超聲波流量計現(xiàn)在廣泛應用于各種流量測量現(xiàn)場，尤其是大口徑管道測量，更能體現(xiàn)出良好的測量性能。因為超聲波流量計的流量測量精度在很大程度上取決于超聲波信號的準確系統(tǒng)識別。由于電路耦合，噪聲超過了限制，信號的波形可能受損，導致測量數(shù)據(jù)的偏差和錯誤，或者整個儀器無法正常工作。因此，有效減少噪波和噪波選擇是設計中的一個重要考慮因素。本文旨在通過信號濾波、屏蔽、平衡電路等方式，提高超聲波流量計在超聲波流量計設計中的性能，以適應環(huán)境。通過一系列方法和措施z，大大提高超聲波流量計對環(huán)境的適應性。
一、超聲波流量計概述
超聲波流量計是通過檢測流體流動如何作用于超聲波光束(或超聲波脈沖)來測量流量的儀器，旨在解決一些測量困難的問題。計算機和傳感器技術(shù)相結(jié)合的超聲波流量計，將聲學的研究結(jié)果與現(xiàn)代電子技術(shù)相結(jié)合，可用于多種液體測量。
二、噪音的原因分析
超聲波流量計測量系統(tǒng)中，構(gòu)成噪聲源物質(zhì)的類型很多。例如：
(1)流量計安裝環(huán)境中可能存在的較大電場和磁場干擾；
(2)泵安裝附近的泵產(chǎn)生接近超聲波信號的噪音。
（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。對于外部噪聲源，主要采用降低電路對噪聲的靈敏度、減少噪聲選擇、切斷噪聲耦合路徑、對電路板上噪聲源等系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲源進行信號接地、數(shù)字分離、多點接地、合理布線等方法解決。
典型的噪聲路徑框圖如圖1所示。可以看出，產(chǎn)生一個噪音問題需要三個因素。首先要有噪聲源。第二，必須有對噪音敏感的接收器。第三，必須有將噪音從源傳送到接收器的耦合路徑。因此，要解決噪音問題，必須從這三個方面進行解決。
三、超聲波流量計的改進措施
1，過濾器
超聲波信號的頻率大約為1Mhz，由op放大器和電容等設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，在專用集成濾波器電路中費用較高，因此，此處使用了簡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置為1.5MHz，由L1、C1和L2、C2組成的串行諧振形成整個t型網(wǎng)絡，從而實現(xiàn)帶通濾波。除了設計信號處理的過濾電路外，還對進出屏蔽盒的所有導線實施了過濾措施。導線穿過屏蔽的地方使用了饋電電容器，導線和電路末端的地面之間連接了短針云母電容器。
2，屏蔽
在這次設計中，使用了以鋁為材料的外殼，對內(nèi)部的儀器形成了電場和磁場的保護層。據(jù)悉，理想屏蔽是沒有開口或接縫的封閉連續(xù)導電外殼。但是實際使用中因為布線，所以很難實現(xiàn)屏蔽。分析了屏蔽的不連續(xù)性對磁場誘導電流的影響，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，進出屏蔽物的電線的屏蔽層連接到360度屏蔽。這樣做的好處是，系統(tǒng)對電場和磁場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和相反信號的電路，它將這些信號傳遞給兩條導線。電路的平衡特性越好，信號的散射就越小。噪音抑制特性也更好。
抵消干擾信號的平衡電路的功能基于信號波形和振幅的嚴格對稱、相等和反轉(zhuǎn)端電路增益嚴格匹配，理論上理想的平衡放大器具有對誘導噪聲的無限抑制比，從而完全抵消干擾信號，但在實際應用中，抗干擾能力由于增益錯誤等原因無法達到理想值，可能會產(chǎn)生一些新的失真和噪音。但是，與單端電路相比，即使只有通過加強保護和電源過濾才能減少干擾，均衡電路仍然是電磁環(huán)境、遠距離傳輸中非常有利的積極有效的抗干擾手段。

在超聲波流量計的設計和使用過程中，各噪聲對測量精度有很大的影響，并利用濾波器、屏蔽、平衡電路等對流量計電路進行了改進，結(jié)果表明，這一系列改進產(chǎn)品在現(xiàn)場運行，其效果無疑對提高流量計的測量精度和穩(wěn)定性有很大的作用。

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