電磁(cí)流量計
（
Eletromagnetic Flowmeters
，簡(jiǎn)稱
EMF
）
是20世紀(ji)50~60年代随着(zhe)電子技術(shu)的發展而(er)迅速發展(zhan)起來的新(xīn)型流㊙️量測(cè)量儀表。
電(diàn)磁流量計(jì)
是根據法(fa)拉第電磁(ci)感應定律(lü)制成的，
電(dian)磁流量計(ji)
用來測量(liàng)導電液體(ti)體積流量(liang)的儀表。由(you)于其獨特(te)的優🐪點，
電(dian)磁流量計(ji)
目前已廣(guang)泛地被應(ying)用于工業(ye)過程中各(ge)種導電液(ye)體的流量(liàng)測量，如各(gè)種酸、堿、鹽(yan)等腐蝕性(xìng)介質；
電磁(cí)流量計
各(ge)種漿液流(liú)量測量，形(xíng)成了獨特(tè)的應用領(lǐng)域。
在結構(gou)上，
電磁流(liú)量計
由電(diàn)磁流量傳(chuán)感器和轉(zhuan)換器兩部(bu)分組成。傳(chuán)感器安✌️裝(zhuang)在工業過(guo)程管道上(shang)，它的作用(yòng)是将流進(jìn)管道内的(de)液體體積(ji)📧流量值線(xian)性地變換(huàn)成感生電(dian)勢信号，并(bìng)通過傳輸(shū)🌈線将此信(xìn)号送到轉(zhuǎn)換器。轉換(huan)器安裝在(zài)離傳感器(qì)不太遠的(de)地方，它将(jiāng)傳感器送(sòng)來的🔴流量(liang)信号進行(háng)放大，并轉(zhuǎn)換成流量(liàng)信号成正(zheng)比的标準(zhǔn)電信号輸(shu)出，以進行(hang)顯示♉，累積(jī)和調節控(kòng)制。
電磁流(liú)量計
的基(ji)本原理
(一(yī))測量原理(li)
根據法拉(la)第電磁感(gǎn)應定律，當(dang)一導體在(zai)磁場中運(yun)動切割🔆磁(ci)力線時，在(zai)導體的兩(liǎng)端即産生(shēng)感生電勢(shì)e，其方向由(yóu)右手♊定則(ze)确定，其大(dà)小與磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強度B，導體(tǐ)在磁場内(nei)的長度L及(ji)導體的運(yun)動速度u成(chéng)正比，如果(guǒ)B， L，u三者互相(xiàng)垂直，則
e＝Blu (3－35)
與(yǔ)此相仿．在(zai)磁感應強(qiáng)度爲B的均(jun1)勻磁場中(zhong)，垂直于磁(ci)場方向放(fàng)一個内徑(jìng)爲D的不導(dao)磁管道，當(dāng)導電液🧑🏽🤝🧑🏻體(ti)在管道中(zhōng)以流速u流(liu)動時，導電(diàn)流體就切(qiē)割磁力線(xian)．如果☀️在管(guǎn)道截面上(shang)🚩垂直于磁(ci)場的直徑(jìng)兩端安裝(zhuang)一對電極(ji)(圖3—17)則可以(yǐ)證明，隻要(yao)管道内流(liú)速分布🈲爲(wèi)軸對稱分(fèn)布，兩電極(ji)之間也特(tè)産生感生(shēng)電動勢：
e＝BD (3－36)
式(shi)中，爲管道(dào)截面上的(de)平均流速(sù)．由此可得(de)管道的體(tǐ)積流✂️量爲(wèi)📱：
qv＝πDUˉ＝ （3－37）
由上式可(kě)見，體積流(liu)量qv與感應(ying)電動勢e和(hé)測量管内(nèi)徑D成🌈線性(xing)關系，與磁(ci)場的磁感(gǎn)應強度B成(chéng)反比，與其(qi)它物理參(cān)數無關．這(zhe)就是
電磁(ci)流量計
的(de)測量原理(li)．
需要說明(míng)的是，要使(shǐ)式（3—37）嚴格成(chéng)立，必須使(shǐ)測量條件(jiàn)滿足下列(lie)假定：
①磁場(chǎng)是均勻分(fen)布的恒定(dìng)磁場；
②被測(ce)流體的流(liu)速軸對稱(chēng)分布；
③被測(ce)液體是非(fei)磁性的；
④被(bèi)測液體的(de)電導率均(jun)勻且各向(xiang)同性。
圖3－17電(diàn)磁流量計(jì)原理簡圖(tu)
1－磁極；2－電極(ji)；3－管道
(二)勵(li)磁方式
勵(lì)磁方式即(jí)産生磁場(chǎng)的方式．由(you)前述可知(zhī)，爲使式(3—37)嚴(yan)格成立，第(di)一個必須(xu)滿足的條(tiao)件就是要(yao)有一個🙇🏻均(jun)勻😍恒定的(de)磁場．爲此(ci)，就需要選(xuǎn)擇一種合(hé)适的勵磁(cí)方式。目前(qián)，一般有三(sān)種勵碰方(fāng)式，即直流(liu)勵磁、交🔴流(liú)勵磁和低(di)頻方波勵(li)磁．現分别(bié)予以介⁉️紹(shao)．
1．直流勵磁(cí)
