電磁流(liu)量計(ji) （Eletromagnetic Flowmeters，簡稱(cheng)EMF）是20世紀50~60年(nian)代随着電子技(ji)術的發展(zhan)而迅(xun)速發展(zhan)起來的(de)流量(liang)測量儀表(biao)。電磁流量(liang)計是(shi)根據(ju)法拉第電(dian)磁感(gan)應定律制(zhi)成的(de)，用來測量(liang)導電液體體積(ji)流量(liang)的儀表。由(you)于其優點(dian)，電磁(ci)流量計目前已(yi)廣泛地被(bei)應用(yong)于工(gong)業(ye)過程中(zhong)各種導(dao)電液體的流(liu)量(liang)測量，如(ru)各種酸、堿(jian)、鹽等(deng)腐蝕(shi)性介(jie)質；電(dian)磁流量計各種(zhong)漿液(ye)流量測量(liang)，形成了應(ying)用領域。
    在(zai)結(jie)構上，電(dian)磁流(liu)量(liang)計(ji)由電(dian)磁流(liu)量(liang)傳感器(qi)和轉換器(qi)兩部分組(zu)成。傳感器(qi)安裝在工(gong)業過(guo)程管(guan)道上，它的(de)作用(yong)是将流進管道内的液體(ti)體積(ji)流量(liang)值線(xian)性地(di)變換成感(gan)生電勢信号，并通過(guo)傳輸線将(jiang)此信(xin)号送到轉(zhuan)換器。轉換器安(an)裝在離傳感器(qi)不太(tai)遠的地方(fang)，它将傳感(gan)器送來的(de)流量信号(hao)進行(hang)放大(da)，并轉(zhuan)換成(cheng)流(liu)量(liang)信号(hao)成正比(bi)的(de)标準電信(xin)号輸出，以(yi)進行顯示(shi)，累積和調(diao)節控(kong)制。

電(dian)磁流(liu)量計(ji)的基(ji)本原(yuan)理
(一)測量(liang)原理
    根(gen)據法拉(la)第電(dian)磁感(gan)應定(ding)律，當一(yi)導(dao)體在(zai)磁場(chang)中(zhong)運(yun)動切(qie)割磁力(li)線(xian)時，在導體的兩(liang)端即(ji)産生(sheng)感生(sheng)電勢(shi)e，其方(fang)向由(you)右手(shou)定則(ze)确(que)定，其大(da)小與(yu)磁場的磁(ci)感應強度(du)B，導體(ti)在磁場(chang)内(nei)的長(zhang)度L及導體的運動速度u成(cheng)正比(bi)，如果B， L，u三(san)者互相垂直(zhi)，則
e＝Blu       (3－35)
與此相(xiang)仿．在磁感(gan)應強度爲B的均勻磁(ci)場中，垂直(zhi)于磁(ci)場方(fang)向(xiang)放(fang)一個(ge)内徑爲D的(de)不導(dao)磁管道(dao)，當導電(dian)液體(ti)在管(guan)道中(zhong)以流(liu)速(su)u流動時(shi)，導電(dian)流體(ti)就切(qie)割磁(ci)力(li)線．如果(guo)在管道截面上(shang)垂直(zhi)于(yu)磁場的(de)直徑兩(liang)端安裝一對電極(圖3—17)則(ze)可以證明(ming)，隻要(yao)管道(dao)内流速分(fen)布爲軸(zhou)對(dui)稱分布，兩電極之間(jian)也特産生(sheng)感生電動(dong)勢(shi)：
e＝BD        (3－36)
式中，爲(wei)管道(dao)截面(mian)上的平均流速．由此(ci)可得管(guan)道的體積流(liu)量(liang)爲(wei)：
qv＝πDUˉ＝   （3－37）
