Электромагниттік шығын өлшегіштің тарихы

Электромагниттік шығын өлшегіштермен таныстыру

Электромагниттік индукция принципі бойынша ағынды өлшеу көптеген ағынды өлшеу әдістерінің ішінде ең көп таралған әдістердің бірі болып табылады. Ол ағын арналарының әртүрлі пішіндеріндегі өткізгіш сұйықтықтардың ағынының жылдамдығы мен ағынының жылдамдығын өлшей алады және Фарадейдің электромагниттік индукция заңының қолданылуы болып табылады. Электромагниттік шығын өлшегіш - кең таралған және қолжетімді құрал.

Электромагниттік индукцияның ашылуы

Электромагниттік индукция заңын 1831 жылы ағылшын физигі Фарадей ашты.Фарадейдің электромагниттік индукция заңы бойынша өткізгіш магнит өрісіндегі магниттік күш сызықтарын кескенде, магнит өрісінің бағыты мен бағытына перпендикуляр индукциялық электр қозғаушы күш пайда болады. өткізгіштің қозғалысы өткізгіштің екі шетінде де индукцияланады. Индукцияланған электр қозғаушы күштің шамасы магнит индукциясының қарқындылығына және қозғалыс жылдамдығына пропорционал.

Бірінші электромагниттік шығын өлшегіш эксперимент

1832 жылы Фарадей екі металл шыбықты электрод ретінде Темза өзенінің Ватерлоо көпірінің екі жағына су ағынының бағытына перпендикуляр және геомагниттік өріс бағытында орналастырды. Бұл әлемдегі алғашқы электромагниттік шығын өлшегіш тәжірибесі болды. Бірақ электрохимиялық реакциялардың, термоэлектрлік әсерлердің және т.б. әсерінен өлшенген сигнал жалған болды, ал ағыс сигналы өзен арнасынан қысқа тұйықталды. Сонымен қатар, сол кездегі өлшеу жағдайларының шектеулеріне байланысты ол сәтсіздікке ұшырады. Бақытымызға орай, 1851 жылы ол Волсатонның және басқалардың электромагниттік индукция әдісін қолдана отырып, Ла-Манштың толқындарын өлшеудегі жетістіктерін көрді.

Фарадей электромагниттік индукция заңын ашты

Электромагниттік шығын өлшегіштердің алғашқы дамуы

1917 жылы Смит пен Спиран кеменің спидометрін жасау үшін электромагниттік индукция принципін қолдануға патент алды және судың поляризациялық әсерін жеңу үшін айнымалы токтың қоздырғышын пайдалануды ұсынды, осылайша мұхитта электромагниттік ток өлшегіштерін қолдануды ашты. .

Жетістіктер мен теориялық үлестер

1930 жылы Уильямс тұрақты ток магнит өрісінде орналасқан өткізбейтін дөңгелек түтікте мыс сульфаты ерітіндісінің ағынын жасады. Дөңгелек түтіктің екі электродтары арасындағы тұрақты кернеу ағынның жылдамдығына пропорционал болды. Бұл құрылғы қарапайым электромагниттік шығын өлшегішке айналды. Уильямс алғаш рет дөңгелек түтіктегі ағын жылдамдығының таралуының өлшеуге әсерін талдау үшін математикалық әдістерді қолданды және түтіктің орталық осіне симметриялы ағын жылдамдығының таралуы өлшеу дәлдігіне әсер етпейді деген теорияны ұсынды. электромагниттік шығын өлшегіш. Оның талдауы математикалық қате болғанымен, электромагниттік шығын өлшегіштің негізгі теориясы сол кезден бастап бекітілді.

Биологиялық қолдану және соғыстан кейінгі жетістіктер

Шамамен 1932 жылы Фабренің ұсынысы негізінде биологтар Вилламс пен А. Колин лезде артериялық қан ағынын өлшеу және тіркеу үшін электромагниттік шығын өлшегіштерді сәтті қолданды.

