1.電嫩流量計的發(fā)展
利用電磁感應(yīng)原理測量流量是眾多流量測量方法中的方法之一。它能夠測量多種形狀流道內(nèi)導(dǎo)電液體的流速和流量，是法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用。
電磁感應(yīng)定律是1831年英國物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)的。法拉第電磁感應(yīng)定律講：當(dāng)導(dǎo)體在磁場中作切割磁力線運(yùn)動時，在導(dǎo)體兩端就會感應(yīng)一個與磁場方向和導(dǎo)體運(yùn)動方向相互垂直的感應(yīng)電動勢。感應(yīng)電動勢的大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度和運(yùn)動速度成正比。
1832年法拉第在泰晤士河滑鐵盧橋的兩岸，選擇與水流方向垂直的地磁場方向的地方，放下兩個金屬棒當(dāng)作電極來測量河水的流速。這是一次電磁流量計的試驗。但是，由于電化學(xué)反應(yīng)、熱電效應(yīng)等原因，測出的信號是虛假的，并且流速信號被河床短路。加上當(dāng)時的測量條件限制，所以他失敗了。有幸的是，他在1851年見到了Wollsaton等人利用電磁感應(yīng)法測量英吉利海峽潮汐試驗的成功。
到了1917年，史密斯和斯皮雷安獲得了應(yīng)用電磁感應(yīng)的原理制造船舶測速儀的，并推薦使用交流勵磁來克服水的極化影響，從而開辟了電磁流速計在海洋學(xué)上的應(yīng)用。
1930年，威廉斯將硫酸銅溶液在置于直流磁場中的一個不導(dǎo)電圓管內(nèi)流動，檢測圓管兩電極間的直流電壓與流速成正比，這種裝置成為一種簡單的電磁流量計。威廉斯次用數(shù)學(xué)上的方法分析圓管內(nèi)流速分布對測量的影響，提出了以管中心軸為對稱的流速分布不影響電磁流量計測量精度的理論。盡管他的分析在數(shù)學(xué)上有錯誤，但自此有了電磁流量計的基礎(chǔ)理論。
1932年前后，根據(jù)Fabre的建議，生物學(xué)家Willams、A.柯林利用電磁流量計測量和記錄瞬時的動脈血液流量獲得了成功。
第二次世界大戰(zhàn)以后，原子能工業(yè)有了迅猛的發(fā)展，因而能夠測量液態(tài)金屬的永磁，使電磁流量計得以發(fā)展和應(yīng)用。但是，由于當(dāng)時電子技術(shù)尚還落后，它的使用領(lǐng)域還不能擴(kuò)大到一般工業(yè)中去。
1950年，荷蘭人首先在挖泥船上使用電磁流量計測量泥漿流量。后來電磁流量計在美國的一般工業(yè)生產(chǎn)中得到了應(yīng)用。
1955年日本的北辰電機(jī)和橫河電機(jī)分別引進(jìn)美國Fischer&Porter公司和Foxboro公司的電磁流量計產(chǎn)品，經(jīng)過不斷地消化、吸收和改進(jìn)，其電磁流量計很快進(jìn)人行列。1955年前后，前蘇聯(lián)、英國、德國也成功地生產(chǎn)出電磁流量計。
20世紀(jì)60年代初，?？死锓?J.A Shercliff)在柯林(A.Kolin)等前人無限長均勻磁場的電磁流量計的數(shù)學(xué)解析基礎(chǔ)上，完成了
.有限長均勻磁場下等流速情況的數(shù)學(xué)解析，并用權(quán)重函數(shù)的理論揭示了產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的微觀特性，使得電磁流量計有了系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論。同時，在電子工業(yè)飛速發(fā)展和工業(yè)自動化程度不斷提高的條件下，電磁流量計逐漸完善、成熟起來，發(fā)展成為一種性能優(yōu)良的流量儀表，在工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。
20世紀(jì)60年代后期到70年代中期，隨著對三維權(quán)重函數(shù)的深入研究，出現(xiàn)了權(quán)重分布磁場的電磁流量計，使得有限的磁場長度大大縮短，并在一定程度上改善了測量對流速的不敏感性。
