超聲波流量計(jì)是通過(guò)檢測(cè)流體流動(dòng)對(duì)超聲束（或超聲脈沖）的作用以測(cè)量流量的儀表，目的是解決一些測(cè)量困難的問(wèn)題。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(cè)量。
噪聲的來(lái)源分析
在超聲波流量計(jì)測(cè)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(chǎng)和磁場(chǎng)干擾;
?。?）靠近水泵安裝時(shí)的水泵帶來(lái)的接近于超聲波信號(hào)的噪音;
（3）操作人員隨身攜帶的通信系統(tǒng);
?。?）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(duì)于從外界來(lái)的噪聲干擾源，主要采用降低電路對(duì)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(duì)于來(lái)自于系統(tǒng)內(nèi)部，如電路板上的噪聲源，則采取信號(hào)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(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(duì)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)方面著手解決。
超聲波流量計(jì)改良措施
1、濾波
因?yàn)槌暡ㄐ盘?hào)的頻率大致為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，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(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(hào)處理中的濾波電路外，對(duì)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(duì)處于內(nèi)部的儀器形成電場(chǎng)和磁場(chǎng)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(méi)有開(kāi)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(guò)對(duì)屏蔽的不連續(xù)性對(duì)磁場(chǎng)感應(yīng)電流影響的分析，這里沒(méi)有采用矩形縫隙走線，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(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(duì)于電場(chǎng)和磁場(chǎng)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(hào)的電路，將這些信號(hào)送入兩個(gè)導(dǎo)線;電路的平衡特性越好，信號(hào)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(hào)的能力，是建立在信號(hào)波形和幅值嚴(yán)格對(duì)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(duì)感應(yīng)噪聲具有無(wú)窮大的抑制比，可以將干擾信號(hào)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(duì)于單端電路只能采用加強(qiáng)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(zhǎng)距離傳輸時(shí)優(yōu)勢(shì)非常明顯。
超聲波流量計(jì)是一種耐用的、非接觸式測(cè)量污水的超聲波流量計(jì) ，便攜式多普勒超聲波流量計(jì)主要應(yīng)用于城市污水處理廠、排水泵站環(huán)保檢測(cè)及礦山、油田、冶金、化工、煉油、造紙、食品等行業(yè)的循環(huán)水、紙漿、礦漿、泥漿、酸堿液、化學(xué)原料、海水、城市排水、工業(yè)廢水、生活污水、油水混合液等流量計(jì)量。
測(cè)量原理
便攜式超聲波流量計(jì)探頭隨儀表成對(duì)提供，實(shí)流標(biāo)定后出廠。
所有標(biāo)定數(shù)據(jù)、零偏及探頭參數(shù)全部?jī)?chǔ)存在探頭內(nèi)存里，與主機(jī)連接后，探頭將數(shù)據(jù)發(fā)送給主機(jī)，主機(jī)會(huì)自動(dòng)識(shí)別并優(yōu)化工作。
