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行业新闻

详细由 浅入深的说一说电磁流量计的工作原理

电磁流量计(电磁流量计,简称EMF)是20世纪50年至60年的电 子技术发展和新型流量测量仪器的快速发展。电磁流 量计基于法拉第电磁感应定律,用于测 量导电液体流量计的体积。由于其独特的优点,电磁流 量计已广泛应用于工业过程中各种导电液体流量测量,如各种酸,碱,盐等腐蚀性介质;电磁流 量计泥浆流量测量,形成A独特的应用领域。

    在结构中,电磁流 量计由电磁流量传感器和转换器组成两部分组成。传感器 安装在工业过程管上,用于将 流入管道的液体体积线性转换为感应电位信号,并通过 传输线将信号发送到转换器。转换器远离传感器,放大传 感器发送的流量信号,并将其 转换成与流量信号成比例的标准电信号,以进行显示,累加和调整控制。


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电磁流量计结构图


电磁流 量计的基本原理

(一)测量原 理根据法拉第电磁感应定律,当导体 在磁场中移动磁场时,在导体 的两端产生感应电位e,其方向 由右侧规则确定。磁场的磁场,导体的 速度彼此成比例。如果B,L和u彼此垂直,则

E = Blu(3-35)

与此类似。在具有磁感应强度B的均匀磁场中,具有内径D的非导 电管道垂直于磁场的方向放置。当导电液体以流量u流入管道时,导电流体切断磁场线。如果一对电极(图3-17)垂直于 管段中的磁场直径安装,则可以看出,只要两 个电极之间的流速分布,也可以 产生感应电动势管道是轴对称的,

E = BD(3-36)

其中,对于管段的平均流量。管道的体积流量为:

Qv =πDUˉ=(3-37)

从上述等式可以看出,体积流量qv与感应电动势e和测量管的直径D线性相关,与磁场的磁感应强度B成反比,与其他 磁场无关物理参数。这是电 磁流仪表的测量原理。

要注意的是,为了使公式(3-37)严格确定,必须使 测量条件符合以下假设:

①磁场是 恒定磁场的均匀分布;

②测量流 体流速的对称分布;

③测量液体非磁性;

④测量的 液体电导率均匀且各向同性。

图3-17电磁流量计示意图

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电磁流 量计工作原理图

1极; 2电极; 3-管

(2)励磁模式

    励磁模 式是产生磁场的方式。从上述可以看出,为了使公式(3-37)严格确定,必须满 足的第一条件是具有均匀且恒定的磁场。为此,您需要 选择合适的激励方式。目前,通常有三种触摸模式,即直流励磁,交流励 磁和低频方波激励。分别呈现。

直流励磁

    直流励 磁模式使用直流电来产生磁场或永磁体,产生恒定均匀的磁场。这种直 流励磁发射机的优势在于它受到交流电磁场干扰的影响,可以忽 略液体中自感的影响。然而,直流磁 场的使用容易通过电解质溶液的测量身体是极化的,即电解 质在电场中电解产生正离子和负离子。在电场作用下,负离子运行到正极,正离子运行到负极。如图3-18所示。这将导 致正极和负极被离子的相反极性包围,严重影 响电磁流量计的正常运行。因此,直流激 发通常仅用于测量液体金属等非电解液体。

图3-18直流励磁模式


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电磁流 量计直流励磁模式

交流励磁

    目前,工业使用电磁流量计,大多采用频率(50Hz)的电力交换激励模式,即其磁 场由正弦交流电产生,因此磁 场也是交变磁场。交变磁 场发射机的主要优点是消除了电极表面的极化。此外,由于磁场交替,所以输 出信号也是交流信号,并且比DC信号放 大和转换低电平AC信号要容易得多。

如果交 流磁场的磁场为

B = Bm sint(3-38)

在电极 上产生的感应电动势是

E = Bm Dsint(3-39)

测量的体积流量为

Qv = D(3-40)

其中Bm - 磁场磁感应强度大;

 - 励磁电流的角频率= 2f;

时间

F - 电源频率。

从公式(3-40)可以看出,当测量管的直径D恒定且磁感应强度Bm恒定时,在两个 电极上输出的感应电动势e与流量qv成正比。这是交 流磁场电磁流量变送器的基本工作原理。

    值得注意的是,使用交 流磁场会带来一系列电磁干扰问题。如正交干扰。相间干扰等,这些干 扰信号和有用的交通信号混合在一起。因此,如何正 确区分交通信号和干扰信号,以及如 何有效地抑制和消除各种干扰信号,成为交 流励磁电磁流量计发展的重要课题。

低频方波激励

    直流励 磁模式和交流方式有自己的优点和缺点,为了充 分发挥自身优势,尽量避免自身的缺点,自20世纪70年代以来,人们开 始使用低频方波激励。其励磁电流波形如图3-19所示,频率通常为1/4-l / 10。

图3-19方波励磁电流波形


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电磁流 量计方波励磁电流波形

    从图3-19可以看出,在半周期内,磁场是 一个恒定的直流磁场,它具有 直流激励的特性,受到电 磁干扰的影响非常小。从整个时间过程来看,方波信 号是交替的信号,因此可以克服DC的极化现象。因此,低频方 波激励是一种更好的激励方式,已广泛 应用于电磁流量计。综上所述,电磁流 量计具有以下优点:

①电磁流 量计避免交换磁场正交电磁干扰;

②电磁流 量计消除电容分布引起的频差;

③电磁流 量计抑制内部交流磁场和内部涡流引起的涡流;

④电磁流 量计不包括直流激发极化现象。


点击次数:  更新时间:2017-06-25 15:28:26  【打印此页】  【关闭
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