西森·中国:FLDC系列电磁流量计工作原理

   1832年英国的法拉第根据电磁感应定律利用地磁场来测量泰晤士河的流速，因为信号太弱和极化电压等妨碍没有成功。后来柯林用交流磁场成功地测量了血液流动的情况。第二次世界大战后，电磁流量计作为工业上的测量仪表得到使用。20世纪60年代随着电子技术的发展而迅速发展起来，由于它独特的优点，现已广泛用于各种导电液体的流量测量。

   电磁流量计具有以下特点：

    1)传感器测量管路中无任何阻力件及活动件，因此无附加的压力损失和流体堵塞现象，仪表结构简单、可靠、传感器工作寿命长。

    2)由于感应电压信号是在整个充满磁场的空间中形成的，是管道截面的平均值，无机械惯性、响应快速、稳定性好、因此仪表所 需直管段较短，直管段长度有5倍管直径长就行。可用于自动检测、调节和程控系统。

    3）传感器测量管部分只有内衬和电极与被测液体接触，只要合理选择电极和内衬材料，即可耐腐蚀和耐磨损。

    4）测量精度不受被测介质的种类及流体密度、黏度、温度、压力和电导率变化的影响，故无需进行参数补偿，传感器感应电压信号与平均流速呈线性关系，因此测量精度高，一般为±1%~±2.5%，最高可达±0.5%。

    5)输出电压正比于体积流量，测量量程宽，可达1:100；此外电磁流量计只与被测介质的平均流速成正比，而与轴对称的流动状态(层流或紊流)无关。

    6)双向测量系统，可测正向流量、反向流量，所以可用以测脉动流量，并适合作为自动调节系统的流量信号。

    7)采用单片机嵌入式技术，可实现数字励磁和表面贴装（SMT）技术，性能可靠、精度高、功耗低、零点稳定、参数设定方便。

    8)电磁流量计除可测量一般导电液体的流量外，还可测量液固两相流，高黏度液流及盐类、强酸、强碱液体的体积流量。

电磁流量计在使用上还是有一定的局限性：

    被测介质必须是导电的液体；被测介质的磁导率应接近于1，这样液体磁性的影响才可忽略不计，所以不能用来测量铁磁性介质的流量；在存在较强的静电感应、电磁感应和工频干扰的现场不能使用。

   电磁流量计的工作原理

   电磁流量计的工作原理如图所示，是基于法拉第的电磁感应定律。在电磁流量计中，测量管中的导电介质相当于法拉第试验中的导电金属杆，上下两端的励磁线圈产生恒定磁场。这样，测量管相当于置于磁场中，使导电液体的流动方向同磁场垂直。根据法拉第定律，当有导电介质流过时，在与其流向和磁场相垂直的方向则会产生感应电动势。

   由安装在管道绝缘衬里上的两个电极，或者通过测量管上与磁场垂直的径向平面上的一对电容耦合型绝缘电极，产生正比于流速的电位差，此电压信号可通过一个二次装置加以处理。测量管道通过不导电的内衬（聚四氟乙烯、耐磨橡胶等）实现与流体和测量电极的电磁隔离。基于这一原理的电磁流量计可以测量从任何方向流经测量管的流量。

   感应电动势的大小与导体在磁场中的中效长度及导体在磁场中做垂直于磁场方向运动的速度成正比，同时会在管道两边的电极上产生感应电动势，感应电动势的方向由右手定则判定，感应电动势的大小由下列式子确定。      

                         Ex=BDV

   式中Ex——感应电动势(V)；

   B——磁感应强度(T)；

   D——管道内径(m)；

   V——液体的平均流速(m/s )。

   而体积流量计Qv等于流体的流速V与管道截面积（πD^2）/4的乘积，将上式代入得：

   Qv=（πD/4B）Ex

   由上式可知，在管道直径D一定且保持磁感应B不变时，被测体积流量与感应电动势呈线性关系。若在管道两侧各插入一根电极，就可引入感应电动势Ex，测量此电动势的大小，就可求得体积流量。