2.1磁(ci)場仿(pang)真
　　根(gen)據電(dian)磁流(liu)量計(ji)傳感(gan)器結(jie)構尺(chi)寸,以(yi)及通(tong)電電(dian)流大(da)小以(yi)🤟及勵(li)磁線(xian)圈匝(za)數等(deng)相關(guan)參數(shu)設定(ding)流量(liang)計傳(chuan)感器(qi)勵🔅磁(ci)仿真(zhen)結構(gou),通過(guo)ANSYS仿真(zhen)獲取(qu)流量(liang)計測(ce)量區(qu)域的(de)☀️磁感(gan)應🧑🏽‍🤝‍🧑🏻強(qiang)度分(fen)布,并(bing)對其(qi)數據(ju)進行(hang)記錄(lu)”.磁感(gan)應強(qiang)度在(zai)x軸與(yu)y軸🔞的(de)分量(liang)分☂️别(bie)爲Bx和(he)By,因爲(wei)磁感(gan)應🐪強(qiang)度By對(dui)電磁(ci)流量(liang)計電(dian)極方(fang)向上(shang)的感(gan)🛀🏻應電(dian)勢貢(gong)獻🏃🏻‍♂️很(hen)小且(qie)By比Bx小(xiao)的多(duo),對流(liu)量計(ji)感應(ying)電勢(shi)可以(yi)不🍓考(kao)慮Br,隻(zhi)考慮(lü)Bx.故而(er)将公(gong)式(1)中(zhong)的B可(ke)以近(jin)似爲(wei)Bx.
　　通過(guo)數據(ju)處理(li)獲得(de)測量(liang)區域(yu)磁感(gan)應強(qiang)度在(zai)x軸方(fang)向的(de)分布(bu)✍️情況(kuang).如圖(tu)1所示(shi)爲電(dian)磁流(liu)量計(ji)測量(liang)區域(yu)🐅磁感(gan)應強(qiang)度x方(fang)向分(fen)布圖(tu).圖中(zhong)x軸與(yu)y軸分(fen)别代(dai)表測(ce)量區(qu)域的(de)“電極(ji)方向(xiang)”與“磁(ci)場方(fang)✉️向"(x軸(zhou)與y軸(zhou)所形(xing)成的(de)面平(ping)行于(yu)🈲測量(liang)管的(de)檢測(ce)電極(ji)徑向(xiang)截面(mian)).從仿(pang)真圖(tu)上可(ke)以看(kan)出💁流(liu)量計(ji)的磁(ci)感應(ying)強度(du)分☀️布(bu)不是(shi)一個(ge)恒定(ding)的值(zhi).
 
2.2流體(ti)速度(du)分布(bu)仿真(zhen)
　　采用(yong)FLUENT仿真(zhen)出傳(chuan)感器(qi)管道(dao)内不(bu)同徑(jing)向的(de)速度(du)分布(bu)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻,提取(qu)不同(tong)💛徑向(xiang)的流(liu)體速(su)度,并(bing)進行(hang)數值(zhi)分析(xi),建立(li)測量(liang)區域(yu)的速(su)度分(fen)布圖(tu).如圖(tu)2所示(shi)爲某(mou)--流量(liang)下電(dian)磁流(liu)量計(ji)内部(bu)流體(ti)速🔞度(du)分布(bu)圖,圖(tu)中，x軸(zhou)、y軸方(fang)向分(fen)🐅别爲(wei)磁場(chang)方向(xiang)與電(dian)極方(fang)向,0軸(zhou)✔️爲速(su)度值(zhi)大小(xiao),方向(xiang)爲z軸(zhou).并保(bao)存數(shu)據在(zai)計算(suan)🏃‍♀️流量(liang)計感(gan)應電(dian)勢時(shi)運用(yong)🌏.
2.3權重(zhong)函數(shu)
　　關于(yu)權重(zhong)函數(shu)問題(ti):由中(zhong)國石(shi)化出(chu)版社(she)出版(ban)編著(zhe)的《電(dian)磁流(liu)♻️量計(ji)》中長(zhang)筒式(shi)電磁(ci)流量(liang)計的(de)權重(zhong)函數(shu)🏃表達(da)式近(jin)💰似爲(wei)(2)式.因(yin)爲權(quan)📞重函(han)數Wx對(dui)電磁(ci)流量(liang)計電(dian)極方(fang)向.上(shang)的感(gan)應電(dian)勢💜貢(gong)獻很(hen)小且(qie)Wx比㊙️Wr小(xiao)的多(duo),式(1)中(zhong)對流(liu)量計(ji)感應(ying)電勢(shi)計算(suan)的權(quan)重函(han)數W可(ke)✍️以近(jin)似爲(wei)在y軸(zhou)方向(xiang)，上的(de)Wy.
