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電磁(cí)流量計的工作(zuo)原理
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電磁流量(liang)計
（
Eletromagnetic Flowmeters
，簡稱
EMF
）
是20世紀(jì)50~60年代随着電子(zǐ)技術的發展而(ér)迅速發展起來(lai)的新型🌈流量測(cè)量儀表。
電磁流(liú)量計
是根據法(fǎ)拉第電磁感應(yīng)定律制成的，
電(diàn)磁流量計
用來(lai)測量導電液體(ti)體積流量的儀(yí)表。由于其獨特(tè)的優點，
電磁流(liú)量計
目前已廣(guang)泛地被應用于(yu)工業過程中各(gè)種導電液體的(de)流量⭕測量，如各(ge)種酸、堿、鹽等腐(fǔ)蝕性介質；
電磁(ci)流量計
各種漿(jiāng)液流量測量，形(xing)成了獨特的應(yīng)用領域。
在結構(gou)上，
電磁流量計(jì)
由電磁流量傳(chuan)感器和轉換器(qi)兩部分組成。傳(chuan)感器安裝在工(gōng)業過程管道上(shang)，它的作用是将(jiāng)流進管道💛内的(de)🏃液體體積✍️流量(liàng)值線性地變換(huan)成感生電勢信(xin)号，并通過傳輸(shū)線将此信号送(sòng)👨❤️👨到轉換👉器。轉換(huàn)器安☔裝在離傳(chuán)感器不太遠的(de)地方，它将傳感(gǎn)器送來的流量(liàng)信号進行放大(dà)，并轉📧換成流量(liang)信号成正比的(de)标準電信号輸(shū)出，以進行顯示(shì)，累積和調節控(kòng)制。
電磁流量計(ji)
的基本原理
(一(yi))測量原理
根據(ju)法拉第電磁感(gan)應定律，當一導(dao)體在磁場中運(yùn)動切割磁力線(xiàn)時，在導體的兩(liǎng)端即産生感生(shēng)電勢㊙️e，其方向由(yóu)右手定則确定(dìng)，其大小與磁場(chang)的磁感應強度(du)B，導體在磁場内(nei)的長度L及導體(ti)的運動速度u成(chéng)正比，如果B， L，u三者(zhě)互相垂直，則
e＝Blu (3－35)
與(yǔ)此相仿．在磁感(gan)應強度爲B的均(jun1)勻磁場中，垂直(zhi)于磁場方向放(fàng)一個内徑爲D的(de)不導磁管道，當(dāng)導電液體在管(guǎn)道中以流速u流(liú)動時，導電流體(tǐ)就切割磁力線(xiàn)．如果在管道截(jie)面上垂直于磁(ci)場的直徑兩端(duan)安裝一對電極(jí)(圖3—17)則可以證明(ming)，隻要管道内💚流(liú)速分布㊙️爲軸對(dui)稱分布，兩電極(ji)之間也特産生(sheng)感生電動勢🛀🏻：
e＝BD (3－36)
式(shì)中，爲管道截面(mian)上的平均流速(sù)．由此可得管道(dào)的體積流量爲(wei)：
qv＝πDUˉ＝ （3－37）
由上式可見，體(tǐ)積流量qv與感應(ying)電動勢e和測量(liang)管内📐徑D成線♈性(xing)💞關系，與磁場的(de)磁感應強度B成(cheng)反比，與其✂️它物(wù)理參數無關．這(zhe)就是
電磁流量(liang)計
的測量原理(lǐ)．
需要說明的是(shì)，要使式（3—37）嚴格成(chéng)立，必須使測量(liang)條件💘滿足🔆下列(liè)假定：
①磁場是均(jun)勻分布的恒定(ding)磁場；
②被測流體(ti)的流速軸對稱(cheng)分布；
③被測液體(tǐ)是非磁性的；
④被(bèi)測液體的電導(dao)率均勻且各向(xiàng)同性。
圖3－17電磁流(liu)量計原理簡圖(tú)
1－磁極；2－電極；3－管道(dao)
(二)勵磁方式
勵(lì)磁方式即産生(shēng)磁場的方式．由(you)前述可知，爲使(shǐ)式(3—37)嚴格成立，第(dì)一個必須滿足(zú)的條件就是要(yào)有一個均勻恒(heng)定的磁場．爲此(cǐ)，就需要選擇一(yi)種合适的勵磁(cí)方式。目前，一般(bān)有三種勵碰方(fāng)式，即直流勵磁(ci)、交流勵磁和低(dī)頻方波勵磁．現(xiàn)分别予以介紹(shao)．
1．直流勵磁
