電磁流(liu)量計 （Eletromagnetic Flowmeters，簡(jiǎn)稱EMF）是20世(shì)紀50~60年代(dai)随着電(diàn)子技術(shu)的發展(zhǎn)而迅速(su)發展起(qi)來的流(liu)量測量(liàng)儀表。電(dian)磁流量(liàng)計是根(gēn)據法拉(lā)第電磁(ci)感應定(ding)律制成(cheng)的，用來(lai)測量導(dao)電液體(ti)體積流(liu)量的儀(yí)表。由于(yu)其優🧑🏾‍🤝‍🧑🏼點(dian)，電磁⭕流(liu)量計目(mù)前已廣(guǎng)泛地被(bèi)應用于(yu)工業過(guò)☁️程中各(gè)種導電(dian)液體的(de)流量測(ce)量，如各(ge)種酸、堿(jiǎn)、鹽等腐(fu)蝕性介(jie)質；電磁(ci)✌️流量計(jì)各種漿(jiang)液流量(liang)測量⭐，形(xíng)成了應(ying)用領域(yù)。
    在結構(gou)上，電磁(cí)流量計(ji)由電磁(ci)流量傳(chuán)感器和(hé)轉換🌐器(qi)⁉️兩部㊙️分(fen)🐉組🌈成。傳(chuan)感器安(an)裝在工(gong)業過程(cheng)管道上(shàng)，它👄的作(zuò)用是将(jiang)流♍進管(guǎn)道内⚽的(de)液體體(tǐ)積流量(liàng)值線性(xing)地變換(huàn)成感生(sheng)電勢信(xìn)号，并通(tōng)🈲過傳輸(shu)線将此(ci)信号送(sòng)到轉換(huan)器。轉換(huan)器安裝(zhuāng)在離🚩傳(chuán)感器不(bu)太遠的(de)地🚩方，它(tā)将傳感(gǎn)器送來(lái)的流量(liàng)信号進(jin)行😘放大(dà)，并轉換(huan)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(hé)調節控(kòng)🙇🏻制。

電磁(ci)流量計(jì)的基本(ben)原理
(一(yī))測量原(yuán)理
    根據(jù)法拉第(di)電磁感(gan)應定律(lǜ)，當一導(dao)體在磁(ci)場中運(yun)動切⭐割(gē)👄磁力線(xian)時，在導(dǎo)體的兩(liǎng)端即産(chǎn)生感生(shēng)電勢e，其(qi)方🙇‍♀️向由(you)右手定(dìng)則确定(ding)，其大小(xiao)與磁場(chǎng)的磁感(gǎn)應強度(du)B，導🙇🏻體在(zai)磁場内(nèi)的長度(du)L及📧導體(ti)的運動(dong)速度u成(cheng)正比，如(rú)果B， L，u三者(zhe)互相垂(chui)直，則
e＝Blu       (3－35)
與(yǔ)此相仿(páng)．在磁感(gǎn)應強度(du)爲B的均(jun)勻磁場(chang)中，垂直(zhí)于磁🌈場(chang)方向放(fang)一個内(nei)徑爲D的(de)不導磁(ci)管道，當(dang)導電液(yè)🏃🏻‍♂️體在管(guan)道中以(yǐ)流速u流(liú)動時，導(dao)電流體(tǐ)就切割(gē)磁力線(xian)．如果在(zai)管道截(jie)面上垂(chui)直于磁(cí)場的直(zhi)徑兩端(duan)安裝一(yi)對電極(ji)(圖3—17)則可(kě)以證明(ming)，隻要管(guǎn)道内流(liu)速分布(bù)爲軸對(dui)稱分布(bu)，兩電極(ji)之間也(ye)特産生(sheng)感生電(dian)動勢：
e＝BD        (3－36)
式(shì)中，爲管(guǎn)道截面(mian)上的平(ping)均流速(su)．由此可(kě)得管道(dào)的體⛱️積(jī)流量爲(wèi)：
qv＝πDUˉ＝   （3－37）
