[发明专利]用于超声波流量表的状态检测方法

说明书

本发明属于超声波流量检测领域，具体涉及一种超声波流量检测系统中的状态检测方法。本发明利用超声波换能器中的压电陶瓷片在激励信号停止作用之后会产生余震进而使激励波信号带有余波的现象，在空管或者故障状态下对流量表进行电路检测就能够迅速判断或排除换能器的故障，从而进一步明确空管状态或者故障原因，极大的简化了超声波流量表的检修与维护过程。

技术领域

本发明属于超声波流量检测领域，具体涉及一种用于超声波流量表的状态检测方法。

背景技术

采用时差法原理制造的超声波流量表是目前流行的超声波流量表设计方法之一。其设计原理为：安装有双向超声波收发一体化换能器的流体测量管道，在顺流和逆流方向交替发射超声波信号并接收超声波产生回波信号，并以此计算出超声波在流体传播中，一次交替所产生的传播时差。后经相关转化数学模型计算出管道内流体流量。但是当电路、换能器损坏、管道内流体含有较多空气甚至停水导致管道空管等原因出现时，回波信号的接收就会出现问题，不能在一定时间内接收到回波信号或者根本接收不到回波信号，导致超声波流量表无法正常工作。因此，准确获知超声波流量表的工作状态对于超声波流量表的维护与检修是至关重要的，而目前并没有好的应用于超声波流量表的状态检测方法。

值得注意的现象是，超声波换能器普遍采用压电陶瓷制作而成，在激励信号作用下会产生机械振动，当激励信号停止激励后，换能器还会在一段时间内产生余震，余震逐渐衰减直至消失，而换能器的余震又会在电路中产生相应的余波，使激励波信号带有余波，余波持续时间与余震对应。因此，在回波信号的接收出现问题的情况下，通过检测激励波是否带有余波就能够帮助我们准确判断或排除换能器故障，从而进一步明确空管状态或者故障原因。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种超声波流量检测系统中的状态检测方法，能够准确快速地判断出正常工作、空管或者故障状态并进一步明确故障原因。

一种用于超声波流量表的状态检测方法，包括如下步骤：1）在超声波流量表工作状态下，若在预定时间内接收到回波信号，说明超声波流量表处于正常工作状态；若在预定时间内接收不到回波信号，说明超声波流量表处于空管或者故障状态；2）在空管或者故障状态下，在微控制器中开设检测窗口，使激励信号输出电路连接至第一/第二换能器并发射具有一定周期数的激励波信号，发射完毕后一段时间启动检测窗口检测激励波信号是否带有余波；3）若激励波信号带有余波，说明所检测换能器以及激励信号输出电路无故障，随即将激励信号发生电路连接至另一换能器并发射具有一定周期数的激励波信号，再次检测激励波信号是否带有余波，若激励波信号带有余波，说明另一换能器也无故障，则超声波流量表处于空管状态；若在两次检测过程中任一次没有检测到激励波余波，则说明激励信号发生电路或者该换能器出现故障，那么再一次发射激励波信号，同时启动检测窗口检测激励波是否存在，如果激励波存在，说明该超声波换能器损坏，如果激励波不存在，说明激励信号输出电路损坏。

优选地，所述预定时间根据超声波流量表的工业设计以及工作环境来确定。

优选地，所述一段时间应当大于微控制器切换窗口所需时间，小于换能器余震产生相应激励波余波最大时间。

优选地，所述一段时间为1~3μs。

本发明的有益效果在于：利用超声波换能器中的压电陶瓷片在激励信号停止作用之后会产生余震进而使激励波信号带有余波的现象，在空管或者故障状态下对流量表进行电路检测就能够迅速判断或排除换能器的故障，从而进一步明确空管状态或者故障原因，极大的简化了超声波流量表的检修与维护过程。

附图说明

图1是现有技术中的超声波流量检测系统示意图；

图2是回波信号计时方法示意图；

图3是在不同状态下检测窗口检测激励波信号示意图，（a）激励信号输出电路以及换能器正常工作；（b）换能器损坏；（c）激励信号输出电路损坏。