Đồng hồ đo lưu lượng điện từ ( hay cảm biến đo lưu lượng điện từ) là một bộ chuyển đổi đo lưu lượng chất lỏng bằng điện áp sinh ra bởi dòng chảy của nó thông qua từ trường. Dựa trên nguyên lý hiện tượng cảm ứng điện từ. Đặc điểm của đồng hồ đo lưu lượng điện từ đòi hỏi chất lỏng dẫn điện. Ví dụ, nước có chứa các ion và bề mặt ống dẫn phải cách điện.
Magnetic sensor là gì
Magnetic sensor được định nghĩa là một cảm biến được sử dụng để nhận thấy các nhiễu loạn cũng như thay đổi trong từ trường như cường độ, hướng và từ thông. Có nhiều loại cảm biến khác nhau có thể hoạt động trên một số đặc điểm như ánh sáng, áp suất, nhiệt độ. Những cảm biến này được tách thành hai nhóm. Nhóm đầu tiên được sử dụng để tính tổng từ trường, trong khi nhóm thứ hai được sử dụng để tính các thành phần vectơ của trường.
Các thành phần vectơ trong từ trường là các điểm riêng biệt và các kỹ thuật được sử dụng để chế tạo các cảm biến này chủ yếu liên quan đến nhiều kết hợp điện tử và vật lý.
Tại sao công nghệ cảm ứng điện từ phù hợp để đo lưu lượng chất lỏng?
Công nghệ này có một số lợi thế khi đo lưu lượng chất lỏng. Các cảm biến thường được lắp thẳng hàng vào đường kính đường ống, và do đó được thiết kế sao cho chúng không làm xáo trộn hoặc hạn chế dòng chảy của môi trường được đo. Vì các cảm biến không được nhúng trực tiếp vào chất lỏng, nên không có bộ phận chuyển động, nên không lo hao mòn.
Phương pháp điện từ đo lưu lượng, có nghĩa là phép đo không nhạy cảm với những thay đổi về hiệu ứng như mật độ chất lỏng, nhiệt độ, áp suất và độ nhớt. Khi đồng hồ đo lưu lượng điện từ được hiệu chuẩn bằng nước, nó có thể được sử dụng để đo các loại chất lỏng dẫn điện khác mà không cần hiệu chỉnh thêm. Đây là một lợi thế đáng kể mà các loại máy đo lưu lượng khác không có.
Công nghệ điện từ đặc biệt thích hợp để đo trong môi trường như hỗn hợp chất rắn-lỏng, chất lỏng có bụi bẩn lơ lửng, hạt rắn, sợi hoặc độ nhớt trong môi trường dẫn điện mạnh như bùn. Nó có thể được sử dụng để đo nước thải, bùn, bột quặng, bột giấy, bùn sợi hóa học và các đối tượng dẫn điện khác. Điều này làm cho nó đặc biệt phù hợp đối với ngành công nghiệp thực phẩm và dược phẩm, nơi nó có thể đo lưu lượng nước ép trái cây, rượu vang, thuốc và huyết tương,…
Đồng hồ đo lưu lượng nước kiểu điện từ
Đồng hồ đo lưu lượng nước kiểu điện từ ( hay còn gọi là lưu lượng kế điện từ) là máy đo lưu lượng thể tích không có bất kỳ bộ phận chuyển động nào và lý tưởng cho các ứng dụng nước thải hoặc bất kỳ chất lỏng nào dẫn điện. Lưu lượng kế điện từ nói chung sẽ không hoạt động với hydrocarbon, nước cất và nhiều dung dịch không chứa nước.
Điểm hay của đồng hồ đo lưu lượng điện từ là nó có thể đo được chất lỏng bẩn thậm chí có chất rắn bên trong, như bùn, mỡ,… cũng như phép đo tốc độ dòng chảy không bị ảnh hưởng bởi các tính chất của chất lỏng, như nhiệt độ, độ nhớt và mật độ…
Cấu tạo của đồng hồ đo lưu lượng điện từ
Đồng hồ đo lưu lượng điện từ sử dụng Định luật cảm ứng điện từ Faraday để xác định vận tốc của chất lỏng chảy trong đường ống.
Đồng hồ đo lưu lượng điện từ có cấu tạo cũng khá là đơn giản. Chúng bao gồm các bộ phận như sau: Một ống không từ tính, trên các mặt của phần ống là các cuộn nam châm tạo ra từ trường vuông góc với dòng chất lỏng qua ống và tiếp xúc với chất lỏng. Và các điện cực được đặt góc vuông cả với từ trường và trục của đường ống.
Khi chất lỏng đi qua đường ống, nó cũng đi qua vùng từ trường. Thông qua các cuộn dây của nam châm, tạo ra một điện áp trong chất lỏng. Biên độ của điện áp tỷ lệ thuận với tốc độ của chất lỏng.
Điện áp này được các điện cực dẫn đến một bộ chuyển đổi riêng biệt, là một vôn kế chính xác có khả năng đo chính xác điện áp được tạo ra. Và chuyển đổi điện áp đó thành các tín hiệu điều khiển mong muốn.
