电磁流量计的基本结构

（一）传感器   

传感器的主要作用是将通过管道的流量信号进行转换，将其转为电动势。

1.测量管：主要是传感器的管道，该管道由高导电率非导磁材料制成，可保证流体在通过时能够表现出自身的电磁效应，在该管道内中安装了内衬。使用非导磁材料的原因是保证励磁线圈中所产生的磁场不会顺着管道流走，确保测量管道内部产生明显的磁感应线的情况。

液体从弯管中流出时，由于管道处有明显的弯道，因此其速度分布会发生变化，产生明显的畸变，在弯管外缘处的流速会明显加快，为了能保证跟随内援处流动速度，此时还会产生明显的二次流动情况。而针对不同平面双弯管道的流动时，此时流体速度除了表现出不均匀分布之外，还会在管道内部多处位置产生漩涡，若是未完全打开阀门，此时流体速度的畸变程度会更加明显。因此为了保证在测量过程中测量的精确度，需要保证传感器的上下游部分有确定的一段长直管道，进行多种试验后确定上游管道约为 3D，下游管道约为 5D，其中 D 表示管道的回敬。随着技术的革新，近年来电磁流量计对于长直管道的要求明显降低，

2.内衬：更通俗的称法为——衬里，安装位置在管道内部，内衬通常为绝缘材质，主要是防止流体在流经管道的过程中其产生的感生电动势能够被检测到。在选择内衬材料的过程中，首先需要考虑的是其绝缘性，除此之外还要求材料具有较好的耐腐蚀性、耐压性等等。针对不同的使用对象，对内衬材料特性的要求也会呈现出明显的差异化。当前市面上常见的内衬材料有橡胶、PVC 等。在安装内衬的过程中，对工艺技术有着十分准确的要求，因此安装过程较为困难，内衬的安装作为电磁流量计制造过程中要求十分严苛的一个步骤。     

3.电极：主要作用是将感生电动势所产生的电动差进行连接，在选择电极材料时同样需要注意选择非导磁材料，利用此种材料可以有效的避免由于导磁材料所造成的磁力线过于集中在电极的现象。在实际的运用中除了选择非导磁材料，还需要根据运用的环境进行第二步选择，其中需要对环境的腐蚀情况、温度要求、液体所产生的压力等等进行考量。针对腐蚀程度较高的环境应当首选钦电极材料；针对酸度较高的环境如下水道、废水、污水环境，则需要选择耐酸刚电极材料；针对要求较高的酸碱液则需要利用铂金电极材料。       

4.励磁线圈：励磁线圈的作用是产生相对应的磁场，当励磁线圈缠绕到铁芯上，给励磁线圈通电时，管道内部会产生相应的电流，而电流的分布和管道的摆放也有着十分明显的关联，管道摆放的位置不一样，产生的电流形成也不一样。       

5.铁芯：铁芯主要的作用是缠绕励磁线圈，从而产生相应的磁感应线。铸造铁芯的材料可以选择硅钢、铸钢等等。铸钢的电磁感应效果相弱于硅钢，一般针对铸钢而言，其磁导率 μ 是空气磁导率的0μ 1000 倍，暴露在空气中的漏磁通常只有千分之一，在计算过程中基本忽略不计，因此励磁电流所产生的磁场可以进行有效的利用。硅钢的磁导率 μ通常是空气磁导率的0μ 6000～7000 倍左右，表现出的电磁感应强度更高，坡莫合金的磁导率 μ 则是空气磁导率的0μ几万倍，价格也不昂贵，但在实际的应用过程中，需要根据利用环境选择合适的铁芯材料才能满足更高的性价比。       

上述五种是传感器的主要部件，除此之外还有一些其它的零件，如接地环、电极引线等等，各个部件都有不同的用处，只有将所有的部件拼凑在一起才能使传感器表现出更好的作用。

（二） 转换器     

电磁流量计中另一个重要部件是转换器[，绝大多数的电磁流量计中转换器和传感器是连接为一体的，但在少部分电磁流量计中二者则是分开使用的，将二者分开主要的原因是考虑到抗干扰的情况。在电磁流量计工作的过程中，流体运动所切割和产生的电动势能量较为微弱，且在整个过程中会受到来自多个不同方面的干扰，其中如受到来自电磁两极的干扰、励磁磁场变动所带来的干扰、同相干扰等等。为了有效的减少在流体运动过程中所产生的多种干扰，就需要一个稳定可靠的驱动电路，而此电路就就由转换器组装而成。在转换器中也有几个重要的组成部件，下文将进行详细介绍：

1.前置放大器和滤波器：单片机 A 心的转换口没有办法完全识别由电极两端发出的微弱感应电动势，主要是由于电极两端所产生的电信号过于微弱，此时为了能帮助转换口进行信号识别，就需要将电信号进行放大，将其放大至1000～10000 倍**优。在电极引线接上仪用前置放大器就可以将电信号进行放大。但在转换口进行信号捕捉的过程中同样会产生格式不同的干扰信号，其中常见的为正交干扰、并模干扰等等，为了有效减少此部分干扰情况，则需要安装滤波器，使信号经过滤波器时将干扰信号排除。市面上常见的多种滤波器中，常使用的是低通滤波器，主要是由于低通滤波器可以有效的降低高频噪声对电压所产生的影响。面对不同的环境需要选择不同的滤波器，而滤波器之间的区别主要来源于硬件结构的差异，RV 滤波器属于结构简单的一款，但其频率范围较大，囊括几十 Hz 到100MHz。       

2.采样、保持电路：单片机并不能直接读取电极信号，需要利用 A/D 转换器将电极信号进行转换后才能传输到单片机处。使用 A/D 转换器前要保持采样、接收数据过程中具有稳定的模拟量，此时形成的电路被称为采样保持电路。     

3.单片机和配套外设：当代智能仪表的基础功能是需要做到自我诊断、流量累计计算等，而在仪表转换器内可以采用单片机或是编写独特的编码进行实现。     

4.励磁驱动电路:电磁流量计主要是依赖与励磁电流所形成的工作磁场，电流保持在 150-400mA 之间，此电流并非由单片机提供，主要来自于单独的驱动控制电路。     

5.电源分配电路：在电磁流量计工作的过程中需要有多种部件同时工作，因此需要多种不同的电压，此时就需要电源进行电路分配，给不同部分分配对应的电源电压，其中励磁电源需要的电压为 36V～40V，而单片机工作需要的电压为3.3V 和 SV，放大器工作需要的电压为 12～15V。因此电源需要分配出四组电路。四种电路中励磁电源所需要的电压方式为特别，需要利用到 LDO 方式，主要是由于 LDO 方式能够产生极小的输出波纹电压，能够帮助励磁电流产生稳定的磁场，消耗的功率也更小。