電磁流量(liàng)計
（
Eletromagnetic Flowmeters
，簡稱
EMF
）
是(shi)20世紀50~60年代(dài)随着電子(zǐ)技術的發(fā)展而迅速(su)發展起㊙️來(lái)的新型流(liú)量測量儀(yi)表。
電磁流(liú)量計
是根(gēn)據法拉第(di)電磁感應(ying)定律制成(chéng)的，
電磁流(liú)量計
用來(lai)測量導電(dian)液體體積(ji)流量的儀(yí)表。由于其(qí)獨特的優(yōu)點，
電磁流(liu)量計
目前(qian)已廣泛地(di)被應用于(yu)工業過程(chéng)中各種導(dao)電液❌體的(de)流量測量(liàng)，如各種酸(suan)、堿、鹽等腐(fǔ)蝕性介質(zhì)；
電磁流量(liàng)計
各種漿(jiang)液流量測(cè)量，形成了(le)獨特的應(yīng)用領域。
在(zài)結構上，
電(diàn)磁流量計(ji)
由電磁流(liu)量傳感器(qi)和轉換器(qì)兩部分組(zu)成。傳感器(qi)🔞安裝在工(gong)業過程管(guan)道上，它的(de)作用是将(jiang)流進管道(dào)内的液體(tǐ)體積流量(liang)值線性地(dì)變換成感(gǎn)生電勢信(xin)号，并通過(guò)傳輸線将(jiang)此信号送(song)到轉換器(qi)。轉換器安(an)裝在離傳(chuan)感器不太(tai)遠的地方(fang)，它将傳感(gan)器送來的(de)💯流量信号(hao)進行放大(da)，并轉⁉️換成(chéng)流量信号(hao)成正比的(de)标準電信(xìn)号輸✊出，以(yǐ)進行顯示(shì)，累積和調(diào)節控制。
電(dian)磁流量計(jì)
的基本原(yuan)理
(一)測量(liang)原理
根據(ju)法拉第電(dian)磁感應定(dìng)律，當一導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運動😘切(qie)😄割🐉磁⛷️力線(xian)時，在導體(ti)的兩端即(jí)産生感生(shēng)電勢e，其方(fang)向由右手(shou)定則确定(ding)，其大小與(yu)磁場的磁(ci)感應強度(dù)B，導💃🏻體在磁(cí)場内的長(zhang)度L及導體(tǐ)的運動速(sù)度u成💃🏻正比(bi)，如果B， L，u三者(zhe)互相垂直(zhí)，則
e＝Blu (3－35)
與此相(xiàng)仿．在磁感(gan)應強度爲(wei)B的均勻磁(ci)場中，垂直(zhi)于磁場方(fang)向放一個(gè)内徑爲D的(de)不導磁管(guǎn)道，當導電(dian)液體在管(guǎn)道中以流(liu)速u流動時(shi)，導電流體(ti)就切割磁(ci)力線．如果(guǒ)在管道截(jie)面上垂直(zhí)于磁場的(de)直徑兩端(duan)安裝一對(dui)電極(圖3—17)則(ze)可以證明(míng)，隻要管道(dao)内流速分(fen)布爲軸對(duì)稱分💋布，兩(liang)電極之間(jian)也特産生(shēng)感生電動(dong)勢：
e＝BD (3－36)
式中，爲(wei)管道截面(miàn)上的平均(jun)流速．由此(cǐ)可得管道(dao)的體積流(liu)量🔆爲：
qv＝πDUˉ＝ （3－37）
由上(shang)式可見，體(tǐ)積流量qv與(yu)感應電動(dong)勢e和測量(liàng)管内徑㊙️D成(chéng)線性關♊系(xi)，與磁場的(de)磁感應強(qiáng)度B成反比(bǐ)，與其它物(wù)理參數無(wú)關．這就是(shì)
電磁流量(liàng)計
的測量(liàng)原理．
需要(yao)說明的是(shi)，要使式（3—37）嚴(yan)格成立，必(bì)須使測量(liàng)條件滿足(zu)下列假定(ding)：
①磁場是均(jun1)勻分布的(de)恒定磁場(chǎng)；
②被測流體(tǐ)的流速軸(zhou)對稱分布(bu)；
③被測液體(ti)是非磁性(xìng)的；
④被測液(yè)體的電導(dǎo)率均勻且(qie)各向同性(xìng)。
圖3－17電磁流(liú)量計原理(li)簡圖
1－磁極(ji)；2－電極；3－管道(dao)
(二)勵磁方(fāng)式
勵磁方(fang)式即産生(shēng)磁場的方(fāng)式．由前述(shù)可知，爲使(shi)式(3—37)嚴格成(chéng)🏃♀️立，第一個(ge)必須滿足(zu)的條件就(jiù)是要有一(yi)個均勻恒(héng)定的磁場(chǎng)．爲此，就需(xu)要選擇一(yi)種合适的(de)勵磁方式(shi)。目前，一般(ban)有三種勵(li)碰方式，即(ji)直流勵磁(ci)、交流勵磁(cí)和低頻方(fang)波勵磁．現(xian)分别予以(yǐ)介紹．
1．直流(liú)勵磁
