上世紀(jì)六零年代電磁流量計進(jìn)入低頻方波勵磁
1966-1976年這十年，是世界科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的十年。這一階段，電磁流量計已從交流勵磁開始進(jìn)入低頻方波勵磁。從長管的均勻磁場發(fā)展到短管的權(quán)重轉(zhuǎn)換磁場，發(fā)生了革命性的質(zhì)變和量變，不僅測量精度、穩(wěn)定性等基本性能得到極大提升，也實現(xiàn)了轉(zhuǎn)換器和傳感器之間的互換，大大縮短了產(chǎn)品長度，減輕重量，簡化了制造工藝，降低了制造成本，為廣泛開拓應(yīng)用市場提供了有利的條件。
開封儀表廠引進(jìn)電磁流量計技術(shù)拓展巨大國內(nèi)市場
改革開放初期，我國大力發(fā)展鋼鐵、石油、天然氣等基礎(chǔ)工業(yè)和能源工業(yè)，由此帶來了對流量監(jiān)測儀表的強烈需求。煉鐵高爐冷卻水檢漏是鋼鐵自動化生產(chǎn)安全保證的重要措施。例如寶鋼這樣的一個世界頂級的鋼鐵企業(yè)，按設(shè)計要求，一個高爐檢漏就需要200套到400套的電磁流量計。在連軋、連鑄鋼鐵自動化生產(chǎn)過程，冷卻水測量和控制、產(chǎn)品酸洗、污水排放控制與處理等工藝中，大量使用電磁流量計。節(jié)約水資源的計量檢測和環(huán)境保護(hù)的污水排放總量控制，已上升為基本國策，電磁流量計已成為必不可少的重要裝備，其潛在市場之大，需求緊迫有目共睹。面對國內(nèi)電磁流量計技術(shù)水平低和生產(chǎn)落后的現(xiàn)狀，大家感到引進(jìn)技術(shù)是一條多快好省之路。
中國電磁流量計的巨大潛在市場，也引進(jìn)國際眾多流量儀表廠商的關(guān)注。筆者最早得知寶鋼高爐檢漏電磁流量計的用量信息，是在與日本山武霍尼韋爾公司(現(xiàn)阿茲貝爾公司)的技術(shù)座談中，竹內(nèi)一彥先生介紹高爐檢漏工藝方案時得到的。后來證實，像寶鋼、鞍鋼、武鋼等企業(yè)，需要數(shù)以萬計的電磁流量計。
開封儀表廠是部屬國企，當(dāng)時已擁有世界一流的水流量校驗裝置，并擔(dān)負(fù)著國家重點工程的流量儀表的開發(fā)和制造任務(wù)。因此，電磁流量計技術(shù)引進(jìn)的重任，自然就落到開封儀表廠肩上。筆者作為開封儀表廠電磁流量計設(shè)計人員，有幸親歷技術(shù)引進(jìn)的全過程。
學(xué)習(xí)認(rèn)識外國電磁流量計技術(shù)
開封儀表廠電磁流量計的技術(shù)引進(jìn)，始終得到國家儀表總局的重視與關(guān)懷。筆者至今尚保存著國家儀表總局謝強局長考察日本時帶回并轉(zhuǎn)送給我們的、登載有《低周波勵振形電磁流量計》文章的日本北辰電機制作所刊物“北辰二ュ-ス”(1979 VOL，22，3月號)雜志。總局領(lǐng)導(dǎo)不斷把開封儀表廠介紹給日本橫河、北辰電機、山武霍尼爾、富士，英國背特等國外流量儀表制造廠商，既使我們了解國外的發(fā)展?fàn)顩r，也讓國外同行了解我們?？偩诌€下達(dá)(79)一機生聯(lián)字1828號文，給予引進(jìn)的外匯資金可以由該產(chǎn)品用戶進(jìn)口電磁流量計的外匯中提取30%的優(yōu)惠政策。
1979年5月18日，日本北辰電機制作所派出以董事、取締役經(jīng)理原啟為團(tuán)長、計測技術(shù)部長小林保等五人的代表團(tuán)訪間開封儀表廠，雙方交流非常成功。交流中，我們提到小林保先生1964年參與編寫的日本工業(yè)技術(shù)從書“流量”一書。其中“電磁流量計”一章是由他撰寫的。我們也了解他是現(xiàn)任《計測と制御》雜志的常務(wù)編委，提及他發(fā)表的文章，他甚為高興，贊賞我們專業(yè)知識面很廣，主動把剛剛在東京舉行的第二屆國際流量測量儀表會議論文集贈送給我們。