電磁流(liu)量計 （Eletromagnetic Flowmeters，簡(jian)稱EMF）是20世(shì)紀50~60年代(dai)随着電(dian)子技術(shu)的發展(zhǎn)而迅速(sù)發展🧑🏽‍🤝‍🧑🏻起(qi)來的🐪流(liu)🙇‍♀️量測量(liang)儀表。電(dian)磁流量(liang)計是根(gēn)據法拉(la)第電磁(cí)感應定(dìng)律制成(cheng)的，用來(lai)測量導(dao)電液體(tǐ)體積流(liú)量的儀(yí)表。由于(yú)其優🛀點(dian)，電磁流(liu)量計🔞目(mu)前已廣(guang)泛地被(bèi)應用于(yu)工業過(guo)程中各(ge)種導電(diàn)液體✂️的(de)流量測(cè)量，如各(gè)種酸、堿(jian)、鹽等腐(fǔ)蝕性介(jiè)質；電磁(ci)流量計(jì)各種💁漿(jiāng)液流量(liàng)測🔴量，形(xíng)成了應(ying)用領域(yù)。
    在結構(gou)上，電磁(cí)流量計(ji)由電磁(cí)流量傳(chuán)感器和(hé)轉換器(qì)兩部分(fèn)👨‍❤️‍👨組成。傳(chuan)感器安(ān)裝在工(gōng)業過程(chéng)管道上(shàng)，它的作(zuò)用是将(jiang)流進管(guan)道内的(de)液體體(tǐ)積流量(liàng)值線性(xing)地變換(huan)🏃‍♂️成感生(shēng)電勢信(xin)✌️号，并通(tōng)過傳輸(shū)線将此(cǐ)信号送(sòng)到轉換(huàn)器。轉換(huàn)器安裝(zhuāng)在離傳(chuán)感器不(bú)太遠的(de)地✔️方，它(ta)将傳感(gǎn)🐇器送來(lai)的流量(liang)信号進(jìn)行放大(da)，并轉換(huan)成流量(liang)信号成(chéng)⭐正比的(de)标準電(dian)👅信号輸(shū)出，以進(jìn)♊行顯🙇🏻示(shi)，累積和(hé)調節控(kong)♌制。

電磁(cí)流量計(ji)的基本(běn)原理
(一(yi))測量原(yuan)理
    根據(jù)法拉第(di)電磁感(gan)應定律(lǜ)，當一導(dao)體在磁(ci)場中運(yùn)動切割(ge)磁力線(xiàn)時，在導(dǎo)體的兩(liang)端即産(chan)生感生(shēng)電勢e，其(qí)方向由(you)右手🌍定(ding)則确定(dìng)，其大小(xiao)與磁場(chang)的磁感(gǎn)應🐅強度(du)B，導體在(zài)磁場内(nèi)的長度(du)L及導體(ti)的運動(dong)速度u成(chéng)正比，如(rú)果B， L，u三者(zhe)互相垂(chui)直，則
e＝Blu       (3－35)
與(yǔ)此相仿(pang)．在磁感(gǎn)應強度(dù)爲B的均(jun)勻磁場(chǎng)中，垂直(zhí)于磁🈲場(chang)方🏃‍♀️向放(fàng)一個内(nei)徑爲D的(de)不導磁(cí)管道，當(dang)導電液(ye)體在㊙️管(guǎn)道中以(yi)流速u流(liu)動時，導(dǎo)電流體(tǐ)就切割(gē)磁力線(xian)．如果🐉在(zài)管道截(jie)面上垂(chuí)直于磁(ci)場的直(zhi)徑兩端(duān)安裝一(yi)對電極(jí)(圖3—17)則可(ke)👉以證明(míng)，隻要管(guan)道内🈲流(liú)速分布(bu)爲軸對(dui)稱分布(bù)，兩電極(jí)之間也(yě)特産生(shēng)感生電(diàn)動勢：
e＝BD        (3－36)
式(shì)中，爲管(guan)道截面(mian)上的平(ping)均流速(su)．由此可(kě)得管道(dao)的體積(jī)流量爲(wei)：
qv＝πDUˉ＝   （3－37）
