電磁流量計(jì)（Eletromagnetic Flowmeters，簡(jiǎn)稱EMF）是20世紀(jì)50~60年代隨著電子技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的新型流量測(cè)量儀表。電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律制成的，用來測(cè)量導(dǎo)電液體體積流量的儀表。由于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，電磁流量計(jì)目前已廣泛地被應(yīng)用于工業(yè)過程中各種導(dǎo)電液體的流量測(cè)量，如各種酸、堿、鹽等腐蝕性介質(zhì)；電磁流量計(jì)各種漿液流量測(cè)量，形成了獨(dú)特的應(yīng)用領(lǐng)域。
    在結(jié)構(gòu)上，電磁流量計(jì)由電磁流量傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成。傳感器安裝在工業(yè)過程管道上，它的作用是將流進(jìn)管道內(nèi)的液體體積流量值線性地變換成感生電勢(shì)信號(hào)，并通過傳輸線將此信號(hào)送到轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器安裝在離傳感器不太遠(yuǎn)的地方，它將傳感器送來的流量信號(hào)進(jìn)行放大，并轉(zhuǎn)換成流量信號(hào)成正比的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)輸出，以進(jìn)行顯示，累積和調(diào)節(jié)控制。
 
電磁流量計(jì)的基本原理
(一)測(cè)量原理
    根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，當(dāng)一導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)切割磁力線時(shí)，在導(dǎo)體的兩端即產(chǎn)生感生電勢(shì)e，其方向由右手定則確定，其大小與磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，導(dǎo)體在磁場(chǎng)內(nèi)的長度L及導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)速度u成正比，如果B， L，u三者互相垂直，則
e＝Blu       (3－35)
與此相仿．在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)方向放一個(gè)內(nèi)徑為D的不導(dǎo)磁管道，當(dāng)導(dǎo)電液體在管道中以流速u流動(dòng)時(shí)，導(dǎo)電流體就切割磁力線．如果在管道截面上垂直于磁場(chǎng)的直徑兩端安裝一對(duì)電極(圖3—17)則可以證明，只要管道內(nèi)流速分布為軸對(duì)稱分布，兩電極之間也特產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)：
e＝BD        (3－36)
式中，為管道截面上的平均流速．由此可得管道的體積流量為：
qv＝πDUˉ＝   （3－37）
由上式可見，體積流量qv與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e和測(cè)量管內(nèi)徑D成線性關(guān)系，與磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B成反比，與其它物理參數(shù)無關(guān)．這就是電磁流量計(jì)的測(cè)量原理．
需要說明的是，要使式（3—37）嚴(yán)格成立，必須使測(cè)量條件滿足下列假定：
①磁場(chǎng)是均勻分布的恒定磁場(chǎng)；
②被測(cè)流體的流速軸對(duì)稱分布；
③被測(cè)液體是非磁性的；
④被測(cè)液體的電導(dǎo)率均勻且各向同性。
圖3－17電磁流量計(jì)原理簡(jiǎn)圖
 
1－磁極；2－電極；3－管道
(二)勵(lì)磁方式
    勵(lì)磁方式即產(chǎn)生磁場(chǎng)的方式．由前述可知，為使式(3—37)嚴(yán)格成立，第一個(gè)必須滿足的條件就是要有一個(gè)均勻恒定的磁場(chǎng)．為此，就需要選擇一種合適的勵(lì)磁方式。目前，一般有三種勵(lì)碰方式，即直流勵(lì)磁、交流勵(lì)磁和低頻方波勵(lì)磁．現(xiàn)分別予以介紹．
1．直流勵(lì)磁
    直流勵(lì)磁方式用直流電產(chǎn)生磁場(chǎng)或采用永久磁鐵，它能產(chǎn)生一個(gè)恒定的均勻磁場(chǎng)．這種直流勵(lì)磁變送器的大優(yōu)點(diǎn)是受交流電磁場(chǎng)干擾影響很小，因而可以忽略液體中的自感現(xiàn)象的影響．但是，使用直流磁場(chǎng)易使通過測(cè)量管道的電解質(zhì)液體被極化，即電解質(zhì)在電場(chǎng)中被電解，產(chǎn)生正負(fù)離子．在電場(chǎng)力的作用下，負(fù)離子跑向正極，正離子跑向負(fù)極．如圖3—18所示．這樣，將導(dǎo)致正負(fù)電極分別被相反極性的離子所包圍，嚴(yán)重影響電磁流量計(jì)的正常工作．所以，直流勵(lì)磁一般只用于測(cè)量非電解質(zhì)液體，如液態(tài)金屬等．
圖3－18直流勵(lì)磁方式
 
