電磁流量計(jì)的原理、發(fā)展和特點(diǎn)電磁流量計(jì)的原理、發(fā)展和特點(diǎn)
電磁流量計(jì)的原理
電磁流量計(jì)是依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律的工作原理來測量導(dǎo)電液體[41體積流量的儀表b”。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動(dòng)勢的大小正比于與回路相交的磁通隨時(shí)問的變化率，方向由楞次定律決定．回路中感應(yīng)電動(dòng)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(yīng)電動(dòng)勢的正方向符合右手定則。電磁流量計(jì)是由電磁流量傳感器和電磁流量轉(zhuǎn)換器組成，電磁流量傳感器安裝在待測管道上，將導(dǎo)電液體的流速線性地變化成感應(yīng)電動(dòng)勢信號。電磁流量轉(zhuǎn)換囂向傳感器中的勵(lì)磁線圈提供勵(lì)磁電流，并且接收回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢信號，將信號進(jìn)行放大、處理并且將信號統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電流信號、電壓信號、頻率信號等，以實(shí)現(xiàn)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(dǎo)電流體流經(jīng)的管道直徑看成是導(dǎo)體的長度，此時(shí)，導(dǎo)電流體的流動(dòng)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(dāng)導(dǎo)電流體流過電磁流量傳感器中的磁場時(shí)，切割磁力線，在與磁場方向， 流體流動(dòng)方向相垂直的方向，即在管道直徑方向上，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，此感應(yīng)電動(dòng)勢就是與流體的流速信號相對應(yīng)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(yīng)電動(dòng)勢的大小，于是，武(1 1)變?yōu)閐t dt dt 、7 式中刪通量密度，t 彳—磁通量的變化面積，m2 d一導(dǎo)體長度，m dl一運(yùn)動(dòng)的距離，m ． y一運(yùn)動(dòng)速度，m／s p一感應(yīng)電動(dòng)勢，v 電磁流量計(jì)測量的是體積流量，當(dāng)導(dǎo)電流體流過一定截面的測量管時(shí)，流過該截面的體積流量就等于導(dǎo)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(dǎo)體的長度，b與勵(lì)磁線圈相關(guān)的一個(gè)參數(shù)，當(dāng)測量管的管徑和磁感應(yīng)強(qiáng)度曰一定時(shí)，流量q只-9感應(yīng)電動(dòng)勢e 成正比。
電磁流量計(jì)的發(fā)展
電磁感應(yīng)定律是1831年由英國物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)的。他的次電磁流· 量計(jì)的試驗(yàn)是1832年利用地磁場在泰晤士河岸做的實(shí)驗(yàn)，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(yīng)法測量潮汐試驗(yàn)的成功。1917年史密斯和斯皮雷安利用電磁感應(yīng)原理制造了船舶測速儀，從此開辟了電磁測速儀在海洋學(xué)中的應(yīng)用。1930年，威廉斯制成了一種簡單的電磁流量計(jì)，將圓形測量管置于直流磁場之中，選用硫酸銅溶液作為導(dǎo)電流體，檢測測量管內(nèi)壁上兩個(gè)電極之間與流速成正比的電壓。1932年左右，生物學(xué)家willams、a．柯林利用電磁流量計(jì)測量和記錄瞬時(shí)的動(dòng)脈血液流量獲得了成功。而電磁流量計(jì)在工業(yè)上得到了應(yīng)用還是在1950年，荷蘭人利用電磁流量計(jì)在挖泥船上測量泥漿流量。隨后在1955年前后前蘇聯(lián)，英國，德國，日本等也成功生產(chǎn)出電磁流量計(jì)。20世紀(jì)60年代初，電磁流量計(jì)逐漸完善發(fā)展，成為日漸成熟的流量儀表，在工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。20世紀(jì)60年代后期到70年代中期，低頻矩形波勵(lì)磁方式的發(fā)展，讓電磁流量計(jì)的發(fā)展形成了一次高潮。20世紀(jì)80年代以來，微電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使得電磁流量計(jì)的發(fā)展更加趨于成熟和完善，擴(kuò)大了電磁流量計(jì)的應(yīng)用領(lǐng)域，添加了更多的附加功能，hart 協(xié)議和現(xiàn)場總線技術(shù)運(yùn)用到電磁流量計(jì)，為用戶實(shí)現(xiàn)全新的現(xiàn)場總線生產(chǎn)控制與管理提供了條件12,61。
電磁流量計(jì)的工作磁場是由電磁流量轉(zhuǎn)換器里面的勵(lì)磁系統(tǒng)提供的，根據(jù)勵(lì)磁方式的發(fā)展過程來看電磁流量計(jì)的發(fā)展，可以按時(shí)間的順序，分為以下幾種勵(lì)磁方式：
(1)直流勵(lì)磁
