电磁流量计的原理、发展和特点
电磁流量计的原理、发展和特点
电磁流量计的原理
电磁流量计是依据法拉第电磁感应定律的工作原理来测量导电液体[41体积流量的仪表B”。根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小正比于与回路相交的磁通随时问的变化率，方向由楞次定律决定．回路中感应电动势E的大小和方向可以表示为： E：一塑.1 dt 如下图l 1所示，磁通的正方向和感应电动势的正方向符合右手定则。电磁流量计是由电磁流量传感器和电磁流量转换器组成，电磁流量传感器安装在待测管道上，将导电液体的流速线性地变化成感应电动势信号。电磁流量转换嚣向传感器中的励磁线圈提供励磁电流，并且接收回路中的感应电动势信号，将信号进行放大、处理并且将信号统一转换成标准的电流信号、电压信号、频率信号等，以实现对流量的显示，记录和控制等。对于电磁流量传感器，我们可以将导电流体流经的管道直径看成是导体的长度，此时，导电流体的流动方向，磁场的方向咀及管道的直径，三者处于互相垂直的位置。当导电流体流过电磁流量传感器中的磁场时，切割磁力线，在与磁场方向， 流体流动方向相垂直的方向，即在管道直径方向上，产生感应电动势，此感应电动势就是与流体的流速信号相对应成比例的电压信号E。#E韩磁场方向圉¨右手定则我们只需要考虑感应电动势的大小，于是，武(1 1)变为dt dt dt 、7 式中删通量密度，T 彳—磁通量的变化面积，m2 D一导体长度，m dl一运动的距离，m ． y一运动速度，m／s P一感应电动势，V 电磁流量计测量的是体积流量，当导电流体流过一定截面的测量管时，流过该截面的体积流量就等于导电流体的流速与该横截面面积的乘积。对于横截面是圆形的测量管来说，流体的体积流量为Q=；D2矿(1．3) 将式(1．2)代入到式(1．3)，整理可以得到下式Q=；D考(1．4) 上述公式(1．4)中，D是测量管管径，即为导体的长度，B与励磁线圈相关的一个参数，当测量管的管径和磁感应强度曰一定时，流量Q只-9感应电动势E 成正比。
电磁流量计的发展
电磁感应定律是1831年由英国物理学家法拉第发现的。他的次电磁流· 量计的试验是1832年利用地磁场在泰晤士河岸做的实验，最后是以失败告终， 但是他于1851年见证了Wollsaton等人在英吉利海峡利用电磁感应法测量潮汐试验的成功。1917年史密斯和斯皮雷安利用电磁感应原理制造了船舶测速仪，从此开辟了电磁测速仪在海洋学中的应用。1930年，威廉斯制成了一种简单的电磁流量计，将圆形测量管置于直流磁场之中，选用硫酸铜溶液作为导电流体，检测测量管内壁上两个电极之间与流速成正比的电压。1932年左右，生物学家Willams、A．柯林利用电磁流量计测量和记录瞬时的动脉血液流量获得了成功。而电磁流量计在工业上得到了应用还是在1950年，荷兰人利用电磁流量计在挖泥船上测量泥浆流量。随后在1955年前后前苏联，英国，德国，日本等也成功生产出电磁流量计。20世纪60年代初，电磁流量计逐渐完善发展，成为日渐成熟的流量仪表，在工业中得到了广泛的应用。20世纪60年代后期到70年代中期，低频矩形波励磁方式的发展，让电磁流量计的发展形成了一次高潮。20世纪80年代以来，微电子技术与计算机技术的发展，使得电磁流量计的发展更加趋于成熟和完善，扩大了电磁流量计的应用领域，添加了更多的附加功能，HART 协议和现场总线技术运用到电磁流量计，为用户实现全新的现场总线生产控制与管理提供了条件12,61。
电磁流量计的工作磁场是由电磁流量转换器里面的励磁系统提供的，根据励磁方式的发展过程来看电磁流量计的发展，可以按时间的顺序，分为以下几种励磁方式：
