（一）測量原理
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,，當(dāng)一導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動切割磁力線時,，在導(dǎo)體的兩端即產(chǎn)生感生電勢e,，其方向由右手定則確定,，其大小與磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B,，導(dǎo)體在磁場內(nèi)的長度L及導(dǎo)體的運(yùn)動速度u成正比,，如果B,， L，u三者互相垂直,，則
e＝Blu （3－35）
與此相仿．在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場中,，垂直于磁場方向放一個內(nèi)徑為D的不導(dǎo)磁管道，當(dāng)導(dǎo)電液體在管道中以流速u流動時,，導(dǎo)電流體就切割磁力線．如果在管道截面上垂直于磁場的直徑兩端安裝一對電極（圖3—17）則可以證明,，只要管道內(nèi)流速分布為軸對稱分布，兩電極之間也特產(chǎn)生感生電動勢：
e＝BD （3－36）
式中,， 為管道截面上的平均流速．由此可得管道的體積流量為：
qv＝πDUˉ ＝ （3－37）
由上式可見,，體積流量qv與感應(yīng)電動勢e和測量管內(nèi)徑D成線性關(guān)系，與磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B成反比,，與其它物理參數(shù)無關(guān)．這就是電磁流量計的測量原理．
需要說明的是,，要使式（3—37）嚴(yán)格成立，必須使測量條件滿足下列假定：
①磁場是均勻分布的恒定磁場,；
②被測流體的流速軸對稱分布,；
③被測液體是非磁性的；
④被測液體的電導(dǎo)率均勻且各向同性,。
圖3－17 電磁流量計原理簡圖
1－磁極,；2－電極；3－管道
（二）勵磁方式
勵磁方式即產(chǎn)生磁場的方式．由前述可知,，為使式（3—37）嚴(yán)格成立,，個必須滿足的條件就是要有一個均勻恒定的磁場．為此，就需要選擇一種合適的勵磁方式,。目前,，一般有三種勵碰方式，即直流勵磁,、交流勵磁和低頻方波勵磁．現(xiàn)分別予以介紹．
1．直流勵磁
直流勵磁方式用直流電產(chǎn)生磁場或采用磁鐵,，它能產(chǎn)生一個恒定的均勻磁場．這種直流勵磁變送器的優(yōu)點是受交流電磁場干擾影響很小,，因而可以忽略液體中的自感現(xiàn)象的影響．但是，使用直流磁場易使通過測量管道的電解質(zhì)液體被極化,，即電解質(zhì)在電場中被電解,，產(chǎn)生正負(fù)離子．在電場力的作用下，負(fù)離子跑向正極,，正離子跑向負(fù)極．如圖3—18所示．這樣,，將導(dǎo)致正負(fù)電極分別被相反極性的離子所包圍，嚴(yán)重影響儀表的正常工作．所以,，直流勵磁一般只用于測量非電解質(zhì)液體，如液態(tài)金屬等．
圖3－18 直流勵磁方式
2．交流勵磁
目前,，工業(yè)上使用的電磁流量計,，大都采用工頻（50Hz）電源交流勵磁方式，即它的磁場是由正弦交變電流產(chǎn)生的,，所以產(chǎn)生的磁場也是一個交變磁場．交變磁場變送器的主要優(yōu)點是消除了電極表面的極化于擾．另外,，由于磁場是交變的，所以輸出信號也是交變信號,，放大和轉(zhuǎn)換低電平的交流信號要比直流信號容易得多．
如果交流磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為
B＝Bm sin t （3－38）
則電極上產(chǎn)生的感生電動勢為
e＝Bm D sin t （3－39）
被測體積流量為
qv= D （3－40）
式中 Bm――磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的值,；
――勵磁電流的角頻率， ＝2 f,；
t――時間,；
f――電源頻率．
由式（3－40）可知，當(dāng)測量管內(nèi)徑D不變,，磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm為一定值時,，兩電極上輸出的感生電動勢e與流量qv成正比．這就是交流磁場電磁流量變送器的基本工作原理．
值得注意的是，用交流磁場會帶來一系列的電磁干擾問題．例如正交干擾．同相干擾等,，這些干擾信號與有用的流量信號混雜在一起．因此,，如何正確區(qū)分流量信號與干擾信號，并如何有效地抑制和排除各種干擾信號,，就成為交流勵磁電磁流量計研制的重要課題,。
3．低頻方波勵磁
直流勵磁方式和交流勵滋方式各有優(yōu)缺點，為了充分發(fā)揮它們的優(yōu)點,，盡量避免它們的缺點,，70年代以來，人們開始采用低頻方波勵磁方式．它的勵磁電流波形如所示,，其頻率通常為工頻的1／4－l／10．
方波勵磁電流波形
在半個周期內(nèi),，磁場是恒穩(wěn)的直流磁場，它具有直流勵磁的特點,，受電磁干擾影響很?。畯恼麄€時間過程看,，方波信號又是一個交變的信號，所以它能克服直流勵滋易產(chǎn)生的極化現(xiàn)象．因此,，低頻方波勵磁是一種比較好的勵磁方式,，目前已在電磁流量計上廣泛的應(yīng)用．概括一下，它具有如下幾個優(yōu)點：
