CN110542722A - 超声探头的故障检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种超声探头的故障检测方法及装置，该方法包括获取自向超声探头的待测阵列单元充电开始起，至所述待测阵列单元输出的电压达到预定的目标电压所需的实际充电时间；根据所述实际充电时间获得实际参数，并检测所述实际参数与标准参数是否一致，其中，所述标准参数用于表征阵列单元未发生故障，所述实际参数与所述标准参数的类型相同；若所述实际参数和所述标准参数一致，则判定所述待测阵列单元未发生故障，否则，判定所述待测阵列单元发生故障。本发明实施例能够使整个判断过程能够完全实现自动化，避免了人为操作引起的误判或主观性，使故障判断结果更加客观准确。

Description

超声探头的故障检测方法及装置

技术领域

本发明实施例涉及仪器检测技术领域，尤其涉及一种超声探头的故障检测方法及装置。

背景技术

超声探头是在超声波检测过程中发射和接收超声波，利用材料的压电效应实现电能、声能转换的换能器。探头的性能直接影响超声波的特性，影响超声波的检测性能。

现有的超声探头功能检测的方案中，可以由使用者通过观察超声图像是否存在异常判断超声探头是否损坏，或者，使用者利用一根金属棒(比如螺丝刀)沿超声探头表面轻轻滑动，观察超声图像是否会对应出现白色亮条纹缓慢移动。

然而，上述方案均为人为操作，不方便快捷，并且容易引起误判，准确率低。

发明内容

本发明实施例提供一种超声探头的故障检测方法及装置，以提高超声探头故障检测的准确度。

第一方面，本发明实施例提供一种超声探头的故障检测方法，包括：

获取自向超声探头的待测阵列单元充电开始起，至所述待测阵列单元输出的电压达到预定的目标电压所需的实际充电时间；

根据所述实际充电时间获得实际参数，并检测所述实际参数与标准参数是否一致，其中，所述标准参数用于表征阵列单元未发生故障，所述实际参数与所述标准参数的类型相同；

若所述实际参数和所述标准参数一致，则判定所述待测阵列单元未发生故障，否则，判定所述待测阵列单元发生故障。

在一种可能的设计中，所述获取自向超声探头的待测阵列单元充电开始起，至所述待测阵列单元输出的电压达到预定的目标电压所需的实际充电时间，包括：

自超声探头的待测阵列单元开始充电时启动计时，并实时获取所述待测阵列单元当前输出的电压；

若所述待测阵列单元当前输出的电压达到所述目标电压，则将所述计时单元当前记录的时长作为所述实际充电时间。

在一种可能的设计中，所述若所述待测阵列单元当前输出的电压达到所述目标电压，则将所述计时单元当前记录的时长作为所述实际充电时间，包括：

将所述待测阵列单元当前输出的电压与所述目标电压进行比较；

若所述待测阵列单元当前输出的电压小于所述目标电压，则再次执行所述将所述待测阵列单元当前输出的电压与所述目标电压进行比较的步骤，直至所述待测阵列单元输出的电压达到所述目标电压，则停止计时；

