電磁流量(liàng)計
（
Eletromagnetic Flowmeters
，簡稱
EMF
）
是(shi)20世紀50~60年代(dai)随着電子(zǐ)技術的發(fā)展而迅速(sù)發展起來(lái)的👌新型⛹🏻♀️流(liu)量測量儀(yí)表。
電磁流(liu)量計
是根(gen)據法拉第(di)電磁感應(yīng)定律制成(cheng)的，
電磁流(liu)量計
用來(lai)測量導電(dian)液體體積(ji)流量的儀(yi)表。由于其(qi)獨特的優(you)點，
電磁流(liu)量計
目前(qian)已廣泛地(dì)被應用于(yú)工業過程(cheng)中各種導(dǎo)電液體的(de)流量👌測量(liang)，如各種酸(suan)、堿、鹽等腐(fǔ)蝕性介質(zhì)；
電磁流量(liang)計
各種漿(jiang)液流量測(ce)量，形成了(le)獨特的應(yīng)用領域。
在(zai)結構上，
電(dian)磁流量計(ji)
由電磁流(liu)量傳感器(qì)和轉換器(qì)兩部分組(zu)成。傳感器(qi)安裝在工(gōng)業過程管(guǎn)道上，它的(de)作用是将(jiang)流進管道(dao)内的🈲液體(tǐ)體積流量(liàng)❌值線性地(dì)變換成感(gan)生電勢信(xìn)号，并通過(guo)傳輸🐪線将(jiang)此🔞信号送(song)到轉換器(qì)。轉換器安(an)裝在離傳(chuán)感器不太(tai)遠的地方(fāng)，它将傳感(gan)㊙️器送來的(de)流量信号(hào)進行放大(da)，并轉換成(chéng)流量信号(hào)成正比的(de)🏃标準電信(xìn)号輸‼️出，以(yǐ)進行顯示(shi)，累積和調(diào)節控制。
電(diàn)磁流量計(ji)
的基本原(yuan)理
(一)測量(liang)原理
根據(jù)法拉第電(diàn)磁感應定(dìng)律，當一導(dao)體在磁場(chang)中運動切(qiē)割磁🈲力線(xiàn)時，在導體(ti)的兩端即(jí)産生感生(shēng)電勢💃🏻e，其方(fāng)向由右手(shou)定則确定(dìng)，其大小與(yu)磁場的磁(cí)感應強度(dù)B，導🍉體在磁(ci)場内的長(zhang)度L及👅導體(ti)的運動速(su)度u成正比(bǐ)，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(gǎn)應強度爲(wèi)B的均勻磁(cí)場中，垂直(zhi)于磁🏃🏻場♉方(fāng)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(guan)道㊙️中以流(liú)速u流動時(shí)，導電流體(ti)就切割磁(ci)力線．如果(guǒ)在管道🍉截(jie)面上垂直(zhi)于🌂磁場的(de)直徑兩端(duān)安⭐裝一對(duì)電極(圖3—17)則(ze)可以證明(ming)，隻🔴要管道(dao)内流速分(fen)布爲軸對(duì)稱分布，兩(liǎng)電極之間(jiān)也特産生(sheng)感生電動(dòng)勢：
e＝BD (3－36)
式中，爲(wèi)管道截面(miàn)上的平均(jun1)流速．由此(cǐ)可得管道(dao)的體積流(liú)量爲：
qv＝πDUˉ＝ （3－37）
由上(shang)式可見，體(ti)積流量qv與(yǔ)感應電動(dong)勢e和測量(liang)管内徑⭐D成(chéng)線性關系(xì)，與磁場的(de)磁感應強(qiang)度B成反比(bi)，與其它物(wu)理參數無(wu)關．這就是(shi)
電磁流量(liang)計
的測量(liàng)原理．
需要(yao)說明的是(shì)，要使式（3—37）嚴(yán)格成立，必(bi)須使測量(liang)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(ti)的流速軸(zhou)對稱分布(bù)；
③被測液體(ti)是非磁性(xing)的；
④被測液(yè)體的電導(dao)率均勻且(qiě)各向同性(xìng)。
圖3－17電磁流(liu)量計原理(li)簡圖
1－磁極(jí)；2－電極；3－管道(dao)
(二)勵磁方(fāng)式
勵磁方(fang)式即産生(sheng)磁場的方(fāng)式．由前述(shu)可知，爲使(shǐ)式(3—37)嚴🌈格成(cheng)立，第一個(ge)必須滿足(zú)的條件就(jiu)是要有一(yī)個均勻恒(héng)定的磁場(chǎng)．爲此，就需(xu)要選擇一(yī)種合适的(de)勵磁方式(shì)。目前，一般(bān)有三種勵(li)碰🈲方式，即(jí)🍓直流勵磁(ci)、交流勵磁(ci)和低頻方(fang)波勵磁．現(xiàn)分别予以(yǐ)介紹．
1．直流(liu)勵磁
