各中智能電磁流量計(jì)原理

基本原理：
法拉第電磁感應(yīng)定律：
當(dāng)導(dǎo)體回路在磁場(chǎng)中作切割磁力線防線的運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體回路兩端就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e與通過(guò)回路面積的磁感應(yīng)通量Φ_B的變化率成正比：

式中，比例系數(shù)K由實(shí)驗(yàn)確定。在國(guó)標(biāo)單位制中，e的單位為v，Φ_B的單位為W吧，t的單位為s，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果K等于1.如果考慮e的方向，則上式可寫為：

這就是法拉第電磁感應(yīng)定律。
如果只考慮e的大小，就可以略去上式中dΦ_B/dt前面的負(fù)號(hào)，可寫為

式中，B為磁感應(yīng)強(qiáng)度（Gs）; L為在磁場(chǎng)中作垂直切割磁力線方向運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體的長(zhǎng)度（cm）； V為導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作磁場(chǎng)中作垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)的速度（cm/s）。
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向就是 矢量積的方向，可以用右手定則來(lái)確定。

根據(jù)國(guó)際單位制換算的結(jié)果，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小可用下式來(lái)表示：

由上式可知，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B恒定不變，同時(shí)導(dǎo)體長(zhǎng)度L一定時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小只與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的速度成正比。

分體式電磁流量變送器的工作原理
原理：
電磁流量變送器就是利用法拉第電磁感應(yīng)定律制成的，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(zhǎng)度是兩電極之間的距離，近似等于液柱的直徑，即測(cè)量管內(nèi)徑D，如下圖所示：

由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，電極兩端感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小可近似等于：

由上式可知，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B為一定值，并且兩電極間的距離固定不變時(shí)，電極兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)只與被測(cè)流體的平均流速成正比。
在測(cè)量管內(nèi)，穿過(guò)測(cè)量管橫斷面的液體的瞬時(shí)體積流量為：

由此可推導(dǎo)出：


由上式可以看出，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e與瞬時(shí)體積流量Q是線性關(guān)系，它只與磁感應(yīng)強(qiáng)度B和測(cè)量管內(nèi)徑D有關(guān)，而與其他物理參數(shù)的變化無(wú)關(guān)，這就是電磁流量計(jì)的**優(yōu)點(diǎn)。
在這里需要需要說(shuō)明，上述這些粗略計(jì)算的方程式要符合下面一些假定條件才能成立。
首先假定磁場(chǎng)是恒定不變，而且是均勻分布的。這就可以忽略導(dǎo)電性液體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的另外兩種效應(yīng)的影響，即在液體中的感生電流與電磁力相互作用時(shí)對(duì)液體運(yùn)動(dòng)的影響。這兩種效應(yīng)僅在測(cè)量液態(tài)金屬時(shí)才不能忽視。
其次，假定被測(cè)液體的流速分布式軸對(duì)稱的，而且在液體中感生電流要與電場(chǎng)對(duì)稱，并平行于液體的軸向運(yùn)動(dòng)。另外，假設(shè)液體的電導(dǎo)率是均勻的和各向同性的，并且不受電場(chǎng)或液體運(yùn)動(dòng)的影響，因而排除了“霍爾效應(yīng)”的影響。并且還假定了被測(cè)液體電導(dǎo)率的變化和由于液體溫度的非均勻性所引起的熱電效應(yīng)及離子遷移等的影響都可忽略不計(jì)，這是因?yàn)樵谕ǔＧ闆r下，這些效應(yīng)的影響都是很小的。
此外，還假定了被測(cè)液體是非磁性的，并且它的磁導(dǎo)率μ與真空中的磁導(dǎo)率是一樣的。這就可以不去考慮 液體的磁性與工作磁場(chǎng)相互作用的影響。這種影響僅在測(cè)量鐵磁性礦漿流量時(shí)才會(huì)出現(xiàn)。
因此，在上述一些條件下測(cè)定流量時(shí)，可以認(rèn)為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e與瞬時(shí)體積流量Q成正比，且完全是線性關(guān)系。
這就是電磁流量變送器的基本工作原理。

激磁方式
1.直流激磁
上述公式中是在磁場(chǎng)恒定的情況下推導(dǎo)出來(lái)的，即磁場(chǎng)是用直流激磁或永磁鐵所產(chǎn)生的恒定磁場(chǎng)，這種直流磁場(chǎng)變送器的最大優(yōu)點(diǎn)是受交流電磁場(chǎng)干擾的影響很小，因而液體中自感影響可以忽略不計(jì)。但是，使用直流磁場(chǎng)易使通過(guò)測(cè)量管內(nèi)的電解質(zhì)液體被極化，導(dǎo)致正電極被負(fù)離子包圍，負(fù)電極被正離子包圍。如圖所示。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，電極表面上聚集的離子層加厚，將阻礙導(dǎo)電離子的繼續(xù)移動(dòng)，導(dǎo)致電極間的內(nèi)阻增大，因而嚴(yán)重影響儀表的正常工作。
但是，當(dāng)測(cè)量電導(dǎo)率很高而又不能電解的液態(tài)金屬時(shí)，例如常溫的汞，高溫的鈉、鉍等。用直流磁場(chǎng)的變送器是有利的。因?yàn)槭褂媒涣鞔艌?chǎng)變送器會(huì)在液態(tài)金屬中產(chǎn)生強(qiáng)烈的磁感應(yīng)渦電流，并引起“集膚效應(yīng)”。這不僅會(huì)使變送器的內(nèi)阻增大，而且這些感應(yīng)渦電流又會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的二次磁通。使工作磁場(chǎng)被扭曲而產(chǎn)生畸變，影響儀表的正常工作。但是，這種效應(yīng)時(shí)隨磁場(chǎng)變化頻率的降低而減少的。在直流磁場(chǎng)下，這些現(xiàn)象就不會(huì)產(chǎn)生的。

2.交流激磁
目前，工業(yè)上使用的電磁流量變送器，大多采用工頻（50赫茲或60赫茲）電磁交流激磁，其工作原理如下圖：

交流磁場(chǎng)變送器的主要優(yōu)點(diǎn)是能消除電極表面的極化作用，降低變送器的內(nèi)阻。另外，采用交流激磁，輸出信號(hào)也是交流的，放大和轉(zhuǎn)換低電平高阻抗的交流信號(hào)要比直流信號(hào)容易。
如果交流磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為：

則兩極（A和B）上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：

同樣被測(cè)液體的體積流量為：

由上式可知，當(dāng)測(cè)量管內(nèi)徑D固定不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度B為一定值時(shí)，兩電極輸出的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e與流量Q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。
但是，用交流磁場(chǎng)又會(huì)帶來(lái)一系列的電磁干擾信號(hào)問(wèn)題。例如90°干擾、同相干擾等。而且這些干擾信號(hào)又都與有用的流量信號(hào)混雜在一起。如何正確區(qū)分流量信號(hào)和干擾信號(hào)，并怎樣有效地抑制和排除各種干擾信號(hào)，就成為交流激磁電磁流量計(jì)制造過(guò)程中的重要課題。
此外，采用市電作為激磁電源，易受電網(wǎng)電壓和頻率波動(dòng)的影響，所以要有必要的補(bǔ)償措施。