那時，國內(nèi)一般企業(yè)的滄桑面貌還沒來得及洗刷干凈，大多企業(yè)的工作環(huán)境、生產(chǎn)條件不夠整潔和規(guī)范。開封儀表廠在陳中廠長帶領(lǐng)下，全廠職工齊動員，美化環(huán)境，開展文明生產(chǎn)，改變廠容廠貌，加強對企業(yè)的管理，使工廠面貌和管理水平有明顯提高。這些，得到原啟團(tuán)長的大力贊賞，稱開封儀表廠是他在中國見到的比較好的企業(yè)。還預(yù)期經(jīng)過幾年努力開封儀表廠一定會成為世界一流的流量儀表專業(yè)廠。當(dāng)然，北辰朋友也誠懇地指出我們工作中的不足之處，比如對于焊接的工藝要求和焊接工人的培訓(xùn)，我們比西方要差一些。當(dāng)時國內(nèi)電子元器件應(yīng)用一個突出問題是性能不穩(wěn)定。經(jīng)過交流了解到晶體管、集成電路外殼的封裝漏氣是不穩(wěn)定的主要根源之一。北辰朋友向我們介紹了他們是通過把元件放入煮沸的滾水和冰水做交替的熱沖擊試驗，而后檢測篩選淘汰封裝漏氣不合格產(chǎn)品。這一經(jīng)驗，幫助了我們電子產(chǎn)品的工藝改進(jìn)，促進(jìn)了產(chǎn)品質(zhì)量的提高。
日本山武霍尼韋爾公司，從1969年開始經(jīng)過五年時間的努力，與Fischer Porter、 Krohne等世界著名儀表公司齊名，最早研發(fā)出低頻方波勵磁電磁流量計。山武霍尼韋爾公司也是世界上最早把PFA氟塑料用作電磁流量計測量管的襯里。 1979年10月16日，山武霍尼韋爾公司派出技術(shù)主管竹內(nèi)一彥，攜帶PFA襯里的低頻方波電磁流量計樣機，在北京農(nóng)機部招待所和我們舉行過一次技術(shù)交流。開封儀表廠涂長哲、程家興和筆者參加這次交流。竹內(nèi)先生詳盡介紹了低頻方波電磁流量計的特點，電磁流量計應(yīng)用市場的發(fā)展概況，以及PFA襯里性能特點和加工工藝。PFA是1972年美國杜邦公司發(fā)明的氟塑料材料，比起特氟龍(PTFE)，PFA改變了PTFE粉末壓制工藝，可采用熔注塑加工，所以能解決PTFE襯里與不銹鋼導(dǎo)管不容易結(jié)合的缺陷，解決PTFE襯里不耐負(fù)壓、電極泄露等電磁流量計經(jīng)常出現(xiàn)的技術(shù)問題。由于我們了解到山武分公司設(shè)計人員的概況，讀過研究人員福田隆平、石川榮、和田矩一有關(guān)電磁流量計的文章，所以通過交流，彼此的距離拉近了。臨走時他爽快地將帶來的電磁流量計樣機留給我們做實驗，并提供了包括電子線路原理圖、安裝使用說明書在內(nèi)的許多珍貴技術(shù)資料。這些資料通過我們再介紹給上海熱工所、上海光華所，使國內(nèi)流量計儀表屆了解到國外電磁流量計的最新情況。
1980年4月16日，日中貿(mào)易促進(jìn)會儀器儀表展覽在天津舉辦，筆者參加了與山武公司的技術(shù)交流座談會，再次有機會結(jié)識該公司的松本良一郎。松本先生是70年代初化工自動化專業(yè)畢業(yè)的大學(xué)生，擅長自動化理論研究，對高分子材料也是相當(dāng)熟悉，所以除了技術(shù)講座外，我們兩個有機會進(jìn)項更深入的電磁流量計理論和應(yīng)用方面的探討。他后來不斷寄來有價值的技術(shù)資料，讓我了解世界流量計儀表的新發(fā)展。
1980年10月，山武代表團(tuán)訪問開封儀表廠。經(jīng)協(xié)商，雙方表示了技術(shù)合作的共同愿望。翌年初，山武提供非常詳盡的書面合作提案，提案包括詳盡的設(shè)備清單和報價。同時考慮到開封儀表廠外匯資金有限，提出提供PFA襯里傳遞模塑成型機的關(guān)鍵設(shè)備和制造圖紙，并表示提供適當(dāng)?shù)募夹g(shù)指導(dǎo)，由開封儀表廠自行制造傳遞模塑成型機的方案。山武公司的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)比較優(yōu)良，制造工藝也比較完善，制造成本明顯高一些。所以技術(shù)轉(zhuǎn)讓報價也比較高，這也許就成了后面合作發(fā)展的障礙。
