電磁流量計的基本原理及其特點

【摘要】 電磁流量計由于具有安裝和使用較方便、結構和操作簡單、測量精度高，測量結果不受外在物理參數影響以及報警功能和故障自診斷等特點，因此，現已廣泛地應用于工業、醫藥等行業。

【關鍵詞】 流量傳感器;直流勵磁;交流勵磁;低頻波勵磁

一、電磁流量計的基本原理

電磁流量計是一種測量導電液體體積流量的儀表，它是利用法拉第電磁感應定律制成的。我國從五十年代初開始，將電磁流量計實現了工業化應用。近年來，在世界范圍內電磁流量計的產量一直處于工業流量儀表產量的重要地位。大體上說，電磁流量計是由流量傳感器變送器組成。流量傳感器是把流過管道內的導電液體的體積流量轉換為線性電信號。變送器是由勵磁電路、信號濾波放大電路、A/D采樣電路、微處理器電路、D/A電路、變送電路等組成。其轉換原理即法拉第電磁感應定律，也就是導體通過磁場，切割電磁線，產生電動勢。流量傳感器的磁場是通過勵磁實現的，現在大多流量傳感器采用低頻方波勵磁。在電磁流量計中，測量管內的導電介質相當于法拉第試驗中的導電金屬桿，上下兩端的兩個電磁線圈產生恒定磁場。當有導電介質流過時，則會產生感應電壓。管道內部的兩個電極測量產生的感應電壓。測量管道通過橡膠，特氟隆等不導電的內襯實現與流體和測量電極的電磁隔離。

二、電磁流量計的分類

1.電磁流量計可以分為分體型電磁流量計和一體型電磁流量計。分體型電磁流量計簡單地說是一種感應式儀表，是根據法拉第電磁感應定律來測量管內導電介質體積流量。采用了單片機嵌入式技術實現數字勵磁，在電磁流量計上采用CAN現場總線。分體型電磁流量計在滿足現場顯示的同時，還可以輸出四到二十毫安的電流信號用于調節、記錄和控制，現廣泛地應用于各種工業技術和管理部門。分體型電磁流量計除可測量一般導電液體的流量外，還可測量液固兩相流，高粘度液流及鹽類、強酸、強堿液體的體積流量。

2.一個均勻恒定的磁場的產生需要選擇最為適宜的勵磁方式。根據勵磁電流的方式劃分，主要有直流勵磁、交流勵磁、低頻方波勵磁三大類:第一類是直流勵磁。它用直流電或采用永久磁鐵產生一個恒定的均勻磁場。這種直流勵磁變送器的最大優點是受交流電磁場干擾影響很小，因而可以忽略液體中的自感現象的影響。但是使用直流磁場易使通過測量管道的電解質液體被極化，即電解質在電場中被電解，產生正負離子，在電場力的作用下，負離子跑向正極，正離子跑向負極，這將導致正負電極分別被相反極性的離子所包圍，嚴重影響儀表的正常工作。直流勵磁一般只用于測量非電解質液體，如液態金屬流量等;第二類是交流勵磁。工業上使用的電磁流量計，大多數采用工頻五十赫茲電源交流勵磁方式產生交變磁場，避免了直流勵磁電極表面的極化干擾。用交流勵磁會帶來正交干擾、同相干擾、零點漂移等一系列的電磁干擾問題。現在交流勵磁正在被低頻方波勵磁所代替;第三類是低頻方波勵磁。低頻方波勵磁波形有二值和三值兩種，其頻率通常為工頻的二分之一到三十二分之一。低頻方波勵磁能避免交流磁場的正交電磁干擾，消除由分布電容引起的工頻干擾，抑制交流磁場在管壁和流體內部引起的電渦流，排除直流勵磁的極化現象。

三、電磁流量計的優缺點

1.電磁流量計的優點。第一，電磁流量計的傳感器結構比較簡單，是流量計中運行能耗最低的流量儀表之一。在測量管內沒有可動部件和阻礙流體流動的節流部件，當流體通過流量計時不會引起任何附加的壓力損失;第二，可測量腐蝕性介質、贓污介質及懸濁性液固兩相流的流量。這是由于儀表測量管內部無阻礙流動部件，與被測流體接觸的只是測量管內襯和電極，其材料可根據被測流體的性質來選擇;第三，電磁流量計是一種體積流量測量儀表，在測量過程中，它不受被測介質的溫度、粘度、密度以一定范圍的電導率的影響。電磁流量計只需經水標定后，就可用來測量其它導電性液體的流量;第四，電磁流量計的輸出只與被測介質的平均流速成正比，與對稱分布下的層流或湍流狀態無關。電磁流量計的量程范圍非常寬可以達到一百比一，高一點可以達到一千比一的可運行流量范圍;第五，電磁流量計無機械慣性，反應靈敏，可以測量瞬時脈動流量，也可測量正反兩個方向的流量。

2.電磁流量計的缺點。:第一，不能用來測量氣體、蒸汽以及含有大量氣體的液體;第二，不能用來測量電導率很低的液體介質，電磁流量計還不能測量石油制品或有機溶劑等介質;第三，不能用于測量高溫介質。目前受到普通工業用電磁流量計測量管內襯材料和電氣絕緣材料的限制;第四，電磁流量計容易受到外界電磁干擾的影響。

電磁流量計應用領域廣泛，大口徑儀表較多應用于給排水工程，中小口徑常用于高要求或難測場合。電磁流量計一定要安裝在管路的最低點或者管路的垂直段，才能保證電磁流量計的使用和對精度的要求。

參考文獻

[1]陶紅艷，余洪波.傳感器與現代檢測技術.清華大學出版社，2009(3)

[2]蔡武昌，應啟戛.新型流量檢測儀表.化學工業出版社，2006(1)