流量测量技术全书第二篇电磁流量计71概述71浦瑞斯仪表.PDF

流量测量技术全书 第二篇 第7 章 电磁流量计 7.1 概述 7.1.1 电磁流量计的技术进步和市场发展 电磁流量计是以法拉第电磁感应定律为依据的流量测量仪表。自法拉第1832 年利用地 磁测量泰晤士河流速试验起，到1950 年工业电磁流量计产品问世以来，随着电子技术和计 算机技术的飞速发展, 电磁流量计已日趋成熟和完善，成为流量仪表中重要和受欢迎的流量 计品种之一。 二十世纪七十年代，电磁流量感应信号微观分析的权重函数理论研究，采用低频矩形波 励磁技术的进步，以及由于电子学和计算机技术的发展，带动了电磁流量计制造技术的飞速 发展。概括起来，电磁流量计的技术进步、市场的发展，可归纳用以下几方面说明。 （1） 高精确度 低频矩形波励磁、双频励磁、可编程励磁等新的励磁方式与前期采用的市电工频电励 磁方式相比，提高了传感器输出流量信号的信噪比；先进的集成运算放大器大幅度降低了器 件的噪声；采用数字的处理方法等措施，使电磁流量计的测量精度和性能不断向上提高；电 磁流量感应信号权重函数理论研究，一定程度的解决了管道内流速分布非轴对称流量测量。 因此，现代的电磁流量计可能达到0.2%的示值误差。较过去±1%相对于量程的误差精度有 很大提高。而且，从主要应用于过程控制的流量检测仪表，到采用示值误差表示，提高了流 量计的积算精度，成为一种有利于供需双方贸易交接的流量计量仪表。 （2 ）高可靠性、多功能化 电磁流量计零点的变化，主要是交变磁场中涡电流形成二次磁通所引起的。低频矩形 波励磁能够有效地减少二次磁通的产生，因而零点稳定。矩形波磁场的频率为工频频率的整 倍数，信号采样的交流平均值为零，大幅度地抵消了信号中工频干扰的影响。调制的双频励 磁、可编程励磁，能够降低浆液流体测量时电极的电化学噪声影响，提高传感信号的可靠性 和稳定性。高集成度的微电子元器件减少了硬件的故障率，硬、软件的屏蔽技术等措施，有 力地增加了转换器的可靠性。 现代的电磁流量转换电路中嵌入单片计算机。充分利用计算机具有信息贮存、分时处理、 高速运算和控制能力，因此比较容易实现诸如双向测量、空管检测、多量程自动切换、人机 对话、与上位机通讯、自诊断等多功能。新一代具有HART 协议和其它现场总线通讯的电磁 流量计更为用户实现全新的现场总线生产控制与管理提供了条件。 1 （3 ）小型化 权重分布磁场电磁流量传感器的磁场线圈，对均匀分布磁场的励磁线圈而言，其长度大 大缩短；低频励磁信噪比的提高，使工作磁场的磁感应强度大幅度降低。因而，线圈铁心尺 寸能大大地减小，传感器长度得以缩短。传感器和转换器合二为一的一体型结构，更能降低 电磁流量计的制造和安装成本。 （4 ）低能耗 低频矩形波励磁的磁场大部分时间工作在直流状态，铁芯的涡电流损失小；磁感应强度 的降低，使电磁流量计的能耗也大幅度地降低。现在，一般型电磁流量计的电耗在10～20W 以内。直流 24V 电压供电的两线制电磁流量计，包括励磁电流和信号输出仅为4-20mA。更 有甚者，消耗功率仅2mW，用锂电池供电可使用十年，能如同水表那样，在无交流电场合下 使用的电磁水表也在普及之中。 （5 ）适用范围和市场范围的扩大 现代电子技术发展和新型绝缘材料、磁性材料不断涌现，有条件制造不同形式的电磁 流量计，可以解决测量介质对电极的腐蚀、污染。电容式电磁流量计能解决介质电导率低至 1S/m 的流体测量，以代替传统的机械式容积流量计，用来测量纯水、制糖脱盐和含有油分 低电导率流体。 一体型、两线制、防爆型、高压型、具有现场总线数字通讯功能的电磁流量计，在化 工、石油、钢铁、冶金等工业生产过程自动控制中越来越受欢迎。 利用节流装置和电磁流量计相结合原理的潜水电磁流量计用来测量明渠流量，非满管 道流量测量的电磁流量计也是近几年来流量仪表发展的热门产品。在今天环境保护和节水节 能日益为人类社会重视的条件下，插入式流量计、流速计，在明渠、暗渠水、河道水及污水 测量发挥着重大作用。 食品工业、饮料、制药生产要求短的测量时间和定量批量罐装；造纸、矿浆等浆液及 脉动流量的测量，要求反映速度快，需要解决直流极化电