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超声波流量计噪声改良措施

发布时间:2020-09-09 10:49:08  点击次数:22

 

 

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)超声波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。

 

    一个噪声问题的产生必须具备三个要素,第一,必须有噪声源;第二,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。

 

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,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。

  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。

 

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.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。

 

 

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