電磁(ci)流量(liang)計 （Eletromagnetic Flowmeters，簡(jian)稱EMF）是(shi)20世紀(ji)50~60年代(dai)随着(zhe)電子(zi)技術(shu)的發(fa)展而(er)迅速(su)發展(zhan)起來(lai)的流(liu)量測(ce)量儀(yi)表。電(dian)磁流(liu)量計(ji)是根(gen)據法(fa)拉第(di)電磁(ci)感應(ying)定律(lü)制成(cheng)的，用(yong)來測(ce)量導(dao)電液(ye)體體(ti)積流(liu)量的(de)儀表(biao)。由于(yu)其優(you)點，電(dian)磁流(liu)量計(ji)✊目前(qian)已廣(guang)泛地(di)被應(ying)用于(yu)工業(ye)過程(cheng)中各(ge)種導(dao)電液(ye)體的(de)流量(liang)測量(liang)，如各(ge)種酸(suan)🌈、堿、鹽(yan)等腐(fu)蝕性(xing)介質(zhi)；電磁(ci)流量(liang)計各(ge)種漿(jiang)液流(liu)量測(ce)量，形(xing)成了(le)應用(yong)領域(yu)。
    在結(jie)構上(shang)，電磁(ci)流量(liang)計由(you)電磁(ci)流量(liang)傳感(gan)器和(he)轉換(huan)器兩(liang)部分(fen)組成(cheng)。傳感(gan)器安(an)裝在(zai)工業(ye)過程(cheng)管道(dao)上，它(ta)的作(zuo)用是(shi)将流(liu)進管(guan)道内(nei)的液(ye)體體(ti)積流(liu)量值(zhi)線性(xing)地變(bian)換成(cheng)感生(sheng)🚩電勢(shi)信号(hao)，并通(tong)過傳(chuan)輸線(xian)将此(ci)信号(hao)♌送到(dao)轉換(huan)器。轉(zhuan)換器(qi)安裝(zhuang)在離(li)傳感(gan)器不(bu)✍️太遠(yuan)的地(di)方，它(ta)将傳(chuan)感器(qi)送來(lai)的流(liu)🌏量信(xin)号進(jin)行放(fang)大，并(bing)轉換(huan)成流(liu)量信(xin)号成(cheng)正比(bi)的标(biao)準電(dian)♋信号(hao)輸出(chu)，以進(jin)行顯(xian)示，累(lei)積和(he)調節(jie)控制(zhi)。

電磁(ci)流量(liang)計的(de)基本(ben)原理(li)
(一)測(ce)量原(yuan)理
    根(gen)據法(fa)拉第(di)電磁(ci)感應(ying)定律(lü)，當一(yi)導體(ti)在磁(ci)場中(zhong)運動(dong)切割(ge)磁力(li)💃線時(shi)，在導(dao)體的(de)兩端(duan)即産(chan)生感(gan)生電(dian)勢e，其(qi)方向(xiang)由右(you)手定(ding)則确(que)定，其(qi)大小(xiao)與磁(ci)場的(de)磁感(gan)應強(qiang)度B，導(dao)體在(zai)磁場(chang)内的(de)🈲長度(du)L及⭕導(dao)體的(de)運動(dong)速度(du)u成正(zheng)比，如(ru)果B， L，u三(san)者互(hu)相🚩垂(chui)直，則(ze)
e＝Blu       (3－35)
與此(ci)相仿(pang)．在磁(ci)感應(ying)強度(du)爲B的(de)均勻(yun)磁場(chang)中，垂(chui)直于(yu)磁場(chang)方向(xiang)放一(yi)個内(nei)徑爲(wei)D的不(bu)導磁(ci)管道(dao)，當導(dao)電液(ye)體在(zai)管道(dao)中以(yi)⛷️流速(su)u流動(dong)時，導(dao)電流(liu)體就(jiu)切割(ge)磁力(li)💞線．如(ru)果在(zai)管道(dao)截面(mian)上垂(chui)直于(yu)磁場(chang)的♈直(zhi)徑兩(liang)端安(an)裝一(yi)對電(dian)🈚極(圖(tu)3—17)則可(ke)以證(zheng)明，隻(zhi)要管(guan)道内(nei)流速(su)分布(bu)🍓爲軸(zhou)對稱(cheng)分🧑🏽‍🤝‍🧑🏻布(bu)，兩電(dian)極之(zhi)間也(ye)特産(chan)生🌍感(gan)生電(dian)動勢(shi)：
e＝BD        (3－36)
式中(zhong)，爲管(guan)道截(jie)面上(shang)的平(ping)均流(liu)速．由(you)此可(ke)得管(guan)道的(de)體積(ji)流量(liang)爲：
qv＝πDUˉ＝   （3－37）
