1基本原理：

插入管道式電磁流量計(jì)是設(shè)計(jì)用于測(cè)量電解質(zhì)流體的，測(cè)量原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。根據(jù)該定律，任何導(dǎo)體通過磁場(chǎng)作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電壓，該感應(yīng)電壓由下式給出：

式（1） U=K·B·L·V

上式中：U=感應(yīng)電壓 K=儀表常數(shù) B=磁場(chǎng)強(qiáng)度

L=導(dǎo)體長(zhǎng)度 V=導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)速度

因此，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度B為常數(shù)時(shí)，感應(yīng)電壓U正比于運(yùn)動(dòng)的速度V如圖（1）

對(duì)插入管道式電磁流量計(jì)來說，管路中導(dǎo)電的液體就是在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體，兩電極間的距離就是導(dǎo)體的長(zhǎng)度L。如圖（2）

其感應(yīng)電壓與平均流速成正比，此時(shí)管道中流體流量就可由下得出：

式（2） Q=πD2U/4KBL （式中D為管道直徑）

在上式的右面，除感應(yīng)電壓U外都是常量。因此，流量Q與U成正比關(guān)系。而感應(yīng)電壓U可由與磁場(chǎng)成直角并于流體方向成直角的兩根與介質(zhì)接觸的導(dǎo)電電極所檢測(cè)出來。檢測(cè)出來的信號(hào)電壓會(huì)有電化學(xué)干擾電壓疊加其上，在變送轉(zhuǎn)換時(shí)，應(yīng)首先將干擾電壓分離掉。磁場(chǎng)是由方波恒流電流經(jīng)勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的。獲得的脈沖電壓信號(hào)是較容易與具有直流性質(zhì)的電化學(xué)干擾電壓相分離。

2平均速度的概念及平均速度點(diǎn)的位置

根據(jù)尼庫拉磁（NIKURADS）對(duì)管道內(nèi)流體各點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度的數(shù)學(xué)模型：

其中 VY是距管壁距離為Y的流體的運(yùn)動(dòng)速度

VC是管道中心點(diǎn)的速度

Y是距管壁的軸向距離

R是管道的內(nèi)半徑，見圖（3）

n是根據(jù)雷諾數(shù)（Re）變化的一個(gè)數(shù)

n=21.5074-10.401lgRe+2.1572lg2Re-0.1275lg3Re

而管道流體的平均速度Vm與VC的關(guān)系可由式（3）經(jīng)過對(duì)Y的積分運(yùn)算可得：

式（4）

把式（4）代入式（3）中，得到平均速度Vm處的距管壁的軸向距離Ym與半徑R的比值關(guān)系：

即 式（5）

由上式在各種流速下計(jì)算結(jié)果可知，當(dāng)Re>3000時(shí)，即流體成湍流狀態(tài)時(shí)，平均流速點(diǎn)的位置都在距管壁0.12D左右處。D是管道的內(nèi)徑。

由于在測(cè)量過程中，電磁流量計(jì)插入管道中，占據(jù)一定的空間，使得流過電極處的速度有所增加。所以應(yīng)該用降低插入深度來補(bǔ)償，經(jīng)過計(jì)算和大量的實(shí)踐，修正插入深度為管道內(nèi)徑的10%。

3系統(tǒng)的功能

傳感器的磁場(chǎng)是由轉(zhuǎn)換器提供的近似于矩形波的電流，經(jīng)勵(lì)磁線圈而產(chǎn)生的。這勵(lì)磁電流在正負(fù)值之間交變。在正比于勵(lì)磁電流的磁場(chǎng)作用下，流體流過傳感器探頭時(shí)，在兩檢測(cè)電極之間就會(huì)產(chǎn)生相同頻率的正、負(fù)交變且正比于流量的信號(hào)電壓。

