電磁流量計的任務道理

       電磁流量計（Eletromagnetic Flowmeters，簡稱EMF）是20世紀50~60年月跟著電子技能的開展而敏捷開展起來的新型流量測量儀表。電磁流量計是依據(jù)法拉第電磁感應定律制成的，電磁流量計用來測量導電液體體積流量的儀表。因為其共同的長處，電磁流量計當前已普遍地被使用于工業(yè)進程中各類導電液體的流量測量，如各類酸、堿、鹽等侵蝕性介質；電磁流量計各類漿液流量測量，構成了共同的使用范疇。
        在構造上，電磁流量計由電磁流量傳感器和轉換器兩局部構成。傳感器裝置在工業(yè)進程管道上，它的效果是將流進管道內(nèi)的液體體積流量值線性地變換成感生電勢旌旗燈號，并經(jīng)過傳輸線將此旌旗燈號送到轉換器。轉換器裝置在離傳感器不太遠的當?shù)?，它將傳感器送來的流量旌旗燈號進行擴大，并轉換成流量旌旗燈號成正比的規(guī)范電旌旗燈號輸出，以進行顯示，累積和調(diào)理節(jié)制。
       電磁流量計的根本道理
       （一）測量道理
依據(jù)法拉第電磁感應定律，當一導體在磁場中活動切割磁力線時，在導體的兩頭即發(fā)生感生電勢e，其偏向由右手定章確定，其巨細與磁場的磁感應強度B，導體在磁場內(nèi)的長度L及導體的活動速度u成正比，假如B， L，u三者相互垂直，則與此相仿．在磁感應強度為B的平均磁場中，垂直于磁場偏向放一個內(nèi)徑為D的不導磁管道，當導電液體在管道中以流速u活動時，導電流體就切割磁力線．假如在管道截面上垂直于磁場的直徑兩頭裝置一對電極（圖3—17）則可以證實，只需管道內(nèi)流速散布為軸對稱散布，兩電極之間也特發(fā)生感生電動勢：
e＝BD式中，為管道截面上的均勻流速．由此可得管道的體積流量為：
qv＝πDUˉ由上式可見，體積流量qv與感應電動勢e和測量管內(nèi)徑D成線性關系，與磁場的磁感應強度B成反比，與其它物理參數(shù)無關．這就是電磁流量計的測量道理．
需求闡明的是，要使式（3—37）嚴厲成立，必需使測量前提知足下列假定：
①磁場是平均散布的恒定磁場；
②被測流體的流速軸對稱散布；
③被測液體長短磁性的；
④被測液體的電導率平均且各向同性。
圖3－17電磁流量計道理簡圖
1－磁極；2－電極；3－管道
（二）勵磁方法
勵磁方法即發(fā)生磁場的方法．由前述可知，為使式（3—37）嚴厲成立，*個必需知足的前提就是要有一個平均恒定的磁場．為此，就需求選擇一種適宜的勵磁方法。當前，普通有三種勵碰方法，即直流勵磁、交流勵磁和低頻方波勵磁．現(xiàn)辨別予以引見．
1．直流勵磁
直流勵磁方法用直流電發(fā)生磁場或采用永世磁鐵，它能發(fā)生一個恒定的平均磁場．這種直流勵磁變送器的zui大長處是受交流電磁場攪擾影響很小，因此可以疏忽液體中的自感景象的影響．然則，運用直流磁場易使經(jīng)過測量管道的電解質液體被極化，即電解質在電場中被電解，發(fā)生正負離子．在電場力的效果下，負離子跑向正極，正離子跑向負極．如圖3—18所示．如許，將招致正負電極辨別被相反極性的離子所圍住，嚴峻影響電磁流量計的正常任務．所以，直流勵磁普通只用于測量非電解質液體，如液態(tài)金屬等．
圖3－18直流勵磁方法
2．交流勵磁
當前，工業(yè)上運用的電磁流量計，大都采用工頻（50Hz）電源交流勵磁方法，即它的磁場是由正弦交變電流發(fā)生的，所以發(fā)生的磁場也是一個交變磁場．交變磁場變送器的首要長處是消弭了電極外表的極化于擾．別的，因為磁場是交變的，所以輸出旌旗燈號也是交變旌旗燈號，擴大和轉換低電平的交流旌旗燈號要比直流旌旗燈號輕易得多．
假如交流磁場的磁感應強度為
則電極上發(fā)生的感生電動勢為
被測體積流量為
式中Bm磁場磁感應強度的zui大值；
勵磁電流的角頻率，＝2f；
電源頻率．
由式（3－40）可知，當測量管內(nèi)徑D不變，磁感應強度Bm為必然值時，兩電極上輸出的感生電動勢e與流量qv成正比．這就是交流磁場電磁流質變送器的根本任務道理．
值得留意的是，用交流磁場會帶來一系列的電磁攪擾問題．例如正交攪擾．同相關擾等，這些攪擾旌旗燈號與有效的流量旌旗燈號混同在一同．因而，若何準確區(qū)分流量旌旗燈號與攪擾旌旗燈號，并若何有用地按捺和掃除各類攪擾旌旗燈號，就成為交流勵磁電磁流量計研制的主要課題。
3．低頻方波勵磁
直流勵磁方法和交流勵滋方法各有優(yōu)缺陷，為了充沛發(fā)揚它們的長處，盡量防止它們的缺陷，70年月以來，人們開端采用低頻方波勵磁方法．它的勵磁電流波形如圖3—19所示，其頻率凡間為工頻的1／4－l／10．
圖3－19方波勵磁電流波形
從圖3－19可見，在半個周期內(nèi)，磁場是恒穩(wěn)的直流磁場，它具有直流勵磁的特點，受電磁攪擾影響很?。畯恼麄€工夫進程看，方波旌旗燈號又是一個交變的旌旗燈號，所以它能克制直流勵滋易發(fā)生的極化景象．因而，低頻方波勵磁是一種比擬好的勵磁方法，當前已在電磁流量計上普遍的使用．歸納綜合一下，電磁流量計具有如下幾個長處：
①電磁流量計能防止交流磁場的正交電磁攪擾；
②電磁流量計消弭由散布電容惹起的工頻攪擾；
③電磁流量計按捺交流磁場在管壁和流體內(nèi)部惹起的電渦流；
④電磁流量計掃除直流勵磁的極化景象．