1979年到1980年間，日本橫河電機、富士公司等也參訪了開封儀表廠。記得橫河電機是由社長橫河正三先生帶隊來訪的。由于當(dāng)年橫河的電磁流量計水平比不上北辰，也可能橫河與北辰的合并已在進(jìn)行中，橫河的參訪僅僅是看看而已，未做深入的合作談判。另外一家法國企業(yè)也參訪了開封儀表廠，并談到合作愿望，只是接觸時間短，印象不太深。
通過廣泛地對外交流、座談，使我們提高了對現(xiàn)代電磁流量計的認(rèn)識，增強了技術(shù)引進(jìn)的信心。尤其對于低頻矩形波勵磁產(chǎn)品有了較深入的了解，看到其發(fā)展前景。統(tǒng)一了引進(jìn)低頻方波電磁流量計的認(rèn)識。
克服重重困難，電磁流量計的技術(shù)引進(jìn)正式啟動
開封儀表廠的電磁流量計技術(shù)引進(jìn)是從1980年正式啟動的，11月組成以廠長陳中為領(lǐng)隊，設(shè)計主管涂長哲、宗友春，工藝主管程家興、廖蜀德為團(tuán)員的赴日考察團(tuán)，考察了北辰、橫河等專業(yè)公司。1982年2月派出以副廠長陳懷壽為領(lǐng)隊，總局在開封儀表廠工作組成員劉修駿及戴本炎、曾德君、馮青組成的代表團(tuán)，到英國KENT進(jìn)行考察回訪。經(jīng)過綜合比較，正式確定英國KENT公司為主要談判對象。
為盡快做好引進(jìn)工作，根據(jù)總局建議，1980年夏，派出以陳懷壽領(lǐng)隊的技術(shù)引進(jìn)考察學(xué)習(xí)小組(筆者也參與其中)到西安儀表廠取經(jīng)。當(dāng)年，西安儀表廠已成功引進(jìn)美國羅斯蒙特的1151系列電容式變送器和日本橫河電機的I系列、YS-80、YS-100電子式控制系統(tǒng)。他們在技術(shù)引進(jìn)的立項、談判、簽約和消化吸收過程中，對復(fù)雜的商務(wù)程序和具體操作積累了許多寶貴的經(jīng)驗。向先行者學(xué)習(xí)取經(jīng)是加速不斷推進(jìn)技術(shù)引進(jìn)的良方妙藥。學(xué)習(xí)小組得到時任西安儀表廠總工奚家成先生的熱情接待，他誠懇地向我們介紹經(jīng)驗，并提出許多很好的建議。其中一條就是組成一個精干的引進(jìn)班子，要找出一個懂技術(shù)、懂商務(wù)、會協(xié)調(diào)處理(如儀表總局、中技公司)各種關(guān)系的人做引進(jìn)工作的常務(wù)工作成員。
開封儀表廠于1980年8月成立了以陳中為負(fù)責(zé)人,包括老工程師何金有、其達(dá)、副總工程師黃慧良、涂長哲、李瑞衡、廖蜀德及筆者等組成電磁流量計引進(jìn)小組,并選定戴本炎任引進(jìn)辦主任。戴本炎系1963年上海交大儀器儀表專業(yè)畢業(yè),在開封儀表廠從事金屬管轉(zhuǎn)子流量計等產(chǎn)品設(shè)計近20年,具有豐富的經(jīng)驗和知識,也有極強的組織、協(xié)調(diào)、管理課題、技術(shù)工作能力,他廣交朋友,進(jìn)行溝通。在引進(jìn)中,始終保持與儀表總局、中技公司及與外商建立良好的合作關(guān)系,戴主任發(fā)揮了重要作用。
英國KENT公司建立于1938年，有近70年生產(chǎn)流量儀表的歷史，是世界上最早開發(fā)電磁流量計的公司之一。該公司以劍橋大學(xué)為技術(shù)依托，常以電磁流量計的故鄉(xiāng)自豪。1980年5月18日，KENT公司的市場經(jīng)理庫克先生和顧問麥克勞德教授，在儀表總局領(lǐng)導(dǎo)陪同下來到開封儀表廠，進(jìn)行了兩天的技術(shù)交流。麥克勞德系統(tǒng)地、詳細(xì)講述了VKA系列交流勵磁的電磁流量計的特點，特別強調(diào)VKA應(yīng)用磁場探測線圈做磁場補償運算具有測量精度高、可用于鐵礦漿檢測的特點。