直流(liu)勵磁方式(shì)用直流電(diàn)産生磁場(chang)或采用永(yǒng)久磁鐵，它(tā)能🍓産生♻️一(yi)個恒定的(de)均勻磁場(chǎng)．這種直流(liu)勵磁變送(song)器的最大(da)優點是受(shòu)交流電磁(cí)場幹擾影(yǐng)響很小，因(yin)而可以忽(hū)略液體中(zhōng)的自感現(xian)象的影響(xiǎng)．但是🛀，使用(yong)直流磁場(chang)易使通過(guo)測量🌈管道(dào)的電解質(zhì)液體被極(jí)化，即電解(jie)質在電場(chǎng)中被電解(jie)，産生正負(fu)離子🌂．在電(diàn)場力的作(zuò)✔️用下，負離(lí)子跑向正(zhèng)極，正離子(zǐ)🧡跑向🚩負極(ji)．如圖3—18所示(shì)．這樣，将導(dǎo)🚩緻正負電(dian)極分别被(bei)相反極🔱性(xing)的離子所(suo)包圍🏃，嚴重(zhòng)影響
電磁(cí)流量計
的(de)正常工作(zuo)．所以，直流(liú)勵磁一般(ban)隻用于測(ce)量非電🈲解(jie)質液體，如(ru)液态金屬(shǔ)等．
圖3－18直流(liu)勵磁方式(shì)
2．交流勵磁(ci)
目前，工業(yè)上使用的(de)
電磁流量(liàng)計
，大都采(cai)用工頻(50Hz)電(diàn)源交流勵(li)磁方式，即(ji)它的磁場(chang)是由正弦(xian)交🥵變電流(liu)産生的，所(suo)以産生的(de)磁場也是(shì)一個交變(biàn)磁場．交變(bian)磁場變送(song)器的主要(yào)優點是消(xiāo)除了電極(jí)✔️表面的極(ji)化于📞擾．另(ling)外💁，由于磁(ci)場是交變(biàn)的，所以輸(shū)出信号也(ye)是交變信(xìn)号，放大和(he)轉換低電(diàn)平的交流(liu)信号要比(bi)直流信号(hào)容易得多(duo)．
如果交流(liú)磁場的磁(cí)感應強度(dù)爲
B＝Bm sint （3－38）
則電極(ji)上産生的(de)感生電動(dong)勢爲
e＝Bm Dsint （3－39）
被測(ce)體積流量(liang)爲
qv= D （3－40）
式中Bm――磁(ci)場磁感應(ying)強度的最(zuì)大值；
――勵磁(cí)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(biàn)，磁感應強(qiáng)度Bm爲一定(dìng)值時，兩電(diàn)極上輸出(chū)的感生電(diàn)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(jī)本工作原(yuán)理．
值得注(zhu)意的是，用(yong)交流磁場(chǎng)會帶來一(yī)系列的電(diàn)磁🐅幹擾✍️問(wen)題．例如正(zhèng)交幹擾．同(tong)相幹擾等(děng)，這些幹擾(rao)信号與有(you)用🐅的流量(liang)信号混雜(za)在一起．因(yīn)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(zhì)和排除各(gè)種幹擾信(xìn)号，就成爲(wei)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(bō)勵磁
直流(liu)勵磁方式(shi)和交流勵(lì)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(tā)們的缺點(dian)，70年代以來(lai)💃，人們開始(shǐ)🔞采用低頻(pín)方波勵磁(ci)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(xíng)
從圖3－19可見(jiàn)，在半個周(zhou)期内，磁場(chang)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(yǐng)響很小．從(cong)整個時間(jian)過程看，方(fāng)🌈波信号又(you)是一個交(jiāo)變的信号(hao)🏃♂️，所以它能(neng)克服直流(liú)勵😘滋易産(chan)生的極化(hua)現象．因此(cǐ)，低頻方波(bō)📞勵磁是一(yi)種比較好(hao)的勵磁方(fāng)式，目前已(yi)在
電磁流(liú)量計
上廣(guǎng)泛的應用(yong)．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(jiao)電磁幹擾(rao)；
②
電磁流量(liàng)計
消除由(you)分布電容(rong)引起的工(gōng)頻幹擾；
③
電(diàn)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(liàng)計
排除直(zhí)流勵磁的(de)極化現象(xiàng)．
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