同時，也有利于流量計制造簡化與降低成本。三維權(quán)重函數(shù)的研究成果，對這時期電磁流量計的發(fā)展有重大的指導(dǎo)意義。由于這一時期集成電路的迅速發(fā)展和世界能源危機(jī)對流量測量儀表提出的更高性能要求，出現(xiàn)了低頻矩形波勵磁的新技術(shù)。低頻矩形波勵磁電磁流量計，集中了交流勵磁流量計能抑制直流磁場信號中的極化干擾和降低交流磁場流量計中信號所含電磁感應(yīng)干擾信號成分兩方面的優(yōu)點(diǎn)，提高了流量計的零點(diǎn)穩(wěn)定性、靈敏度和測量精度，降低了功率消耗，解決了互換性等問題，形成了電磁流量計發(fā)展的一次高潮。
20世紀(jì)80年代以來，微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，使電磁流量計制造技術(shù)更加成熟和完善，其應(yīng)用領(lǐng)域更加擴(kuò)大。當(dāng)代的電磁流量計采用單片機(jī)技術(shù)，用數(shù)字的處理方法等措施使電磁流量計的測量精度和性能不斷提高，并可充分利用計算機(jī)具有信息貯存、分時處理、運(yùn)算和控制能力的優(yōu)勢。因此，比較容易實(shí)現(xiàn)了雙向測量、空管檢測、多量程自動切換、人機(jī)對話、與上位機(jī)通訊、自診斷等附加功能。新一代具有HART協(xié)議及其他現(xiàn)場總線的電磁流量計更為用戶實(shí)現(xiàn)全新的現(xiàn)場總線生產(chǎn)控制與管理提供了條件。所以，一體型、兩線制、防爆型、高壓型、具有通訊功能的電磁流量計在化工、石油、鋼鐵、冶金等工業(yè)生產(chǎn)過程自動控制中越來越受歡迎。
使用領(lǐng)域的擴(kuò)大，出現(xiàn)了應(yīng)用電磁感應(yīng)法的各種新型導(dǎo)電液體流量測量儀表和系統(tǒng)，臂如能測量低電導(dǎo)率的電容式電磁流量計、
用于測量自流排水的非滿管電磁流量計、用于明渠測量的潛水電磁流量計、使用能測量明渠和大口徑管道點(diǎn)流速的電磁流速計與插入電磁流量計以及組成電磁流速一水位法的明渠測量系統(tǒng)等。
我國早在20世紀(jì)50年代末就開始研制電磁流量計，60年代初上海光華儀表廠開始向社會提供產(chǎn)品。1967年由上海工業(yè)自動化儀表研究所、上海光華儀表廠、開封儀表廠、天津市自動化儀表三廠等參加，在上海工業(yè)自動化儀表研究所組織了全國電磁流量計統(tǒng)一設(shè)計。盡管時間不長，大家集思廣益，提高了對電磁流量計的認(rèn)識，在不到一年的時間設(shè)計開發(fā)出系列的國產(chǎn)產(chǎn)品。
更重要的是這次全國電磁流量計統(tǒng)一設(shè)計為我國電磁流量計后來的發(fā)展打下基礎(chǔ)，培養(yǎng)了人才。
20世紀(jì)70年代中期，受工業(yè)國對電磁流量計的影響，我國電磁流量計理論的研究也進(jìn)人了高潮。1975年6月，物理學(xué)家、北京大學(xué)王竹溪教授和趙凱華教授受開封儀表廠之邀，對電磁流量計權(quán)重函數(shù)理論進(jìn)行了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)解析，并授業(yè)講演，帶動了華中工學(xué)院、東北工學(xué)院、上海交通大學(xué)等眾多高校積極參與電磁流量計理論的研究，并開發(fā)出我國的權(quán)重分布磁場電磁流量計產(chǎn)品。
我國的電磁流量計是較早、較成功地走引進(jìn)技術(shù)以及和企業(yè)合資的改革之路的高科技產(chǎn)品之一。這不僅使電磁流量計骨干生產(chǎn)企業(yè)得以迅速發(fā)展，而且?guī)恿似渌a(chǎn)電磁流量計的中小型企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。目前，我國生產(chǎn)電磁流量計基本是以低頻矩形波勵磁為主，逐步進(jìn)入權(quán)重磁場和智能化流量計時代。產(chǎn)品口徑系列由3mm到3000mm,測量精度在±0.3%R或±1%FS范圍。生產(chǎn)廠家由20世紀(jì)80年代初期的4家發(fā)展到目前大約30多家；產(chǎn)量由年產(chǎn)不足千套到今天已年產(chǎn)近三萬套。
無論制造技術(shù)水平、開發(fā)能力還是市場發(fā)展，我國的電磁流量計與水平的距離在迅速地縮小。
