電磁流量計的基本測量原理
電磁流量計的基本測量原理
流量與溫度、壓力、物位等的測量同為熱工量測量，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程控制中的重要測定參數(shù)之一。流量測量與人們的日常生活有著密不可分的關(guān)系。因此， 作為流量測量的流量計應(yīng)用范圍很廣。在工業(yè)自動化中，過程變量的自動檢測儀表是主宰自動化系統(tǒng)命運的關(guān)鍵， 任何控制系統(tǒng)都是從生產(chǎn)過程運行的信息測量開始的。工業(yè)過程自動檢測技術(shù)與儀表在經(jīng)歷了幾個重要的歷史時期的發(fā)展后，它作為自動化科學的一個重要分支， 己經(jīng)成為了--f-]具有實用性和綜合性的新興學科。隨著科學技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)力水平的提高，各方面對自動檢測儀表提出了越來越高的要求。特別是作為獲取信息的傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，它要測量各種物理量、熱工量、力學量、化學量、生物量，同時還要測量狀態(tài)量。近十多年來，在各種*的推動下， 儀器儀表行業(yè)取得了很大的發(fā)展B甜“。
在工業(yè)生產(chǎn)過程中，精確地計算出在某一時刻流體的瞬時流量和在一段時間間隔內(nèi)的累積流量，既可以指導(dǎo)生產(chǎn)，同時也是規(guī)范工藝操作的需要和進行經(jīng)濟核算的依據(jù)。然而，就流體流動量的檢測而言，要比溫度、壓力等其他參量檢測困難的多。其原因在于：流量這個參數(shù)受輸送流體的工作條件如壓力、溫度、流動狀態(tài)、流體的種類、形狀等參數(shù)的影響。這就是說，流量計的種類和品種是十分繁多的。其流量檢測的方法也非常多，以應(yīng)用于各種不同的場合和各種不同的測量目的。通常，流量檢測依據(jù)以下四種測量原理：
1)利用伯努力方程，通過測量流體差壓來測量流量；
2)通過測量流速來測流量；
3)利用標準小容積來連續(xù)測量流體流量；
4)直接測量流體質(zhì)量的質(zhì)量流量測量方法。
電磁流量計是一種測量流體流速的速度式流量計，在推向市場后，性能不斷*，已經(jīng)成為一種技術(shù)成熟而又應(yīng)用廣泛的新一代流量儀表。但在新技術(shù)層出不窮和工業(yè)過程要求日益提高的情況下，電磁流量計的性能必將進一步得到提升。
1．2電磁流量計的基本測量原理
1．2．1法拉第電磁感應(yīng)定律
法拉第通過實驗發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象IlJ。實驗表明，通過導(dǎo)體回路所包圍的面積的磁通量發(fā)生變化時，在回路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢及感應(yīng)電流。此感應(yīng)電動勢u與通過閉合回路面積的磁感應(yīng)通量①。的變化率成正比№-7】： U：一—dO—B(1-11 留在國際單位制中，u的單位為v，①。的單位為訕，，的單位為S。如果只考慮u的大小，就可以略去上式中望墮的負號，即： m u--盟：占．L．V n．2) 廊、。式中，B為磁感應(yīng)強度(Gs)，L為磁場中作切割磁力線運動的導(dǎo)體在垂直磁場方向的長度(rn)，V為導(dǎo)體在磁場中作垂直于磁場方向運動的速度(m／s)。感應(yīng)電動勢的方向就是VxB矢量積的方向，可用右手定則來確定。由(1．2)式可知，當磁感應(yīng)強度占恒定不變以及導(dǎo)體長度三為定長時，感應(yīng)電動勢的大小僅與導(dǎo)體運動速度成正比。
1．2．2電磁流量傳感器的基本原理
電磁流量傳感器就是利用法拉第電磁感應(yīng)定律制成的128】，只是其中切割磁力線的導(dǎo)體不是一般的金屬導(dǎo)體，而是具有一定電導(dǎo)率的液體流柱，切割磁力線的長度是兩電極之間的距離，近似等于液體流柱的直徑(如圖1．1)。根據(jù)(1-2)式可知，電極兩端感應(yīng)電動勢的大小近似等于： U=B·D·V (1—3) 式(1．3)與式(1．2)不同的是用電極兩端的距離來代替三，而電極間的距離近似等于測量管內(nèi)徑D，故可用D代替￡。此外，還用被測液體的平均流速礦(m／s) 代替了導(dǎo)體的運動速率礦。根據(jù)(1．3)式可知，當磁感應(yīng)強度口和兩電極間的距離固定不變時，電極兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢只與被測液體的平均流速成正比。對于圓形測量管，穿過測量管橫截面的液體瞬時流量為： Q=竺．D2．V (1-4) 。。4 ’ ’ 將(1-3)式中的y代入(1-4)式中，得公圖1．1電磁流量計傳感器工作原理Q=等·D·告(研3厶) (1-5) 葉D 即d口U=罷·g m (1-6) 月U
由(1·6)式可以看出，當磁感應(yīng)強度口和測量管內(nèi)徑D一定時，感應(yīng)電動勢u 與瞬時體積流量Q是線性關(guān)系，而與其它物理參數(shù)無關(guān)，這也是電磁流量計的之一。在此需要說明，(1．6)式的成立是建立于以下條件假設(shè)成立的基礎(chǔ)上：
(1)假設(shè)磁場恒定不變，而且是均勻分布的。此假設(shè)成立，可以忽略導(dǎo)電液體在磁場中運動所產(chǎn)生的另外兩種效應(yīng)的影響，即液體中感生電流對磁場分布的影響以及這一感生電流與電磁力相互作用對液體流動速度的影響。這兩種效應(yīng)在測量液體金屬時是不可忽略的。
(2)假設(shè)被測液體的流速為軸對稱分布，而且液體中的感生電流與電場對稱， 且平行于液體的軸向。
(3)假設(shè)液體的導(dǎo)電率是均勻和各向同性的，且不受電場或液體流動的影響。這樣我們就可排除“霍爾效應(yīng)”帶來的影響。
(4)假設(shè)被測液體是非磁性的，并且它的磁導(dǎo)率∥與真空磁導(dǎo)率‰一致，這樣可忽略液體磁性與工作磁場間相互作用對流量測量的影響?？梢?，在上述條件假設(shè)成立下測定流體流量時，可以認為感應(yīng)電動勢【，與瞬時體積流量Q成正比，且*是線性關(guān)系。擴展閱讀：開封中儀流量儀表有限公司專業(yè)生產(chǎn)電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計、文丘里流量計、V錐流量計、V型錐流量計、噴嘴流量計、插入式電磁流量計、智能電磁流量計、分體式電磁流量計、一體式電磁流量計、標準孔板流量計、標準孔板、一體化孔板流量計、標準噴嘴流量計、長徑噴嘴流量計、標準噴嘴、長徑噴嘴、插入渦街流量計、智能渦街流量計，更多信息請訪問開封中儀網(wǎng)站：