(1)直流励磁
从法拉第时代开始，就呆用了直流励磁方式，该方式用直流电产生磁场或采用磁铁，可以产生一个恒定的均匀磁场，采用该种励磁方式的是受交流电磁场干扰影响小，几乎可以忽略导电流体中自感现象的影响，但是使用直流励磁的缺点在于，由直流磁场感应产生的直流电压信号，容易使流经测量管的电解质液体极化，使得有用信号和极化电压相叠加，造成有用信号难以分离出来。同时，在直流励磁方式下，电解质的正离子向负电极移动，负离子向正电极移动，这种情况会严重影响仪表的正常工作，因此一般只适用于测量液态金属等非电解质液体。
(2)交流励磁
始于20世纪20年代左右，于20世纪50年代左右工业商品化，该种励磁方式是指采用50Hz正弦波的工频电源进行励磁，励磁系统产生一个正弦交变的励磁电流，该电流通入励磁线圈，产生交变磁场。该法的主要优点是，消除了电极表面的极化干扰，放大和转化低电平的交流信号也要比直流信号要容易。该法的缺点是，容易产生正交干扰和同相干扰等电磁干扰问题，影响仪表的线性度和零点的稳定性。
(3)矩形波励磁
该种励磁方式产生于1975年前后，一般采用低频矩形波励磁，这是主流产品采用的励磁方式，通常，其励磁频率为工频的1／4--,1／10，它发挥了直流励磁和交流励磁的优点，避免了交流励磁存在的正交干扰和同相干扰的电磁干扰问题， 同时又能够克服由直流励磁带来的极化电压的问题，是一个两者兼顾的励磁方式。
在低频矩形波励磁发展的过程中，1978年左右，又出现了一种三值矩形波励磁，它与低频矩形波的不同之处在于，在低频矩形波的一个周期之中，有两个部分的时刻磁场时处于零状态，该状态存在于正态采样和负态采样之间，这样的一个零状态有利于对信号的零点进行检查和自校。我们可以看出低频矩形波励磁有很多的优点，有较好的零点稳定性，但是它牺牲了电磁流量计的响应速度。而且是当有浆液性液体通过电磁流量传感器的测量管时，会产生波动大的干扰。
(4)Y'X频励磁
双频励磁是一种高低频矩形波调制的励磁方式。低频可以提高零点的稳定性，高频是降低介质对电极产生的极化电压。使用这种方式，可以通过在线圈中流过具有高低各两种频率成分的电流产生(激励)磁场。与普通用的单频率的励磁方式相比，低频励磁的稳定性和高频励磁的噪声抑制相结合，可以提供更高的精度和稳定性。但是双频励磁需要注意高频磁路的涡流损失和磁滞损失问题。
(5)可编程脉宽矩形波励磁
利用单片机编程，控制励磁矩形波脉冲宽度和励磁频率，从数据采集和软件上做尖状干扰处理，可以改善浆液测量和高速响应，但是与低频矩形波励磁相比， 零点稳定的特性会变得差一些，因此，它只适用于一些特定场合的应用。
智能电磁流量计的特点
电磁流量计具有以下几个显著的特点：
优点： (1)不会阻塞，适合测量含固体颗粒的液固二相流体，包括纸浆、泥浆等(2)由流量检测所造成的压力损失小，节能效果好(3)对于实际可测的流体，测得体积流量时受流体的粘度、温度、压力、电导率变化影响较小(4)流量测量的量程比大(5)可测腐蚀性流体
缺点： (1)不能测量电导率很低的液体(2)不能测气体、蒸汽和含较大气泡的液体(3)不能用于高温测量--扩展阅读：开封中仪流量仪表有限公司专业生产电磁流量计、孔板流量计、涡街流量计、文丘里流量计、v锥流量计、v型锥流量计、喷嘴流量计、插入式电磁流量计、智能电磁流量计、分体式电磁流量计、一体式电磁流量计、标准孔板流量计、标准孔板、一体化孔板流量计、标准喷嘴流量计、长径喷嘴流量计、标准喷嘴、长径喷嘴、插入式涡街流量计、智能涡街流量计、锥型流量计、v锥型流量计、节流装置、节流孔板、限流孔板等流量产品，更多有关电磁流量计、孔板流量计、涡街流量计的信息请访问开封中仪网站：
