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電磁流(liu)量計 （ Eletromagnetic Flowmeters EMF ）是20世(shi)紀50~60年代(dai)随着電(dian)子技術(shu)的發展(zhan)而迅速(su)發展起(qi)來☔的💋新(xin)型流量(liang)測量儀(yi)表。 電磁(ci)流量計(ji) 是根據(ju)法拉第(di)電磁感(gan)應定律(lü)制成的(de)， 電磁流(liu)量計 用(yong)來測量(liang)導電液(ye)體體積(ji)流量的(de)儀表。由(you)于其獨(du)特的優(you)點， 電磁(ci)流量計(ji) 目前已(yi)廣泛地(di)被應用(yong)于工業(ye)過程中(zhong)各種導(dao)電液體(ti)的流量(liang)測量，如(ru)各種酸(suan)、堿、鹽等(deng)腐蝕性(xing)介質； 電(dian)磁流量(liang)計 各種(zhong)漿液流(liu)量測量(liang)，形成了(le)獨特的(de)應用領(ling)域。
在結(jie)構上， 電(dian)磁流量(liang)計 由電(dian)磁流量(liang)傳感器(qi)和轉換(huan)器兩部(bu)分組成(cheng)。傳感器(qi)安裝在(zai)工業⭕過(guo)程管道(dao)上，它的(de)作用是(shi)将流進(jin)管道内(nei)的液體(ti)體積流(liu)量值線(xian)性地變(bian)換成感(gan)生電勢(shi)信号，并(bing)通過傳(chuan)輸線将(jiang)此信号(hao)送到轉(zhuan)換器。轉(zhuan)換器安(an)📱裝在離(li)傳感器(qi)不太遠(yuan)的地方(fang)，它将傳(chuan)感器送(song)來的流(liu)量信号(hao)進⁉️行放(fang)大，并轉(zhuan)換成流(liu)量信号(hao)成正比(bi)的标準(zhun)電信号(hao)🌈輸出，以(yi)進行顯(xian)示，累積(ji)和調節(jie)控制。
電(dian)磁流量(liang)計 的基(ji)本原理(li)
(一)測量(liang)原理
根(gen)據法拉(la)第電磁(ci)感應定(ding)律，當一(yi)導體在(zai)磁場中(zhong)運動切(qie)割✂️磁力(li)線時，在(zai)導體的(de)兩端即(ji)産生感(gan)生電勢(shi)e，其方向(xiang)由♉右手(shou)定則💛确(que)定，其大(da)小與磁(ci)場的磁(ci)感應強(qiang)度B，導體(ti)在磁場(chang)内的長(zhang)度L及導(dao)體的運(yun)動速度(du)u成正比(bi)，如果B， L，u三(san)者互相(xiang)垂直，則(ze)
e＝Blu       (3－35)
與此相(xiang)仿．在磁(ci)感應強(qiang)度爲B的(de)均勻磁(ci)場中，垂(chui)直于磁(ci)場方向(xiang)🍉放一個(ge)内徑爲(wei)D的不導(dao)磁管道(dao)，當導電(dian)液體在(zai)管道中(zhong)以流速(su)u流動時(shi)，導電流(liu)體就切(qie)割磁力(li)‼️線．如果(guo)在管道(dao)截面上(shang)垂直于(yu)磁場的(de)直徑兩(liang)端安裝(zhuang)一對電(dian)💞極(圖3—17)則(ze)可以證(zheng)明，隻要(yao)管道内(nei)流速分(fen)布🔞爲軸(zhou)對稱分(fen)🚩布，兩電(dian)極之間(jian)也特産(chan)生感生(sheng)電動勢(shi)：
e＝BD        (3－36)
式中，爲(wei)管道截(jie)面上的(de)平均流(liu)速．由此(ci)可得管(guan)道的體(ti)積💔流量(liang)爲：
qv＝πDUˉ＝   （3－37）
