管道式电磁流量计(电磁流量计的内部结构)

一、管道电磁流量计原理图解

电磁流量计原理知识

电磁流量计（Electromagnetic Flowmeters，式电简称EMF）是磁流20世纪50~60年代随着电子技术的发展而迅速发展起来的新型流量测量仪表。电磁流量计是量计流量应用电磁感应原理，根据导电流体通过外加磁场时感生的电磁电动势来测量导电流体流量的一种仪器。

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电磁流量计的计的结构原理是根据法拉第电磁感应定律进行。当导体在磁场中作切割磁力线运动时，内部在导体中会产生感应电势，管道感应电势的式电大小与导体在磁场中的有效长度及导体在磁场中作垂直于磁场方向运动的速度成正比。同理，磁流导电流体在磁场中作垂直方向流动而切割磁感应力线时，量计流量也会在管道两边的电磁电极上产生感应电势。

体积流量等于流体的计的结构流速v与管道截面积（πD²）/4的乘积，在管道直径D己定且保持磁感应强度B不变时，内部被测体积流量与感应电势呈线性关系。管道若在管道两侧各插入一根电极，就可引入感应电势，测量此电势的大小，就可求得体积流量。

一、电磁流量计结构

电磁流量计的结构主要由磁路系统、测量导管、电极、外壳、衬里和转换器等部分组成。

1、磁路系统：其作用是产生均匀的直流或交流磁场。直流磁路用永久磁铁来实现，其优点是结构比较简单，受交流磁场的干扰较小，但它易使通过测量导管内的电解质液体极化，使正电极被负离子包围，负电极被正离子包围，即电极的极化现象，并导致两电极之间内阻增大，因而严重影响仪表正常工作。当管道直径较大时，永久磁铁相应也很大，笨重且不经济，所以电磁流量计一般采用交变磁场，且是50HZ工频电源激励产生的。

2、衬里：在测量导管的内侧及法兰密封面上，有一层完整的电绝缘衬里。它直接接触被测液体，其作用是增加测量导管的耐腐蚀性，防止感应电势被金属测量导管管壁短路。衬里材料多为耐腐蚀、耐高温、耐磨的聚四氟乙烯塑料、陶瓷等。

3、转换器：由液体流动产生的感应电势信号十分微弱，受各种干扰因素的影响很大，转换器的作用就是将感应电势信号放大并转换成统一的标准信号并抑制主要的干扰信号。其任务是把电极检测到的感应电势信号Ex经放大转换成统一的标准直流信号。

4、测量导管：其作用是让被测导电性液体通过。为了使磁力线通过测量导管时磁通量被分流或短路，测量导管必须采用不导磁、低导电率、低导热率和具有一定机械强度的材料制成，可选用不导磁的不锈钢、玻璃钢、高强度塑料、铝等。

5、电极：其作用是引出和被测量成正比的感应电势信号。电极一般用非导磁的不锈钢制成，且被要求与衬里齐平，以便流体通过时不受阻碍。它的安装位置宜在管道的垂直方向，以防止沉淀物堆积在其上面而影响测量精度。

6、外壳：应用铁磁材料制成，是分配制度励磁线圈的外罩，并隔离外磁场的干扰。

二、电磁流量计原理

1、基本原理

电磁流量计基本原理基于法拉第电磁感应定律

电磁流量计工作原理：电磁流量计根据法兰第电磁感应原理，在与测量管轴线和磁力线想垂直的管壁上安装了一对检测电极，当导电液体沿测量管轴线运动时，导电液体切割磁力线产生感应电势，此感应电势由两个检测电极检出，数值大小与流速成正比例，其值为：E=B*V*D*K

二、电磁流量计有哪几部分构成

电磁流量计是20世纪50~60年代随着电子技术的发展而迅速发展起来的新型流量测量仪表。其是基于法拉第电磁感应定律而制成的，电磁流量计的结构主要由磁路系统、测量导管、电极、外壳、衬里和转换器等部分组成。

