電磁流量計(jì)(Electromagnetic   flowmeter)是根據(jù)Faraday 電磁感應(yīng)理論。它使用當(dāng)磁場施加到導(dǎo)電流體時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢來測量導(dǎo)電流體的流量。電磁流量計(jì)的主要結(jié)構(gòu)包括傳感器、轉(zhuǎn)換器和顯示儀表。一般按組成結(jié)構(gòu)可分為分離式電磁流量計(jì)和集成式電磁流量計(jì)，電磁流量計(jì)按勵(lì)磁方式和用途不同可分為多種類型。電磁流量計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點(diǎn)、測量幾乎不會(huì)造成壓力損失、反應(yīng)靈敏等諸多優(yōu)點(diǎn)。它不僅可用于常規(guī)水流量的測量，也可用于化學(xué)工業(yè)中腐蝕性液體的測量、冶金的高溫礦漿、電磁流量計(jì)在醫(yī)藥衛(wèi)生等流體流量測量方面也有明顯的優(yōu)勢。但仍有一些問題不能用于低電導(dǎo)率和低壓流體的測量、并且容易受到電磁干擾的限制。

1832年，法拉第（Faraday）在滑鐵盧橋的兩邊放置兩根金屬桿作為電極，用大地電磁儀測量河流的流速這是世界上第一個(gè)電磁流量計(jì)實(shí)驗(yàn)。

1917年，史密斯和斯皮里安（Charles  g   Smith Joseph   Leppien）應(yīng)用基于電磁感應(yīng)原理的船速測量技術(shù)，提出交流勵(lì)磁技術(shù)克服海水的極化影響，開啟了電磁流體測速技術(shù)的先河。

1930年，生物學(xué)家威廉姆斯（Williams）將硫酸銅溶液放入不導(dǎo)電的圓形管道中，用它來測量管道兩端的DC電壓發(fā)現(xiàn)測量電壓與流速成正比。為電磁流量計(jì)奠定了理論基礎(chǔ)。 

1950年，荷蘭人首次使用電磁流量計(jì)測量挖泥船上的泥沙流量。隨后，電磁流量計(jì)在美國被用于一般工業(yè)生產(chǎn)。

1955年左右，日本、前蘇聯(lián)、英國、德國也成功開發(fā)了電磁流量計(jì)。 

20世紀(jì)80年代以來，隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，電磁流量計(jì)的生產(chǎn)技術(shù)水平不斷提高，大大拓寬了其應(yīng)用范圍。

電磁流量計(jì)由傳感器組成、轉(zhuǎn)換器和顯示儀表由三部分組成

傳感器部分

電磁流量計(jì)的傳感器部分是其核心，由磁路系統(tǒng)組成、測量管道、絕緣襯里、電極、外殼和干擾調(diào)節(jié)器。

1)磁路系統(tǒng)

磁路系統(tǒng)的作用是產(chǎn)生均勻的DC或交流磁場。DC磁路由永磁體實(shí)現(xiàn)，具有結(jié)構(gòu)簡單受外界交流磁場干擾小的優(yōu)點(diǎn)，但會(huì)引起被測液體的電解電極上的極化，破壞原有的測量條件。當(dāng)管道直徑較大時(shí)，永磁體相應(yīng)地較大笨重且不經(jīng)濟(jì)。因此，電磁流量計(jì)一般采用50HZ工頻交變勵(lì)磁，但易受外界電磁干擾。另外還有低頻方波恒流勵(lì)磁和雙頻勵(lì)磁，進(jìn)一步克服了交流勵(lì)磁的缺點(diǎn)。

2)測量導(dǎo)管

測量管道的作用是讓被測導(dǎo)電液體通過。為了在磁力線穿過測量導(dǎo)管時(shí)分流或短路磁通量，測量導(dǎo)管必須是非磁性的、低導(dǎo)電率、由導(dǎo)熱系數(shù)低且有一定機(jī)械強(qiáng)度的材料制成，可選用不導(dǎo)磁的不銹鋼、玻璃鋼、高強(qiáng)度塑料、鋁等。

