电磁流量计在注聚剖面测井中测量应用与探讨 十三

2.1 井下四电极电磁流量计

2.1.1 电磁流量计概述

电磁流量计[29] 是工业中常用的流量测量仪器，它的测量原理是法拉第电磁感应定律。它能够测量多种形状管道内的导电液体的流速和流量。

1831 年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应定律。该定律指出：当导体在磁场中作切割磁力线运动时，在导体两端就会感应一个与磁场方向和导体运动方向相互垂直的感应电动势。感应电动势的大小与磁感应强度和运动速度成正比。

电磁流量计流量测量原理：如图2-1 所示，把在管道内流动的导电液体流动看成导体的运动，当流体在磁场中作切割磁力线运动时，流体中的带电粒子受罗仑兹力的作用将感应出感生电动势e，其大小与流体流速成正比。

1832 年，法拉第在泰晤士河滑铁卢桥的两岸，选择与水流方向垂直的地磁场方向的地方，放下两个金属棒当作电极来测量河水的流速。这是世界上第一次使用电磁流量计的试验。1851 年，Wollsaton 等人利用电磁感应法成功地测量了英吉利海峡潮汐。到了1917 年，史密斯和斯皮雷安获得了应用电磁感应的原理制造船舶测速仪的专利。1930 年，威廉斯第一次用数学上的方法分析圆管内流速分布对测量的影响，提出了以管中心轴为对称轴的流速分布不影响电磁流量计的测量精度的理论。尽管他的分析在数学上有错误，但自此有了电磁流量计的基础理论。1932 年左右，生物学家Willams、A.Kolin利用电磁流量计测量和记录瞬时的动脉血液流量获得了成功。1950 年，荷兰人首先在挖泥船上使用电磁流量计测量泥浆流量。后来电磁流量计在美国的一般工业生产中得到了应用。1955年前后，美国、日本、前苏联、英国、德国都成功地生成出了电磁流量计。1954年，希克里夫（J.A Shercliff）[31] 在柯林（A.Kolin）等人无限长均匀磁场的电磁流量计的数学解析基础上，完成了有限长均匀磁场下等速情况的数学解析，并用权重函数揭示了产生感应电动势的微观特性，使得电磁流量计有了系统的基础理论。1962 年Shercliff [32] 对当时的理论研究成果进行了总结，出版了他的著作《电磁感应流动测量的理论》。1974 年，德国Schumartz 出版了《感应法流动测量》一书，该书更侧重电路方面。

电磁流量计