從法拉第時(shí)代開始，就呆用了直流勵(lì)磁方式，該方式用直流電產(chǎn)生磁場或采用磁鐵，可以產(chǎn)生一個(gè)恒定的均勻磁場，采用該種勵(lì)磁方式的是受交流電磁場干擾影響小，幾乎可以忽略導(dǎo)電流體中自感現(xiàn)象的影響，但是使用直流勵(lì)磁的缺點(diǎn)在于，由直流磁場感應(yīng)產(chǎn)生的直流電壓信號，容易使流經(jīng)測量管的電解質(zhì)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(shí)，在直流勵(lì)磁方式下，電解質(zhì)的正離子向負(fù)電極移動(dòng)，負(fù)離子向正電極移動(dòng)，這種情況會(huì)嚴(yán)重影響儀表的正常工作，因此一般只適用于測量液態(tài)金屬等非電解質(zhì)液體。
(2)交流勵(lì)磁
始于20世紀(jì)20年代左右，于20世紀(jì)50年代左右工業(yè)商品化，該種勵(lì)磁方式是指采用50hz正弦波的工頻電源進(jìn)行勵(lì)磁，勵(lì)磁系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)正弦交變的勵(lì)磁電流，該電流通入勵(lì)磁線圈，產(chǎn)生交變磁場。該法的主要優(yōu)點(diǎn)是，消除了電極表面的極化干擾，放大和轉(zhuǎn)化低電平的交流信號也要比直流信號要容易。該法的缺點(diǎn)是，容易產(chǎn)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(diǎn)的穩(wěn)定性。
(3)矩形波勵(lì)磁
該種勵(lì)磁方式產(chǎn)生于1975年前后，一般采用低頻矩形波勵(lì)磁，這是主流產(chǎn)品采用的勵(lì)磁方式，通常，其勵(lì)磁頻率為工頻的1／4--,1／10，它發(fā)揮了直流勵(lì)磁和交流勵(lì)磁的優(yōu)點(diǎn)，避免了交流勵(lì)磁存在的正交干擾和同相干擾的電磁干擾問題， 同時(shí)又能夠克服由直流勵(lì)磁帶來的極化電壓的問題，是一個(gè)兩者兼顧的勵(lì)磁方式。
在低頻矩形波勵(lì)磁發(fā)展的過程中，1978年左右，又出現(xiàn)了一種三值矩形波勵(lì)磁，它與低頻矩形波的不同之處在于，在低頻矩形波的一個(gè)周期之中，有兩個(gè)部分的時(shí)刻磁場時(shí)處于零狀態(tài)，該狀態(tài)存在于正態(tài)采樣和負(fù)態(tài)采樣之間，這樣的一個(gè)零狀態(tài)有利于對信號的零點(diǎn)進(jìn)行檢查和自校。我們可以看出低頻矩形波勵(lì)磁有很多的優(yōu)點(diǎn)，有較好的零點(diǎn)穩(wěn)定性，但是它犧牲了電磁流量計(jì)的響應(yīng)速度。而且是當(dāng)有漿液性液體通過電磁流量傳感器的測量管時(shí)，會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)大的干擾。
(4)y'x頻勵(lì)磁
雙頻勵(lì)磁是一種高低頻矩形波調(diào)制的勵(lì)磁方式。低頻可以提高零點(diǎn)的穩(wěn)定性，高頻是降低介質(zhì)對電極產(chǎn)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(chǎn)生(激勵(lì))磁場。與普通用的單頻率的勵(lì)磁方式相比，低頻勵(lì)磁的穩(wěn)定性和高頻勵(lì)磁的噪聲抑制相結(jié)合，可以提供更高的精度和穩(wěn)定性。但是雙頻勵(lì)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(lì)磁
利用單片機(jī)編程，控制勵(lì)磁矩形波脈沖寬度和勵(lì)磁頻率，從數(shù)據(jù)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(yīng)，但是與低頻矩形波勵(lì)磁相比， 零點(diǎn)穩(wěn)定的特性會(huì)變得差一些，因此，它只適用于一些特定場合的應(yīng)用。
智能電磁流量計(jì)的特點(diǎn)
電磁流量計(jì)具有以下幾個(gè)顯著的特點(diǎn)：
優(yōu)點(diǎn)： (1)不會(huì)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(jié)能效果好(3)對于實(shí)際可測的流體，測得體積流量時(shí)受流體的粘度、溫度、壓力、電導(dǎo)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(diǎn)： (1)不能測量電導(dǎo)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(kuò)展閱讀：開封中儀流量儀表有限公司專業(yè)生產(chǎn)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、v錐流量計(jì)、v型錐流量計(jì)、噴嘴流量計(jì)、插入式電磁流量計(jì)、智能電磁流量計(jì)、分體式電磁流量計(jì)、一體式電磁流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板、一體化孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴流量計(jì)、長徑噴嘴流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、長徑噴嘴、插入式渦街流量計(jì)、智能渦街流量計(jì)、錐型流量計(jì)、v錐型流量計(jì)、節(jié)流裝置、節(jié)流孔板、限流孔板等流量產(chǎn)品，更多有關(guān)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)的信息請?jiān)L問開封中儀網(wǎng)站：