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插入式電磁流量計(jì)的傳感器實(shí)際上是一種液體流速測量儀表。它是應(yīng)用法拉第感應(yīng)定律的原理制成的流速測量儀表。
圖1是插入型流量計(jì)基本工作原理的示意圖。
用一個(gè)長桿將一個(gè)小的電磁流量傳感器插入到被測量管道中規(guī)定的位置，導(dǎo)電流體垂直流過傳感器的工作磁場時(shí)（轉(zhuǎn)換器向傳感器提供勵(lì)磁電流時(shí)，在勵(lì)磁線圈構(gòu)成的勵(lì)磁系統(tǒng)中便產(chǎn)生工作磁場），相當(dāng)于導(dǎo)體在磁場中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)。根據(jù)法拉第感應(yīng)定律可知，在導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。此感應(yīng)電動(dòng)勢由接觸流體的一對電極來檢測。電動(dòng)勢的大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度B、兩極間距離L和流體的平均流速呈正比。即： E=B·L·V（伏） ①
式中：E——感應(yīng)電動(dòng)勢，伏；
B——磁場強(qiáng)度，特斯拉；
L——兩電極間距離，米；
V——流過流速傳感器的流速（亦即代表被測管道規(guī)定插入點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)流速），米/秒
K——系數(shù)。
插入電磁流量傳感器規(guī)定插入點(diǎn)有兩種方法，一是插入到被測管道的中心軸線上；二是插入到管道內(nèi)壁約為管道0.25D處，D為管道直徑，一般小于DN400的管道可插到被測管道的中心軸線上，此時(shí)流速傳感器測量流速傳感器測量流速為管道zui大流速，管道的平均流速應(yīng)由zui大流速乘以一個(gè)系數(shù)K。
②
式中：n是雷諾數(shù)指數(shù)，可有③式求得，
n=1.66lgRD
式中：RD——管道流體的雷諾數(shù)。
③
式中，K——等效粗糙度，管道內(nèi)壁突出物的平均高度。
大于DN400的管道可插到距管內(nèi)壁約0.25D處。此時(shí)流速傳感器所測量的流速為平均流速，系數(shù)K=1。被測量管道的流量可由下式表示
Q=B·V·A（米3/小時(shí)） ④
式中，A——圓管道截面積，米²。由①式代入②式，則得
⑤
由于插入式電磁流速傳感器工作磁場強(qiáng)度和兩電極的距離在制造時(shí)已經(jīng)確定，同時(shí)，被測管道的截面積也得出，所以，插入電磁流量傳感器的輸出電動(dòng)勢大小即可代表流量大小。
5.2 結(jié)構(gòu)
傳感器如圖2所示，主要由測量頭（或測量管）、勵(lì)磁系統(tǒng)、插入桿、接線盒、安裝底座、密封定位機(jī)構(gòu)等組成。
測量頭（或測量管）：測量頭（測量管）處于管道被測流流速質(zhì)點(diǎn)處，用來檢測該點(diǎn)的流速。測量頭（或測量管）由絕緣材料制成的端頭或者導(dǎo)管，在其上裝有一對電極。除電頭或測量管內(nèi)壁外，其它部分與被測流體絕緣狀態(tài)。
勵(lì)磁系統(tǒng)：勵(lì)磁系統(tǒng)的作用是產(chǎn)生一個(gè)工作磁場，它由勵(lì)磁線圈和鐵芯所組成，它被絕緣密封到插入插內(nèi)。
插入桿：由不銹鋼材料制成。測量頭和測量管固定在插入插內(nèi)。勵(lì)磁引線和電極引線通過插入桿與被測介質(zhì)密封并連接到接線盒中。插入桿上焊有方向指示標(biāo)記，用以在安裝時(shí)保證工作磁場、流速和電極連線三者互相垂直，符合法拉第感應(yīng)定律的要求。
接線盒：接線盒位于傳感器上部，接線盒內(nèi)接線端子起傳感器和轉(zhuǎn)換器相互連接作用。
安裝底座：安裝底座是焊接在被測管道上，用來與安裝球閥連接、插入流量計(jì)傳感器的部分。
密封機(jī)構(gòu)：由不銹鋼材料制成的壓緊螺紋座、壓緊螺母、橡膠墊圈和定位螺釘?shù)冉M成，用以密封插入傳感器，使之能夠承受一定的工作壓力。