Электромагнитные расходомеры

В основе электромагнитных расходомеров лежит взаимодействие движущейся электропроводной жидкости с магнитным полем, подчиняющееся закону электромагнитной индукции.

Основное применение получили такие электромагнитные расходомеры, у которых измеряется ЭДС, индуктируемая в жидкости, при пересечении ею магнитного поля. Для этого (рис. 5) в участок 2 трубопровода, изготовленный из немагнитного материала, покрытого внутри неэлектропроводной изоляцией и помещенного между полюсами 1 и 4 магнита или электромагнита, вводятся два электрода 3 и 5 в направлении, перпендикулярном как к направлению движения жидкости, так и к направлению силовых линий магнитного поля. Разность потенциалов Е на электродах 3 и 5 определяется уравнением.

Е == BDu = 4BQ_о/pD,

Таким образом, измеряемая разность потенциалов Е прямо пропорциональна объемному расходу Qo.

 

Электродвижущая сила, создаваемая первичным преобразователем электромагнитного расходомера, невелика. Обычно.она не превосходит 5—6 мВ. Это требует применения усилителей. Для повышения точности измерения сила измерительного тока, протекающего через преобразователь, должна быть минимальной. Это достигается применением измерительных схем с очень большим входным сопротивлением, например с помощью катодного повторителя на входе усилителя. Более прогрессивными являются схемы с компенсацией сигнала перед его подачей на усилитель. Тогда в положении равновесия через преобразователь вообще не должен идти ток.

Ультразвуковые расходомеры

Эти методы основаны на изменении скорости ультразвуковых колебаний в подвижной среде, которая равна геометрической сумме скорости среды и скорости звука в данной неподвижной среде, которая известна. Если ультразвуковые колебания распространяются в неподвижной среде со скоростью с, то в той же среде, движущейся со скоростью u, они будут распространяться в направлении движения потока со скоростью с + u cos(a), а против потока — со скоростью с — u cos(a), где a — угол между направлениями потока и ультразвукового излучения

 

Времяимпульсный метод основан на измерении разности времени прохождения ультразвуковых импульсов по движению потока и против него

 

Работа ультразвукового расходомера, основанного на частотно-импульсном методе, аналогична работе частотного расходомера действие, которого основано на методе ядерного магнитного резонанса. Каждый излучатель посылает импульс ультразвуковых колебаний в момент прихода предыдущего импульса на соответствующий приемник. Разность частот двух работающих таким образом автогенераторов пропорциональна измеряемому расходу:

 

Всем ультразвуковым методам измерений расхода присуща методическая погрешность, обусловленная отличием измеряемой этими методами скорости движения среды, осредненной по пути от излучателя до приемника ультразвуковых колебаний, от скорости движения среды, осредненной по площади сечения трубопровода. Эта погрешность зависит от структуры потока, которая определяется рядом факторов, например шероховатостью трубопровода, физико-химическими свойствами перемещающейся среды и др.

Бесконтактная пирометрия, закон Планка.

Пирометрические методы измерений температуры ох­ватывают широкий диапазон температур — от 173 до 6000 К. Эти методы основаны на определении параметров теплового излуче­ния объекта без нарушения его температурного поля. Тепловое излучение представляет собой электромагнитное излучение, воз­буждаемое тепловым движением атомов и молекул в твердых, жидких и газообразных веществах. При температурах выше 400О К излучение вызывается процессами диссоциации и иони­зации.

Теория пирометрических методов измерений температуры основана на законах, устанавливающих связь между излучением абсолютно черного тела (АЧТ) и его температурой

Закон Планка устанавливает связь между абсолютной темпе­ратурой и спектральным распределением потока излучения (све­тимости) АЧТ:

(12-2)

Где - спектральная плотность потока излучения АЧТ; Вт·м²; - соответственно первая и вторая постоянные излучения; с — скорость света; h —постоянная Планка; r — постоянная Больцмана.

При малых значениях можно вместо выражения (12-2) пользоваться законом Вина

Зависимость

изображена на рис(12-11).

Полная энергия, излучаемая с единицы поверхности АЧТ в единицу времени, определяется законом Стефана – Больцмана

, где =5,67032·10^-8 Вт/(м²·К⁴) – постоянная Стефана - Больц­мана.

Как видно, с увеличением температуры макси­мумы кривых сдвигаются в ультрафиолетовую об­ласть спектра, т. е. в сторону более коротких волн. Сдвиг максимума излучения подчиняется закону смещения Вина, установлен­ному в виде двух зависимостей:

где А= 28978·10^-7 м·К; b₁=12816·10^-9Bт/(м³·К⁵)

Приборы для измерения температур объектов по их тепловому электро­магнитному излучению называются пирометрами.

Пирометры прямого преобразования обычно состоят из опти­ческой системы, приемника излучения, измерительной цепи с вторичным прибором.

 

 

Радиационные пирометры.