由(you)上式(shi)可見(jian)，體積(ji)流量(liang)qv與感(gan)應電(dian)動勢(shi)e和測(ce)量管(guan)内徑(jing)D成線(xian)👈性🌈關(guan)系，與(yu)磁場(chang)的磁(ci)感應(ying)強度(du)B成反(fan)比，與(yu)其它(ta)物理(li)參⭕數(shu)無關(guan)．這就(jiu)是電(dian)磁流(liu)量計(ji)的測(ce)量原(yuan)理．
需(xu)要說(shuo)明的(de)是，要(yao)使式(shi)（3—37）嚴格(ge)成立(li)，必須(xu)使測(ce)量條(tiao)件滿(man)足下(xia)列假(jia)定：
①磁(ci)場是(shi)均勻(yun)分布(bu)的恒(heng)定磁(ci)場；
②被(bei)測流(liu)體的(de)流速(su)軸對(dui)稱分(fen)布；
③被(bei)測液(ye)體是(shi)非磁(ci)性的(de)；
④被測(ce)液體(ti)的電(dian)導率(lü)均勻(yun)且各(ge)向同(tong)性。
圖(tu)3－17電磁(ci)流量(liang)計原(yuan)理簡(jian)圖

1－磁(ci)極；2－電(dian)極；3－管(guan)道
(二(er))勵磁(ci)方式(shi)
    勵磁(ci)方式(shi)即産(chan)生磁(ci)場的(de)方式(shi)．由前(qian)述可(ke)知，爲(wei)使式(shi)(3—37)嚴格(ge)🆚成立(li)，必須(xu)滿足(zu)的條(tiao)件就(jiu)是要(yao)有一(yi)個均(jun)勻恒(heng)🤞定的(de)磁場(chang)．爲此(ci)，就需(xu)要選(xuan)⭕擇一(yi)種合(he)适的(de)勵磁(ci)方式(shi)。目前(qian)，一般(ban)有三(san)🔱種勵(li)碰方(fang)式，即(ji)💘直流(liu)勵🙇‍♀️磁(ci)、交流(liu)勵磁(ci)和低(di)頻方(fang)波勵(li)磁．現(xian)分别(bie)予以(yi)介紹(shao)．
1．直流(liu)勵磁(ci)
    直流(liu)勵磁(ci)方式(shi)用直(zhi)流電(dian)産生(sheng)磁場(chang)或采(cai)用磁(ci)鐵，它(ta)能産(chan)生一(yi)個恒(heng)定的(de)均勻(yun)磁場(chang)．這種(zhong)直流(liu)勵磁(ci)變送(song)器的(de)受交(jiao)流電(dian)磁場(chang)幹擾(rao)🌈影響(xiang)很小(xiao)，因而(er)可以(yi)忽略(lue)液體(ti)中的(de)自感(gan)現象(xiang)的影(ying)響．但(dan)是，使(shi)用直(zhi)流磁(ci)場易(yi)使通(tong)過測(ce)量管(guan)道的(de)電解(jie)質液(ye)♌體被(bei)極化(hua)✨，即電(dian)解質(zhi)🔴在電(dian)場中(zhong)被電(dian)解，産(chan)生正(zheng)負離(li)子．在(zai)電👈場(chang)力的(de)作用(yong)下，負(fu)離子(zi)跑向(xiang)正極(ji)，正離(li)子跑(pao)向負(fu)極．如(ru)圖3—18所(suo)示．這(zhe)樣，将(jiang)導緻(zhi)正負(fu)電♊極(ji)分别(bie)被相(xiang)反極(ji)性的(de)離子(zi)所包(bao)🥰圍，嚴(yan)重影(ying)響電(dian)磁流(liu)量計(ji)的正(zheng)常工(gong)作．所(suo)以，直(zhi)流勵(li)磁一(yi)般隻(zhi)用于(yu)測量(liang)非電(dian)解質(zhi)液體(ti)，如液(ye)态金(jin)♋屬等(deng)．
圖3－18直(zhi)流勵(li)磁方(fang)式

2．交流(liu)勵磁(ci)
    目前(qian)，工業(ye)上使(shi)用的(de)電磁(ci)流量(liang)計，大(da)都采(cai)用工(gong)頻(50Hz)電(dian)源交(jiao)流勵(li)磁方(fang)式，即(ji)它的(de)磁場(chang)是由(you)正弦(xian)交變(bian)電流(liu)産生(sheng)🏃🏻的，所(suo)以産(chan)生的(de)☎️磁場(chang)也是(shi)一個(ge)交變(bian)磁場(chang)．交變(bian)磁場(chang)變送(song)器的(de)主要(yao)優點(dian)是消(xiao)♻️除了(le)電極(ji)表面(mian)的極(ji)化于(yu)擾．另(ling)外，由(you)于磁(ci)場是(shi)交變(bian)的，所(suo)以輸(shu)出信(xin)号也(ye)是交(jiao)變信(xin)号，放(fang)大和(he)轉換(huan)低電(dian)平的(de)交流(liu)信号(hao)要比(bi)直流(liu)信号(hao)容易(yi)得多(duo)．
