CN102944275B - 超声波仪表及其检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超声波仪表及其检测方法和装置。其中，超声波仪表的检测方法包括：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。通过本发明，解决了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，进而达到了提高断线检测的精确度和真实性的效果。

Description

超声波仪表及其检测方法和装置

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。

进一步地，超声波仪表还包括比较器和参考电压发生器，其中，通过将储能电容第二端连接至比较器的第一输入端，以及将参考电压发生器的输出电压连接至比较器的第二输入端来比较储能电容第二端的电平值与第二预设值的大小关系，检测方法还包括：在第一预设时刻接收比较器的输出信号，其中，第一预设时刻与驱动信号截止发送的时刻之间的间隔为第一预设时长；判断接收到的输出信号是否为高电平信号或低电平信号；以及在判断接收到的输出信号为高电平信号或低电平信号时，确定超声波换能器出现空管。

进一步地，超声波仪表还包括比较器和参考电压发生器，其中，通过将储能电容第二端连接至比较器的第一输入端，以及将参考电压发生器的输出电压连接至比较器的第二输入端来比较储能电容第二端的电平值与第二预设值的大小关系，检测方法还包括：在第一预设时长内接收比较器的输出信号，其中，第一预设时长的起始时刻为驱动信号截止发送的时刻；统计接收到的输出信号中上升沿和/或下降沿的个数；比较上升沿和/或下降沿的个数与第三预设值的大小；以及在比较出上升沿和/或下降沿的个数小于第三预设值时，确定超声波换能器与主控模块之间出现断线。

进一步地，检测方法还包括：比较上升沿和/或下降沿的个数与第四预设值的大小，其中，第四预设值大于第三预设值；以及在比较出上升沿和/或下降沿的个数大于第四预设值时，确定超声波换能器出现空管。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种超声波仪表，包括：第一超声波换能器；第二超声波换能器；主控模块；第一电阻；第二电阻；第一驱动器，输入端与主控模块相连接，输出端通过第一电阻与第一超声波换能器相连接；第二驱动器，输入端与主控模块相连接，输出端通过第二电阻与第二超声波换能器相连接；第三电阻；第四电阻；第一储能电容，第一端通过第三电阻连接至第一节点，其中，第一节点为第一电阻与第一超声波换能器之间的节点；第二储能电容，第一端通过第四电阻连接至第二节点，其中，第二节点为第二电阻与第二超声波换能器之间的节点；比较器；第一开关，连接在第一储能电容的第二端与比较器的第一输入端之间，第一开关的控制端与主控模块相连接；第二开关，连接在第二储能电容的第二端与比较器的第一输入端之间，第二开关的控制端与主控模块相连接；参考电压发生器，与比较器的第二输入端相连接；第三开关，连接在比较器的第一输入端与比较器的第二输入端之间，第三开关的控制端与主控模块相连接；第一钳位模块，第一端连接至第三节点，第二端接地，其中，第三节点为第一储能电容与第三电阻之间的节点；以及第二钳位模块，第一端连接至第四节点，第二端接地，其中，第四节点为第二储能电容与第四电阻之间的节点，其中，主控模块通过步骤S11至S41判断第一超声波换能器与主控模块之间的连接线路是否正常导通：S11：控制第一开关闭合、第二开关断开和第三开关闭合以使参考电压发生器对第一储能电容进行充电；S21：在第一储能电容第二端的电平值达到参考电压发生器输出的第一预设值时控制第三开关断开并驱动第一超声波换能器发射超声波脉冲；S31：在停止驱动第一超声波换能器发射超声波脉冲后，比较第一储能电容第二端的电平值与参考电压发生器输出的第二预设值的大小关系；以及S41：在比较出第一储能电容第二端的电平值大于第二预设值时，确定第一超声波换能器与主控模块之间的连接线路正常导通，主控模块通过步骤S12至S42判断第二超声波换能器与主控模块之间的连接线路是否正常导通：S12：控制第一开关断开、第二开关闭合和第三开关闭合以使参考电压发生器对第二储能电容进行充电；S22：在第二储能电容第二端的电平值达到参考电压发生器输出的第一预设值时控制第三开关断开并驱动第二超声波换能器发射超声波脉冲；S32：在停止驱动第二超声波换能器发射超声波脉冲后，比较第二储能电容第二端的电平值与参考电压发生器输出的第二预设值的大小关系；以及S42：在比较出第二储能电容第二端的电平值大于第二预设值时，确定第二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，第一钳位模块包括第一二极管，第一二极管的阳极连接至第三节点，第一二极管的阴极接地，第二钳位模块包括第二二极管，第二二极管的阳极连接至第四节点，第二二极管的阴极接地。

进一步地，超声波仪表还包括：计数模块，第一端与比较器的输出端相连接，第二端与主控模块相连接，用于在第一预设时长内接收比较器的输出信号，并对接收到的输出信号中上升沿和/或下降沿的个数进行统计，其中，第一预设时长的起始时刻为停止驱动第一超声波换能器或第二超声波换能器发射超声波脉冲的时刻。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种超声波仪表的检测装置，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，检测装置包括：充电单元，用于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；驱动单元，用于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；比较单元，用于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；以及确定单元，用于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，检测装置还包括：计算单元，连接在比较单元与确定单元之间，用于在第一预设时长内接收比较单元的输出信号，并对接收到的输出信号中上升沿和/或下降沿的个数进行统计，其中，第一预设时长的起始时刻为驱动信号截止发送的时刻，其中，确定单元还用于比较计数单元统计出的个数与第三预设值的大小，并在比较出计数单元统计出的个数小于第三预设值时，确定超声波换能器与主控模块之间出现断线，和/或确定单元还用于比较计数单元统计出的个数与第四预设值的大小，并在比较出计数单元统计出的个数大于第四预设值时，确定超声波换能器出现空管，其中，第四预设值大于第三预设值。