 
　　如圖(tu)3所示(shi)爲電(dian)磁流(liu)量計(ji)測量(liang)管中(zhong)近似(si)的權(quan)重函(han)數分(fen)布圖(tu).由于(yu)權重(zhong)函數(shu)電極(ji)方向(xiang)的分(fen)量與(yu)權重(zhong)函數(shu)近似(si)相等(deng),所以(yi)權重(zhong)函數(shu)的分(fen)布數(shu)值可(ke)以用(yong)來計(ji)算截(jie)面上(shang)瞬時(shi)的💋感(gan)應電(dian)勢.
2.4感(gan)應電(dian)勢的(de)數值(zhi)計算(suan)
　　在計(ji)算電(dian)磁流(liu)量計(ji)感應(ying)信号(hao)時,截(jie)取電(dian)磁流(liu)量計(ji)傳感(gan)器電(dian)極高(gao)度的(de)柱形(xing)空間(jian)爲積(ji)分空(kong)間A.在(zai)這一(yi)🌍空間(jian)👣下電(dian)磁流(liu)量計(ji)傳感(gan)器電(dian)極高(gao)度範(fan)圍内(nei)的測(ce)量區(qu)域👈中(zhong)任意(yi)徑向(xiang)截面(mian)上的(de)磁感(gan)應強(qiang)度分(fen)布基(ji)本上(shang)是相(xiang)同的(de),内部(bu)流體(ti)中的(de)流體(ti)速度(du)分布(bu)在徑(jing)向截(jie)面上(shang)對應(ying)位置(zhi)近似(si)相同(tong),測量(liang)區域(yu)徑向(xiang)截面(mian)相對(dui)位置(zhi)的權(quan)重函(han)數近(jin)似相(xiang)同.分(fen)别對(dui)流量(liang)計傳(chuan)感器(qi)電極(ji)👣範圍(wei)内✊截(jie)面的(de)🔅磁感(gan)應強(qiang)💔度分(fen)布以(yi)及流(liu)量計(ji)内部(bu)流體(ti)速度(du)分布(bu)進行(hang)仿真(zhen),并結(jie)合權(quan)重函(han)🥵數根(gen)據(1)式(shi)進行(hang)對流(liu)量計(ji)傳感(gan)⛹🏻‍♀️器的(de)感應(ying)信号(hao)進行(hang)計算(suan).進而(er)獲得(de)電極(ji)範圍(wei)🚶‍♀️内感(gan)應電(dian)勢值(zhi),由于(yu)電極(ji)🈲範圍(wei)内感(gan)應信(xin)号是(shi)電磁(ci)流量(liang)計測(ce)量值(zhi)的主(zhu)要貢(gong)獻值(zhi),這個(ge)計算(suan)值就(jiu)近似(si)🈲于電(dian)🈲磁流(liu)量計(ji)電極(ji).上獲(huo)得的(de)感應(ying)信号(hao).
如圖(tu)4所示(shi)在一(yi)定的(de)磁場(chang).流速(su)下流(liu)量計(ji)電極(ji)範圍(wei)内🔱某(mou)-截面(mian)上流(liu)體感(gan)應電(dian)勢貢(gong)獻分(fen)布圖(tu).圖中(zhong)x軸爲(wei)💛磁場(chang)方向(xiang),y軸爲(wei)電極(ji)方向(xiang)⭐.
 
3仿真(zhen)實驗(yan)分析(xi)
　　前面(mian)介紹(shao)了電(dian)磁流(liu)量計(ji)感應(ying)電勢(shi)數值(zhi)計算(suan)方法(fa)🛀,在電(dian)磁流(liu)量計(ji)電極(ji)範圍(wei)内任(ren)意截(jie)面中(zhong)相對(dui)位置(zhi)的磁(ci)場、權(quan)重函(han)數、流(liu)體速(su)度基(ji)本相(xiang)同,根(gen)據公(gong)式(1)即(ji)💋可獲(huo)得電(dian)極兩(liang)端感(gan)應信(xin)号的(de)近似(si)值.下(xia)面對(dui)仿真(zhen)🐅實驗(yan)進行(hang)驗證(zheng)性分(fen)析.
