工業(yè)生產(chǎn)中電磁流量計的發(fā)展與分析

一、電磁流量計的發(fā)展歷史
　　電磁流量計是20世紀(jì)50，60年代隨著半導(dǎo)體技術(shù)、電子技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來的新型流量測量儀表。70、80年代電磁流量在技術(shù)上有重大突破，使它成為應(yīng)用廣泛的一類流量計。由于電磁流量計傳感器中取得的流量信號非常微弱(通常在mV或uV級)，流量信號很容易被各種現(xiàn)場的干擾信號所湮沒，所以電磁流量計的發(fā)展與抗干擾技術(shù)的發(fā)展進步密切相關(guān)。
　　早期的電磁流量計主要在恒定磁場或直流勵磁磁場下測定流量的流速，但是由于流體介質(zhì)的化效應(yīng)和熱電效應(yīng)產(chǎn)生的干擾噪聲問題，使電磁流量計很難從干擾噪聲中分離出流量信號，從而電磁流量計的使用有限。
　　二次大戰(zhàn)后，為了減弱直流勵磁磁場下電表面的嚴(yán)重化電勢的影響，采用了工頻正弦波勵磁技術(shù)和正交干擾電路等多種抗干擾措施，但這又引入了電磁感應(yīng)、靜電藕合等50Hz工頻干擾問題。無法   工頻干擾噪聲的影響，零點難以穩(wěn)定、測量精度低、性差，是這一時期電磁流量計的主要問題。
　　70年代中期，隨著電子技術(shù)的發(fā)展和同步采樣技術(shù)的問世，采用低頻矩形波勵磁技術(shù)，改變工頻干擾的形態(tài)特征，利用工頻同步采樣技術(shù)，獲得電磁流量計較好的抗工頻干擾的能力，測量精度提高、零點穩(wěn)定、性增強。
　　80年代初采用三值低頻矩形波勵磁技術(shù)和動態(tài)校零技術(shù)、同步勵磁、同步采樣技術(shù)以獲得電磁流量計   佳的零點穩(wěn)定性，進一步提高抗工頻干擾和化電勢干擾的能力。
　　90年代初采用雙頻矩形波勵磁技術(shù)的電磁流量計的出現(xiàn)，標(biāo)志著電磁流量計對于流體本身的噪聲干擾處理進入了一個嶄新的境界。雙頻矩形波勵磁技術(shù)既能克服流體介質(zhì)產(chǎn)生的泥漿干擾和流體流動噪聲，又能具有低頻矩形波勵磁電磁流量計的零點穩(wěn)壓性，實現(xiàn)電磁流量計零點穩(wěn)定性、抗干擾能力和響應(yīng)速度的統(tǒng)一。
　　二、電磁流量計的工作原理
　　1、電磁流量計的測量原理
　　電磁流量計的工作原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。當(dāng)導(dǎo)電金屬桿以   的速度做垂直于磁力線方向的運動時，會產(chǎn)生感應(yīng)電壓。
　　2、電磁流量計的結(jié)構(gòu)和分類
　　電磁流量計在結(jié)構(gòu)上一般可以分為電磁流量計傳感器和信號轉(zhuǎn)換器兩部分。從組成的形式上可以分為一體型和分體型。
　　傳感器安裝在現(xiàn)場被測管道中，負(fù)責(zé)產(chǎn)生流量信號。主要由測量管道、勵磁線圈、電等組成。其中主要的部件一勵磁線圈可以通過轉(zhuǎn)換器或電源提供的電流產(chǎn)生   的磁場。
　　信號轉(zhuǎn)換器負(fù)責(zé)將傳感器中測出的微弱信號進行放大、濾波、轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的輸出信號，以進行展示、記錄、積算和調(diào)節(jié)控制。
　　電磁流量計在電路功能上主要由電源電路、勵磁電路、信號處理電路和信號輸出電路組成。
