電磁流量計直流干擾電勢是如何產(chǎn)生的?
電磁流量計直流干擾電勢是如何產(chǎn)生的?
與被測電解質(zhì)液體接觸的金屬電極會(huì )發(fā)生電化學(xué)反應(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)反應的同時(shí)，其表面會(huì )形成一種氧化物保護膜來(lái)平衡這種電化學(xué)反應。當含有固體顆粒或纖維狀的漿液流體流過(guò)電極時(shí)，擦破電極上的保護膜使得電化學(xué)反應的平衡被打破，電極表面就要重新形成保護膜，這時(shí)會(huì )在電極上產(chǎn)生大的極化電壓。
在測量很低電導率流體時(shí)，也會(huì )出現擺動(dòng)的直流極化電壓。這種現象我們稱(chēng)為低電導率測量的"流動(dòng)噪聲"。當被測流體的電導率低到一定程度，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)，于是在電極上感應出變動(dòng)的極化噪聲。很顯然，如果介質(zhì)的介電常數高，則位移電流大，電極附近運動(dòng)的電荷也增多，流動(dòng)噪聲隨介質(zhì)介電常數E 增高而增大。根據電磁流量計的應用條件，忽略位移電流的條件是we/σ<< 1。可以看出，當流體電導率σ減小，位移電流將增大。流體電導率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，因此流體運動(dòng)黏度系數大小與流動(dòng)噪聲成反比。應該注意到，此時(shí)感應的流量信號電壓是作為電介質(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，電極上感應的信號電壓也越高，即施加在電介質(zhì)流體上的外電場(chǎng)的強度就越大，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，流體流速大小與流動(dòng)噪聲大小呈指數函數關(guān)系。另外，由物理學(xué)可知，外電場(chǎng)的頻率對電介質(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(zhù)極化弛豫現象。當電場(chǎng)頻率增高時(shí)，轉向極化(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)變化而作相應的轉向，于是轉向極化實(shí)際上不存在，電介質(zhì)的介電常數將大為減小。因此，勵磁頻率高時(shí)，極化現象減弱，流動(dòng)噪聲也就降低。但是，也應注意到過(guò)高的勵磁頻率使電介質(zhì)的介質(zhì)損耗加大。在外加電壓作用下，電介質(zhì)中的一部分電能轉換為熱能。高頻外電場(chǎng)使電介質(zhì)反復極化的過(guò)程中發(fā)熱，頻率愈高，發(fā)熱愈顯著(zhù)。所以，一般用于低電導率測量流量計的勵磁頻率可能在100~400Hz。
直流干擾電勢往往是隨機漂移的。兩電極對地不對稱(chēng)的直流干擾電勢會(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(xiàn)性度。在轉換器測量電路中，電容隔離和采樣信號切除電路能使直流干擾電壓輸出變得很小。在流量計實(shí)際應用時(shí)，也要采取措施防止被測管道內壁受介質(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的發(fā)生。