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1、电磁流量计1.工作原理1．1传感器电磁流量计是一种应用法拉第电磁感应定律的流量计,用于测量封闭管道中导电液体和浆液的体积流量。电磁流量计由电磁流量传感器和电磁流量转换器两大部分组成。图1为传感器工作原理图示：图1电磁流量计工作原理示意图中：B：磁通密度，和励磁线圈中通过的双向脉冲恒定励磁电流成正比，是一常数。D：导管内径，常数。1UE：信号电压v：导电介质的平均流速如图1所示，根据电磁感应定律，导电性液体介质在垂直于磁场的非磁性测量管内流动，在与流动方向垂直的方向上产生与流速成比例的感应电势，即在信号电极上产生
2、信号电压UE。UE∝B*D*vD，B均为常数，故可计算出流速，进而计算出流量Qv：2Qv=(π/4)*D*v1．2转换器工作原理通用的仪器仪表不能检测电极上感应的信号,只能由配套转换器完成。从传感器电极输出的流量信号有以下特点：①是以介质为参考点(0V)的差动信号。故必须把介质电位作为信号地(0V)传输到转换器。传感器法兰和管道法兰必须“电气“连通，流量计在塑料管道等非金属管道使用时,必须加接地环或接地发兰，或传感器加接地电极。②信号微弱。UE∝B*D*vD为常数；B∝InIn为励磁线圈的安匝数；在一定流速下,
3、欲增大流量信号,仅能增大磁通密度B.而B又正比于励磁电流I和励磁线圈n.但增大励磁电流I不符合节能的原则,增加励磁线圈匝数n会使传感器变得笨重,线圈电阻的增加又影响励磁2电流的恒流性能。现在厂家通常用几百mA～几十mA的励磁电流产生0.X～0.0XmV(V=1m/s时)信号。而电子技术和电子元件的发展使接收如此微弱的信号成为可能。③信号内阻大。传感器作为流量信号的电压源，其内阻R0为：1R0=R0,传感器的信号内阻,Ω;σ×dσ,介质电导率,S/cm;d,电极直径,cm,通常d=1cm.自来水:-4σ≈200μ
4、s/cm=2×10s/cm,R0=5KΩ高档电磁流量计允许的电导率下限:-6σ≈5μs/cm=5×10s/cm，R0=200KΩ传感器作为流量信号的电压源有如此之高的内阻,对信号的传输和接收都提出了较高的要求.④干扰多,幅度大。如:共摸干扰,微分干扰等。共摸干扰:由静电感应引起的在两个电极上产生的大小相等,方向相同的干扰电压：a.励磁线圈对电极存在绝缘电阻和分布电容,此分布阻抗和流体内阻构成了分压回路,两电极上就产生了励磁电压的分压值;b.在传感器与转换器地线之间存在着接地电阻,杂散电流在接地电阻上的压降,使两
5、电极对转换器输入端形成电位差,即共摸干扰.杂散电流以50Hz工频电流居多.3微分干扰:变压器效应引起的.由一电极引线--一电极---流体内阻--另一电极--另一电极引线构成了一匝回路;而通过电极的测量管假想剖面不可能完全垂直,总有少许磁力线通过这个剖面,即通过上述一匝回路,感应出电压.此电压沿两引线传输至转换器输入端,但它并不反映流量变化,是一种干扰,并与励磁电流的变化率成正比,称微分干扰。励磁电流转换t器微分干扰传感器内阻tB图2微分干扰干扰有的是外部引入的,如.杂散电流引起的共摸干扰;有的是电磁流量计结构特
6、点和工作原理引起的,如微分干扰.根据上述电磁流量传感器的工作原理和信号特点，电磁流量转换器的电子线路通常包含以下几部分：①抑制干扰，接收,放大,转换流量信号。根据流量信号为差动信号,且内阻大,具有共摸干扰的特点,输入级采用高输入阻抗,高共摸抑制比,低噪声,低飘移的运算放大器,构成差动放大输入电路。高档的转换器可达到10输入阻抗Ri=10Ω，4共模抑制比CMRR=120db。传感器转换器内阻Ro输入输入阻抗放大Ri信号Ue图3传感器内阻图3表示:传感器可以看成具有内阻Ro的信号电压源,当转换器输入放大级的输入阻抗
7、Ri＞＞Ro时,才能精确检测信号电压Ue。分离型信号传输采用多重屏蔽电缆,且内层屏蔽采用屏蔽驱动技术,使内层屏蔽与芯线等电位,外层屏蔽接地以防止干扰。如此,内层屏蔽与芯线间的分布电容对信号不分流,防止信号的衰减。更重要的是,避免了两路信号不对称的衰减,使共摸干扰变为差动干扰.而差动干扰信号更难抑制。如开封厂E-magE型转换器上标有“DS1“和“DS2“的端子，意即“屏蔽驱动“，“DRIVESCREEN“之缩写;5DS电极信号地信号地(接液)大地(0V)大地图4屏蔽驱动又因为存在微分干扰及励磁线圈电感的积分作用
8、,每半个励磁周期的起始阶段不稳定,所以对流量信号沿每半周期的后半段取样，即所谓同步采样技术（图5）。励磁电流t流量信号t采样部分图5同步采样转换器将流量信号放大转换后,在经相应的电路处理，可显6示流量、总量等参数，并能输出脉冲、模拟电流等信号。②向传感器提供励磁电流的高效恒流源。励磁波形的改进是电磁流量计更新换代的标志之一.由原来的工频正旋波励磁发展到现在的矩形波励磁,三值波励磁,双频
