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電磁(cí)流量計 （ Eletromagnetic Flowmeters ，簡稱(chēng) EMF ）是20世紀50~60年代(dài)随着電子技(jì)術的發展而(er)迅速發展起(qi)來的新型流(liu)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼量測量儀表(biǎo)。 電磁流量計(ji) 是根據法拉(lā)第電磁感應(ying)定律制成的(de)，用來測量導(dao)電液體體積(ji)流量的儀表(biao)。由于其獨特(tè)的📐優💁點， 電磁(ci)流量計 目前(qian)已廣泛地被(bei)應用于工業(ye)過程中各種(zhǒng)導電液體🛀🏻的(de)流量測量，如(ru)各種酸、堿、鹽(yán)等腐蝕性介(jie)質； 電磁流量(liàng)計 各種漿液(ye)流量測量，形(xíng)成了獨特的(de)應用領域。
在(zai)結構上， 電磁(cí)流量計 由電(dian)磁流量傳感(gǎn)器和轉換器(qi)兩部分組成(chéng)。傳感器安裝(zhuāng)在工業過程(chéng)管道上，它的(de)作用是将流(liú)進管道内的(de)液體體積流(liu)量值線性地(di)變換成感生(shēng)電勢信号，并(bìng)通過傳輸線(xian)将此信号送(sòng)到轉換器。轉(zhuan)換器安裝在(zai)離傳感器不(bú)太遠的地方(fang)，它将傳感💯器(qi)送來的流量(liang)信号進行放(fang)大，并轉換成(cheng)流量信号成(chéng)正比的🔞标準(zhǔn)電信号輸✂️出(chū)，以進行顯示(shì)❌，累積和調節(jie)控制。
電磁流(liú)量計 的基本(běn)原理
(一)測量(liàng)原理
根據法(fǎ)拉第電磁感(gan)應定律，當一(yi)導體在磁場(chǎng)中運動💘切割(ge)磁力線時，在(zai)導體的兩端(duān)即産生感生(sheng)電勢e，其方👌向(xiang)由🔴右手定則(zé)确定，其大小(xiao)與磁場的磁(cí)感應強度B，導(dǎo)體在磁場内(nèi)的長度L及導(dao)體的運動速(su)度u成正比，如(ru)果B， L，u三者互相(xiàng)⚽垂直，則
e＝Blu       (3－35)
與此(cǐ)相仿．在磁感(gan)應強度爲B的(de)均勻磁場中(zhōng)，垂直于磁場(chǎng)方向放一個(gè)内徑爲D的不(bu)導磁管道，當(dāng)導電液🧑🏽‍🤝‍🧑🏻體在(zai)🐅管道中以流(liu)速u流動時，導(dǎo)電流體就切(qie)割磁力線．如(rú)果在管道截(jié)面上💘垂直于(yú)磁場的直徑(jìng)兩端安☁️裝一(yi)對電極(圖3—17)則(ze)可以證明，隻(zhī)要管道内流(liú)速分布爲軸(zhou)對稱分布，兩(liǎng)電極之間也(yě)特産生🔞感生(shēng)電動勢✊：
e＝BD        (3－36)
式中(zhong)，爲管道截面(miàn)上的平均流(liú)速．由此可得(de)管道的體💛積(jī)流量爲：
qv＝πDUˉ＝   （3－37）
由上(shàng)式可見，體積(jī)流量qv與感應(ying)電動勢e和測(cè)量管内🌈徑D成(chéng)線性關系，與(yǔ)磁場的磁感(gan)應強度B成反(fan)比，與其它物(wù)理參🔴數無✔️關(guan)．這就是 電磁(cí)流量計 的測(cè)量原理．
需要(yào)說明的是，要(yào)使式（3—37）嚴格成(cheng)立，必須使測(ce)量條件滿足(zú)下列假定：
①磁(ci)場是均勻分(fèn)布的恒定磁(cí)場；
②被測流體(tǐ)的流速軸對(dui)稱分布；
③被測(cè)液體是非磁(ci)性的；
④被測液(ye)體的電導率(lǜ)均勻且各向(xiàng)同性。
圖3－17電磁(cí)流量計原理(lǐ)簡圖
1－磁極；2－電(diàn)極；3－管道
(二)勵(li)磁方式
勵磁(cí)方式即産生(shēng)磁場的方式(shi)．由前述可知(zhī)，爲使式(3—37)嚴格(gé)成⁉️立，第一個(ge)必須滿足的(de)條件就是要(yào)有一個均勻(yun)恒定的磁場(chang)．爲此，就🚶需要(yao)選擇一種合(he)适的勵磁方(fāng)式。目前，一般(ban)有三☔種勵碰(peng)方式，即直流(liu)勵磁、交流勵(li)磁和低頻方(fāng)波勵磁．現分(fèn)别予以介紹(shào)．
1．直流勵磁
