一、電磁流量計的概念
 
電磁流量計（簡稱EMF ）是利用法拉第電磁感應定律制成的一種丈量導電液體體積流量的儀表。50 年代初電磁流量計(EMF) 實現了產業化應用， 70 年代后期泛起鍵控低頻矩形波激磁方式， 逐漸替換早期應用的工頻交流激磁方式， 儀表機能有了很大進步， 得到更為廣泛的應用。近年來，發展速度較快， 2005 年全球產量估計在20 萬臺以上。目前，大口徑電磁流量計較多應用于給排水工程， 中小口徑常用于固液雙相等難測流體或高要求場所。如丈量造紙產業紙漿液和黑液、有色冶金業的礦漿、選煤廠的煤漿、化學產業的強侵蝕液以及鋼鐵產業高爐風口冷卻水控制和監漏，長間隔管道煤的水力輸送的流量丈量和控制。小口徑、微小口徑電磁流量計則常用于醫藥產業、食物產業、生物工程等有衛生要求的場所。
 
二、測量原理
 
電磁流量計是根據法拉第電磁感應定律進行流量測量的流量計。可測流量范圍大。最大流量與最小流量的比值一般為20 ：1 以上，適用的工業管徑范圍寬，最大可達3m，輸出信號和被測流量成線性， 精確度較高， 可測量電導率≥5μs/cm的酸、堿、鹽溶液、水、污水、腐蝕性液體以及泥漿、礦漿、紙漿等的流體流量。但它不能測量氣體、蒸汽以及純凈水的流量。
 
當導體在磁場中作切割磁力線運動時，在導體中會產生感應電勢，感應電勢的大小與導體在磁場中的有效長度及導體在磁場中作垂直于磁場方向運動的速度成正比。同理，導電流體在磁場中作垂直方向流動而切割磁感應力線時，也會在管道兩邊的電極上產生感應電勢。感應電勢的方向由右手定則判定，感應電勢的大小由下式確定：
 
Ex=BDv －－－－－－－－－－－－－－－－式（ 1）
 
式（ 1）中
 
Ex— 感應電勢， V；
 
B—磁感應強度， T
 
D— 管道內徑， m
 
v— 液體的平均流速， m/s
 
然而體積流量qv 等于流體的流速v 與管道截面積（ πD2）/4 的乘積，將式（ 1）代入
 
該式得：
 
Qv=(π D/4B)* Ex －－－－－－－－ -式（ 2）
 
由上式可知，在管道直徑D 己定且保持磁感應強度B 不變時，被測體積流量與感應電勢呈線性關系。若在管道兩側各插入一根電極， 就可引入感應電勢Ex，測量此電勢的大小，就可求得體積流量。據法拉第電磁感應原理，在與測量管軸線和磁力線相垂直的管壁上安裝了一對檢測電極，當導電液體沿測量管軸線運動時， 導電液體切割磁力線產生感應電勢， 此感應電勢由兩個檢測電極檢出，數值大小與流速成正比例，其值為：
 
E=B·V·D·K
式中： E－感應電勢；
K－與磁場分布及軸向長度有關的系數；
B－磁感應強度；
V－導電液體平均流速；
D－電極間距；（測量管內直徑）
 
傳感器將感應電勢E 作為流量信號， 傳送到轉換器， 經放大， 變換濾波等信號處理后，用帶背光的點陣式液晶顯示瞬時流量和累積流量。轉換器有4~20mA 輸出，報警輸出及頻率輸出，并設有RS－485 等通訊接口，并支持HART 和MODBUS 協議。
 
注：不同電磁流量計參數略有差異，使用時請務必查看說明書。
 
根據法拉第電磁感應定律，在磁感應強度為B 的均勻磁場中，垂直于磁場方向放一個內徑為D 的不導磁管道，當導電液體在管道中以流速v 流動時，導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則可以證明， 只要管道內流速分布為軸對稱分布，兩電極之間產生感生電動勢：

e=KBDv (3-36)式中， v 為管道截面上的平均流速， k 為儀表常數。由此可得管道的體積流量為：
qv= π eD/4KB (3-37)
由上式可見，體積流量qv 與感應電動勢e 和測量管內徑D 成線性關系，與磁場的磁感應強度B 成反比，與其它物理參數無關。這就是電磁流量計的測量原理。
 
需要說明的是，要使式(3— 37) 嚴格成立，必須使電磁流量計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被測液體的電導率均勻且各向同性

三、機能優缺點
 
(1)優點：
 
1、電磁流量計的丈量通道是一段無阻流檢測件的光滑直管，因不易梗阻，適用于丈量含有固體顆粒或纖維的液固二相流體，如紙漿、煤水漿、礦漿、泥漿和污水等
2、電磁流量計不產生因檢測流量所形成的壓力損失，儀表的阻力僅是統一長度管道的沿程阻力，節能效果明顯，對于要求低阻力損失的大管徑供水管道最為適合。
 