通过本发明，采用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。通过先对超声波换能器的储能电容进行充电，实现了在对换能器进行驱动激励前控制储能电容第二端的电平值达到第一预设值，在发送驱动信号至超声波换能器后，换能器会将机械振动转换为电信号，若换能器与主控模块之间的连接线路正常导通则可以检测到储能电容第二端的电平值升高，实现根据换能器传回的电信号判断换能器与主控模块之间的连线状态，此种对超声波仪表中超声波换能器与主控模块之间断线与否的检测方法不需要添加任何外界硬件，只依赖于超声波换能器与主控模块之间的相连接线路和组成元件即可实现对断线与否的检测，解决了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，进而达到了提高断线检测的精确度和真实性的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据相关技术的超声波水表的示意图；

图2是根据相关技术的跨接电阻法的示意图；

图3是根据本发明实施例的超声波仪表的示意图；

图4是根据本发明优选实施例的超声波仪表的示意图；

图5是根据本发明实施例的检测方法的流程图；

图6是根据本发明实施例的检测方法进行余振检测的示意图；

图7是根据本发明实施例的检测方法进行空管检测的示意图；以及

图8是根据本发明实施例的检测装置的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明实施例提供了一种超声波仪表，以下对本发明实施例所提供的超声波仪表进行具体介绍：

图3是根据本发明实施例的超声波仪表的示意图，如图3所示，该实施例的超声波仪表包括：第一超声波换能器A、第二超声波换能器B、第一驱动器Da、第二驱动器Db、电阻R1、R2、R3和R4、储能电容Ca和Cb、模拟开关Sa、Sb和Sc、主控模块10、超声脉冲发生器20、时间测量模块30、窗口逻辑电路40、参考电压发生器50、比较器60、第一钳位模块7和第二钳位模块8。

其中，第一驱动器Da连接在第一超声波换能器A与主控模块10之间，在第一驱动器Da与第一超声波换能器A之间还连接有第一电阻R1；第二驱动器Db连接在第二超声波换能器B与主控模块10之间，在第二驱动器Db与第二超声波换能器B之间还连接有第二电阻R2；第一储能电容Ca的第一端通过第三电阻R3连接至第一节点，其中，第一节点为第一电阻R1与第一超声波换能器A之间的节点；第二储能电容Cb的第一端通过第四电阻R4连接至第二节点，其中，第二节点为第二电阻R2与第二超声波换能器B之间的节点；第一开关Sa连接在第一储能电容Ca的第二端与比较器60的第一输入端之间，第一开关Sa的控制端与主控模块10相连接；第二开关Sb连接在第二储能电容Cb的第二端与比较器60的第一输入端之间，第二开关Sb的控制端与主控模块10相连接；参考电压发生器50与比较器60的第二输入端相连接；第三开关Sc连接在比较器60的第一输入端与比较器60的第二输入端之间，第三开关Sc的控制端与主控模块10相连接；第一钳位模块7的第一端连接至第三节点，第二端接地，第三节点为第一储能电容Ca与第三电阻R3之间的节点；第二钳位模块8的第一端连接至第四节点，第二端接地，第四节点为第二储能电容Cb与第四电阻R4之间的节点。

其中，主控模块10通过步骤S11至S41判断第一超声波换能器A与主控模块10之间的连接线路是否正常导通：

S11：主控模块10通过发送控制信号至各个开关控制第一开关Sa闭合、第二开关Sb断开和第三开关Sc闭合以使参考电压发生器50对第一储能电容Ca进行充电，此时，参考电压发生器50输出标准参考电压（以下称第一预设值），主控模块10还控制第一驱动器Da输出驱动为低，即，控制第三电阻R3与第一驱动器Da之间的节点的电平为0，实现由参考电压发生器50、主控模块10、第一驱动器Da、第一电阻R1、第三电阻R3和第一储能电容Ca构成一个回路为第一储能电容Ca充电；

S21：在第一储能电容Ca第二端的电平值达到参考电压发生器输出的第一预设值时控制第三开关Sc断开并控制第一超声波换能器A发射超声波脉冲。具体地，当第一储能电容Ca第二端的电平值等于参考电压发生器输出的标准参考电压时，可由超声脉冲发生器20发送脉冲信号经主控模块10、第一驱动器Da和第一电阻R1后驱动第一超声波换能器A按照驱动的脉冲信号输出相应个数的超声波脉冲。其中，对第一储能电容Ca第二端的电平值是否等于参考电压发生器输出的标准参考电压的判断既可以通过直接检测第一储能电容Ca第二端的电平值，也可以通过对第一储能电容Ca的充电时间进行统计，通过判断充电时间是否达到预设时间来确定第二端的电平值是否等于标准参考电压；

S31：在主控模块10控制第一开关Sa闭合、第二开关Sb断开和第三开关Sc断开，并且驱动第一超声波换能器A发射超声波脉冲的驱动信号截止发送的情况下，比较第一储能电容Ca第二端的电平值与参考电压发生器输出的第二预设值的大小关系，由于第一超声波换能器A在接收脉冲信号的激励进行超声波脉冲输出时会产生振动，激励停止后，第一超声波换能器A会停止发波，但是第一超声波换能器A仍然会有余振产生，如果第一超声波换能器A与主控模块10之间的连线正常导通的话，此时第一超声波换能器A会将余振振动换转为电信号输出，使得第三电阻R3与第一驱动器Da之间节点的电平升高，在第一储能电容Ca两端电压不变的情况下，第一储能电容Ca第二端的电平值也会升高，进而可以通过判断第一储能电容Ca第二端的电平值是否发生变化来判断第一超声波换能器A与主控模块10之间的连线是否正常导通，其中，当第一开关Sa闭合、第二开关Sb断开和第三开关Sc断开时，第一储能电容Ca第二端的电平值会接入比较器60的第一输入端，参考电压发生器50的输出电压会接入比较器60的第二输入端，假设第一输入端为正相输入端，则在第一储能电容Ca第二端的电平值大于参考电压发生器50的输出电压时，比较器60输出高电平，假设第一输入端为反相输入端，则在第一储能电容Ca第二端的电平值大于参考电压发生器50的输出电压时，比较器60输出低电平。优选地，参考电压发生器50输出的第二预设值大于第一预设值，因为即便在无脉冲信号的激励下，由于超声波仪表所处的环境会存在振动，第一超声波换能器仍有可能产生电信号使得第一储能电容Ca第二端的电平值升高，所以，通过控制参考电压输出器输出的第二预设值大于第一预设值，达到了避免环境干扰影响判断第一超声波换能器与主控模块之间连线状态。其中，第二预设值与第一预设值的差可以根据超声波仪表的实际应用环境进行设定，在本发明实施例中可以将第二预设值设置为比第一预设值高20mV的电压。

