电磁流量计双向测量的原理

电磁流量计双向测量的原理

图3所示为工业电磁流量计一次装置的展开图。线圈和磁轭装配产生一磁场，测量管是一种非磁性材料，例如塑料、陶瓷、铝、黄铜，或者非磁性不锈钢。金属测量管内衬有一个绝缘衬里，防止金属管把电极信号短路。衬里可以是玻璃、合成橡胶、塑料和陶瓷等（见附录a）。衬里和电极材料的选择，要使之适合于被测液体。

也可能采取其他专门设计，例如，用一个铸钢外壳，把线圈绝缘固定在此外壳内，然后再把衬里安装在此装配体内。法兰通常用来把一次装置同工艺管路连接起来，对于较小口径规格，也可以作成无法兰式流量计。

   图3  电磁流量计一次装置展开图

1－上壳体；2－线圈；3－电极；4－测量管

5－衬里；6－下壳体

产生磁场的线圈可以靠正常的单相供电或者其他方式供电。线圈部位可以安装在外面，或者罐封在测量管里。在后面一种情况下，测量管可以用磁性材料制作。

在工业电磁流量计中，一次装置的线圈可采用：

——交流励磁，或

——脉冲直流励磁。

脉冲直流励磁型的一次装置的磁场线圈是由产生脉冲电流的电源供电的。流量计在零磁场处采集信号，并且调整零点，但不能区分所有其他杂散信号。

一次装置各个方面的通用导则列于7.1中，而其物理特性则在附录a中加以阐述。

6.3二次装置

二次装置实现如下的作用：

a)放大并处理电极信号和参比信号，以获得与流量成正比的信号；

b）尽可能消除杂散电动势，这其中包含着共模信号和正交信号；

c）若需要，可补偿电源电压和频率的变化；

d）可补偿或减小一次装置中磁感应强度的变化。这一点是很重要的，因为它直接影响来自测量电极的电压信号的重复性。

补偿可以通过以下方法来获得：

a）一个增益补偿放大器，其增益与电源频率成正比，而与电源电压成反比；

b）一个其输出与流量信号和参比信号（由励磁电流导出）的比值成正比的系统，在一个给定的流量值上，上述两个信号可能随电源电压和频率而变化，但它们之间的比值将保持常数；

c）一个稳定的励磁电流系统。

对线圈电流未作调整的交流（a.c.）励磁系统，二次装置测量的V/B的比值（见第5章）。由电极引线会检测到除流量信号(V)以外的电压，这些电压可能是同电极引线、电极和介质所组成的环路相交的磁通量的变化而产生的（变压器效应）。这一电压近似地与流量信号相位差90°，把这一呈90°相位差的部分称之为“正交”电压。剩余部分则称作“同相”电压。最初安装时应在没有流量的情况下把“同相”电压调整到零，除非流量计中有一装置可自动提供这种功能。

如果线圈电流已作调整，磁场被认为是恒定的，它只须测量电极信号就行了。如果线圈电流未经校准，那么，为了补偿磁场变化，二次装置可以利用一个取自一次装置的参比信号。该参比信号可以从供电电压、供电电流、金属材料中的或者空气隙中的磁通密度来确定。

在一个脉冲直流系数中，在理想或者参比条件下，电极信号的峰－峰值（VP+Vn）与管线中的流速成正比，且VP与Vn相等（见图4a），其中VP为正电压，Vn为负电压。

        图4  脉冲直流（双向）系统原理

在实际情况下，如果零点或者“零流量”信号在正方向上产生一个Ve的偏移量，那么正向信号便是VP+Ve),负向信号是（Vn－Ve），（见图4b）。因此电极信号的总值是（VP+Vn），零点偏移被消除。如果偏移在负方向，也同样适用。

该系统能在任何时候自动地消除零点误差，因此无论是启动/试运行，还是在随后工作的任何时间里，通常无须作零点调整。