电磁流量计的各部件的作用

磁路系统：产生均匀的直流或交流磁场。

测量导管：让被测导电性液体通过。

电极：引出和被测量成正比的感应电势信号。

外壳：应用铁磁材料制成，是分配制度励磁线圈的外罩，并隔离外磁场的干扰。

衬里：在测量导管的内侧及法兰密封面上，有一层完整的电绝缘衬里。它直接接触被测液体，其作用是增加测量导管的耐腐蚀性，防止感应电势被金属测量导管管壁短路。

转换器：把电极检测到的感应电势信号Ex经放大转换成统一的标准直流信号。

三、电磁流量计的原理结构

结构

电磁流量计的结构主要由磁路系统、测量导管、电极、外壳、衬里和转换器等部分组成。

磁路系统：其作用是产生均匀的直流或交流磁场。直流磁路用永久磁铁来实现，其优点是结构比较简单，受交流磁场的干扰较小，但它易使通过测量导管内的电解质液体极化，使正电极被负离子包围，负电极被正离子包围，即电极的极化现象，并导致两电极之间内阻增大，因而严重影响仪表正常工作。当管道直径较大时，永久磁铁相应也很大，笨重且不经济，所以电磁流量计一般采用交变磁场，且是50HZ工频电源激励产生的。

测量导管：其作用是让被测导电性液体通过。为了使磁力线通过测量导管时磁通量被分流或短路，测量导管必须采用不导磁、低导电率、低导热率和具有一定机械强度的材料制成，可选用不导磁的不锈钢、玻璃钢、高强度塑料、铝等。

电极：其作用是引出和被测量成正比的感应电势信号。电极一般用非导磁的不锈钢制成，且被要求与衬里齐平，以便流体通过时不受阻碍。它的安装位置宜在管道的垂直方向，以防止沉淀物堆积在其上面而影响测量精度。

外壳：应用铁磁材料制成，是分配制度励磁线圈的外罩，并隔离外磁场的干扰。

衬里：在测量导管的内侧及法兰密封面上，有一层完整的电绝缘衬里。它直接接触被测液体，其作用是增加测量导管的耐腐蚀性，防止感应电势被金属测量导管管壁短路。衬里材料多为耐腐蚀、耐高温、耐磨的聚四氟乙烯塑料、陶瓷等。

转换器：由液体流动产生的感应电势信号十分微弱，受各种干扰因素的影响很大，转换器的作用就是将感应电势信号放大并转换成统一的标准信号并抑制主要的干扰信号。其任务是把电极检测到的感应电势信号Ex经放大转换成统一的标准直流信号。

工作原理

电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律进行流量测量的流量计。电磁流量计的优点是压损极小，可测流量范围大。最大流量与最小流量的比值一般为20：1以上，适用的工业管径范围宽，最大可达3m，输出信号和被测流量成线性，精确度较高，可测量电导率≥5μs/cm的酸、碱、盐溶液、水、污水、腐蚀性液体以及泥浆、矿浆、纸浆等的流体流量。但它不能测量气体、蒸汽以及纯净水的流量。

四、电磁流量计的工作原理

电磁流量计的测量原理是基于法拉第电磁感应定律。其传感器部分由线圈、电极和绝缘内衬组成，在测量时传感器中的励磁线圈通电产生磁场，当导电流体通过磁场时，由于切割磁力线的作用力，产生微小的感应电动势，由电极将这些微小的感应电动势采集，并输送至仪表的转换器部分，对信号进行放大、修正等操作，再通过公式将其换算成相应的流量数据，最终显示到仪表或输出到上位机系统。

原理图

当导电流体流过垂直于流动方向的磁场时，导电液体感应出与平均流速成正比的感应电压E，其感应电压通过两个直接与流体接触的电极检出，经转换器放大、滤波、整形，送至MCU，完成瞬时流量、累积流量的显示及输出控制。E=KBVD式中:E---感应电压 K---仪表常数 B---磁感应强度V---测量管面内平均流速 D---流量计的通径

产品结构图

一款好的电磁流量计，具有较高的测量准确度，稳定的产品性能，目前电磁流量计的准确一般为0.3级、0.5级，而部分小口径产品可以做到0.2级。由于其测量原理的特殊性，需要测量介质具有一定的电导率（一般大于5us/cm），同时测量始动流速也有一定的要求（一般大于0.5m/s）。

TSD电磁流量计在测量水务相关的流体流量时，具有很多优势，目前在各行业中被广泛应用。

（1）测量管内无阻碍流动部件，无压损，直管段要求相对较低；

（2）测量精度高，稳定性强，抗振动干扰能力强；

（3）测量不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响；

（4）具有多种电极和衬里选择，抗介质腐蚀能力强。

参考资料:土压传感器