3. ИНДУКЦИОННЫЕ РАСХОДОМЕРЫ

В этих расходомерах (рис. VI. 12) под действием магнитного поля в двигающейся жидкости наводится э. д. с., величина которой при постоянстве других параметров пропорциональна скорости потока. Измерение э. д. с. осуществляется между двумя металлическими пластинами, помещенными в поток [9].

Рис. VI. 12. Принципиальная схема индукционного расходомера 1 — трубопровод, 2 — электромагнит, 3 — измерительные пластины, 4 — усилитель, 5 — регистрирующее устройство, 6 — источник питания

Величина э. д. с., индуктируемой в потоке жидкости, определяется формулой

где В — магнитная индукция в

- скорость жидкости, осредненная по сечению канала, в

— величина расхода в

— длина теоретического проводника (диаметр трубки) в

Разность потенциалов между электродами будет пропорциональна объемному расходу жидкости расстоянию между электродами и величине магнитной индукции В. При выводе данного уравнения принято, что электропроводность жидкости значительно выше электропроводности трубопровода, а толщина стенок мала по сравнению с сечением потока. В таких расходомерах плоскости электродов должны располагаться вертикально во избежание разрыва

электрической цепи между ними из-за образования воздушной подушки под верхним электродом или осаждения непроводящих твердых частиц на нижнем электроде. Индукционные расходомеры с постоянным магнитным полем имеют ряд недостатков. Постоянный электрический ток является причиной электролиза и образования газов, осаждающихся на электродах, что приводит к изменению сопротивления электрической цепи и появлению погрешности.

На рис. VI. 13 преобразователь заменен эквивалентным генератором с параметрами . Ток генератора где — полное внутреннее сопротивление датчика; — сопротивление нагрузки. При электролизе на электродах выделяются ионы, имеющие различные знаки, вследствие чего между электродами возникает электрохимическая разность потенциалов, направленная навстречу основной э. д. с. Через определенный промежуток времени, прошедший с начала течения жидкости, в постоянном магнитном поле может произойти полная компенсация основной

э. д. с., и ток во внешней цепи будет равен нулю, т. е.

где - э. д. с. поляризации.

Рис. VI. 13. Эквивалентная схема индукционного расходомера. внутреннее сопротивление и емкость эквивалентного генератора, — сопротивление нагрузки, с и емкость поляризации

Процесс нарастания э. д. с. поляризации происходит по экспоненциальному закону. Широкое распространение получили индукционные расходомеры с переменным магнитным полем. В этом случае величина индуктируемой э. д. с. определяется формулой

где — частота изменения магнитного поля.

Если пренебречь емкостью С, так как ее величина значительно меньше величины то полное внутреннее сопротивление датчика такого расходомера определяется по формуле

где — угловая скорость в

— емкость поляризации в

Электроды датчика для защиты от воздействия измеряемой Жидкости могут быть покрыты слоем изоляционного материала. В эквивалентной схеме (рис. VI. 13) емкость поляризации необходимо

заменить емкостью с диэлектриком из слоя изоляционного материала;

где — диэлектрическая проницаемость слоя изоляционного материала в

— площадь электродов в

— толщина слоя изоляции в

Уменьшение паразитных э. д. с. достигается применением различных компенсационных устройств. На рис. VI. 14 представлена одна из компенсационных схем, в которой применены два индукционных преобразователя с противоположно направленной магнитной индукцией В.

Рис. VI 14 Схема компенсации паразитных э. д. с.: 1 — электромагниты; 2 — трубопровод, 3 — измерительные пластины, 4 — трансформатор, 5 — усилитель

Рис. VI. 15. Формы каналов в индукционных расходомерах. а — круглая; б — прямоугольная

Чувствительность индукционного преобразователя где Е — индуктируемая э. д. с.; Q — объемный расход жидкости. Для прямоугольного сечения (рис. VI. 15, б) чувствительность

так как

где М — магнитодвижущая сила, создаваемая электромагнитом, в

— магнитная проницаемость жидкости в

Для индукционного расходомера с круглым каналом чувствительность

так как

Сравнение показывает, что при

прямоугольное и круглое сечения равноценны по чувствительности, причем при уменьшении а чувствительность расходомера с прямоугольным каналом может быть значительно больше, чем в случае круглого канала. Параметром, характеризующим расходомер как в отношении чувствительности, так и в отношении создаваемого гидравлического сопротивления, является отношение . На рис. VI. 16 приведена зависимость из которой следует, что для прямоугольного сечения канала увеличивать отношение а выше нерационально, вследствие возрастания гидравлических потерь.