3)電極

電極的功能是提取與測量值成比例的感應(yīng)電勢信號(hào)。電極一般由非磁性不銹鋼制成，并要求與內(nèi)襯齊平，使流體能暢通無阻地通過。其安裝位置應(yīng)在管道的垂直方向，以防止泥沙在其上堆積，影響測量精度。電極要求耐腐蝕性能高，被測介質(zhì)不允許嚴(yán)重、迅速腐蝕，否則儀器將無法正常工作，甚至造成嚴(yán)重事故。

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4)外殼

由鐵磁材料制成，是配電系統(tǒng)勵(lì)磁線圈的外罩，隔離外界磁場的干擾。

5)襯里

內(nèi)襯是測量導(dǎo)管內(nèi)壁上的耐磨層、耐腐蝕、耐高溫絕緣材料?？梢栽黾訙y量導(dǎo)管的耐磨性和耐腐蝕性，防止測量導(dǎo)管管壁短路。襯里材料大多耐腐蝕、耐高溫、耐磨聚四氟乙烯塑料、陶瓷等。

轉(zhuǎn)換器部分

液體流動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電位信號(hào)很弱，受各種干擾因素影響很大轉(zhuǎn)換器的作用是將感應(yīng)電位信號(hào)放大轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，抑制主要干擾信號(hào)。它的任務(wù)是將電極檢測到的感應(yīng)電勢信號(hào)轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)DC信號(hào)。

顯示儀表

顯示和輸出轉(zhuǎn)換器處理后的流量數(shù)據(jù)

電磁流量計(jì)是根據(jù)Faraday 電磁感應(yīng)理論。

當(dāng)外部磁場作用于被測管道時(shí)，管道內(nèi)的流體會(huì)隨著沿管道方向的運(yùn)動(dòng)而切割磁力線，從而在傳感器的檢測電極上輸出感應(yīng)電壓。電壓信號(hào)被轉(zhuǎn)換器接受后，會(huì)被進(jìn)一步放大、校正、轉(zhuǎn)換，然后顯示在顯示儀表上。

根據(jù)傳感器和轉(zhuǎn)換器的組成

分離式電磁流量計(jì)是電磁流量計(jì)的主流類型。流量計(jì)的傳感器和轉(zhuǎn)換器是分開的，放置在不同的位置。通常，傳感器放置在管道中；變頻器放置在儀表室內(nèi)，或靠近易于放置和操作的傳感器。

優(yōu)點(diǎn)：該轉(zhuǎn)換器可以避免在惡劣的野外環(huán)境下工作，便于檢查調(diào)整電子設(shè)備和設(shè)置測量參數(shù)。

缺點(diǎn)：抗電磁干擾能力弱，需要嚴(yán)格進(jìn)行布線安裝。

集成電磁流量計(jì)顧名思義，是一種集傳感器和轉(zhuǎn)換器于一體的電磁流量計(jì)?？梢酝ㄟ^測量管道來直接產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，以反映管道中流體的流動(dòng)。

優(yōu)點(diǎn)：傳感器與變頻器之間的電流信號(hào)與勵(lì)磁線的連接距離變短，不需要外接電線，家用電器的接線更容易，成本更低。

缺點(diǎn)：很容易受到管線布置的限制，如果設(shè)置在難以到達(dá)的地方，維護(hù)起來非常不方便。另外，變頻器中的電子元件安裝在管道中，容易受到管道中液體溫度和管道振動(dòng)的干擾。

按勵(lì)磁方式分類

直流勵(lì)磁型

磁場由永久磁鐵提供或由直流電激發(fā)。測得的流量很小，只適用于液態(tài)金屬如水銀在室溫下的溫度測量。

交流工頻勵(lì)磁型 

磁場是由工頻電激發(fā)的。抗電磁干擾能力弱，存在零點(diǎn)漂移。主要用于泥漿礦漿等兩相流體的流量測量。

低頻矩形波激勵(lì)型

磁場是由DC和交流電的相互作用激發(fā)的。具有功率損耗小、零穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用最廣泛。

