电磁流量计工作原理 很详细的介绍，不难懂
2023-03-08 · 土巴兔，省钱省心更省时间的一站式装修平台
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电磁流量计(Electromagnetic Flowmeters，简称EMF)是20世纪50~60年代随着电子技术的发展而迅速发展起来的新型流量测量仪表。下面介绍电磁流量计的原理及特点等信息供大家参考。
一、电磁流量计工作原理
电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律进行流量测量的流量计。电磁流量计的优点是压损极小，可测流量范围大。最大流量与最小流量的比值一般为20：1以上，适用的工业管径范围宽，最大可达3m，输出信号和被测流量成线性，精确度较高，可测量电导率≥5μs/cm的酸、碱、盐溶液、水、污水、腐蚀性液体以及泥浆、矿浆、纸浆等的流体流量。但它不能测量气体、蒸汽以及纯净水的流量。
当导体在磁场中作切割磁力线运动时，在导体中会产生感应电势，感应电势的大小与导体在磁场中的有效长度及导体在磁场中作垂直于磁场方向运动的速度成正比。同理，导电流体在磁场中作垂直方向流动而切割磁感应力线时，也会在管道两边的电极上产生感应电势。感应电势的方向由右手定则判定，感应电势的大小由下式确定：
Ex=BDv-----------------式(1)
式中Ex—感应电势，V;
B—磁感应强度，T
D—管道内径，m
v—液体的平均流速，m/s
然而体积流量qv等于流体的流速v与管道截面积(πD²)/4的乘积，将式(1)代入该式得：
Qv=(πD/4B)* Ex ---------式(2)
由上式可知，在管道直径D己定且保持磁感应强度B不变时，被测体积流量与感应电势呈线性关系。若在管道两侧各插入一根电极，就可引入感应电势Ex，测量此电势的大小，就可求得体积流量。
据法拉第电磁感应原理，在与测量管轴线和磁力线相垂直的管壁上安装了一对检测电极，当导电液体沿测量管轴线运动时，导电液体切割磁力线产生感应电势，此感应电势由两个检测电极检出，数值大小与流速成正比例，其值为：
E=B·V·D·K
式中： E-感应电势;
K-与磁场分布及轴向长度有关的系数;
B-磁感应强度;
V-导电液体平均流速;
D-电极间距;(测量管内直径)
传感器将感应电势E作为流量信号，传送到转换器，经放大，变换滤波等信号处理后，用带背光的点阵式液晶显示瞬时流量和累积流量。转换器有4~20mA输出，报警输出及频率输出，并设有RS-485等通讯接口，并支持HART和MODBUS协议。
注：不同电磁流量计参数略有差异，使用时请务必查看说明书。
根据法拉第电磁感应定律，在磁感应强度为B的均匀磁场中，垂直于磁场方向放一个内径为D的不导磁管道，当导电液体在管道中以流速v流动时，导电流体就切割磁力线.如果在管道截面上垂直于磁场的直径两端安装一对电极则可以证明，只要管道内流速分布为轴对称分布，两电极之间产生感生电动势：
e=KBDv (3-36)
式中，v为管道截面上的平均流速，k为仪表常数。由此可得管道的体积流量为：
qv= πeD/4KB (3-37)
由上式可见，体积流量qv与感应电动势e和测量管内径D成线性关系，与磁场的磁感应强度B成反比，与其它物理参数无关。这就是电磁流量计的测量原理。
需要说明的是，要使式(3—37)严格成立，必须使电磁流量计测量条件满足下列假定：
①磁场是均匀分布的恒定磁场;
②被测流体的流速轴对称分布;
③被测液体是非磁性的;
④被测液体的电导率均匀且各向同性。
二、特点
1、 流量的测量不受流体的密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响，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。
2、 测量管道内无阻流件，因此没有附加的压力损失;测量管道内无可动部件，因此传感器寿命极长。
3、 由于感应电压信号是在整个充满磁场的空间中形成的，是管道载面上的平均值，因此传感器所需的直管段较短，长度为前5D后3D的管道直径。
4、传感器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，即可耐磨和耐磨损，保证长期使用。
