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發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)(也就是電極 材料腐蝕的過程)，電極上會產(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，其表面會形成一種氧化物保護膜來平衡這種電化學(xué)反應(yīng)。當(dāng)含有固體顆?；蚶w維狀的漿液流體流過電極時，擦破電極上的保護膜使得電化學(xué)反應(yīng)的平衡被打破，電極表面就要重新形成保護膜，這時會在電極上產(chǎn)生大的極化電壓。
在測量很低電導(dǎo)率流體時，也會出現(xiàn)擺動的直流極化電壓。這種現(xiàn)象我們稱為低電導(dǎo)率測量的"流動噪聲"。當(dāng)被測流體的電導(dǎo)率低到一定程度，譬如酒精、純水等介質(zhì)流動時，如同電容器中的電荷移動，位移電流是不可忽視的。應(yīng)用下面的式子，可近似地表述流動噪聲大小。
流體的流動摩擦襯里表面使得聚集電極附近的電荷跟隨移動，于是在電極上感應(yīng)出變動的極化噪聲。很顯然，如果介質(zhì)的介電常數(shù)高，則位移電流大，電極附近運動的電荷也增多，流動噪聲隨介質(zhì)介電常數(shù)E 增高而增大。根據(jù)電磁流量計的應(yīng)用條件，忽略位移電流的條件是we/σ<< 1?？梢钥闯觯?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，因此流體運動黏度系數(shù)大小與流動噪聲成反比。應(yīng)該注意到，此時感應(yīng)的流量信號電壓是作為電介質(zhì)流體的外加電場施加在流體介質(zhì)上。流體的流速越高，電極上感應(yīng)的信號電壓也越高，即施加在電介質(zhì)流體上的外電場的強度就越大，從而加劇電荷的移動，也就是使得流動噪聲增大。實際使用中發(fā)現(xiàn)，流體流速大小與流動噪聲大小呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系。另外，由物理學(xué)可知，外電場的頻率對電介質(zhì)的極化影響很大。由于極化是個過程，時間上存在著極化弛豫現(xiàn)象。當(dāng)電場頻率增高時，轉(zhuǎn)向極化(有極分子組成電介質(zhì)的極化過程)來不及"跟隨"，即電偶極于來不及隨電場變化而作相應(yīng)的轉(zhuǎn)向，于是轉(zhuǎn)向極化實際上不存在，電介質(zhì)的介電常數(shù)將大為減小。因此，勵磁頻率高時，極化現(xiàn)象減弱，流動噪聲也就降低。但是，也應(yīng)注意到過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(zhuǎn)換為熱能。高頻外電場使電介質(zhì)反復(fù)極化的過程中發(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。兩電極對地不對稱的直流干擾電勢會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大，會使放大器阻塞，破壞其線性度。在轉(zhuǎn)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。在流量計實際應(yīng)用時，也要采取措施防止被測管道內(nèi)壁受介質(zhì)腐蝕產(chǎn)生大的電位差。這時，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。