隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和現(xiàn)代生產(chǎn)過程自動化程度的不斷提高，流量作為主要的過程參數(shù)之一，已成為判斷生產(chǎn)過程的效率、工作狀況及經(jīng)濟性能的重要指標(biāo)。因此測量流體流量的流量計的地位日趨突出。

發(fā)展史
電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律用來測量導(dǎo)電性液體體積流量的儀表。它可在層流、紊流、脈動流量以及產(chǎn)生流線振動等情況下對流體進行流量測量。由于其測量管光滑,壓力損失小,測量范圍寬,反應(yīng)靈敏, 能獲得與流量成比例的信號,加之其測量管直通*,便于清洗和滅菌消毒,因此它在用于特殊衛(wèi)生要求的醫(yī)藥和食品工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。特別是大口徑電磁流量計在給排水工程、港口疏流和廢水處理系統(tǒng)中更是大顯身手。自法拉第1831年發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)定律后,1832年他便期望利用地球的地磁場來測量英國泰晤士河水的潮汐和流量,但試驗進行三天便失敗了。這也是世界上zui早的一次電磁流量計的試驗。1932年,生物學(xué)家A.Kolin*個成功地完成了圓形管道的電磁流量計,可用來測量和記錄瞬時動脈血液流量。1954年,Fox bor公司推出了世界上*個電磁流量計產(chǎn)品。1955 年,日本也制成了電磁流量計,幾乎同時前蘇聯(lián)、英國、前西德也相繼試制成功。我國在1957年才開始研制電磁流量計。經(jīng)過幾十年的發(fā)展,國內(nèi)外生產(chǎn)電磁流量計的廠家如雨后春筍般迅速發(fā)展起來。目前國外主要廠家有: 日本橫河公司(YEWMAG, ADMAG型) ,日立公司 (FMP-51型),美國Brooks公司(Maglite,May7500系列), Foxbor公司(M800型),德國KROHNK公司(KXBO,K180, K280,以及K480型等),Endress+Hauser(Mastermag型 等)等廠家。目前我國也約有20家電磁流量計制造廠。
技術(shù)焦點
自50年代電磁流量計在工業(yè)上應(yīng)用以來,已得到了迅速發(fā)展,電磁流量計的性能也大為提高。目前,變送器的口徑達2. 5 mm ～ 3 m ; 精度等級±0. 5% ; 能設(shè)計zui高耐溫180℃ ,zui大耐壓320 Pa; 范圍度可達100∶ 1;滿量程的流速0. 3～ 10 m /s; 可測電導(dǎo)率低于0. 05μs /cm的液體; 襯里材料有硬、軟及聚氨脂橡膠、聚四氟乙烯、陶瓷等; 電極材料有耐酸不銹鋼ICr18Ni19Ti、哈氏合金B(yǎng) /C、鉑、鈦、鉑-銥合金、業(yè)乃爾合金等。但長期以來,大口徑電磁流量計的標(biāo)定、零點漂移、激磁功率等問題仍是影響電磁流量計發(fā)展的主要因素。
標(biāo)定技術(shù)   

長期以來,國內(nèi)外電磁流量計只能用實流標(biāo)定。隨著電磁流量計產(chǎn)品的精度、流程范圍及規(guī)格提高(達0. 2級精度, 1000∶ 1流程范圍, 3 m以上口徑) ,生產(chǎn)、使用和計量管理時標(biāo)定它的技術(shù)設(shè)備費用也越來越高。上海光華美而特儀器有限公司引進一套2 m口徑的實流標(biāo)定技術(shù)設(shè)備費用近200萬歐元,標(biāo)定用的水塔高達36 m,大口徑標(biāo)定設(shè)備的使用代價也很驚人, 1 m口徑的流量計在1 m /s流速標(biāo)定時,就需要2827 m3 /h的水流量。目前國內(nèi)的計量管理結(jié)構(gòu)和企業(yè)就很難對電磁流量計進行必需的校驗標(biāo)定。因此實現(xiàn)電磁流量計的非實流標(biāo)定就具有相當(dāng)?shù)囊饬x。下面介紹一種*的用靜止的電解質(zhì)溶液內(nèi)的離子電流等效實際流量的離子電流的標(biāo)定方法。
設(shè)計思想   