由上(shang)式可見，體(ti)積流(liu)量qv與(yu)感應電動(dong)勢e和測量(liang)管内(nei)徑D成(cheng)線性(xing)關系(xi)，與磁場的(de)磁感(gan)應強度(du)B成反比(bi)，與其它(ta)物理參(can)數無關．這(zhe)就是(shi)電磁流(liu)量計的測量原(yuan)理．
需要(yao)說明(ming)的是，要使(shi)式（3—37）嚴(yan)格(ge)成立，必(bi)須使(shi)測量(liang)條件(jian)滿足(zu)下(xia)列假定(ding)：
①磁場(chang)是均勻分布的(de)恒(heng)定磁場(chang)；
②被測流(liu)體的流速軸對稱分布(bu)；
③被測(ce)液體(ti)是非磁性(xing)的(de)；
④被測液(ye)體的電導率均(jun)勻且(qie)各(ge)向(xiang)同性(xing)。
圖3－17電(dian)磁(ci)流(liu)量計原理(li)簡(jian)圖(tu)

1－磁極(ji)；2－電極(ji)；3－管道(dao)
(二)勵(li)磁方(fang)式
    勵(li)磁方(fang)式即(ji)産生磁場的方式．由(you)前述(shu)可知(zhi)，爲使式(3—37)嚴格成(cheng)立，必(bi)須滿足的(de)條件就是要有(you)一個(ge)均勻(yun)恒定(ding)的磁場．爲此，就(jiu)需要選(xuan)擇(ze)一種(zhong)合适的勵(li)磁方(fang)式。目(mu)前，一般有(you)三種勵碰(peng)方式(shi)，即直流勵磁、交(jiao)流勵磁(ci)和(he)低頻(pin)方波(bo)勵(li)磁(ci)．現分(fen)别予以(yi)介紹．
1．直(zhi)流勵(li)磁(ci)
    直流勵(li)磁方(fang)式用(yong)直流(liu)電産(chan)生磁場或(huo)采用磁鐵(tie)，它能(neng)産生(sheng)一(yi)個(ge)恒定(ding)的均勻磁(ci)場．這(zhe)種直(zhi)流(liu)勵磁變(bian)送器的(de)受交流電磁場幹擾影(ying)響很小，因而可(ke)以忽略液體中(zhong)的自感(gan)現象的(de)影響(xiang)．但是(shi)，使用(yong)直流磁場(chang)易使通過(guo)測量(liang)管道(dao)的電(dian)解質液體(ti)被極(ji)化(hua)，即(ji)電解(jie)質在(zai)電(dian)場(chang)中被(bei)電解，産(chan)生正負(fu)離子．在電(dian)場力(li)的作(zuo)用(yong)下，負離(li)子跑向(xiang)正(zheng)極，正離子(zi)跑向負極(ji)．如圖3—18所(suo)示(shi)．這樣(yang)，将導(dao)緻正負電(dian)極分别被(bei)相反極性(xing)的離子所(suo)包圍，嚴重(zhong)影響(xiang)電磁(ci)流量計的(de)正常工作(zuo)．所以(yi)，直流(liu)勵磁一般(ban)隻用于測量非(fei)電解(jie)質液體，如(ru)液态(tai)金屬(shu)等．
圖(tu)3－18直流(liu)勵(li)磁方式(shi)

2．交(jiao)流勵磁(ci)
    目前，工(gong)業上使用的電(dian)磁流量計(ji)，大都(dou)采用(yong)工頻(pin)(50Hz)電源(yuan)交流勵磁(ci)方式(shi)，即它(ta)的磁(ci)場是(shi)由正(zheng)弦(xian)交(jiao)變電流産(chan)生的(de)，所以(yi)産生(sheng)的(de)磁(ci)場也(ye)是一(yi)個交(jiao)變磁(ci)場．交變(bian)磁(ci)場變送器(qi)的(de)主要優(you)點是消(xiao)除(chu)了電極表(biao)面(mian)的極化(hua)于擾．另(ling)外(wai)，由于磁場(chang)是交(jiao)變的(de)，所以(yi)輸(shu)出信号(hao)也是(shi)交變(bian)信号(hao)，放大和轉(zhuan)換低(di)電平(ping)的交流信(xin)号要比(bi)直(zhi)流信(xin)号容(rong)易得多．