交流中，筆者曾提出不同的看法，認(rèn)為低頻方波勵磁能更好地消除正交干擾，增強零點的穩(wěn)定性，可提高測量精度，是電磁流量計有前途、有生命力的發(fā)展方向。麥克勞德則更強調(diào)從1832年法拉第的試驗就開始，直流(低頻方波)勵磁的電極極化電壓對測量嚴(yán)重影響，并當(dāng)場用數(shù)字式萬用表測量盆中水使大家看到有數(shù)十毫伏甚至上百毫伏的直流電壓存在，這就是所謂極化電壓，盡管他的解釋不能否定低頻方波所具有的優(yōu)勢，但他強調(diào)極化電壓，說明直流勵磁電磁流量計輸出抖動現(xiàn)象是電極極化造成的事實，實際這一影響在以后很長時間里確實困擾著人們，成為低頻方波電磁流量計不可掉以輕心的實際問題。他的試驗，教會了我們檢測極化電壓的方法(此前國內(nèi)很少知道檢測極化電壓，因當(dāng)時國內(nèi)還沒有高輸入阻抗的數(shù)字式萬用表)。以后應(yīng)用中，我們經(jīng)常使用這種檢測方法來判斷電極腐蝕和尖峰噪聲的表現(xiàn)情況。其實當(dāng)時KENT公司也正在進(jìn)行低頻方波試驗，只是尚未形成成熟產(chǎn)品。通過這次交流，他們意識到僅拿出交流勵磁產(chǎn)品，將成為技術(shù)合作的障礙，所以回到北京就通過總局轉(zhuǎn)告我們，他們也已經(jīng)拿出低頻方波勵磁產(chǎn)品VKB。然后在商務(wù)上努力做儀表總局和中技公司的工作，說明他們的技術(shù)是先進(jìn)的，要價是最低的，以吸引我們。
1980年8月，由筆者執(zhí)筆起草“電磁流量計引進(jìn)技術(shù)任務(wù)書”。任務(wù)書全面討論了引進(jìn)產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)和引進(jìn)的必要性，分析了該產(chǎn)品國外技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀、技術(shù)水平和產(chǎn)品特點，對 Fischer Porter、北辰電機、KENT、 Krohne等國外11家知名公司的勵磁方式、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、加工工藝和轉(zhuǎn)換器電路的特點做了詳盡的比較，對國內(nèi)的市場前景、本廠的產(chǎn)條件和外匯資金渠道，也做到心中有數(shù)，并對引進(jìn)對象日本北辰、英國KENT和 Fische Porter三家公司各自具備的技術(shù)優(yōu)勢做出認(rèn)真分析。北辰電機是1958年引進(jìn)美國 Fischer Porter的技術(shù)，深入消化吸收。和大膽改進(jìn)，在制造技術(shù)和生產(chǎn)工藝上有所發(fā)展。他們的引進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗也很值得我們學(xué)習(xí)與借鑒。為解決低頻方波勵磁的極化電壓影響，北辰改進(jìn)低頻方波勵磁為雙頻勵磁，成為至今電磁流量計勵磁方式的最高水平。英國KENT是BBC集團(tuán)成員，盡管主要產(chǎn)品為交流勵磁型，它的磁場檢測線圈也獨具特色，對解決漿液測量，尤其鐵礦漿測量很有優(yōu)勢。KENT的低頻方波VKB型產(chǎn)品也開始問世。重要的是，該公司向我們提出補償貿(mào)易的許可證交易，報價較低，可節(jié)約30萬元人民幣外匯，具有誘惑力。美國 Fischer Porter公司歷史悠久，技術(shù)力量雄厚，許多流量計產(chǎn)品的創(chuàng)新都來自該公司，是當(dāng)時世界流量儀表企業(yè)的領(lǐng)頭羊。該公司的10D1425型低頻方波電磁流量計和10D1440型電容式電磁流量計是世界最先進(jìn)的產(chǎn)品。
