Էլեկտրամագնիսական հոսքաչափի պատմություն

Էլեկտրամագնիսական հոսքաչափերի ներածություն

Հոսքի չափումը էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի սկզբունքով հոսքի չափման շատ մեթոդների մեջ ամենատարածված մեթոդներից մեկն է: Այն կարող է չափել հաղորդիչ հեղուկների հոսքի արագությունը և հոսքի արագությունը տարբեր ձևերի հոսքի ալիքներում և հանդիսանում է Ֆարադեյի էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի օրենքի կիրառումը: Էլեկտրամագնիսական հոսքաչափը լայնորեն օգտագործվող և մատչելի գործիք է:

Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի հայտնաբերում

Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի օրենքը հայտնաբերել է բրիտանացի ֆիզիկոս Ֆարադեյը 1831 թվականին: Ֆարադեյի էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի օրենքը սահմանում է, որ երբ հաղորդիչը կտրում է ուժի մագնիսական գծերը մագնիսական դաշտում, առաջացած էլեկտրաշարժիչ ուժը ուղղահայաց է մագնիսական դաշտի ուղղությանը և ուղղությանը: դիրիժորի շարժումը կառաջացվի հաղորդիչի երկու ծայրերում: Ինդուկացված էլեկտրաշարժիչ ուժի մեծությունը համաչափ է մագնիսական ինդուկցիայի ինտենսիվությանը և շարժման արագությանը:

Առաջին էլեկտրամագնիսական հոսքաչափի փորձը

1832 թվականին Ֆարադեյը որպես էլեկտրոդ Թեմզա գետի Վաթերլո կամրջի երկու կողմերում տեղադրեց երկու մետաղական ձողեր՝ ջրի հոսքի ուղղությանը և գեոմագնիսական դաշտի ուղղությամբ ուղղահայաց վայրում։ Սա աշխարհում առաջին էլեկտրամագնիսական հոսքաչափի փորձն էր: Սակայն էլեկտրաքիմիական ռեակցիաների, ջերմաէլեկտրական էֆեկտների և այլնի պատճառով չափված ազդանշանը կեղծ էր, իսկ հոսքի արագության ազդանշանը կարճ միացված էր գետի հունով: Բացի այդ, այն ժամանակվա չափման պայմանների սահմանափակումների պատճառով նա ձախողվել է։ Բարեբախտաբար, 1851 թվականին նա տեսավ Վոլսաթոնի և մյուսների հաջողությունը Լա Մանշի մակընթացությունների չափման մեջ՝ օգտագործելով էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի մեթոդը։

Ֆարադեյը հայտնաբերել է էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի օրենքը

Էլեկտրամագնիսական հոսքաչափերի վաղ զարգացումները

1917 թվականին Սմիթը և Սփիրանը արտոնագիր ստացան նավի արագաչափ արտադրելու համար էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի սկզբունքի կիրառման համար և առաջարկեցին օգտագործել AC գրգռում ջրի բևեռացման ազդեցությունը հաղթահարելու համար, այդպիսով բացելով էլեկտրամագնիսական հոսանքի հաշվիչների կիրառումը օվկիանոսագրության մեջ: .

Առաջընթացներ և տեսական ներդրումներ

1930 թվականին Ուիլյամսը պղնձի սուլֆատի լուծույթը հոսեց հաստատուն մագնիսական դաշտում տեղադրված ոչ հաղորդիչ շրջանաձև խողովակի մեջ։ Շրջանաձև խողովակի երկու էլեկտրոդների միջև DC լարումը համաչափ էր հոսքի արագությանը: Այս սարքը դարձավ պարզ էլեկտրամագնիսական հոսքաչափ: Ուիլյամսն առաջին անգամ օգտագործեց մաթեմատիկական մեթոդներ՝ շրջանաձև խողովակում հոսքի արագության բաշխման ազդեցությունը չափման վրա վերլուծելու համար և առաջարկեց այն տեսությունը, որ հոսքի արագության բաշխումը, որը սիմետրիկ է խողովակի կենտրոնական առանցքին, չի ազդում չափման ճշգրտության վրա։ էլեկտրամագնիսական հոսքաչափ: Թեև նրա վերլուծությունը մաթեմատիկորեն սխալ էր, այնուհետև հաստատվեց էլեկտրամագնիսական հոսքաչափի հիմնական տեսությունը:

Կենսաբանական կիրառություններ և հետպատերազմյան առաջընթացներ

Մոտ 1932թ.-ին Ֆաբրի առաջարկի հիման վրա կենսաբաններ Ուիլլամսը և Ա. Քոլինը հաջողությամբ օգտագործեցին էլեկտրամագնիսական հոսքաչափեր ՝ ակնթարթային զարկերակային արյան հոսքը չափելու և գրանցելու համար:

Երկրորդ համաշխարհային պատերազմից հետո ատոմային էներգիայի արդյունաբերությունը արագ զարգացավ, ինչը հնարավորություն տվեց չափել հեղուկ մետաղի մշտական մագնիսը, և մշակվել և կիրառվել է էլեկտրամագնիսական հոսքաչափը: Այնուամենայնիվ, այն ժամանակվա հետամնաց էլեկտրոնային տեխնոլոգիայի պատճառով դրա կիրառման դաշտը չէր կարող ընդլայնվել ընդհանուր արդյունաբերության վրա։

Արդյունաբերական ընդունում և գլոբալ ընդլայնում

1950 թվականին հոլանդացիներն առաջին անգամ օգտագործեցին ցեխի էլեկտրամագնիսական հոսքաչափեր ՝ չափելու ցեխի հոսքը ցեխի վրա: Հետագայում էլեկտրամագնիսական հոսքաչափերը կիրառվեցին Միացյալ Նահանգների ընդհանուր արդյունաբերական արտադրության մեջ։

1955 թվականին Hokushin Electric-ը և Yokogawa Electric-ը ճապոնական ընկերությունները ներկայացրեցին էլեկտրամագնիսական հոսքաչափերի արտադրանքները համապատասխանաբար ԱՄՆ-ի Fischer & Porter-ից և Foxboro-ից: Շարունակական մարսումից, կլանումից և կատարելագործումից հետո նրանց էլեկտրամագնիսական հոսքաչափերը շուտով դարձան համաշխարհային առաջադեմ: Մոտ 1955 թվականին նախկին Խորհրդային Միությունը, Բրիտանիան և Գերմանիան նույնպես հաջողությամբ արտադրեցին էլեկտրամագնիսական հոսքաչափեր։

Մաթեմատիկական վերլուծություն և տեխնոլոգիական հասունացում

1960-ականների սկզբին Ջեյ Շերքլիֆը ավարտեց էլեկտրամագնիսական հոսքաչափի մաթեմատիկական վերլուծությունը անսահման միատեսակ մագնիսական դաշտով Ա. Կոլինի և այլ նախորդների կողմից:

Վերջավոր երկարությամբ միատեսակ մագնիսական դաշտի տակ հոսքի արագության մաթեմատիկական վերլուծությունը և քաշի ֆունկցիայի տեսությունը բացահայտեցին առաջացած էլեկտրաշարժիչ ուժի մանրադիտակային բնութագրերը, ինչը էլեկտրամագնիսական հոսքաչափին ստիպեց ունենալ համակարգված հիմնական տեսություն: Միևնույն ժամանակ, էլեկտրոնիկայի արդյունաբերության արագ զարգացման և արդյունաբերական ավտոմատացման աստիճանի շարունակական բարելավման պայմաններում էլեկտրամագնիսական հոսքաչափը աստիճանաբար բարելավվել և հասունացել է և վերածվել գերազանց կատարողականությամբ հոսքաչափի, որը լայնորեն տարածվել է: օգտագործվում է արդյունաբերության մեջ.

