環(huán)境噪聲對于超聲波流量計形成干擾的三要素及其耦合方式

一、文章導(dǎo)語
抗干擾能力對于超聲波流量計來說是一項重要的功能，因為在超聲波流量計的工作環(huán)境中通常都會有各種各樣的噪聲源，這些噪聲會產(chǎn)生不同程度的干擾與影響，干擾通過不同的耦合方式進入超聲波流量計，使測量結(jié)果偏離真實值，或使工作失常，影響超聲波流量計的正常工作并導(dǎo)致儀表的測量結(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，將噪聲對于儀表測量的影響降到最低，保證生產(chǎn)測量數(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.機械性噪聲 由于機械的撞擊、摩擦、轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生的噪聲，如機床、紡織機、電鋸、球磨機等發(fā)出的聲音。
2.流體動力性噪聲氣體壓力或體積的突然變化或流體流動所產(chǎn)生的聲音。如空氣壓縮機、通風機、噴射器、鍋爐排氣放水、氣笛等發(fā)出的聲音。
3.電磁性噪聲 由于電機中交變力相互作用而發(fā)生，如發(fā)電機、變壓器等發(fā)出的嗡嗡聲。

根據(jù)噪聲隨時間的分布不同，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(聲壓級波動小于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)時間小于0.5秒，間隔時間大于1秒，聲壓級的變化大于40dB)不僅影響儀表的工作，也會對于人體產(chǎn)生較大的危害。
噪聲形成干擾對超聲波流量計正常工作造成影響的三要素是噪聲源、對噪聲敏感的超聲波流量計易感電路和兩者之間的耦合通道。



三、干擾的耦合
耦合是指干擾信號進入超聲波流量計內(nèi)部的途徑，在分析干擾問題時，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
電路之間存在互感，當一個電路上的電流變化時，在另一個電路上引起感應(yīng)電壓。圖1為2個電路電磁耦合的等效電路圖。兩點路之間存在互感，互感系數(shù)為m ，當電路1的干擾電流為ni變化時，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個電路之間存在寄生電容，產(chǎn)生靜電感應(yīng)，使一個電路的電荷變化影響到另一個電路。圖2所示的電路中導(dǎo)線1是干擾源，導(dǎo)線2是超聲波流量計的傳輸線，c1、c2分別為導(dǎo)線1和2對地寄生電容，c12為導(dǎo)線1和2之間的寄生電容，r為導(dǎo)線2的對地電阻，當導(dǎo)線1存在干擾電壓u1時，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個及以上電路中共用一個阻抗，當一個電路中有電流流過時，在另一個電路上產(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。用一個電源對幾個電子線路或傳感器供電時，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。在超聲波流量計的公共地線上，有各種信號電流流過，由于接地線存在阻抗，在接地線上就形成干擾電壓。
3）信號輸出電路共阻抗耦合。當超聲波流量計的信號電路有幾路負載時，任何一個負載的變化都會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，儀器若置于這種發(fā)射場中，就會感應(yīng)到與發(fā)射電磁場成比的感應(yīng)電動勢而形成干擾。
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髁坑嬰娐范纬傻母蓴_。常見的是電源線噪聲，它把交變磁場感應(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
在超聲波流量計使用中，噪聲源到超聲波流量計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，有時干擾時隱時現(xiàn)，因此要仔細分析耦合途徑，以消除干擾。