電磁流量計由于具有可靠性，耐腐蝕性強，測量精度，容易變測量范圍，具有光滑無阻力的導管、無附加壓降等點，在石油、化工、冶、造紙等行業得到了廣泛應用，并且各類電磁流量計的發展與應用得以進步深化，其市場具有很大的擴展空間。電磁流量計已經成為解決流量測量困難的重要工具，無論內外都是重點發展產品。在過去的幾十年中，電磁流量計幾乎已經在所有工業域中得到證明和檢驗。MICONEX2002流量儀表參展商與產品分析，內廠商主要集中在差壓、電磁、渦街、流量顯示儀幾大類，而電磁流量計參展商比例就占12%，在流量儀表參展商中僅次于渦街流量計。
電磁流量計
1 電磁流量計原理
電磁流量計的測量原理基于法拉第電磁感應定律，只是切割磁力線的導體不是般的屬導體，而是具有定導電率的液體流柱，切割磁力線的長度是兩電之間的距離，近似等于液體的直徑，即測量管內徑D如圖1所示。由電磁感應定律可知：
液體的體積流量為：
圖2 低頻矩形勵磁和交流勵磁比較
由上式可知流量體積Q和E成正比，通過測量出E的值就能計算出液體的體積流量。
2 研究價值及難點
為了避產生化現象而響測量準確度，電磁流量計的磁路系統采用各種勵磁方式，如50Hz正弦電流勵磁，低頻矩形波勵磁，三值低頻矩形波勵磁，雙頻矩形波勵磁等勵磁方式。現在大約80%的場合采用低頻矩形勵磁技術，但是這種技術容易接近其工作限，造成在過程中產生大噪聲或多峰值的信號，導致測量結果不確定或重復性較差；低頻矩形測量窗口很小，而正弦波測量的測量窗口幾乎接近（如圖2）；在多相流體的情況下，低頻矩形勵磁的應用也受到限制，根據流體在電上的噪聲頻譜，在25Hz以內，噪聲含量 。另外，沖磁場勵磁頻率所產生的奇數諧波也必須得到處理，導致噪音增加和信號輸出不穩定，所以對于交流勵磁的電磁流量計的研究具有定的實用價值。但是交流勵磁電磁流量計存在著微分電壓、同相電壓、共模電壓、串模電壓等（見5式）。課題的目標就是消除或減少各個電壓。尤其是消除微分和同相。
設信號模型： （3）
磁感應強度：B=Bmsinwt （4）
則有： （5）
其中： 項為有用信號，第二項為微分信號，第三項為同相信號。
3 電路數學模型
3.1 電路整體思路
設參考電壓：Ur2=Asinωt （6）
由（7）式可以看出經過乘法器后得到的電壓信號U由直流部分（ABmνD-k2ABmω2）/2和交流部分（k1ABmωsin2ωt-ABmνDcos2ωt+k2ABmω2cos2ωt）/2組成。通過低通濾波器把交流部分濾掉，剩下直流部分是個以流速ν為變量的線性的函數。即（Uo avb）。
式中a=ABmD，b=k2ABmω2，b為系統的點。b越小，系統的點穩定性就越好。
3.2 消除系統的點
同樣取個參考電壓UR=Bsinωt，對UR=Bsinωt求導得
再求導U''R=Bω2sinωt，然后通過反向放大電路調節幅值，把同相抵消掉。這樣電源角頻率ω發生改變時，可以很好的消除點的漂移。
3.3 消除電壓幅值變化的響
后的信號Uout=ABmDV，但是A和Bm都受到電源電壓幅值的響，且為線性關系，當電源電壓受外界的響，幅值發生變化，就會使輸出信號發生變化。所以取參考電壓UR=Bsinωt，通過乘法器使得UR′UR=B2sin2ωt，然后通過低通濾波后，Ud=B2/2， 后把信號Uout=ABmDV和信號Ud=B2/2相除，這樣可以把電源幅值發生變化帶來的誤差消除掉。
4 實際電路設計
上述的原理由圖3所示的電路框圖來實現。由于磁感應強度B=Bmsinωt，則勵磁電流I=Imaxsinωt，勵磁電壓U=-Umaxcosωt。
參考電壓UR=Bsinωt， 先通過并聯在傳感器電源上的變壓器經過差動放大電路，獲得個幅值合適的U=U1cosωt信號，再通過移相電路獲得UR=Bsinωt信號。
另外由于電源上有許多頻，信號經過兩次微分后發生很大的畸變，所以在微分之前先經過兩次低通濾波，兩次微分后的信號經過放大和移相電路，可獲得與同相信號-k2Bmω2sinωt相位幅值樣的信號，再通過差動放大電路消除同相。與此同時，信號有很大的內阻，內阻的大小與被測液體的導電率有關，所以采用輸入阻抗的運放，這樣可以實現當內阻發生變化，而輸出電壓不發生變化。由于信號的電源和電路的電源不是同個電源，所以不能通過輸入阻抗、共模抑制比的集成儀用放大器，采用輸入阻抗的同相放大器。還有電磁流量計傳感器輸出的信號夾雜著頻，通過示波器不能識別其信號，因此也通過低通濾波獲得有用的信號，信號經過低通濾波后幅值和相位均發生變化，需要通過移相電路來調整相位關系。 后的除法電路把兩路信號因為低通濾波后帶來的幅值變化可以很好的消除掉。對于RC低通濾波電路，電壓增益的幅值AVH和相角φH分別為和
φH=-αrctg（f/fH）。因此對與兩路信號上的RC低通濾波參數的選擇要保持致，即fH致。這樣才可以消除因RC低通濾波帶來的幅值增益變化。對于引起的相位變化，通過移相電路來調整。
5 調方法
調的關鍵在于參考點的選擇，由于調是在無液體流動時進行的，傳感器輸出的信號只是微分電壓和同相電壓，各分量的大小均不知道。因此選擇變壓器輸出的信號作為參考點進行調試。通過移相電路把變壓器輸出的信號coswt移成相位差90°的sinwt，然后信號經過兩次微分，由于實際單次微分相位不能達到90°相位差，在兩次微分后得經過移相觀察信號和sinwt致。對于傳感器輸出的信號，由于其本身有很大的頻信號的疊加，不能觀察出其相位，所以采用替代法來解決。 先，用路和原始信號頻率致的50Hz的參考信號替代原始信號，經過RC低通濾波，在通過移相電路把相位調整到與參考信號相位致，把RC低通濾波的相位損失給彌補上。然后再把原始信號加上去，通過調整兩微分后的放大倍數，觀察差動放大電路輸出信號的相位與cosωt致或相反，該信號就是微分信號。