超聲波流量計調試技巧分享

超聲波流量計現在已經(jīng)被廣泛地應用于各種流量測量現場(chǎng)，特別是大管徑的管道測量更能體現其優(yōu)越的測量性能。由于超聲波流量計的流量測量準確性在很大程度上是依賴(lài)于系統對超聲波信號的正確識別。電路耦合產(chǎn)生噪聲超過(guò)限值時(shí)，就極有可能對信號的波形產(chǎn)生破壞，導致測量數據的偏差和錯誤，嚴重的甚至造成整個(gè)儀器都不能正常工作。所以說(shuō)有效的減小噪聲與噪聲拾取是設計中必須關(guān)注的要點(diǎn)。本文就是針對于超聲波流量計設計值得改進(jìn)的方面，比如采取了信號濾波、屏蔽、采用平衡電路等等，以改善了超聲波流量計適應環(huán)境的能力。通過(guò)一系列的方法和措施最大程度地改善超聲波流量計對于環(huán)境的適應能力�！　�
一、噪聲的來(lái)源分析
在超聲波流量計測量系統中，構成噪聲源物質(zhì)的類(lèi)型很多。如：
（1）流量計安裝環(huán)境中可能存在的較大的電場(chǎng)和磁場(chǎng)干擾;
（2）靠近水泵安裝時(shí)的水泵帶來(lái)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;
（4）電源中的高次諧波;
（5）電路板上高頻晶體振蕩器所帶來(lái)的噪聲干擾。對于從外界來(lái)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(lái)自于系統內部，如電路板上的噪聲源，則采取信號地、數字地分離、多點(diǎn)接地、合理布線(xiàn)的方法解決。
一個(gè)噪聲問(wèn)題的產(chǎn)生必須具備三個(gè)要素，首先，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(wèn)題就必須從這三個(gè)方面著(zhù)手解決�！　�
二、超聲波流量計改良措施
1、濾波
因為超聲波信號的頻率大致為1Mhz，由運放和電容等器件構成的有源濾波器的帶寬較小，最大在幾百千赫茲，在這個(gè)頻率附近不易采用，而若采用專(zhuān)用集成的濾波電路造價(jià)又偏高，因此這里采用了簡(jiǎn)單易行的由電感和電容組成的LC 濾波器。由L和C組成并聯(lián)諧振，將諧振頻率設在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)現了帶通濾波。
除了設計信號處理中的濾波電路外，對所有進(jìn)出屏蔽盒的導線(xiàn)都實(shí)施了濾波措施。在導線(xiàn)穿透屏蔽體的地方，使用了饋通電容，并且在導線(xiàn)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
在本次設計中采用了以鋁為材料的殼體，對處于內部的儀器形成電場(chǎng)和磁場(chǎng)的保護層。眾所周知，理想的屏蔽體應是一個(gè)封閉的、連續的導電殼體，沒(méi)有開(kāi)孔和接縫。然而實(shí)際使用中卻因為要布線(xiàn)，很難達到真正的屏蔽。通過(guò)對屏蔽的不連續性對磁場(chǎng)感應電流影響的分析，這里沒(méi)有采用矩形縫隙走線(xiàn)，而采用了在屏蔽盒多個(gè)面上開(kāi)小孔的策略，并且使進(jìn)出屏蔽體的導線(xiàn)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對于電場(chǎng)和磁場(chǎng)的忍耐能力，增強了性能。
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)導線(xiàn);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格對稱(chēng)，同、反相端電路增益嚴格一致的基礎上的，理論上，理想的平衡放大器對感應噪聲具有無(wú)窮大的抑制比，可以將干擾信號完全抵消，但在實(shí)際應用中，平衡電路由于增益誤差等原因，抗干擾能力不可能達到理想值，甚至會(huì )產(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屏蔽和進(jìn)行電源濾波來(lái)降低干擾來(lái)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(cháng)距離傳輸時(shí)優(yōu)勢非常明顯�！�
三、文章結語(yǔ)
在超聲波流量計的設計和使用過(guò)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(guò)采用濾波、屏蔽、平衡電路等方式對流量計電路進(jìn)行了改良，經(jīng)過(guò)這一系列改良的產(chǎn)品已經(jīng)在現場(chǎng)投產(chǎn)，效果很明顯，對于提升流量計的測量精度和穩定性有很大的作用。