電磁流量計(jì)雙向測(cè)量的原理

圖3所示為工業(yè)電磁流量計(jì)一次裝置的展開圖。線圈和磁軛裝配產(chǎn)生一磁場(chǎng)，測(cè)量管是一種非磁性材料，例如塑料、陶瓷、鋁、黃銅，或者非磁性不銹鋼。金屬測(cè)量管內(nèi)襯有一個(gè)絕緣襯里，防止金屬管把電極信號(hào)短路。襯里可以是玻璃、合成橡膠、塑料和陶瓷等（見附錄a）。襯里和電極材料的選擇，要使之適合于被測(cè)液體。

也可能采取其他專門設(shè)計(jì)，例如，用一個(gè)鑄鋼外殼，把線圈絕緣固定在此外殼內(nèi)，然后再把襯里安裝在此裝配體內(nèi)。法蘭通常用來把一次裝置同工藝管路連接起來，對(duì)于較小口徑規(guī)格，也可以作成無法蘭式流量計(jì)。

   圖3  電磁流量計(jì)一次裝置展開圖

1－上殼體；2－線圈；3－電極；4－測(cè)量管

5－襯里；6－下殼體

產(chǎn)生磁場(chǎng)的線圈可以靠正常的單相供電或者其他方式供電。線圈部位可以安裝在外面，或者罐封在測(cè)量管里。在后面一種情況下，測(cè)量管可以用磁性材料制作。

在工業(yè)電磁流量計(jì)中，一次裝置的線圈可采用：

——交流勵(lì)磁，或

——脈沖直流勵(lì)磁。

脈沖直流勵(lì)磁型的一次裝置的磁場(chǎng)線圈是由產(chǎn)生脈沖電流的電源供電的。流量計(jì)在零磁場(chǎng)處采集信號(hào)，并且調(diào)整零點(diǎn)，但不能區(qū)分所有其他雜散信號(hào)。

一次裝置各個(gè)方面的通用導(dǎo)則列于7.1中，而其物理特性則在附錄a中加以闡述。

6.3二次裝置

二次裝置實(shí)現(xiàn)如下的作用：

a)放大并處理電極信號(hào)和參比信號(hào)，以獲得與流量成正比的信號(hào)；

b）盡可能消除雜散電動(dòng)勢(shì)，這其中包含著共模信號(hào)和正交信號(hào)；

c）若需要，可補(bǔ)償電源電壓和頻率的變化；

d）可補(bǔ)償或減小一次裝置中磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化。這一點(diǎn)是很重要的，因?yàn)樗苯佑绊憗碜詼y(cè)量電極的電壓信號(hào)的重復(fù)性。

補(bǔ)償可以通過以下方法來獲得：

a）一個(gè)增益補(bǔ)償放大器，其增益與電源頻率成正比，而與電源電壓成反比；

b）一個(gè)其輸出與流量信號(hào)和參比信號(hào)（由勵(lì)磁電流導(dǎo)出）的比值成正比的系統(tǒng)，在一個(gè)給定的流量值上，上述兩個(gè)信號(hào)可能隨電源電壓和頻率而變化，但它們之間的比值將保持常數(shù)；

c）一個(gè)穩(wěn)定的勵(lì)磁電流系統(tǒng)。

對(duì)線圈電流未作調(diào)整的交流（a.c.）勵(lì)磁系統(tǒng)，二次裝置測(cè)量的V/B的比值（見第5章）。由電極引線會(huì)檢測(cè)到除流量信號(hào)(V)以外的電壓，這些電壓可能是同電極引線、電極和介質(zhì)所組成的環(huán)路相交的磁通量的變化而產(chǎn)生的（變壓器效應(yīng)）。這一電壓近似地與流量信號(hào)相位差90°，把這一呈90°相位差的部分稱之為“正交”電壓。剩余部分則稱作“同相”電壓。最初安裝時(shí)應(yīng)在沒有流量的情況下把“同相”電壓調(diào)整到零，除非流量計(jì)中有一裝置可自動(dòng)提供這種功能。

如果線圈電流已作調(diào)整，磁場(chǎng)被認(rèn)為是恒定的，它只須測(cè)量電極信號(hào)就行了。如果線圈電流未經(jīng)校準(zhǔn)，那么，為了補(bǔ)償磁場(chǎng)變化，二次裝置可以利用一個(gè)取自一次裝置的參比信號(hào)。該參比信號(hào)可以從供電電壓、供電電流、金屬材料中的或者空氣隙中的磁通密度來確定。

在一個(gè)脈沖直流系數(shù)中，在理想或者參比條件下，電極信號(hào)的峰－峰值（VP+Vn）與管線中的流速成正比，且VP與Vn相等（見圖4a），其中VP為正電壓，Vn為負(fù)電壓。

        圖4  脈沖直流（雙向）系統(tǒng)原理

在實(shí)際情況下，如果零點(diǎn)或者“零流量”信號(hào)在正方向上產(chǎn)生一個(gè)Ve的偏移量，那么正向信號(hào)便是VP+Ve),負(fù)向信號(hào)是（Vn－Ve），（見圖4b）。因此電極信號(hào)的總值是（VP+Vn），零點(diǎn)偏移被消除。如果偏移在負(fù)方向，也同樣適用。

該系統(tǒng)能在任何時(shí)候自動(dòng)地消除零點(diǎn)誤差，因此無論是啟動(dòng)/試運(yùn)行，還是在隨后工作的任何時(shí)間里，通常無須作零點(diǎn)調(diào)整。