江蘇孝感尼蓝纺织制造有限责任公司(急速版)




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電磁流量(liàng)計的工作原理

電(dian)磁流量計 （ Eletromagnetic Flowmeters ，簡稱 EMF ）是(shì)20世紀50~60年代随着電(dian)子技術的發展而(er)迅速發展起來的(de)新型🏃🏻流量測量儀(yí)表。 電磁流量計 是(shì)根據法拉第電磁(ci)感應定律制成的(de)， 電磁流量計 用來(lai)測量導電液體體(ti)積流量的儀表。由(yóu)于其獨特的優點(dian)， 電磁流量計 目前(qian)已廣泛地被應用(yòng)于工業過程中各(ge)種導電液體的流(liú)量測量，如各種酸(suān)、堿、鹽等腐蝕性介(jiè)質； 電磁流量計 各(ge)種漿液流量測量(liàng)，形成了獨特的應(ying)用領域。
在結構上(shàng)， 電磁流量計 由電(diàn)磁流量傳感器和(hé)轉換器兩部分組(zu)成。傳感器安裝在(zai)工業💞過程管道上(shàng)，它的作用是将流(liú)進管道内的🌈液體(ti)體積流量值線性(xìng)地變換成感生電(dian)勢信🏃‍♂️号，并通過傳(chuan)輸線将此信号送(sòng)到轉換器。轉換器(qi)安裝在離傳🔴感器(qì)不太遠的地方，它(tā)将傳感器送來的(de)流量信号進行放(fàng)大，并轉換成流量(liang)信号成正比的㊙️标(biao)準電信号輸出，以(yǐ)進行顯示，累積和(hé)調節控制。
電磁流(liú)量計 的基本原理(li)
(一)測量原理
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，當一導體在(zai)磁場中運👅動☀️切割(ge)磁力線時，在導體(ti)的兩端即産生感(gan)生電勢e，其方🔞向由(you)右手定則确定，其(qi)大小與磁場的磁(cí)感應強度B，導體在(zai)磁場内的長度L及(ji)導體的運動速度(du)u成正比，如果B， L，u三者(zhe)互相垂直，則
e＝Blu       (3－35)
與此(cǐ)相仿．在磁感應強(qiang)度爲B的均勻磁場(chang)中，垂直于磁場方(fang)向放一個内徑爲(wei)D的不導磁管道，當(dang)導電液體在管道(dào)中以流速u流動時(shi)，導電流體就切割(ge)磁力線．如果在管(guan)道♋截面上垂直于(yu)磁場的直徑兩端(duān)安裝一對電極(圖(tú)3—17)則可以證明，隻要(yao)管道内流速分布(bù)爲軸對稱分布，兩(liang)電極之間也特産(chan)生感生電動勢💜：
e＝BD        (3－36)
式(shi)中，爲管道截面上(shang)的平均流速．由此(cǐ)可得管道的體😍積(jī)流量☔爲：
qv＝πDUˉ＝   （3－37）
由上式可(ke)見，體積流量qv與感(gǎn)應電動勢e和測量(liang)管内徑D成線性關(guan)系，與磁場的磁感(gan)應強度B成反比，與(yu)其它物理參數無(wú)關．這就是 電磁流(liu)量計 的測量原理(li)．
需要說明的是，要(yao)使式（3—37）嚴格成立，必(bì)須使測量條件滿(man)足下列假定：
①磁場(chǎng)是均勻分布的恒(héng)定磁場；
②被測流體(tǐ)的流速軸對稱分(fen)布；
③被測液體是非(fēi)磁性的；
④被測液體(ti)的電導率均勻且(qie)各向同性。
圖3－17電磁(ci)流量計原理簡圖(tú)
1－磁極；2－電極；3－管道
(二(èr))勵磁方式
勵磁方(fang)式即産生磁場的(de)方式．由前述可知(zhi)，爲使式(3—37)嚴格成立(li)，第一個必須滿足(zu)的條件就是要有(you)一個均勻⭐恒定的(de)磁場．爲此，就🛀🏻需要(yào)選擇一種合适的(de)勵磁方式。目前，一(yi)🔞般有三種勵碰☎️方(fang)式，即直流勵磁、交(jiao)👈流勵磁和🔞低頻方(fāng)波🔱勵磁．現分👨‍❤️‍👨别予(yǔ)以介紹．
1．直流勵磁(ci)
