1.電嫩流量計(jì)的發(fā)展
利用電磁感應(yīng)原理測(cè)量流量是眾多流量測(cè)量方法中的方法之一。它能夠測(cè)量多種形狀流道內(nèi)導(dǎo)電液體的流速和流量，是法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用。
電磁感應(yīng)定律是1831年英國(guó)物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)的。法拉第電磁感應(yīng)定律講：當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，在導(dǎo)體兩端就會(huì)感應(yīng)一個(gè)與磁場(chǎng)方向和導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向相互垂直的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)速度成正比。
1832年法拉第在泰晤士河滑鐵盧橋的兩岸，選擇與水流方向垂直的地磁場(chǎng)方向的地方，放下兩個(gè)金屬棒當(dāng)作電極來測(cè)量河水的流速。這是一次電磁流量計(jì)的試驗(yàn)。但是，由于電化學(xué)反應(yīng)、熱電效應(yīng)等原因，測(cè)出的信號(hào)是虛假的，并且流速信號(hào)被河床短路。加上當(dāng)時(shí)的測(cè)量條件限制，所以他失敗了。有幸的是，他在1851年見到了Wollsaton等人利用電磁感應(yīng)法測(cè)量英吉利海峽潮汐試驗(yàn)的成功。
到了1917年，史密斯和斯皮雷安獲得了應(yīng)用電磁感應(yīng)的原理制造船舶測(cè)速儀的，并推薦使用交流勵(lì)磁來克服水的極化影響，從而開辟了電磁流速計(jì)在海洋學(xué)上的應(yīng)用。
1930年，威廉斯將硫酸銅溶液在置于直流磁場(chǎng)中的一個(gè)不導(dǎo)電圓管內(nèi)流動(dòng)，檢測(cè)圓管兩電極間的直流電壓與流速成正比，這種裝置成為一種簡(jiǎn)單的電磁流量計(jì)。威廉斯次用數(shù)學(xué)上的方法分析圓管內(nèi)流速分布對(duì)測(cè)量的影響，提出了以管中心軸為對(duì)稱的流速分布不影響電磁流量計(jì)測(cè)量精度的理論。盡管他的分析在數(shù)學(xué)上有錯(cuò)誤，但自此有了電磁流量計(jì)的基礎(chǔ)理論。
1932年前后，根據(jù)Fabre的建議，生物學(xué)家Willams、A.柯林利用電磁流量計(jì)測(cè)量和記錄瞬時(shí)的動(dòng)脈血液流量獲得了成功。
第二次世界大戰(zhàn)以后，原子能工業(yè)有了迅猛的發(fā)展，因而能夠測(cè)量液態(tài)金屬的永磁，使電磁流量計(jì)得以發(fā)展和應(yīng)用。但是，由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)尚還落后，它的使用領(lǐng)域還不能擴(kuò)大到一般工業(yè)中去。
1950年，荷蘭人首先在挖泥船上使用電磁流量計(jì)測(cè)量泥漿流量。后來電磁流量計(jì)在美國(guó)的一般工業(yè)生產(chǎn)中得到了應(yīng)用。
1955年日本的北辰電機(jī)和橫河電機(jī)分別引進(jìn)美國(guó)Fischer&Porter公司和Foxboro公司的電磁流量計(jì)產(chǎn)品，經(jīng)過不斷地消化、吸收和改進(jìn)，其電磁流量計(jì)很快進(jìn)人行列。1955年前后，前蘇聯(lián)、英國(guó)、德國(guó)也成功地生產(chǎn)出電磁流量計(jì)。
20世紀(jì)60年代初，?？死锓?J.A Shercliff)在柯林(A.Kolin)等前人無限長(zhǎng)均勻磁場(chǎng)的電磁流量計(jì)的數(shù)學(xué)解析基礎(chǔ)上，完成了
