电磁流量计的基本原理分解资料讲解
电磁流量计高中物理原理
电磁流量计高中物理原理
1. 电磁流量计的基本原理
电磁流量计是一种利用安培定律和洛伦兹力原理来测量流体流速的设备。
其基
本原理是通过在流体中通入交变电流，造成流体中的载流体电子在磁场中运动而感受到一个洛伦兹力。
根据洛伦兹力的大小和方向的变化，可以推导出流体的流速。
2. 电磁流量计的工作过程
当流体通过电磁流量计时，两对电磁线圈分别产生磁场，一个作为传感线圈
（发射线圈），一个作为检测线圈（接收线圈）。
在流体通道中，设置一个导电盘（电极）用于流体本身导电。
当导电流体穿过磁场时，发射线圈中通入交变电流，导致流体中的电子在磁场中感受到洛伦兹力，导致流体流经电极时会有电势差产生。
接收线圈检测到这个电势差，就可以通过测量电势差的大小和方向来计算流体的流速。
3. 电磁流量计的优缺点分析
电磁流量计具有测量范围广、稳定性好、精度高等优点。
同时，它也有一些缺点，如受参数调节影响较大、对流体介质有一定要求、价格较高等。
4. 电磁流量计在工业中的应用
电磁流量计在工业中有着广泛的应用，特别是在液体和气体的流量测量中。
常
见的应用场景包括供水系统、石油化工、食品饮料、制药等领域。
由于其准确性和稳定性，电磁流量计成为工业流量测量中的重要工具。
5. 总结
电磁流量计作为一种流量测量设备，在工业和科学领域中发挥着重要作用。
了
解其原理和工作过程有助于更好地应用和维护这一技术，提高测量的准确性和稳定性。
电磁流量计的工作原理及组成
电磁流量计的工作原理及组成1、工作原理电磁流量计的测量原理如图1 所示。
根据法拉第电磁感应定律，导电液体在磁场中流动会产生电动势E，它与磁感应强度B、导电液体平均流速v 成一定比例关系:E =KBDv式中: E———导电流体在磁场中产生的电动势，V;K———比例系数，在管道内径D 和磁感应强度B 不变的情况下，K 为常数，1;B———磁感应强度，T;D———测量管内径，m;v———导电液体平均流速，m/s。
电磁流量计利用上述函数关系推导出v = E /( KBD) ，实际测得的是液体流速v，再通过被测介质的体积流量QV = πD2 v /4，计算导电流体介质的流量。
2、计量系统组成电磁流量计主要由两部分组成: 流量传感器和信号变送器，如图2 所示。
传感器上的励磁线圈接受变送器传输来的励磁电流产生磁场，输出感应电动势信号; 信号变送器则将感应电动势信号转换为流量信号或模拟量信号送至控制系统。
电磁流量计按组成方式分为一体式和分体式。
电磁流量计稳定工作另外一个重要条件是接地。
当流体流动穿过磁场时，以导电流体本身作为参考电位，在测量管一侧电极产生正电势，另一侧产生负电势，形成电势差。
但此电动势信号一般只有几毫伏，易受外界干扰。
为防止干扰，将参考电位接入大地作为零电位，保证传感器输出精确稳定的信号。
传感器和转换器的接地端必须与被测介质同电位，才能构成对称的输入输出回路。
3、系统特性电磁流量计的主要特点如下: ①不同于差压式、容积式流量计，电磁流量计测量管内无阻流部件，压损很小，适用于大口径管道; ②不受测量介质的温度、压力、密度、黏度参数变化影响，不需要进行修正和补偿，仅仅要求测量介质的电导率σ＞5 μS /cm;③量程比宽，输出信号和流量成线性关系; ④测量精度高，可达到±( 0．1%～0．5%) ; ⑤安装要求低，前后直管段要求低，一般满足前直管段管径D前≥5D，后直管段管径D后≥2D 即可; ⑥性价比较高，使用范围广，合理选用衬里材料和电极材质可以测量各种腐蚀性介质的流量。
电磁流量计讲稿(DOC)
电磁流量计1.工作原理1．1 传感器电磁流量计是一种应用法拉第电磁感应定律的流量计,用于测量封闭管道中导电液体和浆液的体积流量。
