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2006年7月21日 (金)

電磁流量計

ファラデーの電磁誘導を利用した流量計である。導電性液体が磁界を横切って流れると、磁界と流れに直交する方向に起電力が生じる。

磁束密度をB、導電性液体の平均流速をV、電極間距離をDとすると、起電力eは、およそ

e=BdV となる。 例えばd=0.1m、B=0.01(テスラ)、V=1m/sとするとe=1mVである。実際には交流磁界をかける。古くは商用周波数で励磁していたが、近年は電子スイッチを利用した方形波定電流電源で駆動する電磁石で励磁する。実際には磁場の長さが有限であり、流速分布も不均一であるから、通常はこの計算値より少な目の起電力が得られる。

起電力が小さいので、直流だと金属電極と導電性液体の不安定な分極電位に埋もれてしまうことと、このレベルの電圧のハイインピーダンス直流増幅が難しいためである。

パイプの直径は数mmから2m以上の物まで製作される。流速は多く10m/s~1m/sのフルスケールで使われる。フルスケールに対する精度は1%より良い。

したがって、10万トン/hの大流量から、10^-7m3/s=0.1cc/sの流量まで同一原理で測定できる。水の滴り落ちる流量から、大都市の本管の流量までカバーできる。

導電性液体といっても、普通の水道水程度以上の導電率があれば楽に測れる。油や空気は測れない。パイプには電極しかないので、他の多くの流量計のように、流路に障害物が無いので汚水測定にも有利である。

今では電子回路技術の進歩により、もっと低レベルの起電力でも性能が出る。

ファラデーの法則を計測に応用した場合の数値例として、時には電磁流量計の起電力も紹介して欲しいアナエンである。

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