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电磁流量计的工作原理

时间:2019-12-11 09:56:50  来源:  作者:  浏览量: 1
简介: 电磁流量计是依据法拉第电磁感应定律制成的,用来丈量导电液体体积流量的仪表。由于其共同的长处,电磁流量计现在已广泛地被使用于工业进程中各种导电液体的流量丈量,如各种酸

  电磁流量计是依据法拉第电磁感应定律制成的,用来丈量导电液体体积流量的仪表。由于其共同的长处,电磁流量计现在已广泛地被使用于工业进程中各种导电液体的流量丈量,如各种酸、碱、盐等腐蚀性介质;电磁流量计各种浆液流量丈量,形成了共同的使用领域。
    在结构上,电磁流量计由电磁流量传感器和转换器两部分组成。传感器安装在工业进程管道上,它的效果是将流进管道内的液体体积流量值线性地变换成感生电势信号,并经过传输线将此信号送到转换器。转换器安装在离传感器不太远的当地,它将传感器送来的流量信号进行放大,并转换成流量信号成正比的规范电信号输出,以进行显示,累积和调理控制。

电磁流量计的基本原理
(一)丈量原理
    依据法拉第电磁感应定律,当一导体在磁场中运动切开磁力线时,在导体的两头即发生感生电势e,其方向由右手定则确定,其巨细与磁场的磁感应强度B,导体在磁场内的长度L及导体的运动速度u成正比,如果B, L,u三者互相垂直,则
e=Blu       (3-35)
与此相仿.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u活动时,导电流体就切开磁力线.如果在管道截面上垂直于磁场的直径两头安装一对电极(图3—17)则能够证明,只需管道内流速散布为轴对称散布,两电极之间也特发生感生电动势:
e=BD        (3-36)
式中,为管道截面上的均匀流速.由此可得管道的体积流量为:
qv=πDUˉ=   (3-37)
由上式可见,体积流量qv与感应电动势e和丈量管内径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.这便是电磁流量计的丈量原理.
需求说明的是,要使式(3—37)严格建立,必须使丈量条件满意下列假定:
①磁场是均匀散布的恒定磁场;
②被测流体的流速轴对称散布;
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。
图3-17电磁流量计原理简图

1-磁极;2-电极;3-管道
(二)励磁方法
    励磁方法即发生磁场的方法.由前述可知,为使式(3—37)严格建立,*个必须满意的条件便是要有一个均匀恒定的磁场.为此,就需求选择一种适宜的励磁方法。现在,一般有三种励碰方法,即直流励磁、沟通励磁和低频方波励磁.现分别予以介绍.
1.直流励磁
    直流励磁方法用直流电发生磁场或选用*磁铁,它能发生一个恒定的均匀磁场.这种直流励磁变送器的大长处是受沟通电磁场搅扰影响很小,因而能够疏忽液体中的自感现象的影响.但是,运用直流磁场易使经过丈量管道的电解质液体被极化,即电解质在电场中被电解,发生正负离子.在电场力的效果下,负离子跑向正极,正离子跑向负极.如图3—18所示.这样,将导致正负电极分别被相反极性的离子所围住,严重影响电磁流量计的正常作业.所以,直流励磁一般只用于丈量非电解质液体,如液态金属等.
图3-18直流励磁方法

2.沟通励磁
    现在,工业上运用的电磁流量计,大都选用工频(50Hz)电源沟通励磁方法,即它的磁场是由正弦交变电生的,所以发生的磁场也是一个交变磁场.交变磁场变送器的首要长处是消除了电极表面的极化于扰.另外,由于磁场是交变的,所以输出信号也是交变信号,放大和转换低电平的沟通信号要比直流信号容易得多.
如果沟通磁场的磁感应强度为
B=Bm sint             (3-38)
则电极上发生的感生电动势为
e=Bm Dsint            (3-39)
被测体积流量为
qv= D                  (3-40)
式中Bm――磁场磁感应强度的大值;
――励磁电流的角频率,=2f;
t――时刻;
f――电源频率.
由式(3-40)可知,当丈量管内径D不变,磁感应强度Bm为一定值时,两电极上输出的感生电动势e与流量qv成正比.这便是沟通磁场电磁流量变送器的基本作业原理.
    值得注意的是,用沟通磁场会带来一系列的电磁搅扰问题.例如正交搅扰.同相搅扰等,这些搅扰信号与有用的流量信号混杂在一起.因而,如何正确区分流量信号与搅扰信号,并如何有效地按捺和扫除各种搅扰信号,就成为沟通励磁电磁流量计研制的重要课题。
3.低频方波励磁
    直流励磁方法和沟通励滋方法各有优缺点,为了充分发挥它们的长处,尽量防止它们的缺点,70年代以来,人们开端选用低频方波励磁方法.它的励磁电流波形如图3—19所示,其频率通常为工频的1/4-l/10.
图3-19方波励磁电流波形

    从图3-19可见,在半个周期内,磁场是恒稳的直流磁场,它具有直流励磁的特色,受电磁搅扰影响很小.从整个时刻进程看,方波信号又是一个交变的信号,所以它能克服直流励滋易发生的极化现象.因而,低频方波励磁是一种比较好的励磁方法,现在已在电磁流量计上广泛的使用.归纳一下,电磁流量计具有如下几个长处:
①电磁流量计能防止沟通磁场的正交电磁搅扰;
②电磁流量计消除由散布电容引起的工频搅扰;
③电磁流量计按捺沟通磁场在管壁和流体内部引起的电涡流;
④电磁流量计扫除直流励磁的极化现象.

---------汇荣流体
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