詳細解析日本川崎KAWAKI流量計的基本原理

　　日本川崎KAWAKI流量計是根據法拉第電磁感應定律制成的，用來(lái)測量導電液體體積流量的儀表。由于其*的優(yōu)點(diǎn)，流量計目前已廣泛地被應用于工業(yè)過(guò)程中各種導電液體的流量測量，如各種酸、堿、鹽等腐蝕性介質(zhì)；流量計各種漿液流量測量，形成了*的應用領(lǐng)域。

 

　　在結構上，日本川崎KAWAKI流量計由電磁流量傳感器和轉換器兩部分組成。傳感器安裝在工業(yè)過(guò)程管道上，它的作用是將流進(jìn)管道內的液體體積流量值線(xiàn)性地變換成感生電勢信號，并通過(guò)傳輸線(xiàn)將此信號送到轉換器。轉換器安裝在離傳感器不太遠的地方，它將傳感器送來(lái)的流量信號進(jìn)行放大，并轉換成流量信號成正比的標準電信號輸出，以進(jìn)行顯示，累積和調節控制。

 

　　日本川崎KAWAKI流量計的基本原理：

　　一、測量原理：

　　根據法拉第電磁感應定律，當一導體在磁場(chǎng)中運動(dòng)切割磁力線(xiàn)時(shí)，在導體的兩端即產(chǎn)生感生電勢e，其方向由右手定則確定，其大小與磁場(chǎng)的磁感應強度B，導體在磁場(chǎng)內的長(cháng)度L及導體的運動(dòng)速度u成正比，如果B，L，u三者互相垂直，則e＝Blu  (3－35)

　　與此相仿。在磁感應強度為B的均勻磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)方向放一個(gè)內徑為D的不導磁管道，當導電液體在管道中以流速u(mài)流動(dòng)時(shí)，導電流體就切割磁力線(xiàn)。如果在管道截面上垂直于磁場(chǎng)的直徑兩端安裝一對電極則可以證明，只要管道內流速分布為軸對稱(chēng)分布，兩電極之間也特產(chǎn)生感生電動(dòng)勢：e＝BD  (3－36)

　　式中，為管道截面上的平均流速．由此可得管道的體積流量為：qv＝πDUˉ＝   （3－37）

　　由上式可見(jiàn)，體積流量qv與感應電動(dòng)勢e和測量管內徑D成線(xiàn)性關(guān)系，與磁場(chǎng)的磁感應強度B成反比，與其它物理參數無(wú)關(guān)．這就是流量計的測量原理。

　　二、勵磁方式：

　　勵磁方式即產(chǎn)生磁場(chǎng)的方式，由前述可知，為使式(3—37)嚴格成立，第一個(gè)必須滿(mǎn)足的條件就是要有一個(gè)均勻恒定的磁場(chǎng)。為此，就需要選擇一種合適的勵磁方式。目前，一般有三種勵碰方式，即直流勵磁、交流勵磁和低頻方波勵磁，現分別予以介紹。

　　1、直流勵磁：用直流電產(chǎn)生磁場(chǎng)或采用磁鐵，它能產(chǎn)生一個(gè)恒定的均勻磁場(chǎng)．這種直流勵磁變送器的是受交流電磁場(chǎng)干擾影響很小，因而可以忽略液體中的自感現象的影響。但是，使用直流磁場(chǎng)易使通過(guò)測量管道的電解質(zhì)液體被極化，即電解質(zhì)在電場(chǎng)中被電解，產(chǎn)生正負離子。在電場(chǎng)力的作用下，負離子跑向正極，正離子跑向負極。這樣，將導致正負電極分別被相反極性的離子所包圍，嚴重影響電磁流量計的正常工作。所以，直流勵磁一般只用于測量非電解質(zhì)液體，如液態(tài)金屬等。

　　2、交流勵磁：目前，工業(yè)上使用的流量計，大都采用工頻(50Hz)電源交流勵磁方式，即它的磁場(chǎng)是由正弦交變電流產(chǎn)生的，所以產(chǎn)生的磁場(chǎng)也是一個(gè)交變磁場(chǎng)。交變磁場(chǎng)變送器的主要優(yōu)點(diǎn)是消除了電極表面的極化于擾。另外，由于磁場(chǎng)是交變的，所以輸出信號也是交變信號，放大和轉換低電平的交流信號要比直流信號容易得多。

　　3、低頻方波勵磁：和交流勵滋方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，為了充分發(fā)揮它們的優(yōu)點(diǎn)，盡量避免它們的缺點(diǎn)，70年代以來(lái)，人們開(kāi)始采用低頻方波勵磁方式。它的勵磁電流波形，其頻率通常為工頻的1／4－l／10。