励磁线圈

法拉第电磁感应

励磁线圈中“励磁”就是激发产生的意思。线圈中通过变化的电流，沿线圈中心就有磁力线通过，电流变化率越大，磁力线也越多，直到饱和，断开电流，磁力线消失，这就叫励磁线圈。

电磁感应

法拉第的实验表明，不论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有电流产生。这种现象称为电磁感应现象，所产生的电流称为感应电流。

法拉第根据大量实验事实总结出了如下定律：

电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通变化率成正比，这就是法拉第电磁感应定律。

法拉第的研究

如何使磁体的磁性变强，早在1821年9月，法拉第就考虑过磁体的磁性与形状的关系，他发现如果把马蹄形磁铁的两个磁极用铁片连接起来，磁极几乎消失了，为此他考虑最合适的磁体形状:“·····一个扁圆体或长椭圆体、球体，还是一个粗圆环?’，他发现圆环磁体可以保证磁几乎毫无遗漏地贯穿整个磁体。此外，电磁铁的发明和改进也为制造强力磁体提供了条件。1824-1831年间，斯特金、亨利和莫尔先后对电磁铁作了重大改进，利用软铁芯获得了磁力很强的电磁体，法拉第对此非常了解。在软铁环上缠绕线圈，通电后形成电磁铁，不但可以保证磁体的磁性强度，而且可以保证磁几乎毫无遗漏的贯穿整个电磁铁。

主要功能

工业应用中，为了提高测量的准确度就要尽量增强励磁磁场的强度以及磁场的均匀性，使得电极两端的感应电动势增强。在同样的励磁条件以及线圈用料相同的情况下，可以绕制成多种形状的励磁线圈，通过比较产生的磁场均匀性以及磁场强度，可以选出适合的励磁线圈形状。

仿真比较

励磁线圈的形状常见的有圆形、菱形和马鞍形3种。对相同用料下不同形状励磁线圈产生的磁场的强度以及均匀度进行仿真比较。其形状如右图1所示。

仿真实验

为保证用料相同，以圆形的周长为 1 m ，按比例绕制马鞍形和菱形的线圈。将马鞍形、圆形和菱形线圈分别贴到管壁上，令线圈轴向长度与用料相同，且被测液体流速均为 1m/s 。其中，具体仿真参数设置如下：

1) 管道参数。管道直径为 100 mm ，管壁厚度为10 mm ，管道长度为 220 mm 。

2) 线圈参数。线圈宽度厚度为 10 mm ，线圈轴长为 150 mm 。

3) 励磁参数。圆形线圈为 200 匝，菱形为 273 匝，马鞍形为 185 匝，励磁电流为 1A 。

仿真结果

不同形状励磁线圈的磁场仿真结果如右图2。

和分别为整个磁场空间磁场强度最小值和最大值；为整个磁场空间磁场强度平均值；B (0,0,0) 为点(0,0,0)处磁场强度；为 z 轴最大磁场强度；为 z 轴最小磁场强度；为平面内磁场强度平均值；为平面内磁场强度平均值。