电磁流量计设计
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。
电磁流量计设计与安装标准讲
电磁流量计设计资料选型和安装规范详细介绍：概述电磁流量计（以下简称EMF）是利用法拉第电磁感应定律制成的一种测量导电液体体积流量的仪表。
50年代初EMF实现了工业化应用，近年来世界范围EMF产量约占工业流量仪表台数的5%～6.5%。
70年代以来出现键控低频矩形波激磁方式，逐渐替代早期应用的工频交流激磁方式，仪表性能有了很大提高，得到更为广泛的应用。
2. 原理与机构EMF的基本原理是法拉第电磁感应定律，即导体在磁场中切割磁力线运动时在其两端产生感应电动势。
如图1所示，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，电动势的方向按“弗来明右手规则”，其值如下式式中 E－－－－-感应电动势，即流量信号，V。
k－－－－-系数； B－－－－-磁感应强度，T； D－－－－测量管内径，m；－－- 平均流速，m/s。
设液体的体积流量为，则式中 K 为仪表常数，K= 4 KB/πD 。
EMF由流量传感器和转换器两大部分组成。
传感器典型结构示意如图2，测量管上下装有激磁线圈，通激磁电流后产生磁场穿过测量管，一对电极装在测量管内壁与液体相接触，引出感应电势，送到转换器。
激磁电流则由转换器提供。
3、优点EMF的测量通道是一段无阻流检测件的光滑直管，因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，如纸浆、煤水浆、矿浆、泥浆和污水等。
EMF不产生因检测流量所形成的压力损失，仪表的阻力仅是同一长度管道的沿程阻力，节能效果显著，对于要求低阻力损失的大管径供水管道最为适合。
EMF所测得的体积流量，实际上不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率（只要在某阈值以上）变化明显的影响。
与其他大部分流量仪表相比，前置直管段要求较低。
EMF测量范围度大，通常为20：1～50：1，可选流量范围宽。
满度值液体流速可在0.5～10m/s内选定。
有些型号仪表可在现场根据需要扩大和缩小流量（例如设有4位数电位器设定仪表常数）不必取下作离线实流标定。
电磁流量计
五、日常维护
2、定期检查端盖、接线口的密封性，保证 湿气和水不会进入仪表内 3、零位标定 注意：只有在零流量及流体完全充满测量 管时，才能执行这一功能
五、日常维护
4、信号转换器壳体盖开启注意点和要求 信号转换器壳体与上下盖均有严密配合的 螺纹连接。
信号转换器壳体盖开启注意点和要 求
1） 凡开启和旋紧盖壳部分必须使用专用扳 手(厂方作附件提供） 2） 壳体盖的螺纹决不能碰撞损坏,并任何 时间均要保持有润滑黄油
该感应电动势由流量计管壁上的一对电极检测到，通过运
算就可以得到流量。感应电动势方程为：EX=D*V*B (1) EX:感应电动势 D:测量管内径 V:流速 B:磁感应强度
流体流速 (V)
电极 配管直径 (D)
磁场强度(B)
感应电动势输出
励磁电流输入
E = B *V* D
一 工作原理
• 体积流量QV与流速V的关系为QV= SV=1/4 πD 2V (2) 根据上述两式得出EX =4*B/ πD *QV=K*QV 式中K就是一个常数，这时感应电势则与体 积流量具有线性关系。
调试期故障
（3）流体方面被测液体中含有均匀分布的 微小气泡通常不影响电磁流量计的正常工 作，但随着气泡的增大，仪表输出信号会 出现波动，若气泡大到足以遮盖整个电极 表面时，随着气泡流过电极会使电极回路 瞬间断路而使输出信号出现更大的波动。
调试期故障
(3)低频方波励磁的电磁流量计测量固体含 量过多浆液时，也将产生浆液噪声，使输 出信号产生波动。测量混合介质时，如果 在混合未均匀前就进入流量传感进行测量， 也将使输出信号产生波动。电极材料与被 测介质选配不当，也将由于化学作用或极 化现象而影响正常测量。应根据仪表选用 或有关手册正确选配电极材料。
电磁流量计的设计和误差调整
电磁流量计的设计和误差调整作者：李丽霞来源：《电子世界》2012年第06期【摘要】通过介绍电磁流量计，以及它的特点和工作原理，提出该流量计在测量煤浆流量会产生一定的误差。
我们在此电磁流量计测量时会产生误差的原因进行了主要分析，加强技术改进，促使电磁流量计运用到更多的领域和行业中去。
【关键词】电磁流量计；误差；原因调整一、引言随着科学技术的发展，电磁流量计的技术也在一天比一天进步，它应用的领域越来越多，比较的广泛。
特别是其对液体有比较强的适应性，在现代工业生产中，它的应用范围尤其广，它几乎是测量液体流量的首选仪表，如测煤浆用的煤浆电磁流量计。
二、流量测量的意义流量测量是一门迅速发展的技术，为了满足各行各业、各种工况的各种流体的流量测量需要，仪表研究机构研究开发了各种原理的流量计，制造厂每年都有新型流量计供应市场。
过去难以解决的流量测量问题，如今有的获得了解决。
尤其是近30年以来，微电子技术、计算机技术和通信技术进入流量测量仪表，使流量仪表出现一次飞跃，仪表的功能更加丰富，可靠性得到显著提高，测量精确度获得大幅度的提升，于是0.1级科氏力质量流量计、精确度优于±0.3%R的电磁流量计等相继问世。
