電磁流量計的測量原理

電磁流量計的測量原理

一、核心理論基礎：法拉第電磁感應定律

法拉第電磁感應定律指出：當導體在磁場中做切割磁力線運動時，導體兩端會產生感應電動勢，其大小與磁場強度、導體運動速度及導體長度成正比。
公式表達為：
E = k × B × V × D

• E：感應電動勢（V）

• k：儀表常數（與結構相關）

• B：磁場強度（T）

• V：流體平均流速（m/s）

• D：測量管內徑（m）

二、測量原理的詳細達成

1. 磁場產生：
   勵磁系統（如線圈）在測量管周圍產生均勻磁場，磁場方向與測量管軸線垂直。

2. 導電液體的切割運動：
   當導電液體流經測量管時，相當於無數個 “導體” 切割磁力線。此時，液體中的正負離子在磁場作用下分別向兩側電極移動，形成感應電動勢。

3. 電動勢檢測與流量計算：

• 安裝在測量管兩側的電極檢測感應電動勢 E。

• 由於測量管內徑 D 和磁場強度 B 為定值，根據公式 E = k × B × V × D，可得流速 V = E / (k × B × D)。

• 已知流速後，結合測量管横截面積可計算體積流量：Q = V × (πD²/4)，其中 Q 為流量（m³/s）。

三、關鍵條件與限製

1. 介質必須導電：
   液體電導率需≥5μS/cm（如自來水電導率約 100-1000μS/cm，汙水、酸堿溶液等均滿足），否則無法形成感應電流。

2. 磁場穩定性：
   勵磁方式影響測量精度：

• 早期采用直流勵磁，但易受電極極化幹擾；

• 交流勵磁可減少極化，但易受工頻幹擾；

• 目前主流的低頻方波勵磁（如 1/4 工頻）可平衡抗幹擾能力與穩定性。

3. 滿管流動要求：
   測量管內必須充滿液體，否則流體未完全切割磁力線會導致測量誤差。

四、原理優勢與局限性

• 優勢：

• 測量精度不受流體密度、粘度、溫度等參數影響，僅與流速相關；

• 無機械阻力部件，對流體流動狀態無幹擾，適合高含雜質介質。

• 局限：

• 非導電介質（如氣體、油類、純凈水）無法測量；

• 需額外供電維持磁場，且對安裝位置的流場穩定性有要求。

五、與其他流量儀表的原理對比

通過電磁感應原理，電磁流量計達成了對導電液體的非接觸式、高精度測量，尤其在復雜工況（如含顆粒、腐蝕性介質）中表現突出，但需註意介質導電性及安裝條件的限製。