向靜止的電解質(zhì)溶液加入可控電流I ,使溶液內(nèi)離子沿傳感器管道有可控速度 V,于垂直磁場B的作用下在傳感器內(nèi)兩個信號電極軸向產(chǎn)生電場E。可得出在傳感器信號電極兩端的電動勢就是液體內(nèi)離子流速V 在磁場和邊界條件(即傳感器的電極與管道空間關(guān)系決定的權(quán)重函數(shù))下的解; 利用電解質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液淌度作流量基準(zhǔn),便可得出標(biāo)定用電解質(zhì)液體的離子速度,則對應(yīng)離子電流就可具體等效于實際流體的流量值。
理論依據(jù)   

對于寬度為Wm,厚度為Hm,霍爾系數(shù)為Rm3 /C的矩形截面的霍爾效應(yīng)中,在離子電流I和磁場B下有霍爾電勢U∶U=(RIB) /H。改寫為U=[(R/I)/(WH)]BW,當(dāng)設(shè)V= (R/I)/(WH)時,V的量綱就是m / s,即V就是導(dǎo)電離子的截面平均流速,則有霍爾電勢為U=VBW, 這即為矩形截面管道電磁流量計傳感器電極所得的電勢形式。因此圓管道電磁流量計就是基本方程在磁場、電極與管道空間關(guān)系決定權(quán)重函數(shù)條件下的電極電勢解離子電流標(biāo)定法能實現(xiàn)對各種口徑電磁流量計的標(biāo)定,特別是對大口徑、高精度、寬量程的電磁流量計標(biāo)定更具有非凡的意義。
零點穩(wěn)定性   

勵磁頻率是影響電磁流量計的動態(tài)響應(yīng)速度和零點穩(wěn)定性的主要性能指標(biāo).勵磁頻率低,零點穩(wěn)定性高,但儀表抗低頻*力減弱,響應(yīng)速度慢; 勵磁頻率高,儀表抗*力強,響應(yīng)速度快,但零點穩(wěn)定性差.很長一段時期,勵磁技術(shù)制約著電磁流量計的發(fā)展。
雙頻勵磁   

1988年,日本橫河公司推出了雙頻勵磁技術(shù),由低頻(6.25Hz)矩形波和高頻 (75Hz)矩形波疊加構(gòu)成勵磁電流的波形,對兩種頻率采樣,得到高頻和低頻兩種流量信號, 這樣可達到零點穩(wěn)定性好、響應(yīng)速度快(可達0.1s)、抗低頻*力強的要求。在流量較穩(wěn)定的情況下,該方法能取得滿意的效果, 但當(dāng)流量連續(xù)波動時,保證疊加后的線性度的技術(shù)難度高。
零點動態(tài)相關(guān)互補法   

通過兩個采樣保持器,在一個正向(或負向)激磁下動態(tài)消除信號的零點漂動值,與勵磁頻率無關(guān)。 這樣,可使用較高的勵磁頻率,并同時獲得穩(wěn)定的零點, 也易消除流動噪聲。但必須使相關(guān)互補達到較理想時才能有較好的綜合性能指標(biāo)。
勵磁功率   

勵磁功率對電磁流量計的防爆性能和傳感器的靈敏度及感應(yīng)信號的信噪比有著重要影響。勵磁電流直接影響勵磁功率。勵磁電流小,則勵磁功率小,電磁流量計防爆性能好,但傳感器靈敏度減小,感應(yīng)信號的信噪比下降,量程變小,精度降低。通過零點自動動態(tài)辨識與反饋補償,可獲得較好的效果。即首先對信號進行零點漂移的動態(tài)辨識(判斷出零點漂動值以及是否是流體流速在變化) ,再將漂動值反饋到前級放大器,使放大器在消除零點后對信號進行高增益放大。這樣,即使對較小的勵磁電流,也能獲得響應(yīng)速度快、量程范圍大、精度高等性能指標(biāo)。為電磁流量計在防爆要求高的化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用開辟了很好的前景。
電磁流量計在轉(zhuǎn)換器微機化與智能化、傳感器與轉(zhuǎn)換器一體化、小型輕量化以及襯里材料、電極形狀與材料、電極表面臟物消除等方面也取得了重大進展,使電磁流量計的度、線性度和穩(wěn)定性顯著提高,并出現(xiàn)了無電極電磁流量計,對被測液體導(dǎo)電率的要求大大降低。 隨著電磁流量計技術(shù)飛速發(fā)展,在化學(xué)、食品與制藥、造紙業(yè)、市政工程、礦產(chǎn)、建筑等行業(yè)也得到了極為廣泛的應(yīng)用。