電磁流量計的工作原理

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。電磁流量計的優點是壓損極小，可測流量範圍大。最大流量與最小流量的比值一般爲20：1以上，适用的工業管徑範圍寬，最大可達3m，輸出信号和被測流量成線性，精確度較高，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。但它不能測量氣體、蒸汽以及純淨水的流量。

當導體在磁場中作切割磁力線運動時，在導體中會産生感應電勢，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於(yú)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産生感應電勢。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(què)定：

Ex=BDv－－－－－－－－－－－－－－－－-式（1）

式中Ex—感應電勢，V；

B—磁感應強度，T

D—管道内徑，m

v—液體(tǐ)的平均流速，m/s

然而體積流量qv等於(yú)流體的流速v與管道截面積（πD²）/4的乘積，将式（1）代入該(gāi)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(biàn)時，被測體積流量與感應電勢呈線性關系。若在管道兩側(cè)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(cè)量管軸線和磁力線相垂直的管壁上安裝瞭(le)一對檢測(cè)電極，當導電液體沿測(cè)量管軸線運動時，導電液體切割磁力線産生感應電勢，此感應電勢由兩個檢測(cè)電極檢出，數值大小與流速成正比例，其值爲：

E=B·V·D·K

式中： E－感應電勢；

K－與磁場(chǎng)分布及軸向長(zhǎng)度有關的系數；

B－磁感應強度；

V－導電液體平均流速；

D－電(diàn)極間距；（測(cè)量管内直徑）

傳感器将感應電勢E作爲流量信号，傳送到轉換器，經放大，變換濾波等信号處理後，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(bào)警輸出及頻率輸出，並(bìng)設有RS－485等通訊接口，並(bìng)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，在磁感應強度爲B的均勻磁場中，垂直於(yú)磁場方向放一個内徑爲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於(yú)磁場的直徑兩端安裝一對電極則可以證明，隻要管道内流速分布爲軸對稱分布，兩電極之間産(chǎn)生感生電動勢：

e=KBDv (3-36)

式中，v爲管道截面上的平均流速，k爲儀表常數(shù)。由此可得管道的體積(jī)流量爲：

qv= πeD/4KB (3-37)

由上式可見，體積流量qv與感應電動勢e和測(cè)量管内徑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(cān)數無關。這就是電磁流量計的測(cè)量原理。

需要說明的是，要使式(3—37)嚴格成立，必須使電(diàn)磁流量計測(cè)量條件滿足下列假定：

①磁場(chǎng)是均勻(yún)分布的恒定磁場(chǎng);

②被測(cè)流體的流速軸對稱(chēng)分布;

③被測液體是非磁性的;

④被測(cè)液體的電導(dǎo)率均勻且各向同性。