.有限長(zhǎng)均勻磁場(chǎng)下等流速情況的數(shù)學(xué)解析，并用權(quán)重函數(shù)的理論揭示了產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的微觀特性，使得電磁流量計(jì)有了系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論。同時(shí)，在電子工業(yè)飛速發(fā)展和工業(yè)自動(dòng)化程度不斷提高的條件下，電磁流量計(jì)逐漸*、成熟起來，發(fā)展成為一種性能優(yōu)良的流量?jī)x表，在工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。
20世紀(jì)60年代后期到70年代中期，隨著對(duì)三維權(quán)重函數(shù)的深入研究，出現(xiàn)了權(quán)重分布磁場(chǎng)的電磁流量計(jì)，使得有限的磁場(chǎng)長(zhǎng)度大大縮短，并在一定程度上改善了測(cè)量對(duì)流速的不敏感性。
同時(shí)，也有利于流量計(jì)制造簡(jiǎn)化與降低成本。三維權(quán)重函數(shù)的研究成果，對(duì)這時(shí)期電磁流量計(jì)的發(fā)展有重大的指導(dǎo)意義。由于這一時(shí)期集成電路的迅速發(fā)展和世界能源危機(jī)對(duì)流量測(cè)量?jī)x表提出的更高性能要求，出現(xiàn)了低頻矩形波勵(lì)磁的新技術(shù)。低頻矩形波勵(lì)磁電磁流量計(jì)，集中了交流勵(lì)磁流量計(jì)能抑制直流磁場(chǎng)信號(hào)中的極化干擾和降低交流磁場(chǎng)流量計(jì)中信號(hào)所含電磁感應(yīng)干擾信號(hào)成分兩方面的優(yōu)點(diǎn)，提高了流量計(jì)的零點(diǎn)穩(wěn)定性、靈敏度和測(cè)量精度，降低了功率消耗，解決了互換性等問題，形成了電磁流量計(jì)發(fā)展的一次高潮。
20世紀(jì)80年代以來，微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，使電磁流量計(jì)制造技術(shù)更加成熟和*，其應(yīng)用領(lǐng)域更加擴(kuò)大。當(dāng)代的電磁流量計(jì)采用單片機(jī)技術(shù)，用數(shù)字的處理方法等措施使電磁流量計(jì)的測(cè)量精度和性能不斷提高，并可充分利用計(jì)算機(jī)具有信息貯存、分時(shí)處理、運(yùn)算和控制能力的優(yōu)勢(shì)。因此，比較容易實(shí)現(xiàn)了雙向測(cè)量、空管檢測(cè)、多量程自動(dòng)切換、人機(jī)對(duì)話、與上位機(jī)通訊、自診斷等附加功能。新一代具有HART協(xié)議及其他現(xiàn)場(chǎng)總線的電磁流量計(jì)更為用戶實(shí)現(xiàn)全新的現(xiàn)場(chǎng)總線生產(chǎn)控制與管理提供了條件。所以，一體型、兩線制、防爆型、高壓型、具有通訊功能的電磁流量計(jì)在化工、石油、鋼鐵、冶金等工業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)控制中越來越受歡迎。
使用領(lǐng)域的擴(kuò)大，出現(xiàn)了應(yīng)用電磁感應(yīng)法的各種新型導(dǎo)電液體流量測(cè)量?jī)x表和系統(tǒng)，臂如能測(cè)量低電導(dǎo)率的電容式電磁流量計(jì)、
用于測(cè)量自流排水的非滿管電磁流量計(jì)、用于明渠測(cè)量的潛水電磁流量計(jì)、使用能測(cè)量明渠和大口徑管道點(diǎn)流速的電磁流速計(jì)與插入電磁流量計(jì)以及組成電磁流速一水位法的明渠測(cè)量系統(tǒng)等。
