سنجه جریان الکترومغناطیسی

تعریف سنجش جریان الکترومغناطیسی

سنجش جریان الکترومغناطیسی دستگاهی است که برای اندازه‌گیری جریان مایع در طول لوله استفاده می‌شود. به طور خاص‌تر، سنجش جریان الکترومغناطیسی برای اندازه‌گیری نرخ جریان مایعات رسانا به کار می‌رود. مایع رسانا به هر مایعی اشاره دارد که بتوان جریان الکتریکی را از طریق آن عبور داد.

مبدأ عملکرد سنجش جریان الکترومغناطیسی

سنجش جریان الکترومغناطیسی بر اساس قانون فارادی القای الکترومغناطیسی عمل می‌کند. این قانون بیان می‌کند که وقتی مایع رسانا از میدان مغناطیسی عبور می‌کند، ولتاژی در رسانا القا می‌شود. مقدار این ولتاژ القایی مستقیماً متناسب با سرعت مایع، طول رسانا (یعنی فاصله‌ای که مایع از میدان مغناطیسی عبور می‌کند) و شدت میدان مغناطیسی است.

توضیح دقیق مبدأ عملکرد

سنجش جریان الکترومغناطیسی برای القای ولتاژ مانعی در مسیر مایع ایجاد نمی‌کند؛ بلکه از قانون فارادی القای الکترومغناطیسی استفاده می‌کند. وقتی مایع رسانا از میدان مغناطیسی تولید شده توسط سنجش جریان عبور می‌کند، ولتاژی عمود بر هم‌زمان جهت جریان و میدان مغناطیسی القا می‌شود. این ولتاژ القایی سپس توسط الکترودهای داخل سنجش جریان شناسایی شده و به اندازه‌گیری نرخ جریان تبدیل می‌شود. چون این ولتاژ القایی مستقیماً مرتبط با سرعت مایع است، اندازه‌گیری این ولتاژ امکان تعیین دقیق نرخ جریان را فراهم می‌کند.

به این ترتیب، سنجش جریان الکترومغناطیسی اندازه‌گیری‌های غیرتهاجمی و بسیار دقیق از جریان مایع ارائه می‌دهد بدون اینکه نیاز به هیچ تغییر فیزیکی در لوله باشد. این ویژگی سنجش جریان الکترومغناطیسی را به ابزاری بسیار مفید در بسیاری از کاربردهای صنعتی، به ویژه در زمان کار با مایعات خوردگی‌زا یا پاک بسیار بالا، تبدیل می‌کند.

محتوای فوق به منظور افزایش روشنی و قابلیت خواندن در حالی که مبدأ عملکرد و اهمیت سنجش جریان الکترومغناطیسی را به درستی منتقل می‌کند، تصفیه شده است. توجه داشته باشید که در کاربردهای عملی، مدل‌ها و پارامترهای فنی مناسب باید بر اساس نیازهای خاص انتخاب شوند.

ساختار سنجش جریان الکترومغناطیسی

سنجش جریان الکترومغناطیسی عمدتاً شامل لوله‌ای با عایق الکتریکی، جفت الکترودهایی که مقابل هم قرار دارند و سیم‌پیچ‌های مغناطیسی که حول لوله قرار داده شده‌اند برای تولید میدان مغناطیسی است. لوله‌ای با عایق الکتریکی، معمولاً از مواد غیررسانا مانند فایبرگلاس ساخته شده است که مایعی را که نیاز به اندازه‌گیری نرخ جریان آن است حمل می‌کند.

لوله با عایق الکتریکی: این لوله از مواد عایق الکتریکی ساخته شده است تا مطمئن شود مایع عبوری از آن به درستی اندازه‌گیری شود بدون تداخل از تأثیرات الکتریکی خارجی.

الکترودها: دو الکترود مقابل هم روی لوله نصب شده‌اند. وظیفه آن‌ها شناسایی ولتاژ القایی تولید شده در حالی که مایع از میدان مغناطیسی عبور می‌کند است. این الکترودها به طور مستقیم با مایع جریان‌دار تماس دارند و سیگنال‌های ولتاژ شناسایی شده را برای پردازش به یک تبدیل‌کننده منتقل می‌کنند.

سیم‌پیچ‌های مغناطیسی: سیم‌پیچ‌های مغناطیسی حول لوله پیچیده شده‌اند. وقتی جریان از این سیم‌پیچ‌ها عبور می‌کند، آن‌ها میدان مغناطیسی عمود بر جهت جریان مایع تولید می‌کنند. این میدان مغناطیسی برای القای ولتاژ بر اساس قانون فارادی القای الکترومغناطیسی که متناسب با سرعت مایع است، ضروری است.

یک الکترومغناطیس دور لوله‌ای با عایق قرار داده شده و میدان مغناطیسی در نزدیکی آن تولید می‌کند. این تنظیم مشابه یک رسانا در حرکت درون یک میدان مغناطیسی است. وقتی مایع از لوله عبور می‌کند، ولتاژی در سیم‌پیچ القا می‌شود که می‌تواند به شرح زیر بیان شود.

v نشان‌دهنده سرعت رسانا (معادل سرعت جریان) است که با واحد متر بر ثانیه (m/s) اندازه‌گیری می‌شود.

l طول رسانا است که برابر با قطر لوله است و با واحد متر (m) اندازه‌گیری می‌شود.

B نشان‌دهنده چگالی شار مغناطیسی است با واحد وب‌ر مربع متر (wb/m²).

وقتی میدان مغناطیسی دور لوله ثابت باقی می‌ماند، ولتاژ القایی مستقیماً متناسب با سرعت مایع است.

مزایای سنجش جریان الکترومغناطیسی

• ولتاژ خروجی سنجش جریان الکترومغناطیسی متناسب با نرخ جریان مایع است.

• خروجی تحت تأثیر تغییرات در خصوصیات مایع مانند ویسکوزیته، فشار و دما تغییر نمی‌کند.

• این سنجش‌ها قادر به اندازه‌گیری جریان معلقات و مواد چرب هستند و می‌توانند مایعات خوردگی‌زا را مدیریت کنند.

• آن‌ها می‌توانند به عنوان سنجش‌های دوطرفه عمل کنند.

• سنجش جریان الکترومغناطیسی قادر به اندازه‌گیری نرخ‌های جریان بسیار کم هستند.