鼎誠儀表插入式電磁流量計的原理特點及結(jié)構(gòu)設(shè)計

  電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律來測量管道中導(dǎo)電介質(zhì)的流量，在工業(yè)檢測中占有十分重要的地位，在城市用水、工業(yè)廢水、漿液測量及食品等多方面得到廣泛應(yīng)用。但是高精度的電磁流量計價格昂貴，特別是大管徑（DN250以上）的，不僅加工困難，而且給運輸、安裝、維修帶來很多不便。因此在大管徑管道的流量測量方面用插入式電磁流量計代替?zhèn)鹘y(tǒng)的管道式電磁流量計是很有必要的。

一、插入式電磁流量計的工作原理及特點

    插入式電磁流量計的工作原理是同樣是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。按照該定律，當(dāng)導(dǎo)電流體流過電磁流量計磁場時，在與流速和磁場兩者相垂直的方向就會產(chǎn)生與平均流速成正比的感應(yīng)電動勢。該感應(yīng)電動勢由電磁流量計傳感器探頭上的一對電極檢測到，其值為：

      E=KBDV（1），式中：E 為感應(yīng)電動勢，單位V；B 為磁感應(yīng)強度，單位T；D 為指兩電極之間的距離，單位m；V 為平均流速，m/s；K 為與磁場分布及軸向長度有關(guān)的系數(shù)。感應(yīng)電動勢E 不受流體的溫度、壓力、密度、電導(dǎo)率（高于某閾值）變化的影響，具有很大的優(yōu)越性。相對管道式電磁流量計來說，插入式電磁流量計有如下特點：

1. 傳感器（探頭）直接插入被測管道，具有體積小、安裝方便、投資少等優(yōu)點。
2. 傳感器插入深度僅為管道直徑的10% ~12.5%，無壓損，特別適用于大口徑管道中的流量測量，有優(yōu)越的性能價格比。
3. 精度較低，一般為±1% ~2%。但是采取一定的措施后，完全有可能提高精度，從而降低成本，替代管道式。
4. 帶球閥結(jié)構(gòu)的插入式電磁流量計，可以在不停機情況下進行拆卸，因此維修時十分方便。

二、插入式電磁流量計的結(jié)構(gòu)設(shè)計

      現(xiàn)在某些插入式電磁流量計，雖然也是將線圈和電極都納入一個探頭中，但是探頭體積較大，以至于兩個探頭就可產(chǎn)生布滿整個管道的磁場，（一般插入式電磁流量計往往只在電極周圍產(chǎn)生一個局部磁場）。因此對于特大管徑的電磁流量計來說，此種插入式和傳統(tǒng)的管道式在成本和加工難易程度方面都改善不了多少，實際上這種插入式結(jié)構(gòu)不適合特大口徑的電磁流量計。因此我們將設(shè)計定位在一般性的（探頭體積較?。⒛軌驊?yīng)用于特大口徑的插入式結(jié)構(gòu)。

    與管道式電磁流量計相比，插入式所產(chǎn)生磁場的線圈要小得多，插入式的難點之一在于探頭內(nèi)部的線圈怎樣才能在電極周圍產(chǎn)生均勻磁場。

    為達此目的，采取了以下措施：（1）將線圈設(shè)計成扁平型，使得線圈形狀與工作區(qū)形狀達到最大程度的吻合，同時可以減少探頭的用材和重量。（2）線圈內(nèi)放置鐵芯，線圈外圍和頂上（非電極工作面一端）加上磁軛（緊貼線圈）來增強磁場。（3）在保證強度的情況下，探頭殼體的壁面盡量做薄，使得電線極工作面盡可能地和線圈接近。

    用簡化的圓柱型模來替代設(shè)計的扁平型進行磁場仿真，在兩電極連線上的磁場不管是強度還是均勻度都比一般的螺線管要好很多。而實際的實驗結(jié)果表明扁平型結(jié)構(gòu)電磁鐵所產(chǎn)生的磁場大約為圓柱型的2倍，而且在工作區(qū)域也有一定的均勻度。

    插入式電磁流量計的難點之二在于插入式的探頭對管道中的流場有一定的影響，探頭背部可能會產(chǎn)生擾動，從而影響測量的重復(fù)性。

三、二次儀表軟硬件

    為了簡化軟件和保證檢測電路的快速響應(yīng)，我們的電磁流量計前端信號處理部分采用硬件電路的模擬處理方法。與管道式相比，插入式的由于信號更加微弱，所以電路放大倍數(shù)要求更大，抗干擾能力要求更高，應(yīng)該采用共模抑制比性能更好的運放。在前置放大級上，采用零點隔離法，通過電容耦合來隔離零點漂移干擾。采用反饋，做到零點自動檢測。該電路采用MSP430芯片作為微控制器，為低功耗的實現(xiàn)提供可能。

    電磁流量計具有線性好、穩(wěn)定、可靠、死區(qū)小、無活動部分的優(yōu)點， 可用于所有的導(dǎo)電液體的流量測量。但管道式電磁流量計在大口徑時，體積大而笨重、價格高。插入式電磁流量計正是彌補了這一缺陷，在污水、漿水、飲料、化工領(lǐng)域的流體測量中有著廣闊的應(yīng)用前景。金湖鼎誠儀表有限公司系列電磁流量計品種齊全，除以上常規(guī)型產(chǎn)品之外還有防腐型電磁流量計、分體式電磁流量計、衛(wèi)生型電磁流量計等等，該系列產(chǎn)品性能穩(wěn)定，價格便宜，堪稱物美價廉。