電磁流量計的工作原理 |
電磁流量計(Eletromagnetic Flowmeters,簡稱EMF)是20世紀(jì)50~60年代隨著電子技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的新型流量測量儀表。電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律制成的,電磁流量計用來測量導(dǎo)電液體體積流量的儀表。由于其*的優(yōu)點,電磁流量計目前已廣泛地被應(yīng)用于工業(yè)過程中各種導(dǎo)電液體的流量測量,如各種酸、堿、鹽等腐蝕性介質(zhì);電磁流量計各種漿液流量測量,形成了*的應(yīng)用領(lǐng)域。 在結(jié)構(gòu)上,電磁流量計由電磁流量傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成。傳感器安裝在工業(yè)過程管道上,它的作用是將流進(jìn)管道內(nèi)的液體體積流量值線性地變換成感生電勢信號,并通過傳輸線將此信號送到轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器安裝在離傳感器不太遠(yuǎn)的地方,它將傳感器送來的流量信號進(jìn)行放大,并轉(zhuǎn)換成流量信號成正比的標(biāo)準(zhǔn)電信號輸出,以進(jìn)行顯示,累積和調(diào)節(jié)控制。 電磁流量計的基本原理 (一)測量原理 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,當(dāng)一導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動切割磁力線時,在導(dǎo)體的兩端即產(chǎn)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(yīng)強(qiáng)度B,導(dǎo)體在磁場內(nèi)的長度L及導(dǎo)體的運(yùn)動速度u成正比,如果B, L,u三者互相垂直,則 e=Blu (3-35) 與此相仿.在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場中,垂直于磁場方向放一個內(nèi)徑為D的不導(dǎo)磁管道,當(dāng)導(dǎo)電液體在管道中以流速u流動時,導(dǎo)電流體就切割磁力線.如果在管道截面上垂直于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(nèi)流速分布為軸對稱分布,兩電極之間也特產(chǎn)生感生電動勢: e=BD (3-36) 式中,為管道截面上的平均流速.由此可得管道的體積流量為: qv=πDUˉ= (3-37) 由上式可見,體積流量qv與感應(yīng)電動勢e和測量管內(nèi)徑D成線性關(guān)系,與磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B成反比,與其它物理參數(shù)無關(guān).這就是電磁流量計的測量原理. 需要說明的是,要使式(3—37)嚴(yán)格成立,必須使測量條件滿足下列假定: ①磁場是均勻分布的恒定磁場; 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(dǎo)率均勻且各向同性。 圖3-17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(chǎn)生磁場的方式.由前述可知,為使式(3—37)嚴(yán)格成立,*個必須滿足的條件就是要有一個均勻恒定的磁場.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(xiàn)分別予以介紹. 1.直流勵磁 直流勵磁方式用直流電產(chǎn)生磁場或采用*磁鐵,它能產(chǎn)生一個恒定的均勻磁場.這種直流勵磁變送器的zui大優(yōu)點是受交流電磁場干擾影響很小,因而可以忽略液體中的自感現(xiàn)象的影響.但是,使用直流磁場易使通過測量管道的電解質(zhì)液體被極化,即電解質(zhì)在電場中被電解,產(chǎn)生正負(fù)離子.在電場力的作用下,負(fù)離子跑向正極,正離子跑向負(fù)極.如圖3—18所示.這樣,將導(dǎo)致正負(fù)電極分別被相反極性的離子所包圍,嚴(yán)重影響電磁流量計的正常工作.所以,直流勵磁一般只用于測量非電解質(zhì)液體,如液態(tài)金屬等. 圖3-18直流勵磁方式 2.交流勵磁 目前,工業(yè)上使用的電磁流量計,大都采用工頻(50Hz)電源交流勵磁方式,即它的磁場是由正弦交變電流產(chǎn)生的,所以產(chǎn)生的磁場也是一個交變磁場.交變磁場變送器的主要優(yōu)點是消除了電極表面的極化于擾.另外,由于磁場是交變的,所以輸出信號也是交變信號,放大和轉(zhuǎn)換低電平的交流信號要比直流信號容易得多. 如果交流磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 |