电磁流量计由电磁流量传感器和电磁流量转换器两大部分组成。
图1为传感器工作原理图示：图1 电磁流量计工作原理示意图中： B：磁通密度，和励磁线圈中通过的双向脉冲恒定励磁电流成正比，是一常数。
D ：导管内径，常数。
U E：信号电压v ：导电介质的平均流速如图1所示，根据电磁感应定律，导电性液体介质在垂直于磁场的非磁性测量管内流动，在与流动方向垂直的方向上产生与流速成比例的感应电势，即在信号电极上产生信号电压U E。
U=BLV U可测，B一定，L一定.U E∝ B * D * v D，B均为常数，故可计算出流速，进而计算出流量Q v ：s=πR2Q v = (π/4) * D2 * v1．2 转换器工作原理通用的仪器仪表不能检测电极上感应的信号,只能由配套转换器完成。
从传感器电极输出的流量信号有以下特点：①是以介质为参考点(0V)的差动信号。
故必须把介质电位作为信号地(0V)传输到转换器。
传感器法兰和管道法兰必须“电气“连通，流量计在塑料管道等非金属管道使用时,必须加接地环或接地发兰，或传感器加接地电极。
②信号微弱。
U E∝ B * D * v D为常数；B∝In In为励磁线圈的安匝数；在一定流速下,欲增大流量信号,仅能增大磁通密度B.而B又正比于励磁电流I和励磁线圈n. 但增大励磁电流I不符合节能的原则,增加励磁线圈匝数n会使传感器变得笨重,线圈电阻的增加又影响励磁电流的恒流性能。
现在厂家通常用几百mA～几十mA的励磁电流产生0.X～0.0X mV(V=1m/s时)信号。
而电子技术和电子元件的发展使接收如此微弱的信号成为可能。
③信号内阻大。
传感器作为流量信号的电压源，其内阻R0为：1R0,传感器的信号内阻,Ω;R0=σdσ,介质电导率,S/cm ;d,电极直径,cm ,通常d=1cm.自来水:σ≈200μs/cm =2×10-4 s/cm, R0=5KΩ高档电磁流量计允许的电导率下限:σ≈5μs/cm =5×10-6 s/cm，R0=200KΩ传感器作为流量信号的电压源有如此之高的内阻,对信号的传输和接收都提出了较高的要求.④干扰多,幅度大。
电磁流量计的基本原理和应用
电磁流量计的基本原理和应用1. 基本原理电磁流量计是一种测量液体流量的设备，是根据电磁感应原理工作的。
它利用电磁感应原理测量液体中的电导率，通过测量液体中的电场和磁场的相互作用来确定流量的大小。
电磁流量计的基本原理如下：•法拉第电磁感应定律：当导体运动时，垂直于磁感线的导电面上会产生感应电动势。
•洛伦兹力定律：当导体中有电流通过时，磁场对导体会产生力的作用。
•液体电导率：液体的电导率与流体中电离物质的浓度有关，而电离物质的浓度与液体中的流速密切相关。
基于以上原理，电磁流量计可以通过测量流经管道的液体中感应电场和磁场的变化来计算流体的流量。
具体工作原理如下：1.在电磁流量计中，液体流经一个电磁线圈（发射线圈）和一个位于电磁线圈上游的电磁感应线圈（接收线圈）。
2.发射线圈中通入恒定的电流，产生一个垂直于流体流向的磁场。
3.若液体中有电导率，则液体中会有电离物质存在，形成一个带电的流体体积。
4.流体体积在磁场作用下，电离物质受到洛伦兹力的作用，使流体发生偏转。
5.偏转的流体体积会产生一个感应电场。
6.接收线圈测量感应电场的强度，并传输给电磁流量计的电路。
7.电磁流量计的电路根据感应电场和外部因素（如流体密度、粘度等）计算出流体的流量大小。
2. 应用领域电磁流量计具有以下优点，因此被广泛应用于各个领域：•非侵入式测量：电磁流量计不需要物理接触流体，因此不会对流体的流动性能产生影响。
•准确性高：电磁流量计在各种流速范围内均有良好的测量准确性。
