電磁流量計的原理、發展和特點

電磁流量計的原理、發展和特點
   電磁流量計的原理
   電磁流量計是依據法拉第電磁感應定律的工作原理來測量導電液體[41體積流量的儀表B”。根據法拉第電磁感應定律，感應電動勢的大小正比于與回路相交的磁通隨時問的變化率，方向由楞次定律決定．回路中感應電動勢E的大小和方向可以表示為： E：一塑.1 dt 如下圖l 1所示，磁通的正方向和感應電動勢的正方向符合右手定則。電磁流量計是由電磁流量傳感器和電磁流量轉換器組成，電磁流量傳感器安裝在待測管道上，將導電液體的流速線性地變化成感應電動勢信號。電磁流量轉換囂向傳感器中的勵磁線圈提供勵磁電流，并且接收回路中的感應電動勢信號，將信號進行放大、處理并且將信號統一轉換成標準的電流信號、電壓信號、頻率信號等，以實現對流量的顯示，記錄和控制等。對于電磁流量傳感器，我們可以將導電流體流經的管道直徑看成是導體的長度，此時，導電流體的流動方向，磁場的方向咀及管道的直徑，三者處于互相垂直的位置。當導電流體流過電磁流量傳感器中的磁場時，切割磁力線，在與磁場方向， 流體流動方向相垂直的方向，即在管道直徑方向上，產生感應電動勢，此感應電動勢就是與流體的流速信號相對應成比例的電壓信號E。#E韓磁場方向圉¨右手定則我們只需要考慮感應電動勢的大小，于是，武(1 1)變為dt dt dt 、7 式中刪通量密度，T 彳—磁通量的變化面積，m2 D一導體長度，m dl一運動的距離，m ． y一運動速度，m／s P一感應電動勢，V 電磁流量計測量的是體積流量，當導電流體流過一定截面的測量管時，流過該截面的體積流量就等于導電流體的流速與該橫截面面積的乘積。對于橫截面是圓形的測量管來說，流體的體積流量為Q=；D2礦(1．3) 將式(1．2)代入到式(1．3)，整理可以得到下式Q=；D考(1．4) 上述公式(1．4)中，D是測量管管徑，即為導體的長度，B與勵磁線圈相關的一個參數，當測量管的管徑和磁感應強度曰一定時，流量Q只-9感應電動勢E 成正比。
   電磁流量計的發展
   電磁感應定律是1831年由英國物理學家法拉第發現的。他的次電磁流· 量計的試驗是1832年利用地磁場在泰晤士河岸做的實驗，最后是以失敗告終， 但是他于1851年見證了Wollsaton等人在英吉利海峽利用電磁感應法測量潮汐試驗的成功。1917年史密斯和斯皮雷安利用電磁感應原理制造了船舶測速儀，從此開辟了電磁測速儀在海洋學中的應用。1930年，威廉斯制成了一種簡單的電磁流量計，將圓形測量管置于直流磁場之中，選用硫酸銅溶液作為導電流體，檢測測量管內壁上兩個電極之間與流速成正比的電壓。1932年左右，生物學家Willams、A．柯林利用電磁流量計測量和記錄瞬時的動脈血液流量獲得了成功。而電磁流量計在工業上得到了應用還是在1950年，荷蘭人利用電磁流量計在挖泥船上測量泥漿流量。隨后在1955年前后前蘇聯，英國，德國，日本等也成功生產出電磁流量計。20世紀60年代初，電磁流量計逐漸完善發展，成為日漸成熟的流量儀表，在工業中得到了廣泛的應用。20世紀60年代后期到70年代中期，低頻矩形波勵磁方式的發展，讓電磁流量計的發展形成了一次高潮。20世紀80年代以來，微電子技術與計算機技術的發展，使得電磁流量計的發展更加趨于成熟和完善，擴大了電磁流量計的應用領域，添加了更多的附加功能，HART 協議和現場總線技術運用到電磁流量計，為用戶實現全新的現場總線生產控制與管理提供了條件12,61。
    電磁流量計的工作磁場是由電磁流量轉換器里面的勵磁系統提供的，根據勵磁方式的發展過程來看電磁流量計的發展，可以按時間的順序，分為以下幾種勵磁方式：
   (1)直流勵磁
