Полученная формула (7) демонстрирует пропорциональность наводимой э.д.с. магнитной индукции, расстоянию между электродами и средней по сечению скорости потока. Последнее крайне важно для понимания основного достоинства ЭМР по сравнению с другими принципами измерения расхода – измерение средней скорости потока, а значит и объемного расхода производится по всему сечению канала, что позволяет реализовать не только инвариантность по отношению к характеру движения жидкости (ламинарный, переходный и турбулентный), но и даже к искажению профиля скорости потока.
В канале, заполненном жидкостью, поэтому магнитное поле потенциально и может быть описано скалярным магнитным потенциалом , таким, что . Поскольку divB = 0, то функция подчиняется уравнению Лапласа:
М.Бевир (M.H.Bevir) ввел [4] понятие вектора весовой функции W, имеющей физический смысл весового множителя для элементарного объема жидкости , вносящего вклад в создание э.д.с.
Для жидкостей с ионной проводимостью справедливо уравнение
где J - плотность циркуляционного «виртуального» тока.
Очевидно, что в случае divW = 0, индуцированное напряжение будет независимым от профиля скорости потока, т.е. будет получен «идеальный расходомер».
Бевир показал также, что если
где F и G – решения уравнения Лапласа, то простое решение будет, если градиент F или G будет постоянным, а другой лежать в плоскости перпендикулярной ему. В случае если вектор магнитной индукции В будет постоянным, будет постоянным .
Наконец, Бевир показал, что «идеальный расходомер» может быть реализован с помощью прямоугольного канала (ось z) с длинными электродами по все высоте параллельных стенок канала и постоянным и равномерным магнитным полем (ось y).
Для него
В отечественной литературе под весовой функцией w принято понимать производную функции Грина по радиус-вектору, являющейся решением уравнения (4). В этом представлении весовая функция имеет более четкий физический смысл и не зависит от индукции магнитного поля [5]. Весовая функция в этом случае при условии изотропной проводимости жидкости является функцией геометрии канала, формы и расположения электродов, с которых снимается э.д.с.
Из предыдущей формулы наглядно видно, что при условии формирования распределения индукции магнитного поля таким образом, что , индуцируемая э.д.с. пропорциональна средней по сечению скорости потока, т.е. не зависит от профиля потока. |