宏控 电磁流量计的工作原理.docx

宏控电磁流量计的工作原理caijuan导语：电磁流量计EletromagneticFlowmeters，简称EMF是20世纪5060年代随着电子技术的开展而迅速开展起来的新型流量测量仪表。电磁流量计EletromagneticFlowmeters，简称EMF是20世纪5060年代随着电子技术的开展而迅速开展起来的新型流量测量仪表。电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律制成的，电磁流量计用来测量导电液体体积流量的仪表。由于其独特的优点，电磁流量计目前已广泛地被应用于工业经过中各种导电液体的流量测量，如各种酸、碱、盐等腐蚀性介质；电磁流量计各种浆液流量测量，形成了独特的应用领域。在构造上，电磁流量计由电磁流量传感器和转换器两局部组成。传感器安装在工业经过管道上，它的作用是将流进管道内的液体体积流量值线性地变换成感生电势信号，并通过传输线将此信号送到转换器。转换器安装在离传感器不太远的地方，它将传感器送来的流量信号进展放大，并转换成流量信号成正比的标准电信号输出，以进展显示，累积和调节控制。电磁流量计的根本原理 (一)测量原理根据法拉第电磁感应定律，当一导体在磁场中运动切割磁力线时，在导体的两端即产生感生电势e，其方向由右手定那么确定，其大小与磁场的磁感应强度B，导体在磁场内的长度L及导体的运动速度u成正比，假如B，L，u三者相互垂直，那么eBlu(335)与此相仿在磁感应强度为B的均匀磁场中，垂直于磁场方向放一个内径为D的不导磁管道，当导电液体在管道中以流速u流动时，导电流体就切割磁力线假如在管道截面上垂直于磁场的直径两端安装一对电极(图317)那么可以证实，只要管道内流速分布为轴对称分布，两电极之间也特产生感生电动势：eBD(336)式中，为管道截面上的平均流速由此可得管道的体积流量为：qvDU337由上式可见，体积流量qv与感应电动势e和测量管内径D成线性关系，与磁场的磁感应强度B成反比，与其它物理参数无关这就是电磁流量计的测量原理需要讲明的是，要使式337严格成立，必须使测量条件知足以下假定：磁场是均匀分布的恒定磁场；被测流体的流速轴对称分布；被测液体是非磁性的；被测液体的电导率均匀且各向同性。图317电磁流量计原理简图1磁极；2电极；3管道 (二)励磁方式励磁方式即产生磁场的方式由前述可知，为使式(337)严格成立，第一个必须知足的条件就是要有一个均匀恒定的磁场为此，就需要选择一种适宜的励磁方式。目前，一般有三种励碰方式，即直流励磁、沟通励磁和低频方波励磁现分别予以介绍1直流励磁直流励磁方式用直流电产生磁场或者采用永久磁铁，它能产生一个恒定的均匀磁场这种直流励磁变送器的最大优点是受沟通电磁场干扰影响很小，因此可以忽略液体中的自感现象的影响但是，使用直流磁场易使通过测量管道的电解质液体被极化，即电解质在电场中被电解，产生正负离子在电场力的作用下，负离子跑向正极，正离子跑向负极如图318所示这样，将导致正负电极分别被相反极性的离子所包围，严重影响电磁流量计的正常工作所以，直流励磁一般只用于测量非电解质液体，如液态金属等图318直流励磁方式2沟通励磁目前，工业上使用的电磁流量计，大都采用工频(50Hz)电源沟通励磁方式，即它的磁场是由正弦交变电流产生的，所以产生的磁场也是一个交变磁场交变磁场变送器的主要优点是消除了电极外表的极化于扰另外，由于磁场是交变的，所以输出信号也是交变信号，放大和转换低电平的沟通信号要比直流信号轻易得多假如沟通磁场的磁感应强度为BBmsint338那么电极上产生的感生电动势为eBmDsint339被测体积流量为qv=D340式中Bm磁场磁感应强度的最大值；励磁电流的角频率，2f；t时间；f电源频率由式(340)可知，当测量管内径D不变，磁感应强度Bm为一定值时，两电极上输出的感生电动势e与流量qv成正比这就是沟通磁场电磁流量变送器的根本工作原理值得留意的是，用沟通磁场会带来一系列的电磁干扰问题例如正交干扰同相干扰等，这些干扰信号与有用的流量信号混杂在一起因此，怎样正确区分流量信号与干扰信号，并怎样有效地抑制和排除各种干扰信号，就成为沟通励磁电磁流量计研制的重要课题。3低频方波励磁直流励磁方式和沟通励滋方式各有优缺点，为了充分发挥它们的优点，尽量防止它们的缺点，70年代以来，人们开场采用低频方波励磁方式它的励磁电流波形如图319所示，其频率通常为工频的14l10图319方波励磁电流波形从图319可见，在半个周期内，磁场是恒稳的直流磁场，它具有直流励磁的特点，受电磁干扰影响很小从整个时间经过看，方波信号又是一个交变的信号，所以它能克制直流励滋易产生的极化现象因此，低频方波励磁是一种比拟好的励磁方式，目前已在电磁流量计上广泛的应用概括一下，电磁流量计具有如下几个优点：电磁流量计能防止沟通磁场的正交电磁干扰；电磁流量计消除由分布电容引起的工频干扰；电磁流量计抑制沟通磁场在管壁和流体内部引起的电涡流；电磁流量计排除直流励磁的极化现象0