①能避免交流磁場的正交電磁干擾,；
②消除由分布電容引起的工頻干擾,；
③抑制交流磁場在管壁和流體內(nèi)部引起的電渦流；
④排除直流勵磁的極化現(xiàn)象．
2.標(biāo)準(zhǔn)孔板:
是測量流量的差壓發(fā)生裝置,，配合各種差壓計或差壓變送器可測量管道中各種流體的流量,。孔板流量計節(jié)流裝置包括環(huán)室孔板,，噴嘴等,。智能節(jié)流裝置（孔板流量計）是集流量、溫度,、壓力檢測功能于一體,，并能進(jìn)行溫度、壓力自動補(bǔ)償?shù)男乱淮髁坑?，該孔板流量計采用先進(jìn)的微機(jī)技術(shù)與微功耗新技術(shù),，功能強(qiáng)，結(jié)構(gòu)緊湊,，操作簡單,，使用方便?？装辶髁坑嫻?jié)流裝置與差壓變送器配套使用,，可測量液體、蒸汽,、氣體的流量,，孔板流量計廣泛應(yīng)用于石油、化工,、冶金,、電力、輕工等部門,。
3.渦街流量計原理:
在流體中設(shè)置三角柱型旋渦發(fā)生體,，則從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦，這種旋渦稱為卡門旋渦,，如右圖所示,，旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對稱地排列。
設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為f,，被測介質(zhì)平均流速為 ,，旋渦發(fā)生體迎流面寬度為d,，表體通徑為D，即可得到以下關(guān)系式： f=SrU1/d=SrU/md （1）
式中 U1--旋渦發(fā)生體兩側(cè)平均流速,，m/s,；
Sr--斯特勞哈爾數(shù)；
m--旋渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與管道橫截面面積之比
管道內(nèi)體積流量qv為
qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr （2）
K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 （3）
式中 K--流量計的儀表系數(shù),，脈沖數(shù)/m3（P/m3）,。
K除與旋渦發(fā)生體、管道的幾何尺寸有關(guān)外,，還與斯特勞哈爾數(shù)有關(guān),。斯特勞哈爾數(shù)為無量綱參數(shù)，它與旋渦發(fā)生體形狀及雷諾數(shù)有關(guān),，圖2所示為圓柱狀旋渦發(fā)生體的斯特勞哈爾數(shù)與管道雷諾數(shù)的關(guān)系圖,。由圖可見，在ReD=2×104～7×106范圍內(nèi),，Sr可視為常數(shù)，這是儀表正常工作范圍,。當(dāng)測量氣體流量時,，VSF的流量計算式為
斯特勞哈爾數(shù)與雷諾數(shù)關(guān)系曲線式中 qVn，qV--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（0oC或20oC,，101.325kPa）和工況下的體積流量,，m3/h；
Pn,，P--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的壓力,，Pa；
Tn,，T--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的熱力學(xué)溫度,，K；
Zn,，Z--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下氣體壓縮系數(shù),。
由上式可見，VSF輸出的脈沖頻率信號不受流體物性和組分變化的影響,，即儀表系數(shù)在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)僅與旋渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸等有關(guān),。但是作為流量計在物料平衡及能源計量中需檢測質(zhì)量流量，這時流量計的輸出信號應(yīng)同時監(jiān)測體積流量和流體密度,，流體物性和組分對流量計量還是有直接影響的,。 渦街流量計便是依據(jù)卡門旋渦原理進(jìn)行封閉管道流體流量測量的流量計。因其具有良好的介質(zhì)適應(yīng)能力,，無需溫度壓力補(bǔ)償即可直接測量蒸汽,、空氣,、氣體、水,、液體的工況體積流量,，配備溫度、壓力傳感器可測量標(biāo)況體積流量和質(zhì)量流量,，是節(jié)流式流量計的理想替代產(chǎn)品,。
為提高渦街流量計的耐高溫及抗振動性能，我公司新近開發(fā)出了HLUG改進(jìn)型渦街流量傳感器,，因其*的結(jié)構(gòu)和選材使該傳感器可在高溫（350℃）,、強(qiáng)振動（≤1g）的惡劣工況下使用。
