電磁流量變送器的工作原理
原理：
電磁流量變送器就是利用法拉第電磁感應(yīng)定律制成的，只是其中切割磁力線的導(dǎo)體不是一般的金屬導(dǎo)體，而是具有一定電導(dǎo)率的液體流柱，切割磁力線的長度是兩電極之間的距離，近似等于液柱的直徑，即測量管內(nèi)徑D，如下圖所示：

由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，電極兩端感應(yīng)電動勢的大小可近似等于：

由上式可知，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B為一定值，并且兩電極間的距離固定不變時(shí)，電極兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢只與被測流體的平均流速成正比。
在測量管內(nèi)，穿過測量管橫斷面的液體的瞬時(shí)體積流量為：

由此可推導(dǎo)出：


由上式可以看出，感應(yīng)電動勢e與瞬時(shí)體積流量Q是線性關(guān)系，它只與磁感應(yīng)強(qiáng)度B和測量管內(nèi)徑D有關(guān)，而與其他物理參數(shù)的變化無關(guān)，這就是電磁流量計(jì)的最大優(yōu)點(diǎn)。
在這里需要需要說明，上述這些粗略計(jì)算的方程式要符合下面一些假定條件才能成立。
首先假定磁場是恒定不變，而且是均勻分布的。這就可以忽略導(dǎo)電性液體在磁場中運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生的另外兩種效應(yīng)的影響，即在液體中的感生電流與電磁力相互作用時(shí)對液體運(yùn)動的影響。這兩種效應(yīng)僅在測量液態(tài)金屬時(shí)才不能忽視。
其次，假定被測液體的流速分布式軸對稱的，而且在液體中感生電流要與電場對稱，并平行于液體的軸向運(yùn)動。另外，假設(shè)液體的電導(dǎo)率是均勻的和各向同性的，并且不受電場或液體運(yùn)動的影響，因而排除了“霍爾效應(yīng)”的影響。并且還假定了被測液體電導(dǎo)率的變化和由于液體溫度的非均勻性所引起的熱電效應(yīng)及離子遷移等的影響都可忽略不計(jì)，這是因?yàn)樵谕ǔＧ闆r下，這些效應(yīng)的影響都是很小的。
此外，還假定了被測液體是非磁性的，并且它的磁導(dǎo)率μ與真空中的磁導(dǎo)率是一樣的。這就可以不去考慮 液體的磁性與工作磁場相互作用的影響。這種影響僅在測量鐵磁性礦漿流量時(shí)才會出現(xiàn)。
因此，在上述一些條件下測定流量時(shí)，可以認(rèn)為感應(yīng)電動勢e與瞬時(shí)體積流量Q成正比，且完全是線性關(guān)系。
這就是電磁流量變送器的基本工作原理。

激磁方式
1.直流激磁
上述公式中是在磁場恒定的情況下推導(dǎo)出來的，即磁場是用直流激磁或永磁鐵所產(chǎn)生的恒定磁場，這種直流磁場變送器的最大優(yōu)點(diǎn)是受交流電磁場干擾的影響很小，因而液體中自感影響可以忽略不計(jì)。但是，使用直流磁場易使通過測量管內(nèi)的電解質(zhì)液體被極化，導(dǎo)致正電極被負(fù)離子包圍，負(fù)電極被正離子包圍。如圖所示。隨著時(shí)間的延長，電極表面上聚集的離子層加厚，將阻礙導(dǎo)電離子的繼續(xù)移動，導(dǎo)致電極間的內(nèi)阻增大，因而嚴(yán)重影響儀表的正常工作。
但是，當(dāng)測量電導(dǎo)率很高而又不能電解的液態(tài)金屬時(shí)，例如常溫的汞，高溫的鈉、鉍等。用直流磁場的變送器是有利的。因?yàn)槭褂媒涣鞔艌鲎兯推鲿谝簯B(tài)金屬中產(chǎn)生強(qiáng)烈的磁感應(yīng)渦電流，并引起“集膚效應(yīng)”。這不僅會使變送器的內(nèi)阻增大，而且這些感應(yīng)渦電流又會產(chǎn)生較強(qiáng)的二次磁通。使工作磁場被扭曲而產(chǎn)生畸變，影響儀表的正常工作。但是，這種效應(yīng)時(shí)隨磁場變化頻率的降低而減少的。在直流磁場下，這些現(xiàn)象就不會產(chǎn)生的。

