電磁流量(liang)計 （Eletromagnetic Flowmeters，簡稱EMF）是(shi)20世紀50~60年代(dai)随着電子(zi)技術的發(fa)展而迅速(su)發💋展起來(lai)的流量測(ce)量儀表。電(dian)磁流量計(ji)是根據法(fa)拉第電磁(ci)感應定律(lü)制成的，用(yong)來測量導(dao)電液體體(ti)積流量的(de)☁️儀表。由于(yu)其優♉點，電(dian)磁流量計(ji)目前已廣(guang)泛地被應(ying)用于工業(ye)過程中各(ge)種導電液(ye)體的流量(liang)測量，如各(ge)種酸、堿、鹽(yan)等腐蝕性(xing)介質；電磁(ci)流量計各(ge)種⭐漿液流(liu)量測量，形(xing)成了應用(yong)領🍉域。
    在結(jie)構上，電磁(ci)流量計由(you)電磁流量(liang)傳感器和(he)轉換☔器兩(liang)部🏃‍♂️分組成(cheng)。傳感器安(an)裝在工業(ye)過程管道(dao)上，它的作(zuo)用是将流(liu)進管道内(nei)的液體體(ti)積流量值(zhi)線性地變(bian)換成感生(sheng)電勢信号(hao)，并通🌈過傳(chuan)輸⛷️線将此(ci)信号送到(dao)轉換器。轉(zhuan)換器安裝(zhuang)在離傳感(gan)器不太遠(yuan)的地方，它(ta)将傳感器(qi)送來的流(liu)量信号進(jin)行🙇🏻放大，并(bing)轉換✉️成流(liu)量信号成(cheng)正比的标(biao)準電信号(hao)輸出，以進(jin)行顯💚示，累(lei)積和調節(jie)控制。

電磁(ci)流量計的(de)基本原理(li)
(一)測量原(yuan)理
    根據法(fa)拉第電磁(ci)感應定律(lü)，當一導體(ti)在磁場中(zhong)運動切割(ge)磁力線時(shi)，在導體的(de)兩端即産(chan)生感生電(dian)勢🚶e，其方向(xiang)由⭐右手定(ding)則确定，其(qi)大小與磁(ci)場的磁感(gan)應強度B，導(dao)👣體在磁場(chang)内的長度(du)L及導體的(de)運動速度(du)u成正比，如(ru)果B， L，u三者互(hu)相垂直，則(ze)
e＝Blu       (3－35)
與此相仿(pang)．在磁感應(ying)強度爲B的(de)均勻磁場(chang)中，垂直于(yu)磁場方向(xiang)放一個内(nei)徑爲D的不(bu)導磁管道(dao)，當導電液(ye)體在管道(dao)中以流速(su)u流動時，導(dao)電流體就(jiu)切割磁力(li)線．如果在(zai)管道截面(mian)上垂直于(yu)磁場的🈲直(zhi)徑兩端安(an)裝一對電(dian)極(圖3—17)則可(ke)以證明，隻(zhi)要管道内(nei)流速分布(bu)⭕爲軸對稱(cheng)分🌈布，兩電(dian)極之❌間也(ye)特産生🌈感(gan)生電動勢(shi)：
e＝BD        (3－36)
式中，爲管(guan)道截面上(shang)的平均流(liu)速．由此可(ke)得管道的(de)體積流量(liang)爲🌂：
qv＝πDUˉ＝   （3－37）
由上式(shi)可見，體積(ji)流量qv與感(gan)應電動勢(shi)e和測量管(guan)内徑🏃‍♂️D成線(xian)性關系，與(yu)磁場的磁(ci)感應強度(du)B成反比，與(yu)其🌈它物理(li)參數無關(guan)．這就是電(dian)磁流量計(ji)的測量原(yuan)理．
需要說(shuo)明的是，要(yao)使式（3—37）嚴格(ge)成立，必須(xu)使測量條(tiao)件滿🥰足下(xia)列假定：
①磁(ci)場是均勻(yun)分布的恒(heng)定磁場；
②被(bei)測流體的(de)流速軸對(dui)稱分布；
③被(bei)測液體是(shi)非磁性的(de)；
④被測液體(ti)的電導率(lü)均勻且各(ge)向同性。
圖(tu)3－17電磁流量(liang)計原理簡(jian)圖

