Meter aliran elektromagnet , sering disingkatkan sebagai EMF atau meter mag, ialah instrumen berprestasi tinggi yang direka untuk mengukur kadar aliran isipadu cecair konduktif. Ia beroperasi berdasarkan Undang-undang Aruhan Elektromagnet Faraday, prinsip asas fizik.
Terima kasih kepada reka bentuknya yang unik tanpa bahagian yang bergerak, EMF menawarkan kelebihan yang ketara, termasuk kehilangan tekanan yang minimum dan keupayaan untuk mengukur cecair yang mencabar dengan tepat. Ia adalah pilihan ideal untuk cecair dan buburan yang kotor, menghakis atau melelas. Oleh itu, ia dipercayai secara meluas dalam industri seperti pemprosesan kimia, metalurgi, perlombongan, pulpa dan kertas, serta makanan dan minuman. Ia juga memainkan peranan penting dalam memantau pengagihan air perbandaran dan rawatan air sisa.
Prinsip Teras: Undang-undang Faraday dalam Tindakan
Hukum Faraday menyatakan bahawa apabila konduktor elektrik bergerak melalui medan magnet, voltan (daya gerak elektrik atau EMF) teraruh merentasi konduktor. Magnitud voltan ini adalah berkadar terus dengan halaju konduktor, panjang konduktor, dan kekuatan medan magnet.
Meter aliran elektromagnet menggunakan prinsip ini dengan merawat cecair konduktif sebagai konduktor. Begini cara ia berfungsi:
Menjana Medan Magnet: Badan meter, yang dikenali sebagai tiub ukuran, dilengkapi dengan gegelung yang menjana medan magnet terkawal berserenjang dengan arah aliran.
Cecair sebagai Konduktor: Apabila cecair konduktif mengalir melalui medan magnet ini, ia "memotong" garis fluks magnet dengan berkesan.
Mendorong Voltan: Tindakan ini mendorong voltan yang berkadar terus dengan halaju purata cecair yang mengalir.
Mengukur Voltan: Dua elektrod, dipasang pada sisi bertentangan dinding paip, mengesan voltan teraruh ini. Pemancar kemudian memproses isyarat voltan ini untuk mengira kadar aliran isipadu.
Hubungan diterangkan oleh formula:
U = B * D * v
di mana:
U = Voltan Teraruh (potensi antara elektrod)
B = Kekuatan Medan Magnet (ketumpatan fluks magnet)
D = Diameter Dalaman Tiub Pengukuran
v = Purata Halaju Aliran Cecair
Daripada ini, kadar aliran isipadu (Q) boleh dikira. Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa prinsip ini bergantung pada medan magnet seragam, bendalir konduktif dan bukan magnet, dan profil aliran axisymmetric.
Pertimbangan Praktikal: Medan Magnet Panjang Terhad
Hadkan keluk faktor pembetulan fail magnetik
Dalam aplikasi dunia sebenar, medan magnet tidak boleh memanjang tanpa had. Ia paling kuat berhampiran elektrod dan lemah pada hujungnya. Variasi ini boleh mencipta herotan yang dikenali sebagai arus pusar, yang boleh menjejaskan ketepatan pengukuran—fenomena yang dipanggil kesan tepi.
Untuk mengimbanginya, faktor pembetulan (K) digunakan, terutamanya dalam paip di mana nisbah panjang medan magnet kepada diameter paip adalah kecil. Bagi kebanyakan reka bentuk moden yang mengalami aliran gelora, kesan tepi boleh diabaikan jika nisbah ini ialah 2.5 atau lebih.
Kaedah Pengujaan: Menguasakan Medan Magnet
Sistem pengujaan adalah jantung meter, kerana ia menjana medan magnet. Kaedah yang digunakan menentukan pemprosesan isyarat dan memberi kesan ketara kepada prestasi meter. Terdapat tiga kaedah utama:
1. DC Excitation
Kaedah ini menggunakan magnet kekal atau bekalan kuasa DC untuk mencipta medan magnet malar. Walaupun mudah dan kebal terhadap gangguan AC, pengujaan DC boleh menyebabkan elektrolisis dan polarisasi elektrod dalam cecair konduktif. Ini mengganggu pengukuran dan memperkenalkan ralat. Oleh itu, pengujaan DC biasanya dikhaskan untuk mengukur cecair bukan elektrolitik seperti logam cecair (cth, natrium atau merkuri).
2. Pengujaan AC
Menggunakan frekuensi kuasa (cth, 50Hz) bekalan AC menghasilkan medan magnet sinusoidal. Kaedah ini mengelakkan isu polarisasi pengujaan DC tetapi memperkenalkan cabarannya sendiri:
Gangguan Kuadratur: Medan magnet berselang-seli boleh menyebabkan voltan "kesan pengubah" yang tidak diingini dalam litar elektrod, yang boleh menjadi lebih besar daripada isyarat aliran sebenar.
Gangguan Dalam Fasa (Mod Biasa): Isyarat hingar yang mempunyai fasa yang sama dengan isyarat aliran boleh muncul pada kedua-dua elektrod, selalunya disebabkan oleh arus sesat atau aruhan elektrostatik.
Ketidakstabilan: Turun naik dalam voltan atau kekerapan bekalan kuasa AC boleh mengubah kekuatan medan magnet, yang membawa kepada ketidaktepatan pengukuran.
3. Pengujaan Gelombang Persegi Frekuensi Rendah
Ini adalah kaedah yang paling maju dan digunakan secara meluas hari ini. Ia menggabungkan faedah kedua-dua pendekatan DC dan AC. Dengan menggunakan gelombang persegi frekuensi rendah (cth, 3-30Hz), ia:
Menghapuskan polarisasi dengan sentiasa membalikkan medan.
Elakkan gangguan kuadratur dengan mengukur isyarat aliran semasa tempoh stabil gelombang persegi.
Menekan arus pusar, membawa kepada kestabilan titik sifar yang sangat baik dan ketepatan yang tinggi.
Kemajuan moden terus memperhalusi teknik ini dengan inovasi seperti pengujaan gelombang persegi tiga keadaan dan dwi-frekuensi, meningkatkan lagi prestasi dan kebolehpercayaan meter aliran elektromagnet.
