Էլեկտրամագնիսական հոսքաչափի աշխատանքային սկզբունքը. Համապարփակ ուղեցույց

Էլեկտրամագնիսական հոսքաչափը , որը հաճախ կրճատ անվանում են EMF կամ magmeter, բարձր արդյունավետությամբ սարք է, որը նախատեսված է հաղորդիչ հեղուկների ծավալային հոսքի արագությունը չափելու համար: Այն գործում է Ֆարադեյի էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի օրենքի հիման վրա, որը ֆիզիկայի հիմնարար սկզբունք է:

Իր եզակի դիզայնի՝ առանց շարժական մասերի, շնորհիվ Էլեկտրամագնիսական դաշտը (ԷՄԴ) առաջարկում է զգալի առավելություններ, այդ թվում՝ ճնշման նվազագույն կորուստ և բարդ հեղուկների ճշգրիտ չափման հնարավորություն: Այն իդեալական ընտրություն է կեղտոտ, քայքայիչ կամ հղկող հեղուկների և խառնուրդների համար: Հետևաբար, այն լայնորեն վստահելի է այնպիսի ոլորտներում, ինչպիսիք են քիմիական վերամշակումը, մետալուրգիան, հանքարդյունաբերությունը, թուղթ-մետաղը, ինչպես նաև սննդի և խմիչքի արտադրությունը: Այն նաև կարևոր դեր է խաղում քաղաքային ջրամատակարարման և կեղտաջրերի մաքրման մոնիթորինգի գործում:

Հիմնական սկզբունքը. Ֆարադեյի օրենքը գործողության մեջ

Ֆարադեյի օրենքը նշում է, որ երբ էլեկտրական հաղորդիչը շարժվում է մագնիսական դաշտով, հաղորդչի վրա ինդուկցվում է լարում (էլեկտրամարզիչ ուժ կամ ԷՄԴ): Այս լարման մեծությունը ուղիղ համեմատական է հաղորդչի արագությանը, հաղորդչի երկարությանը և մագնիսական դաշտի ուժին:

Էլեկտրամագնիսական հոսքաչափը կիրառում է այս սկզբունքը՝ հաղորդիչ հեղուկը դիտարկելով որպես հաղորդիչ։ Ահա, թե ինչպես է այն աշխատում.

Մագնիսական դաշտի ստեղծում. Հաշվիչի մարմինը, որը հայտնի է որպես չափիչ խողովակ, հագեցած է կծիկներով, որոնք ստեղծում են կառավարվող մագնիսական դաշտ՝ ուղղահայաց հոսքի ուղղությանը։
Հեղուկը որպես հաղորդիչ. Երբ հաղորդիչ հեղուկը հոսում է այս մագնիսական դաշտով, այն արդյունավետորեն «կտրում» է մագնիսական հոսքի գծերը։
Լարման ինդուկցիա. Այս գործողությունը ինդուկցում է լարում, որն ուղիղ համեմատական է հոսող հեղուկի միջին արագությանը։
Լարման չափում. Խողովակի պատի հակառակ կողմերում տեղադրված երկու էլեկտրոդները հայտնաբերում են այս ինդուկցված լարումը: Այնուհետև հաղորդիչը մշակում է այս լարման ազդանշանը՝ ծավալային հոսքի արագությունը հաշվարկելու համար:
Կապը նկարագրվում է բանաձևով.

U = B * D * v

Որտեղ՝

U = ինդուկցված լարում (էլեկտրոդների միջև պոտենցիալ)
B = Մագնիսական դաշտի ուժգնություն (մագնիսական հոսքի խտություն)
D = չափիչ խողովակի ներքին տրամագիծը
v = հեղուկի միջին հոսքի արագությունը
Դրանից կարելի է հաշվարկել ծավալային հոսքի արագությունը (Q): Կարևոր է նշել, որ այս սկզբունքը հիմնված է միատարր մագնիսական դաշտի, հաղորդիչ և ոչ մագնիսական հեղուկի և առանցքային սիմետրիկ հոսքի պրոֆիլի վրա:

Գործնական նկատառումներ. վերջավոր երկարության մագնիսական դաշտ

Իրական աշխարհում մագնիսական դաշտը չի կարող անվերջ տարածվել։ Այն ամենաուժեղն է էլեկտրոդների մոտ և թուլանում է ծայրերում։ Այս տատանումը կարող է ստեղծել աղավաղումներ, որոնք հայտնի են որպես պտույտային հոսանքներ, որոնք կարող են ազդել չափման ճշգրտության վրա՝ մի երևույթ, որը կոչվում է եզրային էֆեկտ։