便攜式超聲波流量計(jì)匹配所連接的探頭后，用戶只需輸入管道和介質(zhì)參數(shù)即可。
同時(shí)，儀表內(nèi)置的數(shù)據(jù)庫(kù)提供了大多數(shù)常用管材和介質(zhì)的選項(xiàng)，測(cè)量時(shí)，用戶還可根據(jù)狀態(tài)顯示了解應(yīng)用情況。
全密封探頭及一體式電纜確保長(zhǎng)期可靠的工作，探頭及電纜鎧裝層均為不銹鋼材質(zhì)，適用于苛刻的工業(yè)環(huán)境。
便攜式超聲波流量計(jì)采用獨(dú)特的雙uP技術(shù)，高速采樣和自適應(yīng)信號(hào)處理技術(shù)，即使在苛刻的測(cè)量工況下，也能可靠而穩(wěn)定的工作。
應(yīng)用指南
便攜式超聲波流量計(jì)在石油化工行業(yè)、核電行業(yè)、導(dǎo)熱油領(lǐng)域有著獨(dú)特的應(yīng)用，并且采用了能量計(jì)算功能，可以在測(cè)量流量的同時(shí)，引入溫度信號(hào)，從而獲取能量參數(shù)。
超聲波流量計(jì)具有高精確度、無(wú)阻礙測(cè)量以及較低的總體擁有成本等優(yōu)點(diǎn)，正在快速發(fā)展成為流量測(cè)量領(lǐng)域，尤其是計(jì)量碳?xì)浠衔锏模⒃谑秃吞烊粴忸I(lǐng)域得到普及。超聲波流量計(jì)是一種使用十分方便的流量?jī)x表，特別是在大口徑管線上，便攜式超聲波流量計(jì)可以將探頭安裝在管道外表面，實(shí)現(xiàn)不斷流、不破壞原有管線測(cè)量流量，因此受到廣大用戶的歡迎。
1.優(yōu)點(diǎn)
（1）外夾式超聲波流量計(jì)可以實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)流量，即使是插入式或內(nèi)貼式超聲波流量計(jì)，其壓損也幾乎為零，其測(cè)流量的方便性與經(jīng)濟(jì)性是較好的。
（2）超聲波流量計(jì)水、氣、油各種介質(zhì)都可以測(cè)量，其應(yīng)用的領(lǐng)域十分廣闊。
?。?）超聲波流量計(jì)的制造成本幾乎和口徑無(wú)關(guān)，在大口徑流量計(jì)量場(chǎng)合有著價(jià)格合理、安裝使用方便的綜合競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
?。?）便攜式超聲波流量計(jì)可以實(shí)現(xiàn)一臺(tái)流量計(jì)在各種管徑、各種材質(zhì)的管線上測(cè)流量，是作為標(biāo)準(zhǔn)表進(jìn)行在線校準(zhǔn)、比對(duì)或期間核查的流量計(jì)類型。
?。?）超聲波流量計(jì)具有其測(cè)流原理基于長(zhǎng)度與時(shí)間兩個(gè)基本物理量的溯源方便性，可以預(yù)見(jiàn)它必將超越其他原理的流量計(jì)成為流量標(biāo)準(zhǔn)甚至是流量基準(zhǔn)的載體。
?。?）超聲波流量計(jì)運(yùn)行能耗極小，可方便地實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)年電池供電，加之先進(jìn)的智能化主機(jī)可方便地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)無(wú)線通信，其應(yīng)用前景更加廣闊。
2.缺點(diǎn)
（1）超聲波流量計(jì)目前所存在的缺點(diǎn)主要是可測(cè)流體的溫度范圍受超聲波換能器及換能器與管道之間的耦合材料耐溫程度的限制，以及高溫下被測(cè)流體傳聲速度的原始數(shù)據(jù)不全。目前我國(guó)只能用于測(cè)量200℃以下的流體。
?。?）抗干擾能力差，易受氣泡、結(jié)垢、泵、等超聲雜音的影響，導(dǎo)致精度變差。如果出現(xiàn)以上的情況，輕則精度變差，重則儀表不顯示。
?。?）另外，超聲波流量計(jì)的測(cè)量線路比一般流量計(jì)復(fù)雜。這是因?yàn)?，一般工業(yè)計(jì)量中液體的流速常常是每秒幾米，而聲波在液體中的傳播速度約為1500m／s左右，被測(cè)流體流速（流量）變化帶給聲速的變化量最大也是10-3數(shù)量級(jí)。若要求測(cè)量流速的準(zhǔn)確度為±1%，則對(duì)聲速的測(cè)量準(zhǔn)確度需為10-5～10-6數(shù)量級(jí)，因此必須有完善的測(cè)量線路才能實(shí)現(xiàn)，這也正是超聲波流量計(jì)只有在集成電路技術(shù)迅速發(fā)展的前題下才能得到實(shí)際應(yīng)用的原因。
?。?）安裝存在未知性，不正確的安裝方式，會(huì)影響測(cè)量的精度。
?。?）使用壽命短，一般精度只能保證2年。
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