由于流體是導(dǎo)電的，在電極與地之間即會(huì)產(chǎn)生電解元素。它們產(chǎn)生的直流電壓在兩個(gè)檢測(cè)電極上是不對(duì)稱的。即兩檢測(cè)電極間有一個(gè)干擾電壓US（與流體流量大小無關(guān)），為此原因，一個(gè)直流干擾電壓疊加在放大器輸出端的測(cè)量信號(hào)上。假設(shè)在一個(gè)測(cè)量周期內(nèi)，電化學(xué)干擾電壓US是同極性的，如圖（4）

在*相位，線圈電流為正，它產(chǎn)生一個(gè)正的測(cè)量信號(hào)Um，疊加其上的是電化學(xué)干擾電壓+Us。在第二相位時(shí)，線圈電流為負(fù)，產(chǎn)生的測(cè)量信號(hào)為-Um ，疊加其上的還是電化學(xué)干擾電壓+Us。在HWLDE電磁流量計(jì)中，此干擾電壓是通過轉(zhuǎn)換器電路的運(yùn)算，由正、負(fù)檢測(cè)信號(hào)的相互補(bǔ)償所消除。即

式（6） （Um+Us）-(-Um+Us)=2Um

上面的處理既消除了電化學(xué)干擾信號(hào)Us，同時(shí)也放大了流量檢測(cè)信號(hào)的幅值，使本儀表的靈敏度大為提高。

4方框圖及功能

該型儀表的原理方框見圖（5）

圖（5）中，A是傳感器，其中F1 是勵(lì)磁線圈，E1和E2是檢測(cè)電極，B是標(biāo)準(zhǔn)型轉(zhuǎn)換器，2-阻抗變換/放大，3-量程調(diào)整電位器，4-中間放大器，5-范圍選擇開關(guān)（×1，×0.5，×0.25），6-存儲(chǔ)器電路，7-差動(dòng)放大，8-電壓/頻率轉(zhuǎn)換，9-光電隔離，10-頻率/電流轉(zhuǎn)換，11-參考電阻，12-矩形波電流發(fā)生器，13-電源，14-開關(guān)控制器

傳感器A的勵(lì)磁線圈F1，從勵(lì)磁電源12得到一個(gè)受精確控制的周期交變的直流電流，此電流周期與開關(guān)控制器14的固定周期同步。電極E1、E2的感應(yīng)電壓通過屏蔽電纜送到輸入放大器2。再經(jīng)過由3、4、5組成的量程調(diào)整電路，送入存儲(chǔ)器電路6。兩個(gè)存儲(chǔ)器電路由控制器14控制采樣，分別存儲(chǔ)正測(cè)量信號(hào)和負(fù)測(cè)量信號(hào)。如圖（6），采樣脈沖信號(hào)S1、S2由控制器14發(fā)出，控制兩只開關(guān)SW1和SW2。當(dāng)S1處于高電平期間（持續(xù)時(shí)間為t,t小于1/6周期）時(shí)，開關(guān)SW1導(dǎo)通，信號(hào)的正半周期被通過。當(dāng)S1處于零電平時(shí)，開關(guān)SW1就截止，信號(hào)被阻斷。同理，當(dāng)S2處于高電平期間（持續(xù)時(shí)間也為t時(shí)），開關(guān)SW2導(dǎo)通。信號(hào)的負(fù)半周期被通過，S2處于零電平期間時(shí)，SW2截止，信號(hào)被阻斷。開關(guān)SW1和SW2是交替輪流地導(dǎo)通和截止的，它的周期和勵(lì)磁電流的周期同步。從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)信號(hào)正、負(fù)半周期的采樣動(dòng)作。兩個(gè)正、負(fù)測(cè)量信號(hào)再通過差放電路7，輸出的信號(hào)中就不再含有電化學(xué)干擾信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)了式（6）的功能。輸出的電壓信號(hào)再經(jīng)過電壓/頻率轉(zhuǎn)換，光電隔離，頻率/電流轉(zhuǎn)換輸出標(biāo)準(zhǔn)的4（0）～20mA流量信號(hào)。