由上式(shì)可見，體(tǐ)積流量(liàng)qv與感應(yīng)電動勢(shì)e和測量(liàng)管内徑(jing)D成線性(xing)🛀🏻關系，與(yu)磁場的(de)磁感應(ying)強度B成(chéng)反比，與(yǔ)其它物(wu)理參🛀數(shu)無關．這(zhe)就是電(diàn)磁流量(liàng)計的測(ce)量原理(li)．
需要說(shuo)明的是(shì)，要使式(shì)（3—37）嚴格成(cheng)立，必須(xu)使測量(liàng)條件滿(man)足下列(lie)假定：
①磁(cí)場是均(jun1)勻分布(bu)的恒定(ding)磁場；
②被(bei)測流體(ti)的流速(sù)軸對稱(cheng)分布；
③被(bèi)測液體(tǐ)是非磁(ci)性的；
④被(bei)測液體(tǐ)的電導(dao)率均勻(yún)且各向(xiàng)同性。
圖(tú)3－17電磁流(liú)量計原(yuan)理簡圖(tu)

1－磁極(ji)；2－電極；3－管(guǎn)道
(二)勵(lì)磁方式(shi)
    勵磁方(fang)式即産(chan)生磁場(chǎng)的方式(shi)．由前述(shù)可知，爲(wèi)使式💃(3—37)嚴(yan)格成立(lì)，必須滿(mǎn)足的條(tiáo)件就是(shì)要有一(yī)個均勻(yún)恒❌定的(de)磁場．爲(wei)此，就需(xu)要選擇(zé)一種合(hé)适的勵(li)磁方式(shi)。目前，一(yi)般有三(sān)種勵碰(peng)方式，即(ji)直流勵(lì)磁、交流(liú)勵磁和(hé)低頻方(fāng)波勵磁(ci)．現分别(bie)予以介(jie)紹．
1．直流(liu)勵磁
    直(zhi)流勵磁(cí)方式用(yong)直流電(diàn)産生磁(cí)場或采(cai)用磁鐵(tiě)，它✊能産(chan)生一個(ge)恒定的(de)均勻磁(cí)場．這種(zhong)直流勵(li)磁變送(sòng)器的受(shòu)交🛀🏻流電(dian)磁場幹(gan)擾影響(xiang)很小，因(yin)而可以(yǐ)忽略🔅液(ye)體中的(de)自感現(xiàn)象的影(ying)響．但是(shi)，使用直(zhí)流磁場(chǎng)易使通(tong)過測量(liàng)管道的(de)電解質(zhì)液體被(bei)極化💃🏻，即(jí)電解質(zhì)🔴在電場(chǎng)中被👨‍❤️‍👨電(dian)解，産生(sheng)正負離(lí)子．在電(diàn)場力的(de)作用下(xia)，負離子(zǐ)跑向🔴正(zheng)極，正離(li)子跑向(xiàng)負極．如(ru)圖3—18所示(shi)．這樣，将(jiang)導緻正(zhèng)負電📐極(jí)分别被(bei)相反極(ji)性的離(li)子所包(bao)圍🤟，嚴重(zhòng)影響電(dian)磁流量(liàng)計的正(zhèng)常工作(zuo)🌈．所以，直(zhi)流勵磁(ci)一般隻(zhī)用于測(cè)量非電(dian)解質液(yè)體，如液(yè)态金屬(shǔ)等🌈．
圖3－18直(zhi)流勵磁(ci)方式

2．交流(liu)勵磁
    目(mù)前，工業(ye)上使用(yòng)的電磁(ci)流量計(jì)，大都采(cai)用工頻(pin)(50Hz)電源交(jiāo)流勵磁(cí)方式，即(ji)它的磁(cí)場是由(yóu)正弦交(jiao)變電流(liu)🐕産生💋的(de)，所以産(chǎn)生的磁(cí)場也是(shi)一個交(jiao)變磁場(chǎng)．交變磁(ci)場變💞送(sòng)器的主(zhǔ)要優點(diǎn)是消除(chu)了電極(ji)表面的(de)極化于(yu)擾．另外(wài)，由于磁(ci)場是交(jiao)變的，所(suo)以輸🍉出(chū)信号也(yě)是交變(bian)信号，放(fàng)大和轉(zhuan)換低電(dian)平的交(jiāo)流信号(hào)要比🌐直(zhi)流信号(hao)容✊易得(dé)多．
