電(diàn)磁流量(liang)計
（
Eletromagnetic Flowmeters
，簡稱(chēng)
EMF
）
是20世紀(jì)50~60年代随(suí)着電子(zǐ)技術的(de)發展而(ér)迅速發(fā)展起來(lái)的新型(xing)🏃♀️流量測(ce)量儀表(biao)。
電磁流(liu)量計
是(shì)根據法(fǎ)拉第電(dian)磁感應(yīng)定律制(zhi)成的，
電(diàn)磁流量(liang)計
用來(lái)測量導(dǎo)電液體(tǐ)體積流(liu)量的儀(yi)表。由于(yú)其獨特(te)的優點(dian)，
電磁流(liu)量計
目(mu)前已廣(guang)泛地被(bèi)應用于(yú)工業過(guo)程中各(ge)種導電(diàn)液體的(de)流量測(cè)量，如各(ge)種酸、堿(jiǎn)、鹽等腐(fu)蝕性介(jiè)質；
電磁(ci)流量計(jì)
各種漿(jiang)液流量(liang)測量，形(xing)成了獨(du)特的應(yīng)用領域(yù)。
在結構(gou)上，
電磁(ci)流量計(ji)
由電磁(cí)流量傳(chuan)感器和(hé)轉換器(qi)兩部分(fen)組成。傳(chuan)感器安(ān)裝💞在🌈工(gong)業過程(chéng)管道上(shàng)，它的作(zuò)用是将(jiāng)流進管(guan)道内的(de)液體🥰體(tǐ)積流量(liang)值線性(xing)地變換(huàn)成感生(shēng)電勢信(xin)号，并通(tong)過傳輸(shu)線将此(cǐ)信号送(sòng)到轉換(huàn)🐆器。轉換(huàn)器安⭐裝(zhuang)在離傳(chuán)感器不(bú)太遠的(de)地方☀️，它(tā)将傳感(gǎn)🈲器送來(lai)的流量(liàng)信号進(jìn)行放大(da)，并轉換(huàn)成流量(liang)信号成(cheng)正比的(de)标準電(diàn)信号輸(shū)出，以進(jìn)行顯示(shì)，累積和(he)調節控(kong)制。
電磁(ci)流量計(jì)
的基本(ben)原理
(一(yi))測量原(yuan)理
根據(ju)法拉第(dì)電磁感(gan)應定律(lǜ)，當一導(dǎo)體在磁(ci)場中運(yun)動切割(ge)磁力線(xiàn)時，在導(dao)體的兩(liang)端即産(chǎn)生感生(sheng)電勢e，其(qí)方向由(yóu)右手🌈定(dìng)則确定(ding)，其大小(xiao)與磁場(chǎng)的磁感(gǎn)應強度(dù)B，導體在(zai)磁場内(nèi)的長度(du)L及導體(tǐ)的運動(dòng)速度u成(cheng)♋正比，如(ru)果B， L，u三者(zhe)互相垂(chui)直，則
e＝Blu (3－35)
與(yu)此相仿(pang)．在磁感(gǎn)應強度(du)爲B的均(jun)勻磁場(chǎng)中，垂直(zhi)于磁場(chang)方向放(fàng)一個内(nèi)徑爲D的(de)不導磁(ci)管道，當(dang)導電液(yè)👈體在管(guǎn)道中以(yǐ)流速u流(liu)動時，導(dao)電流體(tǐ)就切割(gē)磁力線(xiàn)．如果在(zai)管道截(jié)面上垂(chuí)直于磁(cí)場的😘直(zhi)徑兩端(duan)安裝一(yī)對電極(jí)(圖3—17)則可(kě)以證明(ming)，隻要管(guǎn)道内流(liú)速分布(bù)爲軸對(dui)稱分布(bù)，兩電極(jí)之間也(ye)特産生(shēng)感生電(dian)動勢🔅：
e＝BD (3－36)
式(shì)中，爲管(guǎn)道截面(miàn)上的平(ping)均流速(sù)．由此可(ke)得管道(dào)的體積(jī)流量爲(wei)👣：
qv＝πDUˉ＝ （3－37）
