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電磁流量計(jì)的結(jié)構(gòu)、工作原理及勵(lì)磁方式及優(yōu)缺點(diǎn)
電磁流量計(jì)是無需與測(cè)量介質(zhì)直接接觸的流量計(jì)，使用過程中重復(fù)性好，長期能保證測(cè)量的精準(zhǔn)度，后期維護(hù)方便，是一款使用范圍廣的主流流量計(jì)之一。
電磁流量計(jì)是如何測(cè)量流量的呢？電磁流量計(jì)的工作原理是什么，具有哪些重要意義，在電磁流量計(jì)安裝是應(yīng)該注意哪些情況，才能確保電磁流量計(jì)可以長期精準(zhǔn)的工作。接下來，我們就針對(duì)電磁流量計(jì)的工作原理來說明下電磁流量計(jì)的測(cè)量方式是什么，適用于什么介質(zhì)場(chǎng)合測(cè)量，同時(shí)安裝時(shí)候應(yīng)該注意避免哪些干擾事項(xiàng)。
一、電磁流量計(jì)的工作原理
電磁流量計(jì)的基本原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。電磁流量計(jì)在工作時(shí)由磁路系統(tǒng)產(chǎn)生直流或交流的恒定磁場(chǎng)，當(dāng)被測(cè)導(dǎo)電液體在通過磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，會(huì)做切割磁力線運(yùn)動(dòng)，則會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)（感應(yīng)電勢(shì)的大小與導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的有效長度及導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)的速度成正比。），電勢(shì)的方向按“弗萊明右手規(guī)則”，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小由下式確定：
Ex=BDv
其中
Ex——感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，單位：V（伏特）
B——磁感應(yīng)強(qiáng)度，單位：T（特斯拉）
D——管道內(nèi)徑，單位：m（米）
V——液體的平均流速，單位：m/s（米/秒）
而測(cè)量管道通過不導(dǎo)電的內(nèi)襯（橡膠，特氟隆等）實(shí)現(xiàn)與流體和測(cè)量電極的電磁隔離。測(cè)量管道上下裝有激磁線圈，通過激磁電流后產(chǎn)生磁場(chǎng)穿過測(cè)量管，一對(duì)電極裝在測(cè)量管內(nèi)壁與液體相接觸，引出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，送到轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器將獲取的各種不同的流量信號(hào)進(jìn)行分析、對(duì)比和放大，終轉(zhuǎn)換成為標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)輸出給積算儀，積算儀通過對(duì)信號(hào)的處理，將測(cè)得的流量在儀表上顯示，并對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行一定的記錄。
二、電磁流量計(jì)結(jié)構(gòu)
電磁流量計(jì)的結(jié)構(gòu)主要有：磁路系統(tǒng)、測(cè)量導(dǎo)管、電極、外殼、襯里、轉(zhuǎn)換器等
它們分別有什么作用呢？
（1）磁路系統(tǒng)——產(chǎn)生均勻的直流或交流磁場(chǎng)
（2）測(cè)量導(dǎo)管——其作用是讓被測(cè)導(dǎo)電性液體通過。為了使磁力線通過測(cè)量導(dǎo)管時(shí)磁通量被分流或短路，測(cè)量導(dǎo)管必須采用不導(dǎo)磁、低導(dǎo)電率、低導(dǎo)熱率和具有一定機(jī)械強(qiáng)度的材料制成，可選用不導(dǎo)磁的不銹鋼、玻璃鋼、高強(qiáng)度塑料、鋁等。不銹鋼導(dǎo)管分（304/316）不銹鋼是為了能更好的產(chǎn)生磁場(chǎng)，能保持電磁的穩(wěn)定性。
（3）電 極——引出和被測(cè)量成正比的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)信號(hào)，電極分為316L-鈦-HC-HB-鉭。 不同的電極對(duì)應(yīng)的不同的介質(zhì)其作用是引出和被測(cè)量成正比的感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)。電極一般用非導(dǎo)磁的不銹鋼制成，且被要求與襯里齊平，以便流體通過時(shí)不受阻礙。它的安裝位置宜在管道的垂直方向，以防止沉淀物堆積在其上面而影響測(cè)量精度。
（4）外 殼——應(yīng)用鐵磁材料制成，是分配制度勵(lì)磁線圈的外罩，并隔離外 磁場(chǎng)干擾
（5）襯 里——內(nèi)襯分為（橡膠、四氟、塑料），內(nèi)襯的作用是管道內(nèi)的介質(zhì)與不銹鋼導(dǎo)管相隔開，否則介質(zhì)與導(dǎo)管接觸會(huì)形成短路。在測(cè)量導(dǎo)管的內(nèi)側(cè)及法蘭密封面上，有一層完整的電絕緣襯里。它直接接觸被測(cè)液體，其作用是增加測(cè)量導(dǎo)管的耐腐蝕性，防止感應(yīng)電勢(shì)被金屬測(cè)量導(dǎo)管管壁短路。襯里材料多為耐腐蝕、耐高溫、耐磨的聚四氟乙烯塑料、陶瓷等。