5、 转换器是美国富沃得公司多种专利技术的结晶，可以适用于各种导电流体的场合。采用了国际最新最先进的单片(MCU)和表面贴装技术(SMT)，性能可靠，精度高，功耗低，零点稳定，参数设定方便。点阵英文显示LCD，显示累积流量、瞬时流量、流速、流量百分比等参数。
三、FFM62系列电磁流量计的优点
1、FFM62系列电磁流量计的最大优点是非常稳定、无漂移、重复性好。它采用了低频矩形波励磁，励磁电流稳定，这种励磁方式具有受电磁干扰影响小，不产生涡流效应，正交干扰和同相干扰小，不产生极化现象的特点，从而使电磁流量计具有电流小、功耗低、不发热、零点稳定、无漂移、电极污染影响小的优点。
2、电磁流量计的输出与对称分布下的流动状态无关(层流和紊流)，所以量程比极大，可以做到100：1，可测量流速范围为0.3-12m/s(扩展范围0.1-15 m/s)内的流体流量。
3、可测量脏污介质，腐蚀性介质及悬浮性液固两相介质等导电流体流量测量。管内无任何阻碍流体流动的部件，与流体接触的只是电极和衬里，不堵不粘。根据介质的腐蚀性、磨损性及温度的不同，选择不同的衬里的电极来测量脏污、腐蚀性和悬浮性液固两相介质流量。
4、无附加压力损失和能耗。
5、无机械惯性，反应灵敏，可以测量瞬时脉动流量，也可以测量正反两个方向的流量。
6、在测量过程中不受温度、粘度、密度及电导率(在一定范围内)变化的影响，测量稳定。
7、转换器带有LCD显示，按键进行菜单设置，标准输出信号为频率信号，也可以选择4-20mA电流输出、HART协议通讯。
8、转换器使用了函数磁场分析专利技术，彻底消除了偏流的影响，确保测量的准确和稳定。
9、对于测量具有“浆液噪声”干扰的浆液流量，FFM62系列中具有带“噪声抑制器”的专利技术的转换器，可以彻底消除杂波，保证测量的稳定和准确。
10、转换器电路具有防雷击元件，适合于野外安装使用。
11、独特的多电极结构，电气噪声干扰被完全消除，更有利提高测量的精度。
12、独特的电极引线方式，彻底消除正交干扰和零点漂移，使FFM62系列电磁流量计测量更加稳定。具有好的线性度和重复性。
以上对电磁流量计的原理、特点及优点做了介绍，你现在对电磁流量计了解了吗？更多请继续关注土巴兔装修网。
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另外，电磁流量计的流量方程为：Q = (C × V) / 2。其中，Q为流量，单位为m³/h；C为仪表系数；V为流体的流速，单位为m/s。因此，在流量已知的情况下，通过测量电磁流量计的压力、温度等信号，可以计算出流体的流量。
当流体流速增大时，感应电势的相对值不变，但感应电势的频率却随之增大。当流体的流速很大时，感应电势的频率可以达到很高的数值。这是电磁流量计可以测量很高流速的原因。
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以下是电磁流量计工作的几个关键步骤：
1. 磁场的产生：电磁流量计通常使用一个或多个线圈来产生一个垂直于流体流动方向的磁场。这个磁场可以是直流的，也可以是交流的。
2. 导电液体的流动：当导电液体（如水、酸、碱等）流过这个磁场时，由于磁场的作用，液体中的电荷会受到影响，产生一个垂直于磁场和流体流动方向的感应电动势。
3. 感应电动势的测量：在管道的两侧安装有一对电极，它们可以检测到由于流体流动而产生的感应电动势。电极通常由非导磁材料制成，以确保磁场不会受到干扰。
4. 号的转换：感应电动势非常微弱，需要通过一个转换器进行放大和过滤，转换成一个可用的标准信号（如4-20mA的电流信号）。
5. 流量的计算：感应电动势与流体的平均流速成正比，因此可以通过下面的公式计算出体积流量：
\[ Q_v = A \cdot v \]
其中 \( Q_v \) 是体积流量，\( A \) 是管道截面积，\( v \) 是流体的平均流速。流速可以通过下面的公式计算：
\[ v = \frac{E}{B \cdot D} \]
其中 \( E \) 是感应电动势，\( B \) 是磁感应强度，\( D \) 是管道内径。
6. 输出信号：转换器将处理后的信号转换成标准信号输出，可以是模拟信号（如4-20mA），也可以是数字信号（如通过HART或Modbus协议）。
电磁流量计的优点包括无压力损失、测量精度高、测量范围宽、不受流体密度、粘度、温度和电导率变化的影响（在一定范围内），并且可以测量含有固体颗粒的流体。但是，它不能测量非导电液体（如石油产品）和气体。