Սա փոխհատուցելու համար կիրառվում է ուղղման գործակից (K), հատկապես այն խողովակներում, որտեղ մագնիսական դաշտի երկարության և խողովակի տրամագծի հարաբերակցությունը փոքր է: Ժամանակակից նախագծերի մեծ մասի համար, որոնք ունեն տուրբուլենտ հոսք, եզրային էֆեկտը աննշան է, եթե այս հարաբերակցությունը 2.5 կամ ավելի է:

Գրգռման մեթոդներ. Մագնիսական դաշտի սնուցում

Գրգռման համակարգը չափիչի սիրտն է, քանի որ այն ստեղծում է մագնիսական դաշտ: Օգտագործվող մեթոդը որոշում է ազդանշանի մշակումը և զգալիորեն ազդում է չափիչի աշխատանքի վրա: Կան երեք հիմնական մեթոդներ՝

1. DC գրգռում

Այս մեթոդը օգտագործում է մշտական մագնիսներ կամ հաստատուն հոսանքի աղբյուր՝ հաստատուն մագնիսական դաշտ ստեղծելու համար: Թեև պարզ է և անխոցելի է փոփոխական հոսանքի միջամտության նկատմամբ, հաստատուն հոսանքի գրգռումը կարող է առաջացնել էլեկտրոլիզ և էլեկտրոդային բևեռացում հաղորդիչ հեղուկներում: Սա խաթարում է չափումը և առաջացնում սխալներ: Հետևաբար, հաստատուն հոսանքի գրգռումը սովորաբար նախատեսված է ոչ էլեկտրոլիտային հեղուկների, ինչպիսիք են հեղուկ մետաղները (օրինակ՝ նատրիումը կամ սնդիկը), չափման համար:

2. AC գրգռում

Հզոր հաճախականության (օրինակ՝ 50 Հց) փոփոխական հոսանքի աղբյուրի օգտագործումը ստեղծում է սինուսոիդալ մագնիսական դաշտ: Այս մեթոդը խուսափում է հաստատուն հոսանքի գրգռման բևեռացման խնդիրներից, բայց իր հետ բերում է իր սեփական մարտահրավերները.

Քառակուսային ինտերֆերենցիա. փոփոխական մագնիսական դաշտը կարող է էլեկտրոդային շղթայում առաջացնել անցանկալի «տրանսֆորմատորի էֆեկտի» լարում, որը կարող է շատ ավելի մեծ լինել, քան իրական հոսքի ազդանշանը։
Փուլային ինտերֆերենցիա (ընդհանուր ռեժիմ). Հոսքի ազդանշանի հետ նույն փուլն ունեցող աղմուկի ազդանշանները կարող են հայտնվել երկու էլեկտրոդների վրա, հաճախ թափառող հոսանքների կամ էլեկտրաստատիկ ինդուկցիայի պատճառով։
Անկայունություն. փոփոխական հոսանքի աղբյուրի լարման կամ հաճախականության տատանումները կարող են փոխել մագնիսական դաշտի ուժգնությունը, ինչը կհանգեցնի չափման անճշտությունների։

3. Ցածր հաճախականության քառակուսի ալիքի գրգռում

Սա այսօր ամենաառաջադեմ և լայնորեն օգտագործվող մեթոդն է։ Այն համատեղում է ինչպես հաստատուն հոսանքի, այնպես էլ փոփոխական հոսանքի մոտեցումների առավելությունները։ Օգտագործելով ցածր հաճախականության քառակուսի ալիք (օրինակ՝ 3-30 Հց), այն՝

Վերացնում է բևեռացումը՝ անընդհատ շրջելով դաշտը։
Խուսափում է քառակուսային միջամտությունից՝ չափելով հոսքի ազդանշանը քառակուսի ալիքի կայուն պարբերությունների ընթացքում։
Ճնշում է մրրկային հոսանքները՝ ապահովելով գերազանց զրոյական կետի կայունություն և բարձր ճշգրտություն։
Ժամանակակից զարգացումները շարունակում են կատարելագործել այս տեխնիկան՝ օգտագործելով եռաստիճան և երկհաճախական քառակուսի ալիքային գրգռման նման նորարարություններ, որոնք էլ ավելի են բարելավում էլեկտրամագնիսական հոսքաչափերի աշխատանքը և հուսալիությունը։