电磁流量计的功能
电磁流量计测量的基本条件
电磁流量计的功能从被测管道内流体实际流动的状态和磁场的分布情况考虑，根据Shercliff.J.A和竹
溪（参考文献［2.1，z.3］）对电磁流量计的理论分析，得到电磁流量计的基本微分方程
V 2U_div（口×B）（2.4）
电磁流量计的功能这是一个二阶线性偏微分方程。须加入适当的边界条件和初始条件，才能得到确定的
解。这些条件正是电磁流量计充分和要的工作条件和制造条件。
①磁场B磁力线方向与两电轴线、测量管中心轴线（即流线方向）三者相互垂直。
②液体的电气性质均质。
③液体为非压缩性的。
④磁场存在于管轴方向无限长范围内是均匀的。
⑤测量管内壁是缘体，管壁处流速为。
⑥流速是以测量管中心轴为对称，并且是矢径r的函数。
三、权重函数w的物理意义与实用意义
电磁流量计的功能在解析式（2.4）的过程中，引入一个与点坐标的位置和电的大小有关的、被称为权
重函数W的概念。对二维坐标，可以得到式（2.5）的电磁流量计两电闯电位差
E一2Rf』B（x，y）V（x，y）W（r；y）dxdy‘2-5'
R2（X2一y2专7二歹了。权重函数的物理意义是：相同流速的
其中，权重函数w一R4＋2R2（X2一y2）
流体微元在均匀磁场中运动，虽然产生相同大小的感应电势，都对电上的电位差有所贡
献，但贡献大小却不同。权重函数是用来表
图2.2权重函数
示各流体微元对电间电位的贡献程度。它
是所在位置的函数，图2.2是二维的权重函
数图。在式（2.1）中，权重函数W一1，即
认为电断面各点的电势对两电间电位差
的大小贡献相同。电磁流量计的功能只有在流速分布是以轴对
称的情况下，才可以这样假设。
权重函数可用来说明现代电磁流量计
是一种具有对流速分布不敏感优点的流量
计。设测量管中心的磁场强度为Bo，B，
表示在直角坐标中任意点在y轴上的磁感
应强度分量，W.为该点在X轴方向的权
重函数，流速v为直角坐标的Z轴方向。
如B.W，一B.＝常数，即可形成一个按权
重分布规律的非均匀磁场。这就是现代磁
场按权重分布规律的非均匀磁场电磁流量计的理论依据。电磁流量计的功能非均匀磁场的出现，不能
够非轴对称流速的测量度，而且能够使传感器的长度大为减短，制造成本也
大为下降。
下面实例表明，应用权重西数是位置函数的特点。使用计算机技术，通过改变弯头后面
传感器的电安装角度，避开流速分布的敏感区域，在较短的上游直管段安装情况下，能够
弯头情况下的测量度。
电磁流量计的功能利用权重函数是位置函数的特点，分析非满管道电磁流量传感器内电上感应的电动
势，同时含有流速和水位的信息。使用计算机技术，应用流速乘水位的测流方法，就可以得
到非满管道内流体的流量测量。
总之，权重函数的研究，对电磁流量计的技术发展和应用领域的拓宽，具有重要的指导
意义。
四、励磁方式的发展
如果说非均匀磁场的出现是电磁流量计发展中的重要，励磁方式的改进则代表
着电磁流量计发展过程的不同时代特征。表2.1列出了各种励磁方式的特点。可以看出，励
磁频率和波形的不同，对电磁流量计的性能与应用有着大的影响。
电磁流量计的功能在工业电磁流量计产品问世之前，应用地磁场和永磁场的直流励磁可用于测量液态金
属。这是因为直流励磁不存在电磁感应，流量信号不会使流体产生集肤电流，也没有正交干
扰。但是，直流磁场的流量计所感应的是直流信号电压。直流电压对电解质流体的电化学现
象影响十分突出，化电压与流量信号混杂在一起，测量电路从合成的信号中分开。于
是，造成了测量输出的严垂不稳定。