2．交流勵(lì)磁
    目前，工業(yè)上使用的電磁流量計(jì)，大部分采用工頻(50Hz)電源交流勵(lì)磁方式，即它的磁場(chǎng)是由正弦交變電流產(chǎn)生的，所以產(chǎn)生的磁場(chǎng)也是一個(gè)交變磁場(chǎng)．交變磁場(chǎng)變送器的主要優(yōu)點(diǎn)是消除了電極表面的極化于擾．另外，由于磁場(chǎng)是交變的，所以輸出信號(hào)也是交變信號(hào)，放大和轉(zhuǎn)換低電平的交流信號(hào)要比直流信號(hào)容易得多． 
如果交流磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為
B＝Bm sint             （3－38）
則電極上產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)為
e＝Bm Dsint            （3－39）
被測(cè)體積流量為
qv= D                  （3－40）
式中Bm――磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大值；
――勵(lì)磁電流的角頻率，＝2f；
t――時(shí)間；
f――電源頻率．
由式(3－40)可知，當(dāng)測(cè)量管內(nèi)徑D不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm為一定值時(shí)，兩電極上輸出的感生電動(dòng)勢(shì)e與流量qv成正比．這就是交流磁場(chǎng)電磁流量變送器的基本工作原理．
    值得注意的是，用交流磁場(chǎng)會(huì)帶來一系列的電磁干擾問題．例如正交干擾．同相干擾等，這些干擾信號(hào)與有用的流量信號(hào)混雜在一起．因此，如何正確區(qū)分流量信號(hào)與干擾信號(hào)，并如何有效地抑制和排除各種干擾信號(hào)，就成為交流勵(lì)磁電磁流量計(jì)研制的重要課題。
3．低頻方波勵(lì)磁
    直流勵(lì)磁方式和交流勵(lì)滋方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，為了充分發(fā)揮它們的優(yōu)點(diǎn)，盡量避免它們的缺點(diǎn)，70年代以來，人們開始采用低頻方波勵(lì)磁方式．它的勵(lì)磁電流波形如圖3—19所示，其頻率通常為工頻的1／4－l／10．
圖3－19方波勵(lì)磁電流波形
 
    從圖3－19可見，在半個(gè)周期內(nèi)，磁場(chǎng)是恒穩(wěn)的直流磁場(chǎng)，它具有直流勵(lì)磁的特點(diǎn)，受電磁干擾影響很小．從整個(gè)時(shí)間過程看，方波信號(hào)又是一個(gè)交變的信號(hào)，所以它能克服直流勵(lì)滋易產(chǎn)生的極化現(xiàn)象．因此，低頻方波勵(lì)磁是一種比較好的勵(lì)磁方式，目前已在電磁流量計(jì)上廣泛的應(yīng)用．概括一下，電磁流量計(jì)具有如下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：
①電磁流量計(jì)能避免交流磁場(chǎng)的正交電磁干擾；
②電磁流量計(jì)消除由分布電容引起的工頻干擾；
③電磁流量計(jì)抑制交流磁場(chǎng)在管壁和流體內(nèi)部引起的電渦流；
④電磁流量計(jì)排除直流勵(lì)磁的極化現(xiàn)象．

