電磁流量計的原理

 1. 概 述 　　

電磁流量計（以下簡稱EMF）是利用法拉第電磁感應定律制成的一種測量導電液體體積流量的儀表。50年代初EMF實現了工業化應用，近年來世界范圍EMF產量約占工業流量儀表臺數的5%～6.5%

70年代以來出現鍵控低頻矩形波激磁方式，逐漸替代早期應用的工頻交流激磁方式，儀表性能有了很大提高，得到更為廣泛的應用。

2. 原理與機構 

EMF的基本原理是法拉第電磁感應定律，即導體在磁場中切割磁力線運動時在其兩端產生感應電動勢。如圖1所示，導電性液體在垂直于磁場的非磁性測量管內流動，與流動方向垂直的方向上產生與流量成比例的感應電勢，電動勢的方向按“弗來明右手規則”，其值如下式

式中 E-----感應電動勢，即流量信號，V;

k-----系數；

B-----磁感應強度，T；

D----測量管內徑，m；

--- 平均流速，m/s。   

設液體的體積流量為

，則 

式中 K 為儀表常數，K= 4 KB/πD 。

 EMF由流量傳感器和轉換器兩大部分組成。傳感器典型結構示意如圖2，測量管上下裝有激磁線圈，通激磁電流后產生磁場穿過測量管，一對電極裝在測量管內壁與液體相接觸，引出感應電勢，送到轉換器。激磁電流則由轉換器提供。  

3、 優 點  

EMF的測量通道是一段無阻流檢測件的光滑直管，因不易阻塞適用于測量含有固體顆粒或纖維的液固二相流體，如紙漿、煤水漿、礦漿、泥漿和污水等。

EMF不產生因檢測流量所形成的壓力損失，儀表的阻力僅是同一長度管道的沿程阻力，節能效果顯著，對于要求低阻力損失的大管徑供水管道最為適合。

EMF所測得的體積流量，實際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率（只要在某閾值以上）變化明顯的影響。

與其他大部分流量儀表相比，前置直管段要求較低。

EMF測量范圍度大，通常為20：1～50：1，可選流量范圍寬。滿度值液體流速可在0.5～10m/s內選定。有些型號儀表可在現場根據需要擴大和縮小流量（例如設有4位數電位器設定儀表常數）不必取下作離線實流標定。

EMF的口徑范圍比其他品種流量儀表寬，從幾毫米到3m。可測正反雙向流量，也可測脈動流量，只要脈動頻率低于激磁頻率很多。儀表輸出本質上是線性的。

易于選擇與流體接觸件的材料品種，可應用于腐蝕性流體。

4、 缺 點  

EMF不能測量電導率很低的液體，如石油制品和有機溶劑等。不能測量氣體、蒸汽和含有較多較大氣泡的液體。

通用型EMF由于襯里材料和電氣絕緣材料限制，不能用于較高溫度的液體；有些型號儀表用于過低于室溫的液體，因測量管外凝露（或霜）而破壞絕緣。

5、 分 類  

市場上通用型產品和特殊型儀表可以從不同角度分類。 

如按激磁電流方式劃分，有直流激磁、交流（工頻或其他頻率）激磁、低頻矩形波激磁和雙頻矩形波激磁。幾種激磁方式的波形見圖3。

按輸出信號連線和激磁（或電源）連線的制式分類，有四線制和二線制。

按轉換器與傳感器組裝方式分類，有分離型和一體型。

按流量傳感器與管道連接方法分類，有法蘭連接、法蘭夾裝連接、衛生型連接和螺紋連接。

按流量傳感器電極是否與被測液體接觸分類，有接觸型和非接觸型。按流量傳感器結構分類，有短管型和插入型。

按用途分類，有通用型、防爆型、衛生型、防侵水型和潛水型等。