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一体电磁流量计直流干扰电势是如何产生的?
编辑:杭州拓胜自动化仪表有限公司  时间:2016-06-28

一体电磁流量计直流干扰电势是如何产生的?

  一体电磁流量计与被测电解质液体接触的金属电极会发生电化学反应(也就是电极 材料腐蚀的过程),电极上会产生极化电压。金属材料在与介质作电化学反应的同时,其表面会形成一种氧化物保护膜来平衡这种电化学反应。当含有固体颗粒或纤维状的浆液流体流过电极时,擦破电极上的保护膜使得电化学反应的平衡被打破,电极表面就要重新形成保护膜,这时会在电极上产生大的极化电压。

  在测量很低电导率流体时,也会出现摆动的直流极化电压。这种现象我们称为低电导率测量的"流动噪声"。当被测流体的电导率低到一定程度,譬如酒精、纯水等介质流动时,如同电容器中的电荷移动,位移电流是不可忽视的。应用下面的式子,可近似地表述流动噪声大小。

  流体的流动摩擦衬里表面使得聚集电极附近的电荷跟随移动,于是在电极上感应出变动的极化噪声。很显然,如果介质的介电常数高,则位移电流大,电极附近运动的电荷也增多,流动噪声随介质介电常数E 增高而增大。根据电磁流量计的应用条件,忽略位移电流的条件是we/σ<< 1。可以看出,当流体电导率σ减小,位移电流将增大。流体电导率σ与流动噪声的电压成反比关系。在黏度高的流体中,电荷不容易克服流体的束缚力而游离到电极附近,因此流体运动黏度系数大小与流动噪声成反比。应该注意到,此时感应的流量信号电压是作为电介质流体的外加电场施加在流体介质上。流体的流速越高,电极上感应的信号电压也越高,即施加在电介质流体上的外电场的强度就越大,从而加剧电荷的移动,也就是使得流动噪声增大。实际使用中发现,流体流速大小与流动噪声大小呈指数函数关系。另外,由物理学可知,外电场的频率对电介质的极化影响很大。由于极化是个过程,时间上存在着极化弛豫现象。当电场频率增高时,转向极化(有极分子组成电介质的极化过程)来不及"跟随",即电偶极于来不及随电场变化而作相应的转向,于是转向极化实际上不存在,电介质的介电常数将大为减小。因此,励磁频率高时,极化现象减弱,流动噪声也就降低。但是,也应注意到过高的励磁频率使电介质的介质损耗加大。在外加电压作用下,电介质中的一部分电能转换为热能。高频外电场使电介质反复极化的过程中发热,频率愈高,发热愈显著。所以,一般用于低电导率测量流量计的励磁频率可能在100~400Hz。

  直流干扰电势往往是随机漂移的。两电极对地不对称的直流干扰电势会将直流共模电压变换成直流的差模电压。直流差模电压幅度过大,会使放大器阻塞,破坏其线性度。在转换器测量电路中,电容隔离和采样信号切除电路能使直流干扰电压输出变得很小。在流量计实际应用时,也要采取措施防止被测管道内壁受介质腐蚀产生大的电位差。这时,需要采取将前后金属管道等电位连接的措施,以减小直流干扰电势的发生。

 

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