工作原理

電磁流量計是根據法拉第電磁感應定律進行流量測量的流量計。電(dian)磁(ci)流(liu)量(liang)計的優點是壓(ya)損極小，可(ke)測流(liu)量(liang)范圍(wei)(wei)大(da)(da)。較(jiao)大(da)(da)流(liu)量(liang)與較(jiao)小流(liu)量(liang)的比(bi)值一般(ban)為(wei)20：1以上，適用的工業管徑范圍(wei)(wei)寬(kuan)，較(jiao)大(da)(da)可(ke)達3m，輸(shu)出信號和被測流(liu)量(liang)成(cheng)線性(xing)，準確度(du)較(jiao)高，可(ke)測量(liang)電(dian)導(dao)率(lv)≥5μs/cm的酸、堿、鹽(yan)溶(rong)液、水(shui)、污水(shui)、腐(fu)蝕性(xing)液體以及泥漿(jiang)、礦漿(jiang)、紙漿(jiang)等的流(liu)體流(liu)量(liang)。但它不能測量(liang)氣(qi)體、蒸汽以及純凈水(shui)的流(liu)量(liang)。

當(dang)導(dao)體在(zai)(zai)磁(ci)場(chang)(chang)(chang)中作(zuo)切割磁(ci)力(li)線運(yun)動時(shi)，在(zai)(zai)導(dao)體中會(hui)(hui)產生感(gan)應(ying)電(dian)勢(shi)，感(gan)應(ying)電(dian)勢(shi)的(de)(de)大小與導(dao)體在(zai)(zai)磁(ci)場(chang)(chang)(chang)中的(de)(de)有效(xiao)長度及導(dao)體在(zai)(zai)磁(ci)場(chang)(chang)(chang)中作(zuo)垂直于磁(ci)場(chang)(chang)(chang)方(fang)向(xiang)運(yun)動的(de)(de)速度成正(zheng)比。同理(li)，導(dao)電(dian)流體在(zai)(zai)磁(ci)場(chang)(chang)(chang)中作(zuo)垂直方(fang)向(xiang)流動而切割磁(ci)感(gan)應(ying)力(li)線時(shi)，也會(hui)(hui)在(zai)(zai)管道兩(liang)邊的(de)(de)電(dian)極上(shang)產生感(gan)應(ying)電(dian)勢(shi)。感(gan)應(ying)電(dian)勢(shi)的(de)(de)方(fang)向(xiang)由(you)右手(shou)定則判定，感(gan)應(ying)電(dian)勢(shi)的(de)(de)大小由(you)下式(shi)確定：

Ex=BDv－－－－－－－－－－－－－－－－-式（1）

式中Ex—感(gan)應電(dian)勢(shi)，V；

　　B—磁感應(ying)強度，T

　　D—管(guan)道內(nei)徑，m

　　v—液(ye)體的平均流速，m/s

然而體(ti)積流量qv等(deng)于流體(ti)的(de)流速v與管(guan)道截面積（πD2）/4的(de)乘積，將式(shi)（1）代入該式(shi)得：

Qv=(πD/4B)* Ex －－－－－－－－-式（2）

由(you)上式可知，在管道(dao)直徑D己定(ding)且保持(chi)磁(ci)感(gan)應強度B不(bu)變時，被測(ce)體積(ji)流(liu)量與感(gan)應電(dian)勢(shi)呈(cheng)線性關系。若在管道(dao)兩(liang)側各(ge)插入一根電(dian)極(ji)，就可引入感(gan)應電(dian)勢(shi)Ex，測(ce)量此電(dian)勢(shi)的大(da)小(xiao)，就可求得體積(ji)流(liu)量。

據法(fa)拉第電(dian)磁感應(ying)(ying)(ying)原理(li)，在與測(ce)量(liang)管(guan)軸(zhou)線和磁力線相垂(chui)直的(de)管(guan)壁上(shang)安裝了一對檢測(ce)電(dian)極(ji)，當導電(dian)液體沿測(ce)量(liang)管(guan)軸(zhou)線運動時，導電(dian)液體切割(ge)磁力線產(chan)生感應(ying)(ying)(ying)電(dian)勢，此感應(ying)(ying)(ying)電(dian)勢由兩個(ge)檢測(ce)電(dian)極(ji)檢出，數值大小與流速成正(zheng)比例(li)，其值為(wei)：

