电磁电导仪原理

电磁流量计的意思是指根据电磁感应定律，在非磁性管道中，利用测量导电流体平均速度而显示流量的流量计。　电磁流量计的工作原理是基于法拉第电磁感应定律。在电磁流量计中，测量管内的导电介质相当于法 拉第试验中的导电金属杆，上下两端的两个电磁线圈产生恒定磁场。当有导电介质流过时，则会产生感应电压。管道内部的两个电极测量产生的感应电压。测量管道通过不导电的内衬（橡胶，特氟隆等）实现与流体和测量电极的电磁隔离。下面来向广大仪器仪表供应商和仪器仪表从业者概述一下电磁流量计的性能特点 １、测量不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响；２、测量管内无阻碍流动部件，无压损，直管段要求较低；３、系列公称通径DN15～DN3000。传感器衬里和电极材料有多种选择；４、转换器采用新颖励磁方式，功耗低、零点稳定、精确度高。流量范围度可达1500：1；５、转换器可与传感器组成一体型或分离型；６、转换器采用16位高性能微处理器，2x16LCD显示，参数设定方便，编程可靠；７、流量计为双向测量系统，内装三个积算器：正向总量、反向总量及差值总量；可显示．庄、反流量，并具有多种输出：电流、脉冲、数字通讯、HART；８、转换器采用表面安装技术(SMT)，具有自检和自诊断功能；

电磁流量计有什么用途?是怎样工作的?　　(一)测量原理　　根据法拉第电磁感应定律，当一导体在磁场中运动切割磁力线时，在导体的两端即产生感生电势e，其方向由右手定则确定，其大小与磁场的磁感应强度B，导体在磁场内的长度L及导体的运动速度u成正比，如果B， L，u三者互相垂直，则　　e=Blu (3-35)　　与此相仿.在磁感应强度为B的均匀磁场中，垂直于磁场方向放一个内径为D的不导磁管道，当导电液体在管道中以流速u流动时，导电流体就切割磁力线.如果在管道截面上垂直于磁场的直径两端安装一对电极(图3—17)则可以证明，只要管道内流速分布为轴对称分布，两电极之间也特产生感生电动势：　　e=BD (3-36)　　式中， 为管道截面上的平均流速.由此可得管道的体积流量为：　　qv= = (3-37)　　由上式可见，体积流量qv与感应电动势e和测量管内径D成线性关系，与磁场的磁感应强度B成反比，与其它物理参数无关.这就是电磁流量计的测量原理.　　需要说明的是，要使式(3—37)严格成立，必须使测量条件满足下列假定：　　①磁场是均匀分布的恒定磁场;　　②被测流体的流速轴对称分布;　　③被测液体是非磁性的;　　④被测液体的电导率均匀且各向同性。　　图3-17 电磁流量计原理简图　　1-磁极;2-电极;3-管道　　(二)励磁方式　　励磁方式即产生磁场的方式.由前述可知，为使式(3—37)严格成立，第一个必须满足的条件就是要有一个均匀恒定的磁场.为此，就需要选择一种合适的励磁方式。目前，一般有三种励碰方式，即直流励磁、交流励磁和低频方波励磁.现分别予以介绍.　　1.直流励磁　　直流励磁方式用直流电产生磁场或采用永久磁铁，它能产生一个恒定的均匀磁场.这种直流励磁变送器的最大优点是受交流电磁场干扰影响很小，因而可以忽略液体中的自感现象的影响.但是，使用直流磁场易使通过流量计测量管道的电解质液体被极化，即电解质在电场中被电解，产生正负离子.在电场力的作用下，负离子跑向正极，正离子跑向负极.如图3—18所示.这样，将导致正负电极分别被相反极性的离子所包围，严重影响仪表的正常工作.所以，直流励磁一般只用于测量非电解质液体，如液态金属等.　　图3-18 直流励磁方式　　2.交流励磁　　目前，工业上使用的电磁流量计，大都采用工频(50Hz)电源交流励磁方式，即它的磁场是由正弦交变电流产生的，所以产生的磁场也是一个交变磁场.交变磁场变送器的主变送器要优点是消除了电极表面的极化于扰.另外，由于磁场是交变的，所以输出信号也是交变信号，放大和转换低电平的交流信号要比直流信号容易得多.　　如果交流磁场的磁感应强度为　　B=Bm sin t (3-38)　　则电极上产生的感生电动势为　　e=Bm D sin t (3-39)　　被测体积流量为　　qv= D (3-40)　　式中 Bm――磁场磁感应强度的最大值;　　――励磁电流的角频率， =2 f;　　t――时间;　　f――电源频率.　　由式(3-40)可知，当测量管内径D不变，磁感应强度Bm为一定值时，两电极上输出的感生电动势e与流量qv成正比.这就是交流磁场电磁流量变送器的基本工作原理.　　值得注意的是，用交流磁场会带来一系列的电磁干扰问题.例如正交干扰.同相干扰等，这些干扰信号与有用的流量信号混杂在一起.因此，如何正确区分流量信号与干扰信号，并如何有效地抑制和排除各种干扰信号，就成为交流励磁电磁流量计研制的重要课题。　　3.低频方波励磁　　直流励磁方式和交流励滋方式各有优缺点，为了充分发挥它们的优点，尽量避免它们的缺点，70年代以来，人们开始采用低频方波励磁方式.它的励磁电流波形如图3—19所示，其频率通常为工频的1/4-l/10.　　图3-19 方波励磁电流波形　　从图3-19可见，在半个周期内，磁场是恒稳的直流磁场，它具有直流励磁的特点，受电磁干扰影响很小.从整个时间过程看，方波信号又是一个交变的信号，所以热电偶它能克服直流励滋易产生的极化现象.因此，低频方波励磁是一种比较好的励磁方式，目前已在电磁流量计上广泛的应用.概括一下，它具有如下几个优点：　　①能避免交流磁场的正交电磁干扰;　　②消除由分布电容引起的工频干扰;　　③抑制交流磁场在管壁和流体内部引起的电涡流;　　④排除直流励磁的极化现象.　　电磁流量计　　电磁流量计是60年代随着电子技术的发展而迅速发展起来的新型流量测量仪表.它根据法拉第电磁感应定律制成，用来测量导电流体的体积流量。由于其独特的优点，目前已广泛地应用于工业上各种导电液体的测量.例如，测量各种酸、碱、盐等腐蚀液体;各种易燃，易爆介质;各种工业污水，纸浆，泥浆等。　　电磁流量计的主要特点是：　　①电磁流量计的变送器结构简单，没有可动部件，也没有任何阻碍流体流动的节流部件，所以当流体通过时不会引起任何附加的压力损失，同时它不会引起诸如磨损，堵塞等问题，特别适用于www.jsatm.com测量带有固体颗粒的矿浆，污水等液固两相流体，以及各种粘性较大的浆液等.同样，由于它结构上无运动部件，故可通过附上耐腐蚀绝缘衬里和选择耐腐材料制成电极，起到很好的耐腐蚀性能，使之可用于各种腐蚀性介质的测量.　　②电磁流量计是—种体积流量测量仪表，在测量过程中，它不受被测介质的温度.粘度、密度以及电导率(在一定范围内)的影响.因此，电磁流量计只需经水标定以后，就可以用来测量其它导电性液体的流量，而不需要附加其它修正.　　③电磁流量计的量程范围极宽，同一台电磁流量计的量程比可达1：100.此外，电磁流量计只与被测介质的平均流速成正比，而与轴对称分布下的流动状态(层流或紊流)无关.