1960-ականների վերջից մինչև 1970-ականների կեսերը, եռաչափ քաշի ֆունկցիաների խորը ուսումնասիրությամբ, հայտնվեցին էլեկտրամագնիսական հոսքաչափեր՝ կշռված բաշխված մագնիսական դաշտերով, որոնք զգալիորեն կրճատեցին մագնիսական դաշտի սահմանափակ երկարությունը և բարելավեցին չափման անզգայունությունը հոսքի արագության նկատմամբ։ որոշակի չափով։ Միևնույն ժամանակ, այն նաև նպաստում է հոսքաչափերի արտադրության պարզեցմանը և ծախսերի կրճատմանը: Եռաչափ քաշի ֆունկցիաների հետազոտության արդյունքները զգալի ուղղորդող նշանակություն ունեն այս ժամանակահատվածում էլեկտրամագնիսական հոսքաչափերի մշակման համար: Այս ժամանակահատվածում ինտեգրալային սխեմաների արագ զարգացման և համաշխարհային էներգետիկ ճգնաժամի հետևանքով առաջացած հոսքի չափման գործիքների ավելի բարձր կատարողական պահանջների շնորհիվ ի հայտ է եկել ցածր հաճախականությամբ ուղղանկյուն ալիքի գրգռման նոր տեխնոլոգիա: Ցածր հաճախականության ուղղանկյուն ալիքի գրգռման էլեկտրամագնիսական հոսքաչափերը կենտրոնացնում են AC գրգռման հոսքաչափերի առավելությունները՝ ճնշելու բևեռացման միջամտությունը հաստատուն մագնիսական դաշտի ազդանշաններում և նվազեցնելով էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի միջամտության ազդանշանային բաղադրիչները, որոնք պարունակվում են AC մագնիսական դաշտի հոսքաչափերի ազդանշաններում: Այն բարելավում է հոսքաչափի զրոյական կայունությունը, զգայունությունը և չափման ճշգրտությունը, նվազեցնում է էներգիայի սպառումը, լուծում է փոխանակելիության խնդիրները և գագաթնակետ է ստեղծում էլեկտրամագնիսական հոսքաչափերի մշակման մեջ:

Ժամանակակից առաջընթացներ և կիրառություններ

1980-ականներից ի վեր միկրոէլեկտրոնիկայի և համակարգչային տեխնոլոգիաների արագ զարգացումը էլեկտրամագնիսական հոսքաչափերի արտադրության տեխնոլոգիան դարձրեց ավելի հասուն և կատարյալ, և դրա կիրառման ոլորտն էլ ավելի ընդլայնվեց: Ժամանակակից էլեկտրամագնիսական հոսքաչափերն օգտագործում են մեկ չիպային միկրոհամակարգչային տեխնոլոգիա և թվային մշակման մեթոդներ՝ էլեկտրամագնիսական հոսքաչափերի չափման ճշգրտությունն ու կատարումը շարունակաբար բարելավելու համար և կարող են լիովին օգտագործել համակարգիչների առավելությունները տեղեկատվության պահպանման, ժամանակի փոխանակման, հաշվարկման և վերահսկման հնարավորությունների մեջ: Հետևաբար, համեմատաբար հեշտ է իրականացնել լրացուցիչ գործառույթներ, ինչպիսիք են երկկողմանի չափումը, դատարկ խողովակի հայտնաբերումը, բազմաբնույթ ավտոմատ միացումը, մարդ-համակարգիչ երկխոսությունը, հաղորդակցությունը հյուրընկալող համակարգչի հետ և ինքնաախտորոշումը: Նոր սերնդի էլեկտրամագնիսական հոսքաչափերը HART արձանագրությամբ և այլ դաշտային ավտոբուսներով օգտատերերին հնարավորություն են տալիս իրականացնել բոլորովին նոր դաշտային ավտոբուսի արտադրության հսկողություն և կառավարում: Հետևաբար, ինտեգրված, երկու մետաղալարով, պայթյունավտանգ, բարձր ճնշման և հաղորդակցման ունակ էլեկտրամագնիսական հոսքաչափերը ավելի ու ավելի տարածված են դառնում արդյունաբերական արտադրության գործընթացների ավտոմատ կառավարման մեջ, ինչպիսիք են քիմիական, նավթը, պողպատը և մետալուրգիան:

