目前普遍使用的電磁流量計(jì)雖然利用了電磁現(xiàn)象，但僅僅獲得相應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，無法確定時(shí)變的磁場(chǎng)強(qiáng)度。由于實(shí)際管道中截面含率可以由射線源密度計(jì)測(cè)量，射線源密度計(jì)與電磁流量計(jì)相距很近(如圖3所示)，因此可近似認(rèn)為測(cè)量的是同一對(duì)象。從進(jìn)一步減小誤差角度出發(fā)，測(cè)得的含率與流速位置差異也可以通過電磁流量計(jì)測(cè)得平均流速修正，即根據(jù)平均流速將測(cè)得的含率序列向后平移一定單位。本文用射線源密度計(jì)測(cè)得的含率及其變化率作為輸入變量，提高電磁流量計(jì)的測(cè)速精度。
在使用法拉第電磁感應(yīng)定律測(cè)速時(shí)，為了實(shí)時(shí)估計(jì)變化的B值，根據(jù)Maxwell方程，B服從以下本構(gòu)方程：
式中：∇為二階微分算子；μ為磁導(dǎo)率；H為磁場(chǎng)強(qiáng)度，這里假設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度滿足線性關(guān)系；σ(v×B)表示帶電流體產(chǎn)生洛倫茲力引起的磁場(chǎng)電場(chǎng)；σE表示歐姆電流對(duì)于磁場(chǎng)的貢獻(xiàn)。為此，必須量測(cè)和計(jì)算式(3)右邊兩項(xiàng)的值才能準(zhǔn)確地確定磁場(chǎng)強(qiáng)度。在疏浚管道測(cè)量中，任何截面的電場(chǎng)變化主要由流體內(nèi)液相所包含的電荷量引起，而液相包含的電荷量又是由于截面含率及其變化引起，具體分析如下。
(1)任何一個(gè)截面的電荷完全包含于液相中，雖然液相與固相是混雜在一起形成混合液，無論液相與固相是否可分，根據(jù)電荷守恒定律產(chǎn)生的磁場(chǎng)應(yīng)滿足
式中：B1為感生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度；γ為截面固相含率；k1為B1與γ之間的比例系數(shù)，需要預(yù)先測(cè)試后標(biāo)定。
(2)任何一個(gè)截面的電荷完全包含于液相中，含率的變化意味著電場(chǎng)的變化，從而導(dǎo)致變化的電場(chǎng)產(chǎn)生附加的磁場(chǎng)，本質(zhì)上對(duì)應(yīng)的是動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的變化，其應(yīng)滿足
式中：B2為動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度；Δγ為截面固相含率的變化率；k2為B2與Δγ的比例系數(shù)，需要預(yù)先測(cè)試后標(biāo)定。
最后得到最終磁感應(yīng)強(qiáng)度B為
式中，B0為勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度。將B代入式(1)，則流速可以進(jìn)一步準(zhǔn)確確定。在已有的電磁流量計(jì)磁場(chǎng)計(jì)算時(shí)，假設(shè)B1是不變的，但是這不符合疏浚管道的實(shí)際情況。
因此，利用射線源密度計(jì)或者船上的實(shí)際測(cè)量裝置等測(cè)量出含率γ及其變化率Δγ，在線估計(jì)出瞬時(shí)流場(chǎng)中實(shí)際存在的時(shí)變磁感應(yīng)強(qiáng)度B，并作為式(3)的輸入變量。結(jié)合實(shí)際測(cè)得的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E，能夠有效、準(zhǔn)確地計(jì)算出時(shí)變的磁感應(yīng)強(qiáng)度進(jìn)而準(zhǔn)確計(jì)算出瞬時(shí)流速，克服當(dāng)前電磁流量計(jì)只能使用1個(gè)事先標(biāo)定的先驗(yàn)磁場(chǎng)強(qiáng)度導(dǎo)致流速計(jì)算的誤差。上述方法的實(shí)現(xiàn)步驟和實(shí)現(xiàn)過程如圖4和表1所示。
