1基本原理：

插入管道式電磁流量計是設(shè)計用于測量電解質(zhì)流體的，測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)體通過磁場作切割磁力線運動時，就會產(chǎn)生一個感應(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=磁場強(qiáng)度

L=導(dǎo)體長度 V=導(dǎo)體運動速度

因此，當(dāng)磁場強(qiáng)度B為常數(shù)時，感應(yīng)電壓U正比于運動的速度V如圖（1）

對插入管道式電磁流量計來說，管路中導(dǎo)電的液體就是在磁場中運動的導(dǎo)體，兩電極間的距離就是導(dǎo)體的長度L。如圖（2）

其感應(yīng)電壓與平均流速成正比，此時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)電電極所檢測出來。檢測出來的信號電壓會有電化學(xué)干擾電壓疊加其上，在變送轉(zhuǎn)換時，應(yīng)首先將干擾電壓分離掉。磁場是由方波恒流電流經(jīng)勵磁線圈產(chǎn)生的。獲得的脈沖電壓信號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的位置

根據(jù)尼庫拉磁（NIKURADS）對管道內(nèi)流體各點運動速度的數(shù)學(xué)模型：

其中 VY是距管壁距離為Y的流體的運動速度

VC是管道中心點的速度

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Y的積分運算可得：

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算結(jié)果可知，當(dāng)Re>3000時，即流體成湍流狀態(tài)時，平均流速點的位置都在距管壁0.12D左右處。D是管道的內(nèi)徑。

由于在測量過程中，電磁流量計插入管道中，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)過計算和大量的實踐，修正插入深度為管道內(nèi)徑的10%。

3系統(tǒng)的功能

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

由于流體是導(dǎo)電的，在電極與地之間即會產(chǎn)生電解元素。它們產(chǎn)生的直流電壓在兩個檢測電極上是不對稱的。即兩檢測電極間有一個干擾電壓US（與流體流量大小無關(guān)），為此原因，一個直流干擾電壓疊加在放大器輸出端的測量信號上。假設(shè)在一個測量周期內(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)生一個正的測量信號Um，疊加其上的是電化學(xué)干擾電壓+Us。在第二相位時，線圈電流為負(fù)，產(chǎn)生的測量信號為-Um ，疊加其上的還是電化學(xué)干擾電壓+Us。在HWLDE電磁流量計中，此干擾電壓是通過轉(zhuǎn)換器電路的運算，由正、負(fù)檢測信號的相互補(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Us，同時也放大了流量檢測信號的幅值，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 是勵磁線圈，E1和E2是檢測電極，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-存儲器電路，7-差動放大，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的勵磁線圈F1，從勵磁電源12得到一個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，送入存儲器電路6。兩個存儲器電路由控制器14控制采樣，分別存儲正測量信號和負(fù)測量信號。如圖（6），采樣脈沖信號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)時間為t,t小于1/6周期）時，開關(guān)SW1導(dǎo)通，信號的正半周期被通過。當(dāng)S1處于零電平時，開關(guān)SW1就截止，信號被阻斷。同理，當(dāng)S2處于高電平期間（持續(xù)時間也為t時），開關(guān)SW2導(dǎo)通。信號的負(fù)半周期被通過，S2處于零電平期間時，SW2截止，信號被阻斷。開關(guān)SW1和SW2是交替輪流地導(dǎo)通和截止的，它的周期和勵磁電流的周期同步。從而實現(xiàn)了對信號正、負(fù)半周期的采樣動作。兩個正、負(fù)測量信號再通過差放電路7，輸出的信號中就不再含有電化學(xué)干擾信號，從而實現(xiàn)了式（6）的功能。輸出的電壓信號再經(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。