高壓電磁流量計(jì)前景

        利用電磁感應(yīng)原理測(cè)量流量是眾多流量測(cè)量方法中zui普遍的方法之一。它能夠測(cè)量多種形狀流道內(nèi)導(dǎo)電液體的流速和流量，是法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用。

　　電磁感應(yīng)定律是1831年英國(guó)物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)的。法拉第電磁感應(yīng)定律講：當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，在導(dǎo)體兩端就會(huì)感應(yīng)一個(gè)與磁場(chǎng)方向和導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向相互垂直的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)速度成正比。

　　1832年法拉第在泰晤士河滑鐵盧橋的兩岸，選擇與水流方向垂直的地磁場(chǎng)方向的地方，放下兩個(gè)金屬棒當(dāng)作電極來測(cè)量河水的流速。這是世界上*次電磁流量計(jì)的試驗(yàn)。但是，由于電化學(xué)反應(yīng)、熱電效應(yīng)等原因，測(cè)出的信號(hào)是虛假的，并且流速信號(hào)被河床短路。加上當(dāng)時(shí)的測(cè)量條件限制，所以他失敗了。有幸的是，他在1851年見到了wollsaton等人利用電磁感應(yīng)法測(cè)量英吉利海峽潮汐試驗(yàn)的成功。

　　到了1917年，史密斯和斯皮雷安獲得了應(yīng)用電磁感應(yīng)的原理制造船舶測(cè)速儀的，并推薦使用交流勵(lì)磁來克服水的極化影響，從而開辟了電磁流速計(jì)在海洋學(xué)上的應(yīng)用。

　　1930年，威廉斯將硫酸銅溶液在置于直流磁場(chǎng)中的一個(gè)不導(dǎo)電圓管內(nèi)流動(dòng)，檢測(cè)圓管兩電極問的直流電壓與流速成正比，這種裝置成為一種簡(jiǎn)單的電磁流量計(jì)。威廉斯*次用數(shù)學(xué)上的方法分析圓管內(nèi)流速分布對(duì)測(cè)量的影響，提出了以管中心軸為對(duì)稱的流速分布不影響電磁流量計(jì)測(cè)量精度的理論。盡管他的分析在數(shù)學(xué)上有錯(cuò)誤，但自此有了電磁流量計(jì)的基礎(chǔ)理論。

　　1932年前后，根據(jù)fabre的建議，生物學(xué)家willams、a.柯林利用電磁流量計(jì)測(cè)量和記錄瞬時(shí)的動(dòng)脈血液流量獲得了成功。

　　第二次世界大戰(zhàn)以后，原子能工業(yè)有了迅猛的發(fā)展，因而能夠測(cè)量液態(tài)金屬的永磁，使高壓電磁流量計(jì)得以發(fā)展和應(yīng)用。但是，由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)尚還落后，它的使用領(lǐng)域還不能擴(kuò)大到一般工業(yè)中去。

　　20世紀(jì)60年代初，?？死锓颍╦.a shercliff）在柯林（a.kolin）等前人無限長(zhǎng)均勻磁場(chǎng)的電磁流量計(jì)的數(shù)學(xué)解析基礎(chǔ)上，完成了有限長(zhǎng)均勻磁場(chǎng)下等流速情況的數(shù)學(xué)解析，并用權(quán)重函數(shù)的理論。揭示了產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的微觀特性，使得電磁流量計(jì)有了系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論。同時(shí)，存電子工業(yè)飛速發(fā)展和工業(yè)自動(dòng)化程度不斷提高的條件下，電磁流量汁逐漸完善、成熟起來，發(fā)展成為一種性能優(yōu)良的流量?jī)x表.在工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。

　　20世紀(jì)60年代后期到70年代中期，隨著對(duì)三維權(quán)重函數(shù)的深入研究，出現(xiàn)了權(quán)重分布磁場(chǎng)的電磁流量計(jì)，使得有限的磁場(chǎng)長(zhǎng)度大大縮短，并在一定程度上改善了測(cè)量對(duì)流速的不敏感性。同時(shí)，也有利于流量計(jì)制造簡(jiǎn)化與降低成本。三維權(quán)重函數(shù)的研究成果，對(duì)這時(shí)期電磁流量計(jì)的發(fā)展有重大的指導(dǎo)意義。由于這一時(shí)期集成電路的迅速發(fā)展和世界能源危機(jī)對(duì)流量測(cè)量?jī)x表提出的更高性能要求，出現(xiàn)了低頻矩形波勵(lì)磁的新技術(shù)。低頻矩形波勵(lì)磁電磁流量計(jì)，集中了交流勵(lì)磁流量計(jì)能抑制直流磁場(chǎng)信號(hào)中的極化干擾和降低交流磁場(chǎng)流量計(jì)中信號(hào)所含電磁感應(yīng)干擾信號(hào)成分兩方面的優(yōu)點(diǎn)，提高了流量計(jì)的零點(diǎn)穩(wěn)定性、靈敏度和測(cè)量精度，降低了功率消耗，解決了互換性等問題，形成了電磁流量計(jì)發(fā)展的一次高潮。