電磁流量計的工作原理 |
電磁流量計(Eletromagnetic Flowmeters,簡稱EMF)是20世紀(jì)50~60年代隨著電子技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的新型流量測量儀表。電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律制成的,電磁流量計用來測量導(dǎo)電液體體積流量的儀表。由于其*的優(yōu)點,電磁流量計目前已廣泛地被應(yīng)用于工業(yè)過程中各種導(dǎo)電液體的流量測量,如各種酸、堿、鹽等腐蝕性介質(zhì);電磁流量計各種漿液流量測量,形成了*的應(yīng)用領(lǐng)域。 在結(jié)構(gòu)上,電磁流量計由電磁流量傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成。傳感器安裝在工業(yè)過程管道上,它的作用是將流進(jìn)管道內(nèi)的液體體積流量值線性地變換成感生電勢信號,并通過傳輸線將此信號送到轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器安裝在離傳感器不太遠(yuǎn)的地方,它將傳感器送來的流量信號進(jìn)行放大,并轉(zhuǎn)換成流量信號成正比的標(biāo)準(zhǔn)電信號輸出,以進(jìn)行顯示,累積和調(diào)節(jié)控制。 電磁流量計的基本原理 (一)測量原理 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,當(dāng)一導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動切割磁力線時,在導(dǎo)體的兩端即產(chǎn)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(yīng)強(qiáng)度B,導(dǎo)體在磁場內(nèi)的長度L及導(dǎo)體的運(yùn)動速度u成正比,如果B, L,u三者互相垂直,則 e=Blu (3-35) 與此相仿.在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場中,垂直于磁場方向放一個內(nèi)徑為D的不導(dǎo)磁管道,當(dāng)導(dǎo)電液體在管道中以流速u流動時,導(dǎo)電流體就切割磁力線.如果在管道截面上垂直于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(nèi)流速分布為軸對稱分布,兩電極之間也特產(chǎn)生感生電動勢: e=BD (3-36) 式中,為管道截面上的平均流速.由此可得管道的體積流量為: qv=πDUˉ= (3-37) 由上式可見,體積流量qv與感應(yīng)電動勢e和測量管內(nèi)徑D成線性關(guān)系,與磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B成反比,與其它物理參數(shù)無關(guān).這就是電磁流量計的測量原理. 需要說明的是,要使式(3—37)嚴(yán)格成立,必須使測量條件滿足下列假定: ①磁場是均勻分布的恒定磁場; 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(dǎo)率均勻且各向同性。 圖3-17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(chǎn)生磁場的方式.由前述可知,為使式(3—37)嚴(yán)格成立,*個必須滿足的條件就是要有一個均勻恒定的磁場.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(xiàn)分別予以介紹. 1.直流勵磁 直流勵磁方式用直流電產(chǎn)生磁場或采用*磁鐵,它能產(chǎn)生一個恒定的均勻磁場.這種直流勵磁變送器的zui大優(yōu)點是受交流電磁場干擾影響很小,因而可以忽略液體中的自感現(xiàn)象的影響.但是,使用直流磁場易使通過測量管道的電解質(zhì)液體被極化,即電解質(zhì)在電場中被電解,產(chǎn)生正負(fù)離子.在電場力的作用下,負(fù)離子跑向正極,正離子跑向負(fù)極.如圖3—18所示.這樣,將導(dǎo)致正負(fù)電極分別被相反極性的離子所包圍,嚴(yán)重影響電磁流量計的正常工作.所以,直流勵磁一般只用于測量非電解質(zhì)液體,如液態(tài)金屬等. 圖3-18直流勵磁方式 2.交流勵磁 目前,工業(yè)上使用的電磁流量計,大都采用工頻(50Hz)電源交流勵磁方式,即它的磁場是由正弦交變電流產(chǎn)生的,所以產(chǎn)生的磁場也是一個交變磁場.交變磁場變送器的主要優(yōu)點是消除了電極表面的極化于擾.另外,由于磁場是交變的,所以輸出信號也是交變信號,放大和轉(zhuǎn)換低電平的交流信號要比直流信號容易得多. 如果交流磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 |