Конструкция первичного преобразователя расхода с каналом прямоугольного сечения является постоянным источником вдохновения для разработчиков ЭМР с 60-х гг. прошлого века. У такого ППР, при условии создания индуктором равномерного магнитного поля и наличия протяженных электродов по всей высоте канала индуцируемая, э.д.с. будет инвариантной к профилю скоростей потока. Любое изменение профиля, вплоть до жгутования ядра потока, не окажет ровно никакого влияния на показания ЭМР, что позволяет устанавливать ППР непосредственно перед гидравлическим сопротивлением. Кроме этого, поскольку векторы скорости и магнитной индукции взаимно ортогональны, то сигнал э.д.с. будет достигать максимальных значений по сравнению с другими конструкциями ППР. К сожалению, у прямоугольного канала имеются и определенные недостатки. Строительная длина ППР существенно увеличивается за счет необходимости осуществления перехода с круглого сечения трубопровода на прямоугольный канал ППР. Прямоугольная форма геометрически неустойчива и имеет большую чувствительность размеров и формы канала к давлению рабочей среды. Для исключения такого влияния целесообразно использование проточной части из керамики или других устойчивых материалов. Кроме того, краевые эффекты, связанные с ограниченной протяженностью поля и изоляционного покрытия, несколько снижают идеальные свойства прямоугольного канала. Практическая конструкция такого ППР, разработанная Clorius [6], практически не изменялась в течение более 20 лет (!), что для техники конца XX века явление крайне редкое.
Другие решения
Если первые ЭМР использовали переменное магнитное поле сетевой (50/60 Гц) частоты, то в последние десятилетия в ЭМР используется практически только постоянное, а точнее, квазистационарное, импульсное магнитное поле (DC pulsed) сравнительно низкой частоты (единицы Герц), позволяющее избавится от неинформативных квадратурных компонент в измерительном сигнале. Верхняя частота формирования импульсного поля ограничена потерями в стали на индукционные токи и постоянной времени установления магнитного поля, а нижняя – временем установления электрохимического напряжения несимметрии, т.е. поляризации электродов.
Вместе с тем, ведется поиск иных решений, обеспечивающих исключение т.н. «трансформаторной помехи», емкостных утечек и других помех, синхронных с полезным сигналом, а также поляризации диэлектрика. Если рассматривать движение проводящей жидкости, как проводника в магнитном поле, то переменное магнитное поле генерирует в контуре, содержащем деформируемый участок, э.д.с состоящую из двух компонент: первую, пропорциональную скорости деформации (движения жидкости) и вторую, неинформативную, являющуюся аддитивной погрешностью измерения скорости:
Для устранения второй компоненты уравнения (11) используют либо импульсное магнитное поле (при котором производная магнитного потока в течение времени измерения равна нулю), либо фазочувствительные схемы измерений, использующие взаимную ортогональность этих компонент. Поскольку эти компоненты связаны с пространственным и временным изменением контура, то в [7] было предложена специальная конфигурация магнитного поля, позволяющая отделить одну составляющую от другой с использованием переменного магнитного поля и исключить погрешности, вызванные емкостной связью цепи возбуждения с измерительной цепью, емкостными и индукционными токами в измерительном кабеле и сдвигом фазы измерительным преобразователем. |