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(er)迅速發展起(qi)來的新型流(liu)量測量儀表(biǎo)。
電磁流量計(jì)
是根據法拉(la)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(ji)流量的儀表(biǎo)。由于其獨特(tè)的優點，
電磁(cí)流量計
目前(qian)已廣泛地被(bei)應用于工業(ye)過程中各種(zhong)導電液🈲體的(de)流量測量，如(rú)各種酸、堿、鹽(yán)等腐蝕性介(jiè)質；
電磁流量(liang)計
各種漿液(yè)流量測量，形(xing)成了獨特的(de)應用領域。
在(zài)結構上，
電磁(ci)流量計
由電(dian)磁流量傳感(gǎn)器和轉換器(qì)兩部分組成(chéng)。傳感器⁉️安✔️裝(zhuāng)在工業👈過程(cheng)管道上，它的(de)作用是将流(liú)進管道内的(de)液體體積流(liu)量值線性地(dì)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(zhuan)換器安裝在(zài)離傳感器不(bú)太遠的地方(fang)，它将傳感器(qi)送來的流量(liang)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(gǎn)應定律，當一(yi)導體在磁場(chǎng)中運動切割(ge)磁力線時，在(zai)導體的兩端(duan)即産生感生(sheng)電勢💃🏻e，其方向(xiang)由右手定則(zé)确定，其大小(xiǎo)與磁場的磁(ci)感應強度B，導(dao)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(ru)果B， L，u三者互相(xiang)☎️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(zhōng)，垂直于🔞磁場(chǎng)方🚶向🔱放一個(gè)内徑爲D的不(bu)導磁管道，當(dāng)導電液體在(zai)管道中以流(liú)速u流動時，導(dǎo)電流體就切(qie)割磁力線．如(rú)果⛹🏻♀️在管道截(jié)面上垂直于(yu)🐇磁場的直徑(jìng)兩端安裝一(yī)對電極(圖3—17)則(zé)可以證明，隻(zhī)要管道内流(liú)速分布爲軸(zhou)對稱分布，兩(liǎng)電極之間也(ye)特産生感生(sheng)電動勢：
e＝BD (3－36)
式中(zhong)，爲管道截面(miàn)上的平均流(liu)速．由此可得(dé)管道的體積(jī)流量爲：
qv＝πDUˉ＝ （3－37）
由上(shang)式可見，體積(ji)流量qv與感應(yīng)電動勢e和測(ce)量管内徑D成(cheng)👣線性關🌈系，與(yu)磁場的磁感(gǎn)應強度B成反(fan)比，與其它物(wu)理參💋數無關(guān)．這💛就是
電磁(ci)流量計
的測(cè)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(fèn)布的恒定磁(cí)場；
②被測流體(tǐ)的流速軸對(dui)稱分布；
③被測(cè)液體是非磁(ci)性的；
④被測液(ye)體的電導率(lü)均勻且各向(xiang)同性。
圖3－17電磁(cí)流量計原理(li)簡圖
1－磁極；2－電(dian)極；3－管道
(二)勵(li)磁方式
勵磁(ci)方式即産生(shēng)磁場的方式(shi)．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(yao)有一個均勻(yún)恒定的磁場(chang)．爲此，就需要(yao)選擇一種合(hé)适的勵磁方(fāng)式🔱。目前，一般(ban)有三㊙️種勵碰(pèng)方式，即直流(liu)勵磁、交流勵(lì)磁和低頻方(fāng)波勵磁．現分(fen)别予以介紹(shao)．
1．直流勵磁
直(zhí)流勵磁方式(shi)用直流電産(chan)生磁場或采(cǎi)用永久磁鐵(tiě)，它能産㊙️生一(yī)個恒定的均(jun1)勻磁場．這種(zhong)直流勵磁變(bian)送器的最大(dà)👣優點是受交(jiāo)流電磁場幹(gan)擾影響很⭐小(xiao)，因而可以忽(hu)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(ce)量管道的電(dian)❤️解質液體被(bei)極化，即電解(jiě)質在電場🚶♀️中(zhong)被電解，産生(shēng)正負離子．在(zai)電場力的♍作(zuò)用下，負離子(zi)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(zhi)正負電💃極分(fèn)别被相反極(jí)性的離子所(suo)包圍✌️，嚴重影(yǐng)響
電磁流量(liang)計
的正常工(gong)作．所以，直流(liú)勵磁一般隻(zhī)用于測量非(fēi)電🐆解質液體(tǐ)，如液态金屬(shǔ)等．
圖3－18直流勵(li)磁方式
2．交流(liu)勵磁
目前，工(gōng)業上使用的(de)
電磁流量計(jì)
，大都采用工(gōng)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(chang)．交🚩變磁場變(biàn)送器的主要(yao)優點是消除(chú)☂️了電極表面(miàn)的極化于擾(rao)．另外，由于磁(ci)場是交變的(de)⭐，所以輸出信(xìn)号也是交變(bian)信号，放大和(he)轉換低電平(ping)的交流信号(hao)✉️要比直流信(xin)号容易得多(duo)．
如果交流磁(cí)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(jī)流量爲
qv= D （3－40）
式中(zhōng)Bm――磁場磁感應(yīng)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(lǜ)．
由式(3－40)可知，當(dang)測量管内徑(jìng)D不變，磁感應(yīng)強度Bm爲一定(dìng)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(bǐ)．這就是交流(liú)磁場電磁流(liú)量變送器的(de)基本工作原(yuan)理．
值得注意(yi)的是，用交流(liu)磁場會帶來(lai)一系列的電(dian)磁幹擾問題(tí)．例🌈如正交幹(gan)擾．同相幹擾(rǎo)等，這些幹擾(rao)信号與有用(yong)的流量信号(hao)混雜在一起(qǐ)．因此，如何正(zheng)确區分流量(liang)信号與幹擾(rǎo)信号，并😍如何(he)有效地抑制(zhi)和排除各種(zhong)幹擾信号，就(jiu)成爲交流勵(li)磁
電磁流量(liang)計
研制的重(zhòng)要課題。
3．低頻(pin)方波勵磁
直(zhi)流勵磁方式(shì)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(yǐ)來，人們開始(shi)采用低頻方(fang)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(lü)通常爲工頻(pin)的1／4－l／10．
圖3－19方波勵(lì)磁電流波形(xing)
從圖3－19可見，在(zài)半個周期内(nèi)，磁場是恒穩(wen)的直流磁場(chang)，它具有直流(liu)勵磁的特點(diǎn)，受電磁幹擾(rao)影響很小．從(cóng)整個🛀時間過(guo)程看，方波信(xin)号又是一個(ge)交變的信号(hào)，所以它能克(kè)服直流勵滋(zī)易産生的極(ji)🏒化現象．因此(ci)，低頻方波勵(lì)磁是一種比(bi)較好的勵磁(cí)方式，目前已(yǐ)在
電磁流量(liàng)計
上廣泛的(de)應用．概括一(yi)下，
電磁流量(liàng)計
具有如下(xià)幾個優點：
①
電(dian)磁流量計
能(neng)避免交流磁(ci)場的正交電(diàn)磁幹擾；
②
電磁(cí)流量計
消除(chú)由分布電容(rong)引起的工頻(pín)幹擾；
③
電磁流(liú)量計
抑制交(jiao)流磁場在管(guǎn)壁和流體内(nei)部引起的電(dian)渦流；
④
電磁流(liú)量計
排除直(zhí)流勵磁的極(ji)化現象．
|