如果(guo)交流(liu)磁場(chang)的磁(ci)感應(ying)強度(du)爲
B＝Bm sint             （3－38）
則(ze)電極(ji)上産(chan)生的(de)感生(sheng)電動(dong)勢爲(wei)
e＝Bm Dsint            （3－39）
被測(ce)體積(ji)流量(liang)爲
qv= D                  （3－40）
式(shi)中Bm――磁(ci)場磁(ci)感應(ying)強度(du)的最(zui)大值(zhi)；
――勵磁(ci)電流(liu)的角(jiao)頻率(lü)，＝2f；
t――時間(jian)；
f――電源(yuan)頻率(lü)．
由式(shi)(3－40)可知(zhi)，當測(ce)量管(guan)内徑(jing)D不變(bian)，磁感(gan)應強(qiang)度Bm爲(wei)一定(ding)值時(shi)，兩電(dian)極✂️上(shang)輸出(chu)的感(gan)生電(dian)動勢(shi)e與流(liu)量qv成(cheng)正比(bi)．這就(jiu)是交(jiao)流磁(ci)🆚場電(dian)磁流(liu)量變(bian)送器(qi)的基(ji)本工(gong)作原(yuan)🥰理．
    值(zhi)得注(zhu)意的(de)是，用(yong)交流(liu)磁場(chang)會帶(dai)來一(yi)系列(lie)的電(dian)磁幹(gan)擾問(wen)題．例(li)♊如正(zheng)交幹(gan)擾．同(tong)相幹(gan)擾等(deng)，這些(xie)幹擾(rao)信👌号(hao)與有(you)用💃🏻的(de)流量(liang)信号(hao)混🌈雜(za)在一(yi)起．因(yin)此，如(ru)何正(zheng)确區(qu)分流(liu)量信(xin)号與(yu)幹擾(rao)信号(hao)，并如(ru)何有(you)效地(di)抑制(zhi)和🔞排(pai)除各(ge)種幹(gan)擾信(xin)号，就(jiu)成爲(wei)交流(liu)勵磁(ci)電磁(ci)流量(liang)計💁研(yan)制的(de)重要(yao)課題(ti)。
3．低頻(pin)方波(bo)勵磁(ci)
    直流(liu)勵磁(ci)方式(shi)和交(jiao)流勵(li)滋方(fang)式各(ge)有優(you)缺點(dian)，爲了(le)充分(fen)發🛀🏻揮(hui)它們(men)的優(you)點，盡(jin)量避(bi)免它(ta)們的(de)缺點(dian)，70年代(dai)以來(lai)，人們(men)開始(shi)🏒采用(yong)低頻(pin)方波(bo)勵磁(ci)方式(shi)．它的(de)勵磁(ci)電流(liu)波形(xing)如圖(tu)3—19所示(shi)，其頻(pin)率通(tong)常爲(wei)工頻(pin)的1／4－l／10．
圖(tu)3－19方波(bo)勵磁(ci)電流(liu)波形(xing)

    從(cong)圖3－19可(ke)見，在(zai)半個(ge)周期(qi)内，磁(ci)場是(shi)恒穩(wen)的直(zhi)流磁(ci)場，它(ta)具有(you)直流(liu)勵磁(ci)的特(te)點，受(shou)電磁(ci)幹擾(rao)影響(xiang)很小(xiao)．從整(zheng)個時(shi)間過(guo)程看(kan)，方波(bo)信号(hao)又是(shi)一個(ge)交變(bian)的信(xin)号🌍，所(suo)以它(ta)🔆能克(ke)服直(zhi)流勵(li)👄滋易(yi)産生(sheng)的極(ji)化現(xian)象．因(yin)此，低(di)頻方(fang)波勵(li)磁是(shi)一種(zhong)比較(jiao)好的(de)勵磁(ci)方式(shi)，目前(qian)已🌈在(zai)電磁(ci)流量(liang)計上(shang)廣泛(fan)的🌈應(ying)用．概(gai)括一(yi)下，電(dian)磁流(liu)量💋計(ji)具有(you)如下(xia)幾個(ge)優點(dian)：
①電磁(ci)流量(liang)計能(neng)避免(mian)交流(liu)磁場(chang)的正(zheng)交電(dian)磁幹(gan)擾；
②電(dian)磁流(liu)量計(ji)消除(chu)由分(fen)布電(dian)容引(yin)起的(de)工頻(pin)幹擾(rao)；
③電磁(ci)流量(liang)計抑(yi)制交(jiao)流磁(ci)場在(zai)管壁(bi)和流(liu)體内(nei)部引(yin)🏃🏻‍♂️起的(de)🌈電渦(wo)流；
④電(dian)磁流(liu)量計(ji)排除(chu)直流(liu)勵磁(ci)的極(ji)化現(xian)象．