電磁流量計(jì)直流干擾電勢(shì)是如何產(chǎn)生的?
電磁流量計(jì)直流干擾電勢(shì)是如何產(chǎn)生的?
與被測(cè)電解質(zhì)液體接觸的金屬電極會(huì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)(也就是電極 材料腐蝕的過(guò)程)，電極上會(huì)產(chǎn)生極化電壓。金屬材料在與介質(zhì)作電化學(xué)反應(yīng)的同時(shí)，其表面會(huì)形成一種氧化物保護(hù)膜來(lái)平衡這種電化學(xué)反應(yīng)。當(dāng)含有固體顆粒或纖維狀的漿液流體流過(guò)電極時(shí)，擦破電極上的保護(hù)膜使得電化學(xué)反應(yīng)的平衡被打破，電極表面就要重新形成保護(hù)膜，這時(shí)會(huì)在電極上產(chǎn)生大的極化電壓。
在測(cè)量很低電導(dǎo)率流體時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)擺動(dòng)的直流極化電壓。這種現(xiàn)象我們稱為低電導(dǎo)率測(cè)量的"流動(dòng)噪聲"。當(dāng)被測(cè)流體的電導(dǎo)率低到一定程度，譬如酒精、純水等介質(zhì)流動(dòng)時(shí)，如同電容器中的電荷移動(dòng)，位移電流是不可忽視的。應(yīng)用下面的式子，可近似地表述流動(dòng)噪聲大小。
流體的流動(dòng)摩擦襯里表面使得聚集電極附近的電荷跟隨移動(dòng)，于是在電極上感應(yīng)出變動(dòng)的極化噪聲。很顯然，如果介質(zhì)的介電常數(shù)高，則位移電流大，電極附近運(yùn)動(dòng)的電荷也增多，流動(dòng)噪聲隨介質(zhì)介電常數(shù)E 增高而增大。根據(jù)電磁流量計(jì)的應(yīng)用條件，忽略位移電流的條件是we/σ<< 1?？梢钥闯?，當(dāng)流體電導(dǎo)率σ減小，位移電流將增大。流體電導(dǎo)率σ與流動(dòng)噪聲的電壓成反比關(guān)系。在黏度高的流體中，電荷不容易克服流體的束縛力而游離到電極附近，因此流體運(yùn)動(dòng)黏度系數(shù)大小與流動(dòng)噪聲成反比。應(yīng)該注意到，此時(shí)感應(yīng)的流量信號(hào)電壓是作為電介質(zhì)流體的外加電場(chǎng)施加在流體介質(zhì)上。流體的流速越高，電極上感應(yīng)的信號(hào)電壓也越高，即施加在電介質(zhì)流體上的外電場(chǎng)的強(qiáng)度就越大，從而加劇電荷的移動(dòng)，也就是使得流動(dòng)噪聲增大。實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)，流體流速大小與流動(dòng)噪聲大小呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系。另外，由物理學(xué)可知，外電場(chǎng)的頻率對(duì)電介質(zhì)的極化影響很大。由于極化是個(gè)過(guò)程，時(shí)間上存在著極化弛豫現(xiàn)象。當(dāng)電場(chǎng)頻率增高時(shí)，轉(zhuǎn)向極化(有極分子組成電介質(zhì)的極化過(guò)程)來(lái)不及"跟隨"，即電偶極于來(lái)不及隨電場(chǎng)變化而作相應(yīng)的轉(zhuǎn)向，于是轉(zhuǎn)向極化實(shí)際上不存在，電介質(zhì)的介電常數(shù)將大為減小。因此，勵(lì)磁頻率高時(shí)，極化現(xiàn)象減弱，流動(dòng)噪聲也就降低。但是，也應(yīng)注意到過(guò)高的勵(lì)磁頻率使電介質(zhì)的介質(zhì)損耗加大。在外加電壓作用下，電介質(zhì)中的一部分電能轉(zhuǎn)換為熱能。高頻外電場(chǎng)使電介質(zhì)反復(fù)極化的過(guò)程中發(fā)熱，頻率愈高，發(fā)熱愈顯著。所以，一般用于低電導(dǎo)率測(cè)量流量計(jì)的勵(lì)磁頻率可能在100~400Hz。
直流干擾電勢(shì)往往是隨機(jī)漂移的。兩電極對(duì)地不對(duì)稱的直流干擾電勢(shì)會(huì)將直流共模電壓變換成直流的差模電壓。直流差模電壓幅度過(guò)大，會(huì)使放大器阻塞，破壞其線性度。在轉(zhuǎn)換器測(cè)量電路中，電容隔離和采樣信號(hào)切除電路能使直流干擾電壓輸出變得很小。在流量計(jì)實(shí)際應(yīng)用時(shí)，也要采取措施防止被測(cè)管道內(nèi)壁受介質(zhì)腐蝕產(chǎn)生大的電位差。這時(shí)，需要采取將前后金屬管道等電位連接的措施，以減小直流干擾電勢(shì)的發(fā)生。