電磁流量計(jì)是一款流量測(cè)量?jī)x表，在現(xiàn)場(chǎng)工況中，需要對(duì)其進(jìn)行流量測(cè)量時(shí)，大部分都是使用電磁流量計(jì)來(lái)測(cè)量的，電磁流量計(jì)有著精度高，穩(wěn)定性好的特性，廣泛應(yīng)用于冶金、制造、火電等行業(yè)。
 
電磁流量計(jì)工作原理是什么，相信很多人都知道，電磁流量計(jì)是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。即：導(dǎo)電液體在磁場(chǎng)中做切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
 
如圖所示：

 
其感應(yīng)電勢(shì)Ｅ為：Ｅ＝ＫＢＶＤ
 
Ｋ：儀表常數(shù)
Ｂ：磁感應(yīng)強(qiáng)度
Ｖ：測(cè)量管截面內(nèi)的平均流速
Ｄ：測(cè)量管的內(nèi)徑
 
根據(jù)導(dǎo)體通過(guò)電磁流量計(jì)時(shí)，阻斷了磁場(chǎng)也就是切割了磁場(chǎng)，會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，從而計(jì)算出它的流速，也計(jì)算出它的流量大小。
 
電磁流量計(jì)的工作原理看似簡(jiǎn)單，但學(xué)起來(lái)卻總是碰壁，從這個(gè)原理來(lái)說(shuō)，也只有對(duì)電磁流量計(jì)的科研人員才會(huì)這么專注研究，使用時(shí)，只需要知道它能不能解決這個(gè)問(wèn)題就可以了。

電磁流量計(jì)是一款非常熟悉的工業(yè)管道流量計(jì)量?jī)x表，只要管道內(nèi)是導(dǎo)電介質(zhì)（前提滿管），都能用電磁流量計(jì)進(jìn)行瞬時(shí)流量以及累積流量的測(cè)量。

電磁流量計(jì)的原理和特點(diǎn)

顧名思義，電磁流量計(jì)使用法拉第的電磁感應(yīng)來(lái)檢測(cè)流量。

在電磁流量計(jì)內(nèi)部，有一個(gè)產(chǎn)生磁場(chǎng)的電磁線圈和一個(gè)捕獲電動(dòng)勢(shì)的電極。
因此，電磁流量計(jì)的水管內(nèi)部似乎沒(méi)有任何東西，但是它可以測(cè)量流量。

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，當(dāng)導(dǎo)電液體在磁場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)，會(huì)管內(nèi)徑×磁束密度×平均流速產(chǎn)生與之成比例的電動(dòng)勢(shì)（電壓）。
換句話說(shuō)，在磁通量帶中移動(dòng)的液體的“流速”被轉(zhuǎn)換為電。

一、電磁流量計(jì)基本原理

電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律進(jìn)行流量測(cè)量的流量計(jì)。電磁流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是壓損極小，可測(cè)流量范圍大。最大流量與最小流量的比值一般為20：1以上，適用的工業(yè)管徑范圍寬，最大可達(dá)3m，輸出信號(hào)和被測(cè)流量成線性，精確度較高，可測(cè)量電導(dǎo)率≥5μs/cm的酸、堿、鹽溶液、水、污水、腐蝕性液體以及泥漿、礦漿、紙漿等的流體流量。但它不能測(cè)量氣體、蒸汽以及純凈水的流量。

當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，感應(yīng)電勢(shì)的大小與導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的有效長(zhǎng)度及導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)的速度成正比。同理，導(dǎo)電流體在磁場(chǎng)中作垂直方向流動(dòng)而切割磁感應(yīng)力線時(shí)，也會(huì)在管道兩邊的電極上產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。感應(yīng)電勢(shì)的方向由右手定則判定，感應(yīng)電勢(shì)的大小由下式確定：

Ex=BDv－－－－－－－－－－－－－－－－-式（1）

式中Ex—感應(yīng)電勢(shì)，V；
　　B—磁感應(yīng)強(qiáng)度，T
　　D—管道內(nèi)徑，m
　　v—液體的平均流速，m/s

然而體積流量qv等于流體的流速v與管道截面積（πD）/4的乘積，將式（1）代入該式得：

Qv=(πD/4B)* Ex －－－－－－－－-式（2）

由上式可知，在管道直徑D己定且保持磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變時(shí)，被測(cè)體積流量與感應(yīng)電勢(shì)呈線性關(guān)系。若在管道兩側(cè)各插入一根電極，就可引入感應(yīng)電勢(shì)Ex，測(cè)量此電勢(shì)的大小，就可求得體積流量。

據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理，在與測(cè)量管軸線和磁力線相垂直的管壁上安裝了一對(duì)檢測(cè)電極，當(dāng)導(dǎo)電液體沿測(cè)量管軸線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)電液體切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，此感應(yīng)電勢(shì)由兩個(gè)檢測(cè)電極檢出，數(shù)值大小與流速成正比例，其值為：

