电磁流量计家族史
电磁流量计综述-v锥流量计
电磁流量计能测量生活、工业用水和各种酸碱盐溶液，特别对固液两相流的测量，与现有各种流量仪表相比，性能好，适用范围广，大口径仪表较多应用于给排水工程；中小口径常用于高要求或难测场合，如钢铁工业高炉风口冷却水控制，造纸工业测量纸浆液和黑液，化学工业的强腐蚀液，有色冶金工业的矿浆；小E】径、微小口径常用于医药工业、食品工业、生物化学等有卫生要求的场所。
电磁流量计测量流速范围在流量仪表中也属最宽的一种，满量程流量时流速通常为O．15m／s～10m／s，国外有些产品满量程最小流速可低到O．1 3Ⅲ／s。国内上海光华． 爱而美特仪器有限公司已生产电磁流量计通径为2600唧“1。据统计，近年世界范围电磁流量计约占工业流量仪表台数的5％到6．5％，1994 年产量估计为95000到125000台。到1998年，已有200万台电磁流量计投入使用。国内由上海光华仪表厂于1960年向社会提供产品，1994年产量估计在8500到10000之间。
电磁流量计之所以获得如此大范围的应用与其特点是密切相关的。从其工作原理来看，只要流体具有导电性，电磁流量计即可完成流量测量。此外，电磁流量计还具备以下特点”H.：其测量不受流体温度、压力、密度、粘度的影响；流量计内部直通光滑，不对流体产生阻力，无压力损失；直接进行电测量，响应速度快； 检测部无可动部件，不会发生滴漏现象；无机械惯性，反应灵敏，可测瞬时脉冲流量；可以测量证
这些早期的电磁流量计产品使用的励磁技术都是直流励磁技术，直流励磁技术具有方法简单可靠、受工频干扰影响很小、流体中的自感现象可以忽略不汁等特点，但它存在的的问题是直流感应电势在两电极表面上形成固定的正负极性，引起被测流体介质电解而产生正负离子，导致电极表面极化现象，使感生的流量信号电势减弱，电极间等效电阻增大，同时出现电极极化电势漂移，严重影Il向信号处理部分的工作，同时仪表的制造成本也较高。目前直流励磁技术仅在原子能工业中用于电导率*，而又不产生极化效应的液态金属流量测量中。为了克服直流励磁的极化干扰，人们丌始使用工频正弦波励磁。1950年代后期，工业发达国疆蔷喾薹∞蝴℃强W蛆蛐靼埘；雕嬲她匾船稚劐穑J】【茹渤型j净等簧啦i鎏拣翘拦南揽确巍稍3．34
1983年，国外多家公司研制成功三值低频矩形电磁流量计。三值低频矩形波励磁技术是人们在总结低频矩形波励磁技术的基础上，为了使仪表零点稳定而提出的一种励磁技术，其的特点是实现在零时动态校正零点，因而具有更优良的零点稳定性。
虽然三值低频矩形汉励磁方式具有优良的零点稳定性，但在测量泥浆、纸浆等含纤维和固体颗粒的流体介质和低电导率流体流量时，出现固体颗粒擦过电极表面而产生低频尖峰噪声和流体流动噪声，这样往往导致励磁频率较低的三值励磁电磁流量计输出摆动不稳。
由于三值低频矩形波励磁零点稳定，但无法抑制低频噪声；较高频率的矩形波磁场能消除低频噪声，但一般其零点稳定性欠佳。人们在分析各种励磁技术的基础上，提出了双频矩形波励磁技术。采用这种励磁方式，可用高频波采样米消除含纤维和固体颗粒流体介质的低频噪声，同时又保持了低频矩形波励磁零点稳定的优点，取得了很好的应用效果“”“.。
1987年日本横河电机推出双频激磁电磁流量计。1989年，上海光华爱而美特仪器有限公司生产MT900F系列，K300Ex系列低频矩形波励磁电磁流量计。
1987年前后，德国Turbo MessLechnik公司推出商业名称叫Programmable Keyed storage(PKs)电磁流量计，它具有可编程序控制逻辑(programmable contr01 109ic)的激磁控制回路，用户按使用条件在一定范围内设定合适的脉冲频率。较低频用于大管径仪表；较高频用于小管径仪表、高分辨率、小容量粉状系统以及测量浆液。
1989年前后，Turbo Messtechnik公司推出商业名称叫Transmag的脉冲调制交流激磁(pulsed anernating current exciting)电磁流量计。流量信号幅值为通常矩形波激磁仪表的10倍，具有较高的信噪比，适用于纸浆、矿浆，甚至含有磁性颗粒的浆液。