直流勵磁方式用(yòng)直流電産生磁場(chǎng)或采用永久磁鐵(tie)，它❗能産生一個恒(héng)定的均勻磁場．這(zhè)種直流勵磁變送(sòng)器的🍓最大優點是(shi)受🌂交流電磁場幹(gan)擾影響很小，因而(ér)可以忽♉略液體中(zhōng)的自感現象的影(ying)響．但是，使用直流(liú)磁場易使通過測(ce)量管道的電解質(zhi)液體被極化，即電(diàn)解質在電場中被(bei)電解，産生正負離(li)子🔞．在電場力的作(zuò)🔴用下，負離子跑向(xiàng)正極，正離子跑向(xiang)負極．如圖3—18所示．這(zhe)‼️樣，将導緻正負電(dian)極分别被相反極(jí)性的離子所包圍(wei)☁️，嚴重影響 電磁流(liú)量計 的正常工作(zuo)．所以，直流勵磁一(yī)般隻用于測量非(fei)電🌈解質🆚液體，如液(ye)态金屬等．
圖3－18直流(liú)勵磁方式
2．交流勵(lì)磁
目前，工業上使(shǐ)用的 電磁流量計(ji) ，大都采用工頻(50Hz)電(diàn)源交流勵磁方式(shì)，即它的磁場是由(yóu)正弦交變電流産(chan)生的，所以産生的(de)磁場也是一♋個交(jiāo)變磁場．交變磁場(chang)變送器的主要優(yōu)點是消除了電極(ji)表面的極化于擾(rao)．另外，由于磁場是(shi)交變的，所以輸出(chu)信号也是交變信(xìn)号✉️，放大和轉換低(di)電平的交流信号(hào)要比直流信号容(rong)易得多．
如果交流(liu)磁場的磁感應強(qiáng)度爲
B＝Bm sint             （3－38）
則電極上産(chǎn)生的感生電動勢(shi)爲
e＝Bm Dsint            （3－39）
被測體積流量(liàng)爲
qv= D                  （3－40）
式中Bm――磁場磁感(gan)應強度的最大值(zhí)；
――勵磁電流的角頻(pín)率，＝2f；
t――時間；
f――電源頻率(lü)．
由式(3－40)可知，當測量(liang)管内徑D不變，磁感(gǎn)應強度Bm爲一定值(zhi)時，兩電極上輸出(chu)的感生電動勢e與(yǔ)流量qv成正比．這就(jiù)是交流磁場電磁(cí)流量變送器的基(ji)本工作原理．
值得(dé)注意的是，用交流(liu)磁場會帶來一系(xi)列的電磁幹擾問(wen)題．例如正交幹擾(rao)．同相幹擾等，這些(xie)幹擾信号與有用(yong)的流量信号混雜(zá)在一起．因此，如何(hé)正确區分流量信(xìn)号🈲與幹擾信号，并(bing)如何有效地抑制(zhì)和❓排除各種幹擾(rǎo)信号，就成爲交流(liú)勵磁 電磁流量計(jì) 研制的重要課題(ti)。
3．低頻方波勵磁
直(zhí)流勵磁方式和交(jiao)流勵滋方式各有(yǒu)優缺點，爲了充分(fèn)💜發揮🔞它們的優點(diǎn)，盡量避免它們的(de)缺點，70年代👈以來，人(ren)們🏃🏻‍♂️開始❗采用低頻(pín)方波勵磁方式．它(tā)的勵磁💃🏻電流波👣形(xíng)如圖3—19所示，其頻率(lü)通常爲工頻的1／4－l／10．
圖(tú)3－19方波勵磁電流波(bō)形
從圖3－19可見，在半(ban)個周期内，磁場是(shì)恒穩的直流磁場(chǎng)，它具有直流勵磁(ci)的特點，受電磁幹(gàn)擾影響很小．從整(zheng)個♌時間過程看，方(fāng)波信号又是一個(ge)交變的信号㊙️，所以(yi)它❤️能克服👉直流勵(li)滋易産生的極化(huà)現象．因此，低頻方(fang)波勵磁是一種比(bǐ)較好的勵磁方式(shì)，目前已在 電磁流(liu)量計 上廣泛的應(ying)用．概括一下，具有如下(xià)幾個優點：
① 電磁流(liu)量計 能避免交流(liú)磁場的正交電磁(ci)幹擾；
② 電磁流量計(jì) 消除由分布電容(rong)引起的工頻幹擾(rǎo)；
③ 電磁流量計 抑制(zhì)交流磁場在管壁(bi)和流體内部引起(qǐ)的電渦流🔞；
④排除直流勵(li)磁的極化現象．


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