E=B·V·D·K

式中(zhong)：E－感應電(dian)勢；

K－與磁場分布及軸向長度有關的系數(shu)；

B－磁感應強度；

V－導電液體平(ping)均流速；

D－電極間距；（測量管內直徑(jing)）

傳感器將(jiang)感應(ying)電勢E作為流(liu)量信號，傳送(song)到轉(zhuan)換器，經放(fang)大，變換濾波等(deng)信號處理后，用帶背(bei)光(guang)的點陣式(shi)液晶顯示瞬時流(liu)量和(he)累積流(liu)量。轉(zhuan)換器有(you)4~20mA輸出(chu)，報警輸出(chu)及頻率輸出(chu)，并(bing)設(she)有(you)RS－485等(deng)通訊(xun)接口，并(bing)支(zhi)持HART和(he)MODBUS協(xie)議。

注(zhu)：不同電磁流量(liang)計參數略有差異，使用時請務(wu)必查看說明書。

根據法(fa)拉第電(dian)(dian)磁感應定律，在(zai)磁感應強度(du)為B的均勻(yun)磁場(chang)中，垂(chui)直(zhi)于磁場(chang)方向放一(yi)個內(nei)徑為D的不導(dao)磁管(guan)道，當導(dao)電(dian)(dian)液體在(zai)管(guan)道中以流速(su)v流動(dong)時，導(dao)電(dian)(dian)流體就切割磁力線(xian).如果(guo)在(zai)管(guan)道截面(mian)上(shang)垂(chui)直(zhi)于磁場(chang)的直(zhi)徑兩(liang)端安裝(zhuang)一(yi)對(dui)電(dian)(dian)極則可(ke)以證明，只要管(guan)道內(nei)流速(su)分布為軸對(dui)稱分布，兩(liang)電(dian)(dian)極之間(jian)產(chan)生感生電(dian)(dian)動(dong)勢：

e=KBDv (3-36)

式(shi)中，v為管道截面上的平均流速，k為儀表常數。由此可得管道的體(ti)積流量為：

qv= πeD/4KB (3-37)

由上式(shi)可見(jian)，體積流量(liang)qv與(yu)感應(ying)電(dian)動(dong)勢e和(he)測量(liang)管內徑D成線性(xing)關(guan)系，與(yu)磁場的磁感應(ying)強(qiang)度(du)B成反比(bi)，與(yu)其它物理參數無(wu)關(guan)。這就是電(dian)磁流量(liang)計(ji)的測量(liang)原理。

需要說明(ming)的(de)是(shi)，要使(shi)式(shi)(3—37)嚴格成立(li)，必須使(shi)電磁(ci)流量計測量條件滿(man)足下列假定：

①磁(ci)場是均勻分布的恒定磁(ci)場;

②被測流體的流速軸對稱分(fen)布;

③被(bei)測(ce)液體是非磁性(xing)的;

④被測液(ye)體(ti)的電(dian)導(dao)率均勻且各向同(tong)性。

二、使用特點

1、測量不受流(liu)體密度、粘度、溫度、壓力和電(dian)導率(lv)變化的影響(xiang)；

2、測量(liang)管內(nei)無(wu)阻礙流動部件(jian)，無(wu)壓損，直管段(duan)要求較低(di)。對(dui)漿液測量(liang)有獨特的適應性；

3、合理選擇傳感器襯(chen)里和電極材料，即具有(you)良好的(de)耐腐蝕(shi)和耐磨(mo)損性；

4、轉換器采用新穎(ying)勵磁方式，功(gong)耗(hao)低、零點穩定、準確度高(gao)。流(liu)量范(fan)圍度可(ke)達150：1；

5、轉換器可與傳感(gan)器組成一(yi)體型(xing)或分離型(xing)；

6、轉換器(qi)采用(yong)16位高性(xing)能微處理器(qi)，2x16LCD顯(xian)示，參數設定方便，編(bian)程可靠；

7、流量計(ji)為雙向測量系統，內裝(zhuang)三個積算器：正(zheng)向總量、反向總量及差值總量；可顯示正(zheng)、反流量，并具有多種輸出：電流、脈沖、數字通訊、HART；

8、轉(zhuan)換器采用表面安(an)裝技術(SMT)，具(ju)有自檢和(he)自診(zhen)斷功能；

9、測量精度不受流體(ti)密度、粘(zhan)度、溫度、壓力和(he)電導率變化的影響(xiang)，傳感器感應電壓信號與平均流速呈線性關(guan)系，因此測量精度高。

10、測(ce)量(liang)管(guan)道內(nei)無(wu)阻流件，因此(ci)沒有附(fu)加的(de)壓力損失；測(ce)量(liang)管(guan)道內(nei)無(wu)可動部件，因此(ci)傳感器(qi)壽命極(ji)長。

