電磁流量計原理分析-技術文章

    電磁流量計（Eletromagnetic Flowmeters，簡稱EMF）是20世紀50~60年代隨著電子技術的發展而迅速發展起來的新型流量測量儀表。 電磁流量計是根據法拉第電磁感應定律制造的用來測量管內導電介質體積流量的感應式儀表。下面要為大家介紹的是電磁流量計工作原理。

    電磁流量計是根據法拉第電磁感應定律進行流量測量的流量計。電磁流量計的特點是壓損極小，可測流量范圍大。大流量與小流量的比值一般為20：1以上，適用的工業管徑范圍寬，大可達3m，輸出信號和被測流量成線性，準確度較高，可測量電導率≥5μs/cm的酸、堿、鹽溶液、水、污水、腐蝕性液體以及泥漿、礦漿、紙漿等的流體流量。那么，電磁流量計原理是什么？

    電磁流量計原理就是當導體在磁場中作切割磁力線運動時，在導體中會產生感應電勢，感應電勢的大小與導體在磁場中的有效長度及導體在磁場中作垂直于磁場方向運動的速度成正比。同理，導電流體在磁場中作垂直方向流動而切割磁感應力線時，也會在管道兩邊的電極上產生感應電勢。感應電勢的方向由右手定則判定，感應電勢的大小由下式確定：
Ex=BDv－－－－－－－－－－－－－－－－-式（1）
式中Ex—感應電勢，V；
　　B—磁感應強度，T
　　D—管道內徑，m
　　v—液體的平均流速，m/s
然而體積流量qv等于流體的流速v與管道截面積（πD2）/4的乘積，將式（1）代入該式得：
Qv=(πD/4B)* Ex －－－－－－－－-式（2）
由上式可知，在管道直徑D己定且保持磁感應強度B不變時，被測體積流量與感應電勢呈線性關系。若在管道兩側各插入一根電極，就可引入感應電勢Ex，測量此電勢的大小，就可求得體積流量。
據法拉第電磁感應原理，在與測量管軸線和磁力線相垂直的管壁上安裝了一對檢測電極，當導電液體沿測量管軸線運動時，導電液體切割磁力線產生感應電勢，此感應電勢由兩個檢測電極檢出，數值大小與流速成正比例，其值為：
E=B·V·D·K
式中： E－感應電勢；
K－與磁場分布及軸向長度有關的系數；
B－磁感應強度；
V－導電液體平均流速；
D－電極間距；（測量管內直徑）
傳感器將感應電勢E作為流量信號，傳送到轉換器，經放大，變換濾波等信號處理后，用帶背光的點陣式液晶顯示瞬時流量和累積流量。轉換器有4~20mA輸出，報警輸出及頻率輸出，并設有RS－485等通訊接口，并支持HART和MODBUS協議。
注：不同電磁流量計參數略有差異，使用時請務必查看說明書。
根據法拉第電磁感應定律，在磁感應強度為B的均勻磁場中，垂直于磁場方向放一個內徑為D的不導磁管道，當導電液體在管道中以流速v流動時，導電流體就切割磁力線.如果在管道截面上垂直于磁場的直徑兩端安裝一對電極則可以證明，只要管道內流速分布為軸對稱分布，兩電極之間產生感生電動勢：
e=KBDv (3-36)
式中，v為管道截面上的平均流速，k為儀表常數。由此可得管道的體積流量為：
qv= πeD/4KB (3-37)
由上式可見，體積流量qv與感應電動勢e和測量管內徑D成線性關系，與磁場的磁感應強度B成反比，與其它物理參數無關。這就是電磁流量計的測量原理。
需要說明的是，要使式(3—37)嚴格成立，必須使電磁流量計測量條件滿足下列假定：
①磁場是均勻分布的恒定磁場;②被測流體的流速軸對稱分布;③被測液體是非磁性的;④被測液體的電導率均勻且各向同性。

    傳感器將感應電勢E作為流量信號，傳送到轉換器，經放大，變換濾波等信號處理后，用帶背光的點陣式液晶顯示瞬時流量和累積流量。轉換器有4~20mA輸出，報警輸出及頻率輸出，并設有RS－485等通訊接口，并支持HART和MODBUS協議。