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凯铭JKM-LDE智能电磁流量计励磁线圈不对称测量信号分析
浏览:48 发布日期:2018-07-12
电磁流量计的励磁线圈在实践制造中可能不对称,特别在较大的电磁流量计传感器制造过程中存在这个问题的可能性更大。但是,针对励磁线圈可能存在的位置偏向状况停止剖析的文献却较少。笔者运用有限元软件Ansys对电磁流量计励磁线圈不对称问题树立磁场仿真模型,并在模型下停止数值仿真剖析励磁线圈不对称对电磁流量计丈量区域磁场强度散布的影响,对因而而带来的丈量信号的变化停止剖析。
1磁场评价指标与电磁丈量原理
  电磁流量计的磁场评价指标做了描绘,主要有样本均匀值、变异系数和平均区域面积。为了调查励磁线圈不对称时电磁流量计丈量信号的变化,引入文献[5]中的磁场评价指标来剖析励磁线圈不对称[4,5]丈量区域中的磁场变化状况,进而研讨瞬时感应电势值。
  平均区域面积就是在丈量区域中,中心点的磁场强度设为规范值B00,设定该区域中的其他点磁场强度为Bxy,满足在丈量区域中所占的面积为平均区域面积。
  变异系数又称“规范差率”,是权衡材料中各观测值变异水平的另一个统计量。规范变异系数是一组数据的变异指标与其均匀指标之比,为相对变异指标,即CV=样本规范差s/样本均匀值`χ。
  由Maxwell方程,并在一定的假定条件下,可得电磁流量计的感应电势值(即两电极的电势差)的表达式:
 
式中
A———对一切空间积分;
B———磁感应强度;
L———绝缘管道筒长一半;
r———流量计截面管半径;
V———导电流体的流速;
W———矢量权重函数[6],它是一个只由电磁流量计自身构造决议的量。
可见,只需肯定了V、B、W和r,就能够求得流量计的感应电势差。
2仿真模型与仿真实验
2.1仿真模型
  为了考察电磁流量计传感器中励磁构造不对称问题,设定了如图1所示的电磁流量计励磁构造Ansys仿真模型,Ansys仿真模型中只对电磁流量计传感器丈量电极截面停止建模,两个电极中心方向称为y轴,过丈量管道中心垂直y轴的为x轴,x轴与y轴构成直角坐标系,管道中心为坐标原点o,线圈边缘与x轴的夹角分别为a与b,磁芯边缘与x轴的夹角为b。
电磁流量计励磁构造Ansys仿真模型图
1———线圈位置;
2———磁芯位置,磁芯与线圈构成励磁构造;
3———电极及其固定器件位置;
4———丈量管道(丈量区域);
5———衬里;
6、7———内径壁与外径壁
2.2仿真实验
  仿真实验中,设定电磁流量计左边的(x负轴向)励磁构造不变,右边的(x正轴向)的励磁构造装置角度a分别为偏置0、5、10、15°,仿真励磁线圈不对称不同角度状况下对电磁流量计丈量区域磁场强度散布的影响,结果如图2所示。
  能够看出,当励磁构造安顿有所偏置时,电磁流量计丈量区域内部磁力线方向发作变化,偏置角越大,磁力线方向变化越大。
电磁流量计励磁构造偏置Ansys仿真结果图
  图3显现了励磁构造偏置角度为15°时丈量区域的磁场散布,为俭省篇幅,其他仿真图略去。可见,当励磁构造的偏置角不同时,x轴方向的磁感应强度矢量值存在一定变化,但是无法给予数值上的剖析结果,下面将用磁场评价指标加以剖析。
电磁流量计磁感应强度散布
3仿真结果剖析
  为了详实地考察电磁流量计励磁构造偏置对流量计丈量区域中磁感应强度散布状况的影响,运用第1节引见的磁场评价指标对励磁构造不同偏置角度下的磁场停止剖析。
  图4为励磁线圈偏置角不同时的磁场强度剖析结果,能够看出,在励磁构造偏置时,电磁流量计丈量区域的均匀磁场有一定变化,偏置角度越大,丈量区域的均匀磁场越小。图5为励磁线圈偏置角不同时丈量区域变异系数的剖析结果,能够看出,励磁构造偏置角度越大,丈量区域的磁场变异系数越大,即磁场强度散布动摇性越大。
电磁流量计励磁构造不同偏置下磁场强度电磁流量计励磁构造不同偏置下磁场变异系数
  图6为励磁线圈偏置角不同时磁场强度在丈量区域平均面积剖析,能够看出,在励磁构造偏置时,电磁流量计丈量区域的磁场平均区域存在变化,偏置角度越大,丈量区域的平均区域越小,即丈量区域测磁场平均性越差。
电磁流量计励磁构造偏置角度
  图7为励磁线圈偏置角不同时电磁感应信号的剖析结果,流量计瞬时感应信号是设定流体速度不变的状况下励磁构造的偏置角不同时停止的仿真。能够看出,在其他条件不变的状况下,励磁构造偏置角度越大,流量计感应信号就越小。 
  由以上仿真结果剖析:电磁流量计励磁线圈存在偏置会形成电磁流量计丈量区域中磁场散布变化,进而给电磁流量计丈量带来一定的误差。
4完毕语
  运用有限元软件对电磁流量计励磁构造存在偏置停止了建模拟真研讨,经过模型剖析了流量和不同励磁构造偏置状况下,电磁流量计磁场散布状况以及对流量计电极两端获取感应信号大小影响状况的研讨,进而取得由励磁线圈不对称惹起的丈量误差。当然,目前电磁流量计出厂前会停止校准,但是在较大丈量管道的应用中,实流校验本钱较大,因而会选用干标定等手腕,这一过程中,励磁线圈的不对称会产生一定的丈量误差,笔者对此类问题停止剖析研讨,为电磁流量计励磁线圈不对称装置带来的丈量误差提供理论研讨。?


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