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聯系方(fang)式
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電(dian)話(市(shi)場部):
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(拓展(zhan)部):
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傳(chuan)真(zhen):
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郵(you)編:211600
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網址:http://yinhangzhaopin.cc
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http://yinhangzhaopin.cc
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E-mail:china-suke@yinhangzhaopin.cc
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sukeyb@yinhangzhaopin.cc
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地(di)址(zhi):江(jiang)蘇省(sheng)金湖縣工(gong)業園(yuan)區金荷路(lu)201号
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電(dian)磁流(liu)量計的工(gong)作原(yuan)理
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電磁流(liu)量計(ji)
（
Eletromagnetic Flowmeters
，簡稱
EMF
）
是20世紀50~60年(nian)代(dai)随(sui)着電(dian)子技術的發展而迅(xun)速發展起(qi)來的(de)新型(xing)流量(liang)測量(liang)儀(yi)表。
電磁(ci)流量(liang)計(ji)
是(shi)根據(ju)法拉(la)第(di)電磁感(gan)應定律制(zhi)成的(de)，
電磁流(liu)量計
用(yong)來測(ce)量導(dao)電液(ye)體體(ti)積流量的(de)儀表(biao)。由(you)于(yu)其獨(du)特的(de)優點(dian)，
電磁(ci)流量計(ji)
目前已(yi)廣泛(fan)地被(bei)應用(yong)于工(gong)業(ye)過(guo)程中(zhong)各種(zhong)導(dao)電液體(ti)的流量(liang)測(ce)量，如(ru)各種酸、堿(jian)、鹽等(deng)腐蝕性(xing)介質；
電(dian)磁流(liu)量(liang)計(ji)
各種(zhong)漿液(ye)流量(liang)測量(liang)，形成了(le)獨(du)特的(de)應用領(ling)域。
在結(jie)構上(shang)，
電磁(ci)流量(liang)計
由電磁流量傳感(gan)器和轉換(huan)器兩(liang)部分組成。傳感(gan)器安裝在(zai)工業過程管道(dao)上，它(ta)的(de)作用是(shi)将流(liu)進管道内的液(ye)體體積流(liu)量值線(xian)性地變(bian)換成感生電勢(shi)信号(hao)，并通過傳輸線将(jiang)此(ci)信号(hao)送到轉換(huan)器。轉(zhuan)換器(qi)安裝(zhuang)在離(li)傳感器不(bu)太遠(yuan)的地(di)方，它将傳(chuan)感器送(song)來(lai)的流量信(xin)号進行放(fang)大，并轉換(huan)成流(liu)量信(xin)号成正比(bi)的标準(zhun)電(dian)信号(hao)輸出，以進行顯(xian)示，累(lei)積和(he)調節(jie)控制(zhi)。
電磁(ci)流量(liang)計
的基本(ben)原理
(一)測量(liang)原理