•稳定性好：电磁流量计具有较好的稳定性和重复性，与时间和温度变化基本无关。
•适应性强：电磁流量计适用于各种液体介质，如水、废水、石油、化工液体等。
•可编程性：电磁流量计具有多种通信接口，可以与计算机及其他设备进行数据交互和控制。
基于以上特点，电磁流量计在以下领域有广泛的应用：1.工业过程控制：电磁流量计可以用于监测工业过程中各种液体的流量，如化工、石油、制药等行业。
2.环境监测：电磁流量计可以用于监测城市污水处理厂、水处理厂等环境中流体的流量。
电磁流量计的原理和应用
电磁流量计的原理和应用电磁流量计是一种非常常用的流量计量仪器，在物流行业和工业领域有着广泛的应用。
本文将详细介绍电磁流量计的工作原理以及其在实际应用中的一些典型案例。
一、电磁流量计的工作原理电磁流量计是通过测量液体在磁场中的感应电动势来计算其流量的。
其原理基于法拉第电磁感应定律。
当导电液体通过流量计的测量管时，液体会与磁场产生交互作用，从而在测量管中引起感应电动势。
根据感应电动势的大小和方向，可以推算出液体的流速和流量。
电磁流量计由电磁体和测量管两部分组成。
电磁体通常由线圈、铁芯和磁场生成器等组件构成，用于产生一个均匀的磁场。
而测量管则是导电性良好的管道，液体在其中流动。
当液体流经测量管时，感应电动势就会在测量管的壁面上产生，根据感应电动势的大小和方向即可计算出流速和流量。
二、电磁流量计的应用案例1. 工业流量测量电磁流量计在各种工业领域的流量测量中起到了重要的作用。
比如在化工厂中，电磁流量计可以用于测量和控制各种液体的流量，从而保证生产过程的正常运行和安全性。
在石油工业中，电磁流量计可以用于监测原油的输送和处理流程中的流量变化，以确保生产过程的稳定性。
此外，电磁流量计还可以广泛应用于水处理、食品加工、能源行业等各个领域。
2. 物流管理电磁流量计也被广泛应用于物流管理中。
例如，在油库、仓储和供应链领域，电磁流量计可以用于监测和计量液体和气体的流动，以便进行库存控制和供应链管理。
在水资源管理中，电磁流量计可以用于监测水的供应和分配，在用水量的计量和统计中起到关键作用。
总而言之，电磁流量计在物流管理中的应用可以提高效率、减少损失，并为决策提供精确数据支持。
3. 环境监测电磁流量计还可以在环境监测领域发挥重要作用。
比如，在污水厂和废水处理厂中，电磁流量计可以用于监测和控制污水和废水的流量，以保证处理过程的正常进行和环境的安全。
此外，在气象学和水文学领域，电磁流量计也可以用于监测降雨量和河流水位等，为科学研究和天气预报提供数据支持。
电磁流量计的工作原理及故障分析
电磁流量计的工作原理及故障分析一、电磁流量计的工作原理电磁流量计是基于法拉第电磁感应定律而工作的流量测量仪表。
它能测量具有一定电导率的液体或者液、固混合物的体积流量，常用于检测酸、碱、盐含固体颗粒(或者纤维)液体的流量，这是它优越于其他流量计的特点。
电磁流量计由变送器和转换器组成，电磁流量变送器由磁路系统、测量导管、电极、外壳和干扰信号调整装置等部份组成，它将流量的变化转换成感应电势的变化。
转换器由电子元器件组成，它将微弱的感应电势放大，并转换成统一的标准信号输出，以便进行远传指示、记录、积算和调节。
v=流速A = 管道横截面Q 体积流量 = v * A感应电动势 U = B * L * V ( L = 电极距离， B =磁场强度)二、电磁流量计的特点1.被测介质的管内无可动部件，无突出管内的部件，所以压损很小。
当流量计采取防腐蚀衬里的情况下，可检测具有腐蚀性介质的液体的流量，并能检测含有颗粒、悬浮物的液体的流量，如纸浆、泥浆的流量。
2.检测时与介质的温度、压力、粘度无关。
输出电流 I 与流量F 成线性关系。