直流(liú)勵磁方式(shì)用直流電(dian)産生磁場(chang)或采用永(yong)久磁鐵❓，它(ta)能産生一(yi)個恒定的(de)均勻磁場(chǎng)．這種直流(liú)勵磁變送(sòng)器的最大(da)優點是受(shòu)交流電磁(ci)場幹擾影(ying)響很小，因(yin)而可以忽(hū)略液體☀️中(zhōng)的自感現(xian)象的影響(xiang)．但是🐪，使用(yong)直流磁場(chǎng)易使通過(guò)測量管道(dào)的電🏃♂️解質(zhi)液體🏃🏻被極(ji)化，即電解(jiě)質在電場(chǎng)中被電解(jie)，産生正負(fù)離子🔞．在電(diàn)場力的作(zuò)用下，負離(lí)子跑向正(zhèng)極，正離子(zi)💘跑向負極(ji)．如圖3—18所示(shi)．這樣，将導(dao)緻正負電(dian)極分别被(bèi)相反極㊙️性(xìng)的離子所(suǒ)包圍🏃🏻，嚴重(zhong)影響
電磁(ci)流量計
的(de)正常工作(zuo)．所以，直流(liu)勵磁一般(bān)隻用于測(cè)量非電解(jie)質液體♊，如(ru)❤️液态金屬(shǔ)等．
圖3－18直流(liú)勵磁方式(shi)
2．交流勵磁(ci)
目前，工業(yè)上使用的(de)
電磁流量(liang)計
，大都采(cǎi)用工頻(50Hz)電(diàn)源交流勵(li)磁方式，即(jí)它的磁場(chǎng)是⛹🏻♀️由正弦(xián)交變電流(liu)産生的，所(suo)以産生的(de)磁場也是(shi)一個交變(biàn)磁場．交變(bian)磁場變送(song)器的主要(yào)優點是消(xiao)除😄了電極(jí)❌表面的極(ji)化于擾．另(ling)外，由于磁(cí)場是交變(biàn)的❌，所以輸(shū)出信号也(ye)是交變信(xin)号，放大和(hé)轉🔴換低電(dian)平的交流(liu)信号要比(bi)直流信号(hao)容易得多(duo)🐕．
如果交流(liú)磁場的磁(cí)感應強度(du)爲
B＝Bm sint （3－38）
則電極(ji)上産生的(de)感生電動(dòng)勢爲
e＝Bm Dsint （3－39）
被測(cè)體積流量(liàng)爲
qv= D （3－40）
式中Bm――磁(ci)場磁感應(ying)強度的最(zuì)大值；
――勵磁(ci)電流的角(jiao)頻率，＝2f；
t――時間(jiān)；
f――電源頻率(lü)．
由式(3－40)可知(zhī)，當測量管(guan)内徑D不變(bian)，磁感應強(qiáng)度Bm爲一定(dìng)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(jiāo)🛀🏻流磁🐪場電(dian)磁流量變(bian)送器的基(jī)本工作原(yuan)理．
值得注(zhù)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(zhèng)交幹擾．同(tong)相幹擾等(deng)，這些幹擾(rǎo)信号與有(you)用的流量(liàng)信号混雜(zá)在一起．因(yīn)此，如何正(zheng)确區分流(liú)量信号與(yu)幹擾信号(hao)，并如何有(yǒu)效地抑制(zhì)和排除各(ge)種幹擾信(xin)号，就成爲(wèi)交✍️流勵磁(cí)
電磁流量(liàng)計
研制的(de)重要課題(tí)。
3．低頻方波(bo)勵磁
直流(liu)勵磁方式(shì)和交流勵(li)滋方式各(gè)有優缺點(dian)，爲了充分(fèn)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(pín)方波勵磁(ci)方式．它的(de)勵磁電流(liú)波✨形如圖(tú)3—19所示，其頻(pín)率通🐕常爲(wei)工🌐頻的1／4－l／10．
圖(tu)3－19方波勵磁(cí)電流波形(xíng)
從圖3－19可見(jian)，在半個周(zhōu)期内，磁場(chǎng)是恒穩的(de)直流磁場(chǎng)，它具有直(zhi)流💃勵磁的(de)特點，受電(diàn)磁幹擾影(ying)響很小．從(cong)整個✌️時間(jiān)過程看，方(fāng)🚶波信号又(you)是一個交(jiao)變的信号(hao)🚩，所以它🌂能(neng)克服直流(liú)勵滋易産(chǎn)✌️生的極化(huà)現象．因此(ci)，低頻方波(bo)🌍勵磁是一(yī)種比較好(hǎo)的勵磁方(fang)式，目前已(yǐ)在
電磁流(liu)量計
上廣(guang)泛的應用(yong)．概括一下(xià)，
電磁流量(liang)計
具有如(rú)下幾個優(yōu)點：
①
電磁流(liú)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(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(tǐ)内部引起(qǐ)的電渦流(liu)；
④
電磁流量(liang)計
排除直(zhí)流勵磁的(de)極化現象(xiang)．
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