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余行良，程留恩

1  引言
由北京佛利蒙特自动化有限公司生产的一种创新性的电磁流量计传感器F2系列，其元件的完全固态封装，对内衬损坏和介质附着于电极的更强的适应性，高的励磁电流和频率，参考线圈的应用，一体化的接地电极，多个传感器合用及便宜的价格和方便的安装等诸多优点，使它成为电磁流量计最新发展的标志。
2  传感器的组成
此种传感器由励磁线圈、参考线圈、软铁芯、2个测量电极和1个接地电极组成。它们被放在Polyurethane、FEP、PVDF等材料制做的外壳里，内部用绝缘材料完全固态封装，且有较高强度。
传感器有不同的尺寸以适应不同口径的管道。 

图1  传感器外观图

其外型如图1所示。
3  两种安装方式
(1)  直接安装在管道上，金属（非铁管）或塑料管道均可。
(2)  可配流量管后安装在管道上。
流量管可用碳钢、不锈钢、PVC制做。对不同口径管道可选用1～4个传感器。流量管可按用户要求的任何口径制做。
传感器与流量管的安装情况如图2所示（2个传感器时）。 

图2  传感器配流量管安装示例图

4  特点
(1)  传感器元件完全封装
因为设计功耗小于10W，传感器内元件的温升很小，所以允许元件完全被封装在传感器内。封装材料不仅绝缘且有较高强度，防止了传感器组件相对于流量管和电极的任何微小位移，即使是在很强的振动条件下，对测量也没有实际影响，且不易损坏。
(2)  对流量管及内衬的要求
传感器可不配流量管安装。在配流量管的情况下，流量管可不配内衬。这样价格低，适于真空条件，可长期应用于高流速场合。
流量管内衬的损坏不影响传感器的测量功能，测量的精度取决于损坏的内衬对流动状态影响的大小。而对传统电磁流量计，内衬损坏或电极的密封出现问题，将导致励磁线圈故障，使测量信号完全丧失。
(3)  介质附着于传感器电极
流体介质附着于电极，即使完全附着，只要附着物导电，就不影响测量。对大部分介质而言，信号衰减引起的精度损失很小，这是由于在高的励磁电流和频率下，产生了高的信号强度，保证比一般电磁流量计在同样情况下，使用寿命更长。
标准长度的电极对一般流体的附着已有令人满意的应用，对于附着物变硬的介质（如黑液），可用加长电极（约9mm），能用更长时间，且易于清洗。其它电磁流量计一般不能用加长电极，因为这样会使介质与电极磨擦产生的电噪声成倍加大，使信号不稳。
(4)  高的励磁电流和励磁频率
传感器的励磁电流5A，励磁频率33Hz（50Hz供电）。较高的励磁电流和励磁频率产生了高的信噪比，一般高于传统脉冲直流励磁系统10～30倍，高于交流励磁系统3倍。大大提高了信号的稳定性，改进了对难以测量介质的流量测量。最适于泥浆、纸浆、矿浆等易产生噪声和低电导率（0.008µS/cm）介质的流量测量，时间常数高达0.03秒，适于罐装控制。
(5)  参考线圈
传感器有一个独特的参考线圈，通过此线圈可以对环境及介质温度变化和流体中存在磁性颗粒对测量信号的影响进行补偿，保证测量的可靠和精确。
(6)  一体化接地电极
每个传感器都有一个接地电极，接地电极将流量管、过程管道和转换器的地线连接在一起，防止干扰信号影响输出。
一般情况下，即使将传感器安装在不导电的管道上，也不需要另外接地。接地电极的使用在传统电磁流量计上是少见的，因为它提供的接地面积太小，对很多情况无效。这种传感器要求的接地面积比传统电磁流量计小得多，使接地电极的应用在很多情况下是有效的。对传感器和转换器的距离在30m以上或管道与信号屏蔽间存在电势的情况，可用一个接地环安装于流量管上游，而上述情况下一般电磁流量计需要2个接地环。但对阴极保护管道，这种传感器也要用2个接地环。
(7)  多个传感器合用
对不同口径管道可选用1～4个传感器，一般口径使用2个传感器。由于每个传感器都能独立工作，使流量计的可靠性大大增加。如果一个传感器的电极损坏，另一个传感器也能提供1%~3%精度的测量信号，重复性不变。如果一个传感器的励磁线圈损坏，则一般不能进行测量，但也可以在不断流的情况下，通过重新接线而恢复测量，提供10%以内的精度，重复性不变。
(8)  价格便宜，安装方便
这种传感器价格便宜，备件费用低，需要备件时仅库存一些传感器即可。无需特别培训及工具，即可现场安装或更换传感器。只要备用的传感器和流量管一起校验过，就能得到同样的精度。传感器被清洗后重新安装也无需校验。
另外，越是大口径管道，相应的流量计价格越低、安装越方便且安装费用也越低。
5  与插入式电磁流量计的比较
这种电磁流量计的传感器外观类似于插入式电磁流量计，安装也相似，在主管道上开孔，将传感器插入即可，但实际上两者有着极大的差异。首先，磁场不一样。一般插入式电磁流量计只在探头顶端产生点状磁场，测量的只是很小区域内的流速，因此精度不高，一般为2%；而这种电磁流量传感器，单个使用时磁场已充满一半管道，两个同时应用时，磁场可充满整个管道（见图3），测量的是整个管道内的平均流速，精度可达0.5%，与管道式电磁流量计的精度一样。另外由于上述诸多新的特点，使这种电磁流量计有了更优越的性能，应用的实践也证明了这一点。 

图3  流量管内磁场分布图