S41：在比较出第一储能电容Ca第二端的电平值大于第二预设值时，确定第一超声波换能器A与主控模块10之间的连接线路正常导通。

主控模块10通过步骤S12至S42判断第二超声波换能器B与主控模块10之间的连接线路是否正常导通：

S12：主控模块10通过发送控制信号至各个开关控制第一开关Sa断开、第二开关Sb闭合和第三开关Sc闭合以使参考电压发生器对第二储能电容Cb进行充电，此时，参考电压发生器50输出第一预设值，主控模块10还控制第二驱动器Db输出驱动为低，即，控制第四电阻R4与第二驱动器Db之间的节点的电平为0，实现由参考电压发生器50、主控模块10、第二驱动器Db、第二电阻R2、第四电阻R4和第二储能电容Cb构成一个回路为第二储能电容Cb充电；

S22：在第二储能电容Cb第二端的电平值达到参考电压发生器输出的第一预设值时控制第三开关Sc断开并控制第二超声波换能器B发射超声波脉冲。具体地，当第二储能电容Cb第二端的电平值等于参考电压发生器输出的标准参考电压时，可由超声脉冲发生器20发送脉冲信号经主控模块10和第二驱动器Db和第二电阻R2后驱动第二超声波换能器B按照驱动的脉冲信号输出相应个数的超声波脉冲。其中，对第二储能电容Cb第二端的电平值是否等于参考电压发生器输出的标准参考电压的判断既可以通过直接检测第二储能电容Cb第二端的电平值，也可以通过对第二储能电容Cb的充电时间进行统计，通过判断充电时间是否达到预设时间来确定第二端的电平值是否等于标准参考电压；

S32：在主控模块10控制第一开关Sa断开、第二开关Sb闭合和第三开关Sc断开，并且驱动第二超声波换能器B发射超声波脉冲的驱动信号截止发送的情况下，比较第二储能电容Cb第二端的电平值与参考电压发生器输出的第二预设值的大小关系，由于第二超声波换能器B在接收脉冲信号的激励进行超声波脉冲输出时会产生振动，激励停止后，第二超声波换能器B会停止发波，但是第二超声波换能器B仍然会有余振产生，如果第二超声波换能器B与主控模块10之间的连线正常导通的话，此时第二超声波换能器B会将余振振动换转为电信号输出，使得第四电阻R4与第二驱动器Db之间节点的电平升高，在第二储能电容Cb两端电压不变的情况下，第二储能电容Cb第二端的电平值也会升高，进而可以通过判断第二储能电容Cb第二端的电平值是否发生变化来判断第二超声波换能器B与主控模块10之间的连线是否正常导通，其中，当第一开关Sa断开、第二开关Sb闭合和第三开关Sc断开时，第二储能电容Cb第二端的电平值会接入比较器60的第一输入端，参考电压发生器50的输出电压会接入比较器60的第二输入端，假设第一输入端为正相输入端，则在第二储能电容Cb第二端的电平值大于参考电压发生器50的输出电压时，比较器60输出高电平，假设第一输入端为反相输入端，则在第二储能电容Cb第二端的电平值大于参考电压发生器50的输出电压时，比较器60输出低电平。优选地，参考电压发生器50输出的第二预设值大于第一预设值，因为即便在无脉冲信号的激励下，由于超声波仪表所处的环境会存在振动，第二超声波换能器仍有可能产生电信号使得第二储能电容Cb第二端的电平值升高，所以，通过控制参考电压输出器输出的第二预设值大于第一预设值，达到了避免环境干扰影响判断第二超声波换能器与主控模块之间连线状态。其中，第二预设值与第一预设值的差可以根据超声波仪表的实际应用环境进行设定，在本发明实施例中可以将第二预设值设置为比第一预设值高20mV的电压；

S42：在比较出第二储能电容Cb第二端的电平值大于第二预设值时，确定第二超声波换能器B与主控模块10之间的连接线路正常导通。

本发明实施例的主控模块通过先对一个超声波换能器的储能电容进行充电，实现了在对这个换能器进行驱动激励前控制储能电容第二端的电平值达到一个预设值，在发送驱动信号至这个超声波换能器后，换能器会将机械振动转换为电信号，若换能器与主控模块之间的连接线路正常导通则可以检测到储能电容第二端的电平值升高，实现根据换能器传回的电信号判断换能器与主控模块之间的连线状态，此种对超声波仪表中超声波换能器与主控模块之间断线与否的检测方法不需要添加任何外界硬件，只依赖于超声波换能器与主控模块之间的相连接线路和组成元件即可实现对断线与否的检测，解决了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，进而达到了提高断线检测的精确度和真实性的效果。

进一步地，当驱动超声波换能器发射超声波脉冲的驱动信号截止发送时，若换能器与主控模块正常导通的话，理想情况下，储能电容第二端的电平值会升高，但是如果在换能器与主控模块非正常导通的话，因为其它偶然因素所造成的储能电容第二端的电平值升高，则同样会检测到储能电容第二端的电平值大于第二预设值，进而导致误检测出换能器与主控模块正常导通，在本发明实施例中，由主控模块10通过时间测量模块30来控制窗口逻辑电路40的打开或关闭的时刻，来实现在什么时候对比较器60输出的脉冲信号进行检测，可以采用在超声波脉冲发送结束（即，驱动信号发送结束）后，控制窗口逻辑电路40打开，然后测量比较器60输出的连续几个脉冲沿（上沿或下沿）距离驱动信号发送截止时刻或发送开始时刻的时长，即，测量第一时刻与驱动信号发送截止时刻或发送开始时刻之间的时长，其中，所谓的第一时刻指比较出储能电容第二端的电平值大于第二预设值的时刻，假设测量得到的脉冲沿距离发送开始时刻的若干时间值为T1、T2、T3，如果T1、T2和T3均为超声波脉冲的半周期的正整数倍，则确定超声波换能器与主控模块之间的连接线路正常导通，其中，当T1、T2和T3为距离驱动信号发送截止时刻的时长时，同样满足如果T1、T2和T3均为超声波脉冲的半周期的正整数倍，则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，还可以判断△T1、△T2、△T3是否均为超声波脉冲的半周期的正整数倍，并在△T1、△T2和△T3均为超声波脉冲的半周期的正整数倍时，确定超声波换能器与主控模块之间的连接线路正常导通，其中，△Ti为T1、T2和T3中任意两个时长之间的差值，即，可以为：△T1=T2-T1，△T2=T3-T2，△T3=T3-T1；也可以为：△T1=T3-T1，△T2=T3-T2，△T3=T2-T1。

