電磁(ci)流量計
（
Eletromagnetic Flowmeters
，簡稱(cheng)
EMF
）
是20世紀50~60年代(dai)随着電子技(jì)術的發展而(ér)迅速發展起(qǐ)來的🈚新型流(liú)🙇♀️量測量儀表(biǎo)。
電磁流量計(jì)
是根據法拉(lā)第電磁感應(ying)定律制成的(de)，
電磁流量計(ji)
用來測量導(dǎo)電液體體積(jī)流量的儀表(biao)。由于其獨特(te)的優點，
電磁(ci)流量計
目前(qián)已廣泛地被(bei)應用于工業(ye)過程中各種(zhǒng)導電液體的(de)💚流🌏量測量，如(rú)各種酸、堿、鹽(yan)等腐蝕性介(jiè)質；
電磁流量(liàng)計
各種漿液(ye)流量測量，形(xíng)成了獨特的(de)應用領域。
在(zài)結構上，
電磁(cí)流量計
由電(diàn)磁流量傳感(gǎn)器和轉換器(qi)兩部分組成(cheng)。傳感器安裝(zhuang)在工業過程(cheng)管道上，它的(de)作用是将流(liu)進管道内的(de)液體體積流(liu)量值線性地(di)變換成感生(shēng)電勢信☎️号，并(bing)通過傳輸線(xian)将此信号送(sòng)到轉換器。轉(zhuǎn)換器安🌂裝在(zài)離傳感器不(bú)太遠的地方(fāng)，它将傳感器(qì)送來的流量(liàng)信号進行放(fang)大，并轉換成(cheng)流量信号成(cheng)正比的🔞标準(zhǔn)電信号輸出(chū)，以進行顯示(shi)，累積和調節(jie)控制。
電磁流(liu)量計
的基本(ben)原理
(一)測量(liàng)原理
根據法(fǎ)拉第電磁感(gan)應定律，當一(yi)導體在磁場(chǎng)中運動切割(ge)磁力☔線時，在(zài)導體的兩端(duan)即産生感生(sheng)電勢e，其方向(xiang)由🚩右手定則(ze)确定，其大小(xiǎo)與磁場的磁(cí)感應強度B，導(dǎo)體在磁🏃場内(nei)的長度L及⛷️導(dao)體的運動速(su)度u成正比，如(rú)果💜B， L，u三者互相(xiàng)垂直，則
e＝Blu (3－35)
與此(ci)相仿．在磁感(gǎn)應強度爲B的(de)均勻磁場中(zhong)，垂直于磁場(chǎng)🌈方向放☎️一個(gè)内徑爲D的不(bú)導磁管道，當(dang)導電液體在(zai)管道中以流(liu)速📐u流動時，導(dǎo)電流體就切(qiē)割磁力線．如(ru)果在管道截(jié)面上垂直于(yú)磁場的直徑(jìng)兩端安裝一(yī)對電極(圖3—17)則(ze)可以證明，隻(zhi)要管道内流(liú)速分布爲軸(zhóu)對稱分布，兩(liang)電極之間也(yě)特産生感生(shēng)電動勢🌈：
e＝BD (3－36)
式中(zhōng)，爲管道截面(miàn)上的平均流(liu)速．由此可得(de)管道的體積(ji)流量爲✍️：
qv＝πDUˉ＝ （3－37）
由上(shàng)式可見，體積(jī)流量qv與感應(ying)電動勢e和測(ce)量管内徑D成(cheng)線性✌️關系，與(yǔ)磁場的磁感(gan)應強度B成反(fan)比，與其它物(wù)理參數無🐉關(guan)．這就是
電磁(cí)流量計
的測(ce)量原理．
需要(yao)說明的是，要(yào)使式（3—37）嚴格成(cheng)立，必須使測(ce)量條件滿足(zu)下列假🚩定：
①磁(ci)場是均勻分(fen)布的恒定磁(ci)場；
②被測流體(ti)的流速軸對(dui)稱分布；
③被測(ce)液體是非磁(ci)性的；
④被測液(ye)體的電導率(lǜ)均勻且各向(xiang)同性。
圖3－17電磁(cí)流量計原理(lǐ)簡圖
1－磁極；2－電(dian)極；3－管道
(二)勵(lì)磁方式
勵磁(cí)方式即産生(shēng)磁場的方式(shì)．由前述可知(zhi)，爲使式(3—37)嚴🙇🏻格(gé)成立，第🔞一個(ge)必須滿足的(de)條件就是要(yào)有一個均勻(yun)恒定的磁場(chǎng)．爲此，就⭕需要(yao)選擇一種合(he)适的勵磁方(fāng)式。目前，一般(bān)有三種勵碰(peng)💚方式，即直流(liu)勵磁、交流勵(lì)磁和低頻方(fang)波👨❤️👨勵磁．現分(fen)别予以介💔紹(shào)．
1．直流勵磁