3、電磁流量計所測得的體積流量，實際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率（只要在某閾值以上）變化顯著的影響。
 
4、與其他大部分流量儀表比擬，前置直管段要求較低。
 
5、丈量范圍度大，通常為20：1～50：1，可選流量范圍寬。滿度值液體流速可在0.5～10m/s 內選定。
 
6、電磁流量計的口徑范圍比其他品種流量儀表寬， 從幾毫米到3m。可測正反雙向流量，也可測脈動流量，只要脈動頻率低于激磁頻率良多。儀表輸出本質上是線性的。
 
7、易于選擇與流體接觸件的材料品種，可應用于侵蝕性流體。

 (2)缺點：
 
1、電磁流量計不能丈量電導率很低的液體， 如石油制品和有機溶劑等。不能丈量氣體、蒸汽和含有較多較大氣泡的液體。
 
2、通用型電磁流量計因為襯里材料和電氣絕緣材料限制，不能用于200 度以上高溫度的液體；同時不能用于溫度過低的介質，因丈量管外凝露（或霜）而破壞絕緣。
 
四、分類與應用
 
目前，電磁流量計已發展成多種類型，分類方法也有良多種：
 
1．按勵磁方式分類

1）直流勵磁型這種電磁流量計數目很少， 只用于丈量液態金屬流量， 如常溫下的汞和高溫下的液態鈉、鉀等。
 
2）交流工頻勵磁型較早期的電磁流量計用50Hz 工頻市電勵磁，因為易受電磁干擾和零點漂移等原因，現已逐漸被低頻矩形勵磁所代替。但在丈量泥漿、礦漿等液固兩相流時，低頻矩形波勵磁方式因為不能克服固體掠過電極表面產生的尖峰噪聲， 而工頻交流勵磁的儀表則不存在這一缺點，所以海內外尚有一些電磁流量計仍采用交流勵磁方式。
 
3）低頻矩形波勵磁型用于低頻矩形波勵磁方式功耗小， 零點不亂， 是目前電磁流量計的主要勵磁方式。其波形有“正—負”二值和“正—零—負—零”三值兩種。有的電磁流量計勵磁頻率可以由用戶設定，一般小口徑儀表用較高頻率，大口徑儀表用較低頻率。
 
4）雙頻勵磁型勵磁電流的波形是在低頻矩形波上疊加高頻矩形波， 主要為克服二值矩形波勵磁存在的漿液噪聲和活動噪聲，進步儀表的不亂性和響應特性。
 
2．按傳感器和轉換器的組成分類
 
1）分離型這是電磁流量計的主要型式。傳感器安裝在暢通流暢管道上， 轉換器裝在儀表室內或易于安裝和操縱的傳感器四周， 間隔一般為數十到數百米。其好處是轉換器可闊別現場惡劣環境前提，電子器件的檢查、調整和丈量參數的比較利便。
 
2）一體型傳感器和轉換器組裝在一起， 裝在工藝管道上直接輸出反映流量大小的電流（或頻率） 尺度信號。其好處是縮短了傳感器和轉換器之間的流量信號線和勵磁線的連接長度，沒有外界的這類布線，因此電器接線簡樸，價格也比較便宜。但易受管道布置的限制，假如安裝在人們不易接近的場所，維護很不利便；此外，轉換器中的電子器件裝在管道上，易受液體溫度和管道振動的影響。
        
3．按連接方式分類
 
按流量傳感器與管道連接方法分類， 有法蘭連接、法蘭夾裝連接、衛生型連接和螺紋連接。
 
4．按用途分類
 
1）通用型用于冶金、石化、造紙、輕紡、給排水、污水處理以及醫藥、食物、生物和精細化工等產業領域中的一般電磁流量計， 是電磁流量計的主要類型。對被測介質的電導率有一范圍要求，一般不能超過其上下限范圍。
 
2）防爆型用于有爆炸性氣氛的場所。因為勵磁電流能量較大， 目前仍是以隔爆型為主。近年來國外已泛起本質安全型， 即安全火花型電磁流量計， 勵磁功率大幅度降低， 可以做成一體型，全部裝在危險區域內工作。
 
 
3）衛生型用于醫藥、食口和生物化學等產業的電磁流量計， 在定時來菌、便于拆卸清洗等方面要符合有關衛生的要求。
 
4）防浸水型用于安裝在地面下的傳感器，可承受短時間的水浸沒。
 
5）潛水型用于丈量明渠或非滿管暗渠自由水面自由流時的流量。傳感器在明渠截流擋板下部，長期浸在水下工作。結構和使用上都有別于一般電磁流量計。
 
6）插入型用于大管徑的電磁流量傳感器。傳感器從管道開孔中徑向插入， 以丈量局部流速推算流量，精確度較低，但價格便宜，合用于控制系統。