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电磁流量计中矩形与鞍状线圈感应磁场优化
发布时间：2022-10-26 10:43:11
1.矩形线圈感应磁场的仿真及优化
对于电磁流量计中的矩形线圈,将所考虑横截面区域划分成41x41个网格,令矩形线圈的宽为6cm,等于管道内径2R。每个励磁线圈的匝数为6,厚度为2cm,2个线圈之间的距离为6cm,紧贴测量管壁，线圈中电流强度为10mA。首先令矩形线圈轴向长度的范围从R到8R,间隔为R;其次,在前面所确定最优尺寸4R附近，提高尺度分辨率,从3R到5R,间隔为0.2R。考查矩形线圈在测量管横截面上的感应磁场分布情况，如表1所示。
由表1可知，当矩形线圈的轴向长度为4.4R时,D2达到最小,D取值0.8822与最小值0.8818相差不大,表明此时磁感应强度分布更为均匀。此时矩形线圈在测量管内电极横截面上的感应磁场分布情况如图1所示,图中的点为励磁线圈与电极横截面的交点。
2鞍状线圈磁场的仿真及优化
对于电磁流量计中的鞍状线圈,把电极横截面区域划分成41x41个网格,鞍状线圈的轴向长度为6cm。每个励磁线圈的匝数为6,厚度为2cm,线圈紧贴测量管壁,线圈中电流强度为10mA。首先令线圈圆弧段的弧度范围为90°~180°,间隔10°;其次,在前面确定最优弧度160°附近，提高尺度分辨率,从150°到170°,间隔2°。鞍状线圈在电极横截面上的感应磁场分布情况,如表2所示。
由表2可知，当鞍状线圈圆弧段的弧度为154°时,D2达到最小值,D、取值0.9744,同时感应磁场方向指标θ。为0.0954,与最小值0.0911相差不大，综合考虑选鞍状线圈圆弧段的最优弧度为154°。
取鞍状线圈圆弧段的弧度为154°,首先取线圈的轴向长度范围R~6R,间隔为R;其次在最优尺寸2R附近,提高尺度分辨率,从R到3R，间隔为0.2R。考查鞍状线圈在电极横截面上的感应磁场分布情况,如表3所示。
由表3可知,当鞍状线圈的轴向长度为1.4R时,D2达到最小,D1取值0.8369,磁场方向指标θ0取值0.1252。表明鞍状线圈轴向长度为1.4R、圆弧段的弧度为154°时,其感应磁场分布更为均匀。此时鞍状线圈在测量管内电极横截面上的磁场分布情况如图2所示。
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