超聲波儀表及其檢測方法和裝置的製作方法

2023-09-13 17:48:35

專利名稱：超聲波儀表及其檢測方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及測試領域，具體而言，涉及一種超聲波儀表及其檢測方法和裝置。
背景技術：
換能器是指能夠從一個系統接收信號而向另一系統輸出信號，接收信號與輸出信號屬於不同的能量形式，但輸出信號能表現輸入信號某些特徵的器件。超聲波換能器的固有頻率位於超聲範圍內，可以高效率地將與其固有頻率一致的超聲電脈衝轉換為超聲機械振蕩。採用超聲波換能器的超聲水錶具有精度高、可靠性好、無任何活動部件等優點，可廣泛替代傳統的機械式水錶。圖I是一個常見的超聲波水錶的結構，如圖I所示，超聲水錶由主控模塊10和安裝了兩個超聲波換能器A和B的測量管件組成，圖中附圖標記表示為10-主控模塊；20_超聲脈衝發生器；30_時間測量模塊；40_窗口邏輯電路；50_參考電壓發生器；60_比較器；Sa、Sb、Sc-模擬開關；A-第一換能器；B_第二換能器；Da_第一驅動器；Db-第二驅動器；Ca_第一電容；Cb_第二電容；該超聲波水錶流速測量的原理是超聲波在水中傳播的時間會受水的流速影響而出現變化。在測量時，換能器A和換能器B互為收發，測量超聲脈衝從一個換能器發出，到達另一個換能器的延遲。由於超聲波換能器與主控模塊的連接用到外部導線，需要對換能器連接的可靠性進行檢測，現有技術有兩種斷線檢測方法一是跨接電阻法，具體如圖2所示，在換能器的兩極跨接一個電阻R1，關閉換能器驅動器D的輸出驅動，加弱上拉電阻R2 (上拉電阻R2的阻值遠大於所跨接的電阻Rl的阻值)，隨後用輸入緩衝器b將換能器與主控模塊10連線上電壓轉換為邏輯輸入值，如果檢測到換能器的輸出值與預設的輸出值相符合則表明換能器與主控模塊之間沒有斷線。此種方法其實是對換能器與主控模塊之間的連線加上電阻之後是否斷開，並非只是單純地對換能器與主控模塊之間的連線是否斷開的檢測，容易造成判斷結果並不能真實地反應換能器與主控模塊之間斷線與否。並且此種檢測方法在換能器與主控模塊之間的連線出現短路時，無法檢測出短路故障。二是不加任何器件，直接通過判斷接收端的換能器接收到超聲波與否來判斷，如果在接收端的換能器檢測不到超聲波，則認為換能器與主控模塊之間的連線出現故障。但是此種測量方法無法將換能器的具體故障情況(比如空管、短路、斷路等)進行區分，分辨能力不夠，不利於精確定位故障的原因。如果另外增加空管檢測電路，則還會增加硬體成本。針對相關技術中利用跨接電阻和上拉電阻不能真實地反應換能器與主控模塊之間斷線與否的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發明內容
本發明的主要目的在於提供一種超聲波儀表及其檢測方法和裝置，以解決現有技術中利用跨接電阻和上拉電阻不能真實地反應換能器與主控模塊之間斷線與否的問題。
為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種超聲波儀表的檢測方法，超聲波儀表包括超聲波換能器、儲能電容和主控模塊，其中，儲能電容的第一端和主控模塊的驅動信號發送端分別與超聲波換能器相連接，檢測方法包括對儲能電容進行充電，使儲能電容第二端的電平值達到第一預設值後停止充電；發送驅動信號至超聲波換能器以驅動超聲波換能器發射超聲波脈衝；在驅動信號截止發送之後，比較儲能電容第二端的電平值與第二預設值的大小；以及在比較出儲能電容第二端的電平值大於第二預設值時，確定超聲波換能器與主控模塊之間的連接線路正常導通。進一步地，第二預設值大於第一預設值。進一步地，確定超聲波換能器與主控模塊之間的連接線路正常導通包括計算驅動信號截止發送的時刻或開始發送的時刻與第一時刻之間的時長，得到第一時長，其中，第一時刻為比較出第一電平值大於第二預設值的時刻；判斷第一時長是否等於預設時長的正整數倍，其中，預設時長為超聲波脈衝的半周期；以及在判斷出第一時長等於預設時長的正整數倍時，確定超聲波換能器與主控模塊之間的連接線路正常導通。進一步地，確定超聲波換能器與主控模塊之間的連接線路正常導通包括獲取第一時刻和第二時刻，其中，第一時刻和第二時刻均為比較出第一電平值大於第二預設值的時刻，並且第二時刻為第一時刻之後的時刻；計算第二時刻與第一時刻之間的時差，得到第二時長；判斷第二時長是否等於預設時長的正整數倍，其中，預設時長為超聲波脈衝的半周期；以及在判斷出第二時長等於預設時長的正整數倍時，確定超聲波換能器與主控模塊之間的連接線路正常導通。 進一步地，超聲波儀表還包括比較器和參考電壓發生器，其中，通過將儲能電容第二端連接至比較器的第一輸入端，以及將參考電壓發生器的輸出電壓連接至比較器的第二輸入端來比較儲能電容第二端的電平值與第二預設值的大小關係，檢測方法還包括在第一預設時刻接收比較器的輸出信號，其中，第一預設時刻與驅動信號截止發送的時刻之間的間隔為第一預設時長；判斷接收到的輸出信號是否為高電平信號或低電平信號；以及在判斷接收到的輸出信號為高電平信號或低電平信號時，確定超聲波換能器出現空管。進一步地，超聲波儀表還包括比較器和參考電壓發生器，其中，通過將儲能電容第二端連接至比較器的第一輸入端，以及將參考電壓發生器的輸出電壓連接至比較器的第二輸入端來比較儲能電容第二端的電平值與第二預設值的大小關係，檢測方法還包括在第一預設時長內接收比較器的輸出信號，其中，第一預設時長的起始時刻為驅動信號截止發送的時刻；統計接收到的輸出信號中上升沿和/或下降沿的個數；比較上升沿和/或下降沿的個數與第三預設值的大小；以及在比較出上升沿和/或下降沿的個數小於第三預設值時，確定超聲波換能器與主控模塊之間出現斷線。進一步地，檢測方法還包括比較上升沿和/或下降沿的個數與第四預設值的大小，其中，第四預設值大於第三預設值；以及在比較出上升沿和/或下降沿的個數大於第四預設值時，確定超聲波換能器出現空管。為了實現上述目的，根據本發明的另一方面，提供了一種超聲波儀表，包括第一超聲波換能器；第二超聲波換能器；主控模塊；第一電阻；第二電阻；第一驅動器，輸入端與主控模塊相連接，輸出端通過第一電阻與第一超聲波換能器相連接；第二驅動器，輸入端與主控模塊相連接，輸出端通過第二電阻與第二超聲波換能器相連接；第三電阻；第四電阻；CN 102944275 A
書
明
說