当储能电容第二端的电平值并非因偶然因素造成出现瞬间升高时，储能电容第二端的电平值升高的信号会在一段时间内都能够被比较器检测到，比较器在检测到这一信号后会连续输出高电平（或低电平）信号，并且输出的这些高电平（或低电平）信号的脉冲沿与驱动信号发送截止时刻或发送开始时刻之间的时长满足超声波脉冲的半周期的正整数倍，本发明实施例正是基于以上原因对比较器输出的连续几个脉冲沿与发送开始（或截止）时刻之间的时差进行获取，并和预设时长进行对比来实现精确检测超声波仪表与主控模块之间的连接状态，避免因偶然因素造成的出现错误检测结果。

进一步地，通过在超声波仪表中第一超声波换能器与主控模块之间的S a线路的输入处设置第一钳位模块7以及在第二超声波换能器与主控模块之间的S b线路的输入处设置第二钳位模块8，防止超声波换能器在振动期间产生过高的电压，因为上述所产生的过高电压会造成模拟开关Sa、Sb和Sc中的一个或多个出现漏电（即，模拟开关关不严），在模拟开关漏电的情况下会进一步导致在第一储能电容Ca充电结束至第一超声波换能器A接收到驱动信号的这段时间内，第一储能电容Ca发生放电，或导致在第二储能电容Cb充电结束至第二超声波换能器B接收到驱动信号的这段时间内，第二储能电容Cb发生放电，第一储能电容Ca发生放电的现象会造成无法正确比较出第一储能电容Ca第二端的电平值与第二预设值的大小关系，第二储能电容Cb发生放电的现象会造成无法正确比较出第二储能电容Cb第二端的电平值与第二预设值的大小关系，进而导致无法正确检测超声波换能器与主控模块之间的连接线路是否正常导通，通过设定钳位模块对第一储能电容Ca和第二储能电容Cb两端的电压进行限定，有效避免了超声波换能器在振动期间产生过高的电压所造成的储能电容Ca和Cb中的一个或两个个出现放电的现象，进而达到了保证对超声波换能器与主控模块之间的连接线路正常与否的准确检测。其中，第一钳位模块7和第二钳位模块8均可以是二极管钳位电路，或者还均可以是三极管钳位电路，优选地，在本发明实施例中，第一钳位模块7可以为一个二极管（以下称第一二极管），第二钳位模块8也可以为一个二极管（以下称第二二极管），第一二极管的阳极连接至第三节点，第一二极管的阴极接地，第二二极管的阳极连接至第四节点，第二二极管的阴极接地，通过将这两个钳位模块均设计为分别由一个二极管组成的形式，达到了简化电路、降低电路成本的效果。

需要说明的是，本发明实施例所提供的超声波仪表可以为应用在气体流量检测的超声波气表，也可以是应用在液体流量检测的超声波水表，以下以超声波水表为例来进一步说明本发明实施例的超声波仪表：

其中，窗口逻辑电路40连接在比较器60与时间测量模块30之间，时间测量模块30与超声脉冲发生器20和主控模块10均相连接，当超声波仪表具体为应用超声波换能器的超声波水表时，主控模块10可以通过时间测量模块30来控制窗口逻辑电路40的打开时刻，实现在什么时候检测比较器输出的高电平信号或低电平信号，进而实现能够区分判断换能器的具体故障情况。具体地，由于超声波换能器的余振时间与管道状态相关，有水时余振时间短，反之则长。所以，在本发明实施例中可以通过以下两种方式来检测超声波水表是否出现空管：

方式一：在超声波换能器发波结束后延迟一段时间再控制窗口逻辑电路40打开，如果还能够检测到比较器输出高电平信号或低电平信号，即，能够检测到余振，则说明超声波水表出现空管。

方式二：从驱动信号截止发送的时刻开始，在一个预设时长内统计比较器输出信号中上升沿和/或下降沿的个数，并比较统计出的个数与第四预设值的大小，在比较出统计出的个数大于第四预设值时，确定超声波水表出现空管，其中，第四预设值可以根据超声波仪表的具体工况环境以及其振动衰减情况进行具体设定，假设超声波仪表在正常状态下驱动信号停止对超声波换能器进行驱动后，超声波换能器能够输出的余振个数为N，则第四预设值可以设置为大于N的某个数值，具体数据根据具体工况环境以及超声波换能器的振动衰减情况进行具体设定。

图4是根据本发明优选实施例的超声波仪表的示意图，如图4所示，该优选实施例的超声波仪表与图3中示出的本发明实施例的超声波仪表相比，二者区别在于，本发明优选实施例的超声波仪表还包括计数模块70，其中，计数模块70的第一端与比较器60的输出端相连接，计数模块70的第二端与主控模块10相连接。本发明优选实施例的超声波仪表对超声波换能器与主控模块之间的连接线路是否正常导通的检测原理为：

第一：主控模块10通过发送控制信号至各个开关控制第一开关Sa闭合、第二开关Sb闭合和第三开关Sc闭合以使参考电压发生器50对第一储能电容Ca和第二储能电容Cb同时进行充电，此时，参考电压发生器50输出第一预设值，主控模块10还控制第一驱动器Da和第二驱动器Db输出驱动为低，即，控制第三电阻R3与第一驱动器Da之间的节点的电平为0，实现由参考电压发生器50、主控模块10、第一驱动器Da、第一电阻R1、第三电阻R3和第一储能电容Ca构成一个回路为第一储能电容Ca充电；控制第四电阻R4与第二驱动器Db之间的节点的电平为0，实现由参考电压发生器50、主控模块10、第二驱动器Db、第二电阻R2、第四电阻R4和第二储能电容Cb构成一个回路为第二储能电容Cb充电；