Екінші дүниежүзілік соғыстан кейін атом энергетикасы саласы қарқынды дамыды, бұл сұйық металдың тұрақты магнитін өлшеуге мүмкіндік берді, электромагниттік шығын өлшегіш әзірленді және қолданылды. Бірақ сол кездегі электронды технологияның артта қалуына байланысты оны қолдану саласы жалпы өнеркәсіпке кеңейе алмады.

Өнеркәсіптік қабылдау және жаһандық экспансия

1950 жылы голландтар алғаш рет экскаваторлардағы лай шығынын өлшеу үшін суспензиялы электромагниттік шығын өлшегіштерді қолданды. Кейінірек Америка Құрама Штаттарында жалпы өнеркәсіптік өндірісте электромагниттік шығын өлшегіштер қолданылды.

1955 жылы Жапонияның Hokushin Electric және Yokogawa Electric компаниялары Америка Құрама Штаттарының Fischer & Porter және Foxboro фирмаларының электромагниттік шығын өлшегіш өнімдерін енгізді. Үздіксіз қорыту, сіңіру және жетілдіруден кейін олардың электромагниттік шығын өлшегіштері көп ұзамай әлемдік деңгейде дамыған. Шамамен 1955 жылы бұрынғы Кеңес Одағы, Ұлыбритания және Германия да электромагниттік шығын өлшегіштерді сәтті шығарды.

Математикалық талдау және технологиялық жетілу

1960 жылдардың басында Дж.А.Шерклиф А.Колиннің және басқа предшественниктердің шексіз біркелкі магнит өрісі бар электромагниттік шығын өлшегіштің математикалық талдауын аяқтады.

Шекті ұзындықтағы біртекті магнит өрісі кезіндегі ағын жылдамдығының математикалық талдауы және салмақтық функция теориясы индукциялық электр қозғаушы күштің микроскопиялық сипаттамаларын ашты, бұл электромагниттік шығын өлшегіште жүйелі негізгі теорияға ие болды. Сонымен қатар, электроника өнеркәсібінің қарқынды дамуы және өнеркәсіптік автоматтандыру дәрежесінің үздіксіз жақсаруы жағдайында электромагниттік шығын өлшегіш бірте-бірте жетілдіріліп, жетілдірілді және кеңінен таралған тамаша өнімділігі бар шығын өлшегішке айналды. өнеркәсіпте қолданылады.

1960 жылдардың аяғынан 1970 жылдардың ортасына дейін үш өлшемді салмақ функцияларын терең зерттей отырып, өлшенген таралатын магнит өрісі бар электромагниттік шығын өлшегіштер пайда болды, бұл шектеулі магнит өрісінің ұзындығын едәуір қысқартты және өлшеудің ағын жылдамдығына сезімталдығын жақсартты. белгілі бір дәрежеде. Сонымен қатар, бұл шығын өлшегіштің өндірісін жеңілдетуге және шығындарды азайтуға да қолайлы. Үш өлшемді салмақ функцияларын зерттеу нәтижелері осы кезеңдегі электромагниттік шығын өлшегіштерді әзірлеу үшін маңызды бағыттаушы мәнге ие. Осы кезеңде интегралды схемалардың қарқынды дамуына және әлемдік энергетикалық дағдарыс алға қойған ағынды өлшеу құралдарына жоғары өнімділікке қойылатын талаптарға байланысты төмен жиілікті тікбұрышты толқынды қоздырудың жаңа технологиясы пайда болды. Төмен жиілікті тікбұрышты толқынды қоздыру электромагниттік шығын өлшегіштері тұрақты ток магнит өрісінің сигналдарында поляризациялық кедергілерді басу және айнымалы ток магнит өрісінің шығын өлшегіштерінің сигналдарында қамтылған электромагниттік индукциялық кедергі сигналының құрамдас бөліктерін азайту үшін айнымалы ток қоздыру шығын өлшегіштерінің артықшылықтарын шоғырландырады. Ол шығын өлшегіштің нөлдік тұрақтылығын, сезімталдығын және өлшеу дәлдігін жақсартады, электр қуатын тұтынуды азайтады, өзара алмастыру мәселелерін шешеді және электромагниттік шығын өлшегіштерді дамытуда шарықтау шегін құрайды.

