工業(yè)生產(chǎn)中電磁流量計(jì)的發(fā)展與分析

一、電磁流量計(jì)的發(fā)展歷史
　　電磁流量計(jì)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(lái)的新型流量測(cè)量?jī)x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(jì)。由于電磁流量計(jì)傳感器中取得的流量信號(hào)非常微弱(通常在mV或uV級(jí))，流量信號(hào)很容易被各種現(xiàn)場(chǎng)的干擾信號(hào)所湮沒，所以電磁流量計(jì)的發(fā)展與抗干擾技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步密切相關(guān)。
　　早期的電磁流量計(jì)主要在恒定磁場(chǎng)或直流勵(lì)磁磁場(chǎng)下測(cè)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(jì)很難從干擾噪聲中分離出流量信號(hào)，從而電磁流量計(jì)的使用有限。
　　二次大戰(zhàn)后，為了減弱直流勵(lì)磁磁場(chǎng)下電表面的嚴(yán)重化電勢(shì)的影響，采用了工頻正弦波勵(lì)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(wú)法   工頻干擾噪聲的影響，零點(diǎn)難以穩(wěn)定、測(cè)量精度低、性差，是這一時(shí)期電磁流量計(jì)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(lì)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(jì)較好的抗工頻干擾的能力，測(cè)量精度提高、零點(diǎn)穩(wěn)定、性增強(qiáng)。
　　80年代初采用三值低頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)和動(dòng)態(tài)校零技術(shù)、同步勵(lì)磁、同步采樣技術(shù)以獲得電磁流量計(jì)   佳的零點(diǎn)穩(wěn)定性，進(jìn)一步提高抗工頻干擾和化電勢(shì)干擾的能力。
　　90年代初采用雙頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)的電磁流量計(jì)的出現(xiàn)，標(biāo)志著電磁流量計(jì)對(duì)于流體本身的噪聲干擾處理進(jìn)入了一個(gè)嶄新的境界。雙頻矩形波勵(lì)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(dòng)噪聲，又能具有低頻矩形波勵(lì)磁電磁流量計(jì)的零點(diǎn)穩(wěn)壓性，實(shí)現(xiàn)電磁流量計(jì)零點(diǎn)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(jì)的工作原理
　　1、電磁流量計(jì)的測(cè)量原理
　　電磁流量計(jì)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(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓。
　　2、電磁流量計(jì)的結(jié)構(gòu)和分類
　　電磁流量計(jì)在結(jié)構(gòu)上一般可以分為電磁流量計(jì)傳感器和信號(hào)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(chǎng)被測(cè)管道中，負(fù)責(zé)產(chǎn)生流量信號(hào)。主要由測(cè)量管道、勵(lì)磁線圈、電等組成。其中主要的部件一勵(lì)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(chǎng)。
　　信號(hào)轉(zhuǎn)換器負(fù)責(zé)將傳感器中測(cè)出的微弱信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的輸出信號(hào)，以進(jìn)行展示、記錄、積算和調(diào)節(jié)控制。
　　電磁流量計(jì)在電路功能上主要由電源電路、勵(lì)磁電路、信號(hào)處理電路和信號(hào)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(hào)轉(zhuǎn)換器中的勵(lì)磁電路主要負(fù)責(zé)產(chǎn)生勵(lì)磁電流和控制勵(lì)磁方式。傳感器中的勵(lì)磁電路主要負(fù)責(zé)產(chǎn)生均勻的磁場(chǎng)。信號(hào)處理電路負(fù)責(zé)將傳感器信號(hào)電上取得的流量信號(hào)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(hào)或數(shù)字信號(hào)輸出。
　　三、電磁流量計(jì)在流量測(cè)量中的優(yōu)點(diǎn)和不足
　　1、電磁流量計(jì)相對(duì)于其他流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)
　　電磁流量計(jì)在原理設(shè)計(jì)上就有以下的優(yōu)點(diǎn)：
　　1)電磁流量計(jì)的傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量管內(nèi)沒有可動(dòng)部件，也阻礙流體流動(dòng)的節(jié)流部件。所以當(dāng)流體通過流量計(jì)時(shí)不會(huì)引起任何附加的壓力損失，是流量計(jì)中運(yùn)行能耗   低的流量?jī)x表之一。
　　2)可測(cè)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(cè)量管內(nèi)部無(wú)阻礙流動(dòng)部件，與被測(cè)流體接觸的只是測(cè)量管內(nèi)襯和電，其材料可根據(jù)被測(cè)流體的性質(zhì)來(lái)選擇。例如，用聚三氟乙烯或聚四氟乙烯做內(nèi)襯，可測(cè)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(cè)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(jì)是一種體積流量測(cè)量?jī)x表，在測(cè)量過程中，它不受被測(cè)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(jì)只需經(jīng)水標(biāo)定后，就可心用來(lái)測(cè)量其它導(dǎo)電性液體的流量。
　　4)電磁流量計(jì)的輸出只與被測(cè)介質(zhì)的平均流速成正比，而與對(duì)稱分布下的流動(dòng)狀態(tài)(層流或湍流)無(wú)關(guān)。所以電磁流量計(jì)的量程范圍寬，其測(cè)量范圍度可達(dá)100：1，有的甚至達(dá)1000：1的可運(yùn)行流量范圍。
　　5)電磁流量計(jì)無(wú)機(jī)械慣性，反應(yīng)靈敏，可以測(cè)量瞬時(shí)脈動(dòng)流量，也可測(cè)量正反兩個(gè)方向的流量。
　　6)工業(yè)用電磁流量計(jì)的口徑范圍寬，從幾個(gè)毫米一直到幾米，而且國(guó)內(nèi)已有口徑達(dá)3m的實(shí)流校驗(yàn)設(shè)備，為電磁流量計(jì)的應(yīng)用和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
　　2、電磁流量計(jì)對(duì)于其他流量計(jì)在測(cè)量原理上的不足
　　從設(shè)計(jì)原理上看電磁流量計(jì)的不足在于：
　　1)對(duì)于氣體、蒸汽或含有大量氣體的液體，電磁流量計(jì)無(wú)法測(cè)量。實(shí)際上由于流體電磁感應(yīng)產(chǎn)生的帶電粒子的移動(dòng)無(wú)法穿越氣體，所以液體中的氣體對(duì)于電磁流量計(jì)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(jì)無(wú)法測(cè)量電導(dǎo)率很低的液體介質(zhì)。電磁流量計(jì)使用的前提是被測(cè)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(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差直至不能使用，超過閾值即使變化也可以測(cè)量，示值誤差變化不大。
　　3)電磁流量計(jì)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(cè)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(jì)供電電源的電壓和頻率波動(dòng)等電源干擾噪聲。
　　電磁流量計(jì)作為一種的流量計(jì)量?jī)x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(jì)相對(duì)于其他類型的流量計(jì)有著顯著的優(yōu)點(diǎn)，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。