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電磁流量計(jì) （ Eletromagnetic Flowmeters ，簡稱 EMF 是20世紀(ji)50~60年代随着電(dian)子技術的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的新(xin)型流量測量(liang)儀表。 電磁流(liú)量計 是根據(ju)法拉第電磁(cí)感應定律制(zhì)成的， 電磁流(liu)量計 用來測(cè)量導電液體(ti)體積流量的(de)儀表。由于其(qí)獨特📞的優點(dian)， 電磁流量計(ji) 目前已廣泛(fàn)地被應用于(yu)工業過程中(zhong)各種導電液(ye)🧡體的流量測(cè)量，如各種酸(suan)、堿、鹽等腐蝕(shí)性介質； 電磁(cí)流量計 各種(zhong)漿液流量測(cè)量，形成了獨(dú)特的應用領(lǐng)域。
在結構上(shang)， 電磁流量計(jì) 由電磁流量(liàng)傳感器和轉(zhuan)換器兩部分(fen)組成。傳感器(qì)安裝在工業(yè)過程管道上(shàng)，它的作用是(shi)将流進管道(dào)内的液體體(tǐ)積流量值線(xiàn)性地變換成(chéng)感生電勢信(xìn)号，并通🔴過傳(chuan)輸線将此信(xin)号送到轉換(huàn)器。轉換器安(an)✏️裝在離傳感(gǎn)器不太遠的(de)地方，它将傳(chuan)感器送來的(de)流量信号進(jin)行放大，并轉(zhuǎn)換成流量信(xìn)🌐号成正比的(de)标準電信号(hào)💋輸出，以進行(hang)顯示♍，累積和(hé)調節控制。
電(diàn)磁流量計 的(de)基本原理
(一(yī))測量原理
根(gen)據法拉第電(dian)磁感應定律(lǜ)，當一導體在(zài)磁場中運✍️動(dong)🌍切割磁力❓線(xiàn)時，在導體的(de)兩端即産生(sheng)感生電勢e，其(qí)方🧑🏾‍🤝‍🧑🏼向由右手(shǒu)定則确定，其(qí)大小與磁場(chǎng)的磁感應強(qiang)度B，導體在磁(cí)場内的長度(dù)L及導體的運(yùn)動速度u成🐅正(zhèng)比，如果B， L，u三者(zhe)互相⚽垂直，則(ze)
e＝Blu       (3－35)
與此相仿．在(zài)磁感應強度(du)爲B的均勻磁(cí)場中，垂直于(yú)🥵磁場方向放(fang)一個内徑爲(wei)D的不導磁管(guan)道，當導電液(ye)體在管道中(zhōng)以流速u流動(dòng)時，導電流體(tǐ)就切割磁力(lì)線．如果在管(guǎn)道截面上✂️垂(chui)直于🐅磁場的(de)直徑兩端安(an)裝一對電極(jí)(圖3—17)則可以證(zheng)明，隻要管道(dào)内流速分布(bù)爲軸對稱分(fen)布，兩電極之(zhī)間也特産生(sheng)感生電動勢(shi)：
e＝BD        (3－36)
式中，爲管道(dao)截面上的平(ping)均流速．由此(ci)可得管道的(de)體積流量爲(wèi)：
qv＝πDUˉ＝   （3－37）
由上式可見(jian)，體積流量qv與(yu)感應電動勢(shi)e和測量管内(nei)徑D成線👅性關(guan)系，與磁場的(de)磁感應強度(du)B成反比，與其(qí)它物理參數(shù)無關．這就是(shì) 電磁流量計(ji) 的測量原理(li)．
需要說明的(de)是，要使式（3—37）嚴(yán)格成立，必須(xu)使測量條件(jian)滿足下列🏃‍♀️假(jiǎ)定：
①磁場是均(jun)勻分布的恒(heng)定磁場；
②被測(cè)流體的流速(sù)軸對稱分布(bu)；
③被測液體是(shi)非磁性的；
④被(bèi)測液體的電(dian)導率均勻且(qie)各向同性。
圖(tu)3－17電磁流量計(jì)原理簡圖
1－磁(ci)極；2－電極；3－管道(dao)
(二)勵磁方式(shì)
勵磁方式即(jí)産生磁場的(de)方式．由前述(shu)可知，爲使式(shì)(3—37)嚴格成立，第(di)一個必須滿(man)足的條件就(jiu)是要有一個(ge)均勻恒定的(de)磁場．爲此，就(jiù)需要選擇一(yi)種合适的勵(lì)磁方式。目前(qián)，一☁️般有三種(zhong)勵碰✍️方式，即(ji)直流勵磁、交(jiāo)流勵磁和低(dī)頻方波勵磁(cí)．現分别予以(yǐ)介紹．
1．直流勵(lì)磁