Fischer Porter的電磁流量計銷量當(dāng)時占有世界市場的25%以上。任務(wù)書還向儀表總局和中技公司建議從這三家擇優(yōu)選定。對Fischer Porter，我廠曾派人到其北京辦事處聯(lián)系，但他們對技術(shù)轉(zhuǎn)讓不感興趣，也就錯過了合作的機會。1980年間，世界儀表界正發(fā)生兼并、重組的風(fēng)暴，北辰電機已決定與橫河電機合并，與我們的合作也就這樣被放下。因此，最后引進(jìn)的對象就剩下英國KENT一家。
與KENT公司的簽約談判，是1981年12月7日~11日在北京外貿(mào)部談判大樓進(jìn)行。開封儀表廠以陳中為領(lǐng)隊，參加的有戴本炎、程家興、桂惠君、梁仲海、筆者等。英方為庫克和麥克勞德。前4天主要談技術(shù)轉(zhuǎn)讓合同的附錄部分，即技術(shù)內(nèi)容、技術(shù)指標(biāo)、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等，確定英方提供的技術(shù)資料、圖紙、工藝文件，工裝與設(shè)備清單，以及其他諸如公英單位制、標(biāo)識等具體問題。談判也討論在引進(jìn)產(chǎn)品國產(chǎn)化前向英方訂購的散裝件價格、訂貨方法、付款方式和補償貿(mào)易。補償貿(mào)易是以開封儀表廠給KENT公司代加工旋翼分流蒸汽流量計和道爾管流量計不銹鋼殼體為代價來抵扣應(yīng)付的外匯現(xiàn)金。這些附件內(nèi)容的談判似乎一帆風(fēng)順，很快就達(dá)成統(tǒng)一意見。
11日的主合同商務(wù)談判才真正使我們這些初涉資本市場的非生意人大長見識，主合同談判首先由麥克勞德向大家列出KENT公司在這個項目中花去的所有費用。其中包括他們兩人兩次來華交流的費用、后面專家來華指導(dǎo)的費用、中方去英國實期間有3個英國人陪同的培訓(xùn)費用等，項目很詳細(xì)、很透明，讓人看去賣方似乎從中井沒有賺到什么錢，以至于最后中技公司陸處長出面，也很難把轉(zhuǎn)讓費壓下來。
后來冷靜地看，英方做生意的眼光放得很長遠(yuǎn)，談判藝術(shù)相當(dāng)高。他們知道賺錢麥克勞德具有如此經(jīng)濟(jì)觀念，很值得我們科技人員學(xué)習(xí)。他們知道賺錢不是一時一次，要著眼長遠(yuǎn)。當(dāng)時中國工業(yè)水平很低， 技術(shù)還很封閉，缺少國外先進(jìn)電子元器件、特殊金屬材料、非金屬材料、輔助材料，這些需要通過KENT公同代為購買。工裝設(shè)備和模具制造需要時間周期長，所以在一段相當(dāng)長時間內(nèi)，我方必須從英國購買散裝件。盡管英方從轉(zhuǎn)讓技術(shù)中得到的收益看似不大，但該項目能夠進(jìn)入中國，賺錢機會就會長存。實際上，僅第一批從英國購買50套散裝零部件，英方得到的利潤就遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出主合同的收益。甚至2000年，我們還要花大量外匯從KENT購買升級的智能化EMAG轉(zhuǎn)換器。對于用補償貿(mào)易來抵扣部分外匯，實際上也只是英方開出的張空頭支票。因為當(dāng)時國內(nèi)很少有不銹鋼精密壓鑄設(shè)備和工藝依靠砂型鑄造或鍛造，加工成本肯定會很高，技術(shù)參數(shù)和質(zhì)量也很難達(dá)到英方要求，補償貿(mào)易很難作下去。這樣，KENT公司總是要從中國賺取外匯現(xiàn)金。
這樣說，當(dāng)然不是講引進(jìn)是失敗的。相反，在我國技術(shù)落后、經(jīng)濟(jì)實力薄弱的年代，一項高科技產(chǎn)品的技術(shù)引進(jìn)僅僅花了幾十萬元，就買到了Verifflux電磁流量計VKA(交流勵磁)、VKB(直流脈沖勵磁)兩個系列，VAA、VAB、VTB、VMB、VWB-5個品種，31個規(guī)格傳感器的制造技術(shù)。轉(zhuǎn)讓技術(shù)讓我們從中學(xué)到先進(jìn)的設(shè)計方法和制造技術(shù)，使我們便捷地跨進(jìn)世界電磁流量計的先進(jìn)之門，極大地影響著我國電磁流量計的技術(shù)進(jìn)步和市場發(fā)展，應(yīng)該說這樣的引進(jìn)非常值得，也很成功。