仪表刻度值可适应 1 ~ 10m/s 的流速变化，所以使用的流速范围较广。
3.可检测脉动流量，这是优于其他流量计的地方，检测时反应较快。
4.仪表的口径范围大，能从直径 1mm~3m 。
此外测量范围大，其量程比高达 1： 100 ，表的精度能达 0.5 级或者更高。
5.被测介质须是导电的液体，不能检测气体、蒸汽。
此外，结构复杂，成本高。
6.有的流量计还具有双向流量测量功能，能显示正、反向流量，并具备双向电流、频率输出，分别记录、保存。
三、电磁流量计与转换器的安装环境( 1 )传感器应安装在干燥通风的地方，避免潮湿、容易积水受淹的场所，还应尽量避免阳光直射和雨水直接淋浇。
( 2 )应尽可能避免安装在周围环境温度过高的地方。
一体型结构的电磁流量计还受制于电子元器件环境温度，要低些。
( 3 )安装传感器的管道上应无较强的漏电流，应尽可能地远离有强电磁场的设备，如大机电、大变压器等，以免引起电磁场干扰。
电磁流量计的原理和分类
电磁流量计的原理和分类电磁流量计是一种常用的流量测量仪器，它可以通过测量液体中的电压和磁场来计算液体的流速和流量。
本文将介绍电磁流量计的原理和分类。
一、电磁流量计的原理电磁流量计的测量原理基于法拉第电磁感应定律。
当导体（液体）在磁场中以一定的速度运动时，会在导体两端产生感应电动势，其大小与导电体速度和穿过磁场的截面积成正比。
根据这个原理，电磁流量计通过测量流体中感应电动势的大小来计算流速和流量。
电磁流量计由测量管和传感器组成。
测量管一般由非磁性材料制成，具有较高的导电率，用于导电体（液体）的流动。
传感器安装在测量管的外部，它包含一个电磁铺面和电极，用于产生和检测磁场以及测量感应电动势。
当液体通过测量管时，电磁铺面会产生一个均匀的磁场，感应电动势则会产生在电极上。
通过测量感应电动势的大小，可以计算流速和流量。
二、电磁流量计的分类根据电磁流量计的结构和测量原理的不同，可以将其分为两种主要类型：涡街式电磁流量计和磁致伸缩式电磁流量计。
1. 涡街式电磁流量计涡街式电磁流量计是一种较为常见的电磁流量计，它基于卡门涡街效应进行测量。
当导电体通过涡街式电磁流量计时，导体与测量管之间会形成一个涡街，涡街的频率与导体流速成正比。
通过测量涡街的频率，可以得出导体的流速和流量。
涡街式电磁流量计具有结构简单、精度较高、可靠性高等优点，在工业领域中得到广泛应用。
2. 磁致伸缩式电磁流量计磁致伸缩式电磁流量计是一种基于磁致伸缩效应进行测量的流量计。
它由一对磁铁和一对线圈组成，磁铁固定在测量管壁上，而线圈则固定在测量管的外部。
当导体通过测量管时，导体中的电流和磁场会相互作用，导致测量管的尺寸发生微小变化。
通过测量管尺寸的变化，可以计算出导体的流速和流量。
磁致伸缩式电磁流量计具有响应速度快、适用于大口径管道等优点，被广泛应用于供水、供气等领域。
三、总结电磁流量计是一种常用的流量测量仪器，通过测量液体中的电压和磁场来计算流速和流量。
电磁流量计工作原理
电磁流量计工作原理电磁流量计是一种用于测量液体流量的仪器，其工作原理基于法拉第电磁感应定律。
电磁流量计广泛应用于工业生产、城市供水等领域，具有精度高、稳定性好等优点。
本文将介绍电磁流量计的工作原理及其组成部分。
一、工作原理电磁流量计的工作原理基于法拉第电磁感应定律，即当导体在磁场中运动时，会感应出电动势。
电磁流量计利用这一原理进行流量测量。
电磁流量计由两个成对的电极和磁场组成。
其中，一个电极固定在管道内壁上，另一个电极通过外电缆与电源相连。
当液体通过流量计时，液体中的导电质在磁场的作用下形成感应电流。
感应电流会从一个电极流向另一个电极，形成一个电动势。
根据法拉第电磁感应定律，电动势与导体在磁场中运动的速度和导体长度有关。