1992年，德国Fischer and Porter GmbH推出用于测量非满管圆管流量的Part卜MAG多路电极电磁流量计“.，爱知时计电机1993年透露了非满管电磁流量计圆型机的若干情况”.。1995年7月，日本“95水道展“上，爱知时计电机公司和东芝公司分别展示了非满管电磁流量计。
1996年，Horner等人在Engl的均匀磁场F任意流型平均流速数学表达式的基础上，提出了以层析成像理论为基础的多电极电磁流量计测量平均流速的方法，研制出了工业共非轴对称流量测量的多电极电磁流量计“”‘1“。同年，我国清华大学的张小章提出了基于流动电磁测量理论的流场重建理论。”12“。多电极电磁流量计不但能解决非轴对称流型的流量测量，还可用于流场速度分布的求解。从80年代开始，许多学者多电极电磁流量汁进行了研究，并取得了不少成果。”1”1。2000 年，我国浙江大学研制成功多电极成像式电磁流量计“。
接着，管道式和插入式统一电磁流量计的产生突破了管道式电磁流量计精度高而不易检修、插入式电磁流量计易于检修而精度低的局限“.，它可以在线带压安装和方便地进行电极检修，解决传统电磁流量计电极污染后的检修问题卡。美国的March—Mcb irney公司的插入式电磁流量计在该领域处于地位，广泛应用于污水、浆水、饮料、化工领域的流体测量。
1．2．2影晌电磁流量计的因素
1．被测介质物理性能
1．被测介质电导率
使用智能电磁流量计的前提是被测液体必须是导电的，不能低于阀值(即下限值)。电导率低于闽值会产生测量误差直至不能使用，超过闽值即使变化也可以测量，示值误差变化不大，通用型电磁流量计的闽值在10 4～5×lO 6)s／cm之间，视型号而异。电磁流量计不能用于电导率更低的液体是因为传感器与变送器阻抗的匹配问题。变送器内阻与液体电导率的关系是.个反比例的关系，例如，对于圆盘形的电极来说，如果电极的直径相对于两电极间的距离很小时，则可以近似地认为变送器的内阻为： l l 2i (1．1) 式中，o为液体的电导率(s／cm)，d为电极的直径(cm)。对于电磁流量汁来说，变送器产生的感应电动势只有几【【}V，能否进行准确的测量，还要取决于转换器的输入阻抗，通常要求转换器的输入阻抗应远远大于变送器内阻，才可以保证仪表的测量精度。目前，转换器的输入阻抗一般达到100～ 200MQ，即要保证O．1％传输精度的传感器内阻必须小于100～200KQ。假设电极直径为1cm，那么根据上式可得被测介质电导率为(O．5～1)×10 s／m。故使用时还取决于传感器和转换器间流量信号线长度及其分布电容。非接触电容耦合大围所起的作用，更大于降低电导率所起作用。
4．电池供电式电磁流量计
电磁流量计的灵敏度以单位流速产生感应电势值来表示。.，数值愈低灵敏度愈高。早期交流激磁方式灵敏度设计在1～1．5mV／(m／s)，低频矩形波激磁方式则为0．2-0．4 mY／(m／s)，现在有些仪表进一步提高到0．02一O．04 my／(m／s)，所需功率分别从数百瓦特和10—20mW降低到几十毫瓦特，从而有可能实现采用电池供电。
1．3本文的工作
流量是生产过程中需要检测和控制的重要物理量之一，电磁流量计是检测流量特别是固液双相流体流量的重要仪表。近年来，由于经济高速发展，国内的电磁流量汁的市场需求增加很快，但国内市场基本被国外的仪表厂商所垄断，而曰．采用专用芯片加密等手段进行技术。针对上述问题，本文开展了具有自主知谚{产权的电磁流量计产品的研发工作，以实现固液两相如矿浆、纸浆等难测量流体的高精度、低成本的在线测量。本文进行了电磁流量计信号转换器的研发。本文主要侧重于电磁流量计信号转换器软件系统的研发工作，具体工作如下：
1．对电磁流量计领域的国内外发展状况进行了系统全面的综述，结合当代*的芯片技术进行了电磁流量计信号转换器系统的整体设计。
2．从需求的角度围绕易用性、使用的安全性、良好的用户交互性能对电磁流量计信号转换器的软件系统进行功能设计和详细设计。
3．进行了软件系统的开发、调试。
4．对研发的电磁流量汁信号转换器进行了实验测试，验证系统工作性能。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、插入涡街流量计、智能涡街流量计，更多信息请访问开封中仪网站：
