电磁流量计（简称EMF）是20世纪50年代和20世纪60年代随着电子技术的发展而迅速发展起来的一种流量测量仪表。 电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律制成的。 电磁流量计用于测量导电液体的体积流量。 电磁流量计由于其优点，已**应用于工业过程中各种导电液体的流量测量，如酸、碱、盐等各种腐蚀性介质； 电磁流量计已形成各种浆体的流量测量。 应用领域。

从结构上来说，电磁流量计由电磁流量传感器和转换器组成。 该传感器安装在工业过程管道上。 其作用是将流入管道的液体体积流量值线性转换成感应电势信号，并通过传输线将此信号发送至转换器。 转换器安装在距离传感器不太远的地方。 它将传感器送来的流量信号放大并转换成与流量信号成比例的标准电信号输出，用于显示、累加和调节控制。

电磁流量计基本原理

(1) 测量原理

根据法拉第电磁感应定律，当导体在磁场中运动并切割磁力线时，导体两端就会产生感应电势e。 其方向由右手定则确定。 其大小等于磁场的磁感应强度B。 导体处于磁场中。 的长度L与导体的运动速度u成正比。 如果 B、L 和 u 相互垂直，则

e=蓝 (3-35)

与此类似。 在磁感应强度为B的均匀磁场中，垂直于磁场方向放置一根内径为D的非磁性管。 当导电液体以流量u在管道中流动时，导电液体切割磁力线。 如果在垂直于磁场的管段直径两端安装一对电极（图3-17），可以证明，只要管内流速分布呈轴对称，就会产生感应电流。两个电极之间也会产生电动势：

e=BD (3-36)

式中， 为管段上的平均流速。 由此可得管道的体积流量为：

qv＝πDUˉ＝ (3-37)

由上式可以看出，体积流量qv与感应电动势e和测量管内径D成线性关系，与磁场的磁感应强度B成反比，有与其他物理参数无关。 这就是电磁流量计的测量原理。

需要说明的是，为了使式（3-37）严格成立，测量条件必须满足以下假设：

①磁场为均匀分布的恒定磁场；

②被测流体的流速呈轴对称分布；

③被测液体为非磁性；

④被测液体的电导率是均匀且各向同性的。

图3-17 电磁流量计原理示意图

1-磁极；  2-电极；  3管

(2)励磁方式

励磁法是产生磁场的方法。 由上可见，为了使式（3-37）严格成立，首先必须满足的条件是具有均匀且恒定的磁场。 为此，必须选择合适的励磁方式。 目前励磁方式一般有直流励磁、交流励磁和低频方波励磁三种。 现分别介绍一下。

1.直流励磁

直流励磁方式采用直流电产生磁场或使用磁铁，可产生恒定均匀的磁场。 这种直流励磁变送器总线的**优点是受交流电磁场干扰影响很小，因此可以忽略液体中自感的影响。 但采用直流磁场很容易导致流经测量管道的电解液发生极化，即电解液在电场中电解，产生正离子和负离子。 在电场力的作用下，负离子向正极运行，正离子向负极运行。 如图3-18所示。 这样，正负极就会分别被极性相反的离子包围，严重影响电磁流量计的正常工作。 因此，直流励磁一般只用于测量非电解质液体，如液态金属等。

图3-18 直流励磁方式

2.交流励磁

目前工业上使用的电磁流量计大多采用工频（50Hz）电源交流励磁方式，即其磁场是由正弦交变电流产生的，因此产生的磁场也是交变磁场。 交变磁场发射器的主要优点是消除了电极表面的极化干扰。 另外，由于磁场是交变的，因此输出信号也是交变信号。 放大和转换低电平交流信号比直流信号容易得多。

如果交流磁场的磁感应强度为

B=Bm sint (3-38)

那么电极上产生的感应电动势为

e=Bm Dsint (3-39)

测量的体积流量为

qv=D(3-40)

式中，Bm——母线磁场磁感应强度的**值；

——励磁电流的角频率，=2f；

t——时间；

f——电源频率。

由式（3-40）可知，当测量管内径D不变，磁感应强度Bm为一定值时，两电极上输出的感应电动势e与流量成正比qv. 这就是交流磁场电磁流量变送器的基本工作原理。

值得注意的是，使用交流磁场会带来一系列电磁干扰问题。 例如，正交干扰。 同相干扰等。这些干扰信号与有用的业务信号混合在一起。 因此，如何正确区分流量信号和干扰信号，以及如何有效地抑制和消除各种干扰信号，已成为交流励磁电磁流量计发展的重要课题。

3.低频方波励磁

直流励磁方式和交流励磁方式各有优缺点。 为了充分发挥其优点并尽可能避免其缺点，从20世纪70年代起，人们开始采用低频方波励磁方式。 其励磁电流波形如图3-19所示，其频率通常为工频的1/4～l/10。

图 3-19 方波励磁电流波形