直流勵磁(ci)方式用直流(liu)電産生磁場(chǎng)或采用永久(jiǔ)磁鐵，它能産(chan)生一個恒定(dìng)的均勻磁場(chǎng)．這種直流勵(lì)磁☁️變送器的(de)☔大優點是受(shòu)交流電磁場(chǎng)幹擾影響很(hěn)小，因而可以(yǐ)忽略🐕液體中(zhong)的自感現象(xiang)的影響．但是(shì)，使用直流磁(cí)場易使通過(guò)測量管🙇🏻道的(de)電解🏃質液體(tǐ)被極化，即電(dian)解質在電場(chang)中🌐被電解，産(chǎn)生正負離子(zi)．在電場力的(de)作用下，負離(lí)子跑向正極(jí)，正離子跑向(xiang)負極．如圖3—18所(suo)示．這樣，将導(dao)緻正負電極(ji)分别被相反(fan)極性的離子(zǐ)所包圍，嚴重(zhong)影響 電磁流(liu)量計 的正常(cháng)工作．所以，直(zhí)流勵磁一般(bān)隻用于測量(liang)非電解⛷️質液(yè)體，如液态金(jīn)屬等．
圖3－18直流(liu)勵磁方式
2．交(jiāo)流勵磁
目前(qian)，工業上使用(yong)的，大都采用(yòng)工頻(50Hz)電源交(jiao)流勵磁方式(shi)，即它的磁場(chang)是由正弦交(jiao)變電流産生(sheng)的，所以産生(sheng)的磁場也是(shì)一個交變磁(ci)💰場．交變磁場(chang)變送器的主(zhu)要優點是消(xiāo)除了電極🔅表(biǎo)面的極化于(yú)💔擾．另外，由于(yú)磁場是交變(biàn)的，所以輸出(chu)🌈信号也是交(jiāo)變信号，放大(da)和轉換低電(dian)平的交流信(xìn)号要比直流(liu)信号容易得(de)多．
如果交流(liú)磁場的磁感(gǎn)應強度爲
B＝Bm sint             （3－38）
則(ze)電極上産生(sheng)的感生電動(dong)勢爲
e＝Bm Dsint            （3－39）
被測體(tǐ)積流量爲
qv= D                  （3－40）
式(shi)中Bm――磁場磁感(gǎn)應強度的大(dà)值；
――勵磁電流(liú)的角頻率，＝2f；
t――時(shí)間；
f――電源頻率(lǜ)．
由式(3－40)可知，當(dang)測量管内徑(jing)D不變，磁感應(ying)強度Bm爲一定(dìng)值時，兩電極(jí)上輸出的感(gan)生電動勢e與(yǔ)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(yuán)理．
值得注意(yi)的是，用交流(liú)磁場會帶來(lái)一系列的電(dian)磁幹擾☁️問題(tí)．例如正交幹(gàn)擾．同相幹擾(rao)等，這些幹擾(rao)信号與❄️有用(yòng)的流🔞量信号(hào)混📞雜在一起(qi)．因此，如何正(zhèng)确區分流量(liang)信号與幹擾(rao)信号，并如何(hé)有效地抑制(zhì)和排除各種(zhǒng)幹擾信号📐，就(jiu)成爲交流勵(lì)磁 電磁流量(liang)計 研制的重(zhòng)要課題。
3．低頻(pín)方波勵磁
直(zhí)流勵磁方式(shi)和交流勵滋(zī)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(shǐ)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(lǜ)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(nei)，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(guò)程看，方波信(xin)号又是一個(gè)交變的信号(hao)，所以它✂️能克(ke)服直流勵滋(zi)易産生的極(jí)化現象．因此(cǐ)，低頻方波勵(li)磁是一💃🏻種比(bǐ)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(liang)計 具有如下(xià)幾個優點：
①能(neng)避免交流磁(cí)場的正交電(dian)磁幹擾；
② 電磁(ci)流量計 消除(chu)由分布電容(róng)引起的工頻(pin)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(diàn)渦流；
④ 電磁流(liú)量計 排除直(zhi)流勵磁的極(ji)化現象．


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