电磁流量计原理


, ,电磁流量计工作原理。,20世纪50~60年代，随着电子技术的发展，电磁流量计成为一种新型流量测量仪表。按照法拉第电感电感定律，电磁流量计是用于测量导电液体体积流量的仪器。由于其独特的优点，电磁流量计目前已被广泛用于工业生产过程中各种导电液体流量的测量，例如各种酸碱、盐等腐蚀性介质；电磁流量计的各种流量测量，形成了独特的应用领域。,在结构上，电磁流量传感器由电磁流量传感器和变频器两部分组成。感应器安装在工业流道内，其作用是将流经管道的液体流经感应器线性地转换成感应电位信号，再由传输线传送到转换器。这样的转换器安装在离传感器不太远的地方，它可以将传感器产生的流量信号放大，并转化成标准电信号输出，用于显示、累积和调节控制。,电磁流量测量基础。,1)衡量原则。,根据法拉第电感定律，当导体在磁场中切割磁力线时，在两端产生感生电位。用右手定则决定它们的方向，它的大小与磁场的磁感强度B，导体的长度L和导体的运动速度成正比，L,u三个方向垂直。,e=Blu(3-35), ,与此相似。将内直径为D的非导磁管置于磁场方向，在磁感应强度为B的均匀磁场中，若导电液体以流速u穿过一条管道，导电液就切割磁力线.如在管段的直径两端安装两个电***，如果垂直于磁场(图3-17)，则当流体在管中的速度分布为轴对称分布时，两***之间的感应电动势也会发生：, ,e=BD(3-36), ,该公式中各管段的平均流动速度.由此，可求得的管道体积流量为：, ,qv=πDU=(3-37), ,由上述式可以看出，体积流量qv与感应电动势e和被测管的内径D成反比，与磁场的磁感应强度B成反比，与其它物理参数无关.电磁流量计测量原理也是如此。,应当注意的是，严格制定(3-37)式需要使测量条件符合下列假定：, ,①磁场为均布不变磁场；, ,②测定流体速度轴对称分布；, ,③试验液体为无磁性；, ,④试验液具有均匀、各向同性的导电性。,图3-17电磁流量计的基本原理。,1-磁***；2-电***；3-管。,㈡奖励办法。,激励型即产生磁场的方式.为使(3—37)式得到严格地建立，*个必要条件是要有均匀稳定的磁场.为此，必须选择一种适当的激励方法。目前常用的激励方式有直流励磁、交流励磁和低频方波励磁三种，分别介绍了它们。,1.直接激励。,DC激励通过直流方式产生磁场或采用*磁体，可以产生恒定的均匀磁场.这种zui型直流励磁变送器的***优点是它不受交流电磁场的干扰，因此，液相中可以忽略自感现象的影响.但是，通过测量管道，使用直流磁场很容易使电解液***化，即，电解电解液时，会产生正、负离子，在电场力的作用下，负离子奔向正***，正电荷跑到负***，如图3-18所示。通过这种方法，可以使正负电***环绕另一***性离子。对于电磁流量计的正常工作影响很大，所以一般只用直流励磁来测量液体非电解质液体。,表格3-18直流激励模式。,2.交流励磁。,目前工业上使用的电磁流量计，大部分都是在工频(50Hz)进行交流励磁，即，它的磁场是由正弦交变电流产生的，所以，它所产生的磁场也是一个交变磁场，其主要优点是消除电***表面的***化，而且由于磁场是交变的，输出信号是交变的，所以低电压信号的放大与转换要比直流信号容易得多。,例如交流磁场的感磁强度。,B=Bmsint(3-38), ,也就是在这个电***上产生感应电动势。,e=BmDsint(3-39), ,所测流量为。,qv=D(3-40), ,Bm型中磁感应强度zui大值；, ,激发电流的角频率，=2f；, ,t-时间；, ,f-电源频率., ,由式(3-40)可知，当测管内径D恒定并且磁感应强度Bm为一定值时，两电***上输出的感生电动势e与流量qv成正比.这是交流磁场电磁流量变送器的基本工作原理., ,应注意到，采用交流磁场会产生一系列的正交干扰问题，例如，同相干扰等等；这种类型的干扰信号混合在一起，所以，如何能够准确地分辨交通信号和干扰信号，因此，对交流励磁电磁流量计进行有效抑制和排除，是目前电磁流量计研究的重要课题。,3.低频方波激发。,从70年代起，这两种直流励磁方式各有优缺点，为了充分发挥它们各自的优点，70年代开始采用低频方波励磁方法，其励磁电流波形一般为工频的1/4-l/10。,图示3-19方波激励电流波形。,从图3-19可以看出，在半个周期内，磁场都是恒稳定的直流磁场，并且具有直流激励的特点，在整个时间周期内，由于受EMI的影响很小，方波信号也是一种交变信号，从而可以克服直流激励易产生的***化现象。低频率方波激励是一种较好的激励方式，目前在电磁流量计中得到了广泛的应用。综上所述，电磁流量计具有以下优点：, ,①电磁流量计能避免交流磁场的正交电磁干扰；, ,②电磁流量计消除了分布电容引起的工频干扰；, ,③电磁流量计抑制管壁及流体中的交流磁场所产生的涡流；, ,④电磁流量计可以排除***化直流励磁现象。