据统计，目前市场上能买到的流量计种类已达百种以上，各种不同类型的流量计相互竞争，并以各自特有的优势占据着一定的市场份额。
直至今日，凡是被人们应用的类型，都是因为它们在某些方面有相对优势，而在竞争中取胜的后起之秀也并非十全十美，不能期望用一种流量计覆盖所有的应用领域。
三、关于电磁流量计特点、工作原理和量程范围（一）电磁流量计能源计量用流量计往往跟企业的效益有直接的联系，是进行贸易结算的依据，进行能源的科学管理、提高经济效益的重要手段。
电磁流量计图1（Electromagnetic Flowmeter）是一种根据法拉第电磁感应定律来测量管内导电介质体积流量的感应式仪表，采用单片机嵌入式技术，实现数字励磁，同时在电磁流量计上采用CAN现场总线。
小口径PFA衬里耐负压电磁流量计设计
小口径PFA衬里耐负压电磁流量计设计汪俊明，刘晨凯，许胜军（浙江迪元仪表有限公司，浙江义乌 322000）【摘要】目前，市面上流通的PFA衬里结构电磁流量计负压能力较差，生产运输成本高，测量精度低。
为了解决上述问题，研究了一种新的小口径PFA衬里耐负压电磁流量计，对流量计的结构和工作流程进行设计，并研究了流量计特点。
实验结果表明，设计的小口径PFA衬里耐负压电磁流量计工艺成熟，成本较低，耐负压性能良好，测量结果精度高，具有极高的应用价值。
关键词：小口径；电磁流量计；耐负压；流量计设计；PFA衬里中图分类号：O441.5 文献标识码：BDOI：10.12147/ki.1671-3508.2023.11.043Design of Small Caliber PFA Lining Negative PressureResistant Electromagnetic FlowmeterWang Junming，Liu Chenkai，Xu Shengjun（Zhejiang Diyuan Instrument Co., Ltd., Yiwu, Zhejiang 322000, CHN）【Abstract】Currently, PFA lined electromagnetic flow meters in circulation have poor negative pressure capacity, high production and transportation costs, and low measurement accuracy. In order to solve the above problems, a new small caliber PFA lined negative pressure resistant electromagnetic flowmeter was studied, and the structure and workflow of the flowmeter were de⁃signed. The characteristics of the flowmeter were also studied. The experimental results show that the designed small caliber PFA lined negative pressure electromagnetic flowmeter has ma⁃ture technology, low cost, good negative pressure resistance performance, high measurement ac⁃curacy, and high application value.Key words:small caliber；electromagnetic flow meter；resistance to negative pressure；flowmeter design；PFA lining随着电子技术的快速发展，电磁流量计测量技术已广泛应用于各种液体测量工作，特别是在医药与化工领域中的应用范围更加广泛。
电磁流量计施工流程设计
电磁流量计施工流程设计1、施工准备1.1施工工具：常规工具、数子电流表、指针式万用表、绝缘测试仪、模拟校验器、对地电阻测试仪等。
1.2材料准备：信号线、电源线、以及其它施工耗材等。
（含材料检验、合格证书收集等）1.3人员，车辆组织。
2、进场施工2.1现场交接（含材料、一次仪表、二次仪表、确认现场是否符合施工条件等）2.2 取源安装2.2.1 电源确认，安装。
2.2.2 确认照明2.3 仪表施工2.3.1对照设计图纸，检查仪表位号、型号、规格、材质、附件及测量范围，应正确无误。
2.3.2 旧仪表拆除。
2.3.2.1 旧仪表显示数据记录2.3.2.2 接线确认，线路校验。
2.3.2.3 旧仪表拆除，交接。
2.3.3 二次仪表安装确认为原地址安装或新址安装，使用电钻等设备的安全监督。
2.4 仪表管路敷设2.4.1 仪表管路敷设线路确认2.4.2 组织沟槽开挖2.4.3 放线穿管，管路填埋。
2.5 一次仪表接线2.5.1 线头制作，端口确认，接线安装。
2.6 二次仪表安装2.6.1 二次仪表电源确认，安装2.6.2线头制作，端口确认，接线安装。
2.6.3 二次仪表开机，初始化确认。
设置参数。
2.7 仪表单体调试输出电流、输出脉冲、绝缘电阻、对地电阻、电极对称性等。
