電(diàn)磁流量計
（
Eletromagnetic Flowmeters
，簡稱
EMF
）
是(shì)20世紀50~60年代随着電(diàn)子技術的發展而(ér)迅速發展起來的(de)新型⭕流㊙️量測量儀(yi)表。
電磁流量計
是(shi)根據法拉第電磁(ci)感應定律制成的(de)，
電磁流量計
用來(lai)測量導電液體體(ti)積流量的儀表。由(yóu)于其獨特🈲的優🈲點(dian)，
電磁流量計
目前(qian)已廣泛地被應用(yong)于工業過程中各(ge)種導電液體🌂的🚩流(liu)量測量，如各種酸(suān)、堿、鹽等腐蝕性介(jiè)質；
電磁流量計
各(ge)種漿液流量測量(liang)，形成了獨特的應(yīng)用領域。
在結構上(shàng)，
電磁流量計
由電(diàn)磁流量傳感器和(hé)轉換器兩部分組(zu)成。傳感器安裝📧在(zai)工業過程管道上(shàng)，它的作用是将流(liu)進管道内的液體(ti)體積流量值線性(xìng)地變換成感生電(dian)勢信号，并通過傳(chuán)輸線将此信号送(song)到轉換🏃♂️器。轉換器(qì)安裝在離傳感器(qì)不太遠的地方，它(ta)将傳感器送來的(de)流量信号進♊行放(fang)大，并轉換成流量(liang)信☀️号成正比的标(biāo)準電信号輸🍉出，以(yǐ)進行顯示，累積和(he)調節控制。
電磁流(liu)量計
的基本原理(li)
(一)測量原理
根據(ju)法拉第電磁感應(ying)定律，當一導體在(zài)磁場中運🍉動切♍割(ge)🈲磁力線時，在導體(ti)的兩端即産生感(gǎn)生電勢e，其方向由(yóu)🌈右手定則确定♋，其(qi)大小與磁場的磁(ci)感應強度B，導體在(zai)磁🌈場内的長度L及(ji)導體的☂️運動速度(du)u成🌈正比，如果B， L，u三者(zhe)互相🌈垂直，則
e＝Blu (3－35)
與此(cǐ)相仿．在磁感應強(qiáng)度爲B的均勻磁場(chǎng)中，垂直于磁場方(fāng)向放一個内徑爲(wèi)D的不導磁管道，當(dāng)導電液😍體在管道(dao)中以流速u流動時(shí)，導電流體就切割(gē)磁力🧡線．如果在管(guan)道😄截面上💯垂直于(yu)💋磁場的直徑兩端(duān)安裝一對電極(圖(tu)3—17)則可以證明，隻要(yào)管道内流速分布(bù)爲軸對稱分🐕布，兩(liang)電極之間也特産(chǎn)生感生電動勢：
e＝BD (3－36)
式(shi)中，爲管道截面上(shang)的平均流速．由此(ci)可得管道的👌體積(jī)流量爲：
qv＝πDUˉ＝ （3－37）
由上式可(kě)見，體積流量qv與感(gan)應電動勢e和測量(liang)管内🍓徑D成👣線性關(guan)系，與磁場的磁感(gan)應強度B成反比，與(yu)其🌈它物理參數無(wú)關．這就是
電磁流(liú)量計
的測量原理(lǐ)．
需要說明的是，要(yao)使式（3—37）嚴格成立，必(bi)須使測量條件滿(mǎn)足下列假定：
①磁場(chǎng)是均勻分布的恒(heng)定磁場；
②被測流體(tǐ)的流速軸對稱分(fèn)布；
③被測液體是非(fēi)磁性的；
④被測液體(ti)的電導率均勻且(qie)各向同性。
圖3－17電磁(ci)流量計原理簡圖(tú)
1－磁極；2－電極；3－管道
(二(èr))勵磁方式
勵磁方(fāng)式即産生磁場的(de)方式．由前述可知(zhi)，爲使式(3—37)嚴格成立(lì)，第一個必須滿足(zú)的條件就是要有(yǒu)一個均勻恒定的(de)磁場．爲此，就需要(yao)選擇一種合适的(de)勵磁方式🏃。目前，一(yi)般有三種勵碰方(fāng)式，即直流勵磁、交(jiao)流勵磁和低頻方(fang)波勵磁．現分别予(yǔ)以介紹．
1．直流勵磁(ci)
