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電磁流量計工作原理(lǐ)是什(shén)麽？什(shén)麽是法拉第電磁感應定律？電磁流量計計算(suàn)公式是什(shén)麽？電磁流量計工作原理(lǐ)圖是什(shén)麽？電磁流量計勵磁方式有哪幾種？
(一)電磁流量計工作原理(lǐ)是什(shén)麽？什(shén)麽是法拉第電磁感應定律？
電磁流量計（以下(xià)簡稱EMF）是利用(yòng)法拉第電磁感應定律制成的(de)一種測量導電液體體積流量的(de)儀表。50年代初EMF實現了(le)工業化(huà)應用(yòng)，近年來(lái)世界範圍EMF産量約占工業流量儀表台數的(de)5%～6.5%。70年代以來(lái)出現鍵控低頻(pín)矩形波激磁方式，逐漸替代早期應用(yòng)的(de)工頻(pín)交流激磁方式，儀表性能有了(le)很大(dà)提高(gāo)，得(de)到更爲廣泛的(de)應用(yòng)。
EMF的(de)基本原理(lǐ)是法拉第電磁感應定律，即導體在磁場(chǎng)中切割磁力線運動時(shí)在其兩端産生感應電動勢。如圖1所示，導電性液體在垂直于磁場(chǎng)的(de)非磁性測量管内流動，與流動方向垂直的(de)方向上産生與流量成比例的(de)感應電勢，電動勢的(de)方向按“弗來(lái)明(míng)右手規則”，其值如下(xià)式
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式中 E-----感應電動勢，即流量信号，V;
k-----系數；
B-----磁感應強度，T；
D----測量管内徑，m；
--- 平均流速，m/s。
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設液體的(de)體積流量爲
，則
式中 K 爲儀表常數，K= 4 KB/πD 。
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需要說明(míng)的(de)是，要使式（3—37）嚴格成立，必須使測量條件滿足下(xià)列假定：
①磁場(chǎng)是均勻分(fēn)布的(de)恒定磁場(chǎng)；
②被測流體的(de)流速軸對(duì)稱分(fēn)布；③被測液體是非磁性的(de)；
④被測液體的(de)電導率均勻且各向同性。
圖3－17 電磁流量計原理(lǐ)簡圖
1－磁極；2－電極；3－管道
勵磁方式即産生磁場(chǎng)的(de)方式．由前述可(kě)知，爲使式(3—37)嚴格成立，第一個(gè)必須滿足的(de)條件就是要有一個(gè)均勻恒定的(de)磁場(chǎng)．爲此，就需要選擇一種合适的(de)勵磁方式。目前，一般有三種勵碰方式，即直流勵磁、交流勵磁和(hé)低頻(pín)方波勵磁．現分(fēn)别予以介紹．
1．直流勵磁
直流勵磁方式用(yòng)直流電産生磁場(chǎng)或采用(yòng)永久磁鐵，它能産生一個(gè)恒定的(de)均勻磁場(chǎng)．這(zhè)種直流勵磁變送器的(de)最大(dà)優點是受交流電磁場(chǎng)幹擾影(yǐng)響很小，因而可(kě)以忽略液體中的(de)自感現象的(de)影(yǐng)響．但是，使用(yòng)直流磁場(chǎng)易使通(tōng)過測量管道的(de)電解質液體被極化(huà)，即電解質在電場(chǎng)中被電解，産生正負離子．在電場(chǎng)力的(de)作用(yòng)下(xià)，負離子跑向正極，正離子跑向負極．如圖3—18所示．這(zhè)樣，将導緻正負電極分(fēn)别被相反極性的(de)離子所包圍，嚴重影(yǐng)響儀表的(de)正常工作．所以，直流勵磁一般隻用(yòng)于測量非電解質液體，如液态金屬等．
圖3－18 直流勵磁方式
2．交流勵磁
目前，工業上使用(yòng)的(de)電磁流量計，大(dà)都采用(yòng)工頻(pín)(50Hz)電源交流勵磁方式，即它的(de)磁場(chǎng)是由正弦交變電流産生的(de)，所以産生的(de)磁場(chǎng)也(yě)是一個(gè)交變磁場(chǎng)．交變磁場(chǎng)變送器的(de)主要優點是消除了(le)電極表面的(de)極化(huà)于擾．另外，由于磁場(chǎng)是交變的(de)，所以輸出信号也(yě)是交變信号，放大(dà)和(hé)轉換低電平的(de)交流信号要比直流信号容易得(de)多(duō)．
如果交流磁場(chǎng)的(de)磁感應強度爲
B＝Bm sin t （3－38）
則電極上産生的(de)感生電動勢爲
e＝Bm D sin t （3－39）
被測體積流量爲
qv= D （3－40）
式中 Bm――磁場(chǎng)磁感應強度的(de)最大(dà)值；
――勵磁電流的(de)角頻(pín)率， ＝2 f；
t――時(shí)間；
f――電源頻(pín)率．
由式(3－40)可(kě)知，當測量管内徑D不變，磁感應強度Bm爲一定值時(shí)，兩電極上輸出的(de)感生電動勢e與流量qv成正比．這(zhè)就是交流磁場(chǎng)電磁流量變送器的(de)基本工作原理(lǐ)．
值得(de)注意的(de)是，用(yòng)交流磁場(chǎng)會帶來(lái)一系列的(de)電磁幹擾問題．例如正交幹擾．同相幹擾等，這(zhè)些幹擾信号與有用(yòng)的(de)流量信号混雜(zá)在一起．因此，如何正确區(qū)分(fēn)流量信号與幹擾信号，并如何有效地抑制和(hé)排除各種幹擾信号，就成爲交流勵磁電磁流量計研制的(de)重要課題。
3．低頻(pín)方波勵磁
直流勵磁方式和(hé)交流勵滋方式各有優缺點，爲了(le)充分(fēn)發揮它們的(de)優點，盡量避免它們的(de)缺點，70年代以來(lái)，人(rén)們開始采用(yòng)低頻(pín)方波勵磁方式．它的(de)勵磁電流波形如圖3—19所示，其頻(pín)率通(tōng)常爲工頻(pín)的(de)1／4－l／10．
圖3－19 方波勵磁電流波形
從圖3－19可(kě)見，在半個(gè)周期内，磁場(chǎng)是恒穩的(de)直流磁場(chǎng)，它具有直流勵磁的(de)特點，受電磁幹擾影(yǐng)響很小．從整個(gè)時(shí)間過程看，方波信号又是一個(gè)交變的(de)信号，所以它能克服直流勵滋易産生的(de)極化(huà)現象．因此，低頻(pín)方波勵磁是一種比較好的(de)勵磁方式，目前已在電磁流量計上廣泛的(de)應用(yòng)．概括一下(xià)，它具有如下(xià)幾個(gè)優點：
①能避免交流磁場(chǎng)的(de)正交電磁幹擾；
②消除由分(fēn)布電容引起的(de)工頻(pín)幹擾；
③抑制交流磁場(chǎng)在管壁和(hé)流體内部引起的(de)電渦流；
④排除直流勵磁的(de)極化(huà)現象．
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