我國(guó)早在20世紀(jì)50年代末就開始研制電磁流量計(jì)，60年代初上海光華儀表廠開始向社會(huì)提供產(chǎn)品。1967年由上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所、上海光華儀表廠、開封儀表廠、天津市自動(dòng)化儀表三廠等參加，在上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所組織了全國(guó)電磁流量計(jì)統(tǒng)一設(shè)計(jì)。盡管時(shí)間不長(zhǎng)，大家集思廣益，提高了對(duì)電磁流量計(jì)的認(rèn)識(shí)，在不到一年的時(shí)間設(shè)計(jì)開發(fā)出系列的國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品。
更重要的是這次全國(guó)電磁流量計(jì)統(tǒng)一設(shè)計(jì)為我國(guó)電磁流量計(jì)后來的發(fā)展打下基礎(chǔ)，培養(yǎng)了人才。
20世紀(jì)70年代中期，受工業(yè)國(guó)對(duì)電磁流量計(jì)的影響，我國(guó)電磁流量計(jì)理論的研究也進(jìn)人了高潮。1975年6月，物理學(xué)家、北京大學(xué)王竹溪教授和趙凱華教授受開封儀表廠之邀，對(duì)電磁流量計(jì)權(quán)重函數(shù)理論進(jìn)行了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)解析，并授業(yè)講演，帶動(dòng)了華中工學(xué)院、東北工學(xué)院、上海交通大學(xué)等眾多高校積極參與電磁流量計(jì)理論的研究，并開發(fā)出我國(guó)的權(quán)重分布磁場(chǎng)電磁流量計(jì)產(chǎn)品。
我國(guó)的電磁流量計(jì)是較早、較成功地走引進(jìn)技術(shù)以及和企業(yè)合資的改革之路的高科技產(chǎn)品之一。這不僅使電磁流量計(jì)骨干生產(chǎn)企業(yè)得以迅速發(fā)展，而且?guī)?dòng)了其他生產(chǎn)電磁流量計(jì)的中小型企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。目前，我國(guó)生產(chǎn)電磁流量計(jì)基本是以低頻矩形波勵(lì)磁為主，逐步進(jìn)入權(quán)重磁場(chǎng)和智能化流量計(jì)時(shí)代。產(chǎn)品口徑系列由3mm到3000mm,測(cè)量精度在±0.3%R或±1%FS范圍。生產(chǎn)廠家由20世紀(jì)80年代初期的4家發(fā)展到目前大約30多家；產(chǎn)量由年產(chǎn)不足千套到今天已年產(chǎn)近三萬套。
無論制造技術(shù)水平、開發(fā)能力還是市場(chǎng)發(fā)展，我國(guó)的電磁流量計(jì)與水平的距離在迅速地縮小。
我國(guó)1980年制定了電磁流量計(jì)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。隨著技術(shù)發(fā)展和進(jìn)步，1999年又進(jìn)行了修訂，等同采用IS0國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(IS09104:
1991和IS06817:1992)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T186592002[封閉管道中導(dǎo)電液體流量的測(cè)量電磁流量計(jì)的性能評(píng)定方法]和GB/T18660-2002[封閉管道中導(dǎo)電液體流量的測(cè)量電磁流量計(jì)的使用方法]已經(jīng)頒布。使得今后我國(guó)的電磁流量計(jì)能夠與國(guó)際接軌，為發(fā)展我國(guó)的電磁流量計(jì)創(chuàng)造了條件。
2.電嫩流量計(jì)的特點(diǎn)
電磁流量計(jì)由傳感器和轉(zhuǎn)換器組成。由于原理和結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，傳感器具有以下主要優(yōu)點(diǎn)：