我國1980年制定了電磁流量計行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。隨著技術(shù)發(fā)展和進(jìn)步，1999年又進(jìn)行了修訂，等同采用IS0國際標(biāo)準(zhǔn)(IS09104:
1991和IS06817:1992)的國家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T186592002[封閉管道中導(dǎo)電液體流量的測量電磁流量計的性能評定方法]和GB/T18660-2002[封閉管道中導(dǎo)電液體流量的測量電磁流量計的使用方法]已經(jīng)頒布。使得今后我國的電磁流量計能夠與國際接軌，為發(fā)展我國的電磁流量計創(chuàng)造了條件。
2.電嫩流量計的特點(diǎn)
電磁流量計由傳感器和轉(zhuǎn)換器組成。由于原理和結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，傳感器具有以下主要優(yōu)點(diǎn)：
(1)結(jié)構(gòu)簡單，無活動部件和阻礙被測介質(zhì)流動的擾動件或節(jié)流件，不會發(fā)生管道堵塞、磨損等問題。因此，電磁流量計特別適用于測量液、固兩相介質(zhì)，臂如帶有懸浮物、固體顆粒、纖維或粘度較大的導(dǎo)電性漿液?？捎脕頊y量污水、泥漿、礦漿、紙漿、化學(xué)纖維漿等介質(zhì)的流量。由于測量管是直通管，不會殘留介質(zhì)，并便于清洗和消毒，因此也特別適合于食品和制藥工業(yè)，用來測量玉米漿、果汁、酒液、藥漿和血液等特殊介質(zhì)的流量。
由于沒有節(jié)流件，被測介質(zhì)在傳感器測量管內(nèi)流動時，幾乎無壓力損失，僅消耗10~20W的電功率，這點(diǎn)與有節(jié)流的差壓式流量計相比，其節(jié)能效果十分突出。以管徑d=lm,流量qv=6000m3/h的管路為例，當(dāng)采用文丘里管，配40kPa的差壓變送器時，其性壓力損失造成額外消耗泵的功率約為10kW;當(dāng)使用孔板流量計，配40kPa的差壓變送器，額外消耗泵的功率約為32kW。對于在節(jié)能要求越來越迫切的今天，節(jié)能被人們重視，節(jié)能成為電磁流量計發(fā)展的一大優(yōu)勢。
(2)電磁流量計是一種測量體積流量的儀表，其測量不受流體的密度、溫度、壓力、粘度、雷諾數(shù)以及在一定范圍內(nèi)電導(dǎo)率變化的影響。電磁流量計只需用水作為試驗介質(zhì)進(jìn)行標(biāo)定，而不需要作附加修正就可用來測量其它導(dǎo)電性液體。這是其他流量計所不具備的優(yōu)點(diǎn)。
(3)電磁流量計測量范圍很大。同一口徑傳感器，滿量程流速在0.3~15m/s范圍內(nèi)任意設(shè)定，即上限范圍度(rangeablity)為
5:;每個量程又可從2%一99%線性測量范圍度(tum)為50，總的測量范圍度可達(dá)25001電磁流量計的測量范圍可涵蓋親流和層流狀態(tài)兩種速度分布狀態(tài)，這是差壓式流量計、輪式、渦街等流量計也不能與之相比擬的。
(4)測量原理上是線性的，測量精確度高，可達(dá)指示值的±0.2%~±0.5%。因此，既可用作工業(yè)生產(chǎn)過程檢測，又可用作貿(mào)易結(jié)算的計量儀表。電信號輸出，測量的反映速度快，可測脈動流量和快速累積總量。具有統(tǒng)一的電流、頻率信號和數(shù)字通訊信號輸出，可供遠(yuǎn)傳、指示、記錄和控制。
(5)耐腐蝕性能好。由于傳感器具有橡膠、氟塑料或工業(yè)陶瓷等材料襯里，其他與被測介質(zhì)接觸部分只有電極和接地環(huán)，使用不同的電極和接地環(huán)材質(zhì)，可方便解決腐蝕性流體測量。
(6)原理上是測量過水?dāng)嗝娴钠骄魉伲盘柊礄?quán)重分布面積分，對流速分布的要求較低。因此，傳感器前后的直管段要求比其他流量計短。傳感器的安裝可以是水平的、垂直的或任意角度（但流體由下向上流動）。
(7)可測正、反兩個方向的流動流體。
(8)使用可靠，維護(hù)方便，壽命長。
但是，電磁流量計不能測量氣體
蒸汽和含有大量氣泡的
體，不能測量石油、石油制品和不導(dǎo)電的有機(jī)溶劑等液體。受里材料和電氣絕緣材料的溫度限制，目前工業(yè)電磁流量計還不測量高溫介質(zhì)。
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