　　仿(pang)真實(shi)驗中(zhong),電磁(ci)流量(liang)計中(zhong)流體(ti)平均(jun)流速(su)分别(bie)設定(ding)爲0.6687m/s.1.6717m/s.2.6747m/s.3.3433m/s,分(fen)📧别進(jin)行仿(pang)真與(yu)數值(zhi)計算(suan)電磁(ci)流量(liang)計感(gan)應電(dian)勢差(cha).如圖(tu)5所示(shi)爲流(liu)量與(yu)電磁(ci)流量(liang)計感(gan)應電(dian)勢差(cha)關系(xi)圖,從(cong)仿真(zhen)結果(guo)可以(yi)看出(chu)流量(liang)越大(da),感應(ying)電勢(shi)差也(ye)就越(yue)大,總(zong)體上(shang)說,流(liu)量與(yu)感應(ying)信号(hao)基本(ben)上成(cheng)線性(xing)關系(xi)，仿真(zhen)結果(guo)符合(he)電磁(ci)流量(liang)計的(de)相關(guan)理✨論(lun).
　　仿真(zhen)與數(shu)值計(ji)算方(fang)法爲(wei)電磁(ci)流量(liang)計此(ci)感應(ying)電動(dong)勢的(de)計🌈算(suan)👅提供(gong)了-種(zhong)新的(de)解決(jue)方案(an),利用(yong)該方(fang)法求(qiu)出了(le)流量(liang)❄️計的(de)感應(ying)電勢(shi)🈲差,即(ji)完成(cheng)電磁(ci)流量(liang)計一(yi)-次傳(chuan)感系(xi)數轉(zhuan)🚶‍♀️換.流(liu)量計(ji)傳感(gan)器獲(huo)取的(de)感應(ying)電勢(shi)💘差(感(gan)應信(xin)号)一(yi)般需(xu)通過(guo)信号(hao)預處(chu)理,信(xin)㊙️号放(fang)大單(dan)元,高(gao)通低(di)通濾(lü)波,進(jin)行信(xin)号提(ti)升單(dan)元等(deng)環節(jie)最後(hou)🏒輸出(chu)流量(liang)測量(liang)✍️顯示(shi)值.二(er)次儀(yi)表轉(zhuan)換是(shi)将電(dian)極間(jian)的感(gan)應電(dian)勢差(cha)轉換(huan)爲顯(xian)示的(de)流量(liang),二次(ci)儀表(biao)轉化(hua)技術(shu)已經(jing)基本(ben)成熟(shu)🌈.當然(ran)本文(wen)爲仿(pang)真實(shi)驗在(zai)工業(ye)實際(ji)應用(yong)中需(xu)要運(yun)用大(da)量的(de)幹濕(shi)标定(ding)對比(bi)實驗(yan)⛷️進行(hang)對流(liu)量計(ji)标定(ding)進行(hang)修正(zheng),獲取(qu)一定(ding)的修(xiu)正經(jing)驗值(zhi)後,然(ran)後💋對(dui)流量(liang)計幹(gan)标定(ding)結果(guo)進行(hang)修正(zheng),從而(er)獲得(de)🛀正确(que)有效(xiao)的電(dian)極此(ci)🐪感應(ying)電動(dong)勢.
4結(jie)論
　　通(tong)過仿(pang)真的(de)方法(fa)建立(li)了電(dian)磁流(liu)量計(ji)電極(ji)磁感(gan)應信(xin)号的(de)數值(zhi)計算(suan)模型(xing),并在(zai)模型(xing)下對(dui)電磁(ci)流量(liang)計不(bu)同㊙️流(liu)量下(xia)的🌈感(gan)應信(xin)号進(jin)行計(ji)算,該(gai)模型(xing)爲電(dian)磁流(liu)量計(ji)的流(liu)量的(de)測量(liang)提供(gong)一次(ci)傳感(gan)轉換(huan)系數(shu),仿真(zhen)與數(shu)值計(ji)算方(fang)法爲(wei)電磁(ci)流量(liang)計幹(gan)标定(ding)提供(gong)了一(yi)種新(xin)的解(jie)☂️決思(si)路.當(dang)然💚本(ben)文隻(zhi)是從(cong)理論(lun)上對(dui)電磁(ci)流量(liang)計檢(jian)測電(dian)極感(gan)應信(xin)号👅的(de)計算(suan)方法(fa),該👉方(fang)法要(yao)真正(zheng)的應(ying)用于(yu)工業(ye)生産(chan)中,電(dian)磁流(liu)量計(ji)幹标(biao)定☁️仍(reng)😍需大(da)量的(de)、更嚴(yan)格🌈的(de)實驗(yan)數據(ju)對該(gai)⭕方法(fa)幹标(biao)定誤(wu)差修(xiu)正值(zhi)進行(hang)研究(jiu).

本文(wen)來源(yuan)于網(wang)絡,如(ru)有侵(qin)權聯(lian)系即(ji)删除(chu)！