11、由(you)于感應(ying)電壓(ya)信號(hao)是在(zai)整(zheng)個充滿磁場的(de)(de)空間中形成的(de)(de)，是管道(dao)載面上的(de)(de)平均值，因此傳感器所需(xu)的(de)(de)直(zhi)管段較短，長度為(wei)5倍的(de)(de)管道(dao)直(zhi)徑。

12、轉換器(qi)采(cai)用先進的單(dan)片機（MCU）和表面貼裝技術(shu)（SMT），性能可靠，精(jing)度高，功(gong)耗低，零點穩定(ding)(ding)，參數設定(ding)(ding)方便。點擊中文顯示(shi)LCD，顯示(shi)累(lei)積流量，瞬(shun)時流量、流速、流量百分比等。

13、雙向測量(liang)系統，可測正向流量(liang)、反向流量(liang)。采(cai)用特殊的(de)生產工(gong)藝和優質材料，確(que)保產品的(de)性能在長時候(hou)內保持穩定(ding)。

三、注意事項

1、 精(jing)度等(deng)級(ji)(ji)和(he)功能根據測量(liang)(liang)要求(qiu)(qiu)和(he)使用(yong)場合(he)(he)選擇(ze)儀表(biao)精(jing) 度等(deng)級(ji)(ji)，做到經濟合(he)(he)算(suan)。比如(ru)用(yong)于貿易結(jie)算(suan)、產(chan)品交接(jie)和(he)能源計(ji)(ji)量(liang)(liang)的場合(he)(he)，應該(gai)選擇(ze)精(jing)度等(deng)級(ji)(ji)高些，如(ru)1.0級(ji)(ji)、0.5級(ji)(ji)，或(huo)者更高等(deng)級(ji)(ji); 用(yong)于過(guo)程控制(zhi)的場合(he)(he)，根據控制(zhi)要求(qiu)(qiu)選擇(ze)不 同(tong)精(jing)度等(deng)級(ji)(ji);有(you)些僅(jin)僅(jin)是檢測一下(xia)過(guo)程流量(liang)(liang)，無需做準確(que)控制(zhi)和(he)計(ji)(ji)量(liang)(liang)的場合(he)(he)，可以選擇(ze)精(jing)度等(deng)級(ji)(ji)稍低的，如(ru)1.5級(ji)(ji)、2.5級(ji)(ji)，甚至 4.0級(ji)(ji)，這時可以選用(yong)價格低廉的插入式電磁(ci)流量(liang)(liang)計(ji)(ji)。

2、測量(liang)(liang)介(jie)質流速(su)、儀(yi)(yi)表(biao)(biao)(biao)量(liang)(liang)程與口(kou)徑(jing)(jing) 測量(liang)(liang)一般的介(jie)質時(shi)，電磁流量(liang)(liang)計的滿度 流量(liang)(liang)可以在測量(liang)(liang)介(jie)質流速(su)0.5—12m/s范(fan)圍內 選用，范(fan)圍比(bi)較寬。選擇儀(yi)(yi)表(biao)(biao)(biao)規格(ge)(口(kou)徑(jing)(jing))不(bu)一 定與工藝管(guan)道(dao)相同，應(ying)視測量(liang)(liang)流量(liang)(liang)范(fan)圍是否(fou) 在流速(su)范(fan)圍內確定，即(ji)當(dang)管(guan)道(dao)流速(su)偏低，不(bu)能滿足流量(liang)(liang)儀(yi)(yi)表(biao)(biao)(biao)要求時(shi)或者在此流速(su)下測量(liang)(liang)準 確度不(bu)能保(bao)證時(shi)，需要縮小儀(yi)(yi)表(biao)(biao)(biao)口(kou)徑(jing)(jing)，從而提 高管(guan)內流速(su)，得到(dao)滿意測量(liang)(liang)結果。

3、盡量避開鐵磁(ci)性物體及(ji)具有強電磁(ci)場(chang)的設備，以免(mian)磁(ci)場(chang)影響傳感(gan)器(qi)的工作磁(ci)場(chang)和流量信(xin)號。

4、應盡量安裝在干燥(zao)通(tong)風(feng)之處(chu)，避免日曬雨淋，環境溫度應在-20～+60℃，相對濕(shi)度小于(yu)85%。

5、流(liu)量計周(zhou)圍應有(you)充裕的空(kong)間，便于(yu)檢(jian)測與(yu)維修。