Заманауи жетістіктер мен қолданбалар

1980 жылдардан бастап микроэлектроника мен компьютерлік техниканың қарқынды дамуы электромагниттік шығын өлшегіштерді жасау технологиясын жетілген және жетілдірді және оның қолдану аясы одан әрі кеңейді. Қазіргі заманғы электромагниттік шығын өлшегіштер электромагниттік шығын өлшегіштердің өлшеу дәлдігі мен өнімділігін үздіксіз жақсарту үшін бір чипті микрокомпьютер технологиясын және цифрлық өңдеу әдістерін пайдаланады және ақпаратты сақтау, уақытты өңдеу, есептеу және басқару мүмкіндіктеріндегі компьютерлердің артықшылықтарын толығымен пайдалана алады. Сондықтан екі жақты өлшеу, бос құбырды анықтау, көп диапазонды автоматты ауыстыру, адам мен компьютер диалогы, негізгі компьютермен байланыс және өзін-өзі диагностикалау сияқты қосымша функцияларды жүзеге асыру салыстырмалы түрде оңай. HART хаттамасы бар электромагниттік шығын өлшегіштердің жаңа буыны және басқа далалық шиналар пайдаланушыларға жаңа фельдбус өндірісін басқару мен басқаруды жүзеге асыру үшін жағдай жасайды. Сондықтан химия, мұнай, болат және металлургия сияқты өнеркәсіптік өндіріс процестерін автоматты басқаруда біріктірілген, екі сымды, жарылысқа төзімді, жоғары қысымды және байланысқа қабілетті электромагниттік шығын өлшегіштер барған сайын танымал бола бастады.

Дамушы технологиялар және болашақ бағыттары

Қолдану өрісінің кеңеюімен электромагниттік индукция әдістерін қолданатын әртүрлі жаңа өткізгіш сұйықтық көлемін өлшеу құралдары мен жүйелері пайда болды, мысалы, төмен өткізгіштікті өлшей алатын сыйымдылық электромагниттік шығын өлшегіштер,
Гравитациялық дренажды өлшеуге арналған ішінара толық құбырлы электромагниттік шығын өлшегіштер, ашық арналарды өлшеуге арналған суасты электромагниттік шығын өлшегіштер, ашық арналардағы және үлкен диаметрлі құбырлардағы нүктелік ағынның жылдамдығын өлшей алатын электромагниттік шығын өлшегіштер және кірістірілген электромагниттік шығын өлшегіштер және электромагниттік ағыннан тұратын ашық арналы өлшеу жүйелері жылдамдық-су деңгейі әдісі және т.б.

Қытайда электромагниттік шығын өлшегіштердің дамуы

Қытай электромагниттік шығын өлшегіштерді 1950 жылдардың аяғында жасай бастады, ал Шанхай Гуанхуа аспап зауыты 1960 жылдардың басында қоғамға өнім бере бастады. 1967 жылы Шанхай Өнеркәсіптік автоматтандыру құралдарының ғылыми-зерттеу институты, Шанхай Гуанхуа аспаптар зауыты, Кайфэн аспап зауыты, Тяньцзинь автоматика аспаптар зауыты № 3 және т.б. Шанхай индустриалды автоматтандыру институтында ұйымдастырылған электромагниттік шығын өлшегіштердің ұлттық бірыңғай жобасына қатысты. Уақыт аз болса да, барлығы миға шабуыл жасап, электромагниттік шығын өлшегіштер туралы түсініктерін жетілдірді. Бір жылдан аз уақыт ішінде Қытайдың магниттік шығын өлшегіштерінің сериясы жобаланып, әзірленді. Ең бастысы, электромагниттік шығын өлшегіштердің бұл ұлттық бірыңғай дизайны Қытайдағы электромагниттік шығын өлшегіштердің кейінгі дамуына негіз қалап, таланттарды өсірді.

