電磁流量計(jì)在注聚剖面測井中測量應(yīng)用與探討 十三
2.1 井下四電極電磁流量計(jì)
2.1.1 電磁流量計(jì)概述
電磁流量計(jì)[29] 是工業(yè)中常用的流量測量儀器，它的測量原理是法拉第電磁感應(yīng)定律。它能夠測量多種形狀管道內(nèi)的導(dǎo)電液體的流速和流量。
1831 年，英國物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律。該定律指出：當(dāng)導(dǎo)體在磁場中作切割磁力線運(yùn)動時，在導(dǎo)體兩端就會感應(yīng)一個與磁場方向和導(dǎo)體運(yùn)動方向相互垂直的感應(yīng)電動勢。感應(yīng)電動勢的大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度和運(yùn)動速度成正比。
電磁流量計(jì)流量測量原理：如圖2-1 所示，把在管道內(nèi)流動的導(dǎo)電液體流動看成導(dǎo)體的運(yùn)動，當(dāng)流體在磁場中作切割磁力線運(yùn)動時，流體中的帶電粒子受羅侖茲力的作用將感應(yīng)出感生電動勢e，其大小與流體流速成正比。
1832 年，法拉第在泰晤士河滑鐵盧橋的兩岸，選擇與水流方向垂直的地磁場方向的地方，放下兩個金屬棒當(dāng)作電極來測量河水的流速。這是世界上第一次使用電磁流量計(jì)的試驗(yàn)。1851 年，Wollsaton 等人利用電磁感應(yīng)法成功地測量了英吉利海峽潮汐。到了1917 年，史密斯和斯皮雷安獲得了應(yīng)用電磁感應(yīng)的原理制造船舶測速儀的專利。1930 年，威廉斯第一次用數(shù)學(xué)上的方法分析圓管內(nèi)流速分布對測量的影響，提出了以管中心軸為對稱軸的流速分布不影響電磁流量計(jì)的測量精度的理論。盡管他的分析在數(shù)學(xué)上有錯誤，但自此有了電磁流量計(jì)的基礎(chǔ)理論。1932 年左右，生物學(xué)家Willams、A.Kolin利用電磁流量計(jì)測量和記錄瞬時的動脈血液流量獲得了成功。1950 年，荷蘭人首先在挖泥船上使用電磁流量計(jì)測量泥漿流量。后來電磁流量計(jì)在美國的一般工業(yè)生產(chǎn)中得到了應(yīng)用。1955年前后，美國、日本、前蘇聯(lián)、英國、德國都成功地生成出了電磁流量計(jì)。1954年，希克里夫（J.A Shercliff）[31] 在柯林（A.Kolin）等人無限長均勻磁場的電磁流量計(jì)的數(shù)學(xué)解析基礎(chǔ)上，完成了有限長均勻磁場下等速情況的數(shù)學(xué)解析，并用權(quán)重函數(shù)揭示了產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的微觀特性，使得電磁流量計(jì)有了系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論。1962 年Shercliff [32] 對當(dāng)時的理論研究成果進(jìn)行了總結(jié)，出版了他的著作《電磁感應(yīng)流動測量的理論》。1974 年，德國Schumartz 出版了《感應(yīng)法流動測量》一書，該書更側(cè)重電路方面。
電磁流量計(jì)
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