  智能電磁流量計(jì)作為一種在工業(yè)生產(chǎn)中用于管道液體流量測(cè)量儀表，其優(yōu)越的方便性和穩(wěn)定性得到用戶的廣泛接受，現(xiàn)已成為使用量特別巨大的流量測(cè)量計(jì)之一。我們知道，用于流量測(cè)量的儀表類型有很多種，每一種流量計(jì)工作時(shí)所遵循的原理和技術(shù)也不盡相同，智能電磁流量計(jì)也一樣，要使其能夠發(fā)揮其穩(wěn)定的性能，得到生產(chǎn)中所需要的測(cè)量數(shù)據(jù)，需要滿足儀表正常工作基本條件，當(dāng)然理想的測(cè)量環(huán)境只能在實(shí)驗(yàn)室得到，現(xiàn)場(chǎng)安裝和測(cè)量時(shí)，工狀條件各不一樣，其對(duì)于測(cè)量結(jié)果的影響差異也很不一樣。因此，我們就需要對(duì)于設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作情況了解越深入和詳細(xì)，對(duì)于測(cè)量工作的才能做得越好。

  無論哪一種類型的管道測(cè)量的儀表，其對(duì)于管道和安裝的基本的要求是保證液體介質(zhì)的滿管狀態(tài)，配合滿管狀態(tài)的安裝要求是一定要將電磁流量計(jì)安裝在管路的低點(diǎn)或者管路的垂直段。對(duì)直管段要求是前5D后3D，這樣才能保證電磁流量計(jì)的使用和對(duì)精度的要求。

   智能電磁流量計(jì)的結(jié)構(gòu)主要包括以下幾個(gè)部件：轉(zhuǎn)換器、磁路系統(tǒng)、測(cè)量導(dǎo)管、電極、外殼、襯里和等部分組成，儀表就是通過這幾個(gè)部件完美的配合而成為一完整的測(cè)量系統(tǒng)。流量儀表看起來簡(jiǎn)單，實(shí)際涉及到的東西并不簡(jiǎn)單，我們要掌握這方面的知識(shí)那也并不容易事，因此作為一個(gè)儀表從業(yè)者，我們要從產(chǎn)品工作原理和組成結(jié)構(gòu)循序漸時(shí)，一點(diǎn)一滴積累這方面知識(shí)，終當(dāng)面對(duì)出現(xiàn)的各種問題和難題時(shí)，才會(huì)從容不迫地加以解決。以下則是本文對(duì)于電磁流量計(jì)各個(gè)組成部份的逐一介紹：

   智能電磁流量計(jì)轉(zhuǎn)換器作用：此部件是流量儀表的核心部件，所以的數(shù)值都是由它來完成，由液體流動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)微弱，受各種干擾因素的影響很大，就是將感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)放大并轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)并抑制主要的干擾信號(hào)。其任務(wù)是把電極檢測(cè)到的感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)Ex經(jīng)放大轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)直流信號(hào)，它通過將信號(hào)處理轉(zhuǎn)換成我們需要瞬時(shí)和累積流量數(shù)據(jù)

智能電磁流量計(jì)磁路系統(tǒng)作用：是產(chǎn)生均勻的直流或交流磁場(chǎng)。直流磁路用磁鐵來實(shí)現(xiàn)，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，受交流磁場(chǎng)的干擾較小，但它易使通過測(cè)量導(dǎo)管內(nèi)的電解質(zhì)液體極化，使正電極被負(fù)離子包圍，負(fù)電極被正離子包圍，即電極的極化現(xiàn)象，并導(dǎo)致兩電極之產(chǎn)蝗內(nèi)阻增大，因而嚴(yán)重影響儀表正常工作。當(dāng)管道直徑較大時(shí)，磁鐵相應(yīng)也很大，笨重且不經(jīng)濟(jì)，所以電磁流量計(jì)一般采用交變磁場(chǎng)，且是50HZ工頻電源激勵(lì)產(chǎn)生的。智能電磁流量計(jì)主要部件介紹　