根(gen)據法拉(la)第(di)電磁(ci)感應(ying)定(ding)律(lü)，當一(yi)導體(ti)在磁(ci)場中(zhong)運動切(qie)割磁力(li)線時，在(zai)導(dao)體的(de)兩端(duan)即産(chan)生感(gan)生電勢(shi)e，其方向(xiang)由右(you)手定(ding)則确(que)定，其大小與磁(ci)場的磁(ci)感應強(qiang)度B，導(dao)體在磁場(chang)内的(de)長度L及導(dao)體的(de)運動速度(du)u成正(zheng)比，如果B， L，u三(san)者互(hu)相(xiang)垂(chui)直，則(ze)
e＝Blu (3－35)
與此相仿(pang)．在磁(ci)感應強度(du)爲B的均勻(yun)磁場(chang)中，垂(chui)直于磁場方向放一(yi)個(ge)内徑爲(wei)D的不導(dao)磁管道(dao)，當導(dao)電液體在(zai)管道(dao)中以(yi)流速u流動(dong)時(shi)，導(dao)電流(liu)體就切(qie)割磁力(li)線．如(ru)果在管道(dao)截面上垂直于磁場(chang)的直(zhi)徑兩(liang)端安裝(zhuang)一(yi)對電(dian)極(圖3—17)則可(ke)以證(zheng)明，隻(zhi)要管(guan)道内(nei)流速(su)分布(bu)爲軸(zhou)對稱(cheng)分布(bu)，兩電(dian)極之間也特産(chan)生感生電(dian)動勢(shi)：
e＝BD (3－36)
式中，爲管道截(jie)面上的平(ping)均流速．由(you)此(ci)可得管(guan)道的體(ti)積(ji)流量(liang)爲：
qv＝πDUˉ＝ （3－37）
由(you)上(shang)式(shi)可見(jian)，體積(ji)流量qv與感(gan)應電動勢(shi)e和測(ce)量管(guan)内徑(jing)D成線(xian)性關(guan)系，與(yu)磁場(chang)的磁感(gan)應強度(du)B成反(fan)比，與(yu)其它(ta)物理參(can)數(shu)無關．這就是
電(dian)磁流(liu)量計
的測(ce)量原(yuan)理．
需要說明的(de)是，要使(shi)式（3—37）嚴格成立，必須(xu)使測(ce)量條(tiao)件滿(man)足下列假(jia)定：
①磁(ci)場是(shi)均勻(yun)分布的恒(heng)定磁(ci)場(chang)；
②被測流(liu)體的流速(su)軸對(dui)稱分(fen)布(bu)；
③被測液(ye)體是非磁(ci)性的(de)；
④被測(ce)液體的電(dian)導率均勻且各(ge)向同(tong)性。
圖3－17電磁(ci)流量計(ji)原理簡(jian)圖
1－磁極(ji)；2－電極；3－管(guan)道
(二)勵磁(ci)方式(shi)
勵磁(ci)方式即産(chan)生磁(ci)場(chang)的方式．由前(qian)述可(ke)知，爲(wei)使式(3—37)嚴(yan)格(ge)成立，第一個必須滿(man)足的(de)條件(jian)就是要有一(yi)個均勻(yun)恒定的磁(ci)場．爲此，就(jiu)需要選擇(ze)一種合(he)适(shi)的勵(li)磁方(fang)式(shi)。目(mu)前，一(yi)般有三種(zhong)勵碰(peng)方式，即直(zhi)流勵(li)磁、交流勵(li)磁和(he)低頻(pin)方波勵磁(ci)．現分别(bie)予(yu)以介(jie)紹．
1．直流(liu)勵(li)磁
直(zhi)流勵(li)磁(ci)方(fang)式用直流電(dian)産生磁(ci)場或采用(yong)永久(jiu)磁鐵，它能産生(sheng)一個恒定(ding)的均(jun)勻磁(ci)場．這種直(zhi)流勵磁變送器的最大優點是(shi)受交流電(dian)磁場(chang)幹擾(rao)影響很小(xiao)，因而可以忽略(lue)液體中的自感(gan)現象的影響．但(dan)是，使(shi)用(yong)直流磁(ci)場易(yi)使通(tong)過測量管(guan)道的電解(jie)質液體(ti)被(bei)極化，即電(dian)解質在電(dian)場中被(bei)電(dian)解，産(chan)生正(zheng)負離子．在(zai)電場(chang)力(li)的(de)作用(yong)下，負離子跑向(xiang)正極(ji)，正(zheng)離(li)子跑(pao)向負(fu)極(ji)．如圖3—18所(suo)示．這樣(yang)，将(jiang)導緻(zhi)正負(fu)電極分别(bie)被相反極(ji)性的離子(zi)所包圍，嚴(yan)重影響
電(dian)磁流(liu)量計
的正常工(gong)作．所以，直流勵(li)磁一(yi)般隻(zhi)用于(yu)測量非(fei)電(dian)解質(zhi)液體，如液态金(jin)屬等．
圖(tu)3－18直(zhi)流勵(li)磁方(fang)式
2．交流勵(li)磁
目前，工(gong)業上(shang)使用(yong)的(de)
