電磁流(liu)量計
（
Eletromagnetic Flowmeters
，簡稱
EMF
）
是20世(shì)紀50~60年代随着電(dian)子技術的發展(zhan)而迅速發展起(qǐ)來的新型流量(liang)測量儀表。
電磁(cí)流量計
是根據(jù)法拉第電磁感(gǎn)應定律制成的(de)，
電磁流量計
用(yong)來測量導電液(ye)體體積流量的(de)儀表。由于其獨(dú)特的優點，
電磁(ci)流量計
目前已(yǐ)廣泛地被應用(yòng)于工業過程中(zhōng)各種導電液體(ti)✨的流量測量，如(ru)各種酸、堿、鹽等(děng)腐蝕性介質；
電(diàn)磁流量計
各種(zhong)漿液流量測量(liang)，形成了獨特的(de)應用領域。
在結(jie)構上，
電磁流量(liàng)計
由電磁流量(liang)傳感器和轉換(huàn)器兩部分組成(cheng)。傳感器安裝在(zài)工🔞業過程管道(dao)上，它的作用是(shi)将流進管道内(nei)的液體體積流(liu)量值線性地變(bian)換成感生電勢(shi)信号，并通過傳(chuán)輸線将此信号(hao)送到轉換器。轉(zhuǎn)換器安♌裝在離(li)傳感器不太遠(yuǎn)的地方，它将傳(chuan)感器送來的流(liú)量信号進🐅行放(fàng)大，并轉換成流(liú)量信号成正比(bǐ)的标準電信号(hao)輸出，以進行顯(xiǎn)示，累積和調節(jie)控制。
電磁流量(liàng)計
的基本原理(lǐ)
(一)測量原理
根(gēn)據法拉第電磁(ci)感應定律，當一(yi)導體在磁場中(zhong)運動切👈割磁力(li)💔線時，在導體的(de)兩端即産生感(gan)生電勢e，其方向(xiang)由🏃右手定則确(què)定，其大小與磁(ci)場的磁感應強(qiang)度B，導體在磁場(chang)内的長度L及導(dǎo)體的運動速度(dù)u成正比，如果B， L，u三(sān)者互相垂直，則(ze)
e＝Blu (3－35)
與此相仿．在磁(ci)感應強度爲B的(de)均勻磁場中，垂(chuí)直于磁場方向(xiàng)放一個内徑爲(wèi)D的不導磁管道(dào)，當導電液體在(zài)管道中以㊙️流速(su)u流動時，導電流(liu)體就切割磁力(lì)線．如果在管道(dao)截面上🈲垂直于(yu)磁場的直徑兩(liang)端安裝一對電(diàn)極(圖3—17)則可💋以證(zhèng)明，隻要管道内(nèi)流速分布爲軸(zhóu)對稱分布，兩電(dian)極之間也特産(chǎn)生感生電動勢(shi)：
e＝BD (3－36)
式中，爲管道截(jie)面上的平均流(liú)速．由此可得管(guan)道的👉體積㊙️流量(liang)爲：
qv＝πDUˉ＝ （3－37）
由上式可見(jiàn)，體積流量qv與感(gan)應電動勢e和測(cè)量管内徑D成線(xiàn)性關⚽系，與磁場(chǎng)的磁感應強度(du)B成反比，與其它(tā)物理參數無關(guān)．這✂️就是
電磁流(liú)量計
的測量原(yuán)理．
需要說明的(de)是，要使式（3—37）嚴格(gé)成立，必須使測(cè)量條件滿🔱足下(xia)🔆列假定：
①磁場是(shi)均勻分布的恒(heng)定磁場；
②被測流(liú)體的流速軸對(duì)稱分布；
③被測液(yè)體是非磁性的(de)；
④被測液體的電(dian)導率均勻且各(ge)向同性。
圖3－17電磁(cí)流量計原理簡(jiǎn)圖
1－磁極；2－電極；3－管(guan)道
(二)勵磁方式(shì)
勵磁方式即産(chan)生磁場的方式(shì)．由前述可知，爲(wei)使式(3—37)嚴格成立(li)，第一個必須滿(mǎn)足的條件就是(shi)要有一個均勻(yún)恒定的磁🥰場．爲(wei)🏃🏻此，就需要選擇(ze)一種合适的勵(lì)磁方式。目前，一(yi)般有三種勵碰(pèng)方式，即直流勵(lì)磁、交流勵磁和(hé)低頻方波勵磁(ci)．現分别予以介(jie)紹．
1．直流勵磁