因此，电磁流量计可以通过测量电动势的大小来确定液体的流速，从而计算出流量。
二、组成部分电磁流量计主要由传感器和检测器两部分组成。
1. 传感器传感器是电磁流量计的核心组成部分，负责测量流体的流速和流量。
传感器通常由电极、磁场和液体导电质组成。
（1）电极：传感器中的电极通常由不锈钢制成，固定在管道内壁上。
电极的数量根据电磁流量计的类型而定，一般有两个或四个电极。
（2）磁场：传感器中的磁场通常由永久磁铁或电磁铁产生。
磁场的强度和方向对电磁流量计的测量精度有影响。
（3）液体导电质：传感器中的液体导电质可以是液体本身的导电性，也可以是通过添加外部导电剂来提高液体的导电性。
2. 检测器检测器是电磁流量计的重要组成部分，负责接收传感器传来的信号并进行处理。
检测器可以根据应用需求不同而有所不同，但一般包括以下功能：（1）信号放大：检测器负责放大传感器传来的微弱信号，使之能够被后续处理电路识别和分析。
（2）信号处理：检测器通过数字信号处理技术对传感器信号进行滤波、增益调整等处理，提高测量的准确性和稳定性。
（3）流量显示：检测器通常具备流量显示功能，可以直观地显示出流体的流速和流量。
（4）通信输出：检测器可以通过通信接口将测量数据传输给外部设备，实现远程监控和数据采集。
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（2） 直管段长度要求
为获得正常测量精确度，电磁流量传感器上 游也要有一定长度直管段，但其长度与大部分其 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（不是传感器进口端连接面）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；但要防止蝶阀阀片伸入到 传感器测量管内。各标准或检定规程所提出上下
低频方波励磁
直流励磁方式和交流励滋方式各有优 缺点，为了充分发挥它们的优点，尽量避 免它们的缺点，70年代以来，人们开始采 用低频方波励磁方式．它的励磁电流波形 如图所示，其频率通常为工频的1／4－l／ 10．
从图可见，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点，受电磁干扰影响很小．从 整个时间过程看，方波信号又是一个交变的信号， 所以它能克服直流励滋易产生的极化现象．因此， 低频方波励磁是一种比较好的励磁方式，目前已在 电磁流量计上广泛的应用．概括一下，它具有如下 几个优点： ①能避免交流磁场的正交电磁干扰； ②消除由分布电容引起的工频干扰； ③抑制交流磁场在管壁和流体内部引起的电涡流； ④排除直流励磁的极化现象．
e＝BDu 式中,u为管道截面上的平均流速．由此可 得管道的体积流量为：
qv=Dπe/4B 由上式可见，体积流量qv与感应电动势e和 测量管内径和测量管内径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． 要使公式严格成立，必须使测量条件满足 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。
（6） 接地
传感器必须单独接地（接地电阻100Ω以 下）。分离型原则上接地应在传感器一侧，转换器 接地应在同一接地点。如传感器装在有阴极腐蚀保 护管道上，除了传感器和接地环一起接地外，还要 用较粗铜导线（16mm2）饶过传感器跨接管道两连 接法兰上，使阴极保护电流于传感器之间隔离。
游直管段长度亦不一致,要求比通常要求高。
（3） 安装位置和流动方向