(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無活動(dòng)部件和阻礙被測(cè)介質(zhì)流動(dòng)的擾動(dòng)件或節(jié)流件，不會(huì)發(fā)生管道堵塞、磨損等問題。因此，電磁流量計(jì)特別適用于測(cè)量液、固兩相介質(zhì)，臂如帶有懸浮物、固體顆粒、纖維或粘度較大的導(dǎo)電性漿液?？捎脕頊y(cè)量污水、泥漿、礦漿、紙漿、化學(xué)纖維漿等介質(zhì)的流量。由于測(cè)量管是直通管，不會(huì)殘留介質(zhì)，并便于清洗和消毒，因此也特別適合于食品和制藥工業(yè)，用來測(cè)量玉米漿、果汁、酒液、藥漿和血液等特殊介質(zhì)的流量。
由于沒有節(jié)流件，被測(cè)介質(zhì)在傳感器測(cè)量管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，幾乎無壓力損失，僅消耗10~20W的電功率，這點(diǎn)與有節(jié)流的差壓式流量計(jì)相比，其節(jié)能效果十分突出。以管徑d=lm,流量qv=6000m3/h的管路為例，當(dāng)采用文丘里管，配40kPa的差壓變送器時(shí)，其性壓力損失造成額外消耗泵的功率約為10kW;當(dāng)使用孔板流量計(jì)，配40kPa的差壓變送器，額外消耗泵的功率約為32kW。對(duì)于在節(jié)能要求越來越迫切的今天，節(jié)能被人們重視，節(jié)能成為電磁流量計(jì)發(fā)展的一大優(yōu)勢(shì)。
(2)電磁流量計(jì)是一種測(cè)量體積流量的儀表，其測(cè)量不受流體的密度、溫度、壓力、粘度、雷諾數(shù)以及在一定范圍內(nèi)電導(dǎo)率變化的影響。電磁流量計(jì)只需用水作為試驗(yàn)介質(zhì)進(jìn)行標(biāo)定，而不需要作附加修正就可用來測(cè)量其它導(dǎo)電性液體。這是其他流量計(jì)所不具備的優(yōu)點(diǎn)。
(3)電磁流量計(jì)測(cè)量范圍很大。同一口徑傳感器，滿量程流速在0.3~15m/s范圍內(nèi)任意設(shè)定，即上限范圍度(rangeablity)為
5:;每個(gè)量程又可從2%一99%線性測(cè)量范圍度(tum)為50，總的測(cè)量范圍度可達(dá)25001電磁流量計(jì)的測(cè)量范圍可涵蓋親流和層流狀態(tài)兩種速度分布狀態(tài)，這是差壓式流量計(jì)、輪式、渦街等流量計(jì)也不能與之相比擬的。
(4)測(cè)量原理上是線性的，測(cè)量精確度高，可達(dá)指示值的±0.2%~±0.5%。因此，既可用作工業(yè)生產(chǎn)過程檢測(cè)，又可用作貿(mào)易結(jié)算的計(jì)量?jī)x表。電信號(hào)輸出，測(cè)量的反映速度快，可測(cè)脈動(dòng)流量和快速累積總量。具有統(tǒng)一的電流、頻率信號(hào)和數(shù)字通訊信號(hào)輸出，可供遠(yuǎn)傳、指示、記錄和控制。
(5)耐腐蝕性能好。由于傳感器具有橡膠、氟塑料或工業(yè)陶瓷等材料襯里，其他與被測(cè)介質(zhì)接觸部分只有電極和接地環(huán)，使用不同的電極和接地環(huán)材質(zhì)，可方便解決腐蝕性流體測(cè)量。
(6)原理上是測(cè)量過水?dāng)嗝娴钠骄魉?，信?hào)按權(quán)重分布面積分，對(duì)流速分布的要求較低。因此，傳感器前后的直管段要求比其他流量計(jì)短。傳感器的安裝可以是水平的、垂直的或任意角度（但流體由下向上流動(dòng)）。
(7)可測(cè)正、反兩個(gè)方向的流動(dòng)流體。
(8)使用可靠，維護(hù)方便，壽命長(zhǎng)。
但是，電磁流量計(jì)不能測(cè)量氣體
蒸汽和含有大量氣泡的
體，不能測(cè)量石油、石油制品和不導(dǎo)電的有機(jī)溶劑等液體。受里材料和電氣絕緣材料的溫度限制，目前工業(yè)電磁流量計(jì)還不測(cè)量高溫介質(zhì)。
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