環(huán)境噪聲對(duì)于超聲波流量計(jì)形成干擾的三要素及其耦合方式

一、文章導(dǎo)語
抗干擾能力對(duì)于超聲波流量計(jì)來說是一項(xiàng)重要的功能，因?yàn)樵诔暡髁坑?jì)的工作環(huán)境中通常都會(huì)有各種各樣的噪聲源，這些噪聲會(huì)產(chǎn)生不同程度的干擾與影響，干擾通過不同的耦合方式進(jìn)入超聲波流量計(jì)，使測(cè)量結(jié)果偏離真實(shí)值，或使工作失常，影響超聲波流量計(jì)的正常工作并導(dǎo)致儀表的測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生不同程度的誤差。我們?nèi)绻ＷC超聲波流量計(jì)正常工作，就要弄懂噪聲產(chǎn)生干擾的來源和耦合傳輸問題，將噪聲對(duì)于儀表測(cè)量的影響降到最低，保證生產(chǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定和精確。

二、噪聲的分類及其形成干擾的三個(gè)要素
關(guān)于生產(chǎn)性噪聲的分類很多，這里我們按其來源可分為以下幾種：
1.機(jī)械性噪聲 由于機(jī)械的撞擊、摩擦、轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲，如機(jī)床、紡織機(jī)、電鋸、球磨機(jī)等發(fā)出的聲音。
2.流體動(dòng)力性噪聲氣體壓力或體積的突然變化或流體流動(dòng)所產(chǎn)生的聲音。如空氣壓縮機(jī)、通風(fēng)機(jī)、噴射器、鍋爐排氣放水、氣笛等發(fā)出的聲音。
3.電磁性噪聲 由于電機(jī)中交變力相互作用而發(fā)生，如發(fā)電機(jī)、變壓器等發(fā)出的嗡嗡聲。

根據(jù)噪聲隨時(shí)間的分布不同，噪聲又可分為連續(xù)性和間斷性噪聲。連續(xù)性噪聲又可分為穩(wěn)態(tài)性噪聲(聲壓級(jí)波動(dòng)小于5dB)和非穩(wěn)態(tài)性噪聲。后者中的脈沖性噪聲(聲音的持續(xù)時(shí)間小于0.5秒，間隔時(shí)間大于1秒，聲壓級(jí)的變化大于40dB)不僅影響儀表的工作，也會(huì)對(duì)于人體產(chǎn)生較大的危害。
噪聲形成干擾對(duì)超聲波流量計(jì)正常工作造成影響的三要素是噪聲源、對(duì)噪聲敏感的超聲波流量計(jì)易感電路和兩者之間的耦合通道。



三、干擾的耦合
耦合是指干擾信號(hào)進(jìn)入超聲波流量計(jì)內(nèi)部的途徑，在分析干擾問題時(shí)，要弄清楚干擾源、易感電路及二者之間的耦合。干擾源和易感電路是客觀存在的，很難消除，因而切斷耦合十分重要。干擾的耦合有以下幾種方式。
3.1 電感性耦合 電感性耦合指2個(gè)
電路之間存在互感，當(dāng)一個(gè)電路上的電流變化時(shí)，在另一個(gè)電路上引起感應(yīng)電壓。圖1為2個(gè)電路電磁耦合的等效電路圖。兩點(diǎn)路之間存在互感，互感系數(shù)為m ，當(dāng)電路1的干擾電流為ni變化時(shí)，通過電磁耦合在電路2產(chǎn)生干擾電壓nnujmi ω。由此可知，電壓nu?與電流n成正比。
3.2 電容性耦合
電容性耦合指2個(gè)電路之間存在寄生電容，產(chǎn)生靜電感應(yīng)，使一個(gè)電路的電荷變化影響到另一個(gè)電路。圖2所示的電路中導(dǎo)線1是干擾源，導(dǎo)線2是超聲波流量計(jì)的傳輸線，c1、c2分別為導(dǎo)線1和2對(duì)地寄生電容，c12為導(dǎo)線1和2之間的寄生電容，r為導(dǎo)線2的對(duì)地電阻，當(dāng)導(dǎo)線1存在干擾電壓u1時(shí)，在導(dǎo)線2所產(chǎn)生的干擾電壓為
由此可知，電容性耦合干擾隨著耦合電容c12的增大而增大。
3.3 漏電流耦合
漏電流耦合指由于絕緣不良，高電位電路通過絕緣電阻向低電位電路漏電而引起的干擾。圖3所示電路為漏電流耦合的等效電路圖，干擾源ne?通過漏電阻mr 向電路iz 漏電流，產(chǎn)生的干擾電壓
3.4 共阻抗耦合
共阻抗耦合是由于2個(gè)及以上電路中共用一個(gè)阻抗，當(dāng)一個(gè)電路中有電流流過時(shí)，在另一個(gè)電路上產(chǎn)生干擾電壓。共阻抗耦合有3種。
1）電源內(nèi)阻共阻抗耦合。用一個(gè)電源對(duì)幾個(gè)電子線路或傳感器供電時(shí)，高電位電路或大電流的輸出電流流經(jīng)電源，由于電源內(nèi)阻的存在，在電源內(nèi)阻上的壓降就轉(zhuǎn)換成干擾源。
2）公共地線共阻抗耦合。在超聲波流量計(jì)的公共地線上，有各種信號(hào)電流流過，由于接地線存在阻抗，在接地線上就形成干擾電壓。
3）信號(hào)輸出電路共阻抗耦合。當(dāng)超聲波流量計(jì)的信號(hào)電路有幾路負(fù)載時(shí)，任何一個(gè)負(fù)載的變化都會(huì)通過輸出的共阻抗耦合而影響其他輸出電路。
3.5 輻射耦合
輻射耦合指無線電裝置不斷向外發(fā)射電磁場(chǎng)，儀器若置于這種發(fā)射場(chǎng)中，就會(huì)感應(yīng)到與發(fā)射電磁場(chǎng)成比的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)而形成干擾。
3.6 傳導(dǎo)耦合
傳導(dǎo)耦合指經(jīng)過導(dǎo)線檢拾到噪聲，再經(jīng)導(dǎo)線傳輸?shù)匠暡髁坑?jì)電路而形成的干擾。常見的是電源線噪聲，它把交變磁場(chǎng)感應(yīng)到電源回路形成感應(yīng)電壓，再經(jīng)該電源線傳輸?shù)礁魈幍碾娐吩斐筛蓴_。

四、文章結(jié)語
在超聲波流量計(jì)使用中，噪聲源到超聲波流量計(jì)的耦合途徑多種多樣，界限也不明顯，噪聲源也是多種多樣的，有時(shí)干擾時(shí)隱時(shí)現(xiàn)，因此要仔細(xì)分析耦合途徑，以消除干擾。