電磁流量計的基本原理

2021-01-07 電子產品世界

(一)測量原理

根據法拉第電磁感應定律，當一導體在磁場中運動切割磁力線時，在導體的兩端即產生感生電勢e，其方向由右手定則確定，其大小與磁場的磁感應強度B，導體在磁場內的長度L及導體的運動速度u成正比，如果B， L，u三者互相垂直，則

e＝Blu

與此相仿．在磁感應強度為B的均勻磁場中，垂直於磁場方向放一個內徑為D的不導磁管道，當導電液體在管道中以流速u流動時，導電流體就切割磁力線．如果在管道截面上垂直於磁場的直徑兩端安裝一對電極(圖3—17)則可以證明，只要管道內流速分布為軸對稱分布，兩電極之間也特產生感生電動勢：

e＝BD u

式中， u為管道截面上的平均流速．由此可得管道的體積流量為：

(3)

由上式可見，體積流量qv與感應電動勢e和測量管內徑D成線性關係，與磁場的磁感應強度B成反比，與其它物理參數無關．這就是電磁流量計的測量原理．

需要說明的是，要使式（3）嚴格成立，必須使測量條件滿足下列假定：

①磁場是均勻分布的恆定磁場；
②被測流體的流速軸對稱分布；
③被測液體是非磁性的；
④被測液體的電導率均勻且各向同性。


圖 電磁流量計原理簡圖
1－磁極；2－電極；3－管道

(二)勵磁方式

勵磁方式即產生磁場的方式．由前述可知，為使式(3)嚴格成立，第一個必須滿足的條件就是要有一個均勻恆定的磁場．為此，就需要選擇一種合適的勵磁方式。目前，一般有三種勵碰方式，即直流勵磁、交流勵磁和低頻方波勵磁．現分別予以介紹．

1．直流勵磁

直流勵磁方式用直流電產生磁場或採用永久磁鐵，它能產生一個恆定的均勻磁場．這種直流勵磁變送器的最大優點是受交流電磁場幹擾影響很小，因而可以忽略液體中的自感現象的影響．但是，使用直流磁場易使通過測量管道的電解質液體被極化，即電解質在電場中被電解，產生正負離子．在電場力的作用下，負離子跑向正極，正離子跑向負極．如圖所示．這樣，將導致正負電極分別被相反極性的離子所包圍，嚴重影響儀表的正常工作．所以，直流勵磁一般只用於測量非電解質液體，如液態金屬等．

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