电磁流量计原理及应用

电磁流量计的工作原理~

电磁流量计的测量原理是基于法拉第电磁感应定律。其传感器部分由线圈、电极和绝缘内衬组成，在测量时传感器中的励磁线圈通电产生磁场，当导电流体通过磁场时，由于切割磁力线的作用力，产生微小的感应电动势，由电极将这些微小的感应电动势采集，并输送至仪表的转换器部分，对信号进行放大、修正等操作，再通过公式将其换算成相应的流量数据，最终显示到仪表或输出到上位机系统。

原理图
当导电流体流过垂直于流动方向的磁场时，导电液体感应出与平均流速成正比的感应电压E，其感应电压通过两个直接与流体接触的电极检出，经转换器放大、滤波、整形，送至MCU，完成瞬时流量、累积流量的显示及输出控制。E=KBVD式中:E---感应电压 K---仪表常数 B---磁感应强度V---测量管面内平均流速 D---流量计的通径

产品结构图
一款好的电磁流量计，具有较高的测量准确度，稳定的产品性能，目前电磁流量计的准确一般为0.3级、0.5级，而部分小口径产品可以做到0.2级。由于其测量原理的特殊性，需要测量介质具有一定的电导率（一般大于5us/cm），同时测量始动流速也有一定的要求（一般大于0.5m/s）。
TSD电磁流量计在测量水务相关的流体流量时，具有很多优势，目前在各行业中被广泛应用。
（1）测量管内无阻碍流动部件，无压损，直管段要求相对较低；
（2）测量精度高，稳定性强，抗振动干扰能力强；
（3）测量不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响；
（4）具有多种电极和衬里选择，抗介质腐蚀能力强。

但他没有告诉咱们的是：随着导体运动速度的加快者减慢，电动势也会变大或者变小，也就是说电动势的大小与导体运动速度呈正比关系。

电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律制造的用来测量管内导电介质体积流量的感应式仪表。 电磁流量计是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。
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。

1.电磁流量计对环保行业的应用。

首先，许多造纸厂会选择使用电磁流量计。这是为什么呢？因为电磁流量计在污水处理过程中有着独特的优势，，电磁流量计反应灵敏，性能稳定，并且可以双向测量，这对管道内的污水测量具有很大的优势，电磁流量计不收污水的改变而影响，这一点体现了他的稳定性极强。

污水中杂质的占比较高，污水有一定的导电能力，选择电磁流量计测量污水是个正确的选择。同时，电磁流量计体体积小，安装方便，适合在污水管道内工作。

2.电磁流量计在农田灌溉中的应用。

电磁流量计现在已经被广泛应用于农田灌溉。农业灌溉是目前国家大力扶持的项目。但是传统的农田灌溉，效率低，消耗高。这样就迫使农业灌溉需要借助一定的设备转型成为现代化农业灌溉。随着技术的不断进步，电磁流量计配合智能系统，完全可以实现自动化农业灌溉。开封开创测控技术有限公司研发生产的农灌型的电磁流量计配合水务系统，成功解决了农田灌溉费事费力的问题，大大提高了农业的生产效率

电磁流量计工作原理是基于法拉第电磁感应定律。流量计的测量管是一内衬绝缘材料的非导磁合金短管。两只电极延管径方向穿通管壁固定在测量管上。其电极头与衬里内表面基本齐平。励磁线圈由双向方波脉冲励磁时，将在与测量管轴线垂直的方向上产生一磁通量密度为 B 的工作磁场。此时，如果具有一定电导率的流体流经测量管，将切割磁力线感应出电动势 E 。电动势 E 正比于磁通量密度 B ，测量管内径 d 与平均流速 v 的乘积。电动势 E （流量信号）由电极检出并通过电缆送至转换器。转换器将流量信号放大处理后，可显示流体流量，并能输出脉冲，模拟电流等信号，用于流量的控制和调节。

E=KBdv   式中： E-------- 为电极间的信号电压（ V ）B-------- 磁通密度（ T ）d-------- 测量管内径（ m ）v-------- 平均流速（ m/s ）式中 K 、 d 为常数，由于励磁电流是恒流的，故 B 也是常数，则由 E=KBdv 可知，流体流量 Q 与电压信号 E 成正比，即流速感应的信号电压 E 与体积 Q 成线形关系。因此只要测量 E 就可以确定 Q ，这就是电磁流量计的基本原理。

由 E=KBdv 可知，被测流体介质的温度、密度、压力、电导率、液固两相流体介质的液固成分比等参数不会影响测量结果。至于流动状态只要符合轴对称流动（如层流或紊流）就不会影响测量结果。因此说电磁流量计是一种真正的体积流量。而不需任何修正。这是电磁流量计的一突出特点，是其他任何流量计所没有的。测量管内无活动及阻六流部件，因此几乎没有压力损失，并且有极高的可靠性。

