電磁流量計（Eletromagnetic Flowmeters，簡稱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量儀表。電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律制成的，用來測量導(dǎo)電液體體積流量的儀表。由于其獨特的優(yōu)點，電磁流量計目前已廣泛地被應(yīng)用于工業(yè)過程中各種導(dǎo)電液體的流量測量，如各種酸、堿、鹽等腐蝕性介質(zhì)；電磁流量計各種漿液流量測量，形成了獨特的應(yīng)用領(lǐng)域。
    在結(jié)構(gòu)上，電磁流量計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信號，并通過傳輸線將此信號送到轉(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進(jìn)行放大，并轉(zhuǎn)換成流量信號成正比的標(biāo)準(zhǔn)電信號輸出，以進(jìn)行顯示，累積和調(diào)節(jié)控制。
 
電磁流量計的基本原理
(一)測量原理
    根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，當(dāng)一導(dǎo)體在磁場中運動切割磁力線時，在導(dǎo)體的兩端即產(chǎn)生感生電勢e，其方向由右手定則確定，其大小與磁場的磁感應(yīng)強度B，導(dǎo)體在磁場內(nèi)的長度L及導(dǎo)體的運動速度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)強度為B的均勻磁場中，垂直于磁場方向放一個內(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流動時，導(dǎo)電流體就切割磁力線．如果在管道截面上垂直于磁場的直徑兩端安裝一對電極(圖3—17)則可以證明，只要管道內(nèi)流速分布為軸對稱分布，兩電極之間也特產(chǎn)生感生電動勢：
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)電動勢e和測量管內(nèi)徑D成線性關(guān)系，與磁場的磁感應(yīng)強度B成反比，與其它物理參數(shù)無關(guān)．這就是電磁流量計的測量原理．
需要說明的是，要使式（3—37）嚴(yán)格成立，必須使測量條件滿足下列假定：
①磁場是均勻分布的恒定磁場；
②被測流體的流速軸對稱分布；
③被測液體是非磁性的；
④被測液體的電導(dǎo)率均勻且各向同性。
圖3－17電磁流量計原理簡圖
 
1－磁極；2－電極；3－管道
(二)勵磁方式
    勵磁方式即產(chǎn)生磁場的方式．由前述可知，為使式(3—37)嚴(yán)格成立，第一個必須滿足的條件就是要有一個均勻恒定的磁場．為此，就需要選擇一種合適的勵磁方式。目前，一般有三種勵碰方式，即直流勵磁、交流勵磁和低頻方波勵磁．現(xiàn)分別予以介紹．
1．直流勵磁
    直流勵磁方式用直流電產(chǎn)生磁場或采用永久磁鐵，它能產(chǎn)生一個恒定的均勻磁場．這種直流勵磁變送器的大優(yōu)點是受交流電磁場干擾影響很小，因而可以忽略液體中的自感現(xiàn)象的影響．但是，使用直流磁場易使通過測量管道的電解質(zhì)液體被極化，即電解質(zhì)在電場中被電解，產(chǎn)生正負(fù)離子．在電場力的作用下，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)重影響電磁流量計的正常工作．所以，直流勵磁一般只用于測量非電解質(zhì)液體，如液態(tài)金屬等．
圖3－18直流勵磁方式
 
2．交流勵磁
    目前，工業(yè)上使用的電磁流量計，大部分采用工頻(50Hz)電源交流勵磁方式，即它的磁場是由正弦交變電流產(chǎn)生的，所以產(chǎn)生的磁場也是一個交變磁場．交變磁場變送器的主要優(yōu)點是消除了電極表面的極化于擾．另外，由于磁場是交變的，所以輸出信號也是交變信號，放大和轉(zhuǎn)換低電平的交流信號要比直流信號容易得多． 
如果交流磁場的磁感應(yīng)強度為
B＝Bm sint             （3－38）
則電極上產(chǎn)生的感生電動勢為
e＝Bm Dsint            （3－39）
被測體積流量為
qv= D                  （3－40）
式中Bm――磁場磁感應(yīng)強度的大值；
――勵磁電流的角頻率，＝2f；
t――時間；
f――電源頻率．
由式(3－40)可知，當(dāng)測量管內(nèi)徑D不變，磁感應(yīng)強度Bm為一定值時，兩電極上輸出的感生電動勢e與流量qv成正比．這就是交流磁場電磁流量變送器的基本工作原理．
    值得注意的是，用交流磁場會帶來一系列的電磁干擾問題．例如正交干擾．同相干擾等，這些干擾信號與有用的流量信號混雜在一起．因此，如何正確區(qū)分流量信號與干擾信號，并如何有效地抑制和排除各種干擾信號，就成為交流勵磁電磁流量計研制的重要課題。
3．低頻方波勵磁
    直流勵磁方式和交流勵滋方式各有優(yōu)缺點，為了充分發(fā)揮它們的優(yōu)點，盡量避免它們的缺點，70年代以來，人們開始采用低頻方波勵磁方式．它的勵磁電流波形如圖3—19所示，其頻率通常為工頻的1／4－l／10．
圖3－19方波勵磁電流波形
 
