非滿管道電磁流量計(jì)

    管道式電磁流量計(jì)通常應(yīng)用于封閉管道的液體滿管流。對于流量變化很大，流體有時(shí)充滿管道，有時(shí)充不滿管道的情形，管道式電磁流量計(jì)不能適用。如果使用測量明渠流量的堰、槽或潛水型電磁流量計(jì)，滿管時(shí)的水頭損失太大，影響出流；流量太小時(shí)，流體進(jìn)不到堰、稽或潛水型電磁流量傳感器中，無法測量。非滿管電磁流量傳感器可以與安裝管徑一致，在很大的流量范圍內(nèi)工作，能夠用于封閉管道滿管流和非封閉管道或敞開管道的自由表面流測量，且不產(chǎn)生水頭損失，如市政排水、廢水處理、農(nóng)用灌溉，流體靠自然流下的流量測量。

    電磁流量計(jì)是以傳感器截面面積恒定，測量平均流速得到流量。非滿管內(nèi)的流體截面面積是變化的，流量測量不僅要測量流過傳感器的平均流速，而且還要測量流過傳感器的流體截面積。這就是說，非滿管電磁流量計(jì)的流量測量需要求的至少是流速和液位兩個(gè)變量。

    由權(quán)重函數(shù)理論可知，電極上感應(yīng)的信號電壓是電極斷面內(nèi)所有質(zhì)點(diǎn)電位的集合。在非滿管傳感器內(nèi)，不論過水截面如何改變，流體流動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)總會(huì)有感應(yīng)電勢，這些電勢一定要處于電極的集合范圍內(nèi)。電極不能暴露在空氣中，否則電極不會(huì)得到感應(yīng)的流量信號。于是，非滿管傳感器結(jié)構(gòu)中可以有管中心偏向底部的大面積電極、所示的多電極和安裝在傳感器底部的液位檢測點(diǎn)電極等結(jié)構(gòu)。

    在非滿管道傳感器中，流速分布由管道的水力坡度所決定，測量的平均流速要對不同的流速分布進(jìn)行修正。當(dāng)滿足W×B=常數(shù)時(shí)，測量不受流速分布改變的影響，并且W與電

極面積和質(zhì)點(diǎn)的幾何位置有關(guān)。在非滿管道傳感器中，不同的流體截面，改變質(zhì)點(diǎn)電勢的幾何位置和電極面積，也就是改變權(quán)重函數(shù)W。有些類型的非滿管傳感器可以通過特殊的威磁形式，改變磁感應(yīng)強(qiáng)度B，感應(yīng)不同的電動(dòng)勢，以求取水位。

    非滿管電磁流量計(jì)中，測量液位的方法有多種，它們大多不附加液位傳感器，而由流量測量電極或在測量管襯里內(nèi)設(shè)置液位檢測電極完成液位測量。常見測量液位方法如下。

    ①應(yīng)用權(quán)重函數(shù)與幾何位置有關(guān)的原理，用兩種勵(lì)磁線圈不同接法，改變磁場所產(chǎn)生電勢的比值，建立液位的函數(shù)關(guān)系，通過單片機(jī)計(jì)算來求取液位。

    ②應(yīng)用電容法的液位測量。電容法測量基于測量管襯里內(nèi)設(shè)置的兩金屬極板間的電容與流體截面積成正比，來測量不同液位。

    非滿管電磁流量計(jì)的流量測量需要對測量的電動(dòng)勢及勵(lì)磁做復(fù)雜的計(jì)算和控制，很明顯它的發(fā)展離不開單片機(jī)和計(jì)算技術(shù)的發(fā)展。 為了擴(kuò)展低水位流量的測量，非滿管電磁流量傳感器可制成所示具有喉部槽的形狀。將電極安裝在喉部的測板上，以提高測量分辨率。