如(ru)果交流磁場的(de)磁感(gan)應(ying)強度爲(wei)
B＝Bm sint             （3－38）
則電極(ji)上(shang)産生(sheng)的感(gan)生電(dian)動勢(shi)爲
e＝Bm Dsint            （3－39）
被測體(ti)積流(liu)量爲(wei)
qv= D                  （3－40）
式中Bm――磁場(chang)磁感應強(qiang)度的最大值；
――勵(li)磁電(dian)流的角頻率，＝2f；
t――時間；
f――電源頻率．
由(you)式(3－40)可知，當(dang)測量管内(nei)徑D不(bu)變，磁(ci)感應(ying)強度Bm爲一定值(zhi)時，兩電極(ji)上輸出(chu)的(de)感生(sheng)電動(dong)勢(shi)e與(yu)流量(liang)qv成正比．這就是交流磁(ci)場(chang)電磁(ci)流量(liang)變(bian)送(song)器的(de)基本工作原理(li)．
    值得(de)注意(yi)的是(shi)，用交(jiao)流磁場會(hui)帶來一(yi)系(xi)列的電磁(ci)幹(gan)擾問題(ti)．例如正(zheng)交幹擾(rao)．同相(xiang)幹擾等，這(zhe)些幹擾信(xin)号與(yu)有用(yong)的(de)流(liu)量信(xin)号混雜在一起．因此(ci)，如何(he)正确(que)區分流量(liang)信号與幹(gan)擾(rao)信(xin)号，并(bing)如何有(you)效地抑(yi)制和排(pai)除(chu)各種(zhong)幹擾信(xin)号(hao)，就成(cheng)爲交(jiao)流(liu)勵磁電(dian)磁流量計(ji)研制(zhi)的重(zhong)要(yao)課題。
3．低(di)頻方(fang)波勵磁
    直流勵(li)磁(ci)方式和(he)交流勵滋(zi)方式(shi)各有(you)優缺點，爲(wei)了充分發(fa)揮它(ta)們的(de)優(you)點，盡量(liang)避免它們(men)的缺(que)點，70年代以來，人(ren)們開始采(cai)用低(di)頻方波(bo)勵磁方(fang)式．它的勵(li)磁電(dian)流波(bo)形如圖3—19所(suo)示，其頻率(lü)通常(chang)爲工頻的1／4－l／10．
圖3－19方(fang)波勵磁(ci)電流波(bo)形

    從(cong)圖(tu)3－19可見(jian)，在半個周期内(nei)，磁場(chang)是恒(heng)穩的(de)直流磁場(chang)，它具(ju)有直(zhi)流勵(li)磁的(de)特點(dian)，受電(dian)磁幹擾影響(xiang)很小．從(cong)整個(ge)時間(jian)過程看，方波信(xin)号又(you)是一個交(jiao)變的信号(hao)，所以它能(neng)克服直流勵滋(zi)易産(chan)生的(de)極化(hua)現象(xiang)．因此(ci)，低頻方波(bo)勵磁(ci)是一(yi)種比(bi)較好的勵(li)磁方式(shi)，目前已(yi)在電磁流量計上廣(guang)泛(fan)的(de)應用(yong)．概括一下(xia)，電磁(ci)流量(liang)計(ji)具有如(ru)下幾個優(you)點：
①電(dian)磁流(liu)量計能避(bi)免交流磁(ci)場的正交電(dian)磁幹擾(rao)；
②電磁流量(liang)計消(xiao)除由分布(bu)電容(rong)引起(qi)的(de)工(gong)頻幹(gan)擾；
③電(dian)磁流量計(ji)抑制(zhi)交流(liu)磁場(chang)在管(guan)壁和流體(ti)内部引起的電渦流(liu)；
④電(dian)磁(ci)流量(liang)計排除直流勵(li)磁的(de)極化現象(xiang)．