直(zhi)流勵磁方式用(yòng)直流電産生磁(ci)場或采用永久(jiǔ)磁鐵，它⁉️能産生(sheng)一個恒定的均(jun1)勻磁場．這種直(zhí)流勵磁變送器(qì)的最大優點是(shi)受交流電磁場(chǎng)幹擾影響很小(xiao)，因而可以忽略(luè)液體中的自🧑🏽🤝🧑🏻感(gǎn)現象的影響．但(dàn)是，使用直流磁(ci)場易使通過測(cè)量⭐管道的電解(jiě)質液體被極化(hua)，即電解質在電(dian)場中被電解，産(chan)♈生正負離子．在(zài)電場力的作用(yong)下，負離子跑✉️向(xiàng)正極，正離子跑(pao)向負極．如圖3—18所(suǒ)示．這樣，将導緻(zhi)正負電極分别(bié)被相反極性的(de)離子所包圍⭐，嚴(yán)重影響
電磁流(liu)量計
的正常工(gōng)作．所以，直流勵(li)磁一般隻用于(yú)測量非電解質(zhi)液體，如液态金(jin)屬等．
圖3－18直流勵(lì)磁方式
2．交流勵(lì)磁
目前，工業上(shàng)使用的
電磁流(liú)量計
，大都采用(yong)工頻(50Hz)電源交流(liu)勵磁方式，即它(tā)的磁場是由正(zhèng)弦交變電流産(chǎn)生的，所以産生(shēng)的磁場也是一(yi)💯個交變磁場．交(jiāo)☂️變磁場變送器(qi)的主要優點是(shi)消除了電極🛀🏻表(biǎo)面的極化于擾(rǎo)．另外，由于磁場(chǎng)是交變的，所以(yǐ)輸出信号也是(shì)✨交變信号，放大(da)和轉🌏換低電平(ping)的交流信号要(yao)比直流信号容(rong)易得多．
如果交(jiao)流磁場的磁感(gǎn)應強度爲
B＝Bm sint （3－38）
則電(diàn)極上産生的感(gǎn)生電動勢爲
e＝Bm Dsint （3－39）
被(bèi)測體積流量爲(wei)
qv= D （3－40）
式中Bm――磁場磁感(gǎn)應強度的最大(da)值；
――勵磁電流的(de)角頻率，＝2f；
t――時間；
f――電(dian)源頻率．
由式(3－40)可(kě)知，當測量管内(nei)徑D不變，磁感應(ying)強度Bm爲一定值(zhi)🛀時，兩⛱️電🤩極上輸(shu)出的感生電動(dòng)勢e與流量qv成正(zheng)比．這就是交流(liu)磁場電磁流量(liàng)變送器的基本(ben)工作原理．
值得(dé)注意的是，用交(jiao)流磁場會帶來(lái)一系列的電磁(cí)幹擾問題．例如(ru)正交幹擾．同相(xiang)幹擾等，這些幹(gan)擾信号與有用(yong)🔆的流量信号混(hun)雜在一起．因此(ci)，如何正确🐇區分(fèn)流量信号💋與幹(gan)擾信号，并如何(hé)有效地抑制和(he)排除各種幹擾(rǎo)信号，就成爲交(jiāo)流勵磁
電磁流(liu)量計
研制的重(zhong)要課題。
3．低頻方(fang)波勵磁
直流勵(lì)磁方式和交流(liú)勵滋方式各有(yǒu)優缺點，爲了充(chong)分🈲發揮它✏️們的(de)優點，盡量避免(miǎn)它們的缺點，70年(nian)代以來，人們開(kāi)始采用低頻❄️方(fāng)波勵磁方式．它(ta)的勵磁🍓電流波(bo)🙇🏻形如圖🔞3—19所示，其(qí)🐅頻率通常爲工(gōng)頻的1／4－l／10．
圖3－19方波勵(lì)磁電流波形
從(cong)圖3－19可見，在半個(ge)周期内，磁場是(shì)恒穩的直流磁(ci)場，它具有直流(liu)勵磁的特點，受(shòu)電磁幹擾影響(xiǎng)很小．從📐整個⛹🏻♀️時(shí)間過程看，方波(bo)信号又是一個(ge)交變的信号，所(suǒ)以它能克服直(zhí)流勵滋易産生(sheng)的極化現象．因(yīn)此，低頻方波勵(li)磁是一種比較(jiào)好🌈的勵磁方式(shì)，目前已在
電磁(ci)流量計
上廣泛(fàn)的應用．概括一(yī)下，
電磁流量計(jì)
具有如下幾個(gè)優點：
①
電磁流量(liang)計
能避免交流(liú)磁場的正交電(diàn)磁幹擾；
②
電磁流(liu)量計
消除由分(fen)布電容引起的(de)工頻幹擾；
③
電磁(cí)流量計
抑制交(jiāo)流磁場在管壁(bi)和流體内部引(yin)起的電渦流🏃；
④
電(diàn)磁流量計
排除(chu)直流勵磁的極(jí)化現象．
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