　　20世紀(jì)80年代以來，微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，使電磁流量計(jì)制造技術(shù)更加成熟和完善，其應(yīng)用領(lǐng)域更加擴(kuò)大。當(dāng)代的電磁流量計(jì)采用單片機(jī)技術(shù)，用數(shù)字的處理方法等措施使電磁流量計(jì)的測(cè)量精度和性能不斷提高，并可充分利用計(jì)算機(jī)具有信息貯存、分時(shí)處理、運(yùn)算和控制能力的優(yōu)勢(shì)。因此，比較容易實(shí)現(xiàn)了雙向測(cè)餐、空管檢測(cè)、多量程自動(dòng)切換、人機(jī)對(duì)話、與上位機(jī)通訊、自診斷等附加功能。新一代具有hart協(xié)議及其他現(xiàn)場(chǎng)總線的電磁流量汁更為用戶實(shí)現(xiàn)全新的現(xiàn)場(chǎng)總線生產(chǎn)控制與管理提供了條件。所以，一體型、兩線制、防爆型、高壓型、具有通訊功能的電磁流量汁在化工、石油、鋼鐵、冶金等工業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)控制中越來越受歡迎。

　　使剛領(lǐng)域的擴(kuò)大，出現(xiàn)了應(yīng)用電磁感應(yīng)法的各種新型導(dǎo)電液體流量測(cè)量?jī)x表和系統(tǒng)，譬如能測(cè)zui低電導(dǎo)率的電容式電磁流量計(jì)、用于測(cè)量自流排水的非滿管電磁流量計(jì)、川于明渠測(cè)量的潛水電磁流量計(jì)、使用能測(cè)艟明渠和火口徑管道點(diǎn)流速的電磁流速儀與插入式電磁流量計(jì)以及組成電磁流速一水位法的明渠測(cè)量系統(tǒng)等。

　　我國(guó)早在20世紀(jì)50年代末就開始研制電磁流量計(jì)，60年代初上海光華儀表廠開始向社會(huì)提供產(chǎn)品。1967年由}二海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究昕、，上海光華儀表廠、開封儀表廠、滅津市自動(dòng)化儀表三廠等參加，在上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所組織了全國(guó)電磁流量計(jì)統(tǒng)一設(shè)計(jì)。盡管時(shí)間不長(zhǎng)，大家集思廣益，提高了對(duì)電磁流量計(jì)的認(rèn)識(shí)，在不到一年的時(shí)間設(shè)計(jì)開發(fā)出系列的國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品。更重要的是這次全國(guó)電磁流量計(jì)統(tǒng)一設(shè)計(jì)為我國(guó)電磁流量計(jì)后來的發(fā)展打下基礎(chǔ)，培養(yǎng)了人才。

　　20世紀(jì)70年代中期，受*工業(yè)國(guó)對(duì)電磁流量計(jì)的影響，我國(guó)電磁流量計(jì)理論的研究也進(jìn)入了高潮。1975年6月，物理學(xué)家、北京大學(xué)王竹溪教授和趙凱華教授受開封儀表廠之邀，對(duì)電磁流量計(jì)權(quán)重函數(shù)理論進(jìn)行了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)解析，并授業(yè)講演，帶動(dòng)了華中工學(xué)院、東北工學(xué)院、上海交通大學(xué)等眾多高校積極參與電磁流量計(jì)理論的研究，并開發(fā)出我國(guó)的權(quán)重分布磁場(chǎng)電磁流量計(jì)產(chǎn)品。

　　我國(guó)的是較早、較成功地走引進(jìn)*技術(shù)以及和*企業(yè)合資的改革之路的高科技產(chǎn)品之一。這不僅使電磁流量計(jì)骨干生產(chǎn)企業(yè)得以迅速發(fā)展，而且?guī)?dòng)了其他生產(chǎn)電磁流，肇計(jì)的中小型企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。目前，我國(guó)生產(chǎn)電磁流量計(jì)基本是以低頻矩形波勵(lì)磁為主，逐步進(jìn)入權(quán)重磁場(chǎng)和智能化流量計(jì)時(shí)代。產(chǎn)品口徑系列由3mm到3000mm，測(cè)量精度在±0.3%r或±l%fs范圍。生產(chǎn)廠家由20世紀(jì)80年代初期的4家發(fā)展到目前人約30多家;產(chǎn)量由年產(chǎn)不足干套到今滅已年產(chǎn)近三萬套。

　　因此無淪制造技術(shù)水平、升發(fā)能力還是市場(chǎng)發(fā)展，我國(guó)的與*水平的距離在迅速地縮小。