一、工作原理电磁流量计是一种应用法拉第电磁感应定律的流量计，用于测量封闭管道中导电液体和浆的体积流量。电磁流量计由电磁流量传感器和电磁流量转换器两大部分组成。传感器工作原理是根据电磁感应定律，导电性液体介质在垂直于磁场的非磁性测量管内流动，在与流动方向垂直的方向上产生与流速成比例的感应电势，即在信号电极上产生信号电压，通过计算流速，进而计算出流量。转换器工作原理:通用的仪器仪表不能检测电极上感应的信号，只能由配套转换器完成。转换器将流量信号放大转换后，再经相应的电路处理，可显示流量、总量等参数，并能输出脉冲、模拟电流等信号。流经流量计的流量在传感器电极上产生一个微弱的差分信号，输人至转换器的测量系统。经高输人阻抗放大器放大、滤波和自动零点调整及增益控制后，再经高性能、高精度SVFC转换，将模拟信号转换为数字信号。计算机将数字信号采样后，计算出流速以及期望得到的各种测量值，如模拟输出值、脉冲输出值等。LCD液晶显示器显示各测量值。二、电磁流量计的特点根据电磁流量计的工作原理和结构特点，可以看出:1)电磁流量计的测量通道是一段无阻流检测件的光滑直管，因不易阻塞，适用于测量含有固体颗粒或纤维的液固二相流体，如纸浆、煤水浆、矿浆、泥浆和污水等。2)电磁流量计不产生因检测流量所形成的压力损失，仪表的阻力仅是同一长度管道的沿程阻力，节能效果显著，对于要求低阻力损失的大管径供水管道最为适合。3)电磁流量计所测得的体积流量，实际上不受流体密度、a度、温度、压力和电导率(只要在某阑值以上)变化明显的影响。4)与其他大部分流量仪表相比，前置直管段要求较低。5)测量范围度大，可选流量范围宽。满度值液体流速可在0. 5 ^-10m/s内选定，有些可达15m/s。智能仪表在出厂标定后，可在现场根据需要扩大和缩小流量范围，不必取下再做离线实流标定。仪表输出本质上是线性的。6)电磁流髦计的口径范围比其他品种流量仪表宽，从几毫米到3m，可测正反双向流量，也可测脉冲流量，只要脉冲频率低于激磁频率很多即可.三、电磁流量计的精确度精度高的电磁流量计基本误差为(士0.2%~士0.5写)R,精度低的则为(土1写~土2.5%) FS。后跟R的是用仪表的示值误差除以被测量约定真值，并以百分数表示的基本误差限，也称相对误差;后跟FS的是用仪表的示值误差除以范围上限值，并以百分数表示的基本误差限，也称引用误差。比较正规的制造厂都有自己受控的产品实流校验规程，如开封仪表有限公司规程规定，0.3级的流量计其测量精度为土0. 3%R，在参比工作条件下，流量计实流校验测量精度控制在10. 28%R内，优于行业标准。测址精度可用误差曲线直观地表示。制造厂给出的误差曲线表示流量计在其测量范围内线性度变化的趋势，与给出的精确度指标是相对应的。电磁流量计制造厂所给出的流量计精度与误差曲线均指参比工作条件下的技术指标，用户应注意到与实际应用工况条件是有所区别的。按行业标准规定的参比工作条件是:环境温度:20C士2C; 相对湿度:60%一70 %;供电电源:额定电压土[/