Զարգացող տեխնոլոգիաներ և ապագա ուղղություններ

Կիրառական դաշտի ընդլայնմամբ ի հայտ են եկել էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի մեթոդների օգտագործմամբ հաղորդիչ հեղուկի ծավալի չափման տարբեր նոր հաղորդիչ հեղուկների ծավալի չափման գործիքներ և համակարգեր, ինչպիսիք են հզոր էլեկտրամագնիսական հոսքաչափերը, որոնք կարող են չափել ցածր հաղորդունակությունը,
Մասամբ լրիվ խողովակով էլեկտրամագնիսական հոսքաչափեր՝ ծանրության դրենաժը չափելու համար, սուզվող էլեկտրամագնիսական հոսքաչափեր՝ բաց ալիքների չափման համար, էլեկտրամագնիսական հոսքաչափեր և ներդիր էլեկտրամագնիսական հոսքաչափեր , որոնք կարող են չափել կետային հոսքի արագությունը բաց ալիքներում և մեծ տրամագծով խողովակներում, և բաց ալիքի չափման համակարգեր, որոնք բաղկացած են էլեկտրամագնիսից։ արագություն-ջրի մակարդակի մեթոդ և այլն:

Էլեկտրամագնիսական հոսքաչափերի մշակում Չինաստանում

Չինաստանը սկսեց էլեկտրամագնիսական հոսքաչափեր մշակել դեռևս 1950-ականների վերջին, իսկ Shanghai Guanghua Instrument Factory-ն սկսեց ապրանքներ տրամադրել հասարակությանը 1960-ականների սկզբին: 1967 թվականին Շանհայի Արդյունաբերական ավտոմատացման գործիքների գիտահետազոտական ինստիտուտը, Շանհայի Գուանգհուա գործիքների գործարանը, Կայֆենգի գործիքների գործարանը, Թիանջինի ավտոմատացման գործիքների գործարանը թիվ 3 և այլն մասնակցել են էլեկտրամագնիսական հոսքաչափերի ազգային միասնական նախագծմանը, որը կազմակերպվել էր Շանհայի Արդյունաբերական հետազոտությունների ինստիտուտում: Թեև ժամանակը կարճ էր, բոլորը ուղեղի գրոհ էին անում և բարելավում էլեկտրամագնիսական հոսքաչափերի իմացությունը: Մեկ տարուց պակաս ժամանակում նախագծվել և մշակվել են չինական մագնիսական հոսքաչափերի մի շարք: Ավելի կարևոր է, որ էլեկտրամագնիսական հոսքաչափերի այս ազգային միասնական դիզայնը հիմք դրեց Չինաստանում էլեկտրամագնիսական հոսքաչափերի հետագա զարգացմանը և տաղանդներ զարգացրեց:

Չինաստանի առաջընթացը և տեխնոլոգիական առաջընթացը

1970-ականների կեսերին, զարգացած արդյունաբերական երկրների ազդեցության տակ, Չինաստանում էլեկտրամագնիսական հոսքաչափերի տեսության հետազոտությունները նույնպես գագաթնակետին հասան: 1975 թվականի հունիսին հայտնի ֆիզիկոսներ, պրոֆեսոր Վան Չժուսին և Պեկինի համալսարանի պրոֆեսոր Չժաո Կայհուան հրավիրվել են Չինաստանի մագնիսական հոսքաչափերի շատ հայտնի գործոնների կողմից էլեկտրամագնիսական հոսքաչափի քաշի ֆունկցիայի տեսության խիստ մաթեմատիկական վերլուծություն իրականացնելու և դասախոսություններ կարդալու, ինչը հանգեցրեց ակտիվության: Բազմաթիվ համալսարանների մասնակցությունը, ինչպիսիք են Հուազոնգի գիտության և տեխնոլոգիայի համալսարանը, Հյուսիսարևելյան գիտության և տեխնոլոգիայի համալսարանը և Շանհայի Ցզյաոտոնգի համալսարանը էլեկտրամագնիսական հոսքաչափերի տեսության հետազոտությանը և իմ երկրի կշռված բաշխված մագնիսական դաշտի էլեկտրամագնիսական հոսքաչափերի արտադրանքի մշակմանը:

