一文带你详细了解电磁流量计的优势、原理特性和应用

在食品行业，产品装瓶和装罐的流量精确控制会直接影响利润，因此必须最大程度降低流量测量误差；在封闭运输应用，比如石油工业中油罐和油罐车之间的原油和成品油交换——需要高精度测量；

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作为目前使用最为广泛的流量技术之一、液体流量测量中精度最高之一，电磁流量计你了解多少你呢？

多种优势，占取液体测量领域

优势一——电磁流量计的传感器一般是连接到管道中，其直径与管道直径一致，因而测量时不 会干扰或限制介质的流动。由于传感器不是直接浸没在液体中，没有活动部件，因此不存在磨损问题。

优势二——测量的是体积流量，这意味着测量对流体密度、温度、 压力和粘度等参数的变化不敏感。一旦用水标定电磁流量计， 就可以使用它来测量其他类型的导电流体，无需进一步标定。 这是其他类型流量计所不具备的一个重要优势。

优势三——特别适合测量固液两相介质，例如泥浆等带悬浮泥 土、固体颗粒、纤维或粘稠物的高导电率介质。它可用于测量 污水、泥浆、矿浆、纸浆、化学纤维浆及其他介质。这使得它 特别适合食品、制药等行业，利用它可测量玉米糖浆、果汁、 酒类、药物、血浆及其他许多特殊介质。

流量计系统原理和典型架构

电磁流量计的工作原理基于法拉第电磁感应定律。当垂直于磁场方向的导体以速度V做切割磁力线的运动时，导体的两端会产生一定的感应电动势E，通过检测该感应电动势的大小来计算液体流速变化。

电磁流量计的特性包括无压力损耗，不受粘度、流体密度、温度、压力和导电率的影响，适合对纸浆、泥浆和污水进行高精度测量。

电磁流量计系统包括电源、励磁、信号调理、模数转换器、处理器、显示器、键盘和逻辑I/O，以及4 mA至20 mA、HART、 RS-485/RS-422/RS-232、PROFIBUS、® Modbus、Foundation等多种通信接口。

设计要考虑周全，直面挑战

为了合理设计电磁流量计系统，您必须考虑许多不同的系统要求，包括精度、带宽和励磁频率等。

• 电磁流量计传感器的输出范围可能小到只有数十μV，而且通常伴随很大的共模电压。输出阻抗往往高于数兆欧。所以，前端精密运算放大器或仪表放大器要求超高输入阻抗、极低漏电流和出色的共模抑制比(CMRR)。

• 电磁流量计产品的最大测量范围可高达1500 : 1，反映流速范

• 围：0.01 m/s~15 m/s。

• 测量精度最高可以达到读数的0.2%，这通常需要16至24位的 模数转换器。

• 与不同现场总线的连接，例如HART、PROFIBUS、Modbus、Foundation、RS-485/RS-422/RS-232、无线HART等。 X 系统电源、中央逻辑单元、通信和I/O之间需要隔离；隔离等级要求从1 kV到2.5 kV不等。

• 便携式电磁流量计需要超低功耗MCU、放大器、ADC元件。

• 高频方波激励可改善泥浆的流动并提高抗扰度，但同时需要 考虑零点稳定度。

工业现场温度环境非常复杂，甚至异常恶劣。如需获得较宽的工作温度范围，低温漂系数和低功耗对电磁流量计来说至关重要。ADI提供完美的产品系列，包括精密放大器、精密基准电压源、精密模数转换器和Cortex®-M3内核微处理器等。

除此之外，浪涌、EFT和ESD等EMC抗扰度也是电磁流量计面临的严峻挑战。ADI元件的高ESD抑制能力能够大大改善产品的可靠性和稳定性。

此外，由于电磁流量计内部空间有限，对系统密度也有较高要求，因而必须减小器件尺寸。近来，集成技术的进步使得系统设计人员能够采用尺寸更小、功耗更低、成本更低的解决方案，并且其性能与那些大型系统不相上下。持续的技术进步要求既能不断提高这些解决方案的集成度，同时还要提高其性能和诊断能力。

ADI提供面向市场定制的解决方案，有助于简化设计过程。这些解决方案采用业界领先技术，并提供众多设计选项：从采用分立式元件的实施方案到全集成式解决方案，应有尽有。

ADI整体解决方案“完美”上线

借助ADI的放大器、数据转换、信号处理、通信和电源技术以及专业经验，可以实现高分辨率、低噪声的工业电磁流量计系统。

主信号链 功能框架

ADI最新的EM流量计解决方案功能框图

原文转自亚德诺半导体