第二：当第一超声波换能器A作为发射端，第二超声波换能器B作为接收端时，则在第一储能电容Ca第二端的电平值和第二储能电容Cb第二端的电平值均达到参考电压发生器输出的第一预设值时控制第二开关Sb和第三开关Sc断开并控制第一超声波换能器A发射超声波脉冲，即，当第一储能电容Ca第二端的电平值和第二储能电容Cb第二端的电平值均等于参考电压发生器输出的标准参考电压时，由超声脉冲发生器20发送脉冲信号经主控模块10、第一驱动器Da和第一电阻R1后驱动第一超声波换能器A按照驱动的脉冲信号输出相应个数的超声波脉冲，其中，对第一储能电容Ca第二端的电平值是否等于参考电压发生器输出的标准参考电压的判断既可以通过直接检测第一储能电容Ca第二端的电平值，也可以通过对第一储能电容Ca的充电时间进行统计，通过判断充电时间是否达到预设时间来确定第二端的电平值是否等于标准参考电压；

第三：在主控模块10控制第一开关Sa闭合、第二开关Sb断开和第三开关Sc断开，并且第一超声波换能器A输出超声波脉冲结束后的情况下，由于从第一超声波换能器A发射超声波脉冲到第二超声波换能器B接收到A发射的超声波脉冲需要一段时间的延迟，在这段延迟时间内，通过余振计数器70对比较器输出的脉冲进行计数来判断第一超声波换能器A与主控模块10之间的连接线路是否正常导通。具体地，由于第一超声波换能器A在接收脉冲信号的激励进行超声波脉冲输出时会产生振动，激励停止后，第一超声波换能器A会停止发波，但是第一超声波换能器A仍然会有余振产生，如果第一超声波换能器A与主控模块10之间的连线正常导通的话，此时第一超声波换能器A会将余振振动换转为电信号输出，使得第三电阻R3与第一驱动器Da之间节点的电平升高，在第一储能电容Ca两端电压不变的情况下，第一储能电容Ca第二端的电平值也会升高，进而可以通过判断第一储能电容Ca第二端的电平值是否发生变化来判断第一超声波换能器A与主控模块10之间的连线是否正常导通，其中，当第一开关Sa闭合、第二开关Sb断开和第三开关Sc断开时，第一储能电容Ca第二端的电平值会接入比较器60的第一输入端，参考电压发生器50的输出电压会接入比较器60的第二输入端，假设第一输入端为正相输入端，则在第一储能电容Ca第二端的电平值大于参考电压发生器50的输出电压时，比较器60输出高电平，假设第一输入端为反相输入端，则在第一储能电容Ca第二端的电平值大于参考电压发生器50的输出电压时，比较器60输出低电平。

第四：若在上述一段延迟时间内，余振计数器70能够统计到高低电平信号，则确定第一超声波换能器A与主控模块10之间的连接线路正常导通，并且，若余振计数器70统计到的脉冲信号的个数大于第一超声波换能器A在非空管状态下的余振个数，则确定于第一超声波换能器A出现空管。

相应地，当第二超声波换能器B作为发射端，第一超声波换能器A作为接收端时，对第二超声波换能器B与主控模块10之间的连接线路是否正常导通以及第二超声波换能器B是否出现空管的判断与上述对第一超声波换能器A的判断原理相同。

在对余振进行检测时，图3中示出的超声波仪表利用时间测量模块30控制窗口逻辑电路40的打开或关闭时刻来对余振进行检测的方式占用了时间测量模块30的检测功能，使得超声波仪表无法在进行连线正常与否及空管与否检测的同时还正常工作，即，没法同时对超声波换能器的状态和两个换能器之间的时差进行测量，图4示出的本发明优选实施例的超声波仪表通过增加计数模块70来对余振脉冲的个数进行统计来判断，无需占用时间测量模块30的时差测量功能，实现了在超声波仪表正常工作的情况下仍能够对其超声波换能器进行连线正常与否及空管与否的检测。

优选地，参考电压发生器50输出的第二预设值大于第一预设值，因为即便在无脉冲信号的激励下，由于超声波仪表所处的环境会存在振动，超声波换能器仍有可能产生电信号使得储能电容第二端的电平值升高，所以，通过控制参考电压输出器输出的第二预设值大于第一预设值，达到了避免环境干扰影响判断超声波换能器与主控模块之间连线状态。其中，第二预设值与第一预设值的差可以根据超声波仪表的实际应用环境进行设定，在本发明优选实施例中可以将第二预设值设置为比第一预设值高20mV的电压。

本发明实施例还提供了一种超声波仪表的检测方法，以下对本发明实施例所提供的超声波仪表的检测方法进行具体介绍：

图5是根据本发明实施例的检测方法的流程图，该检测方法可以通过本发明实施例上述内容所提供的任一种超声波仪表来执行，实现对多超声波仪表中各个换能器与主控模块之间连线正常与否的依次检测，在本发明实施例的检测方法中以对第一超声波换能器与主控模块的连线状态为例进行具体说明，具体地，如图5所示，该实施例所提供的超声波仪表的检测方法包括如下步骤S501至S504：

S501：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，具体地，可以由超声波仪表中的主控模块10发送控制信号至各个开关控制第一开关Sa闭合、第二开关Sb断开和第三开关Sc闭合，以及控制第一驱动器Da输出驱动为低，即，控制第三电阻R3与第一驱动器Da之间的节点的电平为0，实现由参考电压发生器50、主控模块10、第一驱动器Da、第一电阻R1、第三电阻R3和第一储能电容Ca构成一个回路为第一储能电容Ca充电；

S502：在储能电容第二端的电平值达到第一预设值时，控制第三开关Sc断开并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，即，当第一储能电容Ca两端的电压等于参考电压发生器输出的标准参考电压时，由超声脉冲发生器20发送脉冲信号经主控模块10、第一驱动器Da和第一电阻R1后驱动第一超声波换能器A按照驱动的脉冲信号输出相应个数的超声波脉冲；

