電磁流量計(jì)的原理

電磁流量計(jì)的原理

 1. 概 述 　　

電磁流量計(jì)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)EMF）是利用法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種測(cè)量導(dǎo)電液體體積流量的儀表。50年代初EMF實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用，近年來(lái)世界范圍EMF產(chǎn)量約占工業(yè)流量?jī)x表臺(tái)數(shù)的5%～6.5%

70年代以來(lái)出現(xiàn)鍵控低頻矩形波激磁方式，逐漸替代早期應(yīng)用的工頻交流激磁方式，儀表性能有了很大提高，得到更為廣泛的應(yīng)用。

2. 原理與機(jī)構(gòu) 

EMF的基本原理是法拉第電磁感應(yīng)定律，即導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。如圖1所示，導(dǎo)電性液體在垂直于磁場(chǎng)的非磁性測(cè)量管內(nèi)流動(dòng)，與流動(dòng)方向垂直的方向上產(chǎn)生與流量成比例的感應(yīng)電勢(shì)，電動(dòng)勢(shì)的方向按“弗來(lái)明右手規(guī)則”，其值如下式

式中 E-----感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，即流量信號(hào)，V;

k-----系數(shù)；

B-----磁感應(yīng)強(qiáng)度，T；

D----測(cè)量管內(nèi)徑，m；

--- 平均流速，m/s。   

設(shè)液體的體積流量為

，則 

式中 K 為儀表常數(shù)，K= 4 KB/πD 。

 EMF由流量傳感器和轉(zhuǎn)換器兩大部分組成。傳感器典型結(jié)構(gòu)示意如圖2，測(cè)量管上下裝有激磁線圈，通激磁電流后產(chǎn)生磁場(chǎng)穿過(guò)測(cè)量管，一對(duì)電極裝在測(cè)量管內(nèi)壁與液體相接觸，引出感應(yīng)電勢(shì)，送到轉(zhuǎn)換器。激磁電流則由轉(zhuǎn)換器提供。  

3、 優(yōu) 點(diǎn)  

EMF的測(cè)量通道是一段無(wú)阻流檢測(cè)件的光滑直管，因不易阻塞適用于測(cè)量含有固體顆粒或纖維的液固二相流體，如紙漿、煤水漿、礦漿、泥漿和污水等。

EMF不產(chǎn)生因檢測(cè)流量所形成的壓力損失，儀表的阻力僅是同一長(zhǎng)度管道的沿程阻力，節(jié)能效果顯著，對(duì)于要求低阻力損失的大管徑供水管道最為適合。

EMF所測(cè)得的體積流量，實(shí)際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率（只要在某閾值以上）變化明顯的影響。

與其他大部分流量?jī)x表相比，前置直管段要求較低。

EMF測(cè)量范圍度大，通常為20：1～50：1，可選流量范圍寬。滿度值液體流速可在0.5～10m/s內(nèi)選定。有些型號(hào)儀表可在現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)需要擴(kuò)大和縮小流量（例如設(shè)有4位數(shù)電位器設(shè)定儀表常數(shù)）不必取下作離線實(shí)流標(biāo)定。

EMF的口徑范圍比其他品種流量?jī)x表寬，從幾毫米到3m?？蓽y(cè)正反雙向流量，也可測(cè)脈動(dòng)流量，只要脈動(dòng)頻率低于激磁頻率很多。儀表輸出本質(zhì)上是線性的。

易于選擇與流體接觸件的材料品種，可應(yīng)用于腐蝕性流體。

4、 缺 點(diǎn)  

EMF不能測(cè)量電導(dǎo)率很低的液體，如石油制品和有機(jī)溶劑等。不能測(cè)量氣體、蒸汽和含有較多較大氣泡的液體。

通用型EMF由于襯里材料和電氣絕緣材料限制，不能用于較高溫度的液體；有些型號(hào)儀表用于過(guò)低于室溫的液體，因測(cè)量管外凝露（或霜）而破壞絕緣。

5、 分 類(lèi)  

市場(chǎng)上通用型產(chǎn)品和特殊型儀表可以從不同角度分類(lèi)。 

如按激磁電流方式劃分，有直流激磁、交流（工頻或其他頻率）激磁、低頻矩形波激磁和雙頻矩形波激磁。幾種激磁方式的波形見(jiàn)圖3。

按輸出信號(hào)連線和激磁（或電源）連線的制式分類(lèi)，有四線制和二線制。

按轉(zhuǎn)換器與傳感器組裝方式分類(lèi)，有分離型和一體型。

按流量傳感器與管道連接方法分類(lèi)，有法蘭連接、法蘭夾裝連接、衛(wèi)生型連接和螺紋連接。

按流量傳感器電極是否與被測(cè)液體接觸分類(lèi)，有接觸型和非接觸型。按流量傳感器結(jié)構(gòu)分類(lèi)，有短管型和插入型。

按用途分類(lèi)，有通用型、防爆型、衛(wèi)生型、防侵水型和潛水型等。