由上(shang)式可見(jian)，體積流(liu)量qv與感(gan)應電動(dong)勢e和測(ce)量管内(nei)徑D成線(xian)性關系(xi)，與磁場(chang)的磁感(gan)應強度(du)B成反比(bi)，與其它(ta)物💔理參(can)數無關(guan)．這就是(shi) 電磁流(liu)量計 的(de)測量原(yuan)理．
需要(yao)說明的(de)是，要使(shi)式（3—37）嚴格(ge)成立，必(bi)須使測(ce)量條件(jian)㊙️滿足下(xia)列假定(ding)：
①磁場是(shi)均勻分(fen)布的恒(heng)定磁場(chang)；
②被測流(liu)體的流(liu)速軸對(dui)稱分布(bu)；
③被測液(ye)體是非(fei)磁性的(de)；
④被測液(ye)體的電(dian)導率均(jun)勻且各(ge)向同性(xing)。
圖3－17電磁(ci)流量計(ji)原理簡(jian)圖
1－磁極(ji)；2－電極；3－管(guan)道
(二)勵(li)磁方式(shi)
勵磁方(fang)式即産(chan)生磁場(chang)的方式(shi)．由前述(shu)可知，爲(wei)使式✌️(3—37)嚴(yan)☂️格成立(li)，第一個(ge)必須滿(man)足的條(tiao)件就是(shi)要有一(yi)個均勻(yun)恒定的(de)磁場．爲(wei)此，就需(xu)要選擇(ze)一種合(he)适的勵(li)磁方式(shi)。目前，一(yi)般有三(san)🌐種勵碰(peng)方式，即(ji)直流勵(li)磁、交🌈流(liu)勵磁和(he)🌈低頻方(fang)波勵磁(ci)．現分别(bie)予以介(jie)紹．
1．直流(liu)勵磁
直(zhi)流勵磁(ci)方式用(yong)直流電(dian)産生磁(ci)場或采(cai)用永久(jiu)磁鐵，它(ta)能産㊙️生(sheng)一個恒(heng)定的均(jun)勻磁場(chang)．這種直(zhi)流勵磁(ci)變送器(qi)的最大(da)優點是(shi)受交流(liu)電磁場(chang)幹擾影(ying)響很小(xiao)，因而可(ke)以忽略(lue)液體♈中(zhong)的自🐅感(gan)現象的(de)影響．但(dan)是，使用(yong)直流磁(ci)場易使(shi)通過測(ce)量管道(dao)的電解(jie)質液體(ti)被極化(hua)，即電解(jie)質在電(dian)場中被(bei)電解，産(chan)🈲生正負(fu)離子．在(zai)電場力(li)的作用(yong)下，負離(li)子跑🌍向(xiang)正極，正(zheng)離子跑(pao)向負極(ji)．如圖3—18所(suo)示．這樣(yang)，将導緻(zhi)正負電(dian)極分别(bie)被相反(fan)極性的(de)離子所(suo)包圍，嚴(yan)重影響(xiang) 電磁流(liu)量計 的(de)正常工(gong)作．所以(yi)，直流勵(li)磁一般(ban)隻用于(yu)測量非(fei)電🌈解😍質(zhi)液體，如(ru)液态金(jin)屬等．
圖(tu)3－18直流勵(li)磁方式(shi)
2．交流勵(li)磁
目前(qian)，工業上(shang)使用的(de) 電磁流(liu)量計 ，大(da)都采用(yong)工頻(50Hz)電(dian)源交流(liu)勵磁方(fang)式，即它(ta)的磁場(chang)是由正(zheng)弦交🏃變(bian)電流産(chan)生的，所(suo)以産生(sheng)的磁場(chang)也是一(yi)個交🔴變(bian)磁場．交(jiao)✍️變磁場(chang)變送器(qi)的主要(yao)優點是(shi)消除了(le)電極🐉表(biao)面的極(ji)化于擾(rao)．另外，由(you)于磁場(chang)是交變(bian)的，所以(yi)輸出信(xin)号也是(shi)交變信(xin)号☔，放大(da)和轉☁️換(huan)低電平(ping)的交流(liu)信号💔要(yao)比直流(liu)信号容(rong)易得多(duo)．