雙頻勵(lì)磁型

磁場由高、低頻矩形波電流疊加激勵(lì)。穩(wěn)定性優(yōu)異、無流量引起的噪聲干擾，響應(yīng)特性好。

按連接方式分類

根據(jù)傳感器與管道的連接方式，可分為法蘭連接、Can t形卡箍連接和螺紋連接等。

按用途分類

通用 

用于冶金、石化、造紙、輕、排水、水處理以及醫(yī)藥、食品、生物和精細(xì)化工行業(yè)中的通用電磁流量計(jì)是電磁流量計(jì)的主要類型。被測介質(zhì)的電導(dǎo)率有一個(gè)范圍的要求，一般不能超過其上限和下限。

防爆型 

在有爆炸性氣體的場所，為了避免爆炸的危險(xiǎn)，采用了具有防爆功能的電磁流量計(jì)。在結(jié)構(gòu)上，傳感器通常采用隔爆型主體和安全火花電極信號(hào)電路的復(fù)合結(jié)構(gòu)；也可以做成一體化電磁流量計(jì)，安裝在有爆炸危險(xiǎn)的地方

衛(wèi)生型

用于醫(yī)療衛(wèi)生食品加工生化等行業(yè)的電磁流量計(jì)必須滿足相關(guān)衛(wèi)生條件，包括定期消毒和便于拆卸清洗。 

抗浸入型 

用于安裝在地下的傳感器，可以承受短時(shí)間的洪水。

潛水型

其特征在于傳感器位于明渠水閘底部，在水中長時(shí)間工作；主要用于測量自由水面的水流，如地面明渠或水面不足的地下管道。

插件 

插入式電磁流量計(jì)屬于侵入式流量測量，通過管壁上的開口將傳感器伸入管道內(nèi)。插電式電磁流量計(jì)測得的流量不是實(shí)際流量，而是由測得的本地流量換算出來的流量，所以精度不高，但價(jià)格便宜。通常用于管道直徑較大的場合，適合在控制系統(tǒng)中使用。

優(yōu)點(diǎn)

電磁流量計(jì)的測量管是光滑的直管，沒有阻流檢測器因?yàn)椴蝗菀锥氯?，所以適用于紙漿、煤水漿、礦漿、泥漿污水和其他含有固體雜質(zhì)或纖維的液體-測量固體和兩相液體。

電磁流量計(jì)不會(huì)因?yàn)闄z測流量而造成壓力損失，儀表的阻力只是沿同一長度管道的阻力，節(jié)能效果明顯，適用于大口徑供水管道，阻力損失小。

在測量過程中，被測介質(zhì)的密度不受影響、黏度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化，由于傳感器感應(yīng)電壓信號(hào)與平均流量成線性關(guān)系，測量精度高。

與大多數(shù)其他流量計(jì)相比，前直管段的要求較低。

傳感器結(jié)構(gòu)簡單。

電磁流量計(jì)無機(jī)械慣性，響應(yīng)靈敏，既能測量脈動(dòng)流量，又能測量正流量、向相反方向流動(dòng)。

測量管道中通暢的部分，這樣就沒有額外的壓力損失；測量管路中沒有運(yùn)動(dòng)部件，因此傳感器的使用壽命極長。

由于感應(yīng)電壓信號(hào)是在充滿磁場的整個(gè)空間內(nèi)形成的，并且是管道載體表面的平均值，所以傳感器要求的直管段較短，長度為管道直徑的5倍。

缺點(diǎn)

Can 不能用于低傳導(dǎo)性流體：電磁流量計(jì)對(duì)被測流體的電導(dǎo)率有一定的要求，因此可以 t測量導(dǎo)電性差的液體，如石油產(chǎn)品、有機(jī)溶劑、氣體、水蒸氣和含有大量氣泡的液體。

高溫、低溫流體的限制：測試受內(nèi)襯、由于電氣絕緣等因素的影響，通用電磁流量計(jì)不適用于高溫流體。此外，傳統(tǒng)的電磁流量計(jì)可以 t用于測量低溫流體，因?yàn)樵诘蜏叵?，測量的是凝結(jié)在測量管中的露水（或霜凍），會(huì)破壞設(shè)備的絕緣性能。

