传感器与检测技术（第5版）课件 7.3 电磁流量计

7.3电磁流量计利用法拉第电磁感应定律，测量导电液体体积流特点：测量通道是光滑直管，不易阻塞适用于测量含有固体颗粒或纤维的液固二相流体；不产生因检测流量所形成的压力损失；不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化影响；前置直管段要求较低；测量范围度大，通常为20:1～50:1；不能测量电导率很低的液体；不能用于较高温度的液体。7.3电磁流量计7.3.1电磁流量计结构与原理7.3.2电磁流量计的选用与安装7.3.1电磁流量计结构与原理1.电磁流量计原理2.电磁流量计的构成1.电磁流量计原理基本原理：法拉第电磁感应定律： 导体在磁场中切割磁力线运动时产生感应电动势。电磁流量计测量原理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液体的体积流量式中,K为仪表常数，K=4kB/πD

在管道直径确定，磁感应强度不变的条件下，体积流量与电磁感应电势有一一对应的线性关系，而与流体密度、粘度、温度、压力和电导率无关。2.电磁流量计的构成电磁流量计＝流量传感器＋转换器（1）电磁流量计流量传感器外壳磁路系统测量管衬里电极 ①外壳（铁磁材料制成）

功能：保护激磁线圈，隔离外磁场的干扰。 ②磁路系统

功能：产生均匀的直流或交流磁场直流磁场可用永久磁铁来实现，结构简单工业现场电磁流量计，一般都采用交变磁场，磁感应强度为感应电势为电磁流量计的励磁方式励磁方式励磁波形特征直流适用于液体金属流体的测量。测量水流量时，在电极上发生极化现象，不能用。正弦波以前主流的励磁方式。受电化学影响小，但是零点容易漂移。测量速度较快。低频矩形波目前主流的励磁方式。零点较稳定。测量速度较慢。低频三值波有一半时间无磁场，零点稳定。测量速度较慢。 ③测量管

流过被测流体，两端设有法兰，用做连接管道。测量导管采用不导磁、低导电率、低导热率并据有一定机械强度的材料制成，一般可选用不锈钢、玻璃钢、铝及其它高强度的材料。 ④衬里

在测量导管内壁的一层耐磨、耐腐蚀、耐高温的绝缘材料。

主要功能：增加测量导管的耐磨性与腐蚀性，防止感应电势被金属测量导管壁短路。⑤电极：正确引出感应电势信号用不锈钢非导磁材料制成，安装时要求与衬里齐平（2）转换器-基于正弦波励磁的功能：放大感应电势、抑制主要的干扰信号。 采用了交变磁场克服了极化现象，但增加了电磁正交干扰信号，正交干扰信号的相位和被测感应电势相差900

消除正交干扰的方法：

信号引出线自动补偿 转换器的放大电路反馈补偿。

①转换器与电磁流量传感器连线自动补偿方式②转换器组成原理转换器方框图（2）转换器-基于低频矩形波励磁的①励磁电流波形和传感器输出波形②转换器组成原理转换器方框图③信号处理流程基于梳状带通滤波的水流量信号处理流程7.3电磁流量计7.3.1电磁流量计结构与原理7.3.2电磁流量计的选用与安装7.3.2电磁流量计的选用与安装大口径仪表较多应用于给排水工程。中小口径常用于固液双相流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。（1）选用考虑要点①精度②流速③范围度④口径

⑤液体电导率①精度

市场上通用型电磁流量计的性能有较大差别，有些精度高、功能多，有些精度低、功能简单。精度高的仪表基本误差为（±0.5%～±1%）FS，精度低的仪表则为（±1.5%～±2.5%）FS，两者价格相差1～2倍。 因此测量精度要求不很高的场所（例如非经济核算仅以控制为目的，只要求高可靠性和优良重复性的场所）选用高精度仪表在经济上是不合算的。②流速选定仪表口径不一定与管径相同，视流量而定。流程工业输送水等粘度不同的液体，管道流速一般是经济流速1.5～3m/s。电磁流量计用在这样的管道上，传感器口径与管径相同即可。满度流量时液体流速可在1～10m/s范围内选用，用于有易粘附、沉积、结垢等物质的流体，选用流速不低于2m/s，自清扫、防止粘附沉积等作用测量接近阈值的低电导液体，尽可能选定较低流速（小于0.5～1m/s）

③范围度

电磁流量计的范围度较大，通常不低于20，带有量程自动切换功能的仪表，可超过50～100。 ④口径国内定型产品的口径从10mm～3000mm，实际应用还是以中小口径居多，与大部分其他原理流量仪表（如容积式、涡轮式、涡街式或科里奥利质量式等）相比，大口径仪表占有较大比重。⑤液体电导率使用电磁流量计的前提是被测液体必须是导电的，不能低于阈值（即下限值）。电导率低于阈值会产生测量误差直至不能使用，超过阈值即使变化也可以测量，示值误差变化不大，通用型电磁流量计的阈值在10-4～（5×10-6）S/cm之间，视型号而异。使用时还取决于传感器和转换器间流量信号线长度及其分布电容，制造厂使用说明书中通常规定电导率相对应的信号线长度。（2）流量传感器安装①安装场所②直管段长度要求③安装位置和流动方向④接地①安装场所测量混合相流体时，选择不会引起相分离的场所；测量双组分液体时，避免装在混合尚未均匀的下游；测量化学反应管道时，要装在反应充分完成段的下游；尽可能避免测量管内变成负压；选择震动小的场所，特别对一体型仪表；避免附近有大电机、大变压器等引起电磁场干扰；易于实现传感器单独接地的场所；尽可能避开周围环境有高浓度腐蚀性气体；环境温度在－25/－10～50/600℃范围内；环境相对湿度在10%～90%范围内；尽可能避免受阳光直照；避免雨水浸淋，不会被水浸没。②直管段长度要求长度与大部分其它流量仪表相比要求较低。90º弯头、T形管、同心异径管、全开闸阀后通常认为只要离电极中心线5倍直径（5D）长度的直管段，不同开度的阀则需10D；下游直管段为（2～3）D或无要求；各标准或检定规程所提出上下游直管段长度亦不一致，要求比通常要求高。这是由于为保证达到当前0.5级精度仪表的要求。③安装位置和流动方向安装方向不受限制,但测量固液两相流体最好垂直安装。a,b,e—不良

c,d—良好④