由上式(shi)可見，體(ti)積流量(liàng)qv與感應(yīng)電動勢(shi)e和測量(liàng)管内👈徑(jìng)D成線性(xìng)關系，與(yu)磁場的(de)磁感應(yīng)強度B成(chéng)反比，與(yǔ)其它物(wu)理參👨❤️👨數(shu)無關．這(zhe)就是
電(dian)磁流量(liang)計
的測(ce)量原理(li)．
需要說(shuo)明的是(shi)，要使式(shì)（3—37）嚴格成(cheng)立，必須(xū)使測量(liàng)條件滿(mǎn)足下列(liè)假😘定：
①磁(cí)場是均(jun1)勻分布(bu)的恒定(dìng)磁場；
②被(bei)測流體(tǐ)的流速(su)軸對稱(cheng)分布；
③被(bei)測液體(tǐ)是非磁(ci)性的；
④被(bei)測液體(ti)的電導(dao)率均勻(yún)且各向(xiang)同性。
圖(tu)3－17電磁流(liú)量計原(yuán)理簡圖(tú)
1－磁極；2－電(dian)極；3－管道(dào)
(二)勵磁(ci)方式
勵(li)磁方式(shì)即産生(sheng)磁場的(de)方式．由(you)前述可(kě)知，爲使(shi)式(3—37)嚴格(ge)成立，第(dì)一個必(bì)須滿足(zu)的條件(jiàn)就是要(yao)有一個(ge)均勻恒(héng)定的磁(cí)場．爲此(ci)，就需要(yào)選擇一(yi)種合适(shì)的勵♉磁(ci)方式🛀。目(mu)前，一般(ban)有三種(zhǒng)勵碰方(fang)式，即直(zhí)流勵磁(ci)、交流勵(lì)磁和🛀🏻低(di)頻方波(bō)🌈勵磁．現(xiàn)分😄别予(yǔ)以介紹(shao)．
1．直流勵(li)磁
直流(liu)勵磁方(fang)式用直(zhí)流電産(chan)生磁場(chǎng)或采用(yong)永久磁(ci)鐵，它能(néng)産👈生一(yī)個恒定(ding)的均勻(yun)磁場．這(zhè)種直流(liu)勵磁變(biàn)送器的(de)😍大優點(diǎn)是受交(jiao)流電磁(cí)場幹擾(rǎo)影響很(hěn)小💋，因而(ér)可以忽(hu)略液體(ti)中的自(zì)感現象(xiàng)的影響(xiang)．但是，使(shi)✏️用直流(liú)磁場易(yì)使通過(guo)測量管(guǎn)道的電(dian)解質液(ye)體被極(jí)化，即電(diàn)解質在(zài)電場中(zhōng)被電解(jiě)，産生正(zhèng)負離子(zi)．在電場(chang)力的作(zuò)用🈲下，負(fù)離子跑(pǎo)向正極(jí)，正離子(zi)跑向負(fu)㊙️極．如圖(tu)3—18所示．這(zhe)樣🙇🏻，将導(dao)緻正負(fù)電極分(fèn)别被相(xiàng)反極性(xìng)的離子(zi)所包圍(wéi)，嚴重影(yǐng)響
電磁(cí)流量計(ji)
的正常(cháng)工作．所(suo)以，直流(liu)勵磁一(yī)般隻用(yong)于測量(liàng)非電解(jie)㊙️質液體(tǐ)，如液态(tai)金屬等(děng)．
圖3－18直流(liú)勵磁方(fang)式
2．交流(liú)勵磁
目(mù)前，工業(ye)上使用(yong)的
電磁(ci)流量計(ji)
，大都采(cǎi)用工頻(pin)(50Hz)電源交(jiao)流勵磁(cí)方式，即(jí)它的磁(cí)場是由(you)正弦交(jiāo)變電流(liu)産生的(de)，所以産(chan)生的磁(cí)場也是(shi)一個交(jiāo)變磁場(chang)．交變磁(ci)場變👈送(sòng)器的主(zhu)要優點(dian)是消除(chu)了電極(ji)🌂表面的(de)極化于(yú)擾．另外(wai)，由于磁(ci)場是交(jiāo)變的，所(suo)以輸出(chu)信号也(ye)是交變(biàn)信号，放(fang)大和轉(zhuǎn)換低電(dian)平的交(jiao)流信号(hao)要比直(zhi)流信号(hao)容易得(de)多🌍．
