電磁流量計工作原理是什么？什么是法拉第電磁感應定律？電磁流量計計算公式是什么？電磁流量計工作原理圖是什么？電磁流量計勵磁方式有哪幾種？
(一)電磁流量計工作原理是什么？什么是法拉第電磁感應定律？
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(xiàn)了工業(yè)化應用，近年來世界范圍EMF產(chǎn)量約占工業(yè)流量儀表臺數(shù)的5%～6.5%。70年代以來出現(xiàn)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。
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(chǎn)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(chǎn)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(guī)則”，其值如下式
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式中 E-----感應電動勢，即流量信號，V;
k-----系數(shù)；
B-----磁感應強度，T；
D----測量管內徑，m；
--- 平均流速，m/s。
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設液體的體積流量為
，則
式中 K 為儀表常數(shù)，K= 4 KB/πD 。
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需要說明的是，要使式（3—37）嚴格成立，必須使測量條件滿足下列假定：
①磁場是均勻分布的恒定磁場；
②被測流體的流速軸對稱分布；③被測液體是非磁性的；
④被測液體的電導率均勻且各向同性。
圖3－17 電磁流量計原理簡圖
1－磁極；2－電極；3－管道
勵磁方式即產(chǎn)生磁場的方式．由前述可知，為使式(3—37)嚴格成立，第一個必須滿足的條件就是要有一個均勻恒定的磁場．為此，就需要選擇一種合適的勵磁方式。目前，一般有三種勵碰方式，即直流勵磁、交流勵磁和低頻方波勵磁．現(xiàn)分別予以介紹．
1．直流勵磁
直流勵磁方式用直流電產(chǎn)生磁場或采用永久磁鐵，它能產(chǎn)生一個恒定的均勻磁場．這種直流勵磁變送器的最大優(yōu)點是受交流電磁場干擾影響很小，因而可以忽略液體中的自感現(xiàn)象的影響．但是，使用直流磁場易使通過測量管道的電解質液體被極化，即電解質在電場中被電解，產(chǎn)生正負離子．在電場力的作用下，負離子跑向正極，正離子跑向負極．如圖3—18所示．這樣，將導致正負電極分別被相反極性的離子所包圍，嚴重影響儀表的正常工作．所以，直流勵磁一般只用于測量非電解質液體，如液態(tài)金屬等．
圖3－18 直流勵磁方式
2．交流勵磁
目前，工業(yè)上使用的電磁流量計，大都采用工頻(50Hz)電源交流勵磁方式，即它的磁場是由正弦交變電流產(chǎn)生的，所以產(chǎn)生的磁場也是一個交變磁場．交變磁場變送器的主要優(yōu)點是消除了電極表面的極化于擾．另外，由于磁場是交變的，所以輸出信號也是交變信號，放大和轉換低電平的交流信號要比直流信號容易得多．
如果交流磁場的磁感應強度為
B＝Bm sin t （3－38）
則電極上產(chǎn)生的感生電動勢為
e＝Bm D sin t （3－39）
被測體積流量為
qv= D （3－40）
式中 Bm――磁場磁感應強度的最大值；
――勵磁電流的角頻率， ＝2 f；
t――時間；
f――電源頻率．
由式(3－40)可知，當測量管內徑D不變，磁感應強度Bm為一定值時，兩電極上輸出的感生電動勢e與流量qv成正比．這就是交流磁場電磁流量變送器的基本工作原理．
值得注意的是，用交流磁場會帶來一系列的電磁干擾問題．例如正交干擾．同相干擾等，這些干擾信號與有用的流量信號混雜在一起．因此，如何正確區(qū)分流量信號與干擾信號，并如何有效地抑制和排除各種干擾信號，就成為交流勵磁電磁流量計研制的重要課題。
3．低頻方波勵磁
直流勵磁方式和交流勵滋方式各有優(yōu)缺點，為了充分發(fā)揮它們的優(yōu)點，盡量避免它們的缺點，70年代以來，人們開始采用低頻方波勵磁方式．它的勵磁電流波形如圖3—19所示，其頻率通常為工頻的1／4－l／10．
圖3－19 方波勵磁電流波形
從圖3－19可見，在半個周期內，磁場是恒穩(wěn)的直流磁場，它具有直流勵磁的特點，受電磁干擾影響很?。畯恼麄€時間過程看，方波信號又是一個交變的信號，所以它能克服直流勵滋易產(chǎn)生的極化現(xiàn)象．因此，低頻方波勵磁是一種比較好的勵磁方式，目前已在電磁流量計上廣泛的應用．概括一下，它具有如下幾個優(yōu)點：
①能避免交流磁場的正交電磁干擾；
②消除由分布電容引起的工頻干擾；
③抑制交流磁場在管壁和流體內部引起的電渦流；
④排除直流勵磁的極化現(xiàn)象．
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