[發明專利]超聲波儀表及其檢測方法和裝置

有效

• 申請號: 201210445199.X
• 申請日: 2012-11-08
• 公開（公告）號: CN102944275A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 蘇孟豪;張成旭
• 申請（專利權）人: 龍芯中科技術有限公司
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;張永明

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于不同的能量形式，但輸出信號能表現輸入信號某些特征的器件。超聲波換能器的固有頻率位于超聲范圍內，可以高效率地將與其固有頻率一致的超聲電脈沖轉換為超聲機械振蕩。采用超聲波換能器的超聲水表具有精度高、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表。圖1是一個常見的超聲波水表的結構，如圖1所示，超聲水表由主控模塊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-超聲脈沖發生器；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；該超聲波水表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，測量超聲脈沖從一個換能器發出，到達另一個換能器的延遲。由于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的阻值遠大于所跨接的電阻R1的阻值），隨后用輸入緩沖器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后是否斷開，并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，容易造成判斷結果并不能真實地反應換能器與主控模塊之間斷線與否。并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，不利于精確定位故障的原因。如果另外增加空管檢測電路,則還會增加硬件成本。

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于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后停止充電；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沖；在驅動信號截止發送之后，比較儲能電容第二端的電平值與第二預設值的大??；以及在比較出儲能電容第二端的電平值大于第二預設值時，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，第二預設值大于第一預設值。

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于第二預設值的時刻；判斷第一時長是否等于預設時長的正整數倍，其中，預設時長為超聲波脈沖的半周期；以及在判斷出第一時長等于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于第二預設值的時刻，并且第二時刻為第一時刻之后的時刻；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于預設時長的正整數倍，其中，預設時長為超聲波脈沖的半周期；以及在判斷出第二時長等于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。