一、前言
玻璃转子流量计在流量测量中使用较广，它的特点是结构简单、价格便宜、压力损失小、测量范围宽、安装维护方便，改变转子材料后还可用于腐蚀性介质的测量，但它只能就地测量。由于无电信号输出，因而不能进行远传指示、记录、自动调节和累积。为此，我们经过两年多的努力，研制了GDL型光电远传玻璃转子流量计，实现了玻璃转子流量计信号的远传、指示、记录和自动调节。本仪器应用沈阳市玻璃仪器厂生产的线性玻璃转子流量计后，还可对流量实现累积。经生产实践考核证明，各项技术指标均已达到原设计要求，受到了有关部门的欢迎。
二、测量原理
众所周知，反映管道内流量的变化是由玻璃转子流量计内转子的高度变化来实现的，其位置随流量大小而上升、下降，只要将转子的位置变化通过特殊设计的电子装置转换成电讯号，并送到控制室标以流量刻度的二次仪表，就可实现远传的目的。根据以上设想，在玻璃转子流量计外壁装一个跟踪探头(包括一对光敏管和光源)见图1。
当转子上下浮动时，可产生五种情况:
1.转于在光路之下(即在光敏管AB下而)，此时A、B都有光照(见图2a);
2.转子在下光路之中，此时遮住B管，A管有光照(见图2b)，
3.转子在两个光路之间，A、B管无光照(见图2c);
4.转子在上光路之中，A管被遮，B管有光照(图2d)，
5.转子在光路之上(即在A、B管上而)，此时A、B管都有光照(见图2e)。
设有光照为1，无光照为0，根据以上五个位置，设计一个由A、B管电平控制的逻辑线路，作为电机正反转的控制指令，使得在第1种情况时(A=1、B=1)探头向下运动。在第3、4、5期间(A=0、B=0;A=0、B=1;A=1、B=1)探头向上运动，只有在第二种情况时(A=1、B=0)，探头停止运动，处于保持位置(见表1)。
电机在带动探头运动的同时，还带动一只线性电位器，这样转子的位置就被相对应地转换成电阻值的变化，再将电阻转换成与流量计刻度相对应的1~10mA标准信号，此信号即可被远传到仪表控制室内与指示、记录仪配套，进行流量的指示和记录，而且还可送入比例积算器进行流量的累积，同时又可以送入调节器作为被调参数进行调节。
三、仪器结构
仪器由玻璃转子流量计、光电转换器、位置变送器、稳压、恒流源、机械传动机构五部分组成，其结构如图3所示。
1.玻璃转子流量计
玻璃转子流量计是本仪器的次信一号部分，仪器要求转子运动平稳可靠，国内近儿年生产的LZJ型带筋玻璃转子流量计具有这个特点。配置不锈钢或Cr18NI9Mo2材料制成的转子能应用于腐蚀性介质的测量。
如果只要求显示、记录流量值，配用一般流量计即可，此时仅将二次仪表相应地刻度成非线性流量值。若要对流量实现累积时，由于比例积算器流量累积数与输入电流成正比，就必须用线性刻度的流量计。本仪器采用沈阳玻璃仪器厂新研制的流量计(该流量计利用改变筋的截面积来补偿转子锥管的非线性，做到管子刻度线性化)，从而使仪器获得线性变化的输出讯号。
2.光电转换器
光电转换器的任务是将转子的位移转换成自动跟踪的指令。为此，本仪器在锥管外设置了探头，探头上配有一对光敏三极管和光源。由图4可见，由R1、R2、R3及光敏三极管DU1、非门F1、F2组成的光电转换器，使得在光源被转子遮住时，A(或B)呈低电平，反之呈高电平。于是转子流量计内转子的上升与下降，通过光电转换器产生五种状态。
