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高温金属电导率的测量研究
王磊
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高温金属电导率的测量研究： 采用电涡流法测量金属电阻率,合理设计传感器结构和标定方法,硬软件结合,消除了温度影响,在熔铝及其合金的凝固过程研究中取得了实用效果。
关键词 电导率测量 电阻率标定 熔铝检测 电涡流传感器
由于高温的影响,接触式测量高温物质的电导率时,各电极接触电租变化不一致问题难以解决。本文采用电涡流法进行非接触式测量,设法消除温度的影响和进行合理标定,取得了令人满意的效果。
电涡流法检测电导率的原理为当一个扁平线圈置于与金属导体附近且通过正弦交变电流时,线圈周围就产生交变磁场H1 ,置于此磁场中的金属导体就产生电涡流,而此电涡流也将产生磁场H2 ,它们方向相反,由于磁场H2 的反作用使通电线圈的有效阻抗发生变化,这种线圈阻抗的变化完整地而且唯一的反映了待测物体的涡流效应。它与金属导体的电导率δ、磁导率μ、线圈的形状、几何参数x 、激励电流强度Ι、激励电流频率f 以及线圈与被测物体的距离d 等参数有关。假定金属导体是匀质的,其性能是线性和各向同性的,则线圈的阻抗可用如下函数表示:
Z = F(μ,δ, x , d , I , f )
对于非铁磁性金属的μ恒定不变,若保持d ,I , f 及x 恒定不变时,阻抗Z 就成为电导率δ的单值函数。但对于高温物质的温度影响,一般的传感器结构在测量过程中线圈的几何参数x 、线圈与被测物体的距离d 等参数都会随温度变化而改变。而这些参数改变引起的测量误差远大于物质固有电导率,必须消除误差方能达到测量要求。
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