电磁流量计的组成结构

电磁流量计在结构上一般由电磁流量传感器和电磁流量转换器两部分组成。，传感器安装在生产过程工艺管道上感受流量信号，并将流量信号转换为电动势信号；转换器将来自传感器的低电平毫伏信号进行放大，并转换成标准信号，以便于进行显示、记录、积算和调节控制。一般情况下，传感器和转换器是分体的，也有的将转换器和传感器装在一起，组成一体型电磁流量计。

一、 电磁流量传感器

电磁流量传感器主要由测量管、励磁系统、电极、衬里及干扰调整机构等外壳部分组成。为了使传感器稳定可靠地工作，准确地感受测量信号，传感器应满足如下要求：

①能提供一个足够大的且与流量成正比的电势信号；

②能把干扰信号抑制到最小程度，使信噪比足够大；

③能适应恶劣环境条件，工作可靠。

1、测量管

测量管是一根内部衬有绝缘衬里的高阻抗非磁性材料制成的直管段，其作用是让被测液体通过。它位于传感器中心，两端带有连接法兰或其他形式的联结装置与管道连接。测量管的非导磁材料是为了让磁力线能顺利地穿过测量管进入被测介质，高阻抗是为了减少电涡流，内部衬有绝缘材料（绝缘衬里）是为了防止电极上的流量信号被金属管壁所短路。

2、 励磁系统

励磁系统是指在测量管外侧上、下各安装的一组线圈和铁心，用以产生励磁方式所规定波形的磁场。其中分段绕组式励磁系统可以减小流量传感器的体积，保证磁场均匀，目前应用比较所以广泛。

3、 电极

电磁流量传感器的电极一般由非导磁的不锈钢材料制成，安装在与磁场垂直的测量管两侧管壁上，宜在管道的水平方向，它的作用是把被测介质切割磁力线所产生的感应电势信号（流量信号）引出，并防止沉淀物堆积在电极上而影响测量精度。电极要与衬里齐平，以便流体通过时不受阻碍。

4、 衬里

衬里是指在测量管内侧及法兰密封面上的一层完整的电绝缘耐蚀材料。绝缘衬里直接接触被测介质，主要作用是增加测量导管的耐磨与耐蚀性，防止感应电动势被金属测量导管管壁短路。目前有的采用工业陶瓷衬里，它耐腐蚀、耐磨损、高温高压下不变形，电极与衬里间相烧结以解决管壁渗漏问题。

5）外壳

一般用铁磁材料制成，既起保护传感器的作用（励磁线圈的外罩），又起密封作用。

此外，如采用正弦波励磁方式，传感器还应有干扰调整机构。该机构实际上是一个“变压器调零”装置，可以抑制由于“变压器效应”而产生的正交干扰。

二、 电磁流量转换器

流体流动产生的感应电势十分微弱，采用50HZ交流电源供电，因而各种干扰因素的影响很大。电磁流量转换器的作用是把电磁流量传感器输出的毫伏级电压信号放大，并转换成与被测介质体积流量成正比的标准电流、电压或频率信号输出，同时能抑制主要的干扰信号。

根据电磁流量计的测量特点，转换器应满足下列要求：

1、 线性放大能力

转换器应具有高稳定性能的线性放大器，能把毫伏级流量信号放大到足够高的电平，并线性地转换成标准电信号输出。

2、 要求转换器具有很高的输入阻抗

由于感应电动势的通道是两个电极间的液体，被测液体的导电性能往往很低，例如100㎜管径，被测介质是蒸馏水时，内径约为20KΩ左右。转换器的输入阻抗越高，测量时就不容易受传感器内阻变化的影响，可测介质的电导率下限也可降得越低。另外，即扩大了电磁流量计的应用范围。考虑到分布电容的影响，故一般希望转换器的输入阻抗要大于10MΩ，要超过100 MΩ。

3、 转换器能够分辨和抑制各种干扰信号

根据不同的励磁方式，转换器应有相应的措施抑制或消除各干扰信号的影响。

如果采用工频正弦波励磁方式，则存在电磁感应产生正交干扰和与感应电势同相位的共模干扰信号。对于正交干扰信号，一方面在传感器中增加干扰调整机构调零，另一方面在转换器中利用正交干扰电压自动补偿降低正交干扰电势的影响，即将经过主放大器放大后的正交干扰信号通过相敏检波的方式鉴别分离出来，然后反馈到主放大器的输入端，以抵消输入端进来的正交干扰信号。对于共模干扰信号，可在转换器的前置放大级采用差分放大电路，以利用差分放大器的高共模抑制比，使进入转换器输入端的同相干扰信号得不到放大而被抑制。在转换器的前置放大器中增加恒流源电路，能更好地抑制同相干扰。

对于矩形波励磁方式，应避开上升沿和下降沿处的微分干扰采样流量信号。

4、 应能消除电源电压和频率波动的影响

感应电动势与磁场强度有关。如果励磁电源电压和频率有波动，必然要引起磁场强度的变化，从而影响测量的正确性。因此，必须在转换器部分采取措施，以消除电源波动的影响。

对于交流正弦波励磁的电磁流量传感器，磁感应强度B也为与电源频率的正弦信号。当电源电压或频率波动时，也会使感应电动势E波动。所以，在测量流量信号时，如果只测量电势信号E，就会使仪表的工作受电压和频率波动的影响。为了消除电源电压和频率波动的影响，可采用测量比值E/B，而不是仅测量E的方法。这样，从流量的基本测量关系式可知，当管道直径D固定时，所测得的信号E/B恰能反映瞬时体积流量q_v，消除电源电压和频率的影响。

对于矩形波励磁的电磁流量传感器，由于磁场强度已基本不受电源的影响，可直接避开微分干扰采样流量信号。