近年来，在很多引进的生产线的精度要求高的流体测量中采用了不少涡轮流量计。这些流量计直接与DCS控制系统或其它工业控制计算机系统的I/0卡相连接，提供计算机所需要的脉冲信号。该仪表价格较高，造成备品备件的困难。

为了降低成本，解决生产上的需要，在仔细地研究了进口涡轮流量计和国产涡街流量计的技术性能之后，认为在它的生产条件下，可以使用国产涡街流量计替代进口涡轮流量计。下面分别介绍国产涡街流量计与进口涡轮流量计之间的性能差异和生产上替代的可行性，实际使用中所存在的问题及解决方法。

1、两种流量计技术性能的分析和比较

电池供电涡轮流量计与国外涡轮流量计的主要技术性能如表l所示。表1中为采用公称直径为100的传感器测量范围。

1.1 量程比流量范围的比较

涡轮流量计的量程比较大，为l：20。因此涡轮流量计的线性范围宽，最小流量可达到9m³/h；而涡街流量计量程比小，最小流量为20m³/h。
在实际生产过程中，多数场合要求控制的最低流量大于30m³/h，大于涡街流量计的流量测量的下限值。因此，从生产需要的条件上来看，用涡街流量计代替涡轮流量计是可行的。而在运行可靠性与费用上，则涡街流量计的优点较为突出。

1.2 测量精度

涡轮流量计的精度为0.2%；而涡街流量计的精度经过修正后可达到0.5%，显然涡街流量计的精度较低。然而一般生产要求累积流量达到25～35m³/h时，其误差不能超过0.5m³，相对误差为1.4%。如果我们采用计算机对涡街流量计的测量进行修正，其测量精度完全可满足生产要求。

2、存在的问题

由于流量计是直接地与计算机的输入卡连接，因此原配接的涡轮流量计有4个条件：

（1）必须是三线制式的脉冲信号；

（2）输出电平应达到10V峰值；

（3）输出＞10mA的电流；

（4）工作电压为24V DC。

对于三线制式脉冲信号，两种流量计是相同的，但输出信号的电平不同。涡街流量计只有7V峰值，与涡轮流量计不同；同时，涡街流量计要求负载阻抗必须大于10kΩ，而配涡轮量流计的计算机输入卡的输入电阻只有1kΩ；同时该卡提供的是24V DC电源，而涡街流量计的工作电压为12V DC。也就是说，在实际应用中除三线制式脉冲信号相同外，改用涡街流量计还存在其它三个条件与涡轮流量计不同的问题。也就是说，涡街流量计可满足生产要求，但实际上因为它不能满足计算机输入卡的阻抗匹配要求，而不能直接替代涡轮流量计。因此，必须解涡街流量计的电源电压、输出电平幅度和负载能力的匹配问题之后，才可以替代涡轮流量计。

3、解决方法

为了满足计算机接口的要求，我们设计并制作了一个电子单元，作为涡街流量计与计算机输入卡之间的接单元，其原理框图如图1所示。

虚线框内为接口电路单元，此单元主要由稳压、电平变换、功率放大三部分组成，主要完成三个功能：

a、将计算机输入卡提供的24V DC电源转换成涡街流量计所需要的12V DC电源。此功能由稳压电路完成，并具有短路限流保护。

b、将涡街流量计输出的电平幅度从7V提高到10V峰值。电平变换部分完成此功能，并具有大于20kΩ的输入阻抗。

c、提供大于10mA DC的输出电流。此功能由功率放大部分完成，并同时具有 限流作用，使得输出电流最大不超过计算机输入卡所能承受的电流，以保护计算机的脉冲输入卡。

4、电路设计与调试接口单元的实际电路见图2。

稳压电路采用稳压二极管进行稳压。设计中考虑涡街流量计的最大工作电流为15mA，稳压二极管最小稳压电流为2.5mA，则限流电阻R9为
R9=（Vcc-Vc）/（Io+ID）=（24-12）/（15-2.5）=686Ω

选电阻R9为680Ω，则当无负载时，稳压二极管D1和D2所通过的最大电流Imax为Imax=（Vee-Vo）/R9=12/680=18mA  （2）

此电流值远小于稳压二极管2DW7C的最大电流，2DW7C可长期稳定工作。

当负载短路时，Ve=0。此时，限流电阻中所通过的最大电流I为

IRmax=Vee/R9=24/680=36（mA）   （3）

在36mA电流下，完全可有效地保护计算机卡的供电系统。

电平变换电路采用施密特触发器电路，因它有较好的触发性能和较高的输入阻抗。功率放大部分采用射级输出器形式。

设计算机脉冲输入卡的输入电阻为1kΩ，在10V峰值下所通过三级管T3的意电流Ie近似为

Ie=V0/（Re/R1）=Vo/（Re/2）=10/（1/2）=20（mA）   （4）

选三极管T3的直流放大倍数为20，则,电阻R3应为。

R3=（Vee-Vee-Ve）/Ib=（24-0.5-10）/（20/20）=14kΩ   （5）

取R3的值为12kΩ。电阻R8为限流保护电阻，选为680Ω。即使三极管T3发生击穿短路情况，由于此电阻的限流作用，使得计算机输入卡上的最高电压不会超过10V。它可有效地保护输入卡。

稳压二极管D3的型号为2CW18，其标准稳压,值为11V，它起输出限幅作用。

为了提高涡街流量计触发灵敏度，选择单元电路触发器的触发电压为1.0V，则电阻R6上的电压在0.5V。电阻R6可选为

R6=0.5/Ie=0.5/（24/12）=250（Ω）   （6）

这里考虑当三极管Tl截止时，2T是处于饱和导通状态，因此通过电阻R6上的电流近似等于电源电压除以电阻R6。

取电阻R2与R3相同。设两三极管T1和T2的直流放大倍数均为100倍，当三极管饱和导通时其基极电流Ib为

Ib=Ie/100=2/100=0.02   （7）

如果要保证三极管T1在1.5V触发电压下可靠地饱和导通，则输入电阻R1为

R1=（V1-Vba-Ve）/Ib=（1.5-0.5-0.5）/0.02=25kΩ   （8）

考虑三极管参数的离散性，取R1为20k。

调试时，先将接口单元的输出端接1k电阻，然后将输入端接1.5V电压，逐步减小电阻R5的值，直至输出端电压上升到10V；若不能达到此值，则可能是三极管T3的直流放大倍数过低。逐步降低输入端的电压直至1.2V，此时输出端应为零。若不能可靠地回零，则可能是电阻R5的值过小。

有条件的情况下最好使用双踪示波器同时观测输人端和输出端电压的波形，其波形为矩形最好。

5、运行结果

将涡街流量计和接口电路安装并投入试运行连续30次加料记录与同一管路的另一台进口涡轮流量计相比较，涡街流量计测量准确、复性好、工作稳定、可靠，涡轮流量计最大累积相对误差0.049m³，平均相对误差为0.004m³。

此涡街流量计的成功运行，为保证生产的安全、正常运行起到了重要的作用。同时也降低了成本和节约了外汇及采购周期。