直流勵磁(ci)方式用直(zhí)流電産生(sheng)磁場或采(cǎi)用永久磁(cí)鐵，它能産(chan)生一個恒(héng)定的均勻(yun)磁場．這種(zhǒng)直流勵磁(ci)變送器的(de)大優✊點是(shi)‼️受交流電(diàn)磁場幹擾(rao)影響很小(xiǎo)，因而可以(yi)忽略液體(ti)中的自感(gǎn)現象的✏️影(ying)響．但是，使(shi)用直流磁(ci)場易使通(tōng)過測量管(guan)道的電解(jiě)質液體被(bèi)極化，即電(dian)解質在電(dian)場中🏃🏻被電(dian)解，産生正(zheng)負離子．在(zài)🚶電場力的(de)作用下，負(fu)離子跑向(xiang)正極，正離(li)子跑⭕向負(fù)極．如圖3—18所(suo)示．這樣🔴，将(jiang)導緻正負(fu)電極分别(bié)被相反極(ji)性的離子(zǐ)所包圍，嚴(yán)重影響
電(diàn)磁流量計(jì)
的正常工(gong)作．所以，直(zhi)流勵磁一(yi)般隻用于(yu)測量非電(dian)解質液體(ti)，如液态金(jīn)屬等．
圖3－18直(zhi)流勵磁方(fang)式
2．交流勵(lì)磁
目前，工(gōng)業上使用(yong)的
電磁流(liú)量計
，大都(dōu)采用工頻(pín)(50Hz)電源交流(liu)勵磁方式(shi)，即它的磁(ci)場是📐由🛀正(zheng)弦交變電(dian)流産生的(de)，所以産生(shēng)的磁場也(ye)是一🎯個交(jiāo)變磁場．交(jiao)變磁場變(biàn)送器的主(zhu)要優點是(shì)消除✍️了電(dian)極❗表面的(de)極化于擾(rao)．另外，由于(yu)磁場是交(jiao)變的，所以(yi)輸出信号(hao)也是交變(biàn)信号，放大(dà)和轉換低(dī)電平的交(jiāo)流信号要(yao)比直流信(xìn)号容易得(dé)多．
如果交(jiao)流磁場的(de)磁感應強(qiáng)度爲
B＝Bm sint （3－38）
則電(diàn)極上産生(shēng)的感生電(diàn)動勢爲
e＝Bm Dsint （3－39）
被(bei)測體積流(liu)量爲
qv= D （3－40）
式中(zhōng)Bm――磁場磁感(gan)應強度的(de)大值；
――勵磁(ci)電流的角(jiao)頻率，＝2f；
t――時間(jiān)；
f――電源頻率(lǜ)．
由式(3－40)可知(zhī)，當測量管(guǎn)内徑D不變(bian)，磁感應強(qiang)度Bm爲一定(dìng)值時🥵，兩電(diàn)極上輸出(chu)的感生電(dian)動勢e與流(liu)量qv成正比(bi)💃🏻．這就是交(jiao)流磁場電(diàn)磁流量變(biàn)送器的基(ji)本工作原(yuán)理．
值得注(zhu)意的是，用(yong)交流磁場(chang)會帶來一(yi)系列的電(diàn)磁幹擾問(wèn)題㊙️．例💘如正(zhèng)交幹擾．同(tóng)相幹擾等(děng)，這些幹擾(rao)信号與有(yǒu)用💘的流量(liàng)信号混雜(za)在一起．因(yin)此，如何正(zheng)确區分流(liú)🍉量信号♉與(yu)幹擾信号(hào)，并如何有(you)效地抑制(zhì)和🐪排除各(gè)種幹擾信(xìn)号，就成爲(wei)交流勵磁(ci)
電磁流量(liang)計
研制的(de)重要課題(ti)。
3．低頻方波(bō)勵磁
直流(liú)勵磁方式(shì)和交流勵(lì)滋方式各(ge)有優缺點(diǎn)，爲了充分(fen)發🆚揮它們(men)的優點，盡(jin)量避免它(tā)們的缺點(dian)，70年代以來(lai)，人們開始(shi)采用低頻(pin)方波勵磁(cí)方式．它的(de)勵磁☁️電流(liu)波形如圖(tú)3—19所示，其頻(pin)率通常爲(wei)工頻的1／4－l／10．
圖(tú)3－19方波勵磁(cí)電流波形(xing)
從圖3－19可見(jiàn)，在半個周(zhōu)期内，磁場(chang)是恒穩的(de)直流磁場(chang)，它具🛀🏻有直(zhi)流勵磁的(de)特點，受電(diàn)磁幹擾影(yǐng)響很小．從(cóng)整個時間(jian)過程看，方(fang)波信号又(yòu)是一個交(jiao)變的信号(hao)💋，所以它🐉能(néng)克服直流(liu)勵滋易産(chan)生的極化(huà)現象．因此(ci)，低頻方波(bō)勵磁是一(yī)種比較好(hǎo)的勵磁方(fāng)式，目前已(yi)在
電磁流(liu)量計
上廣(guang)泛的應用(yòng)．概括一下(xia)，
電磁流量(liàng)計
具有如(ru)下幾個優(you)點：
①
電磁流(liu)量計
能避(bi)免交流磁(cí)場的正交(jiāo)電磁幹擾(rǎo)；
②
電磁流量(liàng)計
消除由(yóu)分布電容(rong)引起的工(gōng)頻幹擾；
③
電(diàn)磁流量計(jì)
抑制交流(liú)磁場在管(guan)壁和流體(ti)内部引起(qi)的電渦流(liu)；
④
電磁流量(liang)計
排除直(zhi)流勵磁的(de)極化現象(xiàng)．
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