2.8 防雷安装2.8.1 防雷设备现场确认2.8.2 防雷设备选址安装2.8.3 仪表与防雷进行电气联接2.9 UPS安装2.9.1 UPS各部件安装2.9.2 UPS现场安装2.9.2.1 UPS安放位置先址2.9.2.2 UPS电池与电池联线，电池与主机联线，主机与仪表联线2.9.2.3 UPS电源切换调试2.10 安装结束后的通体检查3、安装完毕首次检定3.1 通知调试室，安装完毕，可通水计量3.2 用超声波流量计进行首次现场比对3.3 记录存档。
消防智能电磁流量计流量检测系统设计
消防智能电磁流量计流量检测系统设计摘要：消防专用的传统水泵由于缺少水流量、泡沫流量的检测，以及缺少相关体系的自动化报表，使得相关企业对于检测水流量、泡沫流量需求很高。
基于企业需求，本项目设计了一套消防智能电磁流量计流量检测系统。
由于流量检测数据量大，对于数据处理提出了更高的要求。
需要做到方便、安全、准确、可靠地讲数据进行处理。
人机界面的设计理念避免了检测人员大量操作各种文档、以及大量表格。
关键词：电磁流量计，人机界面，检测1.1研究意义企业对于检测系统需求高涨，可以在误差允许范围内检测水流量、泡沫流量。
方便检测人员工作，提高检测效率。
可以在电脑上进行管理员操作并且可以实现对检测数据各种操作，比如存储、查询、显示、删除、打印、动态曲线展示等功能，从而缩短检测周期，提高社会劳动效率。
1.2 国内外研究现状：国外的西尼尔公司等生产的电磁流量计已经很成熟，但是国内还缺少相关的可以花较低代价实现集成系统，即做到消防智能电磁流量计流量检测系统。
2.1 设计目标设计以一套可以对水流量、泡沫流量进行自动检测，并且可以实现对检测数据的存储、查询、显示、删除、打印、动态曲线展示等功能。
2.2 研究内容：2.2.1环境监测多传感器融合算法设计和实现消防智能电磁流量计流量检测系统具有5电磁流量计和5个转换器。
分别是：AMF-4-1010是一款直径为4毫米的泡沫液电磁流量计，常用的流量范围是0.075～11L/M；SE11-FR15EF1A1T01G00是一款直径是15毫米泡沫液电磁流量计，常用的流量范围是5～100L/M；SE11-FT50EF1A1T01G00是一款直径50毫米的水流量电磁流量计，常用流量50～1000L/M；SE11-FT1HEE1A1T01G00是一款直径100毫米的水流量电磁流量检测计，常用流量200～4000L/M；SV21-W2A010BNT02K00是一款直径100毫米的空气压缩机电磁流量检测计，常用流量范围500～7500L/M。
电磁流量计的工作原理及设计
电磁流量计的工作原理及设计今天为大家介绍一项国家发明授权专利——电磁流量计。
该专利由阿自倍尔株式会社申请，并于2018年9月7日获得授权公告。
内容说明本发明涉及在各种工艺系统中测量流体的流量的电磁流量计，尤其涉及一种具备测量流体的电导率的功能的电磁流量计。
发明背景电磁流量计为如下测量设备，其具备：励磁线圈，其在与在测定管内流动的流体的流动方向垂直的方向上产生磁场；以及一对电极，它们配置在测定管上，沿与由励磁线圈产生的磁场正交的方向配置，该测量设备一边交替切换流至励磁线圈的励磁电流的极性、一边检测上述电极间产生的电动势，由此测量在测定管内流动的被检测流体的流量。
通常，电磁流量计大致分为接触式和电容式（非接触式），所述接触式是使设置在测定管上的电极直接接触测量对象的流体来检测上述流体的电动势，所述电容式（非接触式）是经由流体与电极间的静电电容来检测上述流体的电动势而不会使设置在测定管上的电极接触测量对象的流体。
电容式电磁流量计是利用信号放大电路（例如差动放大电路）来放大电极间产生的电动势，之后利用模数转换电路转换为数字信号，并将该数字信号输入至微控制器等程序处理装置来执行规定的运算处理，由此算出流量。
这种电容式电磁流量计因电极不易劣化、容易维护，所以近年来特别受到业界关注。
此外，电磁流量计当中，存在具备不仅测量流体的流量、还测量该流体的电导率（所谓的导电率）的功能的电磁流量计。
例如，专利文献3中揭示有一种配备双电极方式的电导率计的电磁流量计，所述双电极方式的电导率计对2个电极间施加正弦波或矩形波等的交流信号并测定在电极间流通的电流，由此求出电导率。
该专利文献揭示的电导率计是通过将2个电极均浸入测量对象的液体来测量电导率。
发明内容本发明者对在电容式电磁流量计中追加测量流体的电导率的功能这一内容进行了研究。
然而，根据本发明者的研究，明确了存在以下所示的问题。
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流量传感 器
AD转换
步进电机 控制阀
单片机
显示电路
键盘电路
图2-1 系统结构框图
系统的工作原理是流量传感器采集到流量信息，通过变换器，转化为电信号 ，经AD转换器将模拟电信号转化为数字信号，传给单片机，单片机软件系统根据 事先的设定值对采集的信息进行处理，输出离散的控制信号来控制阀门的动作， 从而调节流量，实现流量的精确控制。
Keywords: Flowmeter Electromagnetic induction A/D converter
目录
目录
