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電磁流量計(jì)直流干擾電勢是怎么產(chǎn)生的

時(shí)間:2010/7/20閱讀:1239
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與被測電解質(zhì)液體接觸的金屬電極會(huì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)(也就是電極 材料腐蝕的過程),電極上會(huì)產(chǎn)生極化電壓。金屬材料在與介質(zhì)作電化學(xué)反應(yīng)的同時(shí),其表面會(huì)形成一種氧化物保護(hù)膜來平衡這種電化學(xué)反應(yīng)。當(dāng)含有固體顆粒或纖維狀的漿液流體流過電極時(shí),擦破電極上的保護(hù)膜使得電化學(xué)反應(yīng)的平衡被打破,電極表面就要重新形成保護(hù)膜,這時(shí)會(huì)在電極上產(chǎn)生大的極化電壓。

  在測量很低電導(dǎo)率流體時(shí),也會(huì)出現(xiàn)擺動(dòng)的直流極化電壓。這種現(xiàn)象我們稱為低電導(dǎo)率測量的"流動(dòng)噪聲"。當(dāng)被測流體的電導(dǎo)率低到一定程度,譬如酒精、純水等介質(zhì)流動(dòng)時(shí),如同電容器中的電荷移動(dòng),位移電流是不可忽視的。應(yīng)用下面的式子,可近似地表述流動(dòng)噪聲大小。

 

  流體的流動(dòng)摩擦襯里表面使得聚集電極附近的電荷跟隨移動(dòng),于是在電極上感應(yīng)出變動(dòng)的極化噪聲。很顯然,如果介質(zhì)的介電常數(shù)高,則位移電流大,電極附近運(yùn)動(dòng)的電荷也增多,流動(dòng)噪聲隨介質(zhì)介電常數(shù)E 增高而增大。根據(jù)電磁流量計(jì)的應(yīng)用條件,忽略位移電流的條件是we/σ<< 1??梢钥闯觯?dāng)流體電導(dǎo)率σ減小,位移電流將增大。流體電導(dǎo)率σ與流動(dòng)噪聲的電壓成反比關(guān)系。在黏度高的流體中,電荷不容易克服流體的束縛力而游離到電極附近,因此流體運(yùn)動(dòng)黏度系數(shù)大小與流動(dòng)噪聲成反比。應(yīng)該注意到,此時(shí)感應(yīng)的流量信號(hào)電壓是作為電介質(zhì)流體的外加電場施加在流體介質(zhì)上。流體的流速越高,電極上感應(yīng)的信號(hào)電壓也越高,即施加在電介質(zhì)流體上的外電場的強(qiáng)度就越大,從而加劇電荷的移動(dòng),也就是使得流動(dòng)噪聲增大。實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn),流體流速大小與流動(dòng)噪聲大小呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系。另外,由物理學(xué)可知,外電場的頻率對(duì)電介質(zhì)的極化影響很大。由于極化是個(gè)過程,時(shí)間上存在著極化弛豫現(xiàn)象。當(dāng)電場頻率增高時(shí),轉(zhuǎn)向極化(有極分子組成電介質(zhì)的極化過程)來不及"跟隨",即電偶極于來不及隨電場變化而作相應(yīng)的轉(zhuǎn)向,于是轉(zhuǎn)向極化實(shí)際上不存在,電介質(zhì)的介電常數(shù)將大為減小。因此,勵(lì)磁頻率高時(shí),極化現(xiàn)象減弱,流動(dòng)噪聲也就降低。但是,也應(yīng)注意到過高的勵(lì)磁頻率使電介質(zhì)的介質(zhì)損耗加大。在外加電壓作用下,電介質(zhì)中的一部分電能轉(zhuǎn)換為熱能。高頻外電場使電介質(zhì)反復(fù)極化的過程中發(fā)熱,頻率愈高,發(fā)熱愈顯著。所以,一般用于低電導(dǎo)率測量流量計(jì)的勵(lì)磁頻率可能在100~400Hz。

   直流干擾電勢往往是隨機(jī)漂移的。兩電極對(duì)地不對(duì)稱的直流干擾電勢會(huì)將直流共模電壓變換成直流的差模電壓。直流差模電壓幅度過大,會(huì)使放大器阻塞,破壞其線性度。在轉(zhuǎn)換器測量電路中,電容隔離和采樣信號(hào)切除電路能使直流干擾電壓輸出變得很小。在流量計(jì)實(shí)際應(yīng)用時(shí),也要采取措施防止被測管道內(nèi)壁受介質(zhì)腐蝕產(chǎn)生大的電位差。這時(shí),需要采取將前后金屬管道等電位連接的措施,以減小直流干擾電勢的發(fā)生。

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