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電磁流量計勵磁線圈的形狀
關(guān)鍵字：電磁流量計 日期：2013-1-7 9:33:58
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電磁流量計勵磁線圈的形狀
勵磁系統(tǒng)由勵磁線圈和導(dǎo)磁的鐵芯組成。從物理學(xué)的知識知道，通電線圈周圍產(chǎn)生磁場，磁場的大小與線圈的匝數(shù)、通電電流的大小有關(guān)。為了減小磁阻和漏磁，磁路中使用導(dǎo)磁性能好的鐵磁材料以減小空氣隙長度和磁阻，改變磁通的分布，獲得所需要的工作磁場，這就是鐵芯（磁軛）的作用。
上面曾提到，電磁流量計有均勻分布磁場和權(quán)重分布磁場之分，而測量管內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布是由勵磁線圈的形狀和尺寸決定的，下面分別敘述。
1．均勻磁場傳感器的勵磁線圈
(1)集中繞組
曾討論到當(dāng)傳感器磁場有效長度在濺量管直徑的2.8—3倍以上時，測量管電極附近一段距離內(nèi)的磁場分布是均勻的。所以，均勻磁場的線圈應(yīng)該是長方形的。如圖3-9所示，
長方形線圈的長邊安裝在與測量管中心軸平行的位置，測量管內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度（磁通密度）大小主要決定于線圈的兩條長邊通電產(chǎn)生磁力線的密度．線圈的兩條短邊周圍的磁力線多形成漏磁通，較小地影響測量管電極測量部位的磁感應(yīng)強(qiáng)度。我們討論的均勻磁場正是指與測量管中心軸垂直、靠電極附近的磁場分布。線圈的長邊磁通決定磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的假設(shè)，可以通過比奧-薩伐定律給予解釋。圖3-9（a）、（b）的線圈結(jié)構(gòu)被稱為集中繞組結(jié)構(gòu)。
圖3 -9(a)是變壓器鐵芯型繞組。它的結(jié)構(gòu)猶如兩個“E”字型的變壓器鐵芯相連而成，測量管安裝在兩個磁極之間，磁極的寬度大于測量管的直徑。因此，保證了電極附近區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度是均勻分布的。插入線圈的“E”型鐵芯中間舌部形成的磁極，上下磁極緊貼測量管，空氣隙較短，磁感應(yīng)強(qiáng)度也較強(qiáng)，在一定流速下獲得的信號比較大。由于結(jié)構(gòu)和制造的問題，變壓器型結(jié)構(gòu)僅使用于小口徑傳感器。
圖3 -9( b)是磁軛式集中繞組型。這種結(jié)構(gòu)的勵磁線圈是在測量管的上、下各安裝一只無骨架的馬鞍形線圈，線圈的外側(cè)采用多層電工硅鋼片制成磁軛代替“E型鐵芯，并且在線圈中間部分平行安裝兩塊導(dǎo)磁體作為磁檄，產(chǎn)生的磁場比較均勻，這種勵磁結(jié)構(gòu)比較適合于中小口徑的傳感器。
(2)分段繞組
磁軛式分段繞組型的結(jié)構(gòu)是把勵磁線圈分成若干個小線圈，然后把它們串聯(lián)一起，安裝在測量管L、下側(cè)，外面用電工硅鋼片制成的半圓形磁軛，把線圈緊箍在測犀管上。所以，這種形式的勵磁結(jié)構(gòu)緊湊，適合中、大口徑傳感器。
因?yàn)橛脙蓚€平面的磁極，保證測量管處于等長的空氣隙長度，得到相同的磁感應(yīng)強(qiáng)度。所以，變壓器鐵芯結(jié)構(gòu)和磁軛式集中繞組結(jié)構(gòu)的磁場分布均勻。磁軛式分段繞組的空氣隙長度，如圖3-10所示．L的長是圓內(nèi)平行于y軸直徑的無數(shù)條弦長，這些弦長是不相等的。也就是說．磁軛式分段繞組的空氣隙長度是不相等的。安培環(huán)路定律告訴我們，測量管內(nèi)磁場大小和通電線圈電流與匝數(shù)的乘積成正比，與空氣隙長度成反比。串聯(lián)線圈的電流是相等的。當(dāng)線圈的匝數(shù)按余弦規(guī)律分布時，靠近電極處空氣隙長度最短，影響該處磁場強(qiáng)度是其周圍線圈產(chǎn)生的磁力線；離開電極，盡管靠近測量管中心(y軸)處的空氣隙長度最長，但該處的磁場強(qiáng)度會受整個線圈磁力線的影響。從效果看．空氣隙長度長的地方，線圈的匝數(shù)多；空氣隙長度短的地方，線圈匝數(shù)少，總是維持不同地方的磁通密度相同，使得處于測量管內(nèi)的磁場強(qiáng)度呈均勻分布狀態(tài)。
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