電磁(ci)流量計
（
Eletromagnetic Flowmeters
，簡(jian)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(xin)🧡型流量測(ce)量儀表。
電(dian)磁流量計(ji)
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(liang)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(liang)測量，如各(ge)種酸、堿、鹽(yan)等腐蝕性(xing)介質；
電磁(ci)流量計
各(ge)種漿液流(liu)量測量，形(xing)成了獨特(te)的應用領(ling)域。
在結構(gou)上，
電磁流(liu)量計
由電(dian)磁流量傳(chuan)感器和轉(zhuan)換器兩部(bu)分組成。傳(chuan)感器安🛀裝(zhuang)在🐇工業過(guo)程管道上(shang)，它的作用(yong)是将流進(jin)管道内的(de)㊙️液體體積(ji)流量值線(xian)✂️性地變換(huan)成感生電(dian)勢信号，并(bing)通過傳輸(shu)線将此信(xin)号送🙇🏻到轉(zhuan)換🤩器。轉換(huan)器安裝在(zai)離傳感器(qi)不太遠的(de)地方，它将(jiang)傳感器送(song)來的流量(liang)信号進行(hang)放大，并轉(zhuan)換成流量(liang)信❄️号成正(zheng)比的标準(zhun)電信号輸(shu)出，以進行(hang)顯示🐕，累積(ji)和調節控(kong)制。
電磁流(liu)量計
的基(ji)本原理
(一(yi))測量原理(li)
根據法拉(la)第電磁感(gan)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(liang)端即産生(sheng)感生電勢(shi)e，其方向由(you)右手定則(ze)确定，其大(da)小與磁場(chang)的磁感應(ying)✉️強度B，導體(ti)在磁場内(nei)的長度L及(ji)導體的✉️運(yun)動速度u成(cheng)🔅正比，如果(guo)B， L，u三者互相(xiang)垂直，則
e＝Blu (3－35)
與(yu)此相仿．在(zai)磁感應強(qiang)度爲B的均(jun)勻磁場中(zhong)，垂直于磁(ci)㊙️場方向⛱️放(fang)一個内徑(jing)爲D的不導(dao)磁管道，當(dang)導電液體(ti)在管道中(zhong)以流速u流(liu)動時，導電(dian)流體就切(qie)割磁力線(xian)．如果在管(guan)道截面上(shang)❗垂直于磁(ci)場的直徑(jing)兩端安裝(zhuang)一對電極(ji)(圖3—17)則可以(yi)證明，隻要(yao)管道内🙇🏻流(liu)速分布爲(wei)軸對稱分(fen)布，兩電極(ji)之間也特(te)産生感生(sheng)電動勢：
e＝BD (3－36)
式(shi)中，爲管道(dao)截面上的(de)平均流速(su)．由此可得(de)管道的體(ti)積流❄️量爲(wei)：
qv＝πDUˉ＝ （3－37）
由上式可(ke)見，體積流(liu)量qv與感應(ying)電動勢e和(he)測量管内(nei)徑D成線性(xing)關系，與磁(ci)場的磁感(gan)應強度B成(cheng)反比，與其(qi)它物‼️理參(can)數無關．這(zhe)就是
電磁(ci)流量計
的(de)測量原理(li)．
需要說明(ming)的是，要使(shi)式（3—37）嚴格成(cheng)立，必須使(shi)測量條件(jian)滿足下列(lie)假定：
①磁場(chang)是均勻分(fen)布的恒定(ding)磁場；
②被測(ce)流體的流(liu)速軸對稱(cheng)分布；
③被測(ce)液體是非(fei)磁性的；
④被(bei)測液體的(de)電導率均(jun)勻且各向(xiang)同性。
圖3－17電(dian)磁流量計(ji)原理簡圖(tu)
1－磁極；2－電極(ji)；3－管道
(二)勵(li)磁方式
勵(li)磁方式即(ji)産生磁場(chang)的方式．由(you)前述可知(zhi)，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(xuan)擇一種合(he)适的勵🏒磁(ci)方式。目前(qian)，一般有三(san)❌種勵碰方(fang)式，即直流(liu)勵磁、交流(liu)勵磁和✍️低(di)頻方波勵(li)磁．現分别(bie)予以介紹(shao)．
1．直流勵磁(ci)