    從圖3－19可見，在半個周期內(nèi)，磁場是恒穩(wěn)的直流磁場，它具有直流勵磁的特點，受電磁干擾影響很?。畯恼麄€時間過程看，方波信號又是一個交變的信號，所以它能克服直流勵滋易產(chǎn)生的極化現(xiàn)象．因此，低頻方波勵磁是一種比較好的勵磁方式，目前已在電磁流量計上廣泛的應(yīng)用．概括一下，電磁流量計具有如下幾個優(yōu)點：
①電磁流量計能避免交流磁場的正交電磁干擾；
②電磁流量計消除由分布電容引起的工頻干擾；
③電磁流量計抑制交流磁場在管壁和流體內(nèi)部引起的電渦流；
④電磁流量計排除直流勵磁的極化現(xiàn)象．

  智能電磁流量計作為一種在工業(yè)生產(chǎn)中用于管道液體流量測量儀表，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量計之一。我們知道，用于流量測量的儀表類型有很多種，每一種流量計工作時所遵循的原理和技術(shù)也不盡相同，智能電磁流量計也一樣，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)然理想的測量環(huán)境只能在實驗室得到，現(xiàn)場安裝和測量時，工狀條件各不一樣，其對于測量結(jié)果的影響差異也很不一樣。因此，我們就需要對于設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作情況了解越深入和詳細(xì)，對于測量工作的才能做得越好。

  無論哪一種類型的管道測量的儀表，其對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安裝在管路的低點或者管路的垂直段。對直管段要求是前5D后3D，這樣才能保證電磁流量計的使用和對精度的要求。

   智能電磁流量計的結(jié)構(gòu)主要包括以下幾個部件：轉(zhuǎn)換器、磁路系統(tǒng)、測量導(dǎo)管、電極、外殼、襯里和等部分組成，儀表就是通過這幾個部件完美的配合而成為一完整的測量系統(tǒng)。流量儀表看起來簡單，實際涉及到的東西并不簡單，我們要掌握這方面的知識那也并不容易事，因此作為一個儀表從業(yè)者，我們要從產(chǎn)品工作原理和組成結(jié)構(gòu)循序漸時，一點一滴積累這方面知識，終當(dāng)面對出現(xiàn)的各種問題和難題時，才會從容不迫地加以解決。以下則是本文對于電磁流量計各個組成部份的逐一介紹：

   智能電磁流量計轉(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，由液體流動產(chǎn)生的感應(yīng)電勢信號微弱，受各種干擾因素的影響很大，就是將感應(yīng)電勢信號放大并轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號并抑制主要的干擾信號。其任務(wù)是把電極檢測到的感應(yīng)電勢信號Ex經(jīng)放大轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)直流信號，它通過將信號處理轉(zhuǎn)換成我們需要瞬時和累積流量數(shù)據(jù)

智能電磁流量計磁路系統(tǒng)作用：是產(chǎn)生均勻的直流或交流磁場。直流磁路用磁鐵來實現(xiàn)，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)比較簡單，受交流磁場的干擾較小，但它易使通過測量導(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，磁鐵相應(yīng)也很大，笨重且不經(jīng)濟，所以電磁流量計一般采用交變磁場，且是50HZ工頻電源激勵產(chǎn)生的。智能電磁流量計主要部件介紹　

智能電磁流量計測量導(dǎo)管作用：它是儀表的一個外圍部件，它的材質(zhì)選擇也會對信號產(chǎn)生不同影響，是讓被測導(dǎo)電性液體通過。為了使磁力線通過測量導(dǎo)管時磁通量被分流或短路，測量導(dǎo)管必須采用不導(dǎo)磁、低導(dǎo)電率、低導(dǎo)熱率和具有一定機械強度的材料制成，可選用不導(dǎo)磁的不銹鋼、玻璃鋼、高強度塑料、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，電極是引出和被測量成正比的感應(yīng)電勢信號。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量精度?！?

智能電磁流量計襯里作用：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。它直接接觸被測液體，是增加測量導(dǎo)管的耐腐蝕性，防止感應(yīng)電勢被金屬測量導(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。

智能電磁流量計的安裝時須注意接地環(huán)的作用：智能電磁流量計的感應(yīng)信號電壓很小，容易受噪聲的影響，因此流量計必須良好接地，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)電位都與被測液體電位相同，也與地電位相同，減少噪聲對測量結(jié)果的影響。智能電磁流量計一定要單獨接地，因為若與其他儀表或電氣裝置共同接地，接地線中的漏電流對測量信號將產(chǎn)生串模干擾，嚴(yán)重時流量計將無法工作。另外，接地點應(yīng)遠(yuǎn)離大型用電器，避免地電流串入流量計，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：焊接時千萬不可碰傷流量計里面的電極和橡膠襯里(電極一般為兩粒白色金屬點)，安裝流量計時，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)場使用的流量儀表獲得與實流校驗相同的精度，一定要滿足規(guī)定的流動條件。電磁流量計工作時要求上游流體均勻流動，下游配管件的擾動不會上溯影響測量值，即要求一定長度上下游直管段。