摘要：闡述了電磁流量計(jì)的工作原理，以及傳感器（探頭）安裝使用過程中應(yīng)注意的問題，以及測(cè)量數(shù)據(jù)精度的影響因素和補(bǔ)償措施。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。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。

1 使用現(xiàn)狀

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，圍堰法在流量檢測(cè)中的應(yīng)用越來越少。相比之下，電磁流量計(jì)具有檢測(cè)精度高、攜帶方便、檢測(cè)速度快等優(yōu)點(diǎn)。目前，電磁流量計(jì)在管道流體流量測(cè)量中得到了廣泛的應(yīng)用。

2電磁流量計(jì)的使用原理

根據(jù)信號(hào)檢測(cè)原理，電磁流量計(jì)可分為傳播速度差法（直接時(shí)差法、相位差法、頻差法）、波束偏移法、多普勒法、相關(guān)法和噪聲法。目前，超聲波傳播時(shí)差法的應(yīng)用最為廣泛。其工作原理是超聲波在流體中的傳播速度受流體速度的影響。通過測(cè)量超聲波在流體中的傳播速度，可以檢測(cè)流體的速度并轉(zhuǎn)換流速。當(dāng)超聲波在流體中傳播時(shí)，平滑傳播的超聲波傳播速度將增加，逆流傳播的超聲波傳播速度將降低，即在相同傳播距離下存在不同的傳播時(shí)間，然后通過使用傳播速度差與測(cè)量的流體速度值之間的關(guān)系來計(jì)算流速。

圖1電磁流量計(jì)的時(shí)差法示意圖

如圖1所示，有兩個(gè)超聲波傳感器。兩個(gè)傳感器安裝在流體管道的兩側(cè)，并保持一定的距離。管道內(nèi)徑為d，超聲波筆路徑長(zhǎng)度為l，超聲波下游流速為tu，逆流流速為td，超聲波傳播方向與流體流動(dòng)方向的夾角為。

公式：非流動(dòng)介質(zhì)中的c-超聲聲速；流體介質(zhì)的v流速度。

(2) - (1) 得

其中x是兩個(gè)傳感器在管道方向上的距離。

假設(shè)與介質(zhì)中的超聲波速度相比，流體的流速是少量的，即：

3流量測(cè)量精度的影響因素

3.1 探頭的耦合性能

3.1.1表面粗糙度

當(dāng)超聲波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)時(shí)，在介質(zhì)的界面上會(huì)發(fā)生反射、透射以及散射。當(dāng)反射器完全光滑時(shí)，我們認(rèn)為散射效應(yīng)為零，光滑時(shí)表面散射效應(yīng)很小(Ra6.3)。過高的粗糙度會(huì)引起探頭與管壁表面耦合界面的嚴(yán)重散射現(xiàn)象，使超聲回波形發(fā)生畸變，從而損失大量的超聲能量，降低傳感器(探頭)接收到的能量強(qiáng)度，影響測(cè)量效果。

3.1.2探針晶片對(duì)管道外壁的調(diào)整

傳感器（探針）芯片的安裝是水平平面，管道是具有一定曲率的近平面。這將不可避免地導(dǎo)致一些超聲波在晶圓發(fā)射后通過偶聯(lián)劑有效進(jìn)入管道內(nèi)壁時(shí)發(fā)生故障，從而影響測(cè)量效果。