S503：在主控模块10控制第一开关Sa闭合、第二开关Sb断开和第三开关Sc断开，并且驱动第一超声波换能器A输出超声波脉冲的驱动信号截止发送的情况下，比较储能电容第二端的电平值与第二预设值的大小关系，由于第一超声波换能器A在接收脉冲信号的激励进行超声波脉冲输出时会产生振动，激励停止后，第一超声波换能器A会停止发波，但是第一超声波换能器A仍然会有余振产生，如果第一超声波换能器A与主控模块10之间的连线正常导通的话，此时第一超声波换能器A会将余振振动换转为电信号输出，使得第三电阻R3与第一驱动器Da之间节点的电平升高，在第一储能电容Ca两端电压不变的情况下，第一储能电容Ca第二端的电平值也会升高，进而可以通过判断第一储能电容Ca第二端的电平值是否发生变化来判断第一超声波换能器A与主控模块10之间的连线是否正常导通；

S504：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。

通过先对超声波换能器的储能电容进行充电，实现了在对换能器进行驱动激励前控制储能电容第二端的电平值达到一个预设值，在发送驱动信号至超声波换能器后，换能器会将机械振动转换为电信号，若换能器与主控模块之间的连接线路正常导通则可以检测到储能电容第二端的电平值升高，实现根据换能器传回的电信号判断换能器与主控模块之间的连线状态，此种对超声波仪表中超声波换能器与主控模块之间断线与否的检测方法不需要添加任何外界硬件，只依赖于超声波换能器与主控模块之间的相连接线路和组成元件即可实现对断线与否的检测，解决了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，进而达到了提高断线检测的精确度和真实性的效果。

其中，可以通过将储能电容第二端的电平值接入比较器的一个输入端，第一预设值接入比较器的另一输入端来实现对这两个电平值大小的比较，还可以通过对第一储能电容Ca的充电时间进行统计，通过判断充电时间是否达到预设时间来确定第二端的电平值是否等于标准参考电压。

优选地，参考电压发生器50输出的第二预设值大于第一预设值，因为即便在无脉冲信号的激励下，由于超声波仪表所处的环境会存在振动，第一超声波换能器仍有可能产生电信号使得第一储能电容Ca第二端的电平值升高，所以，通过控制参考电压输出器输出的第二预设值大于第一预设值，达到了避免环境干扰影响判断第一超声波换能器与主控模块之间连线状态。其中，第二预设值与第一预设值的差可以根据超声波仪表的实际应用环境进行设定，在本发明实施例中可以将第二预设值设置为比第一预设值高20mV的电压。

其中，对第二电平值的检测是在驱动信号截止发送之后进行检测，具体地，如图6所示，在超声波脉冲发送结束（即，驱动信号发送结束）后，控制窗口逻辑电路打开，然后测量比较器输出的连续几个脉冲沿（上沿或下沿）距离驱动信号发送截止时刻或发送开始时刻的时长，假设测量得到的脉冲沿距离发送开始时刻的若干时间值为T1、T2、T3，如果T1、T2和T3均为超声波脉冲的半周期的正整数倍，则确定超声波换能器与主控模块之间的连接线路正常导通，其中，当T1、T2、T3为距离驱动信号发送截止时刻的时长时，同样满足如果T1、T2和T3均为超声波脉冲的半周期的正整数倍，则确定超声波换能器与主控模块之间的连接线路正常导通。

优选地，在超声波脉冲发送结束后，控制窗口逻辑电路打开，然后测量比较器输出的连续几个脉冲沿（上沿或下沿）距离驱动信号发送截止时刻或发送开始时刻的时长，假设测量得到的脉冲沿距离发送开始时刻的若干时间值为T1、T2、T3，如果△T1、△T2、△T3（△T1=T2-T1，△T2=T3-T2，△T3=T3-T1）均为超声波脉冲的半周期的正整数倍，则确定超声波换能器与主控模块之间的连接线路正常导通；同样，当T1、T2、T3为具体驱动信号发送截止时刻的时长时，同样满足如果△T1、△T2、△T3均为超声波脉冲的半周期的正整数倍，则确定超声波换能器与主控模块之间的连接线路正常导通。

由于从超声波脉冲发送至比较器会存在传播延迟，此种传播延迟可能会造成T1、T2、T3无法严格为超声波脉冲的半周期的正整数倍，此时通过求取T1、T2、T3之间的时间差值，由于有求差运算，抵消了传播延迟，达到了提高对超声波换能器与主控模块之间连接线路正常导通与否的检测精确度。

优选地，本发明实施例的检测方法还包括在驱动信号截止发送之后延迟一段时间对比较器的输出信号进行检测，由于超声波换能器的余振时间与管道状态相关，有水时余振时间短，反之则长。所以，如果在超声波换能器发波结束后延迟一段时间再控制窗口逻辑电路打开，如果还能够检测到比较器输出高电平信号或低电平信号，即，能够检测到余振，则说明出现空管。

优选地，对出现空管与否的检测还可以通过以下方式进行：如图7所示，从驱动信号发送截止时刻开始计时，由余振计数器统计一段时间内接收到比较器输出的余振脉冲的个数，在对余振进行检测时，图6中示出的超声波仪表利用时间测量模块控制窗口逻辑电路的打开或关闭时刻来对余振进行检测的方式占用了超声波仪表中时间测量模块的检测功能，使得超声波仪表无法在进行连线正常与否及空管与否检测的同时还正常工作，即，没法同时对超声波换能器的状态和两个换能器之间的时差进行测量，图7示出的优选的检测方式通过对余振脉冲的个数进行统计来判断，无需占用时间测量模块的时差测量功能，实现了在超声波仪表正常工作的情况下仍能够对其超声波换能器进行连线正常与否及空管与否的检测。其中，若余振计数器统计出的余振脉冲的个数小于第三预设值时，则确定超声波仪表与主控模块之间的连接线路出现断线；若余振计数器统计出的余振脉冲的个数大于或等于第三预设值，并且小于或等于第四预设值时，则确定超声波仪表与主控模块之间的连接线路正常导通；若余振计数器统计出的余振脉冲的个数大于第四预设值时，则确定超声波仪表出现空管。其中，第三预设值和第四预设值可以根据超声波仪表的具体工况环境以及其振动衰减情况进行具体设定，在本发明实施例中可以将第三预设值和第四预设值分别设为3和10。

