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如何解決超聲波流量計所受到的干擾問題?

閱讀:4099        發布時間:2022-3-29
  在超聲波流量計測量系統中,造成干擾的干擾源有很多種,主要有:
  (1)流量計安裝環境中可能存在較大的電場和磁場干擾;
  (2)靠近水泵安裝時水泵帶來的接近超聲波信號的噪音;
  (3)電源的噪聲干擾采用常用的電源濾波技術就可以消除其影響;
  (4)發射信號對接收信號的干擾。發射信號功率較大,通過電路和聲路都可以耦合到接收電路上,如果管徑很小,換能器間距離很近,發生干擾的尾部就會波及接收波的波形,從而嚴重影響接收信號。
  抗干擾的措施
  (1)電源。在系統使用的各種直流電源(如+5V的輸入端均跨接1個10~-100μF的電解電容和1個0.01~0.1μF陶瓷濾波電容以抑制電源尖峰干擾,收發電路用兩套相互隔離的電源供電。
  (2)接收范圍門。超聲波流量計接收范圍門可以防止發射信號以及開關動作給接收信號帶來的干擾。
  (3)自動增益技術。自動增益技術除了使信號便于測量外,還可以有效地抑制噪聲干擾。
  (4)看門狗電路。超聲波流量計程序在運行過程中會因為受到干擾導致失控,引起程序亂飛,或陷入“死循環”,此時最直接的抗干擾方法是采用硬件“看門狗”電路。復位脈沖可使系統復位,程序重新啟動運行。例如采用X5045集成芯片來實現看門狗功能。X5045的引腳功能如下:CS為片選信號;SO為串行輸出;SI為串行輸入;SCR為串行時鐘輸入;WP為EEPROM寫保護輸入;RESET為復位信號輸出;Vss為地;Vcc為電源電壓。X5045使用三線總線串行(SPI)外設接口,對芯片進行操作的所有操作碼、字節地址及寫入的數據都由S引腳輸入,寫入數據在串行時鐘SCI的上升沿被鎖存;從芯片讀取的數據由SO引腳串行輸出。芯片的把關定時器和電壓監視器都對單片機提供獨立的保護,當電源電壓降到45V以下時,RESET引腳立即自動產生高電平復位信號,并一直保持到電源電壓恢復正常;當系統上電或掉電時,RESET引腳也自動產生一個高電平復位信號;當系統發生故障時,只要把關定時器達到其可編程的超時限RESET引腳立即自動產生一個持續200ms的高電平復位信號。這樣,就可有效地防止死機、數據誤寫及誤操作等故障的發生。
  (5)合理的布線技術。超聲波流量計模擬信號線與數字信號線相對分開,信號線與電源線分開布線時將公共地線與電源線盡量加寬,并使它們盡可能靠近需要供電的電路;減小電源線和地線的長度,以減小兩者之間的公共阻抗,減小耦合干擾的產生;布線過程中避免回路有重復面積,以減小相互感應。
  (6)接地技術。數字地和模擬地分開,它們在點相連,兩個探頭各自使用相互獨立的地線,減小地線干擾耦合,儀表及探頭外殼接地。
  (7)屏蔽技術。超聲波流量計運用屏蔽技術可以隔離通過空間耦合的電磁干擾,采取的措施是用金屬機殼將測量電路封裝起來。

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