模块八 流量传感器_2（课件）- 《传感器与检测技术（项目教程）》同步教学（西安交大版·2015）

传感器与检测技术项目教程 学习单元一 差压式流量计 学习单元二 电磁流量计 学习单元三 涡轮流量计 学习单元四 涡街流量计 学习单元五 超声波流量计 模块八 流量传感器 学习单元二 电磁流量计 电磁流量计是利用法拉第电磁感应定律制成的一种测量导电液体体积流量的仪表，20世纪50年代初实现了工业化应用，近年来，世界范围内的电磁流量计产量占工业流量仪表总台数的5%~6.5%。20世纪70年代以来出现了键控低频矩形波激磁方式，逐渐替代了早期应用的工频交流激磁方式，仪表性能有了很大提高，得到了更为广泛的应用。大口径仪表较多应用于给排水工程；中、小口径仪表常用于固液双相等难测流体或高要求场所，如测量造纸工业纸浆液和黑液、有色冶金业的矿浆、选煤厂的煤浆、化学工业的强腐蚀液及钢铁工业高炉风口冷却水控制和监漏，长距离管道煤的水力输送的流量测量和控制；小口径、微小口径仪表常用于医药工业、食品工业、生物工程等有卫生要求的场所。 学习单元二 电磁流量计 电磁流量计的结构与工作原理 一、 电磁流量计的结构 1. 电磁流量计由流量传感器和转换器两大部分组成，其典型结构如图8-11所示。测量管上下装有励磁线圈，通励磁电流后产生的磁场穿过测量管，一对电极装在测量管内壁，与液体相接触，引出感应电动势，送到转换器。 图8-11 电磁流量计的典型结构 学习单元二 电磁流量计 励磁电流由流量转换器提供。流量转换器将传感器输出的电势信号经信号处理和放大后转换为正比于流量的4~20 mA的电流信号或脉冲信号，输出至显示记录仪表。因励磁波形的不同，电磁流量转换器的电路有多种形式。转换器由微处理机、励磁电路、缓冲放大电路、A/D转换电路与电源等组成，自动完成励磁、高低频电势信号采集、处理与转换。转换器还具有多种功能，如单量程、多量程、多通道设定，瞬时流量与累积流量运算、显示或流量控制，标准电流与脉冲输出，信号远传及各种报警检测，故障诊断等。 学习单元二 电磁流量计 电磁流量计的工作原理 2. 电磁流量计的测量原理如图8-12所示。当被测导电流体在磁场中沿垂直于磁力线方向流动而切割磁力线时，在对称安装的流通管道两侧的电极上将产生感应电动势，感应电动势的方向可以由右手定则确定。 图8-12 电磁流量计的测量原理 学习单元二 电磁流量计 当磁场强度和管道直径一定时，感应电动势的大小与流速成正比，即 E=BDv 式中，E为感应电动势，V；B为磁感应强度，T；D为管道直径，即导体在磁场内切割磁力线的长度,m；v为垂直于磁力线方向的液体流速，即被测液体流过传感器的平均流速,m/s。 对于具体的流量计，管内径D是固定的，磁感应强度B在有关参数确定后也是不变的，感应电势E的大小只取决于液体的平均流速。因此，感应电势与液体体积流量有如下关系： 学习单元二 电磁流量计 电磁流量计的选用与安装注意事项 二、 选用注意事项 1. 市场上的通用型电磁流量计的性能有较大差别，有些精度高、功能多，有些精度低、功能简单。精度高的仪表的基本误差为±0.5%~±1%，精度低的仪表的基本误差则为±1.5%～±2.5%，两者价格相差1~2倍。因此，测量精度要求不很高的场合（如非贸易结算、仅以控制为目的或只要求高可靠性和优良重复性的场合）选用高精度仪表在经济上是不合算的。 学习单元二 电磁流量计 有些型号仪表号称有更高的精确度，基本误差仅为±0.2%~±0.3%，但有严格的安装要求和参比条件，如环境温度为20~22 ℃，前后置直管段长度要求分别大于10D、3D（通常为5D、2D），甚至要求流量传感器要与前后置直管组成一体在流量标准装置上做实流校准，以减少夹装不善的影响。因此，多种型号进行选择比较时，不要只看高指标，要详细阅读制造厂样本或说明书，做综合分析。 市场上电磁流量计的功能差别也很大，简单的就只是测量单向流量，只输出模拟信号带动后位仪表；多功能仪表有测双向流、量程切换、上下限流量报警、空管和电源切断报警、小信号切除、流量显示和总量计算、自动核对和故障自诊断、与上位机通信和运动组态等功能。 学习单元二 电磁流量计 安装注意事项 2. 电磁流量计的安装位置应选择在任何情况下检测导管内都能充满液体的地方，避免检测导管内没有液体，而指针却不在零位所造成的错觉。最好是垂直安装，使被测液体自下而上流经仪表，这样可以避免当导管中有沉淀物或流体流经电极时产生气泡而造成的检测误差。如不能垂直安装时，也可水平安装，但要使两电极在同一水平面上。 学习单元二 电磁流量计 电磁流量计的输出信号比较弱，在满量程时也只有2.5~8 mV，流量很小时，输出只有几微伏，外界略有干扰就会影响检测的精度。因此，传感器的外壳、屏蔽线、检测导管及传感器两端的管道都要接地，并且要求单独敷设接地点，