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第一儲能電容，第一端通過第三電阻連接至第一節點，其中，第一節點為第一電阻與第一超聲波換能器之間的節點；第二儲能電容，第一端通過第四電阻連接至第二節點，其中，第二節點為第二電阻與第二超聲波換能器之間的節點；比較器；第一開關，連接在第一儲能電容的第二端與比較器的第一輸入端之間，第一開關的控制端與主控模塊相連接；第二開關，連接在第二儲能電容的第二端與比較器的第一輸入端之間，第二開關的控制端與主控模塊 相連接；參考電壓發生器，與比較器的第二輸入端相連接；第三開關，連接在比較器的第一輸入端與比較器的第二輸入端之間，第三開關的控制端與主控模塊相連接；第一鉗位模塊，第一端連接至第三節點，第二端接地，其中，第三節點為第一儲能電容與第三電阻之間的節點；以及第二鉗位模塊，第一端連接至第四節點，第二端接地，其中，第四節點為第二儲能電容與第四電阻之間的節點，其中，主控模塊通過步驟Sll至S41判斷第一超聲波換能器與主控模塊之間的連接線路是否正常導通=Sll :控制第一開關閉合、第二開關斷開和第三開關閉合以使參考電壓發生器對第一儲能電容進行充電；S21 :在第一儲能電容第二端的電平值達到參考電壓發生器輸出的第一預設值時控制第三開關斷開並驅動第一超聲波換能器發射超聲波脈衝；S31 :在停止驅動第一超聲波換能器發射超聲波脈衝後，比較第一儲能電容第二端的電平值與參考電壓發生器輸出的第二預設值的大小關係；以及S41 :在比較出第一儲能電容第二端的電平值大於第二預設值時，確定第一超聲波換能器與主控模塊之間的連接線路正常導通，主控模塊通過步驟S12至S42判斷第二超聲波換能器與主控模塊之間的連接線路是否正常導通S12 :控制第一開關斷開、第二開關閉合和第三開關閉合以使參考電壓發生器對第二儲能電容進行充電；S22 :在第二儲能電容第二端的電平值達到參考電壓發生器輸出的第一預設值時控制第三開關斷開並驅動第二超聲波換能器發射超聲波脈衝；S32 :在停止驅動第二超聲波換能器發射超聲波脈衝後，比較第二儲能電容第二端的電平值與參考電壓發生器輸出的第二預設值的大小關係；以及S42 :在比較出第二儲能電容第二端的電平值大於第二預設值時，確定第二超聲波換能器與主控模塊之間的連接線路正常導通。進一步地，第一鉗位模塊包括第一二極體，第一二極體的陽極連接至第三節點，第一二極體的陰極接地，第二鉗位模塊包括第二二極體，第二二極體的陽極連接至第四節點，第二二極體的陰極接地。進一步地，超聲波儀表還包括計數模塊，第一端與比較器的輸出端相連接，第二端與主控模塊相連接，用於在第一預設時長內接收比較器的輸出信號，並對接收到的輸出信號中上升沿和/或下降沿的個數進行統計，其中，第一預設時長的起始時刻為停止驅動第一超聲波換能器或第二超聲波換能器發射超聲波脈衝的時刻。為了實現上述目的，根據本發明的另一方面，提供了一種超聲波儀表的檢測裝置，超聲波儀表包括超聲波換能器、儲能電容和主控模塊，其中，儲能電容的第一端和主控模塊的驅動信號發送端分別與超聲波換能器相連接，檢測裝置包括充電單元，用於對儲能電容進行充電，使儲能電容第二端的電平值達到第一預設值後停止充電；驅動單元，用於發送驅動信號至超聲波換能器以驅動超聲波換能器發射超聲波脈衝；比較單元，用於在驅動信號截止發送之後，比較儲能電容第二端的電平值與第二預設值的大小；以及確定單元，用於在比較出儲能電容第二端的電平值大於第二預設值時，確定超聲波換能器與主控模塊之間的連接線路正常導通。
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進一步地，檢測裝置還包括計算單元，連接在比較單元與確定單元之間，用於在第一預設時長內接收比較單元的輸出信號，並對接收到的輸出信號中上升沿和/或下降沿的個數進行統計，其中，第一預設時長的起始時刻為驅動信號截止發送的時刻，其中，確定單元還用於比較計數單元統計出的個數與第三預設值的大小，並在比較出計數單元統計出
的個數小於第三預設值時，確定超聲波換能器與主控模塊之間出現斷線，和/或確定單元還用於比較計數單元統計出的個數與第四預設值的大小，並在比較出計數單元統計出的個數大於第四預設值時，確定超聲波換能器出現空管，其中，第四預設值大於第三預設值。通過本發明，採用對儲能電容進行充電，使儲能電容第二端的電平值達到第一預設值後停止充電；發送驅動信號至超聲波換能器以驅動超聲波換能器發射超聲波脈衝；在驅動信號截止發送之後，比較儲能電容第二端的電平值與第二預設值的大小；以及在比較出儲能電容第二端的電平值大於第二預設值時，確定超聲波換能器與主控模塊之間的連接線路正常導通。通過先對超聲波換能器的儲能電容進行充電，實現了在對換能器進行驅動激勵前控制儲能電容第二端的電平值達到第一預設值，在發送驅動信號至超聲波換能器後，換能器會將機械振動轉換為電信號，若換能器與主控模塊之間的連接線路正常導通則可以檢測到儲能電容第二端的電平值升高，實現根據換能器傳回的電信號判斷換能器與主控模塊之間的連線狀態，此種對超聲波儀表中超聲波換能器與主控模塊之間斷線與否的檢測方法不需要添加任何外界硬體，只依賴於超聲波換能器與主控模塊之間的相連接線路和組成元件即可實現對斷線與否的檢測，解決了現有技術中利用跨接電阻和上拉電阻不能真實地反應換能器與主控模塊之間斷線與否的問題，進而達到了提高斷線檢測的精確度和真實性的效果。


構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中圖I是根據相關技術的超聲波水錶的不意圖；圖2是根據相關技術的跨接電阻法的示意圖；圖3是根據本發明實施例的超聲波儀表的示意圖；圖4是根據本發明優選實施例的超聲波儀表的示意圖；圖5是根據本發明實施例的檢測方法的流程圖；圖6是根據本發明實施例的檢測方法進行餘振檢測的示意圖；圖7是根據本發明實施例的檢測方法進行空管檢測的示意圖；以及圖8是根據本發明實施例的檢測裝置的示意圖。
具體實施例方式需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本發明。本發明實施例提供了一種超聲波儀表，以下對本發明實施例所提供的超聲波儀表進行具體介紹圖3是根據本發明實施例的超聲波儀表的示意圖，如圖3所示，該實施例的超聲波儀表包括第一超聲波換能器A、第二超聲波換能器B、第一驅動器Da、第二驅動器Db、電阻RU R2、R3和R4、儲能電容Ca和Cb、模擬開關Sa、Sb和Sc、主控模塊10、超聲脈衝發生器20、時間測量模塊30、窗口邏輯電路40、參考電壓發生器50、比較器60、第一鉗位模塊7和第二鉗位模塊8。 