E=B·V·D·K

式中： E－感應(yīng)電勢(shì)；

K－與磁場(chǎng)分布及軸向長(zhǎng)度有關(guān)的系數(shù)；

B－磁感應(yīng)強(qiáng)度；

V－導(dǎo)電液體平均流速；

D－電極間距；（測(cè)量管內(nèi)直徑）

傳感器將感應(yīng)電勢(shì)E作為流量信號(hào)，傳送到轉(zhuǎn)換器，經(jīng)放大，變換濾波等信號(hào)處理后，用帶背光的點(diǎn)陣式液晶顯示瞬時(shí)流量和累積流量。轉(zhuǎn)換器有4~20mA輸出，報(bào)警輸出及頻率輸出，并設(shè)有RS－485等通訊接口，并支持HART和MODBUS協(xié)議。

注：不同電磁流量計(jì)參數(shù)略有差異，使用時(shí)請(qǐng)務(wù)必查看說(shuō)明書。

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)方向放一個(gè)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v流動(dòng)時(shí)，導(dǎo)電流體就切割磁力線.如果在管道截面上垂直于磁場(chǎng)的直徑兩端安裝一對(duì)電極則可以證明，只要管道內(nèi)流速分布為軸對(duì)稱分布，兩電極之間產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)：

e=KBDv (3-36)

式中，v為管道截面上的平均流速，k為儀表常數(shù)。由此可得管道的體積流量為：

qv= πeD/4KB (3-37)

由上式可見，體積流量qv與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e和測(cè)量管內(nèi)徑D成線性關(guān)系，與磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B成反比，與其它物理參數(shù)無(wú)關(guān)。這就是電磁流量計(jì)的測(cè)量原理。

需要說(shuō)明的是，要使式(3—37)嚴(yán)格成立，必須使電磁流量計(jì)測(cè)量條件滿足下列假定：

①磁場(chǎng)是均勻分布的恒定磁場(chǎng);

②被測(cè)流體的流速軸對(duì)稱分布;

③被測(cè)液體是非磁性的;

④被測(cè)液體的電導(dǎo)率均勻且各向同性。

二、電磁流量計(jì)產(chǎn)品特點(diǎn)

1. 雙向測(cè)量系統(tǒng)。

2. 傳感器所需的直管段較短，長(zhǎng)度為5倍的管道直徑。

3. 壓力損失小

4. 測(cè)量不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的影響

5. 主要應(yīng)用于污水處理方面

三、電磁流量計(jì)結(jié)構(gòu)組成

除了電源以外，常規(guī)的電磁流量計(jì)結(jié)構(gòu)通常包括了傳感器以及轉(zhuǎn)換器兩個(gè)部分。其中傳感器將流經(jīng)介質(zhì)的流量轉(zhuǎn)換成感應(yīng)電勢(shì)，接著感應(yīng)電勢(shì)交由轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成信號(hào)（4-20MA）進(jìn)行輸出顯示或者控制。具體結(jié)構(gòu)如下：

殼體：鐵磁材料，線圈外罩，隔離外部環(huán)境的干擾，保證電磁流量計(jì)磁場(chǎng)的正常工作狀態(tài)；

導(dǎo)管：基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)部分，保證介質(zhì)（具備導(dǎo)電性）流通的管體，必須為不導(dǎo)磁材料如不銹鋼、玻璃鋼、碳鋼等；

電極：其功能是提取與測(cè)量成比例的感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)，電極通常由非磁性材料制成，并要求與襯里齊平，以免流體流動(dòng)受阻。它的安裝位置應(yīng)在管道的垂直方向上，以防止沉積物積聚在管道上并影響測(cè)量精度。

磁路系統(tǒng)：其功能是產(chǎn)生均勻的DC或AC磁場(chǎng)，直流磁路由永磁體實(shí)現(xiàn)，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，來(lái)自交流磁場(chǎng)的干擾較小，但容易使通過(guò)測(cè)量導(dǎo)管的電解液極化，從而使正極被負(fù)極包圍，負(fù)極 被正離子包圍。外殼是電極的極化現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)電極的內(nèi)部電阻增加，從而嚴(yán)重影響電表的正常運(yùn)行。 當(dāng)管直徑大時(shí)，永磁體相應(yīng)地大，笨重并且不經(jīng)濟(jì)。因此，電磁流量計(jì)通常使用交變磁場(chǎng)，并由50HZ工頻電源激勵(lì)產(chǎn)生。

轉(zhuǎn)換器：液流產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)非常弱，并且受各種干擾因素的影響很大。轉(zhuǎn)換器的作用是將感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)放大并將其轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，并抑制主干擾信號(hào)。它的任務(wù)是將電極檢測(cè)到的感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)Ex放大并將其轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)DC信號(hào)。

襯里：在測(cè)量管的內(nèi)側(cè)和法蘭密封表面上有完整的電絕緣襯里。它直接接觸待測(cè)液體，其功能是增加測(cè)量導(dǎo)管的耐腐蝕性，并防止感應(yīng)電位因金屬測(cè)量導(dǎo)管的壁而短路。襯里材料主要是耐腐蝕，耐高溫，耐磨的聚四氟乙烯塑料，陶瓷等。