直流(liu)勵磁方式用直(zhí)流電産生磁場(chǎng)或采用永久磁(ci)💔鐵，它能産生一(yi)個恒定的均勻(yun)磁場．這種直流(liú)勵磁變送🈚器的(de)大優點是受交(jiāo)流電磁場幹擾(rao)影響很小，因而(er)可‼️以忽略液體(ti)中的自感現象(xiàng)的影響．但是，使(shi)用直流磁場易(yì)使通過測量管(guǎn)🌈道的電解👄質液(ye)體被🙇♀️極化，即電(diàn)解質在電場中(zhong)被電解，産生正(zheng)負離子．在電場(chang)力的作用下，負(fù)離子跑向正極(ji)，正離子跑向負(fù)極．如圖3—18所🥰示．這(zhè)樣⛹🏻♀️，将導緻正負(fu)電極分别被相(xiàng)反極🔴性的離子(zi)所包圍，嚴💛重影(yǐng)響
電磁流量計(ji)
的正常工作．所(suo)以，直流勵磁一(yi)般隻用于測量(liàng)非電解質液體(tǐ)，如液态金屬等(děng)．
圖3－18直流勵磁方(fang)式
2．交流勵磁
目(mù)前，工業上使用(yòng)的
電磁流量計(ji)
，大都采用工頻(pin)(50Hz)電源交流勵磁(cí)方式，即它的磁(cí)場是由⭐正弦交(jiāo)變電流産生的(de)，所以産生的磁(cí)場也是一個交(jiao)💃🏻變磁場．交變磁(ci)㊙️場變送器的主(zhǔ)要優點是消除(chú)了電極表面的(de)♌極化于擾．另外(wài)，由于磁場是交(jiāo)變的，所以輸出(chū)信号也是交變(bian)信号，放大和轉(zhuan)換低電平🌂的交(jiao)流信号㊙️要比直(zhí)流信号容易得(de)多．
如果交流磁(cí)場的磁感應強(qiang)度爲
B＝Bm sint （3－38）
則電極上(shang)産生的感生電(diàn)動勢爲
e＝Bm Dsint （3－39）
被測體(tǐ)積流量爲
qv= D （3－40）
式中(zhōng)Bm――磁場磁感應強(qiáng)度的大值；
――勵磁(ci)電流的角頻率(lü)，＝2f；
t――時間；
f――電源頻率(lǜ)．
由式(3－40)可知，當測(ce)量管内徑D不變(biàn)，磁感應強度Bm爲(wei)一定值時，兩📐電(diàn)🏃極⛹🏻♀️上輸出的感(gǎn)生電動勢e與流(liú)量qv成正比．這就(jiu)是交流磁場電(diàn)磁流量變送器(qì)的基本工作原(yuán)理．
值得注意的(de)是，用交流磁場(chǎng)會帶來一系列(lie)的電磁幹擾問(wèn)題．例如正交幹(gàn)擾．同相幹擾等(děng)，這些幹擾信号(hao)與有用🏃🏻♂️的流量(liàng)信号混雜在一(yi)起．因此，如何正(zheng)确區分流量信(xin)号與幹擾信号(hào)，并如何有效地(dì)抑制和排除各(gè)種幹擾信号，就(jiu)成爲交🍉流勵磁(cí)
電磁流量計
研(yan)制的重要課題(ti)。
3．低頻方波勵磁(cí)
直流勵磁方式(shi)和交流勵滋方(fang)式各有優缺點(dian)，爲了充分發揮(huī)它們的優點，盡(jin)量避免它們的(de)缺點，70年代以來(lái)，人們開始采用(yòng)低頻方波勵磁(ci)方式．它的勵磁(cí)電流波形如圖(tú)✉️3—19所示，其頻率通(tong)常爲工頻的1／4－l／10．
圖(tu)3－19方波勵磁電流(liú)波形
從圖3－19可見(jian)，在半個周期内(nei)，磁場是恒穩的(de)直流磁場，它☎️具(ju)有🌐直流勵磁的(de)特點，受電磁幹(gàn)擾影響很小．從(cong)整個時間✌️過程(cheng)看，方波信号又(you)是一個交變的(de)信号，所以它能(neng)克服直流勵滋(zi)易産生的極化(hua)現象．因此，低頻(pín)方波🏒勵磁是一(yi)種比較好的勵(lì)磁方式，目前已(yi)在
電磁流量計(jì)
上廣泛的應用(yòng)．概括一下，
電磁(ci)流量計
具有如(ru)下幾個優點：
①
電(diàn)磁流量計
能避(bì)免交流磁場的(de)正交電磁幹擾(rao)；
②
電磁流量計
消(xiāo)除由分布電容(rong)引起的工頻幹(gàn)擾；
③
電磁流量計(ji)
抑制交流磁場(chang)在管壁和流體(tǐ)内部引起的電(dian)渦流；
④
電磁流量(liang)計
排除直流勵(lì)磁的極化現象(xiang)．
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