外夾式超聲波流量計(jì)目前已經(jīng)進(jìn)入各類流量測量領(lǐng)域中，在各種流量測量現(xiàn)場的，尤其是大　管徑的流量測量配置了外夾式超聲波流量計(jì)之后，可以極大的體現(xiàn)測量的性能，并且有效地降低投入的設(shè)備成本。因?yàn)橥鈯A式超聲波流量計(jì)流量測量的準(zhǔn)確性在很大程度上是依賴于系統(tǒng)對超聲波信號的正確識別。如果在電路耦合中產(chǎn)生的噪聲超過限值，就很可能對信號的波形產(chǎn)生破壞，從而導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差和錯(cuò)誤，極端的情況甚至可能造成整個(gè)儀器都無法正常工作。
 
因此如何有效的減小噪聲與噪聲拾取是設(shè)計(jì)中必須關(guān)注的要點(diǎn)。本文就是針對于外夾式超聲波流量計(jì)設(shè)計(jì)值得改進(jìn)的方面，比如采取了信號濾波、屏蔽、采用平衡電路等等，以改善了外夾式超聲波流量計(jì)適應(yīng)環(huán)境的能力。通過一系列的方法和措施大程度地改善外夾式超聲波流量計(jì)對于環(huán)境的適應(yīng)能力。

　　

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一、外夾式超聲波流量計(jì)概述
外夾式超聲波流量計(jì)是通過檢測流體流動(dòng)對超聲束（或超聲脈沖）的作用以測量流量的儀表，目的是解決一些測量困難的問題。外夾式超聲波流量計(jì)，集計(jì)算機(jī)和傳感器技術(shù)于一身，將聲學(xué)的研究成果與現(xiàn)代電子技術(shù)結(jié)合在一起，可以用于多種液體的測量。
 
二、噪聲的來源分析
在外夾式超聲波流量計(jì)測量系統(tǒng)中，構(gòu)成噪聲源物質(zhì)的類型很多。如：
（1）流量計(jì)安裝環(huán)境中可能存在的較大的電場和磁場干擾;
（2）靠近水泵安裝時(shí)的水泵帶來的接近于超聲波信號的噪音;
（3）操作人員隨身攜帶的通信系統(tǒng);
（4）電源中的高次諧波;
（5）電路板上高頻晶體振蕩器所帶來的噪聲干擾。對于從外界來的噪聲干擾源，主要采用降低電路對噪聲的敏感度、減少噪聲拾取、切斷噪聲耦合路徑的辦法解決，而對于來自于系統(tǒng)內(nèi)部，如電路板上的噪聲源，則采取信號地、數(shù)字地分離、多點(diǎn)接地、合理布線的方法解決。
典型的噪聲路徑框圖如圖1所示?？梢钥闯?，一個(gè)噪聲問題的產(chǎn)生必須具備三個(gè)要素，*先，必須有噪聲源;其次，必須有對噪聲敏感的接收器;第三，必須有一個(gè)將噪聲從源頭傳送到接收器的耦合路徑。因而要解決噪聲問題就必須從這三個(gè)方面著手解決。
　　
三、外夾式超聲波流量計(jì)改良措施
1、濾波
因?yàn)槌暡ㄐ盘柕念l率大致為1Mhz，由運(yùn)放和電容等器件構(gòu)成的有源濾波器的帶寬較小，zui大在幾百千赫茲，在這個(gè)頻率附近不易采用，而若采用專用集成的濾波電路造價(jià)又偏高，因此這里采用了簡單易行的由電感和電容組成的LC 濾波器。
 
如圖2所示，由L和C組成并聯(lián)諧振，將諧振頻率設(shè)在1.5MHz，由L1、C1 以及 L2、C2組成串聯(lián)諧振，整個(gè)形成T型網(wǎng)路，實(shí)現(xiàn)了帶通濾波。
除了設(shè)計(jì)信號處理中的濾波電路外，對所有進(jìn)出屏蔽盒的導(dǎo)線都實(shí)施了濾波措施。在導(dǎo)線穿透屏蔽體的地方，使用了饋通電容，并且在導(dǎo)線和電路端的地之間又連接了一個(gè)短引腳的云母電容。
 
2、 屏蔽
在本次設(shè)計(jì)中采用了以鋁為材料的殼體，對處于內(nèi)部的儀器形成電場和磁場的保護(hù)層。眾所周知，理想的屏蔽體應(yīng)是一個(gè)封閉的、連續(xù)的導(dǎo)電殼體，沒有開孔和接縫。然而實(shí)際使用中卻因?yàn)橐季€，很難達(dá)到真正的屏蔽。通過對屏蔽的不連續(xù)性對磁場感應(yīng)電流影響的分析，這里沒有采用矩形縫隙走線，而采用了在屏蔽盒多個(gè)面上開小孔的策略，并且使進(jìn)出屏蔽體的導(dǎo)線的屏蔽層都360°連接到屏蔽盒上。這樣做的好處是直接改善了系統(tǒng)對于電場和磁場的忍耐能力，增強(qiáng)了性能。
 
3、平衡電路
平衡電路是用于產(chǎn)生相同和相反信號的電路，將這些信號送入兩個(gè)導(dǎo)線;電路的平衡特性越好，信號的散射就越小;它的噪聲抑制特性也越好。
 
平衡電路抵消干擾信號的能力，是建立在信號波形和幅值嚴(yán)格對稱，同、反相端電路增益嚴(yán)格一致的基礎(chǔ)上的，理論上，理想的平衡放大器對感應(yīng)噪聲具有無窮大的抑制比，可以將干擾信號完全抵消，但在實(shí)際應(yīng)用中，平衡電路由于增益誤差等原因，抗干擾能力不可能達(dá)到理想值，甚至?xí)a(chǎn)生一些新的失真和噪音。但即使這樣，相對于單端電路只能采用加強(qiáng)屏蔽和進(jìn)行電源濾波來降低干擾來講，平衡電路仍不失為一種主動(dòng)式、積極有效的抗干擾措施，在惡劣電磁環(huán)境、長距離傳輸時(shí)優(yōu)勢非常明顯。
　
四、文章結(jié)語
在外夾式超聲波流量計(jì)的設(shè)計(jì)和使用過程之中，每一種噪聲都會(huì)對其測量精度產(chǎn)生較大影響，按照本文以上所述，通過采用濾波、屏蔽、平衡電路等方式對流量計(jì)電路進(jìn)行了改良，經(jīng)過這一系列改良的產(chǎn)品已經(jīng)在現(xiàn)場投產(chǎn)，效果很明顯，對于提升流量計(jì)的測量精度和穩(wěn)定性有很大的作用。


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