根据五种状态设计的逻辑控制线路见图5，它的工作原理如下:开机后，双D触发器D1置0，，它一方面使双D触发器D2置0，环行分配器的模式控制Mc=0，另一方面经与门Y1、非门F7输出一个高电平，环行分配器的禁止门inh=1，允许时钟脉冲CP输入，环行分配器输出端QA、QB、QC输出反转控制脉冲指令(设Mc=1输出正转指令，MC=0输出反转指令)。脉冲经功率放大后，使电机带探头向下运行，直到下行程开关K1闭合，D1触发器置1，D2触发器置1，Mc=1。以上逻辑功能与AB状态无关，以后的控制指令都取决于AB光敏管接受光照的状态。
由图5可知:当A=0、B=0，A=0、B=1，A=2、B=1(转子在光路之上)时，Mc均为1，inh=1，环分输出正转控制脉冲指令，电机带探头作向上运动。当A=1、B=1(转子在光路之下)，Mc=0，inh=1，环分输出反转控制脉冲指令，电机带探头作向下运动。只有在A=1、B=0时，环分无脉冲输出，电机停转，表示探头已跟踪到转子。只要转子稍偏离探头，A、B电平立即变化，就有脉冲指令输出，探头继续自动跟踪。例如:当流量增大，转子上升，使A=0、B=0(此时环分inh=1，CP输入)，此时触发器D2的S输入端为1，输出Q=1，环分Mc=1，输出正转脉冲指令，探头向上运行，直到保持为止。
经试验决定CP的脉冲频率使探头在通秒左右走完全程。光源采用医疗机械灯泡，灯泡的端部有聚光镜，能均匀地照射光敏三极管。光源采取稳流措施，即使电网电压波动+10%、-15%也能正常工作。灯泡的电流通过可调电位器予以调整。
3.位置变送器
位置变送器的作用，是将光电转换器中·环行分配器输出的正反转控制脉冲讯号进行功率放大，以驱动步进电机正反向转动，其原理图见图6。
由图可知，输入端呈低电平时，电机线圈就有电流，反之电机线圈无电流。
环分输出状态是A-AB-B-BC-C-CA……，电机线圈A-AB-B-BC-C……依次通电，步进电机朝一个方向转动。反之环分输出状态为A-AC-C-CB-B-BA-……电机则反向转动。本仪器中电机采用36BF-002-1型步进式三相六拍电机，电压DC24V，相电流500mA，为降低电机功率，减小负载电阻，电压降为DC9V使用。为降低功耗，仪器还采取了自动断电措施，图7为自动断电原理图。
位置变送器的另一个作用，是将电机转动中探头位置变化转换成电讯号的变化。电机与电位器同轴相连，当电机作正反方向转动时，电位器随之转动，其电阻值就发生相应变化，经运算放大器后，输出1-10mA电流值(流量计的下限流量与上限流量之比为1:10)。其负载能力为1.5KΩ。经试验，温度从0-45℃变化其输出电流变化≤±0.5%;电压作220V+10%、-15%波动，引起的误差(±0.1%。电阻一电流变换原理图见图8(图中W2与电机同轴相连)。
四、仪器的主要技术指标
1.测量范围:16~160-600~6000L/h液体(水);0.4~4-26~160/h气体(空气)
2.精度:在采用1.0级玻璃锥管的情况下，精度优于1.5级(根据用户需要生产厂生产1.5、2.5级两个品种)。
3.稳定性:在满足仪器正常工作条件下，连续运转24小时，其误差≤±0.5%
4.重现性:误差≤±0.5%
5.仪器适应温度:0~45℃
五、现场运行情况
本仪器在南京制药厂用来测量NaOH(30%)与氯乙醇(30%)的流量，其输出讯号送入调节器进行配比调节。在改变转子流量计的转子材质后，本仪器还用来测量93%硫酸的流量。
经现场考核表明:仪器结构简单，压力损失小，测量范围宽，响应速度快，操作方便，稳定可靠，维护工作量小，能测量腐蚀性介质，同时具有远传和就地目测两种功能。本仪器的应用也有一定的局限性，它不适用于透光率<10%的介质，有固体悬浮物和结晶物的液体也不宜使用。
作者：南化公司研究院 杨晓敏