由上式(shì)可見，體(ti)積流量(liang)qv與感應(yīng)電動勢(shi)e和測量(liàng)管内徑(jìng)D成線性(xìng)關系，與(yu)磁場的(de)磁感應(yīng)強度B成(chéng)反比，與(yu)其它物(wu)⭐理參數(shù)無關．這(zhè)就是電(diàn)磁流量(liàng)計的測(cè)量原理(li)．
需要說(shuō)明的是(shi)，要使式(shi)（3—37）嚴格成(cheng)立，必須(xū)使測量(liang)條件滿(mǎn)足下列(liè)假定：
①磁(cí)場是均(jun1)勻分布(bu)的恒定(ding)磁場；
②被(bei)測流體(tǐ)的流速(su)軸對稱(chēng)分布；
③被(bei)測液體(tǐ)是非磁(cí)性的；
④被(bei)測液體(tǐ)的電導(dao)率均勻(yun)且各向(xiàng)同性。
圖(tú)3－17電磁流(liu)量計原(yuan)理簡圖(tú)

1－磁極(ji)；2－電極；3－管(guǎn)道
(二)勵(lì)磁方式(shi)
    勵磁方(fang)式即産(chǎn)生磁場(chang)的方式(shì)．由前述(shu)可知，爲(wèi)使式(3—37)嚴(yan)🐉格成立(lì)，必🏃‍♂️須滿(man)足的條(tiao)件就是(shì)要有一(yī)個均勻(yún)恒定的(de)磁場🌂．爲(wèi)此，就需(xū)要選擇(zé)一種合(he)适的勵(lì)磁方式(shi)。目前，一(yi)般有三(san)種勵碰(peng)方式，即(ji)直流勵(lì)☔磁、交流(liú)勵磁和(hé)低頻方(fang)波勵磁(cí)．現分别(bié)予以介(jiè)紹．
1．直流(liú)勵磁
    直(zhí)流勵磁(cí)方式用(yòng)直流電(dian)産生磁(cí)場或采(cǎi)用磁鐵(tiě)，它能産(chǎn)生一個(gè)恒定的(de)均勻磁(ci)場．這種(zhǒng)直流勵(lì)磁變送(sòng)器的🆚受(shòu)交流電(diàn)磁場❄️幹(gan)擾影響(xiang)很小，因(yīn)而可以(yǐ)忽略液(yè)體中的(de)自感現(xian)象的影(ying)響．但是(shì)，使用直(zhi)流磁場(chang)易使通(tong)過測量(liang)管道的(de)電解質(zhi)液⭐體被(bèi)極化，即(ji)電解質(zhì)在電場(chǎng)中被電(dian)解，産生(shēng)正負離(li)子．在電(dian)場力的(de)作用下(xià)，負離子(zi)跑🏃‍♂️向正(zheng)極，正離(li)子跑向(xiang)負極．如(rú)圖3—18所示(shi)．這樣，将(jiang)導緻💚正(zhèng)負電🙇‍♀️極(jí)分别被(bèi)相反極(jí)性的離(lí)子所包(bāo)圍，嚴重(zhòng)影響電(diàn)磁流量(liàng)計的正(zhèng)常工作(zuo)．所以，直(zhi)流勵磁(cí)一般隻(zhī)用于測(ce)量非電(diàn)解質液(ye)體，如液(yè)态金屬(shu)等🌂．
圖3－18直(zhi)流勵磁(ci)方式

2．交流(liú)勵磁
    目(mu)前，工業(yè)上使用(yòng)的電磁(ci)流量計(ji)，大都采(cai)用工頻(pin)(50Hz)電源🥰交(jiao)流勵磁(ci)方式，即(jí)它的磁(cí)場是由(you)正弦交(jiāo)變電流(liú)産生的(de)，所以産(chǎn)生的磁(cí)場也是(shì)一個交(jiao)變磁場(chang)．交變🐆磁(ci)場變送(song)器的主(zhu)要優🏃‍♀️點(diǎn)是消除(chu)了電極(jí)表面的(de)極化于(yu)擾．另外(wai)，由于磁(ci)場是交(jiao)變的，所(suǒ)以輸出(chū)信号也(yě)是交變(bian)信号，放(fàng)大和轉(zhuan)換低電(diàn)平的交(jiāo)流信号(hao)要比直(zhi)流信号(hào)容易🚶‍♀️得(dé)多．