2.交流激磁
目前，工業(yè)上使用的電磁流量變送器，大多采用工頻（50赫茲或60赫茲）電磁交流激磁，其工作原理如下圖：

交流磁場變送器的主要優(yōu)點(diǎn)是能消除電極表面的極化作用，降低變送器的內(nèi)阻。另外，采用交流激磁，輸出信號也是交流的，放大和轉(zhuǎn)換低電平高阻抗的交流信號要比直流信號容易。
如果交流磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為：

則兩極（A和B）上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：

同樣被測液體的體積流量為：

由上式可知，當(dāng)測量管內(nèi)徑D固定不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度B為一定值時(shí)，兩電極輸出的感應(yīng)電動勢e與流量Q成正比。這就是交流磁場電磁流量變送器的基本工作原理。
但是，用交流磁場又會帶來一系列的電磁干擾信號問題。例如90°干擾、同相干擾等。而且這些干擾信號又都與有用的流量信號混雜在一起。如何正確區(qū)分流量信號和干擾信號，并怎樣有效地抑制和排除各種干擾信號，就成為交流激磁電磁流量計(jì)制造過程中的重要課題。
此外，采用市電作為激磁電源，易受電網(wǎng)電壓和頻率波動的影響，所以要有必要的補(bǔ)償措施。


3.恒定電流方波激磁
上述直流激磁變送器和交流激磁變送器都各有優(yōu)缺點(diǎn)。為了充分利用這二種激磁方式的優(yōu)點(diǎn)，盡量避免它們的缺點(diǎn)。可采用恒定電流方波激磁方式。這種電路的原理如下所示：

由圖可知，這種電路的工作原理是在轉(zhuǎn)換器中由晶體管開關(guān)電路產(chǎn)生正負(fù)交變的方波恒定電流，然后輸入變送器的激磁線圈。此開關(guān)電路轉(zhuǎn)換的頻率僅為市電頻率的二分之一或四分之一，并與電源同期轉(zhuǎn)換。
在變送器兩電極上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與激磁電流的大小及被測介質(zhì)的平均流速成正比。感應(yīng)電動勢首先經(jīng)高輸入阻抗放大器進(jìn)行交流放大，再輸入幅度脈沖變換電路，經(jīng)取樣保持電路轉(zhuǎn)成脈沖信號，然后進(jìn)入直流差動放大器，將其差值放大后送入電壓轉(zhuǎn)換電路。最后，將電壓信號轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的直流電流信號和脈沖頻率，并作為輸出信號。以便進(jìn)行指示、記錄、積算和調(diào)節(jié)。
這種電路的特點(diǎn)是不再需要設(shè)置專門的干擾補(bǔ)償機(jī)構(gòu)和電源電壓及頻率波動的補(bǔ)償機(jī)構(gòu)。此外，這種電路在轉(zhuǎn)換器中設(shè)有激磁電流調(diào)整回路，能夠把變送器在實(shí)流標(biāo)定時(shí)求出的恒定電流的數(shù)值作為變送器的定值系數(shù)，并標(biāo)記在變送器的銘牌上。例如，在實(shí)際標(biāo)定時(shí)，當(dāng)流速為1m/s,輸出感應(yīng)電動勢為1mV時(shí)，得出恒定激磁電流為某一值，就作為這臺變送器的定值系數(shù)。當(dāng)這臺變送器在與任何一臺轉(zhuǎn)換器配套使用時(shí)，只要將轉(zhuǎn)換器調(diào)整到這臺變送器所標(biāo)記的定值系數(shù)，即激磁電流值，就可進(jìn)行流量測量，而不需要再做配套實(shí)流標(biāo)定，所以，這種激磁方式不但克服了直流和交流激磁的所有缺點(diǎn)，同時(shí)還解決了變送器和轉(zhuǎn)換器的互相性問題。