在英國圓滿完成學(xué)習(xí)任務(wù)
電磁流量計技術(shù)轉(zhuǎn)讓合同是在1981年圣誕節(jié)前正式簽約的。到1982年6月，大部分圖紙資料已經(jīng)到廠。引進(jìn)工作小組的團(tuán)隊主要由負(fù)責(zé)傳感器設(shè)計的宋壽、潘志熙，負(fù)責(zé)傳感器工藝的曾德君、梁仲海，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)換器設(shè)計的桂惠君和筆者，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)換器工藝的劉鴻元等組成。圖紙資料的翻譯、復(fù)制完全由我們自己承擔(dān)。傳感器零件圖、總裝圖、明細(xì)表、工裝等圖紙翻譯復(fù)制工作量很大，轉(zhuǎn)換器除了結(jié)構(gòu)圖、電路圖外，調(diào)試規(guī)程、模擬信號檢驗器也有大量的工作要做。更重要的是需要認(rèn)識全新型號的國外電子元器件，讀懂理解電路原理，甚至做到對每個元件的參數(shù)能分析計算。我們的英文水平不高，需要邊學(xué)邊工作。白天請河南大學(xué)(原開封師院)外語系劉老師和夏老師教英語，晚上加班加點翻譯、畫圖。筆者還承擔(dān)老產(chǎn)品的生產(chǎn)服務(wù)和用戶服務(wù)，所以工作和學(xué)習(xí)任務(wù)的壓力很大。
VKA和VKB轉(zhuǎn)換器應(yīng)用了大量CMOS數(shù)字電路和集成運算放大器。這些器件當(dāng)時在國內(nèi)完全是空白。就連數(shù)字電路的三態(tài)門結(jié)構(gòu)也是新知識。消化中，我們多次到上海元件五廠、十四廠 請教。為了弄懂CD4000系列COMS電路，筆者結(jié)識了上海元件十四廠的沈雷工程師，并把CD4000系列的有關(guān)資料介紹給他，共同學(xué)習(xí)討論。VKA/B 電路設(shè)計把模擬電路和數(shù)字電路巧妙地結(jié)合起來，讀懂很不容易。經(jīng)放大的流量信號與磁場采樣信號通過CMOS三態(tài)門多路開關(guān)調(diào)制作除法運算，輸出的結(jié)果是與脈沖占空比成正比的矩形波電壓信號。為了使其與儀表輸出電流隔離，電路采用占空比脈沖信號，通過變壓器隔離，再經(jīng)施密特整形恢復(fù)原來的占空比矩形波。乍看上去脈沖無法通過變壓器，后面矩形波是如何保持占空比，很難理解。
為此，筆者向《集成運算放大器的原理與應(yīng)用》的作者、清華大學(xué)電子工程系黃昌寧老師請教。我們共同分析電路參數(shù)，才認(rèn)識到電路中一個小電容的微分作用，是它使脈沖的前后沿變成尖脈沖，尖脈沖經(jīng)變壓器隔離后，再由施密特電路恢復(fù)占空比可變的矩形波。在讀懂VKA/B電路過程中，筆者記下數(shù)以萬計字的學(xué)習(xí)筆記，并依據(jù)電路原理結(jié)構(gòu)繪成負(fù)反饋形式的工作框圖，分析計算信號系統(tǒng)框圖和脈沖調(diào)寬恒流源勵磁系統(tǒng)框圖的傳遞函數(shù)，弄清它們的輸入輸出關(guān)系，把復(fù)雜的電路工作原理用簡單的數(shù)學(xué)形式表達(dá)出來。
