基于新型正八边形励磁线圈的高精度电磁流量测量技术研究

摘要

电磁流量计作为一种高效、精确和便捷的流量测量仪表，被广泛的应用于工业流体测量、油田钻井液的测量和血液测量等导电流体的测量。受外界扰动和流速分布的影响，电磁流量计在进行流量测量过程中仍然存在测量精度不高的问题，改进电磁流量计励磁线圈结构是提高精度的重要手段之一。本文基于新型正八边形励磁线圈实现了电磁流量测量精度的提高。首先，在研究权重函数优化原理的基础上，通过分析正八边形线圈的磁场理论模型得出了基于均匀磁场理论的电磁流量计优化思路；其次，基于有限元分析软件建立了正八边形励磁线圈电磁流量计的仿真模型，确定了正八边形励磁线圈磁场分布最优的结构参数，并通过对比圆形和方形线圈同等条件下的权重函数分布，证明了正八边形线圈权重函数分布均匀性优势；最后，搭建实验平台，通过磁场测试实验和流体测试实验进行验证。磁场测试结果表明，正八边形线圈电磁流量计磁感应强度在管道中心区域能够维持在2.063 mT左右，总体磁感应强度波动范围在0.11 mT以内，说明正八边形线圈磁场具有良好的均匀性；流体测试结果表明，当流量在0.743～2.582 m/s时，单点相对示值误差最大仅为0.950%，系统重复性误差在1.034%以下，经过优化后的系统提升了测量精度，这对后续电磁流量测量计的励磁线圈设计具有指导意义。

关键词

电磁流量计 / 线圈优化 / 均匀磁场 / 权重函数 / 有限元分析