直(zhi)流勵磁方式(shì)用直流電産(chan)生磁場或采(cǎi)用永久磁鐵(tiě)，它能産生一(yi)個恒定的均(jun)勻磁場．這種(zhong)直流勵磁變(bian)送🙇🏻器的最大(da)優點是受交(jiao)流電磁場幹(gàn)擾影響很🛀小(xiao)，因而可以忽(hū)略液體中的(de)自感現象☀️的(de)影響．但是，使(shi)用直流磁場(chǎng)易使通過測(cè)量管道的電(diàn)解質液體被(bei)極化，即電解(jie)質在電場中(zhōng)被電解，産生(shēng)正負離子．在(zai)電場力的作(zuo)用下，負離子(zǐ)跑向正極，正(zhèng)離子跑向負(fù)極．如圖3—18所示(shi)．這樣，将導緻(zhì)正負電極分(fèn)别被相反❓極(ji)💰性的離子所(suǒ)包圍🚩，嚴重影(ying)響
電磁流量(liang)計
的正常工(gōng)作．所以，直流(liu)勵磁一般隻(zhi)用于測量非(fei)電解質液體(ti)🚶，如液态金屬(shu)等．
圖3－18直流勵(li)磁方式
2．交流(liu)勵磁
目前，工(gong)業上使用的(de)
電磁流量計(ji)
，大都采用工(gong)頻(50Hz)電源交流(liu)勵磁方式，即(jí)它的磁場是(shi)✊由正弦交♊變(biàn)🛀🏻電流産生的(de)，所以産生的(de)磁場也是一(yi)個交❗變磁場(chǎng)．交變磁場變(biàn)送器的主要(yào)優點是消除(chú)🥵了電極🏃♂️表面(mian)的極化于擾(rǎo)．另外，由于磁(ci)🔆場是交變的(de)，所以輸出信(xin)号也是交變(biàn)信号，放大和(he)轉換低電平(píng)的交流信号(hao)要比直流信(xin)号容易得多(duō)🍓．
如果交流磁(ci)場的磁感應(yīng)強度爲
B＝Bm sint （3－38）
則電(dian)極上産生的(de)感生電動勢(shì)爲
e＝Bm Dsint （3－39）
被測體積(ji)流量爲
qv= D （3－40）
式中(zhong)Bm――磁場磁感應(ying)強度的最大(da)值；
――勵磁電流(liú)的角頻率，＝2f；
t――時(shi)間；
f――電源頻率(lü)．
由式(3－40)可知，當(dāng)測量管内徑(jìng)D不變，磁感應(ying)強度Bm爲一定(ding)值時，兩電❄️極(ji)上輸出的感(gan)生電動勢e與(yu)流量qv成正比(bi)．這就是交流(liu)磁場電磁流(liú)量變送器的(de)基本工作原(yuan)理．
值得注意(yì)的是，用交流(liú)磁場會帶來(lái)一系列的電(diàn)磁幹擾♍問題(tí)．例如正交幹(gan)擾．同相幹擾(rǎo)等，這些幹擾(rǎo)信号與有用(yong)的流量信号(hào)混雜在一起(qǐ)．因此，如何正(zhèng)确區分流🤞量(liàng)信号😘與幹擾(rǎo)信号，并如何(he)有效地抑制(zhì)和排除各種(zhong)幹擾信号‼️，就(jiù)成爲交流勵(li)磁
電磁流量(liang)計
研制的重(zhong)要課題。
3．低頻(pín)方波勵磁
直(zhí)流勵磁方式(shi)和交流勵滋(zi)方式各有優(yōu)缺點，爲了充(chōng)分🌏發揮它們(men)的優點，盡量(liàng)避免它們的(de)缺點，70年代以(yi)來，人們開始(shǐ)采用低頻方(fāng)波勵磁方式(shi)．它的勵磁♊電(diàn)流波形如圖(tu)🈲3—19所示，其頻率(lǜ)通常爲工📞頻(pín)的1／4－l／10．
圖3－19方波勵(li)磁電流波形(xíng)
從圖3－19可見，在(zai)半個周期内(nèi)，磁場是恒穩(wen)的直流磁場(chang)⁉️，它具有直流(liú)勵磁的特點(diǎn)，受電磁幹擾(rao)影響很小．從(cong)整個時間過(guo)程看，方波信(xin)号又是一個(ge)交變的信号(hao)，所以它能克(ke)服直流勵滋(zī)易産生的極(jí)化現象．因此(cǐ)，低頻方波🆚勵(li)磁是一種比(bi)較好的勵磁(ci)方式，目前已(yi)在
電磁流量(liang)計
上廣泛的(de)應用．概括一(yī)下，
電磁流量(liang)計
具有如下(xia)幾個優點：
①
電(dian)磁流量計
能(néng)避免交流磁(cí)場的正交電(dian)磁幹擾；
②
電磁(ci)流量計
消除(chú)由分布電容(róng)引起的工頻(pín)幹擾；
③
電磁流(liú)量計
抑制交(jiāo)流磁場在管(guan)壁和流體内(nèi)部引起的電(dian)渦流；
④
電磁流(liu)量計
排除直(zhi)流勵磁的極(ji)化現象．
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