電容式電磁流量計傳感器結構及關鍵技術簡介

了解和掌握電磁流量計的基本工作原理，數學模型和基本結構是電容式電磁流量計設計和調試的基礎。蒸汽流量計主要用于工業管道中蒸汽介質流體的流量測量，蒸汽流量計特點是壓力損失小,量程范圍大,精度高,在測量工況體積流量時幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數的影響。無可動機械零件，因此可靠性高,維護量小。儀表參數能長期穩定。電磁流量計其作用是產生均勻的直流或交流磁場。直流磁路用永久磁鐵來實現，其優點是結構比較簡單，受交流磁場的干擾較小，但它易使通過測量導管內的電解質液體極化，使正電極被負離子包圍，負電極被正離子包圍，即電極的極化現象，并導致兩電極之間內阻增大，因而嚴重影響儀表正常工作。當管道直徑較大時，永久磁鐵相應也很大，笨重且不經濟，所以電磁流量計一般采用交變磁場，且是50HZ工頻電源激勵產生的。渦街流量計其特點是壓力損失小，量程范圍大，精度高，在測量工況體積流量時幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數的影響。無可動機械零件，因此可靠性高，維護量小。儀表參數能長期穩定。渦街流量計采用壓電應力式傳感器，可靠性高，可在-20℃～+250℃的工作溫度范圍內工作。有模擬標準信號，也有數字脈沖信號輸出，容易與計算機等數字系統配套使用，是一種比較先進、理想的測量儀器。該儀器主要分析了電磁流量計的測量原理，建立了基本的數學模型和流量信號的組成，并簡要總結了電容式電磁流量計的傳感器結構和關鍵技術。

1.電磁流量計的工作原理：

法拉第電磁感應定律指出，當導體在磁場中向切下的磁場線方向運動時，會在導體所在的閉合回路中產生感應電動勢；它的大小與環的磁通量的變化率成正比，可以表示為：de kdt(2-1)

在公式(2≤1)中，e是V中感應電勢的大小，表示閉環的磁通，單位為WB；k為比例系數，無量綱，尺寸由實驗確定，負號指示感應電勢的方向。如果不考慮公式(2≤1)中的誘導電勢方向，則上層公式可表示為：dek k BLVdt。

式（2-2）中，B表示磁感應強度，單位為T，L表示導體切割磁感應線的有效長度，單位為m; V表示垂直于磁感應線的導體的移動速度，單位是m / s。從電磁流量計的基本結構可知，當待測液體在磁場中進行切割磁感應線的運動時，運動液體表面相當于運動導體，此時，還產生感應電動勢。根據圖2-1所示的物理模型，兩個檢測電極之間產生的感應電動勢可表示為：abU？k BDV。

在上述公式中，abu為檢測電極兩端的感應電動勢，單位為v；k為常數，尺寸由實驗確定；b為垂直測量管軸線上的磁感應強度，單位為t；d為垂直測量管的直徑。測量管，單位為m；v為被測流體的平均速度，單位為m/s。

根據瞬時流量公式：24?VDVQ？(2-4)

結合公式(2-3)，公式(2-4)可以表示為：4？AB？AbvDU UQ KKB？(2-5)4？DKK？

總之，當測得的直徑D和磁感應強度B的大小恒定時，可以從等式（2-3）得出結論：感應電動勢abU的大小與流體的平均速度成線性關系。被測量。同時，從等式（2-5）可知，瞬時流量vQ與檢測電極a和b之間的感應電動勢abU成線性關系。因此，由電磁流量計測量的瞬時流量僅與待測流體的平均速度有關，并且不受其他因素的影響。

式（2-5）只是電磁流量計工作原理的理想數學模型。為了使上述關系成立，需要滿足以下基本條件[1]：

(1)測量管必須填充導電液體，使切割的磁感線長度可以被管直徑的長度所取代，并建立公式(2-3)。

(2)被測流體的電導率必須均勻。否則會影響電磁流量計基本微分方程的求解。