如果(guǒ)交流磁(ci)場的磁(cí)感應強(qiang)度爲
B＝Bm sint             （3－38）
則(zé)電極上(shàng)産生的(de)感生電(diàn)動勢爲(wei)
e＝Bm Dsint            （3－39）
被測體(ti)積流量(liàng)爲
qv= D                  （3－40）
式中(zhōng)Bm――磁場磁(ci)感應強(qiang)度的最(zui)大值；
――勵(li)磁電流(liú)的角頻(pín)率，＝2f；
t――時間(jiān)；
f――電源頻(pín)率．
由式(shi)(3－40)可知，當(dang)測量管(guǎn)内徑D不(bú)變，磁感(gǎn)應強度(du)Bm爲一定(dìng)值🈲時☁️，兩(liang)電極🤩上(shàng)輸出的(de)感生電(dian)動勢e與(yǔ)流量qv成(chéng)正比．這(zhè)就㊙️是交(jiao)流磁場(chang)電磁流(liu)量變送(song)器的基(jī)本工作(zuò)原理．
    值(zhi)得注意(yì)的是，用(yòng)交流磁(ci)場會帶(dai)來一系(xì)列的電(diàn)磁📱幹擾(rao)問題．例(li)如正交(jiāo)幹擾．同(tong)相幹擾(rǎo)等，這些(xie)幹擾信(xìn)❗号與❗有(you)用的流(liú)量信✏️号(hào)混雜在(zai)一起．因(yin)此，如何(hé)正确區(qu)分流量(liàng)信号與(yu)幹擾信(xin)号，并如(ru)何有效(xiào)地抑制(zhì)和排除(chú)各種幹(gan)擾信号(hao)，就成爲(wèi)交流勵(li)磁電磁(ci)流量計(jì)研制的(de)重要課(kè)題。
3．低頻(pín)方波勵(lì)磁
    直流(liu)勵磁方(fāng)式和交(jiao)流勵滋(zī)方式各(gè)有優缺(quē)點，爲了(le)💋充分♻️發(fā)揮它❗們(men)的優點(dian)，盡量避(bì)免它們(men)的缺點(diǎn)，70年代以(yi)來，人們(men)開始采(cai)用低頻(pín)方波勵(li)磁方式(shì)．它的勵(lì)磁電流(liu)波形如(ru)圖💜3—19所示(shì)，其頻率(lǜ)通常爲(wei)工頻的(de)1／4－l／10．
圖3－19方波(bo)勵磁電(diàn)流波形(xing)

    從圖(tú)3－19可見，在(zài)半個周(zhōu)期内，磁(cí)場是恒(héng)穩的直(zhí)流磁場(chang)，它具有(yǒu)直流勵(li)磁的特(tè)點，受電(diàn)磁幹擾(rǎo)影響很(hen)小．從整(zheng)個時間(jiān)過程看(kan)，方波信(xìn)号又是(shi)一個交(jiāo)變的信(xìn)号，所以(yǐ)它能克(kè)服直流(liu)勵滋易(yì)産生的(de)極化現(xian)象．因此(ci)，低頻方(fāng)波勵磁(ci)是一種(zhong)比較好(hǎo)的勵磁(ci)方式，目(mu)前已在(zài)電磁流(liú)量計上(shang)廣泛的(de)應用．概(gai)括一💁下(xia)，電磁流(liú)量計具(jù)有如下(xia)幾個優(you)點：
①電磁(cí)流量計(jì)能避免(mian)交流磁(ci)場的正(zheng)交電磁(ci)幹擾；
②電(dian)磁流量(liàng)計消除(chú)由分布(bu)電容引(yǐn)起的工(gong)頻幹擾(rao)；
③電磁流(liú)量計抑(yì)制交流(liu)磁場在(zài)管壁和(hé)流體内(nei)部引起(qi)的電🌈渦(wo)流；
④電磁(ci)流量計(jì)排除直(zhí)流勵磁(cí)的極化(huà)現象．