Nguyên lý cảm biến lưu lượng điện từ
Đồng hồ đo lưu lượng điện từ sử dụng Định luật cảm ứng điện từ Faraday để xác định dòng chảy của chất lỏng trong đường ống. Trong lưu lượng kế điện từ, một từ trường được tạo ra và được truyền vào chất lỏng chảy qua đường ống. Theo Định luật Faraday, dòng chảy của chất lỏng dẫn qua từ trường sẽ khiến tín hiệu điện áp được cảm nhận bởi các điện cực nằm trên thành ống dòng chảy. Khi chất lỏng di chuyển nhanh hơn, nhiều điện áp được tạo ra. Định luật Faraday nói rằng điện áp được tạo ra tỷ lệ thuận với sự chuyển động của chất lỏng chảy. Máy phát điện tử xử lý tín hiệu điện áp để xác định lưu lượng chất lỏng.
Ngược lại với nhiều công nghệ lưu lượng kế khác, công nghệ đồng hồ đo lưu lượng điện từ tạo ra các tín hiệu tuyến tính với dòng chảy. Như vậy, mức độ kết hợp với lưu lượng kế điện từ có thể tốt hơn mà không làm giảm độ chính xác.
Đặc điểm của đồng hồ đo lưu lượng điện từ
Đồng hồ đo lưu lượng điện từ có một số đặc điểm nổi bật như:
- Chỉ dùng để đo các chất lỏng, đối tượng dẫn điện
- Đồng hồ đo lưu lượng điện từ có thể đo chính xác khi độ dẫn điện của chất lỏng lớn hơn khoảng 5μS/cm
- Không gây cản trở dòng chảy. Do đó được sử dụng trong nhiều môi trường chất lỏng khác nhau
- Không yêu cầu về dòng ngược hay dòng xuôi phải như thế nào
- Có thể đo được chất lỏng có tính ăn mòn cao
Ưu nhược điểm đồng hồ đo lưu lượng điện từ
Tuy là đồng hồ đo lưu lượng điện từ hay cảm biến lưu lượng điện từ được sử dụng rất nhiều. Nhưng chúng vẫn tồn tại không ít những ưu nhược điểm. Chúng ta cùng tìm hiểu xem ưu nhược điểm của chúng là gì nhé!
Ưu điểm của cảm biến lưu lượng điện từ
- Sự tắc nghẽn của dòng chảy gần như bằng không và do đó chúng có thể được sử dụng để đo bùn nặng, bao gồm bùn, nước thải và bột gỗ.
- Không có tổn thất áp suất trong loại đồng hồ đo lưu lượng này ngoài chiều dài của ống thân thiết bị.
- Chúng không bị ảnh hưởng nhiều bởi sự xáo trộn dòng chảy ngược.
- Chúng thực tế không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi về mật độ, độ nhớt, áp suất và nhiệt độ.
- Yêu cầu năng lượng điện có thể thấp (15 hoặc 20 W), đặc biệt với các loại DC xung.
- Những đồng hồ đo lưu lượng điện từ này có thể được sử dụng làm đồng hồ đo hai chiều.
- Đồng hồ phù hợp với hầu hết các axit, bazơ, nước và dung dịch nước vì vật liệu lót của cảm biến lưu lượng điện từ cách điện tốt và có khả năng chống ăn mòn.
- Chúng có khả năng xử lý dòng chảy cực thấp.
Nhược điểm của đồng hồ đo lưu lượng điện từ
- Những đồng hồ này chỉ có thể được sử dụng cho các chất lỏng có độ dẫn điện hợp lý.
- Độ chính xác chỉ nằm trong phạm vi ± 1% trong phạm vi tốc độ dòng chảy là 5%.
- Kích thước khá cồng kềnh và chi phí đầu tư khá đắt
Ứng dụng đồng hồ đo lưu lượng điện từ
Đồng hồ đo lưu lượng điện từ được sử dụng rất phổ biến trong ngành sản xuất công nghiệp. Chúng ta cùng tìm hiểu một vài ứng dụng tiêu biểu của dòng cảm biến lưu lượng điện từ này nhé.
Cảm biến đo lưu lượng điện từ này là loại không xâm nhập, có thể được sử dụng chung cho bất kỳ chất lỏng nào có độ dẫn điện trên 10 microsiemens/cm.
Các chất lỏng như bùn cát, bột than, bùn, nước thải, bột gỗ, hóa chất, nước không phải là nước cất trong các đường ống lớn, chất lỏng nóng, chất lỏng nhớt cao đặc biệt trong ngành chế biến thực phẩm, chất lỏng đông lạnh có thể được đo bằng đồng hồ đo lưu lượng điện từ này.
Đọc đến đây chắc các bạn đã nắm được kiến thức về đồng hồ đo lưu lượng điện từ rồi đúng không nào?
Với những loại đồng hồ đo lưu lượng khác, chúng ta sẽ tìm hiểu trong những bài viết khác nhé.
Rất mong nhận được những đóng góp và chia sẻ của các bạn. Cảm ơn!