Ներկա կարգավիճակը և ապագա հեռանկարները

Չինաստանի էլեկտրամագնիսական հոսքաչափը բարձր տեխնոլոգիական արտադրանքներից մեկն է, որն ավելի վաղ և ավելի հաջողությամբ անցել է բարեփոխումների ճանապարհը՝ ներմուծելով օտարերկրյա առաջադեմ տեխնոլոգիաներ և ստեղծելով համատեղ ձեռնարկություններ օտարերկրյա առաջադեմ ձեռնարկությունների հետ: Սա ոչ միայն հնարավորություն է տվել էլեկտրամագնիսական հոսքաչափերի արտադրության հիմնական ձեռնարկություններին արագ զարգանալ, այլ նաև խթանել է էլեկտրամագնիսական հոսքաչափեր արտադրող այլ փոքր և միջին ձեռնարկությունների տեխնոլոգիական առաջընթացը: Ներկայումս իմ երկրում էլեկտրամագնիսական հոսքաչափերի արտադրությունը հիմնականում հիմնված է ցածր հաճախականության ուղղանկյուն ալիքի գրգռման վրա և աստիճանաբար թեւակոխել է կշռված մագնիսական դաշտի և խելացի հոսքաչափերի դարաշրջան: Մագնիսական հոսքաչափի սենսորի չափը տատանվում է 3 մմ-ից մինչև 3000 մմ, իսկ չափման ճշգրտությունը ±0,3%R կամ ±1%FS-ի սահմաններում է: Չինաստանի էլեկտրամագնիսական հոսքաչափ արտադրողների թիվը 1980-ականների սկզբին 4-ից աճել է մինչև 30-ի ներկայումս; արտադրանքը տարեկան 1000-ից պակաս կոմպլեկտից հասել է գրեթե 30000-ի տարեկան: Անկախ նրանից, թե արտադրության տեխնոլոգիայի մակարդակի, զարգացման հնարավորությունների կամ շուկայի զարգացման առումով, Չինաստանի էլեկտրամագնիսական հոսքաչափերի և աշխարհի առաջադեմ մակարդակի միջև բացը արագորեն նվազում է:

Չինաստանը ձևակերպեց էլեկտրամագնիսական հոսքաչափերի արդյունաբերության ստանդարտը 1980 թվականին: Տեխնոլոգիայի զարգացման և առաջընթացի հետ մեկտեղ այն վերանայվեց 1999 թվականին և ընդունեց ISO միջազգային ստանդարտը (ISO 9104:

Ազգային ստանդարտներ GB/T 18659-2002 [Փակ խողովակներում հաղորդիչ հեղուկների հոսքի չափման էլեկտրամագնիսական հոսքաչափերի կատարողականի գնահատման մեթոդներ] և GB/T 18660-2002 [Էլեկտրամագնիսական հոսքաչափերի օգտագործման մեթոդներ՝ հաղորդիչ հեղուկների հոսքի չափման համար։ փակ խողովակներ] հրապարակվել են։ Սա Չինաստանի էլեկտրամագնիսական հոսքաչափերին հնարավորություն կտա ապագայում համընթաց քայլել միջազգային ստանդարտներին և պայմաններ ստեղծել Չինաստանի էլեկտրամագնիսական հոսքաչափերի զարգացման համար: