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超聲波流量計測量系統(tǒng)中,造成干擾的干擾源有很多種,主要有:①流量計安裝環(huán)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(shù)就可以消除其影響;④發(fā)射信號對接收信號的干擾。發(fā)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(fā)生干擾的尾部就會波及接收波的波形,從而嚴(yán)重影響接收信號。
超聲波流量計抗干擾的措施：
(1)電源。在系統(tǒng)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(fā)電路用兩套相互隔離的電源供電。
(2)接收范圍門。接收范圍門可以防止發(fā)射信號以及開關(guān)動作給接收信號帶來的干擾。
(3)自動增技術(shù)。自動增益技術(shù)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。程序在運行過程中會因為受到干擾導(dǎo)致失控,引起程序亂飛,或陷入“死循環(huán)”,此時較直接的抗干擾方法是采用硬件“看門狗”電路。復(fù)位脈沖可使系統(tǒng)復(fù)位,程序重新啟動運行。例如采用X5045集成芯片來實現(xiàn)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(hù)輸入; RESET為復(fù)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(shè)接口,對芯片進(jìn)行操作的所有操作碼、字節(jié)地址及寫入的數(shù)據(jù)都由SI引腳輸入,寫入數(shù)據(jù)在串行時鐘SCI的上升沿被鎖存;從芯片讀取的數(shù)據(jù)由SO引腳串行輸出。芯片的把關(guān)定時器和電壓監(jiān)視器都對單片機提供獨立的保護(hù),當(dāng)電源電壓降到4.5V以下時, RESET引腳立即自動產(chǎn)生高電平復(fù)位信號,并一直保持到電源電壓恢復(fù)正常;當(dāng)系統(tǒng)上電或掉電時, RESET引腳也自動產(chǎn)生一個高電平復(fù)位信號;當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時,只要把關(guān)定時器達(dá)到其可編程的超時極限RESET引腳立即自動產(chǎn)生一個持續(xù)200ms的高電平復(fù)位信號。這樣,就可有效地防止死機、數(shù)據(jù)誤寫及誤操作等故障的發(fā)生。
(5)合理的布線技術(shù)。模擬信號線與數(shù)字信號線相對分開,信號線與電源線分開;PCB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(chǎn)生布線過程中避免回路有重復(fù)面積,以減小相互感應(yīng)。
(6)接地技術(shù)。數(shù)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(shù)。運用屏蔽技術(shù)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。