1－磁(ci)極；2－電極；3－管(guan)道
(二)勵磁(ci)方式
    勵磁(ci)方式即産(chan)生磁場的(de)方式．由前(qian)述可知，爲(wei)使式⭐(3—37)嚴格(ge)成立，必🤩須(xu)滿足的條(tiao)件就是要(yao)有一個均(jun)勻恒✌️定的(de)✨磁場．爲此(ci)，就需要選(xuan)擇一種合(he)适的勵磁(ci)方式💔。目前(qian)，一般有三(san)種勵碰方(fang)式，即直流(liu)勵🔴磁、交流(liu)勵磁和低(di)頻方波勵(li)磁．現分别(bie)予以介紹(shao)．
1．直流勵磁(ci)
    直流勵磁(ci)方式用直(zhi)流電産生(sheng)磁場或采(cai)用磁鐵，它(ta)能産生一(yi)個🏃🏻恒定的(de)均勻磁場(chang)．這種直流(liu)勵磁變送(song)器的受交(jiao)流電磁場(chang)幹擾☁️影響(xiang)很小，因而(er)可以忽略(lue)液體中的(de)自感現象(xiang)的影響．但(dan)👄是，使用直(zhi)流磁場易(yi)使通過測(ce)量管道的(de)電解質液(ye)體被極化(hua)，即電解質(zhi)🈲在電場中(zhong)被電解，産(chan)生正負離(li)子．在電場(chang)力的作用(yong)🔞下，負離子(zi)跑🏃🏻‍♂️向正極(ji)，正離子跑(pao)向負極．如(ru)圖3—18所示．這(zhe)樣，将導緻(zhi)正負電極(ji)分别被相(xiang)反極性的(de)離子所包(bao)圍，嚴重影(ying)響電磁流(liu)量計的正(zheng)常工作．所(suo)以，直流勵(li)磁一般隻(zhi)用于測量(liang)非電解質(zhi)液體，如液(ye)态金屬等(deng)．
圖3－18直流勵(li)磁方式

2．交流(liu)勵磁
    目前(qian)，工業上使(shi)用的電磁(ci)流量計，大(da)都采用工(gong)頻(50Hz)電源交(jiao)流🔞勵♍磁方(fang)式，即它的(de)磁場是由(you)正弦交變(bian)電流産生(sheng)的，所以産(chan)生的磁場(chang)🍉也是一個(ge)交變磁場(chang)．交變磁場(chang)變送器的(de)主要優點(dian)是消除了(le)電極表面(mian)的極化于(yu)擾．另外，由(you)于磁㊙️場是(shi)交變的，所(suo)以輸出信(xin)号也是交(jiao)變信号，放(fang)大和轉換(huan)🏃‍♀️低電平的(de)交流信号(hao)要比直流(liu)信号容易(yi)得多．
如果(guo)交流磁場(chang)的磁感應(ying)強度爲
B＝Bm sint             （3－38）
則(ze)電極上産(chan)生的感生(sheng)電動勢爲(wei)
e＝Bm Dsint            （3－39）
被測體積(ji)流量爲
qv= D                  （3－40）
式(shi)中Bm――磁場磁(ci)感應強度(du)的最大值(zhi)；
――勵磁電流(liu)的角頻率(lü)，＝2f；
t――時間；
f――電源(yuan)頻率．
由式(shi)(3－40)可知，當測(ce)量管内徑(jing)D不變，磁感(gan)應強度Bm爲(wei)一定值時(shi)，兩電極⚽上(shang)輸出的感(gan)生電動勢(shi)e與流量qv成(cheng)正比．這就(jiu)是交💔流磁(ci)場電磁流(liu)量變送器(qi)的基本工(gong)作原理．
    值(zhi)得注意的(de)是，用交流(liu)磁場會帶(dai)來一系列(lie)的電磁幹(gan)擾問♍題．例(li)🔞如正交幹(gan)擾．同相幹(gan)擾等，這些(xie)幹擾信号(hao)與有用的(de)流量信号(hao)混雜在一(yi)起．因此，如(ru)何正确區(qu)分流量信(xin)号與幹擾(rao)♊信号，并如(ru)何有效地(di)抑制和排(pai)除各種✉️幹(gan)擾信号，就(jiu)成爲交💃🏻流(liu)勵磁電磁(ci)流量計📞研(yan)制的重要(yao)課題。
3．低頻(pin)方波勵磁(ci)
    直流勵磁(ci)方式和交(jiao)流勵滋方(fang)式各有優(you)缺點，爲了(le)充分📐發🈲揮(hui)㊙️它們的優(you)點，盡量避(bi)免它們的(de)缺點，70年代(dai)⛹🏻‍♀️以來，人們(men)開始✏️采用(yong)🆚低頻方波(bo)勵磁方式(shi)．它的勵磁(ci)🔴電流波形(xing)如圖3—19所示(shi)，其頻率通(tong)❗常爲工頻(pin)的1／4－l／10．
圖3－19方波(bo)勵磁電流(liu)波形

    從(cong)圖3－19可見，在(zai)半個周期(qi)内，磁場是(shi)恒穩的直(zhi)流磁場，它(ta)具有直流(liu)勵磁的特(te)點，受電磁(ci)幹擾影響(xiang)很小．從整(zheng)個時間過(guo)程看，方波(bo)信号又是(shi)一個交變(bian)的信号，所(suo)以它能克(ke)服直流勵(li)㊙️滋易産生(sheng)的極化現(xian)象．因此，低(di)頻方波勵(li)磁是一種(zhong)比較好的(de)勵磁方式(shi)，目前已在(zai)電磁流量(liang)計上廣泛(fan)的應用．概(gai)括一下，電(dian)磁流量🏒計(ji)具有如下(xia)幾個優點(dian)：
①電磁流量(liang)計能避免(mian)交流磁場(chang)的正交電(dian)磁幹擾；
②電(dian)磁流量計(ji)消除由分(fen)布電容引(yin)起的工頻(pin)幹擾；
③電磁(ci)流量計抑(yi)制交流磁(ci)場在管壁(bi)和流體内(nei)部引🌈起的(de)👨‍❤️‍👨電渦流；
④電(dian)磁流量計(ji)排除直流(liu)勵磁的極(ji)化現象．