     由于电磁流量计有其独特的优点，因此被广泛应用于化工化纤、食品、造纸、制糖、矿冶、给排水、环保、水利水工、钢铁、石油、制药等工业领域中，用来测量各种酸缄、盐溶液、泥浆、矿浆、纸浆、煤水浆、玉米浆、纤维浆、粮浆、石灰乳、污水、冷却原水、给排水、盐水、双氧水、啤酒、麦汁、各种饮料、黑液、绿液等导电液体介质的体积流量。

二、电磁流量计产品特点

管道内无可动部件，无阻流部件，测量中几乎没有附加压力损失。

测量结果与流速分布、流体压力、温度、密度、粘度等物理参数有关。

在现场可根据用户实际需要在线修改量程。

高清晰度背光 LCD 显示，全中文菜单操作，使用方便，操作简单，易学易懂。

采用 SMD 器件和表面贴装（ SMT ）技术，电路可靠性高。

采用 16 位嵌入式微处理器，运算速度快，精度高，可编程频率低频矩形波励磁，提高了流量测量的稳定性，功耗低。

全数字量处理，抗干扰能力强，测量可靠，精度高，流量测量范围可达 150 ： 1 。超低 EMI 开关电源，适用电源电压变化范围大，抗 EMI 性能好。

内部具有三个积算器可分别显示正向累计量及差值积算量，内部设有不掉电时钟，可记录 16 次掉电时间。（选配）

具有 RS485 、 RS232 、 Hart 和 Modbus 等数字通讯信号输出。（选配）

具有自检与自论断功能。

红外手持操作器， 115KHZ 通讯速率，远距离非接触操作转换器所有功能。（选配）

小时总量记录功能，以小时为单位记录流量总量，适用于分时计量制。（选配）

电磁流量计原理是利用法拉第电磁感应定律制成的一种测量导电液体体积流量的仪表。50年代初EMF实现了工业化应用，近年来世界范围EMF产量约占工业流量仪表台数的5%～6.5%。70年代以来出现键控低频矩形波激磁方式，逐渐替代早期应用的工频交流激磁方式，仪表性能有了很大提高，得到更为广泛的应用。

电磁流量计的原理，是根据法拉第电磁感应定律，也是称之为切割磁力线产生的电动势原理来测量流量的。

电磁流量计的工作原理是法拉第电磁感应定律，即导体在磁场中切割磁力线运动时在其两端产生感应电动势。如图1所示，导电性液体在垂直于磁场的非磁性测量管内流动，与流动方向垂直的方向上产生与流量成比例的感应电势，电动势的方向按“弗来明右手规则”。

电磁流量计的应用领域广泛。大口径电磁流量计仪表较多应用于给排水工程。中小口径常用于固液双相等难测流体或高要求场所，如测量造纸工业纸浆液和黑液、有色冶金业的矿浆、选煤厂的煤浆、化学工业的强腐蚀液以及钢铁工业高炉风口冷却水控制和监漏，长距离管道煤的水力输送的流量测量和控制。小口径、微小口径常用于医药工业、食品工业、生物工程等有卫生要求的场所。

电磁流量计的应用
1、电磁流量计主要用于测量封闭管道中的导电液体和浆液中的体积流量。包括酸、碱、盐等强腐蚀性的液体。

2、电磁流量计广泛应用于石油、化工、冶金、纺织、食品、制药、造纸等行业以及环保、市政管理，水利建设等领域。

电磁流量计是一种利用法拉第电磁感应原理测量导电液体流量的仪器。其原理是通过液体流动时在导体内产生的电动势，来测量液体的流量。电磁流量计由电极、电磁线圈、信号处理器等组成。当导电液体流经电极时，会产生电动势，电磁线圈产生磁场，液体中的电荷受到磁场的作用，产生电动势，这个电动势与液体的流速成正比。信号处理器将电动势转换为标准信号输出，从而实现对液体流量的测量。
电磁流量计具有测量范围广、精度高、稳定性好、不受流体密度、粘度、温度、压力等因素的影响等优点，因此被广泛应用于化工、石油、冶金、水处理、环保等领域的流量测量。
在化工领域，电磁流量计可以用于测量各种液体的流量，如酸、碱、盐水、有机溶剂等。在石油领域，电磁流量计可以用于测量原油、石油产品、天然气等的流量。在冶金领域，电磁流量计可以用于测量钢水、铝水等的流量。在水处理领域，电磁流量计可以用于测量自来水、污水等的流量。在环保领域，电磁流量计可以用于测量废水、废气等的流量。
总之，电磁流量计是一种非常重要的流量测量仪器，其应用范围广泛，可以满足各种不同领域的流量测量需求。

电磁流量计是一种基于电磁感应原理的流量测量仪器。它的工作原理是：当一个流体通过一个磁场时，流体中的离子会受到磁场的影响而产生电流。这个电流会产生一个反向磁场，从而影响原来的磁场，使得测量出的电流强度可以反映出流体的流量。 电磁流量计通常由一个磁场发生器和一个电流检测器组成。磁场发生器会产生一个恒定的磁场，电流检测器会检测到流体产生的反向磁场，从而计算出流体的流量。

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