如果(guǒ)交流磁(cí)場的磁(cí)感應強(qiáng)度爲
B＝Bm sint             （3－38）
則(ze)電極上(shàng)産生的(de)感生電(dian)動勢爲(wèi)
e＝Bm Dsint            （3－39）
被測體(ti)積流量(liang)爲
qv= D                  （3－40）
式中(zhōng)Bm――磁場磁(cí)感應強(qiang)度的最(zui)大值；
――勵(lì)磁電流(liú)的角頻(pin)率，＝2f；
t――時間(jiān)；
f――電源頻(pin)率．
由式(shì)(3－40)可知，當(dāng)測量管(guan)内徑D不(bú)變，磁感(gan)應強度(dù)Bm爲一定(ding)值時，兩(liang)電極上(shang)輸出的(de)感生電(diàn)動勢e與(yǔ)流量qv成(chéng)正比．這(zhe)就是交(jiao)⚽流磁場(chang)電磁流(liu)量變送(song)器的基(jī)本工作(zuò)原理．
    值(zhi)得注意(yi)的是，用(yong)交流磁(ci)場會帶(dài)來一系(xi)列的電(dian)磁幹擾(rǎo)問題🔞．例(li)如正交(jiao)幹擾．同(tong)相幹擾(rǎo)等，這些(xiē)幹擾信(xin)号與有(yǒu)用的流(liú)量信号(hao)混🍉雜在(zai)一起．因(yin)此，如何(hé)正确區(qū)分流量(liang)信号與(yu)幹擾信(xin)号，并如(ru)何有💞效(xiào)地抑制(zhi)和排除(chú)各種幹(gan)擾信号(hào)，就成爲(wèi)交流勵(li)磁電磁(cí)流量計(ji)㊙️研制的(de)重要課(kè)題。
3．低頻(pin)方波勵(li)磁
    直流(liú)勵磁方(fang)式和交(jiāo)流勵滋(zi)方式各(gè)有優缺(quē)點，爲了(le)♈充分發(fa)😘揮它們(men)的優點(diǎn)，盡量避(bi)免它們(men)的缺點(dian)，70年代以(yi)來，人們(men)開始❤️采(cǎi)用低頻(pin)方波勵(li)磁方式(shi)．它的勵(li)磁電流(liú)波形如(rú)圖3—19所示(shi)，其頻率(lǜ)通常爲(wèi)工🌐頻的(de)1／4－l／10．
圖3－19方波(bo)勵磁電(diàn)流波形(xing)

    從圖(tu)3－19可見，在(zai)半個周(zhou)期内，磁(cí)場是恒(héng)穩的直(zhi)流磁場(chang)，它🌏具有(yǒu)💞直流勵(lì)磁的特(te)點，受電(dian)磁幹擾(rao)影響很(hen)小．從整(zhěng)個時間(jian)過程看(kàn)，方波信(xin)号又是(shi)一個交(jiao)變的信(xìn)号，所以(yǐ)它能克(ke)服直流(liu)勵滋易(yì)産生的(de)極化現(xian)象．因此(cǐ)，低頻方(fāng)波勵磁(ci)是一種(zhong)比較好(hao)的勵磁(ci)方式，目(mu)前已在(zai)電磁流(liú)量🐇計上(shàng)廣泛的(de)應用．概(gai)括一下(xia)，電磁流(liu)量計具(ju)有如下(xia)幾個優(yōu)點：
①電磁(cí)流量計(jì)能避免(mian)交流磁(cí)場的正(zheng)交電磁(cí)幹擾；
②電(dian)磁流量(liang)計消除(chu)由分布(bù)電容引(yǐn)起的工(gōng)頻幹擾(rao)；
③電磁流(liú)量計抑(yì)制交流(liu)磁場在(zài)管壁和(he)流體内(nèi)部引起(qǐ)的電渦(wō)流㊙️；
④電磁(ci)流量計(ji)排除直(zhí)流勵磁(ci)的極化(huà)現象．