其中，第一驅動器Da連接在第一超聲波換能器A與主控模塊10之間，在第一驅動器Da與第一超聲波換能器A之間還連接有第一電阻Rl ;第二驅動器Db連接在第二超聲波換能器B與主控模塊10之間，在第二驅動器Db與第二超聲波換能器B之間還連接有第二電阻R2 ;第一儲能電容Ca的第一端通過第三電阻R3連接至第一節點，其中，第一節點為第一電阻Rl與第一超聲波換能器A之間的節點；第二儲能電容Cb的第一端通過第四電阻R4連接至第二節點，其中，第二節點為第二電阻R2與第二超聲波換能器B之間的節點；第一開關Sa連接在第一儲能電容Ca的第二端與比較器60的第一輸入端之間,第一開關Sa的控制端與主控模塊10相連接；第二開關Sb連接在第二儲能電容Cb的第二端與比較器60的第一輸入端之間，第二開關Sb的控制端與主控模塊I0相連接；參考電壓發生器50與比較器60的第二輸入端相連接；第三開關Sc連接在比較器60的第一輸入端與比較器60的第二輸入端之間，第三開關Sc的控制端與主控模塊10相連接；第一鉗位模塊7的第一端連接至第三節點，第二端接地，第三節點為第一儲能電容Ca與第三電阻R3之間的節點；第二鉗位模塊8的第一端連接至第四節點，第二端接地，第四節點為第二儲能電容Cb與第四電阻R4之間的節點。其中，主控模塊10通過步驟Sll至S41判斷第一超聲波換能器A與主控模塊10之間的連接線路是否正常導通Sll :主控模塊10通過發送控制信號至各個開關控制第一開關Sa閉合、第二開關Sb斷開和第三開關Sc閉合以使參考電壓發生器50對第一儲能電容Ca進行充電，此時，參考電壓發生器50輸出標準參考電壓(以下稱第一預設值)，主控模塊10還控制第一驅動器Da輸出驅動為低，S卩，控制第三電阻R3與第一驅動器Da之間的節點的電平為0，實現由參考電壓發生器50、主控模塊10、第一驅動器Da、第一電阻R1、第三電阻R3和第一儲能電容Ca構成一個迴路為第一儲能電容Ca充電；S21 :在第一儲能電容Ca第二端的電平值達到參考電壓發生器輸出的第一預設值時控制第三開關Sc斷開並控制第一超聲波換能器A發射超聲波脈衝。具體地，當第一儲能電容Ca第二端的電平值等於參考電壓發生器輸出的標準參考電壓時，可由超聲脈衝發生器20發送脈衝信號經主控模塊10、第一驅動器Da和第一電阻Rl後驅動第一超聲波換能器A按照驅動的脈衝信號輸出相應個數的超聲波脈衝。其中，對第一儲能電容Ca第二端的電平值是否等於參考電壓發生器輸出的標準參考電壓的判斷既可以通過直接檢測第一儲能電容Ca第二端的電平值，也可以通過對第一儲能電容Ca的充電時間進行統計，通過判斷充電時間是否達到預設時間來確定第二端的電平值是否等於標準參考電壓；S31 :在主控模塊10控制第一開關Sa閉合、第二開關Sb斷開和第三開關Sc斷開，並且驅動第一超聲波換能器A發射超聲波脈衝的驅動信號截止發送的情況下，比較第一儲能電容Ca第二端的電平值與參考電壓發生器輸出的第二預設值的大小關係，由於第一超聲波換能器A在接收脈衝信號的激勵進行超聲波脈衝輸出時會產生振動，激勵停止後，第一超聲波換能器A會停止發波，但是第一超聲波換能器A仍然會有餘振產生，如果第一超聲波換能器A與主控模塊10之間的連線正常導通的話，此時第一超聲波換能器A會將餘振振動換轉為電信號輸出，使得第三電阻R3與第一驅動器Da之間節點的電平升高,在第一儲能電容Ca兩端電壓不變的情況下，第一儲能電容Ca第二端的電平值也會升高，進而可以通過判斷第一儲能電容Ca第二端的電平值是否發生變化來判斷第一超聲波換能器A與主控模塊10之間的連線是否正常導通，其中，當第一開關Sa閉合、第二開關Sb斷開和第三開關Sc斷開時，第一儲能電容Ca第二端的電平值會接入比較器60的第一輸入端，參考電壓發生器50的輸出電壓會接入比較器60的第二輸入端,假設第一輸入端為正相輸入端,貝U在第一儲能電容Ca第二端的電平值大於參考電壓發生器50的輸出電壓時，比較器60輸出高電平，假設第一輸入端為反相輸入端，則在第一儲能電容Ca第二端的電平值大於參考電壓發生器50的輸出電壓時，比較器60輸出低電平。優選地，參考電壓發生器50輸出的第二預設值大於第一預設值，因為即便在無脈衝信號的激勵下，由於超聲波儀表所處的環境會存在振動，第一超聲波換能器仍有可能產生電信號使得第一儲能電容Ca第二端的電平值升高，所以，通過控制參考電壓輸出器輸出的第二預設值大於第一預設值，達到了避免環境幹擾影響判斷第一超聲波換能器與主控模塊之間連線狀態。其中，第二預設值與第一預設值的差可以根據超聲波儀表的實際應用環境進行設定，在本發明實施例中可以將第二預設值設置為比第一預設值高20mV的電壓。 S41 :在比較出第一儲能電容Ca第二端的電平值大於第二預設值時，確定第一超聲波換能器A與主控模塊10之間的連接線路正常導通。主控模塊10通過步驟S12至S42判斷第二超聲波換能器B與主控模塊10之間的連接線路是否正常導通S12 :主控模塊10通過發送控制信號至各個開關控制第一開關Sa斷開、第二開關Sb閉合和第三開關Sc閉合以使參考電壓發生器對第二儲能電容Cb進行充電，此時，參考電壓發生器50輸出第一預設值，主控模塊10還控制第二驅動器Db輸出驅動為低，即，控制第四電阻R4與第二驅動器Db之間的節點的電平為0，實現由參考電壓發生器50、主控模塊10、第二驅動器Db、第二電阻R2、第四電阻R4和第二儲能電容Cb構成一個迴路為第二儲能電容Cb充電；S22 :在第二儲能電容Cb第二端的電平值達到參考電壓發生器輸出的第一預設值時控制第三開關Sc斷開並控制第二超聲波換能器B發射超聲波脈衝。具體地，當第二儲能電容Cb第二端的電平值等於參考電壓發生器輸出的標準參考電壓時，可由超聲脈衝發生器20發送脈衝信號經主控模塊10和第二驅動器Db和第二電阻R2後驅動第二超聲波換能器B按照驅動的脈衝信號輸出相應個數的超聲波脈衝。其中，對第二儲能電容Cb第二端的電平值是否等於參考電壓發生器輸出的標準參考電壓的判斷既可以通過直接檢測第二儲能電容Cb第二端的電平值，也可以通過對第二儲能電容Cb的充電時間進行統計，通過判斷充電時間是否達到預設時間來確定第二端的電平值是否等於標準參考電壓；S32 :在主控模塊10控制第一開關Sa斷開、第二開關Sb閉合和第三開關Sc斷開，並且驅動第二超聲波換能器B發射超聲波脈衝的驅動信號截止發送的情況下，比較第二儲能電容Cb第二端的電平值與參考電壓發生器輸出的第二預設值的大小關係，由於第二超聲波換能器B在接收脈衝信號的激勵進行超聲波脈衝輸出時會產生振動，激勵停止後，第二超聲波換能器B會停止發波，但是第二超聲波換能器B仍然會有餘振產生，如果第二超聲波換能器B與主控模塊10之間的連線正常導通的話，此時第二超聲波換能器B會將餘振振動換轉為電信號輸出，使得第四電阻R4與第二驅動器Db之間節點的電平升高，在第二儲能電容Cb兩端電壓不變的情況下，第二儲能電容Cb第二端的電平值也會升高，進而可以通過判斷第二儲能電容Cb第二端的電平值是否發生變化來判斷第二超聲波換能器B與主控模塊10之間的連線是否正常導通，其中，當第一開關Sa斷開、第二開關Sb閉合和第三開關Sc斷開時，第二儲能電容Cb第二端的電平值會接入比較器60的第一輸入端，參考電壓發生器50的輸出電壓會接入比較器60的第二輸入端,假設第一輸入端為正相輸入端,貝U在第二儲能電容Cb第二端的電平值大於參考電壓發生器50的輸出電壓時，比較器60輸出高電平，假設第一輸入端為反相輸入端，則在第二儲能電容Cb第二端的電平值大於參考電壓發生器50的輸出電壓時，比較器60輸出低電平。優選地，參考電壓發生器50輸出的第二預設值大於第一預設值，因為即便在無脈衝信號的激勵下，由於超聲波儀表所處的環境會存在振動，第二超聲波換能器仍有可能產生電信號使得第二儲能電容Cb第二端的電平值升高，所以，通過控制參考電壓輸出器輸出的第二預設值大於第一預設值，達到了避免環境幹擾影響判斷第二超聲波換能器與主控模塊之間連線狀態。其中，第二預設值與第一預設值的差可以根據超聲波儀表的實際應用環境進行設定，在本發明實施例中可以將第二預設值設 置為比第一預設值高20mV的電壓；S42 :在比較出第二儲能電容Cb第二端的電平值大於第二預設值時，確定第二超聲波換能器B與主控模塊10之間的連接線路正常導通。本發明實施例的主控模塊通過先對一個超聲波換能器的儲能電容進行充電，實現了在對這個換能器進行驅動激勵前控制儲能電容第二端的電平值達到一個預設值，在發送驅動信號至這個超聲波換能器後，換能器會將機械振動轉換為電信號，若換能器與主控模塊之間的連接線路正常導通則可以檢測到儲能電容第二端的電平值升高，實現根據換能器傳回的電信號判斷換能器與主控模塊之間的連線狀態，此種對超聲波儀表中超聲波換能器與主控模塊之間斷線與否的檢測方法不需要添加任何外界硬體，只依賴於超聲波換能器與主控模塊之間的相連接線路和組成元件即可實現對斷線與否的檢測，解決了現有技術中利用跨接電阻和上拉電阻不能真實地反應換能器與主控模塊之間斷線與否的問題，進而達到了提高斷線檢測的精確度和真實性的效果。進一步地，當驅動超聲波換能器發射超聲波脈衝的驅動信號截止發送時，若換能器與主控模塊正常導通的話，理想情況下，儲能電容第二端的電平值會升高，但是如果在換能器與主控模塊非正常導通的話，因為其它偶然因素所造成的儲能電容第二端的電平值升高，則同樣會檢測到儲能電容第二端的電平值大於第二預設值，進而導致誤檢測出換能器與主控模塊正常導通，在本發明實施例中，由主控模塊10通過時間測量模塊30來控制窗口邏輯電路40的打開或關閉的時刻，來實現在什麼時候對比較器60輸出的脈衝信號進行檢測，可以採用在超聲波脈衝發送結束(即，驅動信號發送結束)後，控制窗口邏輯電路40打開，然後測量比較器60輸出的連續幾個脈衝沿(上沿或下沿)距離驅動信號發送截止時刻或發送開始時刻的時長，即，測量第一時刻與驅動信號發送截止時刻或發送開始時刻之間的時長，其中，所謂的第一時刻指比較出儲能電容第二端的電平值大於第二預設值的時刻，假設測量得到的脈衝沿距離發送開始時刻的若干時間值為Tl、T2、T3，如果Tl、T2和T3均為超聲波脈衝的半周期的正整數倍，則確定超聲波換能器與主控模塊之間的連接線路正常導通，其中，當Tl、T2和T3為距離驅動信號發送截止時刻的時長時，同樣滿足如果Tl、T2和T3均為超聲波脈衝的半周期的正整數倍，則確定超聲波換能器與主控模塊之間的連接線路正常導通。進一步地，還可以判斷Λ Τ1、Λ Τ2、Λ Τ3是否均為超聲波脈衝的半周期的正整數倍，並在Λ ΤΚΔΤ2和Λ Τ3均為超聲波脈衝的半周期的正整數倍時，確定超聲波換能器與主控模塊之間的連接線路正常導通，其中，Λ Ti為Tl、Τ2和Τ3中任意兩個時長之間的差值，即，可以為Δ Τ1=Τ2-Τ1，Λ Τ2=Τ3-Τ2，Λ Τ3=Τ3-Τ1 ;也可以為Δ Τ1=Τ3_Τ1，Δ Τ2=Τ3-Τ2,Λ Τ3=Τ2-Τ1。當儲能電容第二端的電平值並非因偶然因素造成出現瞬間升高時，儲能電容第二端的電平值升高的信號會在一段時間內都能夠被比較器檢測到，比較器在檢測到這一信號後會連續輸出高電平(或低電平)信號，並且輸出的這些高電平(或低電平)信號的脈衝沿與驅動信號發送截止時刻或發送開始時刻之間的時長滿足超聲波脈衝的半周期的正整數倍，本發明實施例正是基於以上原因對比較器輸出的連續幾個脈衝沿與發送開始(或截止)時刻之間的時差進行獲取，並和預設時長進行對比來實現精確檢測超聲波儀表與主控模塊之間的連接狀態，避免因偶然因素造成的出現錯誤檢測結果。
進一步地，通過在超聲波儀表中第一超聲波換能器與主控模塊之間的S a線路的輸入處設置第一鉗位模塊7以及在第二超聲波換能器與主控模塊之間的S b線路的輸入處設置第二鉗位模塊8，防止超聲波換能器在振動期間產生過高的電壓，因為上述所產生的過高電壓會造成模擬開關Sa、Sb和Sc中的一個或多個出現漏電(即，模擬開關關不嚴)，在模擬開關漏電的情況下會進一步導致在第一儲能電容Ca充電結束至第一超聲波換能器A接收到驅動信號的這段時間內，第一儲能電容Ca發生放電，或導致在第二儲能電容Cb充電結束至第二超聲波換能器B接收到驅動信號的這段時間內，第二儲能電容Cb發生放電，第一儲能電容Ca發生放電的現象會造成無法正確比較出第一儲能電容Ca第二端的電平值與第二預設值的大小關係，第二儲能電容Cb發生放電的現象會造成無法正確比較出第二儲能電容Cb第二端的電平值與第二預設值的大小關係，進而導致無法正確檢測超聲波換能器與主控模塊之間的連接線路是否正常導通，通過設定鉗位模塊對第一儲能電容Ca和第二儲能電容Cb兩端的電壓進行限定，有效避免了超聲波換能器在振動期間產生過高的電壓所造成的儲能電容Ca和Cb中的一個或兩個個出現放電的現象，進而達到了保證對超聲波換能器與主控模塊之間的連接線路正常與否的準確檢測。其中，第一鉗位模塊7和第二鉗位模塊8均可以是二極體鉗位電路，或者還均可以是三極體鉗位電路，優選地，在本發明實施例中，第一鉗位模塊7可以為一個二極體(以下稱第一二極體)，第二鉗位模塊8也可以為一個二極體(以下稱第二二極體)，第一二極體的陽極連接至第三節點，第一二極體的陰極接地，第二二極體的陽極連接至第四節點，第二二極體的陰極接地，通過將這兩個鉗位模塊均設計為分別由一個二極體組成的形式，達到了簡化電路、降低電路成本的效果。需要說明的是，本發明實施例所提供的超聲波儀表可以為應用在氣體流量檢測的超聲波氣表，也可以是應用在液體流量檢測的超聲波水錶，以下以超聲波水錶為例來進一步說明本發明實施例的超聲波儀表其中，窗口邏輯電路40連接在比較器60與時間測量模塊30之間，時間測量模塊30與超聲脈衝發生器20和主控模塊10均相連接，當超聲波儀表具體為應用超聲波換能器的超聲波水錶時，主控模塊10可以通過時間測量模塊30來控制窗口邏輯電路40的打開時亥|J，實現在什麼時候檢測比較器輸出的高電平信號或低電平信號，進而實現能夠區分判斷換能器的具體故障情況。具體地，由於超聲波換能器的餘振時間與管道狀態相關，有水時餘振時間短，反之則長。所以，在本發明實施例中可以通過以下兩種方式來檢測超聲波水錶是否出現空管方式一在超聲波換能器發波結束後延遲一段時間再控制窗口邏輯電路40打開，如果還能夠檢測到比較器輸出高電平信號或低電平信號，即，能夠檢測到餘振，則說明超聲波水錶出現空管。方式二 從驅動信號截止發送的時刻開始，在一個預設時長內統計比較器輸出信號中上升沿和/或下降沿的個數，並比較統計出的個數與第四預設值的大小，在比較出統計出的個數大於第四預設值時，確定超聲波水錶出現空管，其中，第四預設值可以根據超聲波儀表的具體工況環境以及其振動衰減情況進行具體設定，假設超聲波儀表在正常狀態下驅動信號停止對超聲波換能器進行驅動後，超聲波換能器能夠輸出的餘振個數為N，則第四預設值可以設置為大於N的某個數值，具體數據根據具體工況環境以及超聲波換能器的振動衰減情況進行具體設定。 圖4是根據本發明優選實施例的超聲波儀表的示意圖，如圖4所示，該優選實施例的超聲波儀表與圖3中示出的本發明實施例的超聲波儀表相比，二者區別在於，本發明優選實施例的超聲波儀表還包括計數模塊70，其中，計數模塊70的第一端與比較器60的輸出端相連接，計數模塊70的第二端與主控模塊10相連接。本發明優選實施例的超聲波儀表對超聲波換能器與主控模塊之間的連接線路是否正常導通的檢測原理為第一主控模塊10通過發送控制信號至各個開關控制第一開關Sa閉合、第二開關Sb閉合和第三開關Sc閉合以使參考電壓發生器50對第一儲能電容Ca和第二儲能電容Cb同時進行充電，此時，參考電壓發生器50輸出第一預設值,主控模塊10還控制第一驅動器Da和第二驅動器Db輸出驅動為低，即，控制第三電阻R3與第一驅動器Da之間的節點的電平為0，實現由參考電壓發生器50、主控模塊10、第一驅動器Da、第一電阻R1、第三電阻R3和第一儲能電容Ca構成一個迴路為第一儲能電容Ca充電；控制第四電阻R4與第二驅動器Db之間的節點的電平為0，實現由參考電壓發生器50、主控模塊10、第二驅動器Db、第二電阻R2、第四電阻R4和第二儲能電容Cb構成一個迴路為第二儲能電容Cb充電；第二 當第一超聲波換能器A作為發射端，第二超聲波換能器B作為接收端時，則在第一儲能電容Ca第二端的電平值和第二儲能電容Cb第二端的電平值均達到參考電壓發生器輸出的第一預設值時控制第二開關Sb和第三開關Sc斷開並控制第一超聲波換能器A發射超聲波脈衝，即，當第一儲能電容Ca第二端的電平值和第二儲能電容Cb第二端的電平值均等於參考電壓發生器輸出的標準參考電壓時，由超聲脈衝發生器20發送脈衝信號經主控模塊10、第一驅動器Da和第一電阻Rl後驅動第一超聲波換能器A按照驅動的脈衝信號輸出相應個數的超聲波脈衝，其中，對第一儲能電容Ca第二端的電平值是否等於參考電壓發生器輸出的標準參考電壓的判斷既可以通過直接檢測第一儲能電容Ca第二端的電平值，也可以通過對第一儲能電容Ca的充電時間進行統計，通過判斷充電時間是否達到預設時間來確定第二端的電平值是否等於標準參考電壓；第三在主控模塊10控制第一開關Sa閉合、第二開關Sb斷開和第三開關Sc斷開，並且第一超聲波換能器A輸出超聲波脈衝結束後的情況下，由於從第一超聲波換能器A發射超聲波脈衝到第二超聲波換能器B接收到A發射的超聲波脈衝需要一段時間的延遲，在這段延遲時間內，通過餘振計數器70對比較器輸出的脈衝進行計數來判斷第一超聲波換能器A與主控模塊10之間的連接線路是否正常導通。具體地，由於第一超聲波換能器A在接收脈衝信號的激勵進行超聲波脈衝輸出時會產生振動，激勵停止後，第一超聲波換能器A會停止發波，但是第一超聲波換能器A仍然會有餘振產生，如果第一超聲波換能器A與主控模塊10之間的連線正常導通的話，此時第一超聲波換能器A會將餘振振動換轉為電信號輸出，使得第三電阻R3與第一驅動器Da之間節點的電平升高，在第一儲能電容Ca兩端電壓不變的情況下，第一儲能電容Ca第二端的電平值也會升高，進而可以通過判斷第一儲能電容Ca第二端的電平值是否發生變化來判斷第一超聲波換能器A與主控模塊10之間的連線是否正常導通，其中，當第一開關Sa閉合、第二開關Sb斷開和第三開關Sc斷開時，第一儲能電容Ca第二端的電平值會接入比較器60的第一輸入端,參考電壓發生器50的輸出電壓會接入比較器60的第二輸入端,假設第一輸入端為正相輸入端,則在第一儲能電容Ca第二端的電平值大於參考電壓發生器50的輸出電壓時，比較器60輸出高電平,假設第一輸入端為反相輸入端，則在第一儲能電容Ca第二端的電平值大於參考電壓發生器50的輸出電壓時，比較器60輸出低電平。第四若在上述一段延遲時間內，餘振計數器70能夠統計到高低電平信號，則確定第一超聲波換能器A與主控模塊10之間的連接線路正常導通，並且，若餘振計數器70統計到的脈衝信號的個數大於第一超聲波換能器A在非空管狀態下的餘振個數，則確定於第一超聲波換能器A出現空管。相應地，當第二超聲波換能器B作為發射端，第一超聲波換能器A作為接收端時，對第二超聲波換能器B與主控模塊10之間的連接線路是否正常導通以及第二超聲波換能器B是否出現空管的判斷與上述對第一超聲波換能器A的判斷原理相同。
在對餘振進行檢測時，圖3中示出的超聲波儀表利用時間測量模塊30控制窗口邏輯電路40的打開或關閉時刻來對餘振進行檢測的方式佔用了時間測量模塊30的檢測功能，使得超聲波儀表無法在進行連線正常與否及空管與否檢測的同時還正常工作，即，沒法同時對超聲波換能器的狀態和兩個換能器之間的時差進行測量，圖4示出的本發明優選實施例的超聲波儀表通過增加計數模塊70來對餘振脈衝的個數進行統計來判斷，無需佔用時間測量模塊30的時差測量功能，實現了在超聲波儀表正常工作的情況下仍能夠對其超聲波換能器進行連線正常與否及空管與否的檢測。優選地，參考電壓發生器50輸出的第二預設值大於第一預設值，因為即便在無脈衝信號的激勵下，由於超聲波儀表所處的環境會存在振動，超聲波換能器仍有可能產生電信號使得儲能電容第二端的電平值升高，所以，通過控制參考電壓輸出器輸出的第二預設值大於第一預設值，達到了避免環境幹擾影響判斷超聲波換能器與主控模塊之間連線狀態。其中，第二預設值與第一預設值的差可以根據超聲波儀表的實際應用環境進行設定，在本發明優選實施例中可以將第二預設值設置為比第一預設值高20mV的電壓。本發明實施例還提供了一種超聲波儀表的檢測方法，以下對本發明實施例所提供的超聲波儀表的檢測方法進行具體介紹圖5是根據本發明實施例的檢測方法的流程圖，該檢測方法可以通過本發明實施例上述內容所提供的任一種超聲波儀表來執行，實現對多超聲波儀表中各個換能器與主控模塊之間連線正常與否的依次檢測，在本發明實施例的檢測方法中以對第一超聲波換能器與主控模塊的連線狀態為例進行具體說明，具體地，如圖5所示，該實施例所提供的超聲波儀表的檢測方法包括如下步驟S501至S504 S501 :對儲能電容進行充電，使儲能電容第二端的電平值達到第一預設值後停止充電，具體地，可以由超聲波儀表中的主控模塊10發送控制信號至各個開關控制第一開關Sa閉合、第二開關Sb斷開和第三開關Sc閉合，以及控制第一驅動器Da輸出驅動為低，即，控制第三電阻R3與第一驅動器Da之間的節點的電平為0，實現由參考電壓發生器50、主控模塊10、第一驅動器Da、第一電阻R1、第三電阻R3和第一儲能電容Ca構成一個迴路為第一儲能電容Ca充電；S502 :在儲能電容第二端的電平值達到第一預設值時，控制第三開關Sc斷開並發送驅動信號至超聲波換能器以驅動超聲波換能器發射超聲波脈衝，即，當第一儲能電容Ca兩端的電壓等於參考電壓發生器輸出的標準參考電壓時，由超聲脈衝發生器20發送脈衝 信號經主控模塊10、第一驅動器Da和第一電阻Rl後驅動第一超聲波換能器A按照驅動的脈衝信號輸出相應個數的超聲波脈衝；S503 :在主控模塊10控制第一開關Sa閉合、第二開關Sb斷開和第三開關Sc斷開，並且驅動第一超聲波換能器A輸出超聲波脈衝的驅動信號截止發送的情況下，比較儲能電容第二端的電平值與第二預設值的大小關係，由於第一超聲波換能器A在接收脈衝信號的激勵進行超聲波脈衝輸出時會產生振動，激勵停止後，第一超聲波換能器A會停止發波，但是第一超聲波換能器A仍然會有餘振產生,如果第一超聲波換能器A與主控模塊10之間的連線正常導通的話，此時第一超聲波換能器A會將餘振振動換轉為電信號輸出，使得第三電阻R3與第一驅動器Da之間節點的電平升高，在第一儲能電容Ca兩端電壓不變的情況下，第一儲能電容Ca第二端的電平值也會升高，進而可以通過判斷第一儲能電容Ca第二端的電平值是否發生變化來判斷第一超聲波換能器A與主控模塊10之間的連線是否正常導通；S504 :在比較出儲能電容第二端的電平值大於第二預設值時，確定超聲波換能器與主控模塊之間的連接線路正常導通。通過先對超聲波換能器的儲能電容進行充電，實現了在對換能器進行驅動激勵前控制儲能電容第二端的電平值達到一個預設值，在發送驅動信號至超聲波換能器後，換能器會將機械振動轉換為電信號，若換能器與主控模塊之間的連接線路正常導通則可以檢測到儲能電容第二端的電平值升高，實現根據換能器傳回的電信號判斷換能器與主控模塊之間的連線狀態，此種對超聲波儀表中超聲波換能器與主控模塊之間斷線與否的檢測方法不需要添加任何外界硬體，只依賴於超聲波換能器與主控模塊之間的相連接線路和組成元件即可實現對斷線與否的檢測，解決了現有技術中利用跨接電阻和上拉電阻不能真實地反應換能器與主控模塊之間斷線與否的問題，進而達到了提高斷線檢測的精確度和真實性的效果O其中，可以通過將儲能電容第二端的電平值接入比較器的一個輸入端，第一預設值接入比較器的另一輸入端來實現對這兩個電平值大小的比較，還可以通過對第一儲能電容Ca的充電時間進行統計，通過判斷充電時間是否達到預設時間來確定第二端的電平值是否等於標準參考電壓。
優選地，參考電壓發生器50輸出的第二預設值大於第一預設值，因為即便在無脈衝信號的激勵下，由於超聲波儀表所處的環境會存在振動，第一超聲波換能器仍有可能產生電信號使得第一儲能電容Ca第二端的電平值升高，所以，通過控制參考電壓輸出器輸出的第二預設值大於第一預設值，達到了避免環境幹擾影響判斷第一超聲波換能器與主控模塊之間連線狀態。其中，第二預設值與第一預設值的差可以根據超聲波儀表的實際應用環境進行設定，在本發明實施例中可以將第二預設值設置為比第一預設值高20mV的電壓。其中，對第二電平值的檢測是在驅動信號截止發送之後進行檢測，具體地，如圖6所示，在超聲波脈衝發送結束(即，驅動信號發送結束)後，控制窗口邏輯電路打開，然後測量比較器輸出的連續幾個脈衝沿(上沿或下沿)距離驅動信號發送截止時刻或發送開始時刻的時長，假設測量得到的脈衝沿距離發送開始時刻的若干時間值為Tl、T2、T3，如果Tl、T2和T3均為超聲波脈衝的半周期的正整數倍，則確定超聲波換能器與主控模塊之間的連接線路正常導通，其中，當Tl、T2、T3為距離驅動信號發送截止時刻的時長時，同樣滿足如果T1、T2和Τ3均為超聲波脈衝的半周期的正整數倍，則確定超聲波換能器與主控模塊之間的連接線路正常導通。 優選地，在超聲波脈衝發送結束後，控制窗口邏輯電路打開，然後測量比較器輸出的連續幾個脈衝沿(上沿或下沿)距離驅動信號發送截止時刻或發送開始時刻的時長，假設測量得到的脈衝沿距離發送開始時刻的若干時間值為Tl、Τ2、Τ3，如果Λ Τ1、Λ Τ2、Λ Τ3(Δ Τ1=Τ2-Τ1，Λ Τ2=Τ3-Τ2，Λ Τ3=Τ3-Τ1)均為超聲波脈衝的半周期的正整數倍，則確定超聲波換能器與主控模塊之間的連接線路正常導通；同樣，當Τ1、Τ2、Τ3為具體驅動信號發送截止時刻的時長時，同樣滿足如果Λ Τ1、Λ Τ2、Λ Τ3均為超聲波脈衝的半周期的正整數倍，則確定超聲波換能器與主控模塊之間的連接線路正常導通。由於從超聲波脈衝發送至比較器會存在傳播延遲，此種傳播延遲可能會造成Tl、Τ2、Τ3無法嚴格為超聲波脈衝的半周期的正整數倍，此時通過求取Τ1、Τ2、Τ3之間的時間差值，由於有求差運算，抵消了傳播延遲，達到了提高對超聲波換能器與主控模塊之間連接線路正常導通與否的檢測精確度。優選地，本發明實施例的檢測方法還包括在驅動信號截止發送之後延遲一段時間對比較器的輸出信號進行檢測，由於超聲波換能器的餘振時間與管道狀態相關，有水時餘振時間短，反之則長。所以，如果在超聲波換能器發波結束後延遲一段時間再控制窗口邏輯電路打開，如果還能夠檢測到比較器輸出高電平信號或低電平信號，即，能夠檢測到餘振，則說明出現空管。優選地，對出現空管與否的檢測還可以通過以下方式進行如圖7所示，從驅動信號發送截止時刻開始計時，由余振計數器統計一段時間內接收到比較器輸出的餘振脈衝的個數，在對餘振進行檢測時，圖6中示出的超聲波儀表利用時間測量模塊控制窗口邏輯電路的打開或關閉時刻來對餘振進行檢測的方式佔用了超聲波儀表中時間測量模塊的檢測功能，使得超聲波儀表無法在進行連線正常與否及空管與否檢測的同時還正常工作，即，沒法同時對超聲波換能器的狀態和兩個換能器之間的時差進行測量，圖7示出的優選的檢測方式通過對餘振脈衝的個數進行統計來判斷，無需佔用時間測量模塊的時差測量功能，實現了在超聲波儀表正常工作的情況下仍能夠對其超聲波換能器進行連線正常與否及空管與否的檢測。其中，若餘振計數器統計出的餘振脈衝的個數小於第三預設值時，則確定超聲波儀表與主控模塊之間的連接線路出現斷線；若餘振計數器統計出的餘振脈衝的個數大於或等於第三預設值，並且小於或等於第四預設值時，則確定超聲波儀表與主控模塊之間的連接線路正常導通；若餘振計數器統計出的餘振脈衝的個數大於第四預設值時，則確定超聲波儀表出現空管。其中，第三預設值和第四預設值可以根據超聲波儀表的具體工況環境以及其振動衰減情況進行具體設定，在本發明實施例中可以將第三預設值和第四預設值分別設為3和10。需要說明的是，上述延遲的一段時間和預設個數均可以根據超聲波水錶應用環境的不同進行實際設定。通過上述兩個優選實施例，實現了對超聲波水錶出現空管與否的檢測。此外，本發明實施例還提供了一種超聲波儀表的檢測裝置，該檢測裝置可用於執行本發明實施例上述內容所提供的任一種超聲儀表的檢測方法，具體地，如圖8所示，本發明實施例的檢測裝置包括充電單元、驅動單元、比較單元和確定單元，其中，充電單元用於對儲能電容進行充電，並將儲能電容第二端的電平值達到第一預設值後停止充電；驅動單元用於在儲能電容第二端的電平值達到第一預設值時，發送驅動信號至超聲波換能器以驅 動超聲波換能器發射超聲波脈衝；比較單元用於在驅動信號截止發送之後比較儲能電容第二端與第二預設值的大小關係；確定單元用於在比較出儲能電容第二端大於第二預設值時，確定超聲波換能器與主控模塊之間的連接線路正常導通。本發明實施例的檢測裝置通過先對超聲波換能器的儲能電容進行充電，實現了在對換能器進行驅動激勵前控制儲能電容第二端的電平值達到一個預設值，在發送驅動信號至超聲波換能器後，換能器會將機械振動轉換為電信號，若換能器與主控模塊之間的連接線路正常導通則可以檢測到儲能電容第二端的電平值升高，實現根據換能器傳回的電信號判斷換能器與主控模塊之間的連線狀態，此種對超聲波儀表中超聲波換能器與主控模塊之間斷線與否的檢測方法不需要添加任何外界硬體，只依賴於超聲波換能器與主控模塊之間的相連接線路和組成元件即可實現對斷線與否的檢測，解決了現有技術中利用跨接電阻和上拉電阻不能真實地反應換能器與主控模塊之間斷線與否的問題，進而達到了提高斷線檢測的精確度和真實性的效果。進一步地，本發明實施例的檢測裝置還包括計數單元，該計數單元連接在比較單元和確定單元之間，用於從驅動信號截止發送時刻開始，在一段時長內接收比較單元的輸出信號，並統計輸出信號中上升沿和/或下降沿的個數，其中，確定單元還用於分別獲同時執行以下步驟比較計數單元統計出的個數與第三預設值的大小，並在比較出計數單元統計出的個數小於第三預設值時，確定超聲波換能器與主控模塊之間出現斷線；比較計數單元統計出的個數與第四預設值的大小，並在比較出計數單元統計出的個數大於第四預設值時，確定超聲波換能器出現空管，其中，所述第四預設值大於所述第三預設值。通過在驅動信號截止發送之後的一段時間內對輸出信號中上升沿和/或下降沿的個數的進行統計，並和預設個數進行對比，實現了對超聲波換能器的具體故障情況進行檢測。對於超聲波儀表檢測裝置的具體實現細節，可參見以上各實施例的具體描述，在此不再贅述。需要說明的是，在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計算機可執行指令的計算機系統中執行，並且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同於此處的順序執行所示出或描述的步驟。顯然，本領域的技術人員應該明白，上述的本發明的各模塊或各步驟可以用通用的計算裝置來實現，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成的網絡上，可選地，它們可以用計算裝置可執行的程序代碼來實現，從而，可以將它們存儲在存儲裝置中由計算裝置來執行，或者將它們分別製作成各個集成電路模塊，或者將它們中的多個模塊或步驟製作成單個集成電路模塊來實現。這樣，本發明不限制於任何特定的硬體和軟體結合。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。·
權利要求
1.一種超聲波儀表的檢測方法,其特徵在於,超聲波儀表包括超聲波換能器、儲能電容和主控模塊，其中，所述儲能電容的第一端和所述主控模塊的驅動信號發送端分別與所述超聲波換能器相連接，所述檢測方法包括對所述儲能電容進行充電，使所述儲能電容第二端的電平值達到第一預設值後停止充電；發送驅動信號至所述超聲波換能器以驅動所述超聲波換能器發射超聲波脈衝；在所述驅動信號截止發送之後，比較所述儲能電容第二端的電平值與第二預設值的大小；以及在比較出所述儲能電容第二端的電平值大於所述第二預設值時，確定所述超聲波換能器與所述主控模塊之間的連接線路正常導通。
2.根據權利要求I所述的檢測方法，其特徵在於，所述第二預設值大於所述第一預設值。
3.根據權利要求I所述的檢測方法，其特徵在於，確定所述超聲波換能器與所述主控模塊之間的連接線路正常導通包括計算所述驅動信號截止發送的時刻或開始發送的時刻與第一時刻之間的時長，得到第一時長，其中，所述第一時刻為比較出所述第一電平值大於所述第二預設值的時刻；判斷所述第一時長是否等於預設時長的正整數倍，其中，所述預設時長為所述超聲波脈衝的半周期；以及在判斷出所述第一時長等於所述預設時長的正整數倍時，確定所述超聲波換能器與所述主控模塊之間的連接線路正常導通。
4.根據權利要求I所述的檢測方法，其特徵在於，確定所述超聲波換能器與所述主控模塊之間的連接線路正常導通包括獲取第一時刻和第二時刻，其中，所述第一時刻和所述第二時刻均為比較出所述第一電平值大於所述第二預設值的時刻，並且所述第二時刻為所述第一時刻之後的時刻；計算所述第二時刻與所述第一時刻之間的時差，得到第二時長；判斷所述第二時長是否等於預設時長的正整數倍，其中，所述預設時長為所述超聲波脈衝的半周期；以及在判斷出所述第二時長等於所述預設時長的正整數倍時，確定所述超聲波換能器與所述主控模塊之間的連接線路正常導通。
5.根據權利要求I至4中任一項所述的檢測方法，其特徵在於，所述超聲波儀表還包括比較器和參考電壓發生器，其中，通過將所述儲能電容第二端連接至所述比較器的第一輸入端，以及將所述參考電壓發生器的輸出電壓連接至所述比較器的第二輸入端來比較所述儲能電容第二端的電平值與所述第二預設值的大小關係，所述檢測方法還包括在第一預設時刻接收所述比較器的輸出信號，其中，所述第一預設時刻與所述驅動信號截止發送的時刻之間的間隔為第一預設時長；判斷接收到的輸出信號是否為高電平信號或低電平信號；以及在判斷接收到的輸出信號為所述高電平信號或所述低電平信號時，確定所述超聲波換能器出現空管。
6.根據權利要求I至4中任一項所述的檢測方法，其特徵在於，所述超聲波儀表還包括比較器和參考電壓發生器，其中，通過將所述儲能電容第二端連接至所述比較器的第一輸入端，以及將所述參考電壓發生器的輸出電壓連接至所述比較器的第二輸入端來比較所述儲能電容第二端的電平值與所述第二預設值的大小關係，所述檢測方法還包括在第一預設時長內接收所述比較器的輸出信號，其中，所述第一預設時長的起始時刻為所述驅動信號截止發送的時刻；統計接收到的輸出信號中上升沿和/或下降沿的個數；比較所述上升沿和/或所述下降沿的個數與第三預設值的大小；以及在比較出所述上升沿和/或所述下降沿的個數小於所述第三預設值時，確定所述超聲波換能器與所述主控模塊之間出現斷線。
7.根據權利要求6所述的檢測方法，其特徵在於，所述檢測方法還包括比較所述上升沿和/或所述下降沿的個數與第四預設值的大小，其中，所述第四預設值大於所述第三預設值；以及在比較出所述上升沿和/或所述下降沿的個數大於所述第四預設值時，確定所述超聲波換能器出現空管。
8.—種超聲波儀表,其特徵在於,包括第一超聲波換能器；第二超聲波換能器；主控模塊；第一電阻；第二電阻；第一驅動器，輸入端與所述主控模塊相連接，輸出端通過所述第一電阻與所述第一超聲波換能器相連接；第二驅動器，輸入端與所述主控模塊相連接，輸出端通過所述第二電阻與所述第二超聲波換能器相連接；第三電阻；第四電阻；第一儲能電容，第一端通過所述第三電阻連接至第一節點，其中，所述第一節點為所述第一電阻與所述第一超聲波換能器之間的節點；第二儲能電容，第一端通過所述第四電阻連接至第二節點，其中，所述第二節點為所述第二電阻與所述第二超聲波換能器之間的節點；比較器；第一開關，連接在所述第一儲能電容的第二端與所述比較器的第一輸入端之間，所述第一開關的控制端與所述主控模塊相連接；第二開關，連接在所述第二儲能電容的第二端與所述比較器的第一輸入端之間，所述第二開關的控制端與所述主控模塊相連接；參考電壓發生器，與所述比較器的第二輸入端相連接；第三開關，連接在所述比較器的第一輸入端與所述比較器的第二輸入端之間，所述第三開關的控制端與所述主控模塊相連接；第一鉗位模塊，第一端連接至第三節點，第二端接地，其中，所述第三節點為所述第一儲能電容與所述第三電阻之間的節點；以及第二鉗位模塊，第一端連接至第四節點，第二端接地，其中，所述第四節點為所述第二儲能電容與所述第四電阻之間的節點，其中，所述主控模塊通過步驟Sll至S41判斷所述第一超聲波換能器與所述主控模塊之間的連接線路是否正常導通511:控制所述第一開關閉合、所述第二開關斷開和所述第三開關閉合以使所述參考電壓發生器對所述第一儲能電容進行充電；S21 :在所述第一儲能電容第二端的電平值達到所述參考電壓發生器輸出的第一預設值時控制所述第三開關斷開並驅動所述第一超聲波換能器發射超聲波脈衝；531:在停止驅動所述第一超聲波換能器發射超聲波脈衝後，比較所述第一儲能電容第二端的電平值與所述參考電壓發生器輸出的第二預設值的大小關係；以及S41 :在比較出所述第一儲能電容第二端的電平值大於所述第二預設值時，確定所述第一超聲波換能器與所述主控模塊之間的連接線路正常導通，所述主控模塊通過步驟S12至S42判斷所述第二超聲波換能器與所述主控模塊之間的連接線路是否正常導通512:控制所述第一開關斷開、所述第二開關閉合和所述第三開關閉合以使所述參考電壓發生器對所述第二儲能電容進行充電；S22:在所述第二儲能電容第二端的電平值達到所述參考電壓發生器輸出的第一預設值時控制所述第三開關斷開並驅動所述第二超聲波換能器發射超聲波脈衝；532:在停止驅動所述第二超聲波換能器發射超聲波脈衝後，比較所述第二儲能電容第二端的電平值與所述參考電壓發生器輸出的第二預設值的大小關係；以及S42:在比較出所述第二儲能電容第二端的電平值大於所述第二預設值時，確定所述第二超聲波換能器與所述主控模塊之間的連接線路正常導通。
9.根據權利要求8所述的超聲波儀表，其特徵在於，所述第一鉗位模塊包括第一二極體，所述第一二極體的陽極連接至所述第三節點，所述第一二極體的陰極接地，所述第二鉗位模塊包括第二二極體，所述第二二極體的陽極連接至所述第四節點，所述第二二極體的陰極接地。
10.根據權利要求8或9所述的超聲波儀表，其特徵在於，所述超聲波儀表還包括計數模塊，第一端與所述比較器的輸出端相連接，第二端與所述主控模塊相連接，用於在第一預設時長內接收所述比較器的輸出信號，並對接收到的輸出信號中上升沿和/或下降沿的個數進行統計，其中，所述第一預設時長的起始時刻為停止驅動所述第一超聲波換能器或所述第二超聲波換能器發射超聲波脈衝的時刻。
11.一種超聲波儀表的檢測裝置，其特徵在於，超聲波儀表包括超聲波換能器、儲能電容和主控模塊，其中，所述儲能電容的第一端和所述主控模塊的驅動信號發送端分別與所述超聲波換能器相連接，所述檢測裝置包括充電單元，用於對所述儲能電容進行充電，使所述儲能電容第二端的電平值達到第一預設值後停止充電；驅動單元，用於發送驅動信號至所述超聲波換能器以驅動所述超聲波換能器發射超聲波脈衝；比較單元，用於在所述驅動信號截止發送之後，比較所述儲能電容第二端的電平值與第二預設值的大小；以及確定單元，用於在比較出所述儲能電容第二端的電平值大於所述第二預設值時，確定所述超聲波換能器與所述主控模塊之間的連接線路正常導通。
12.根據權利要求11所述的檢測裝置，其特徵在於，所述檢測裝置還包括計算單元，連接在所述比較單元與所述確定單元之間，用於在第一預設時長內接收所述比較單元的輸出信號，並對接收到的輸出信號中上升沿和/或下降沿的個數進行統計，其中，所述第一預設時長的起始時刻為所述驅動信號截止發送的時刻，其中，所述確定單元還用於比較所述計數單元統計出的個數與第三預設值的大小，並在比較出所述計數單元統計出的個數小於所述第三預設值時，確定所述超聲波換能器與所述主控模塊之間出現斷線，和/或所述確定單元還用於比較所述計數單元統計出的個數與第四預設值的大小，並在比較出所述計數單元統計出的個數大於所述第四預設值時，確定所述超聲波換能器出現空管，其中，所述第四預設值大於所述第三預設值。
全文摘要
本發明公開了一種超聲波儀表及其檢測方法和裝置。其中，超聲波儀表的檢測方法包括對儲能電容進行充電，使儲能電容第二端的電平值達到第一預設值後停止充電；發送驅動信號至超聲波換能器以驅動超聲波換能器發射超聲波脈衝；在驅動信號截止發送之後，比較儲能電容第二端的電平值與第二預設值的大小；以及在比較出儲能電容第二端的電平值大於第二預設值時，確定超聲波換能器與主控模塊之間的連接線路正常導通。通過本發明，解決了現有技術中利用跨接電阻和上拉電阻不能真實地反應換能器與主控模塊之間斷線與否的問題，進而達到了提高斷線檢測的精確度和真實性的效果。
文檔編號G01F1/66GK102944275SQ201210445199
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月8日 優先權日2012年11月8日
發明者蘇孟豪, 張成旭 申請人:龍芯中科技術有限公司