智能電磁流量計(jì)測(cè)量導(dǎo)管作用：它是儀表的一個(gè)外圍部件，它的材質(zhì)選擇也會(huì)對(duì)信號(hào)產(chǎn)生不同影響，是讓被測(cè)導(dǎo)電性液體通過。為了使磁力線通過測(cè)量導(dǎo)管時(shí)磁通量被分流或短路，測(cè)量導(dǎo)管必須采用不導(dǎo)磁、低導(dǎo)電率、低導(dǎo)熱率和具有一定機(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。所以我們要根據(jù)不同介質(zhì)，不同壓力，不同腐蝕性來選擇不同材質(zhì)。　

智能電磁流量計(jì)電極作用：此部件由于直接與介質(zhì)接觸，因此它的材質(zhì)需要能滿足介質(zhì)測(cè)量要求，通過無腐蝕性介質(zhì)選擇不狙鋼材質(zhì)，其它的腐蝕性介紹，我們需要來選擇鉭，HC，HB，鈦或鉑，電極是引出和被測(cè)量成正比的感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)。電極一般用非導(dǎo)磁的不銹鋼制成，且被要求與襯里齊平，以便流體通過時(shí)不受阻礙。它的安裝位置宜在管道的垂直方向，以防止沉淀物堆積在其上面而影響測(cè)量精度。　

智能電磁流量計(jì)襯里作用：襯里主要有四氟和橡膠2種，腐蝕性介質(zhì)通常選擇四氟，襯里在測(cè)量導(dǎo)管的內(nèi)側(cè)及法蘭密封面上，有一層完整的電絕緣襯里。它直接接觸被測(cè)液體，是增加測(cè)量導(dǎo)管的耐腐蝕性，防止感應(yīng)電勢(shì)被金屬測(cè)量導(dǎo)管管壁短路。襯里材料多為耐腐蝕、耐高溫、耐磨的聚四氟乙烯塑料、陶瓷等。

智能電磁流量計(jì)的安裝時(shí)須注意接地環(huán)的作用：智能電磁流量計(jì)的感應(yīng)信號(hào)電壓很小，容易受噪聲的影響，因此流量計(jì)必須良好接地，都配有接地環(huán)，其作用是通過與液體接觸，建立液體接地，并且保護(hù)內(nèi)襯，只有這樣才能保證傳感器的基準(zhǔn)電位、轉(zhuǎn)換器/放大器的基準(zhǔn)電位都與被測(cè)液體電位相同，也與地電位相同，減少噪聲對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。智能電磁流量計(jì)一定要單獨(dú)接地，因?yàn)槿襞c其他儀表或電氣裝置共同接地，接地線中的漏電流對(duì)測(cè)量信號(hào)將產(chǎn)生串模干擾，嚴(yán)重時(shí)流量計(jì)將無法工作。另外，接地點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離大型用電器，避免地電流串入流量計(jì)，造成干擾源。

其他須關(guān)注的環(huán)節(jié)：

在安裝過程中還應(yīng)注意：焊接時(shí)千萬不可碰傷流量計(jì)里面的電極和橡膠襯里(電極一般為兩粒白色金屬點(diǎn))，安裝流量計(jì)時(shí)，法蘭之間應(yīng)加橡膠墊圈，以防漏水。陰雨天應(yīng)避免室外接線。為了使現(xiàn)場(chǎng)使用的流量儀表獲得與實(shí)流校驗(yàn)相同的精度，一定要滿足規(guī)定的流動(dòng)條件。電磁流量計(jì)工作時(shí)要求上游流體均勻流動(dòng)，下游配管件的擾動(dòng)不會(huì)上溯影響測(cè)量值，即要求一定長度上下游直管段。