了解和掌握電磁流量計(jì)的基本工作原理，數(shù)學(xué)模型和基本結(jié)構(gòu)是電容式電磁流量計(jì)設(shè)計(jì)和調(diào)試的基礎(chǔ)。蒸汽流量計(jì)主要用于工業(yè)管道中蒸汽介質(zhì)流體的流量測(cè)量，蒸汽流量計(jì)特點(diǎn)是壓力損失小,量程范圍大,精度高,在測(cè)量工況體積流量時(shí)幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響。無可動(dòng)機(jī)械零件，因此可靠性高,維護(hù)量小。儀表參數(shù)能長(zhǎng)期穩(wěn)定。電磁流量計(jì)其作用是產(chǎn)生均勻的直流或交流磁場(chǎng)。直流磁路用永久磁鐵來實(shí)現(xiàn)，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，受交流磁場(chǎng)的干擾較小，但它易使通過測(cè)量導(dǎo)管內(nèi)的電解質(zhì)液體極化，使正電極被負(fù)離子包圍，負(fù)電極被正離子包圍，即電極的極化現(xiàn)象，并導(dǎo)致兩電極之間內(nèi)阻增大，因而嚴(yán)重影響儀表正常工作。當(dāng)管道直徑較大時(shí)，永久磁鐵相應(yīng)也很大，笨重且不經(jīng)濟(jì)，所以電磁流量計(jì)一般采用交變磁場(chǎng)，且是50HZ工頻電源激勵(lì)產(chǎn)生的。渦街流量計(jì)其特點(diǎn)是壓力損失小，量程范圍大，精度高，在測(cè)量工況體積流量時(shí)幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響。無可動(dòng)機(jī)械零件，因此可靠性高，維護(hù)量小。儀表參數(shù)能長(zhǎng)期穩(wěn)定。渦街流量計(jì)采用壓電應(yīng)力式傳感器，可靠性高，可在-20℃～+250℃的工作溫度范圍內(nèi)工作。有模擬標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，也有數(shù)字脈沖信號(hào)輸出，容易與計(jì)算機(jī)等數(shù)字系統(tǒng)配套使用，是一種比較先進(jìn)、理想的測(cè)量?jī)x器。該儀器主要分析了電磁流量計(jì)的測(cè)量原理，建立了基本的數(shù)學(xué)模型和流量信號(hào)的組成，并簡(jiǎn)要總結(jié)了電容式電磁流量計(jì)的傳感器結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)。

1.電磁流量計(jì)的工作原理：

法拉第電磁感應(yīng)定律指出，當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中向切下的磁場(chǎng)線方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)在導(dǎo)體所在的閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；它的大小與環(huán)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(yīng)電勢(shì)的大小，表示閉環(huán)的磁通，單位為WB；k為比例系數(shù)，無量綱，尺寸由實(shí)驗(yàn)確定，負(fù)號(hào)指示感應(yīng)電勢(shì)的方向。如果不考慮公式(2≤1)中的誘導(dǎo)電勢(shì)方向，則上層公式可表示為：dek k BLVdt。

式（2-2）中，B表示磁感應(yīng)強(qiáng)度，單位為T，L表示導(dǎo)體切割磁感應(yīng)線的有效長(zhǎng)度，單位為m; V表示垂直于磁感應(yīng)線的導(dǎo)體的移動(dòng)速度，單位是m / s。從電磁流量計(jì)的基本結(jié)構(gòu)可知，當(dāng)待測(cè)液體在磁場(chǎng)中進(jìn)行切割磁感應(yīng)線的運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)液體表面相當(dāng)于運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體，此時(shí)，還產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。根據(jù)圖2-1所示的物理模型，兩個(gè)檢測(cè)電極之間產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可表示為：abU？k BDV。

在上述公式中，abu為檢測(cè)電極兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，單位為v；k為常數(shù)，尺寸由實(shí)驗(yàn)確定；b為垂直測(cè)量管軸線上的磁感應(yīng)強(qiáng)度，單位為t；d為垂直測(cè)量管的直徑。測(cè)量管，單位為m；v為被測(cè)流體的平均速度，單位為m/s。

根據(jù)瞬時(shí)流量公式：24?VDVQ？(2-4)

結(jié)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(dāng)測(cè)得的直徑D和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小恒定時(shí)，可以從等式（2-3）得出結(jié)論：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)abU的大小與流體的平均速度成線性關(guān)系。被測(cè)量。同時(shí)，從等式（2-5）可知，瞬時(shí)流量vQ與檢測(cè)電極a和b之間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)abU成線性關(guān)系。因此，由電磁流量計(jì)測(cè)量的瞬時(shí)流量?jī)H與待測(cè)流體的平均速度有關(guān)，并且不受其他因素的影響。

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

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

(2)被測(cè)流體的電導(dǎo)率必須均勻。否則會(huì)影響電磁流量計(jì)基本微分方程的求解。