筆者與英方VKA/B轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計師安德伍德先生進(jìn)行過討論，他是劍橋大學(xué)電子工程系畢業(yè)的儀表電路設(shè)計師，有紳土風(fēng)度，電路理論知識和實踐經(jīng)驗也非常豐富。我們虛心學(xué)習(xí)的態(tài)度和對電磁流量計的認(rèn)識理解水平感動了他，他對我的學(xué)習(xí)筆記補充了信號測量系統(tǒng)的相幅特性和頻幅特性分析，完善了系統(tǒng)穩(wěn)定性和噪聲的分析。這這本筆已成后來用戶學(xué)習(xí)班講義的基本內(nèi)容，也成為后來筆者編著的《電磁流量計》一書的重要素材。
到1983年4、5月份，基本完成圖紙資料翻譯復(fù)制任務(wù)。5月8日，新任廠長張世忠領(lǐng)隊，桂惠君、劉鴻元、徐景祥、翻譯小翟和筆者組成的轉(zhuǎn)換器實習(xí)小組先期到達(dá)KENT公司。KENT轉(zhuǎn)換器生產(chǎn)場地是在劍橋附近的尼茲工廠，我們在那里參與了電路板的調(diào)試、維修。當(dāng)時國內(nèi)調(diào)試儀器基本上使用的是模擬指示儀表，這里看到的全是數(shù)字化測量設(shè)備，讀數(shù)直觀準(zhǔn)確，使用方便精度高，所用工具也得心應(yīng)手。比如剪元件管腳的斜口鉗剪得整齊、一致、 美觀，比國內(nèi)工具好用得多。CMOS靜電防護(hù)措施嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真規(guī)范，各種輔助材料齊全，這在國內(nèi)很少見，比如不干膠帶當(dāng)時國內(nèi)就沒有。
轉(zhuǎn)換器實習(xí)小組合影(左起徐景祥、劉鴻元、馬中元、程金榮、張世忠、桂惠君)
實習(xí)期間，我們還參觀了印刷電路板制作工廠。先進(jìn)的自動鉆孔、腐蝕線條，涂敷阻焊劑、絲網(wǎng)印刷字符、自動檢直走線質(zhì)量的加工設(shè)備和制造工藝，都留下深刻印象。由于我們在國內(nèi)已基本讀懂vKAB電路，實習(xí)中就能很快掌握電路板的調(diào)試和維修工作，工作速度甚至超過英方人員，得到生產(chǎn)現(xiàn)場負(fù)責(zé)人杰姆的精費。相互之間也建立起良好的友誼。
傳感器實習(xí)小組由潘志熙、梁仲海、林海、沈穎組成，引進(jìn)辦戴主任任領(lǐng)隊，他們晚我們3周到達(dá)英國。和我們匯合后，一起在KENT公司的斯通豪斯總廠參與裝配、校驗實習(xí)。KENT公司的水流量校驗裝置，是采用普通磅秤定點累計總量的質(zhì)量校驗方法。用同步的磅秤總量和流量計脈沖累計總量計算相對誤差，計算流量計的校驗精度。采用示值誤差方法，對被校驗儀表的測量精度要求高有利于貿(mào)易交接，也是節(jié)能的需要。國內(nèi)當(dāng)時水流量校驗裝置基本是瞬時流量檢定的方法，而流量計的誤差計算采用相對F量程滿度的百分比，對裝置的瞬時流量穩(wěn)定性要求很高，裝置的建造成本也就很高。而流量計的誤差計算采用相對于量程滿度的百分比，這樣的流量計測量精度比較低，適于流量控制，不太適于計量。KENT的校驗方法讓我們得到提示，回國后利用原有設(shè)備，也改用累計容積總量的校驗方法，同樣可以提高流量計的校驗精度，滿足引進(jìn)產(chǎn)品的校驗需要。
期間，我們也發(fā)現(xiàn)了VSB和VWB的一些設(shè)計問題。 主要是磁路線圈電感量過大，低頻方波電流方向切換時產(chǎn)生的渡越時間過長，會在流量信號中產(chǎn)生高的微分干擾，造成大的零點偏移，影響測量精度。KENT曾安排一位博士與我們研討，他說VWB大口徑傳感器有專門調(diào)整電橋平衡可調(diào)節(jié)傳感器零點的設(shè)置。筆者提問為什么VSB小口徑不設(shè)置調(diào)零回路。博土回答說因為大口徑的磁通回路面積大，容易造成微分干擾。筆者反問，在相同流速、感應(yīng)相同幅度的信號電壓，盡管小口徑電極回路面積小，但小口徑傳感器的磁通密度要比大口徑的大得多，會感應(yīng)同樣大小的微分干擾，小口徑不調(diào)零如何行? 一時形成了討論的尷尬。這個問題后來被在開封VSB的驗收交接失敗所證明，英方用提供改進(jìn)的VTC補償了這一失誤。同樣原因，按VWB圖紙生產(chǎn)的多臺DN1600大口徑傳感器，配套校驗時發(fā)現(xiàn)已經(jīng)不是矩形波的磁場基準(zhǔn)電壓，而變成了三角波，校驗達(dá)不到要求的線性度和穩(wěn)定性，也是這個緣故。
