電磁流量計(jì)的基本原理要點(diǎn)

1、電磁流量計(jì)的基本原理流量 2008-09-20 19:47 閱讀14 評(píng)論0字號(hào)：大中小（一）測(cè)量原理根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，當(dāng)一導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)切割磁力線時(shí)，在導(dǎo)體的兩端即產(chǎn)生感生電勢(shì)e,其方向由右手定則確定，其大小與磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B,導(dǎo)體在磁場(chǎng)內(nèi)的長(zhǎng)度 L及導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)速度u成正比，如果B, L, u三者互相垂直，則e = Blu （3 35）與此相仿.在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的均勻磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)方向放一個(gè)內(nèi)徑為D的不導(dǎo)磁管道，當(dāng)導(dǎo)電液體在管道中以流速u(mài)流動(dòng)時(shí)，導(dǎo)電流體就切割磁力線.如果在管道截面上垂直于磁場(chǎng)的直徑兩端安裝一對(duì)電極（圖3 17）則可以證明，只要管道內(nèi)流速分布為軸對(duì)稱(chēng)分布，兩電

2、極之間也特產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)：e=BD （336）式中，為管道截面上的平均流速.由此可得管道的體積流量為：qv = =（3 37）由上式可見(jiàn)，體積流量 qv與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e和測(cè)量管內(nèi)徑D成線性關(guān)系，與磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B成反比，與其它物理參數(shù)無(wú)關(guān).這就是電磁流量計(jì)的測(cè)量原理.需要說(shuō)明的是，要使式（3 37）嚴(yán)格成立，必須使測(cè)量條件滿足下列假定：磁場(chǎng)是均勻分布的恒定磁場(chǎng)；被測(cè)流體的流速軸對(duì)稱(chēng)分布；被測(cè)液體是非磁性的；被測(cè)液體的電導(dǎo)率均勻且各向同性。圖317電磁流量計(jì)原理簡(jiǎn)圖1磁極；2 電極；3管道（二）勵(lì)磁方式勵(lì)磁方式即產(chǎn)生磁場(chǎng)的方式.由前述可知，為使式（3 37）嚴(yán)格成立，第一個(gè)必須滿足的條件就是要有

3、一個(gè)均勻恒定的磁場(chǎng).為此，就需要選擇一種合適的勵(lì)磁方式。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.現(xiàn)分別予以介紹.1 .直流勵(lì)磁直流勵(lì)磁方式用直流電產(chǎn)生磁場(chǎng)或采用永久磁鐵，它能產(chǎn)生一個(gè)恒定的均勻磁場(chǎng).這種直流勵(lì)磁變送器的最大優(yōu)點(diǎn)是受交流電磁場(chǎng)干擾影響很小，因而可以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(guò)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.如圖 318所示.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)重影響儀表的正常工作.所以，直流勵(lì)磁一般只用于測(cè)量非電解質(zhì)液體，如液態(tài)金屬

4、等.圖3 18直流勵(lì)磁方式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.另外，由于磁場(chǎng)是交變的，所以輸出信號(hào)也是交變信號(hào)，放大和轉(zhuǎn)換低電平的交流信號(hào)要比直流信號(hào)容易 得多.如果交流磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=Bm sin t (3 38)則電極上產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)為e=Bm D sin t (3 39)被測(cè)體積流量為qv= D (3 40)式中Bm磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值；勵(lì)磁電流的角頻率，=2 f;t 時(shí)間；f電源頻率.由式(3 40)可知，當(dāng)測(cè)

5、量管內(nèi)徑D不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度 Bm為一定值時(shí)，兩電極上輸出的感生電動(dòng)勢(shì)e與流量qv成正比.這就是交流磁場(chǎng)電磁流量變送器的基本工作原理.值得注意的是，用交流磁場(chǎng)會(huì)帶來(lái)一系列的電磁干擾問(wèn)題.例如正交干擾.同相干擾等，這些干擾信號(hào)與 有用的流量信號(hào)混雜在一起.因此，如何正確區(qū)分流量信號(hào)與干擾信號(hào)，并如何有效地抑制和排除各種干 擾信號(hào)，就成為交流勵(lì)磁電磁流量計(jì)研制的重要課題。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(lái)， 人們開(kāi)始采用低頻方波勵(lì)磁方式 .它的勵(lì)磁電流波形如圖 3 19所示，其頻率通常為工頻的1/4 1/10.圖3 19方波勵(lì)磁電流波形從圖3-19可見(jiàn)，在半個(gè)周期內(nèi)，磁場(chǎng)是恒穩(wěn)的直流磁場(chǎng)，它具有直流勵(lì)磁的特點(diǎn)，受電磁干擾影響很小. 從整個(gè)時(shí)間過(guò)程看，方波信號(hào)又是一個(gè)交變的信號(hào)，所以它能克服直流勵(lì)滋易產(chǎn)生的極化現(xiàn)象.因此，低 頻方波勵(lì)磁是一種比較好的勵(lì)磁方式，目前已在電磁流量計(jì)上廣泛的應(yīng)用.概