電磁流(liu)量計
，大都(dou)采用(yong)工頻(pin)(50Hz)電(dian)源交流(liu)勵磁方(fang)式(shi)，即它(ta)的磁(ci)場是由正(zheng)弦交(jiao)變(bian)電(dian)流産生的(de)，所(suo)以(yi)産生(sheng)的磁場也是一(yi)個交(jiao)變(bian)磁場．交(jiao)變磁場變送器的主(zhu)要優(you)點是(shi)消除(chu)了(le)電(dian)極表(biao)面的極(ji)化于擾(rao)．另外(wai)，由于磁場(chang)是交(jiao)變(bian)的，所以(yi)輸出信(xin)号也是(shi)交變(bian)信(xin)号(hao)，放大(da)和轉換(huan)低(di)電平(ping)的交(jiao)流(liu)信号要(yao)比直流信号容(rong)易得(de)多．
如果交(jiao)流磁場的(de)磁感(gan)應強度爲
B＝Bm sint （3－38）
則電(dian)極上(shang)産(chan)生的感(gan)生電(dian)動(dong)勢爲
e＝Bm Dsint （3－39）
被(bei)測體積流(liu)量爲(wei)
qv= D （3－40）
式中(zhong)Bm――磁(ci)場磁感(gan)應強度的(de)最大值；
――勵(li)磁電(dian)流的(de)角頻率(lü)，＝2f；
t――時(shi)間；
f――電源頻率(lü)．
由式(3－40)可(ke)知，當測量(liang)管内徑D不(bu)變，磁感應(ying)強度(du)Bm爲(wei)一(yi)定值(zhi)時，兩(liang)電極(ji)上輸(shu)出的感生(sheng)電動(dong)勢e與流量qv成正(zheng)比．這就是(shi)交流磁場(chang)電磁(ci)流量(liang)變送器的基本工作原理．
值得(de)注意(yi)的是，用交(jiao)流磁(ci)場會帶來(lai)一系列的(de)電磁(ci)幹擾(rao)問題．例如(ru)正交幹擾．同相(xiang)幹擾(rao)等(deng)，這些幹(gan)擾信号與(yu)有用(yong)的流量信(xin)号混(hun)雜在(zai)一起．因此(ci)，如何(he)正确區分(fen)流量信号與幹(gan)擾信(xin)号，并(bing)如何(he)有效(xiao)地抑制和(he)排除(chu)各種幹擾(rao)信号，就成(cheng)爲交流勵(li)磁(ci)
電磁流(liu)量計
研制(zhi)的重(zhong)要課題(ti)。
3．低頻方(fang)波勵磁
直(zhi)流勵(li)磁方式(shi)和交流(liu)勵滋(zi)方式各有(you)優缺(que)點，爲了充(chong)分發揮它(ta)們的(de)優點(dian)，盡(jin)量避免(mian)它們的(de)缺(que)點，70年(nian)代以(yi)來(lai)，人(ren)們開(kai)始采(cai)用低(di)頻方(fang)波勵(li)磁(ci)方(fang)式．它(ta)的勵磁電(dian)流波(bo)形如(ru)圖3—19所示，其(qi)頻率(lü)通常(chang)爲工(gong)頻的1／4－l／10．
圖3－19方(fang)波勵(li)磁電流波(bo)形
從(cong)圖3－19可見，在半個(ge)周期内(nei)，磁(ci)場是(shi)恒穩(wen)的直流磁(ci)場，它(ta)具(ju)有(you)直流勵磁(ci)的特(te)點，受(shou)電磁幹擾(rao)影響(xiang)很小(xiao)．從整個時(shi)間過程看，方波信号又是一個(ge)交變的信(xin)号，所(suo)以它(ta)能克服直(zhi)流勵(li)滋(zi)易(yi)産生的極化現(xian)象．因(yin)此，低頻(pin)方(fang)波勵磁是(shi)一種比較(jiao)好的勵磁(ci)方式，目前(qian)已在
電磁(ci)流量計
上(shang)廣泛的應(ying)用．概(gai)括一(yi)下，
電磁流量計(ji)
具有(you)如下幾個(ge)優點(dian)：
①
電磁流量計
能避免交流(liu)磁場的(de)正(zheng)交電磁幹(gan)擾(rao)；
②
電磁流(liu)量計
消除(chu)由分布電(dian)容引起的(de)工頻幹擾(rao)；
③
電磁(ci)流量(liang)計(ji)
抑制交(jiao)流磁場在(zai)管壁(bi)和流(liu)體内部引(yin)起的(de)電渦(wo)流；
④
電磁流量計(ji)
排除(chu)直流(liu)勵(li)磁的極化現(xian)象．
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