摘 要 ..............................................................I ABSTRACT ...........................................................II 第一章 绪论 ........................................................1
编号
毕业论文
题目
电磁流量计设计
摘要
摘要
本课题研究的内容主要是利用电磁感应原理对各种液体如石油、水等的 流量进行检测与控制。主要由流量传感器采集流量信号，然后经过A/D转换器 将连续的模拟信号转化为离散信号后传给单片机运算，单片机在软件系统的 控制下，根据预先的设置和预期的控制要求，将控制命令发送到步进电机， 然后通过步进电机来精确控制阀门的开关,实现对流量的精确控制，并通过 显示单元实时显示。在设计过程中，从总体方案、单元电路、元器件选择和 设计等都进行了细致的介绍。
I
目录
ห้องสมุดไป่ตู้II
第一章 绪论
第一章 绪论
1.1 课题研究背景
在我国，石油化工业是国民经济的支柱产业之一，所以对油井产量进行准确 、及时的计量，对掌握油藏状况，制定生产方案，具有重要的指导意义；为了使高 粘度的石油得到开采，就得在开采过程中直接加入降粘剂，如果加少了，石油抽 不上来，加多了又造成经济浪费，由于石油是重要的能源，无论是从节约能源的 角度，还是从经济性角度来看，对于流量的精确控制都是十分必要的，所产生的 经济效益也是十分明显的。在自来水的监测与流量控制中，应用高精度的流量计 与控制仪表也是必须的，所带来的经济效益是十分巨大且显而易见的。
2.2 主要元器件
流量传感器部分采用的是电容式电磁流量计传感器，电容式电磁流量计采用 了电容耦合的方式来检测流量信号。
AD转换部分本设计选用的是ADC0809 ，ADC0809是一种8位逐次逼近式A/D转换器，可以和微机直接接口，可以与ADC080 8相互代换。内部结构由八路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、256电阻阶梯 、树状开关、逐次逼近式寄存器SAR、控制电路和三态输出锁存器等组成。
1.2 课题内容
无论是在石油的开采、计量及运输过程中，还是在自来水的监测与控制中， 对于流量都要求一定的精确计量和控制。因此，本课题就是针对这一具体实际要 求，通过对当前一些相关领域的分析和研究，设计出了一种基于AT89C51单片机的 电磁流量计。
电磁流量计是基于法拉第电磁感应原理研制出的一种测量导电液体体积流 量的仪表。根据法拉第电磁感应定律，导电体在磁场中作切割磁力线运动时，导 体中产生感应电压，该电动势的大小与导体在磁场中做垂直于磁场运动的速度成 正比，由此再根据管径，介质的不同,转换成流量。
1.1 课题研究背景...................................................1 1.2 课题内容.......................................................1 1.3 研究意义.......................................................1 第二章 系统总体设计 ................................................3 2.1 总体设计.......................................................3 2.2 主要元器件.....................................................3 第三章 系统硬件电路的设计 ..........................................5 3.1 传感器电路.....................................................5 3.2 信号处理电路...................................................5 3.3 A/D转换电路....................................................6 3.4 驱动电路.......................................................8 3.5 显示电路.......................................................9 3.6 键盘电路.......................................................9 第四章 系统软件设计 ...............................................11 4.1 软件总体结构设计..............................................11 4.2 主程序设计....................................................11 4.3 流量控制子程序................................................12 4.4 中断服务子程序................................................13