如果交(jiao)流磁場(chang)的磁感(gan)應強度(du)爲
B＝Bm sint             （3－38）
則電(dian)極上産(chan)生的感(gan)生電動(dong)勢爲
e＝Bm Dsint            （3－39）
被(bei)測體積(ji)流量爲(wei)
qv= D                  （3－40）
式中Bm――磁(ci)場磁感(gan)應強度(du)的最大(da)值；
――勵磁(ci)電流的(de)角頻率(lü)，＝2f；
t――時間；
f――電(dian)源頻率(lü)．
由式(3－40)可(ke)知，當測(ce)量管内(nei)徑D不變(bian)，磁感應(ying)強度Bm爲(wei)一定值(zhi)時，兩電(dian)極上輸(shu)出的感(gan)生電動(dong)勢e與流(liu)量qv成正(zheng)比．這就(jiu)是交流(liu)磁🔞場電(dian)磁流🐪量(liang)變送器(qi)的基本(ben)工作原(yuan)理．
值得(de)注意的(de)是，用交(jiao)流磁場(chang)會帶來(lai)一系列(lie)的電磁(ci)幹👄擾問(wen)題．例👄如(ru)正交幹(gan)擾．同相(xiang)幹擾等(deng)，這些幹(gan)擾信号(hao)與有用(yong)的流♋量(liang)信号混(hun)雜在一(yi)起．因此(ci)，如何正(zheng)确區分(fen)流量信(xin)号與幹(gan)擾信号(hao)，并如何(he)有效地(di)抑制和(he)排除各(ge)種幹擾(rao)信号，就(jiu)成爲交(jiao)流勵磁(ci)研(yan)制的重(zhong)要課題(ti)。
3．低頻方(fang)波勵磁(ci)
直流勵(li)磁方式(shi)和交流(liu)勵滋方(fang)式各有(you)優缺點(dian)，爲了充(chong)分發揮(hui)它們的(de)優點，盡(jin)量避免(mian)它們的(de)缺點，70年(nian)代以來(lai)，人們開(kai)始采用(yong)低頻方(fang)波勵磁(ci)方式．它(ta)的勵磁(ci)電流波(bo)形如圖(tu)📐3—19所示，其(qi)⭕頻率通(tong)常爲工(gong)頻的1／4－l／10．
圖(tu)3－19方波勵(li)磁電流(liu)波形
從(cong)圖3－19可見(jian)，在半個(ge)周期内(nei)，磁場是(shi)恒穩的(de)直流磁(ci)場🔴，它具(ju)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼有直🏃‍♀️流(liu)勵磁的(de)特點，受(shou)電磁幹(gan)擾影響(xiang)很小．從(cong)整個時(shi)間過程(cheng)看，方波(bo)信号又(you)是一個(ge)交變的(de)信号♊，所(suo)以它能(neng)克服直(zhi)流勵滋(zi)易産生(sheng)的極化(hua)現象．因(yin)此，低頻(pin)方波勵(li)磁是一(yi)🔅種比較(jiao)好🔴的勵(li)磁方式(shi)，目前已(yi)在 電磁(ci)流量計(ji) 上廣泛(fan)的應用(yong)．概括一(yi)下， 電磁(ci)流量計(ji) 具有如(ru)下幾個(ge)優點：
① 電(dian)磁流量(liang)計 能避(bi)免交流(liu)磁場的(de)正交電(dian)磁幹擾(rao)；
②消(xiao)除由分(fen)布電容(rong)引起的(de)工頻幹(gan)擾；
③ 電磁(ci)流量計(ji) 抑制交(jiao)流磁場(chang)在管壁(bi)和流體(ti)内部引(yin)起的電(dian)渦流；
④ 電(dian)磁流量(liang)計 排除(chu)直流勵(li)磁的極(ji)化現象(xiang)．

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