电磁流量计测量的基本条件
电磁流量计的功能从被测管道内流体实际流动的状态和磁场的分布情况考虑，根据Shercliff.J.A和竹
溪（参考文献［2.1，z.3］）对电磁流量计的理论分析，得到电磁流量计的基本微分方程
V 2U_div（口×B）（2.4）
电磁流量计的功能这是一个二阶线性偏微分方程。须加入适当的边界条件和初始条件，才能得到确定的
解。这些条件正是电磁流量计充分和要的工作条件和制造条件。
①磁场B磁力线方向与两电轴线、测量管中心轴线（即流线方向）三者相互垂直。
②液体的电气性质均质。
③液体为非压缩性的。
④磁场存在于管轴方向无限长范围内是均匀的。
⑤测量管内壁是缘体，管壁处流速为。
⑥流速是以测量管中心轴为对称，并且是矢径r的函数。
三、权重函数w的物理意义与实用意义
电磁流量计的功能在解析式（2.4）的过程中，引入一个与点坐标的位置和电的大小有关的、被称为权
重函数W的概念。对二维坐标，可以得到式（2.5）的电磁流量计两电闯电位差
E一2Rf』B（x，y）V（x，y）W（r；y）dxdy‘2-5'
R2（X2一y2专7二歹了。权重函数的物理意义是：相同流速的
其中，权重函数w一R4＋2R2（X2一y2）
流体微元在均匀磁场中运动，虽然产生相同大小的感应电势，都对电上的电位差有所贡
献，但贡献大小却不同。权重函数是用来表
图2.2权重函数
示各流体微元对电间电位的贡献程度。它
是所在位置的函数，图2.2是二维的权重函
数图。在式（2.1）中，权重函数W一1，即
认为电断面各点的电势对两电间电位差
的大小贡献相同。电磁流量计的功能只有在流速分布是以轴对
称的情况下，才可以这样假设。
权重函数可用来说明现代电磁流量计
是一种具有对流速分布不敏感优点的流量
计。设测量管中心的磁场强度为Bo，B，
表示在直角坐标中任意点在y轴上的磁感
应强度分量，W.为该点在X轴方向的权
重函数，流速v为直角坐标的Z轴方向。
如B.W，一B.＝常数，即可形成一个按权
重分布规律的非均匀磁场。这就是现代磁
场按权重分布规律的非均匀磁场电磁流量计的理论依据。电磁流量计的功能非均匀磁场的出现，不能
够非轴对称流速的测量度，而且能够使传感器的长度大为减短，制造成本也
大为下降。
下面实例表明，应用权重西数是位置函数的特点。使用计算机技术，通过改变弯头后面
传感器的电安装角度，避开流速分布的敏感区域，在较短的上游直管段安装情况下，能够
弯头情况下的测量度。
电磁流量计的功能利用权重函数是位置函数的特点，分析非满管道电磁流量传感器内电上感应的电动
势，同时含有流速和水位的信息。使用计算机技术，应用流速乘水位的测流方法，就可以得
到非满管道内流体的流量测量。
总之，权重函数的研究，对电磁流量计的技术发展和应用领域的拓宽，具有重要的指导
意义。
四、励磁方式的发展
如果说非均匀磁场的出现是电磁流量计发展中的重要，励磁方式的改进则代表
着电磁流量计发展过程的不同时代特征。表2.1列出了各种励磁方式的特点。可以看出，励
磁频率和波形的不同，对电磁流量计的性能与应用有着大的影响。
电磁流量计的功能在工业电磁流量计产品问世之前，应用地磁场和永磁场的直流励磁可用于测量液态金
属。这是因为直流励磁不存在电磁感应，流量信号不会使流体产生集肤电流，也没有正交干
扰。但是，直流磁场的流量计所感应的是直流信号电压。直流电压对电解质流体的电化学现
象影响十分突出，化电压与流量信号混杂在一起，测量电路从合成的信号中分开。于
是，造成了测量输出的严垂不稳定。