直流勵磁(ci)方式用直(zhi)流電産生(sheng)磁場或采(cai)用永久磁(ci)✨鐵，它能産(chan)生一個恒(heng)定的均勻(yun)磁場．這種(zhong)直流勵磁(ci)變送👅器的(de)大優點是(shi)受交流電(dian)磁場幹擾(rao)影響很小(xiao)，因而可以(yi)忽略♋液體(ti)中的自感(gan)現象的影(ying)響．但是，使(shi)用直流磁(ci)場易使通(tong)🍓過測量管(guan)道的電解(jie)質液體被(bei)⚽極化，即電(dian)解質在電(dian)場中被電(dian)解，産生正(zheng)負離子．在(zai)電場力的(de)作☎️用下，負(fu)離子跑向(xiang)正極，正離(li)子跑向負(fu)極．如圖3—18所(suo)示．這樣🌍，将(jiang)導緻正負(fu)電極分别(bie)被相反極(ji)性的離子(zi)所包圍，嚴(yan)重影響
電(dian)磁流量計(ji)
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(jin)屬等．
圖3－18直(zhi)流勵磁方(fang)式
2．交流勵(li)磁
目前，工(gong)業上使用(yong)的
電磁流(liu)量計
，大都(dou)采用工頻(pin)(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(sheng)的磁場也(ye)是一個交(jiao)🏃♂️變磁場．交(jiao)變磁場變(bian)🌈送器的主(zhu)要優點是(shi)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(bian)信号，放大(da)和轉換低(di)電平🏒的交(jiao)流信号要(yao)比直流信(xin)☔号容易得(de)多．
如果交(jiao)流磁場的(de)磁感應強(qiang)度爲
B＝Bm sint （3－38）
則電(dian)極上産生(sheng)的感生電(dian)動勢爲
e＝Bm Dsint （3－39）
被(bei)測體積流(liu)量爲
qv= D （3－40）
式中(zhong)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(jian)；
f――電源頻率(lü)．
由式(3－40)可知(zhi)，當測量管(guan)内徑D不變(bian)，磁感應強(qiang)度Bm爲一定(ding)值時，兩電(dian)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(dian)磁流量變(bian)送器的基(ji)本工作原(yuan)理．
值得注(zhu)意的是，用(yong)交流磁場(chang)會帶來一(yi)系列的電(dian)磁幹擾問(wen)題．例👈如正(zheng)交幹擾．同(tong)相幹擾等(deng)，這些幹擾(rao)信号與有(you)用的流量(liang)信♊号混雜(za)在一起．因(yin)此，如何正(zheng)确區分流(liu)量信号與(yu)幹擾信号(hao)，并如何有(you)效地抑制(zhi)和🙇♀️排除各(ge)種幹擾信(xin)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(bo)勵磁
直流(liu)勵磁方式(shi)和交流勵(li)滋方式各(ge)有優缺點(dian)，爲了充🐇分(fen)發🔞揮它們(men)的優點，盡(jin)量避免它(ta)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(ci)方式．它的(de)勵磁電流(liu)波形如圖(tu)3—19所示，其頻(pin)率通常爲(wei)工頻的1／4－l／10．
圖(tu)3－19方波勵磁(ci)電流波形(xing)
從圖3－19可見(jian)，在半個周(zhou)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(dian)磁幹擾影(ying)響很小．從(cong)㊙️整個時間(jian)過程看，方(fang)波信号又(you)是一個交(jiao)變的信号(hao)，所以它能(neng)克服直流(liu)勵滋易産(chan)生的極化(hua)現象．因此(ci)，低頻方波(bo)勵磁是一(yi)種比較好(hao)🐪的勵磁方(fang)式，目前已(yi)在
電磁流(liu)量計
上廣(guang)泛的應用(yong)．概括一下(xia)，
電磁流量(liang)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(ci)場的正交(jiao)電磁幹擾(rao)；
②
電磁流量(liang)計
消除由(you)分布電容(rong)引起的工(gong)頻幹擾；
③
電(dian)磁流量計(ji)
抑制交流(liu)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(xiang)．
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