[发明专利]超声波仪表及其检测方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及测试领域，具体而言，涉及一种超声波仪表及其检测方法和装置。

背景技术

换能器是指能够从一个系统接收信号而向另一系统输出信号，接收信号与输出信号属于不同的能量形式，但输出信号能表现输入信号某些特征的器件。超声波换能器的固有频率位于超声范围内，可以高效率地将与其固有频率一致的超声电脉冲转换为超声机械振荡。采用超声波换能器的超声水表具有精度高、可靠性好、无任何活动部件等优点，可广泛替代传统的机械式水表。图1是一个常见的超声波水表的结构，如图1所示，超声水表由主控模块10和安装了两个超声波换能器A和B的测量管件组成，图中附图标记表示为：10-主控模块；20-超声脉冲发生器；30-时间测量模块；40-窗口逻辑电路；50-参考电压发生器；60-比较器；Sa、Sb、Sc-模拟开关；A-第一换能器；B-第二换能器；Da-第一驱动器；Db-第二驱动器；Ca-第一电容；Cb-第二电容；该超声波水表流速测量的原理是超声波在水中传播的时间会受水的流速影响而出现变化。在测量时，换能器A和换能器B互为收发，测量超声脉冲从一个换能器发出，到达另一个换能器的延迟。由于超声波换能器与主控模块的连接用到外部导线，需要对换能器连接的可靠性进行检测，现有技术有两种断线检测方法：

一是跨接电阻法，具体如图2所示，在换能器的两极跨接一个电阻R1，关闭换能器驱动器D的输出驱动，加弱上拉电阻R2（上拉电阻R2的阻值远大于所跨接的电阻R1的阻值），随后用输入缓冲器b将换能器与主控模块10连线上电压转换为逻辑输入值，如果检测到换能器的输出值与预设的输出值相符合则表明换能器与主控模块之间没有断线。此种方法其实是对换能器与主控模块之间的连线加上电阻之后是否断开，并非只是单纯地对换能器与主控模块之间的连线是否断开的检测，容易造成判断结果并不能真实地反应换能器与主控模块之间断线与否。并且此种检测方法在换能器与主控模块之间的连线出现短路时，无法检测出短路故障。

二是不加任何器件，直接通过判断接收端的换能器接收到超声波与否来判断，如果在接收端的换能器检测不到超声波，则认为换能器与主控模块之间的连线出现故障。但是此种测量方法无法将换能器的具体故障情况（比如：空管、短路、断路等）进行区分，分辨能力不够，不利于精确定位故障的原因。如果另外增加空管检测电路,则还会增加硬件成本。

针对相关技术中利用跨接电阻和上拉电阻不能真实地反应换能器与主控模块之间断线与否的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种超声波仪表及其检测方法和装置，以解决现有技术中利用跨接电阻和上拉电阻不能真实地反应换能器与主控模块之间断线与否的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种超声波仪表的检测方法，超声波仪表包括超声波换能器、储能电容和主控模块，其中，储能电容的第一端和主控模块的驱动信号发送端分别与超声波换能器相连接，检测方法包括：对储能电容进行充电，使储能电容第二端的电平值达到第一预设值后停止充电；发送驱动信号至超声波换能器以驱动超声波换能器发射超声波脉冲；在驱动信号截止发送之后，比较储能电容第二端的电平值与第二预设值的大小；以及在比较出储能电容第二端的电平值大于第二预设值时，确定超声波换能器与主控模块之间的连接线路正常导通。

进一步地，第二预设值大于第一预设值。

进一步地，确定超声波换能器与主控模块之间的连接线路正常导通包括：计算驱动信号截止发送的时刻或开始发送的时刻与第一时刻之间的时长，得到第一时长，其中，第一时刻为比较出第一电平值大于第二预设值的时刻；判断第一时长是否等于预设时长的正整数倍，其中，预设时长为超声波脉冲的半周期；以及在判断出第一时长等于预设时长的正整数倍时，确定超声波换能器与主控模块之间的连接线路正常导通。

进一步地，确定超声波换能器与主控模块之间的连接线路正常导通包括：获取第一时刻和第二时刻，其中，第一时刻和第二时刻均为比较出第一电平值大于第二预设值的时刻，并且第二时刻为第一时刻之后的时刻；计算第二时刻与第一时刻之间的时差，得到第二时长；判断第二时长是否等于预设时长的正整数倍，其中，预设时长为超声波脉冲的半周期；以及在判断出第二时长等于预设时长的正整数倍时，确定超声波换能器与主控模块之间的连接线路正常导通。