传感器安装方向水平、垂直或倾斜均可，不受 限制。但测量固液两相流体最好垂直安装，自下 而上流动。这样能避免水平安装时衬里下半部局 部磨损严重，低流速时固相沉淀等缺点。
水平安装时要使电极轴线平行于地平线，不 要处于垂直于地平线，因为处于底部的电极易被 沉积物覆盖，顶部电极易被液体中偶存气泡擦过 遮住电极表面，使输出信号波动。图所示管系中， c、d为适宜位置；a、b 、e为不宜位置，b处可能 液体不充满，a、e处易积聚气体，且e处传感器后 管段短也有可能不充满，排放口最好如f形状所示。 对于固液两相流c处亦是不宜位置。
励磁方式
一般有三种励碰方式 直流励磁 交流励磁
低频方波励磁
直流励磁
直流励磁方式用直流电产生磁场或采用永久 磁铁，它能产生一个恒定的均匀磁场．这种直流 励磁变送器的最大优点是受交流电磁场干扰影响 很小，因而可以忽略液体中的自感现象的影响． 但是，使用直流磁场易使通过测量管道的电解质 液体被极化，即电解质在电场中被电解，产生正 负离子．在电场力的作用下，负离子跑向正极， 正离子跑向负极．如图所示．这样，将导致正负 电极分别被相反极性的离子所包围，严重影响仪 表的正常工作．所以，直流励磁一般只用于测量 非电解质液体，如液态金属等．
大都 采用工频(50Hz)电源交流励磁方式，即它的 磁场是由正弦交变电流产生的，所以产生的 磁场也是一个交变磁场．交变磁场变送器的 主要优点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交流信号要 比直流信号容易得多．
对于管径大于1.5～1.6m的管系在EMF 附近管道 上，预置入孔，以便管系停止运行时清洗传感器测 量管内壁。
（5） 负压管系的安装
氟塑料衬里传感器须谨慎地应用于负 压管系；正压管系应防止产生负压，例如 液体温度高于室温的管系，关闭传感器上 下游截止阀停止运行后，流体冷却收缩会 形成负压，应在传感器附近装负压防止阀， 如图7所示。有制造厂规定PTFE 和PFA 塑 料衬里应用于负压管系的压力可在200C、 1000C、1300C时使用的绝对压力必须分别 大于27、40、50KPa.
电磁流量计的基本原理分解
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(图 1)则可以证明，只要管道内流速分布为轴 对称分布，两电极之间也特产生感生电动 势:
流量传感器安装
（1） 安装场所
通常电磁流量传感器外壳防护等 极为IP65（GB 4208规定的防尘防喷水 级），对安装场所有以下要求。
1） 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； 2)尽可能避免测量管内变成负压； 3)选择震动小的场所，特别对一体型仪表； 4)避免附近有大电机、大变压器等，以免引起电磁场干 扰 5)易于实现传感器单独接地的场所； 6)尽可能避开周围环境有高浓度腐蚀性气体； 7)环境温度在－25/－10～50/600℃范围内，一体形结 构温度还受制于电子元器件，范围要窄些； 8)环境相对湿度在10%～90%范围内； 9)尽可能避免受阳光直照； 10)避免雨水浸淋，不会被水浸没。 如果防护等级是IP67（防尘防浸水级）或IP68 （防尘 防潜水级），则无需上述8）、10）两项要求。
（4） 旁路管、便于清洗连接和预置入孔
为便于在工艺管道继续流动和传感器停止流 动时检查和调整零点，应装旁路管。但大管径管系 因投资和位置空间限制，往往不易办到。根据电极 污染程度来校正测量值，或确定一个不影响测量值 的污染程度判断基准是困难的。除前文所述，采用 非接触电极或带刮刀清除装置电极的仪表，可解决 一些问题外，有时还需要清除内壁附着物，则可按 图6所示，不卸下传感器就地清除。