第4章 流量测量PPT.ppt

华中科技大学控制系测控所 HUST 励磁方式： 直流励磁——永久磁铁，产生电极极化现象 *电极极化现象是指直流磁路使得测量导管中的被测电解质液体极化，使正电极被负离子包围，负电极被负离子所包围，导致两电极间的内阻增大，严重影响仪表正常工作。 交流励磁——50Hz工频，正交干扰 交流励磁时，磁场： 感应电势： 体积流量： 第四章 流量测量—电磁流量计 华中科技大学控制系测控所 HUST 励磁方式： 交流励磁——50Hz工频，正交干扰 交流励磁时，体积流量： 正交干扰：是相位和感应电势Ex相差90°的无用信号 正交干扰产生的原因：在交变磁场作用下，被测流体、电极、电极引线和转换器输入阻抗构成的闭合回路中，也会产生感应电势： 第四章 流量测量—电磁流量计 华中科技大学控制系测控所 HUST 励磁方式： 交流励磁——50Hz工频，正交干扰 交流励磁时，体积流量： 正交干扰：感应电势： 第四章 流量测量—电磁流量计 抑制正交干扰的方法： 1）自动对消法； 2）在测量电路中采取抑制措施。 华中科技大学控制系测控所 HUST 励磁方式： 直流励磁——电极极化 交流励磁——50Hz工频，正交干扰 双频波励磁——结合了交流和直流的优点 第四章 流量测量—电磁流量计 矩形波励磁 双频波励磁 华中科技大学控制系测控所 HUST 电磁流量计的其他部件： 衬里，电极： 绝缘、耐腐蚀、耐磨 测量导管：磁屏蔽 转换器： 完成信号转换，抗干扰设计（感应电势信号比较弱，一般只有2~3mV） 测量电极 第四章 流量测量—电磁流量计 华中科技大学控制系测控所 HUST 电磁流量计的特点：优点 压力损失极小； 流体必须是导电介质，可测腐蚀性介质；(酸、碱、盐溶液，水、污水、腐蚀性液体，泥浆、矿浆等) 流量计的输出电流与体积流量成线性关系； 不受液体的温度、压力、密度、粘度影响； 量程比高(20：1以上)； 精度较高的； 测量口径范围大（1mm到几米）； 反应迅速，可以测量脉动流量 第四章 流量测量—电磁流量计 华中科技大学控制系测控所 HUST 电磁流量计的特点：缺点 不能测量电导率很低的液体，如石油制品、有机溶剂和纯净水等。不能测量气体、蒸汽和含有较多较大气泡的液体。 受衬里材料和电气绝缘材料限制，不能用于较高温度的液体；某些仪表用于过低于室温的液体，因测量管外凝露（或霜）而破坏绝缘。 第四章 流量测量—电磁流量计 华中科技大学控制系测控所 HUST 科里奥利质量流量计 (Coriolis Mass Flowmeter， 简称CMF） 利用流体在振动管中流动时能 产生与流体质量流量成正比的 科里奥利力制成的一种直接式 质量流量仪表 第四章 流量测量—科式质量流量计 华中科技大学控制系测控所 HUST 科式力的产生 当质量为 ?m 的质点以匀速 u 在一个围绕旋转轴 P 以角速度 ? 旋转的管道内轴向运动时，这个质点将获得两个加速度分量： 第四章 流量测量—科式质量流量计 1）法向加速度 (向心加速度) 2）切向加速度 (科式加速度) 华中科技大学控制系测控所 HUST 流体作用于管壁的科里奥利力： 考虑管道内长度为 ?X 的流体情况： 基于上式，只要能直接或间接地测量出在旋转管道中流动的流体作用于管道上的科里奥利力，就可测得流体流过管道的质量流量，该流量与科式力有直接的联系。 而质量流量： ，A为管道截面积，则： 第四章 流量测量—科式质量流量计 华中科技大学控制系测控所 HUST 实际应用的问题： 很难使流体流过的管道围绕P轴以 一定角速度旋转！ 解决办法： 使管道绕P轴以一定的频率上下振动，也能使管道受到科里奥利力的作用。以振动代替旋转是最具创造力的想法。 第四章 流量测量—科式质量流量计 华中科技大学控制系测控所 HUST 由于U型管两臂中流体流动方向相反，受到的科式力方向相反， 从而使具有弹性的U型管产生扭曲变形。其扭转角?与科式力成 正比，也就是扭转角?和流体质量流量成正比。 第四章 流量测量—科式质量流量计 最经典的是U型管传感器 ? 华中科技大学控制系测控所 HUST 由于U型管两臂中流体流动方向相反，受到的科式力方向相反， U型管受到R-R为轴的扭矩，从而