Электромагниттік шығын өлшегіш , көбінесе EMF немесе магметр ретінде қысқартылған, өткізгіш сұйықтықтардың көлемдік ағынының жылдамдығын өлшеуге арналған жоғары өнімді құрал болып табылады. Ол физиканың негізгі принципі Фарадейдің электромагниттік индукция заңына негізделген.
Қозғалмалы бөліктері жоқ бірегей дизайнының арқасында ЭМӨ маңызды артықшылықтарды ұсынады, соның ішінде ең аз қысымның жоғалуы және қиын сұйықтықтарды дәл өлшеу мүмкіндігі. Бұл лас, коррозиялық немесе абразивті сұйықтықтар мен суспензиялар үшін тамаша таңдау. Демек, ол химиялық өңдеу, металлургия, тау-кен өнеркәсібі, целлюлоза-қағаз, тамақ және сусындар сияқты салаларда кеңінен сенімге ие. Ол сондай-ақ коммуналдық суды бөлу мен сарқынды суларды тазартуды бақылауда маңызды рөл атқарады.
Негізгі қағида: әрекеттегі Фарадей заңы
Фарадей заңы электр өткізгіші магнит өрісі арқылы қозғалған кезде өткізгіште кернеу (электр қозғаушы күш немесе ЭҚК) индукцияланатынын айтады. Бұл кернеудің шамасы өткізгіштің жылдамдығына, өткізгіштің ұзындығына және магнит өрісінің күшіне тура пропорционал.
Электромагниттік шығын өлшегіш бұл принципті өткізгіш сұйықтықты өткізгіш ретінде өңдеу арқылы қолданады. Бұл қалай жұмыс істейді:
Магниттік өрісті құру: Өлшеу түтігі деп аталатын өлшегіштің корпусы ағын бағытына перпендикуляр басқарылатын магнит өрісін тудыратын катушкалармен жабдықталған.
Сұйықтық өткізгіш ретінде: Өткізгіш сұйықтық осы магнит өрісі арқылы ағып жатқанда, ол магнит ағынының сызықтарын тиімді түрде «кеседі».
Кернеуді индукциялау: Бұл әрекет ағып жатқан сұйықтықтың орташа жылдамдығына тура пропорционал кернеуді тудырады.
Кернеуді өлшеу: Құбыр қабырғасының қарама-қарсы жағына орнатылған екі электрод осы индукцияланған кернеуді анықтайды. Содан кейін таратқыш көлемдік ағын жылдамдығын есептеу үшін осы кернеу сигналын өңдейді.
Қарым-қатынас мына формуламен сипатталады:
U = B * D * v
Қайда:
U = Индукцияланған кернеу (электродтар арасындағы потенциал)
B = Магнит өрісінің күші (магниттік ағынның тығыздығы)
D = Өлшем түтігінің ішкі диаметрі
v = Сұйықтық ағынының орташа жылдамдығы
Осыдан көлемдік ағын жылдамдығын (Q) есептеуге болады. Бұл принцип біркелкі магнит өрісіне, өткізгіш және магниттік емес сұйықтыққа және осьтік симметриялық ағын профиліне негізделгенін ескеру маңызды.
Практикалық ойлар: Ақырғы ұзындықтағы магнит өрісі
Магниттік файлды түзету коэффициентінің шектік қисығы
Нақты әлемдегі қолданбада магнит өрісі шексіз кеңейе алмайды. Ол электродтардың жанында ең күшті және ұштарында әлсірейді. Бұл вариация құйынды токтар деп аталатын бұрмалауларды тудыруы мүмкін, бұл өлшеу дәлдігіне әсер етуі мүмкін - бұл құбылыс жиек әсері деп аталады.
Мұның орнын толтыру үшін түзету коэффициенті (K) қолданылады, әсіресе магнит өрісінің ұзындығының құбыр диаметріне қатынасы аз құбырларда. Турбулентті ағынды бастан кешіретін қазіргі заманғы конструкциялардың көпшілігі үшін бұл қатынас 2,5 немесе одан жоғары болса, шеткі әсер шамалы.
Қозу әдістері: магнит өрісін қуаттандыру
Қозу жүйесі – өлшегіштің жүрегі, өйткені ол магнит өрісін тудырады. Қолданылатын әдіс сигналды өңдеуді талап етеді және есептегіштің өнімділігіне айтарлықтай әсер етеді. Үш негізгі әдіс бар:
1. Тұрақты ток қозу
Бұл әдіс тұрақты магнит өрісін жасау үшін тұрақты магниттерді немесе тұрақты ток көзін пайдаланады. Қарапайым және айнымалы ток кедергілеріне төзімді болғанымен, тұрақты токтың қозуы өткізгіш сұйықтықтарда электролизді және электродтардың поляризациясын тудыруы мүмкін. Бұл өлшеуді бұзады және қателерді енгізеді. Сондықтан тұрақты токтың қозуы әдетте сұйық металдар (мысалы, натрий немесе сынап) сияқты электролиттік емес сұйықтықтарды өлшеу үшін сақталады.
2. Айнымалы токтың қозуы
Қуат жиілігін (мысалы, 50 Гц) пайдалану айнымалы ток синусоидалы магнит өрісін жасайды. Бұл әдіс тұрақты ток қозуының поляризация мәселелерін болдырмайды, бірақ өзіндік қиындықтарды енгізеді:
Квадратуралық кедергі: Айнымалы магнит өрісі электрод тізбегінде қажетсіз «трансформатор эффектісі» кернеуін тудыруы мүмкін, ол нақты ағын сигналынан әлдеқайда үлкен болуы мүмкін.
Фазалық кедергі (жалпы режим): ағын сигналымен бірдей фазаға ие шу сигналдары екі электродта да пайда болуы мүмкін, көбінесе адасу токтарынан немесе электростатикалық индукциядан туындайды.
Тұрақсыздық: айнымалы ток қуат көзінің кернеуі немесе жиілігінің ауытқуы магнит өрісінің күшін өзгертіп, өлшеу дәлсіздіктеріне әкелуі мүмкін.
3. Төмен жиілікті шаршы толқынды қозу
Бұл қазіргі кездегі ең озық және кеңінен қолданылатын әдіс. Ол тұрақты және айнымалы ток тәсілдерінің артықшылықтарын біріктіреді. Төмен жиілікті шаршы толқынды (мысалы, 3-30 Гц) пайдалану арқылы ол:
Өрісті үнемі өзгерту арқылы поляризацияны жояды.
Шаршы толқынның тұрақты кезеңдерінде ағындық сигналды өлшеу арқылы квадратуралық кедергілерді болдырмайды.
Құйынды токтарды басады, бұл тамаша нөлдік тұрақтылық пен жоғары дәлдікке әкеледі.
Заманауи жетістіктер электромагниттік шығын өлшегіштердің өнімділігі мен сенімділігін одан әрі арттыра отырып, үш күйді және екі жиілікті шаршы толқынды қоздыру сияқты инновациялармен осы техниканы жетілдіруді жалғастыруда.