直(zhi)流勵磁方式(shi)用直流電産(chan)生磁場或采(cǎi)用永久磁鐵(tie)，它能産生🈲一(yi)個恒定的均(jun1)勻磁場．這種(zhǒng)直流勵磁變(biàn)送器的最大(dà)優點是受交(jiao)流電磁場幹(gan)擾影響很♈小(xiǎo)，因而可以忽(hu)略液體中的(de)自感現象的(de)影響．但是，使(shi)用直流磁場(chǎng)易使通過測(ce)量管道的電(diàn)🌈解質液體㊙️被(bèi)極化，即電解(jie)質在電場中(zhōng)被電解，産生(sheng)正負離子．在(zài)電場力的作(zuò)🐪用下，負離子(zǐ)跑向正極，正(zhèng)離子🤩跑向負(fu)極．如圖3—18所示(shì)．這樣，将導緻(zhì)正負電極分(fen)别被相反極(jí)性的離子所(suǒ)包圍，嚴重影(yǐng)響 電磁流量(liang)計 的正常工(gong)作．所以，直流(liu)勵磁一般隻(zhi)用于測量非(fēi)電解質液體(ti)❄️，如🔱液态金屬(shǔ)等．
圖3－18直流勵(li)磁方式
2．交流(liú)勵磁
目前，工(gong)業上使用的(de) 電磁流量計(ji) ，大都采用工(gong)頻(50Hz)電源交流(liú)勵磁方式，即(ji)它的磁場是(shì)由正弦⚽交變(biàn)電流産生的(de)，所以産生的(de)磁場也是一(yi)個交變磁場(chǎng)．交變磁🈲場變(bian)送器的主要(yao)優點是消除(chu)😍了電極表面(miàn)的極化于擾(rǎo)．另外，由于磁(ci)場是交變的(de)❗，所以輸出信(xìn)号也是交變(biàn)信号♊，放大和(hé)轉換低電平(píng)的交流信号(hào)要比直流信(xìn)号容易得多(duo)．
如果交流磁(cí)場的磁感應(yīng)強度爲
B＝Bm sint             （3－38）
則電(dian)極上産生的(de)感生電動勢(shì)爲
e＝Bm Dsint            （3－39）
被測體積(ji)流量爲
qv= D                  （3－40）
式中(zhōng)Bm――磁場磁感應(yīng)強度的最大(dà)值；
――勵磁電流(liú)的角頻率，＝2f；
t――時(shi)間；
f――電源頻率(lü)．
由式(3－40)可知，當(dāng)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(bǐ)🍉．這就是交流(liu)磁場電✊磁流(liu)量變送器的(de)基本工作原(yuán)理．
值得注意(yì)的是，用交流(liú)磁場會帶來(lai)一系列的電(dian)磁幹擾問題(tí)．例如正交幹(gàn)擾．同相幹擾(rǎo)等，這些幹擾(rǎo)信号與有用(yong)的流🌏量信❌号(hao)混💘雜在一起(qi)．因此，如何正(zhèng)确區分流量(liàng)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(liàng)計 研制的重(zhòng)要課題。
3．低頻(pín)方波勵磁
直(zhi)流勵磁方式(shi)和交流勵滋(zi)方式各有優(you)缺點，爲了充(chong)分🏃‍♀️發㊙️揮❤️它們(men)的優點，盡量(liang)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(shì)．它的勵磁電(dian)流波形如圖(tu)👨‍❤️‍👨3—19所示，其頻率(lǜ)通👣常爲工頻(pín)的1／4－l／10．
圖3－19方波勵(li)磁電流波形(xing)
從圖3－19可見，在(zài)半個周期内(nèi)，磁場是恒穩(wěn)的直流磁場(chang)，它具有直♻️流(liu)勵磁的特點(dian)，受電磁幹擾(rǎo)影響很小．從(cong)整個🏃🏻時間過(guò)程🌈看，方波信(xìn)号又是一個(gè)交變的信号(hào)，所以它能克(ke)服直流勵滋(zi)易産生的極(jí)化現象．因此(ci)，低頻方波勵(li)磁是一種比(bǐ)較好💰的勵磁(ci)方式，目前已(yi)在 電磁流量(liang)計 上廣泛的(de)應用．概括一(yi)下，具有如下(xià)幾個優點：
① 電(dian)磁流量計 能(néng)避免交流磁(ci)場的正交電(diàn)磁幹擾；
②消除(chú)由分布電容(róng)引起的工頻(pin)幹擾；
③ 電磁流(liú)量計 抑制交(jiao)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(zhí)流勵磁的極(ji)化現象．

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