電磁流量計(jì)的基本原理及其特點(diǎn)
一、電磁流量計(jì)的基本原理
電磁流量計(jì)是一種測(cè)量導(dǎo)電液體體積流量的儀表，它是利用法拉第電磁感應(yīng)定律制成的。我國(guó)從五十年代初開始，將電磁流量計(jì)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用。近年來，在世界范圍內(nèi)電磁流量計(jì)的產(chǎn)量一直處于工業(yè)流量?jī)x表產(chǎn)量的重要地位。大體上說，電磁流量計(jì)是由流量傳感器變送器組成。流量傳感器是把流過管道內(nèi)的導(dǎo)電液體的體積流量轉(zhuǎn)換為線性電信號(hào)。變送器是由勵(lì)磁電路、信號(hào)濾波放大電路、A/D采樣電路、微處理器電路、D/A電路、變送電路等組成。其轉(zhuǎn)換原理即法拉第電磁感應(yīng)定律，也就是導(dǎo)體通過磁場(chǎng)，切割電磁線，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。流量傳感器的磁場(chǎng)是通過勵(lì)磁實(shí)現(xiàn)的，現(xiàn)在大多流量傳感器采用低頻方波勵(lì)磁。在電磁流量計(jì)中，測(cè)量管內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)相當(dāng)于法拉第試驗(yàn)中的導(dǎo)電金屬桿，上下兩端的兩個(gè)電磁線圈產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)。當(dāng)有導(dǎo)電介質(zhì)流過時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓。管道內(nèi)部的兩個(gè)電極測(cè)量產(chǎn)生的感應(yīng)電壓。測(cè)量管道通過橡膠，特氟隆等不導(dǎo)電的內(nèi)襯實(shí)現(xiàn)與流體和測(cè)量電極的電磁隔離。
二、電磁流量計(jì)的分類
1．電磁流量計(jì)可以分為分體型電磁流量計(jì)和一體型電磁流量計(jì)。分體型電磁流量計(jì)簡(jiǎn)單地說是一種感應(yīng)式儀表，是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律來測(cè)量管內(nèi)導(dǎo)電介質(zhì)體積流量。采用了單片機(jī)嵌入式技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字勵(lì)磁，在電磁流量計(jì)上采用 CAN現(xiàn)場(chǎng)總線。分體型電磁流量計(jì)在滿足現(xiàn)場(chǎng)顯示的同時(shí)，還可以輸出四到二十毫安的電流信號(hào)用于調(diào)節(jié)、記錄和控制，現(xiàn)廣泛地應(yīng)用于各種工業(yè)技術(shù)和管理部門。分體型電磁流量計(jì)除可測(cè)量一般導(dǎo)電液體的流量外，還可測(cè)量液固兩相流，高粘度液流及鹽類、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿液體的體積流量。
2．一個(gè)均勻恒定的磁場(chǎng)的產(chǎn)生需要選擇適宜的勵(lì)磁方式。根據(jù)勵(lì)磁電流的方式劃分，主要有直流勵(lì)磁、交流勵(lì)磁、低頻方波勵(lì)磁三大類：類是直流勵(lì)磁。它用直流電或采用磁鐵產(chǎn)生一個(gè)恒定的均勻磁場(chǎng)。這種直流勵(lì)磁變送器的是受交流電磁場(chǎng)干擾影響很小，因而可以忽略液體中的自感現(xiàn)象的影響。但是使用直流磁場(chǎng)易使通過測(cè)量管道的電解質(zhì)液體被極化，即電解質(zhì)在電場(chǎng)中被電解，產(chǎn)生正負(fù)離子，在電場(chǎng)力的作用下，負(fù)離子跑向正極，正離子跑向負(fù)極，這將導(dǎo)致正負(fù)電極分別被相反極性的離子所包圍，嚴(yán)重影響儀表的正常工作。直流勵(lì)磁一般只用于測(cè)量非電解質(zhì)液體，如液態(tài)金屬流量等；第二類是交流勵(lì)磁。工業(yè)上使用的電磁流量計(jì)，大多數(shù)采用工頻五十赫茲電源交流勵(lì)磁方式產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，避免了直流勵(lì)磁電極表面的極化干擾。用交流勵(lì)磁會(huì)帶來正交干擾、同相干擾、零點(diǎn)漂移等一系列的電磁干擾問題。現(xiàn)在交流勵(lì)磁正在被低頻方波勵(lì)磁所代替；第三類是低頻方波勵(lì)磁。低頻方波勵(lì)磁波形有二值和三值兩種，其頻率通常為工頻的二分之一到三十二分之一。低頻方波勵(lì)磁能避免交流磁場(chǎng)的正交電磁干擾，消除由分布電容引起的工頻干擾，抑制交流磁場(chǎng)在管壁和流體內(nèi)部引起的電渦流，排除直流勵(lì)磁的極化現(xiàn)象。
三、電磁流量計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)
1．電磁流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)。，電磁流量計(jì)的傳感器結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，是流量計(jì)中運(yùn)行能耗的流量?jī)x表之一。在測(cè)量管內(nèi)沒有可動(dòng)部件和阻礙流體流動(dòng)的節(jié)流部件，當(dāng)流體通過流量計(jì)時(shí)不會(huì)引起任何附加的壓力損失；第二，可測(cè)量腐蝕性介質(zhì)、贓污介質(zhì)及懸濁性液固兩相流的流量。這是由于儀表測(cè)量管內(nèi)部*流動(dòng)部件，與被測(cè)流體接觸的只是測(cè)量管內(nèi)襯和電極，其材料可根據(jù)被測(cè)流體的性質(zhì)來選擇；第三，電磁流量計(jì)是一種體積流量測(cè)量?jī)x表，在測(cè)量過程中，它不受被測(cè)介質(zhì)的溫度、粘度、密度以一定范圍的電導(dǎo)率的影響。電磁流量計(jì)只需經(jīng)水標(biāo)定后，就可用來測(cè)量其它導(dǎo)電性液體的流量；第四，電磁流量計(jì)的輸出只與被測(cè)介質(zhì)的平均流速成正比，與對(duì)稱分布下的層流或湍流狀態(tài)無關(guān)。電磁流量計(jì)的量程范圍非常寬可以達(dá)到一百比一，高一點(diǎn)可以達(dá)到一千比一的可運(yùn)行流量范圍；第五，電磁流量計(jì)無機(jī)械慣性，反應(yīng)靈敏，可以測(cè)量瞬時(shí)脈動(dòng)流量，也可測(cè)量正反兩個(gè)方向的流量。
2．智能電磁流量計(jì)的缺點(diǎn)。：，不能用來測(cè)量氣體、蒸汽以及含有大量氣體的液體；第二，不能用來測(cè)量電導(dǎo)率很低的液體介質(zhì)，電磁流量計(jì)還不能測(cè)量石油制品或有機(jī)溶劑等介質(zhì)；第三，不能用于測(cè)量高溫介質(zhì)。目前受到普通工業(yè)用電磁流量計(jì)測(cè)量管內(nèi)襯材料和電氣絕緣材料的限制；第四，電磁流量計(jì)容易受到外界電磁干擾的影響。電磁流量計(jì)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，大口徑儀表較多應(yīng)用于給排水工程，中小口徑常用于高要求或難測(cè)場(chǎng)合。電磁流量計(jì)一定要安裝在管路的點(diǎn)或者管路的垂直段，才能保證電磁流量計(jì)的使用和對(duì)精度的要求。
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