實習(xí)中，我們與英方交往不卑不亢，和睦相處，廣泛交友，不僅圓滿完成學(xué)習(xí)任務(wù)，也和許多KENT公司的技術(shù)人員、生產(chǎn)工人建立起友誼。我們和安德伍德、杰姆、杰克泰勒成了朋友。幾十年后杰克泰勒退休后還來開封看望過我們。
經(jīng)過消化、理解、實習(xí)，我們基本掌握了Veriflux電磁流量計的制造技術(shù)。再對廠裝配車間有關(guān)人員進(jìn)行嚴(yán)格培訓(xùn)， 培養(yǎng)出王振華、許若芳等一批生產(chǎn)骨干。1983年下半年開始，能生產(chǎn)出達(dá)到KENT公司技術(shù)指稱的普格產(chǎn)品陸續(xù)投放市場。國產(chǎn)vKAB產(chǎn)品分別在北京水源九廠、深圳東深香港輸水工程、上海楊樹浦水廠等用于水資源計量貿(mào)易的結(jié)算:在鞍鍋小方坯連傳藝試驗等連續(xù)生產(chǎn)過程中發(fā)揮作用在長的礦山研究院等科研單位使用，替代了不少需進(jìn)口的電磁流量計。由于節(jié)約外匯，降低成本，又有良好的現(xiàn)場服務(wù)，使得些自動化項目能用上高精度、技術(shù)先進(jìn)的電磁流量計，不斷護(hù)展其應(yīng)用領(lǐng)域。電磁流量計引進(jìn)成功，很快在國內(nèi)表現(xiàn)出可觀的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，也影響并帶動了后來的中外企業(yè)合作生產(chǎn)、外企獨資生產(chǎn)，以至于現(xiàn)在世界上所有知名電磁流量計企業(yè)都落地中國，使中國成了世界電磁流量計的制造工場。
對筆者而言，通過技術(shù)引進(jìn)，學(xué)到很多新知識，提高了電磁流量計的理論認(rèn)識水平，增強了電磁流量計設(shè)計、制造的技能，為以后幾十年從事電磁流量計開發(fā)研究夯實了基礎(chǔ)?？梢哉f，參與電磁流量計技術(shù)引進(jìn)是一生中最難忘的重要經(jīng)歷之一。
我為電磁流量計在中國的引進(jìn)成功、快速發(fā)展而自豪，更感謝國家的培養(yǎng)，感謝開封儀表廠給子的機會。 盡管筆者力求準(zhǔn)確回憶，由于時間已過去30多年，如有錯誤之處敬請當(dāng)事人給子原諒。
附記
本文初稿得到蔡武昌先生的審核和指正。當(dāng)他提及在荷蘭召開的第一屆國際流量測量會議時，筆者回憶出當(dāng)時曾與小林保先生討論過第屆論文集及明渠流量測量發(fā)展趨勢問題。荷蘭會議是在第一次世界能源危機剛過去時召開的，能源測量和環(huán)境保護(hù)是流量儀表發(fā)展的主要課期論文集有25%題目與明流量測量有關(guān)，以至于后來筆者很長時間從事過明渠測流的課題研究。
作者簡介
馬中元，男，1943年生，河南省浙川縣人，高級工程師。1962年淅川高中畢業(yè)，1964年參加工作，1965 ~ 1989年在開封儀表廠從事技術(shù)工作，后調(diào)入開封市供水總公司，2004年退休。1967年開始從事電磁流量計的研究、設(shè)計、制造、應(yīng)用?，F(xiàn)受聘于浦瑞斯儀表(上海)有限公司，任總工程師；并任中國儀器儀表行業(yè)協(xié)會流量專業(yè)委員會顧問。與蔡武昌先生合著有《電磁流量計》。
在回顧我國電磁流量計技術(shù)引進(jìn)歷史之后，您也該去http://m.028cx.com/product/176.html看看現(xiàn)在我國電磁流量計產(chǎn)品的發(fā)展情況，給國產(chǎn)電磁流量計提提建議。
