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超聲波流量計(jì)現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于各種流量測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)，尤其是大口徑管道測(cè)量，更能體現(xiàn)出良好的測(cè)量性能。因?yàn)?a href="http://m.szfzk.com" target="_blank">超聲波流量計(jì)的流量測(cè)量精度在很大程度上取決于超聲波信號(hào)的準(zhǔn)確系統(tǒng)識(shí)別。由于電路耦合，噪聲超過(guò)了限制，信號(hào)的波形可能受損，導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)的偏差和錯(cuò)誤，或者整個(gè)儀器無(wú)法正常工作。因此，有效減少噪波和噪波選擇是設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要考慮因素。本文旨在通過(guò)信號(hào)濾波、屏蔽、平衡電路等方式，提高超聲波流量計(jì)在超聲波流量計(jì)設(shè)計(jì)中的性能，以適應(yīng)環(huán)境。通過(guò)一系列方法和措施z，大大提高超聲波流量計(jì)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。
一、超聲波流量計(jì)概述
超聲波流量計(jì)是通過(guò)檢測(cè)流體流動(dòng)如何作用于超聲波光束(或超聲波脈沖)來(lái)測(cè)量流量的儀器，旨在解決一些測(cè)量困難的問(wèn)題。計(jì)算機(jī)和傳感器技術(shù)相結(jié)合的超聲波流量計(jì)，將聲學(xué)的研究結(jié)果與現(xiàn)代電子技術(shù)相結(jié)合，可用于多種液體測(cè)量。
二、噪音的原因分析
超聲波流量計(jì)測(cè)量系統(tǒng)中，構(gòu)成噪聲源物質(zhì)的類(lèi)型很多。例如：
(1)流量計(jì)安裝環(huán)境中可能存在的較大電場(chǎng)和磁場(chǎng)干擾；
(2)泵安裝附近的泵產(chǎn)生接近超聲波信號(hào)的噪音。
（3）操作人員隨身攜帶的通信系統(tǒng);
(4)電源的諧波；
(5)電路板高頻晶體振蕩器引起的噪聲干擾。對(duì)于外部噪聲源，主要采用降低電路對(duì)噪聲的靈敏度、減少噪聲選擇、切斷噪聲耦合路徑、對(duì)電路板上噪聲源等系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲源進(jìn)行信號(hào)接地、數(shù)字分離、多點(diǎn)接地、合理布線(xiàn)等方法解決。
典型的噪聲路徑框圖如圖1所示�？梢钥闯觯a(chǎn)生一個(gè)噪音問(wèn)題需要三個(gè)因素。首先要有噪聲源。第二，必須有對(duì)噪音敏感的接收器。第三，必須有將噪音從源傳送到接收器的耦合路徑。因此，要解決噪音問(wèn)題，必須從這三個(gè)方面進(jìn)行解決。
三、超聲波流量計(jì)的改進(jìn)措施
1，過(guò)濾器
超聲波信號(hào)的頻率大約為1Mhz，由op放大器和電容等設(shè)備組成的有源濾波器的帶寬較小，z在數(shù)百千赫，在此頻率附近不容易使用，在專(zhuān)用集成濾波器電路中費(fèi)用較高，因此，此處使用了簡(jiǎn)單的由電感和電容組成的LC濾波器。
如圖2所示，由l和c組成的并行諧振將諧振頻率設(shè)置為1.5MHz，由L1、C1和L2、C2組成的串行諧振形成整個(gè)t型網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)帶通濾波。除了設(shè)計(jì)信號(hào)處理的過(guò)濾電路外，還對(duì)進(jìn)出屏蔽盒的所有導(dǎo)線(xiàn)實(shí)施了過(guò)濾措施。導(dǎo)線(xiàn)穿過(guò)屏蔽的地方使用了饋電電容器，導(dǎo)線(xiàn)和電路末端的地面之間連接了短針云母電容器。
2，屏蔽
在這次設(shè)計(jì)中，使用了以鋁為材料的外殼，對(duì)內(nèi)部的儀器形成了電場(chǎng)和磁場(chǎng)的保護(hù)層。據(jù)悉，理想屏蔽是沒(méi)有開(kāi)口或接縫的封閉連續(xù)導(dǎo)電外殼。但是實(shí)際使用中因?yàn)椴季�(xiàn)，所以很難實(shí)現(xiàn)屏蔽。分析了屏蔽的不連續(xù)性對(duì)磁場(chǎng)誘導(dǎo)電流的影響，結(jié)果表明，不用矩形間隙行走，在屏蔽盒的各面上打孔的策略被使用，進(jìn)出屏蔽物的電線(xiàn)的屏蔽層連接到360度屏蔽。這樣做的好處是，系統(tǒng)對(duì)電場(chǎng)和磁場(chǎng)的忍耐力直接得到改善，性能得到提高。
3，平衡電路
平衡電路是用于生成相同信號(hào)和相反信號(hào)的電路，它將這些信號(hào)傳遞給兩條導(dǎo)線(xiàn)。電路的平衡特性越好，信號(hào)的散射就越小。噪音抑制特性也更好。
抵消干擾信號(hào)的平衡電路的功能基于信號(hào)波形和振幅的嚴(yán)格對(duì)稱(chēng)、相等和反轉(zhuǎn)端電路增益嚴(yán)格匹配，理論上理想的平衡放大器具有對(duì)誘導(dǎo)噪聲的無(wú)限抑制比，從而完全抵消干擾信號(hào)，但在實(shí)際應(yīng)用中，抗干擾能力由于增益錯(cuò)誤等原因無(wú)法達(dá)到理想值，可能會(huì)產(chǎn)生一些新的失真和噪音。但是，與單端電路相比，即使只有通過(guò)加強(qiáng)保護(hù)和電源過(guò)濾才能減少干擾，均衡電路仍然是電磁環(huán)境、遠(yuǎn)距離傳輸中非常有利的積極有效的抗干擾手段。

在超聲波流量計(jì)的設(shè)計(jì)和使用過(guò)程中，各噪聲對(duì)測(cè)量精度有很大的影響，并利用濾波器、屏蔽、平衡電路等對(duì)流量計(jì)電路進(jìn)行了改進(jìn)，結(jié)果表明，這一系列改進(jìn)產(chǎn)品在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行，其效果無(wú)疑對(duì)提高流量計(jì)的測(cè)量精度和穩(wěn)定性有很大的作用。