不能用于非牛頓流體：固體顆粒含量高的流體，如鉆井泥漿、鉆探固井水泥漿、紙漿等這些流體實(shí)際上是非牛頓流體。因?yàn)檫@些固體顆粒隨流體流動(dòng)，流體與固體顆粒之間存在滑移，存在速度差，會(huì)造成附加差。當(dāng)顆粒含量過高時(shí)，流量計(jì)將失效。

不能用于低壓流體：由于電磁流量計(jì)采用的是電磁感應(yīng)原理，對(duì)被測流體的流量下限有一定的限制，這就要求流體的工作壓力不能太低。

電磁流量計(jì)的準(zhǔn)確度等級(jí)、引用誤差、重復(fù)性等指標(biāo)是衡量電磁流量計(jì)性能的重要參數(shù)。

流量范圍：是指在規(guī)定的基本誤差范圍內(nèi)，從流量計(jì)的最小流量到最大流量的范圍。

量程和量程比：流量范圍內(nèi)的最大流量和最小流量之差稱為流量計(jì)的量程。最大流量與最小流量的比值稱為流量計(jì)的量程比，也稱為流量計(jì)的量程。

允許誤差：流量計(jì)在規(guī)定的正常工作條件下的最大允許誤差(誤差的極限值)稱為流量計(jì)的允許誤差。允許誤差可以用絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差來表示。

絕對(duì)誤差=指示值-標(biāo)準(zhǔn)器的值(檢定值)

相對(duì)誤差=絕對(duì)誤差/檢定值；

流量計(jì)的允許誤差通常用相對(duì)誤差來表示。

準(zhǔn)確度等級(jí)：流量計(jì)的指示值接近被測流量值的能力稱為流量計(jì)的準(zhǔn)確度。滿足某些計(jì)量要求并將流量計(jì)誤差保持在規(guī)定范圍內(nèi)的流量計(jì)分類、該水平被稱為流量計(jì)的準(zhǔn)確度水平。

流量計(jì)的精度等級(jí)可以用流量計(jì)的允許誤差來表示，即去掉流量計(jì)的允許誤差

±”和“例如，符號(hào)后的數(shù)字表示精度等級(jí)為 0.二級(jí)流量計(jì)指示其測量誤差不超過0.2%

引用誤差：電磁流量計(jì)的基準(zhǔn)誤差是指在標(biāo)準(zhǔn)流量條件下，測量結(jié)果與真值之間的最大誤差。通常要求引用誤差小于準(zhǔn)確度水平的一半。

重復(fù)性：電磁流量計(jì)的重復(fù)性是指在相同流量條件下多次測量結(jié)果之間的偏差。重復(fù)性越好，電磁流量計(jì)的穩(wěn)定性越高。

這些指標(biāo)是評(píng)價(jià)電磁流量計(jì)性能的重要指標(biāo)，不同的應(yīng)用場景需要不同的指標(biāo)要求。對(duì)于一些需要高精度流量測量的場合，這些指標(biāo)的要求會(huì)更加嚴(yán)格。

智能化：隨著微處理器的發(fā)展，電磁流量計(jì)也在向智能化發(fā)展。其智能化方向可分為智能信號(hào)處理和智能控制，兩者共同作用形成智能電磁流量計(jì)。其主要技術(shù)包括軟件技術(shù)、自診斷功能、程控放大器技術(shù)、微處理器抗干擾技術(shù)等。

高精度化：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，電磁流量計(jì)的測量精度和穩(wěn)定性有了顯著提高。通過改進(jìn)信號(hào)處理方法和電路結(jié)構(gòu)，可以有效降低干擾，提高信噪比，從而提高精度。

應(yīng)用范圍的拓寬：通過改進(jìn)電磁流量計(jì)的結(jié)構(gòu)和激勵(lì)方式，不僅可以將電磁流量計(jì)的應(yīng)用范圍擴(kuò)大到未充滿管道易發(fā)生電極表面極化的流體介質(zhì)，而且可以擴(kuò)大測量范圍。

遠(yuǎn)程通信和數(shù)據(jù)處理：隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，電磁流量計(jì)的遠(yuǎn)程通信和數(shù)據(jù)處理能力也得到了提高，使得電磁流量計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)在線監(jiān)測和遠(yuǎn)程控制，提高了計(jì)量的可靠性和實(shí)用性。