　　其中電源電路主要為各組電路提供工作電源。信號轉(zhuǎn)換器中的勵磁電路主要負(fù)責(zé)產(chǎn)生勵磁電流和控制勵磁方式。傳感器中的勵磁電路主要負(fù)責(zé)產(chǎn)生均勻的磁場。信號處理電路負(fù)責(zé)將傳感器信號電上取得的流量信號經(jīng)濾波/放大/積算后轉(zhuǎn)換為流量數(shù)值。輸出電路將流量數(shù)值轉(zhuǎn)換為模擬信號或數(shù)字信號輸出。
　　三、電磁流量計在流量測量中的優(yōu)點和不足
　　1、電磁流量計相對于其他流量計的優(yōu)點
　　電磁流量計在原理設(shè)計上就有以下的優(yōu)點：
　　1)電磁流量計的傳感器結(jié)構(gòu)簡單，測量管內(nèi)沒有可動部件，也阻礙流體流動的節(jié)流部件。所以當(dāng)流體通過流量計時不會引起任何附加的壓力損失，是流量計中運行能耗   低的流量儀表之一。
　　2)可測量贓污介質(zhì)、腐蝕性介質(zhì)及懸濁性液固兩相流的流量。這是由于儀表測量管內(nèi)部無阻礙流動部件，與被測流體接觸的只是測量管內(nèi)襯和電，其材料可根據(jù)被測流體的性質(zhì)來選擇。例如，用聚三氟乙烯或聚四氟乙烯做內(nèi)襯，可測量各種酸、堿、鹽等腐蝕性介質(zhì)；采用橡膠做內(nèi)襯，就特別適合于測量帶有固體顆粒的、磨損較大的礦漿、水泥漿等液固兩相流以及各種帶纖維液體和紙漿等懸濁液體。
　　3)電磁流量計是一種體積流量測量儀表，在測量過程中，它不受被測介質(zhì)的溫度、粘度、密度以電導(dǎo)率(在   范圍)的影響。因此，電磁流量計只需經(jīng)水標(biāo)定后，就可心用來測量其它導(dǎo)電性液體的流量。
　　4)電磁流量計的輸出只與被測介質(zhì)的平均流速成正比，而與對稱分布下的流動狀態(tài)(層流或湍流)無關(guān)。所以電磁流量計的量程范圍寬，其測量范圍度可達100：1，有的甚至達1000：1的可運行流量范圍。
　　5)電磁流量計無機械慣性，反應(yīng)靈敏，可以測量瞬時脈動流量，也可測量正反兩個方向的流量。
　　6)工業(yè)用電磁流量計的口徑范圍寬，從幾個毫米一直到幾米，而且國內(nèi)已有口徑達3m的實流校驗設(shè)備，為電磁流量計的應(yīng)用和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
　　2、電磁流量計對于其他流量計在測量原理上的不足
　　從設(shè)計原理上看電磁流量計的不足在于：
　　1)對于氣體、蒸汽或含有大量氣體的液體，電磁流量計無法測量。實際上由于流體電磁感應(yīng)產(chǎn)生的帶電粒子的移動無法穿越氣體，所以液體中的氣體對于電磁流量計而言是一種干擾的因素，是需要加以克服避免的。
　　2)電磁流量計無法測量電導(dǎo)率很低的液體介質(zhì)。電磁流量計使用的前提是被測液體   是導(dǎo)電的，不能低于閾值(即下限值)。電導(dǎo)率低于閾值會產(chǎn)生測量誤差直至不能使用，超過閾值即使變化也可以測量，示值誤差變化不大。
　　3)電磁流量計易受外界干擾的影響。外界的干擾主要是電磁藕合靜電感應(yīng)，被測流體介質(zhì)特性產(chǎn)生的電化學(xué)干擾噪聲和電磁流量計供電電源的電壓和頻率波動等電源干擾噪聲。
　　電磁流量計作為一種的流量計量儀表，目前被廣泛的應(yīng)用于化工、水處理、醫(yī)藥食品等行業(yè)。電磁流量計相對于其他類型的流量計有著顯著的優(yōu)點，但是隨著應(yīng)用的加深，其本身易受干擾的問題也日益突出。