直流勵磁方式用(yong)直流電産生磁場(chǎng)或采用永久磁鐵(tiě)，它能産生一個恒(héng)定的均勻磁場．這(zhe)種直流勵磁變送(song)器的最大優點是(shi)受交流電磁場幹(gan)擾影響很☀️小，因而(er)🔆可以忽略液體中(zhōng)的自感現象的影(ying)響．但是，使用直流(liu)磁場易使💘通過測(ce)量管道的電解質(zhi)液體🐇被極化，即電(diàn)解質在電場中被(bei)電解，産生正負離(li)子．在電場力的🎯作(zuo)用下，負離子跑向(xiang)正極，正離子跑向(xiàng)🔞負極．如圖3—18所示．這(zhè)😄樣，将導緻正負電(dian)極分别被相反極(ji)㊙️性的離子所包圍(wei)，嚴重影響
電磁流(liú)量計
的正常工作(zuo)．所以，直流勵磁一(yi)般隻用于測量非(fēi)電解質液🏃🏻體，如😄液(yè)态金屬等．
圖3－18直流(liú)勵磁方式
2．交流勵(li)磁
目前，工業上使(shi)用的
電磁流量計(jì)
，大都采用工頻(50Hz)電(diàn)源交流勵磁方式(shi)，即它的磁場是由(you)正🛀🏻弦交變電流産(chan)生的，所以産生的(de)磁場也是一個交(jiao)變磁場．交♈變磁場(chǎng)變送器的主要優(yōu)點是消除了電極(ji)🔞表面的😄極化于擾(rao)．另外，由于磁場是(shi)交變的，所以輸出(chu)信号也是㊙️交變信(xin)号，放大和轉換低(di)電平的交流信号(hao)要比直流信号容(róng)易得多．
如果交流(liu)磁場的磁感應強(qiang)度爲
B＝Bm sint （3－38）
則電極上産(chan)生的感生電動勢(shi)爲
e＝Bm Dsint （3－39）
被測體積流量(liàng)爲
qv= D （3－40）
式中Bm――磁場磁感(gan)應強度的最大值(zhi)；
――勵磁電流的角頻(pin)率，＝2f；
t――時間；
f――電源頻率(lü)．
由式(3－40)可知，當測量(liàng)管内徑D不變，磁感(gǎn)應強度Bm爲一定值(zhí)時🧡，兩電極上輸出(chu)的感生電動勢e與(yǔ)流量qv成正比．這就(jiu)是交流磁👉場電磁(cí)流量變送器的基(jī)本工作原理．
值得(de)注意的是，用交流(liu)磁場會帶來一系(xi)列的電磁幹擾問(wen)題．例如正交幹擾(rǎo)．同相幹擾等，這些(xiē)幹擾信号與有用(yòng)☂️的流量信号混雜(za)在一起．因此，如何(he)正确區分流量信(xin)号🈲與幹擾信号，并(bìng)如何有效地抑制(zhi)和排除各種幹擾(rao)信号，就成爲交流(liú)勵磁
電磁流量計(ji)
研制的重要課題(tí)。
3．低頻方波勵磁
直(zhí)流勵磁方式和交(jiao)流勵滋方式各有(you)優缺點，爲了🙇♀️充分(fèn)發揮它們的優點(diǎn)，盡量避免它們的(de)缺點，70年代以來，人(rén)們開始采用低頻(pin)方波勵磁方式．它(ta)的勵磁電流波形(xíng)如圖3—19所示，其頻率(lǜ)通常爲工🤞頻的1／4－l／10．
圖(tú)3－19方波勵磁電流波(bō)形
從圖3－19可見，在半(ban)個周期内，磁場是(shì)恒穩的直流磁場(chǎng)，它具有直流勵磁(ci)的特點，受電磁幹(gàn)擾影響很小．從整(zheng)個📧時間過程看，方(fang)波信号又是一個(gè)交變的信号，所以(yi)它能克服直流勵(lì)💚滋易産生的極化(huà)現象．因此，低頻方(fang)波勵磁是一種比(bǐ)較好的勵磁方式(shì)，目前已在
電磁流(liu)量計
上廣泛的應(ying)用．概括一下，
電磁(cí)流量計
具有如下(xià)幾個優點：
①
電磁流(liú)量計
能避免交流(liú)磁場的正交電磁(ci)幹擾；
②
電磁流量計(jì)
消除由分布電容(róng)引起的工頻幹擾(rao)；
③
電磁流量計
抑制(zhi)交流磁場在管壁(bì)和流體内部引起(qi)的電渦流；
④
電磁流(liu)量計
排除直流勵(lì)磁的極化現象．
|