如果(guo)交流磁(cí)場的磁(ci)感應強(qiáng)度爲
B＝Bm sint （3－38）
則(ze)電極上(shàng)産生的(de)感生電(diàn)動勢爲(wei)
e＝Bm Dsint （3－39）
被測體(ti)積流量(liàng)爲
qv= D （3－40）
式中(zhong)Bm――磁場磁(cí)感應強(qiang)度的大(dà)值；
――勵磁(ci)電流的(de)角頻率(lǜ)，＝2f；
t――時間；
f――電(dian)源頻率(lǜ)．
由式(3－40)可(ke)知，當測(cè)量管内(nèi)徑D不變(biàn)，磁感應(yīng)強度Bm爲(wei)一定值(zhi)時，兩電(diàn)極上輸(shū)出的感(gǎn)生電動(dòng)勢e與流(liu)量qv成正(zhèng)比．這就(jiu)是交流(liu)磁場電(diàn)磁流量(liang)變送器(qi)的基本(ben)工作原(yuán)💃理．
值得(de)注意的(de)是，用交(jiāo)流磁場(chang)會帶來(lái)一系列(liè)的電磁(ci)幹擾問(wèn)題💯．例如(rú)正交幹(gàn)擾．同相(xiang)幹擾等(deng)，這些幹(gàn)擾信号(hào)與有用(yòng)的流量(liàng)信号混(hùn)雜在一(yi)起．因此(cǐ)，如何正(zhèng)确區分(fèn)流量信(xin)号與幹(gàn)擾信号(hao)，并如何(he)有效地(di)抑制和(hé)排除各(ge)種幹擾(rao)信号，就(jiu)成爲交(jiāo)流勵磁(cí)
電磁流(liú)量計
研(yan)制的重(zhòng)要課題(tí)。
3．低頻方(fāng)波勵磁(ci)
直流勵(li)磁方式(shi)和交流(liú)勵滋方(fang)式各有(you)優缺點(diǎn)，爲了充(chong)分發揮(huī)它們的(de)優點，盡(jin)量避免(mian)它們的(de)缺點，70年(nián)代以來(lái)，人們開(kāi)始采用(yòng)低頻方(fāng)波勵磁(cí)方式．它(ta)的勵磁(cí)電流波(bo)形如圖(tú)3—19所示，其(qi)頻率通(tōng)常爲工(gong)頻的1／4－l／10．
圖(tú)3－19方波勵(li)磁電流(liu)波形
從(cóng)圖3－19可見(jiàn)，在半個(gè)周期内(nei)，磁場是(shì)恒穩的(de)直流磁(cí)場，它具(jù)有直流(liu)勵磁的(de)特點，受(shou)電磁幹(gàn)擾影響(xiǎng)很小．從(cong)整個☁️時(shi)間過程(cheng)看，方波(bō)信号又(you)是一個(gè)交變的(de)信号，所(suo)以它🔅能(néng)克服直(zhí)流勵滋(zi)易産生(shēng)的極化(huà)現象．因(yin)此，低頻(pín)方波勵(lì)磁是一(yi)種比較(jiao)好的勵(li)磁方㊙️式(shi)，目前已(yi)在
電磁(cí)流量計(jì)
上廣泛(fàn)的應用(yòng)．概括一(yi)下，
電磁(cí)流量計(jì)
具有如(ru)下幾個(gè)優點：
①
電(dian)磁流量(liàng)計
能避(bì)免交流(liú)磁場的(de)正交電(dian)磁幹擾(rǎo)；
②
電磁流(liú)量計
消(xiāo)除由分(fèn)布電容(róng)引起的(de)工頻幹(gan)擾；
③
電磁(ci)流量計(ji)
抑制交(jiāo)流磁場(chang)在管壁(bi)和流體(tǐ)内部引(yin)起的電(dian)渦流；
④
電(diàn)磁流量(liàng)計
排除(chu)直流勵(lì)磁的極(ji)化現象(xiang)．
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