Қытайдың прогресс және технологиялық жетістіктері

1970 жылдардың ортасында дамыған өнеркәсіптік елдердің ықпалымен Қытайдағы электромагниттік шығын өлшегіштер теориясы бойынша зерттеулер де шарықтау шегіне жетті. 1975 жылы маусымда әйгілі физиктер, профессор Ван Жукси және Пекин университетінің профессоры Чжао Кайхуа Қытайдың көптеген атақты магниттік шығын өлшегіш факторлары электромагниттік шығын өлшегіш салмақ функциясының теориясына қатаң математикалық талдау жүргізуге және дәрістер оқуға шақырылды, бұл белсенділікке әкелді. Хуажун ғылым және технология университеті, Солтүстік-шығыс ғылым және технология университеті және Шанхай Цзяотонг университеті сияқты көптеген университеттердің электромагниттік шығын өлшегіш теориясын зерттеуге және менің елімнің өлшенген бөлінген магнит өрісінің электромагниттік шығын өлшегіш өнімдерін дамытуға қатысуы.

Қазіргі жағдайы және келешек перспективалары

Қытайдың электромагниттік шығын өлшегіші – реформа жолын ертерек және сәтті басып, шетелдік озық технологияны енгізіп, шетелдік озық кәсіпорындармен бірлескен кәсіпорындар құрған жоғары технологиялық өнімдердің бірі. Бұл электромагниттік шығын өлшегіштерді шығаратын магистральдық кәсіпорындардың қарқынды дамуына мүмкіндік беріп қана қоймай, сонымен қатар электромагниттік шығын өлшегіштерді шығаратын басқа шағын және орта кәсіпорындардың технологиялық прогресіне де ықпал етті. Қазіргі уақытта менің елімдегі электромагниттік шығын өлшегіштердің өндірісі негізінен төмен жиілікті тікбұрышты толқынды қоздыруға негізделген және бірте-бірте салмақты магнит өрісі мен интеллектуалды шығын өлшегіштер дәуіріне қадам басты. Магниттік шығын өлшегіш сенсорының өлшемі 3 мм-ден 3000 мм-ге дейін ауытқиды, ал өлшеу дәлдігі ±0,3%R немесе ±1%FS диапазонында. Қытайдағы элетромагниттік шығын өлшегіш өндірушілердің саны 1980 жылдардың басындағы 4-тен қазіргі уақытта шамамен 30-ға дейін өсті; шығару жылына 1000 комплекттен аз болса, бүгінде жылына шамамен 30 000 жинаққа дейін өсті. Өндіріс технологиясының деңгейі, даму мүмкіндіктері немесе нарықтың дамуы тұрғысынан Қытайдың электромагниттік шығын өлшегіштері мен әлемдегі озық деңгей арасындағы алшақтық тез тарылып барады.

Қытай электромагниттік шығын өлшегіш өнеркәсіп стандартын 1980 жылы тұжырымдады. Технологияның дамуы мен прогрессімен ол 1999 жылы қайта қаралды және ISO халықаралық стандартын қабылдады (ISO 9104:

GB/T 18659-2002 ұлттық стандарттары [Тұйық құбырлардағы өткізгіш сұйықтықтардың шығынын өлшеуге арналған электромагниттік шығын өлшегіштердің өнімділігін бағалау әдістері] және GB/T 18660-2002 [Өткізгіш сұйықтықтардың ағынын өлшеу үшін электромагниттік шығын өлшегіштерді пайдалану әдістері жабық құбырлар] жарияланды. Бұл Қытайдың электромагниттік шығын өлшегіштерінің болашақта халықаралық стандарттарға сәйкес келуіне мүмкіндік береді және Қытайдың электромагниттік шығын өлшегіштерін дамытуға жағдай жасайды.