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權(quán)重函數(shù)的應(yīng)用
權(quán)重函數(shù)的應(yīng)用
人類對(duì)客觀事物的研究不僅是為了認(rèn)識(shí)它，更重要的是要掌握它。同樣，對(duì)于權(quán)重函數(shù)的研究也完全是為了掌握它，應(yīng)用它。
根據(jù)前面已闡明的結(jié)論：一束微流元流經(jīng)測(cè)量管內(nèi)某一點(diǎn)（x、y、z）時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)不僅與流速及該點(diǎn)的磁場(chǎng)成正比，而且與該點(diǎn)的權(quán)重函數(shù)值Wy(x、y、z)成正比。對(duì)于均勻磁場(chǎng)的變送器，流速為軸對(duì)稱分布時(shí)通過(guò)測(cè)量管截面產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)因權(quán)重函數(shù)所起的作用正好等效為1而不起作用（見(jiàn)圖3-77a）。當(dāng)流速為非軸對(duì)稱分布時(shí)，就會(huì)帶來(lái)測(cè)量誤差。如圖3-77b所示，假如流量不變，當(dāng)流體幾種在電極附近的扇形截面S1或S3通過(guò)時(shí)，電極附近的W值嬰兒產(chǎn)生的干音電勢(shì)大，造成了+30%的誤差；當(dāng)流體幾種在與電勢(shì)成90°的扇形截面S2或S4流過(guò)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)小，造成了-30%的誤差。假如扇形面積按x、y軸來(lái)分割（如圖3-77c所示），則每塊扇形面積內(nèi)的權(quán)重函數(shù)平均值均等于1.因此，在變送器進(jìn)口端直接安裝閘閥、旋塞閥或彎管，且流體經(jīng)過(guò)閥、彎管后的流速分布對(duì)稱軸線與電極軸線成45°角時(shí)，帶來(lái)的測(cè)量誤差較小。為了克服由于流體分布非軸對(duì)稱帶來(lái)的測(cè)量誤差，我們可以應(yīng)用權(quán)重函數(shù)的研究結(jié)果，將變送器的磁場(chǎng)按B=B0/W規(guī)律分布（B0為電極所在截面中心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度），即權(quán)重函數(shù)W值大的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度B弱，W值小的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度B強(qiáng)，使B*W=常數(shù)C。這樣
de=v*B*Wdτ=v*cdτ (3-57)
在流體流速分布改變時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)值只與流速成正比而不受影響，儀表指示只與流量成正比而不會(huì)帶來(lái)附加誤差，這就是非均勻磁場(chǎng)型變松器的設(shè)計(jì)依據(jù)。

下面我們分析一下W值在z軸上的上的分布。
圖3-78是管軸方向上Wy的分布情況。從圖中可知，Wy值隨著離開(kāi)電極所在截面距離（z）的增大而迅速衰減，當(dāng)距離z＞0.25D時(shí)實(shí)際上達(dá)到零。這說(shuō)明在離電極平面較遠(yuǎn)處的管內(nèi)空間，流體產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)對(duì)電極上的輸出信號(hào)基本上沒(méi)有什么貢獻(xiàn)，因此可以把變送器的磁場(chǎng)縮短，從而使整個(gè)變送器的長(zhǎng)度和體積大大縮小，重量減輕。例如，φ100mm的變送器，原來(lái)根據(jù)均勻磁場(chǎng)原理設(shè)計(jì)，要求磁場(chǎng)均勻，線圈軸向長(zhǎng)度為2.5~3D，整個(gè)變送器的長(zhǎng)度為610mm，現(xiàn)根據(jù)W函數(shù)分布制成的非均勻型變送器，長(zhǎng)度僅為300mm。
對(duì)于大口徑電磁流量變送器，采用非均勻型結(jié)構(gòu)具有特別重要的意義。大口徑變送器由于體積很大，且很笨重，消耗材料較多，因此價(jià)格昂貴，限制了其推廣應(yīng)用。以均磁場(chǎng)的FL282型變送器為例，口徑為φ1000mm的變送器長(zhǎng)3m，重量為3噸；φ2400mm的變送器長(zhǎng)尾5.2m，重量達(dá)到19噸。不僅儀表價(jià)格昂貴，而且運(yùn)輸、安裝也很困難。當(dāng)采用非均勻磁場(chǎng)時(shí)，儀表的體積和重量可以減少到均勻磁場(chǎng)型的1/2~1/3，節(jié)約了大量的材料，降低了成本。