需要说明的是，上述延迟的一段时间和预设个数均可以根据超声波水表应用环境的不同进行实际设定。通过上述两个优选实施例，实现了对超声波水表出现空管与否的检测。

此外，本发明实施例还提供了一种超声波仪表的检测装置，该检测装置可用于执行本发明实施例上述内容所提供的任一种超声仪表的检测方法，具体地，如图8所示，本发明实施例的检测装置包括：充电单元、驱动单元、比较单元和确定单元，其中，充电单元用于对储能电容进行充电，并将储能电容第二端的电平值达到第一预设值后停止充电；驱动单元用于在储能电容第二端的电平值达到第一预设值时，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；比较单元用于在驱动信号截止发送之后比较储能电容第二端与第二预设值的大小关系；确定单元用于在比较出储能电容第二端大于第二预设值时，确定超声波换能器与主控模块之间的连接线路正常导通。

本发明实施例的检测装置通过先对超声波换能器的储能电容进行充电，实现了在对换能器进行驱动激励前控制储能电容第二端的电平值达到一个预设值，在发送驱动信号至超声波换能器后，换能器会将机械振动转换为电信号，若换能器与主控模块之间的连接线路正常导通则可以检测到储能电容第二端的电平值升高，实现根据换能器传回的电信号判断换能器与主控模块之间的连线状态，此种对超声波仪表中超声波换能器与主控模块之间断线与否的检测方法不需要添加任何外界硬件，只依赖于超声波换能器与主控模块之间的相连接线路和组成元件即可实现对断线与否的检测，解决了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，进而达到了提高断线检测的精确度和真实性的效果。

进一步地，本发明实施例的检测装置还包括计数单元，该计数单元连接在比较单元和确定单元之间，用于从驱动信号截止发送时刻开始，在一段时长内接收比较单元的输出信号，并统计输出信号中上升沿和/或下降沿的个数，其中，确定单元还用于分别获同时执行以下步骤：比较计数单元统计出的个数与第三预设值的大小，并在比较出计数单元统计出的个数小于第三预设值时，确定超声波换能器与主控模块之间出现断线；比较计数单元统计出的个数与第四预设值的大小，并在比较出计数单元统计出的个数大于第四预设值时，确定超声波换能器出现空管，其中，所述第四预设值大于所述第三预设值。

通过在驱动信号截止发送之后的一段时间内对输出信号中上升沿和/或下降沿的个数的进行统计，并和预设个数进行对比，实现了对超声波换能器的具体故障情况进行检测。

对于超声波仪表检测装置的具体实现细节，可参见以上各实施例的具体描述，在此不再赘述。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种超声波仪表的检测方法，其特征在于，超声波仪表包括超声波换能器、储能电容和主控模块，其中，所述储能电容的第一端和所述主控模块的驱动信号发送端分别与所述超声波换能器相连接，所述检测方法包括：

对所述储能电容进行充电，使所述储能电容第二端的电平值达到第一预设值后停止充电；

发送驱动信号至所述超声波换能器以驱动所述超声波换能器发射超声波脉冲；

在所述驱动信号截止发送之后，比较所述储能电容第二端的电平值与第二预设值的大小，其中，所述第二预设值大于所述第一预设值；以及

在比较出所述储能电容第二端的电平值大于所述第二预设值时，确定所述超声波换能器与所述主控模块之间的连接线路正常导通。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，确定所述超声波换能器与所述主控模块之间的连接线路正常导通包括：

计算所述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，所述第一时刻为比较出所述储能电容第二端的电平值大于所述第二预设值的时刻；

判断所述第一时长是否等于预设时长的正整数倍，其中，所述预设时长为所述超声波脉冲的半周期；以及

在判断出所述第一时长等于所述预设时长的正整数倍时，确定所述超声波换能器与所述主控模块之间的连接线路正常导通。

3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，确定所述超声波换能器与所述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，所述第一时刻和所述第二时刻均为比较出所述储能电容第二端的电平值大于所述第二预设值的时刻，并且所述第二时刻为所述第一时刻之后的时刻；

计算所述第二时刻与所述第一时刻之间的时差，得到第二时长；

判断所述第二时长是否等于预设时长的正整数倍，其中，所述预设时长为所述超声波脉冲的半周期；以及

在判断出所述第二时长等于所述预设时长的正整数倍时，确定所述超声波换能器与所述主控模块之间的连接线路正常导通。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的检测方法，其特征在于，所述超声波仪表还包括比较器和参考电压发生器，其中，通过将所述储能电容第二端连接至所述比较器的第一输入端，以及将所述参考电压发生器的输出电压连接至所述比较器的第二输入端来比较所述储能电容第二端的电平值与所述第二预设值的大小关系，在所述驱动信号截止发送之后，所述检测方法还包括：

在第一预设时刻接收所述比较器的输出信号，其中，所述第一预设时刻与所述驱动信号截止发送的时刻之间的间隔为第一预设时长，并且所述第一预设时刻在所述驱动信号截止发送的时刻之后；

判断接收到的输出信号是否为高电平信号或低电平信号；以及

在判断接收到的输出信号为所述高电平信号或所述低电平信号时，确定所述超声波换能器出现空管。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的检测方法，其特征在于，所述超声波仪表还包括比较器和参考电压发生器，其中，通过将所述储能电容第二端连接至所述比较器的第一输入端，以及将所述参考电压发生器的输出电压连接至所述比较器的第二输入端来比较所述储能电容第二端的电平值与所述第二预设值的大小关系，在所述驱动信号截止发送之后，所述检测方法还包括：

在第一预设时长内接收所述比较器的输出信号，其中，所述第一预设时长的起始时刻为所述驱动信号截止发送的时刻；

统计接收到的输出信号中上升沿和/或下降沿的个数；

比较所述上升沿和/或所述下降沿的个数与第三预设值的大小；以及

在比较出所述上升沿和/或所述下降沿的个数小于所述第三预设值时，确定所述超声波换能器与所述主控模块之间出现断线。

6.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，在统计接收到的输出信号中上升沿和/或下降沿的个数之后，所述检测方法还包括：

比较所述上升沿和/或所述下降沿的个数与第四预设值的大小，其中，所述第四预设值大于所述第三预设值；以及

在比较出所述上升沿和/或所述下降沿的个数大于所述第四预设值时，确定所述超声波换能器出现空管。

7.一种超声波仪表，其特征在于，包括：

第一超声波换能器；

第二超声波换能器；

主控模块；

第一电阻；

第二电阻；

第一驱动器，输入端与所述主控模块相连接，输出端通过所述第一电阻与所述第一超声波换能器相连接；

第二驱动器，输入端与所述主控模块相连接，输出端通过所述第二电阻与所述第二超声波换能器相连接；

第三电阻；

第四电阻；

第一储能电容，第一端通过所述第三电阻连接至第一节点，其中，所述第一节点为所述第一电阻与所述第一超声波换能器之间的节点；

第二储能电容，第一端通过所述第四电阻连接至第二节点，其中，所述第二节点为所述第二电阻与所述第二超声波换能器之间的节点；

比较器；

第一开关，连接在所述第一储能电容的第二端与所述比较器的第一输入端之间，所述第一开关的控制端与所述主控模块相连接；

第二开关，连接在所述第二储能电容的第二端与所述比较器的第一输入端之间，所述第二开关的控制端与所述主控模块相连接；

参考电压发生器，与所述比较器的第二输入端相连接；

第三开关，连接在所述比较器的第一输入端与所述比较器的第二输入端之间，所述第三开关的控制端与所述主控模块相连接；

第一钳位模块，第一端连接至第三节点，第二端接地，其中，所述第三节点为所述第一储能电容与所述第三电阻之间的节点；以及

第二钳位模块，第一端连接至第四节点，第二端接地，其中，所述第四节点为所述第二储能电容与所述第四电阻之间的节点，

其中，所述主控模块通过步骤S11至S41判断所述第一超声波换能器与所述主控模块之间的连接线路是否正常导通：

S11：控制所述第一开关闭合、所述第二开关断开和所述第三开关闭合以使所述参考电压发生器对所述第一储能电容进行充电；

S21：在所述第一储能电容第二端的电平值达到所述参考电压发生器输出的第一预设值时控制所述第三开关断开并驱动所述第一超声波换能器发射超声波脉冲；

S31：在停止驱动所述第一超声波换能器发射超声波脉冲后，比较所述第一储能电容第二端的电平值与所述参考电压发生器输出的第二预设值的大小关系，其中，所述第二预设值大于所述第一预设值；以及

S41：在比较出所述第一储能电容第二端的电平值大于所述第二预设值时，确定所述第一超声波换能器与所述主控模块之间的连接线路正常导通，

所述主控模块通过步骤S12至S42判断所述第二超声波换能器与所述主控模块之间的连接线路是否正常导通：

S12：控制所述第一开关断开、所述第二开关闭合和所述第三开关闭合以使所述参考电压发生器对所述第二储能电容进行充电；

S22：在所述第二储能电容第二端的电平值达到所述参考电压发生器输出的第一预设值时控制所述第三开关断开并驱动所述第二超声波换能器发射超声波脉冲；

S32：在停止驱动所述第二超声波换能器发射超声波脉冲后，比较所述第二储能电容第二端的电平值与所述参考电压发生器输出的第二预设值的大小关系；以及

S42：在比较出所述第二储能电容第二端的电平值大于所述第二预设值时，确定所述第二超声波换能器与所述主控模块之间的连接线路正常导通。

8.根据权利要求7所述的超声波仪表，其特征在于，

所述第一钳位模块包括第一二极管，所述第一二极管的阳极连接至所述第三节点，所述第一二极管的阴极接地，

所述第二钳位模块包括第二二极管，所述第二二极管的阳极连接至所述第四节点，所述第二二极管的阴极接地。

9.根据权利要求7或8所述的超声波仪表，其特征在于，所述超声波仪表还包括：

计数模块，第一端与所述比较器的输出端相连接，第二端与所述主控模块相连接，用于在第一预设时长内接收所述比较器的输出信号，并对接收到的输出信号中上升沿和/或下降沿的个数进行统计，其中，所述第一预设时长的起始时刻为停止驱动所述第一超声波换能器或所述第二超声波换能器发射超声波脉冲的时刻。

10.一种超声波仪表的检测装置，其特征在于，超声波仪表包括超声波换能器、储能电容和主控模块，其中，所述储能电容的第一端和所述主控模块的驱动信号发送端分别与所述超声波换能器相连接，所述检测装置包括：

充电单元，用于对所述储能电容进行充电，使所述储能电容第二端的电平值达到第一预设值后停止充电；

驱动单元，用于发送驱动信号至所述超声波换能器以驱动所述超声波换能器发射超声波脉冲；

比较单元，用于在所述驱动信号截止发送之后，比较所述储能电容第二端的电平值与第二预设值的大小，其中，所述第二预设值大于所述第一预设值；以及

确定单元，用于在比较出所述储能电容第二端的电平值大于所述第二预设值时，确定所述超声波换能器与所述主控模块之间的连接线路正常导通。

11.根据权利要求10所述的检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括：

计数单元，连接在所述比较单元与所述确定单元之间，用于在第一预设时长内接收所述比较单元的输出信号，并对接收到的输出信号中上升沿和/或下降沿的个数进行统计，其中，所述第一预设时长的起始时刻为所述驱动信号截止发送的时刻，

其中，所述确定单元还用于比较所述计数单元统计出的个数与第三预设值的大小，并在比较出所述计数单元统计出的个数小于所述第三预设值时，确定所述超声波换能器与所述主控模块之间出现断线，和/或

所述确定单元还用于比较所述计数单元统计出的个数与第四预设值的大小，并在比较出所述计数单元统计出的个数大于所述第四预设值时，确定所述超声波换能器出现空管，其中，所述第四预设值大于所述第三预设值。