   從法拉第時代開始，就呆用了直流勵磁方式，該方式用直流電產生磁場或采用磁鐵，可以產生一個恒定的均勻磁場，采用該種勵磁方式的是受交流電磁場干擾影響小，幾乎可以忽略導電流體中自感現象的影響，但是使用直流勵磁的缺點在于，由直流磁場感應產生的直流電壓信號，容易使流經測量管的電解質液體極化，使得有用信號和極化電壓相疊加，造成有用信號難以分離出來。同時，在直流勵磁方式下，電解質的正離子向負電極移動，負離子向正電極移動，這種情況會嚴重影響儀表的正常工作，因此一般只適用于測量液態金屬等非電解質液體。
   (2)交流勵磁
   始于20世紀20年代左右，于20世紀50年代左右工業商品化，該種勵磁方式是指采用50Hz正弦波的工頻電源進行勵磁，勵磁系統產生一個正弦交變的勵磁電流，該電流通入勵磁線圈，產生交變磁場。該法的主要優點是，消除了電極表面的極化干擾，放大和轉化低電平的交流信號也要比直流信號要容易。該法的缺點是，容易產生正交干擾和同相干擾等電磁干擾問題，影響儀表的線性度和零點的穩定性。
   (3)矩形波勵磁
   該種勵磁方式產生于1975年前后，一般采用低頻矩形波勵磁，這是主流產品采用的勵磁方式，通常，其勵磁頻率為工頻的1／4--,1／10，它發揮了直流勵磁和交流勵磁的優點，避免了交流勵磁存在的正交干擾和同相干擾的電磁干擾問題， 同時又能夠克服由直流勵磁帶來的極化電壓的問題，是一個兩者兼顧的勵磁方式。
    在低頻矩形波勵磁發展的過程中，1978年左右，又出現了一種三值矩形波勵磁，它與低頻矩形波的不同之處在于，在低頻矩形波的一個周期之中，有兩個部分的時刻磁場時處于零狀態，該狀態存在于正態采樣和負態采樣之間，這樣的一個零狀態有利于對信號的零點進行檢查和自校。我們可以看出低頻矩形波勵磁有很多的優點，有較好的零點穩定性，但是它犧牲了電磁流量計的響應速度。而且是當有漿液性液體通過電磁流量傳感器的測量管時，會產生波動大的干擾。
   (4)Y'X頻勵磁
   雙頻勵磁是一種高低頻矩形波調制的勵磁方式。低頻可以提高零點的穩定性，高頻是降低介質對電極產生的極化電壓。使用這種方式，可以通過在線圈中流過具有高低各兩種頻率成分的電流產生(激勵)磁場。與普通用的單頻率的勵磁方式相比，低頻勵磁的穩定性和高頻勵磁的噪聲抑制相結合，可以提供更高的精度和穩定性。但是雙頻勵磁需要注意高頻磁路的渦流損失和磁滯損失問題。
   (5)可編程脈寬矩形波勵磁
   利用單片機編程，控制勵磁矩形波脈沖寬度和勵磁頻率，從數據采集和軟件上做尖狀干擾處理，可以改善漿液測量和高速響應，但是與低頻矩形波勵磁相比， 零點穩定的特性會變得差一些，因此，它只適用于一些特定場合的應用。
   智能電磁流量計的特點
   電磁流量計具有以下幾個顯著的特點：
   優點： (1)不會阻塞，適合測量含固體顆粒的液固二相流體，包括紙漿、泥漿等(2)由流量檢測所造成的壓力損失小，節能效果好(3)對于實際可測的流體，測得體積流量時受流體的粘度、溫度、壓力、電導率變化影響較小(4)流量測量的量程比大(5)可測腐蝕性流體
   缺點： (1)不能測量電導率很低的液體(2)不能測氣體、蒸汽和含較大氣泡的液體(3)不能用于高溫測量--擴展閱讀：開封中儀流量儀表有限公司專業生產電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計、文丘里流量計、v錐流量計、v型錐流量計、噴嘴流量計、插入式電磁流量計、智能電磁流量計、分體式電磁流量計、一體式電磁流量計、標準孔板流量計、標準孔板、一體化孔板流量計、標準噴嘴流量計、長徑噴嘴流量計、標準噴嘴、長徑噴嘴、插入式渦街流量計、智能渦街流量計、錐型流量計、v錐型流量計、節流裝置、節流孔板、限流孔板等流量產品，更多有關電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計的信息請訪問開封中儀網站：