单片机部分本设计采用MCS51系列中的AT89C51，AT89C51有40条引脚，共分为电源线、时钟、控制线和端口线 四类。
控制部分采用由步进电机带动的控制阀。 显示部分采用结构简单、价格便宜的8段共阳型LED用来显示控制过程和运算 结果。
第二章 系统总体设计
为了以后方便扩展，本系统采用8155来连接显示部分。8155是Intel公司研制 的通用I/O接口芯片。MCS51和8155相连不仅可为外设提供两个8位I/O端口（A口和B口）和一个6位I/O端口（ C口），而且也可为CPU提供一个256字节的RAM存储器和一个14位定时器/计数器。 因此，8155广泛应用于MCS-51系统中。
4.4.1 设定值输入程序 ............................................13 4.4.2 A/D中断子程序 ............................................13 4.4.3 定时器中断子程序 ..........................................15 4.4.4 数码管显示子程序 ..........................................15 4.4.5 步进电机控制程序 ..........................................16 第五章 总结与展望 .................................................17 5.1 总结..........................................................17 5.2 展望..........................................................17 致 谢 .............................................................19 参考文献 ...........................................................21 附录1 系统硬件电路 .................................................23 附录2 程序源代码 ...................................................25
电磁流量计无节流部件，因此压力损失小， 节能效果好，量程范围宽，适合于各种有悬浮物固体粒子的污水、煤浆的测量以 及腐蚀性介质的测量。同时电磁流量计也有以下一些不足之处：不能测较高温度 流量；不能测气体、蒸汽以及含有大量气泡的液体；易受外界电磁干扰，造成输出 精度受影响。
1.3 研究意义
开展石油化工过程流程模拟、先进控制与过程优化技术的研究与应用具有十 分重要的现实意义，是当前国内外石油化工界广泛关注的一个话题。自动化技术 可以提高计量准确度、数据可靠性和及时性，为优化生产运行、核算经济效益、强 化生产调度和有效监控生产过程，进一步降低泵站工业噪声污染，改善职工工作 条件，减轻劳动强度，避免职业伤害，延长设备使用寿命以及企业节能降耗工作 起到积极作用。
关键词：流量计 电磁感应 A/D转换器
I
Abstract
Abstract
The content of this research is mainly using the electromagnetic induction principle to all kinds of liquid such as oil, water flow test and control. Mainly by flow sensor to collect traffic signal, and then, after A/D converter will be continuous analog signal into A discrete signal to the single chip microcomputer after operation, under the control of single-chip microcomputer in the software system, according to the control requirements of setting and expected in advance, will control commands sent to the stepper motor, and then through the stepper motor to precisely control the switch of the valve, realize the precise control of traffic, and through the display unit in real time. In the design process, from the overall plan, the unit circuit, components selection and design and so on all has carried on the detailed introduction.