（6）轉(zhuǎn) 換 器——轉(zhuǎn)換器就是流量計(jì)表頭，由液體流動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)十分微弱，受各種干擾因素的影響很大，轉(zhuǎn)換器的作用就是將感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)放大并轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)并抑制主要的干擾信號(hào)。其任務(wù)是把電極檢測(cè)到的感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)Ex經(jīng)放大轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)直流信號(hào)。
三、電磁流量計(jì)的勵(lì)磁方式有哪些各有什么優(yōu)缺點(diǎn)
從電磁流量計(jì)的工作原理可以知道，其中涉及到了磁場(chǎng)，那么電磁流量計(jì)種類中又因?yàn)閯?lì)磁方式的不同，其工作性能也不盡相同。所謂勵(lì)磁方式即產(chǎn)生磁場(chǎng)的方式，目前，一般有三種勵(lì)碰方式，即直流勵(lì)磁、交流勵(lì)磁和低頻方波勵(lì)磁：
（1）直流勵(lì)磁—— 一般只適用于測(cè)量非電解質(zhì)液體，如液態(tài)金屬
直流勵(lì)磁方式用直流電或永（一）久磁鐵產(chǎn)生一個(gè)恒定的均勻，這種方式大的優(yōu)點(diǎn)是受交流電磁場(chǎng)干擾小，因此忽略液體中的自感現(xiàn)象的影響．但是，使用直流磁場(chǎng)易使通過測(cè)量管道的電解質(zhì)液體被極化，即電解質(zhì)在電場(chǎng)中被電解，產(chǎn)生正負(fù)離子．在電場(chǎng)力的作用下，負(fù)離子跑向正極，正離子跑向負(fù)極。這樣，將導(dǎo)致正負(fù)電極分別被相反極性的離子所包圍，嚴(yán)重影響電磁流量計(jì)的正常工作．所以，直流勵(lì)磁一般只用于測(cè)量非電解
（2）交流勵(lì)磁
目前，工業(yè)上使用的電磁流量計(jì)，大都采用工頻(50Hz)電源交流勵(lì)磁方式，即它的磁場(chǎng)是由正弦交變電流產(chǎn)生的，所以產(chǎn)生的磁場(chǎng)也是一個(gè)交變磁場(chǎng)．交變磁場(chǎng)變送器的主要優(yōu)點(diǎn)是消除了電極表面的極化于擾．但是用交流電磁會(huì)帶來正交干擾、同相干擾、零點(diǎn)漂移等一系列電磁干擾問題，現(xiàn)在交流勵(lì)磁方式正在被低頻方波勵(lì)磁所代替。
（3）低頻方波勵(lì)磁
直流勵(lì)磁方式和交流勵(lì)滋方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，為了充分發(fā)揮它們的優(yōu)點(diǎn)，盡量避免它們的缺點(diǎn)，70年代以來，人們開始采用低頻方波勵(lì)磁方式，低頻方波勵(lì)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(lì)磁能避免交流勵(lì)磁的正交電磁干擾，消除分布電容引起的工頻干擾，抑制交流磁場(chǎng)在管壁和流體內(nèi)部引起的電渦流，排除直流勵(lì)磁的極化現(xiàn)象，目前已在電磁流量計(jì)上廣泛的應(yīng)用。
（4）高頻矩形波勵(lì)磁與可編程脈寬矩形波勵(lì)磁
的電磁流量計(jì)制造企業(yè)，針對(duì)漿液流體測(cè)量和高速響應(yīng)性，應(yīng)用的半導(dǎo)體元器件和單片計(jì)算機(jī)技術(shù)，研制各種相對(duì)于低頻(1/8一1/32工頻)的高頻矩形波勵(lì)磁(通常在100Hz左右，醫(yī)學(xué)上測(cè)量人體的血液流量計(jì)高達(dá)400Hz)和可編程脈寬勵(lì)磁的電磁流量計(jì)，并利用單片計(jì)算機(jī)的存貯和運(yùn)算功能，從數(shù)據(jù)采集與軟件上做尖狀干擾處理，以改善漿液測(cè)量和高速響應(yīng)性的性能。
高頻矩形波勵(lì)磁和可編程脈寬勵(lì)磁電磁流計(jì)可能失掉一些低頻矩形波勵(lì)磁零點(diǎn)穩(wěn)定的特性，只能是一種適合特定場(chǎng)合應(yīng)用的流量計(jì)。同時(shí)，由于高頻勵(lì)磁可能引起傳感器磁路的渦流損失和磁滯損失增加，磁路結(jié)構(gòu)與應(yīng)用的磁性材料比低頻矩形波勵(lì)磁要求高一些。
（5） 雙頻勵(lì)磁
雙頻勵(lì)磁方式是日本橫河電機(jī)公司研究開發(fā)的一種高、低頻矩形波調(diào)制波的勵(lì)磁方式。所采用的勵(lì)磁頻率為:低頻是6.25Hz，它有助于提高零點(diǎn)的穩(wěn)定性;高頻是75Hz,高頻勵(lì)磁大幅度降低了漿液對(duì)電極產(chǎn)生的極化電壓，減弱了測(cè)量輸出的抖動(dòng)。提高了測(cè)量的響應(yīng)速度。因此，雙頻勵(lì)磁既有穩(wěn)定零點(diǎn)和高精度的測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)，又有很強(qiáng)的抗“漿液噪聲”能力，反應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，是低頻矩形波勵(lì)磁和高頻勵(lì)磁的結(jié)合。
從上面敘述可以看到，每種勵(lì)磁方式均由其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，而保障電磁流量計(jì)更精準(zhǔn)工作的便是恒定的磁場(chǎng)，研究勵(lì)磁方式對(duì)于電磁流量計(jì)的應(yīng)用與發(fā)展非常重要。人們從來沒有停止對(duì)科技的探索研究，不久的將來，會(huì)有更好的勵(lì)磁方式出現(xiàn)，電磁流量計(jì)性能也能更加的*。
