超声波流量计的噪声来源及改良措施有哪些
发布时间：2023-01-12 23:50:41来源：hseauto.cn来源：..
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1.超声波流量计概述
超声波流量计是通过检测流体流动对超声束（或超声脉冲）的作用以测量流量的仪表，目的是解决一些测量困难的问题。超声波流量计，集计算机和传感器技术于一身，将声学的研究成果与现代电子技术结合在一起，可以用于多种液体的测量。
2.噪声来源
在超声波流量计测量系统中，构成噪声源物质的类型很多。如：
（1）流量计安装环境中可能存在的较大的电场和磁场干扰：
（2）靠近水泵安装时的水泵带来的接近于超声波信号的噪音：
（3）操作人员随身携带的通信系统：
（4）电源中的高次谐波：
（5）电路板上高频晶体振荡器所带来的噪声干扰。对于从外界来的噪声干扰源，主要采用降低电路对噪声的敏感度、减少噪声拾取、切断噪声耦合路径的办法解决，而对于来自于系统内部，如电路板上的噪声源，则采取信号地、数字地分离、多点接地、合理布线的方法解决。
典型的噪声路径框图如图1所示。可以看出，一个噪声问题的产生必须具备三个要素，首先，必须有噪声源：其次，必须有对噪声敏感的接收器：第三，必须有一个将噪声从源头传送到接收器的耦合路径。因而要解决噪声问题就必须从这三个方面着手解决。
3.改良措施
3.1滤波
因为超声波信号的频率大致为1Mhz，由运放和电容等器件构成的有源滤波器的带宽较小，最大在几百千赫兹，在这个频率附近不易采用，而若采用专用集成的滤波电路造价又偏高，因此这里采用了简单易行的由电感和电容组成的LC滤波器。
如图2所示，由L和C组成并联谐振，将谐振频率设在1.5MHz，由L1、C1以及L2、C2组成串联谐振，整个形成T型网路，实现了带通滤波。
除了设计信号处理中的滤波电路外，对所有进出屏蔽盒的导线都实施了滤波措施。在导线穿透屏蔽体的地方，使用了馈通电容，并且在导线和电路端的地之间又连接了一个短引脚的云母电容。
3.2屏蔽
在本次设计中采用了以铝为材料的壳体，对处于内部的仪器形成电场和磁场的保护层。众所周知，理想的屏蔽体应是一个封闭的、连续的导电壳体，没有开孔和接缝。然而实际使用中却因为要布线，很难达到真正的屏蔽。通过对屏蔽的不连续性对磁场感应电流影响的分析，这里没有采用矩形缝隙走线，而采用了在屏蔽盒多个面上开小孔的策略，并且使进出屏蔽体的导线的屏蔽层都360°连接到屏蔽盒上。这样做的好处是直接改善了系统对于电场和磁场的忍耐能力，增强了性能。
3.3平衡电路
平衡电路是用于产生相同和相反信号的电路，将这些信号送入两个导线：电路的平衡特性越好，信号的散射就越小：它的噪声抑制特性也越好。
平衡电路抵消干扰信号的能力，是建立在信号波形和幅值严格对称，同、反相端电路增益严格一致的基础上的，理论上，理想的平衡放大器对感应噪声具有无穷大的抑制比，可以将干扰信号完全抵消，但在实际应用中，平衡电路由于增益误差等原因，抗干扰能力不可能达到理想值，甚至会产生一些新的失真和噪音。
但即使这样，相对于单端电路只能采用加强屏蔽和进行电源滤波来降低干扰来讲，平衡电路仍不失为一种主动式、积极有效的抗干扰措施，在恶劣电磁环境、长距离传输时优势非常明显。
4.结论
超声波流量计的设计和使用过程中，各种噪声对其测量精度有较大影响，本文通过采用滤波、屏蔽、平衡电路等方式对流量计电路进行了改良，产品已经在现场得到使用，取得了明显的效果。
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