Электромагнитные расходомеры
Принцип измерения электромагнитными расходомерами основан на законе Фарадея. В проводнике, который при движении пересекает силовые линии магнитного поля, индуктируется электродвижущая сила, величина которой определяется по формуле: E=BlV,
где Е-индуктируемая в проводнике ЭДС;
В - магнитная индукция;
l - длина проводника;
V - скорость движения проводника.
В приборах такого типа в качестве проводника используют электропроводную жидкость (электролит) расход которой необходимо определить. Эта жидкость, протекая между полюсами магнита (рис.8), создаёт ЭДС, измерив которую можно определить скорость потока и искомый расход.
B
Q
Рис.8. Электромагнитный расходомер
В случае измерения расхода жидкости можно записать:
E=BdVср,
где d-внутренний диаметр трубопровода;
Vср-средняя скорость протекания жидкости через поперечное сечение трубы в зоне индуктируемой ЭДС.
Проводимость жидкости должна быть не ниже от 10-5 до 10-6ом-1см-1, что соответствует проводимости водопроводной воды. Трубопровод с перемещающейся в нём жидкостью помещён в магнитное поле. Трубопровод изготавливается из изоляционного материала, чтобы предохранить индуктирующуюся в жидкости ЭДС от закорачивания через стенки трубы [4]. Для этой цели используется фторопласт, эбонит, резина и другие материалы в зависимости от свойств измеряемой жидкости.
В стенке трубопровода диаметрально противоположно в одном поперечном сечении вводятся электроды. К электродам подключается какой-либо высокочувствительный измерительный прибор, шкала которого градуируется в единицах скорости или в единицах расхода. Измерительный прибор выбирается с большим входным сопротивлением [4].
Кориолисовы (массовые) расходомеры
При движении тела относительно вращающейся системы отсчета появляется сила инерции, называемая силой Кориолиса или кориолисовой силой инерции. Величина этой силы пропорциональна массе тела m, относительной скорости движения тела V по радиусу и угловой скорости вращения системы w, направленной вдоль оси вращения:
Fc=2mVw.
Кориолисовы расходомеры, как правило, используют U-образ-ную трубку малого сопротивления в качестве сенсора (датчика расхода) [3]. Внутри корпуса расходомера находится сенсорная трубка, которая приводится в колебательное движение управляющей электромагнитной катушкой, питаемой переменным током, расположенной в центре изгиба трубки. Трубка вибрирует подобно камертону (без каких-либо искривлений в случае отсутствия расхода).
При движении измеряемой среды через сенсор проявляется силы Кориолиса, воздействующей со стороны жидкости на трубку (рис.9).
Рис.9. Силы действующие на первичный преобразователь кориолисова расходомера
Когда трубка движется вверх во время половины ее собственного цикла, то для жидкости, втекающей внутрь, сила Кориолиса направлена вниз. Как только жидкость проходит изгиб трубки, направление силы меняется на противоположное. Таким образом, во входной половине трубки сила, действующая со стороны жидкости, препятствует смещению трубки, а во входной – способствует. Это является причиной того, что сенсорная трубка изгибается. Когда во второй фазе вибрационного цикла трубка движетсявниз, направление изгиба меняется на противоположное [3].
Сила Кориолиса и, следовательно, величина изгиба сенсорной трубки прямо пропорциональны массовому расходу жидкости. Электромагнитные детекторы измеряют фазовый сдвиг при движении противоположных сторон сенсорной трубки.
Когда расхода измеряемой среды нет, то не возникает и изгиб трубки, в результате чего отсутствует временная разница между двумя сигналами детекторов.
Наряду с наиболее распространенной U-образной формой конструкция сенсора может быть также в форме двойной петли (рис.10).
Кориолисовы расходомеры массы вполне подходят для одновременного дозирования и для точных измерений в широком диапазоне расхода.
Электро-магнитный
детектор
В Электро-магнитный
детектор
А Электро-магнитная
катушка
Рис.
10. Схема кориолисова
расходомера