将停止计时后的计时结果作为所述实际充电时间。

在一种可能的设计中，所述检测所述实际参数与标准参数是否一致，包括：

检测所述实际参数是否在标准参数对应的误差范围内，若是，则所述实际参数与所述标准参数一致，否则，所述实际参数与所述标准参数不一致。

在一种可能的设计中，所述标准参数为标准充电时间；所述根据所述实际充电时间获得实际参数，并检测所述实际参数与标准参数是否一致，包括：

将所述实际充电时间作为所述实际参数，并检测所述实际充电时间与所述标准充电时间是否一致；

所述若所述实际参数和所述标准参数一致，则判定所述待测阵列单元未发生故障，否则，判定所述待测阵列单元发生故障，包括：

若所述实际充电时间和所述标准充电时间一致，则判定所述待测阵列单元未发生故障，否则，判定所述待测阵列单元发生故障。

在一种可能的设计中，所述标准参数为标准容值；所述根据所述实际充电时间获得实际参数，并检测所述实际参数与标准参数是否一致，包括：

根据所述实际充电时间，计算获得所述待测阵列单元的实际容值；

检测所述实际容值与所述标准容值是否一致；

所述若所述实际参数和所述标准参数一致，则判定所述待测阵列单元未发生故障，否则，判定所述待测阵列单元发生故障，包括：

若所述实际容值与所述标准容值一致，则判定所述待测阵列单元未发生故障，否则，判定所述待测阵列单元发生故障。

第二方面，本发明实施例提供一种超声探头的故障检测装置，包括：

获取模块，用于获取自向超声探头的待测阵列单元充电开始起，至所述待测阵列单元输出的电压达到预定的目标电压所需的实际充电时间；

检测模块，用于根据所述实际充电时间获得实际参数，并检测所述实际参数与标准参数是否一致，其中，所述标准参数用于表征阵列单元未发生故障，所述实际参数与所述标准参数的类型相同；

处理模块，用于若所述实际参数和所述标准参数一致，则判定所述待测阵列单元未发生故障，否则，判定所述待测阵列单元发生故障。

在一种可能的设计中，所述获取模块包括比较单元和计时单元；

所述比较单元的第一输入端与所述待测阵列单元连接，用于自超声探头的待测阵列单元开始充电起，实时获取所述待测阵列单元当前输出的电压；所述比较单元的第二输入端用于接收所述目标电压；

所述比较单元与所述计时单元连接，用于将所述待测阵列单元当前输出的电压与所述目标电压进行比较；若所述待测阵列单元当前输出的电压小于所述目标电压，则再次执行所述将所述待测阵列单元当前输出的电压与所述目标电压进行比较的步骤，直至所述待测阵列单元输出的电压达到所述目标电压，则指示所述计时单元停止计时；

所述计时单元与所述处理模块连接，用于将停止计时后的计时结果作为所述实际充电时间发送至所述处理模块。

在一种可能的设计中，所述比较单元为电压比较器。

在一种可能的设计中，所述装置还包括：直流电压产生模块；

所述直流电压产生模块与所述待测阵列单元连接，用于生成直流充电电压，并将所述直流充电电压发送至所述待测阵列单元，以对所述待测阵列单元进行充电。

在一种可能的设计中，所述装置还包括：带隙基准电路和稳压电路；

所述带隙基准电路与所述稳压电路连接，用于生成基准电压；

所述稳压电路包括运算放大器和多个电阻，用于对所述基准电压进行调整，生成所述目标电压。

在一种可能的设计中，所述检测模块具体用于：检测所述实际参数是否在标准参数对应的误差范围内，若是，则所述实际参数与所述标准参数一致，否则，所述实际参数与所述标准参数不一致。

在一种可能的设计中，所述标准参数为标准充电时间；所述检测模块具体用于：

将所述实际充电时间作为所述实际参数，并检测所述实际充电时间与所述标准充电时间是否一致；

若所述实际充电时间和所述标准充电时间一致，则判定所述待测阵列单元未发生故障，否则，判定所述待测阵列单元发生故障。

在一种可能的设计中，所述标准参数为标准容值；所述检测模块具体用于：

根据所述实际充电时间，计算获得所述待测阵列单元的实际容值；

检测所述实际容值与所述标准容值是否一致；

若所述实际容值与所述标准容值一致，则判定所述待测阵列单元未发生故障，否则，判定所述待测阵列单元发生故障。

在一种可能的设计中，所述装置还包括：复用模块；

所述复用模块的多个输入端和多个所述待测阵列单元一一对应连接，输出端和所述获取模块连接，选择端和所述处理模块连接；

所述复用模块，用于通过所述选择端接收所述处理模块发送的选择控制信号，并根据所述选择控制信号选通对应的输入端与所述输出端连接，以使与被选通输入端连接的所述待测阵列单元和所述获取模块连接。

在一种可能的设计中，所述复用模块包括：多个开关；

多个所述开关的一端与所述复用模块的多个输入端一一对应连接，多个所述开关的另一端均与所述复用模块的输出端连接，多个所述开关的控制端与所述复用模块的选择端连接。

在一种可能的设计中，所述装置还包括：隔离模块；

所述隔离模块，连接在所述复用模块和所述获取模块之间，用于将超声探头的超声阵列产生的高压信号和所述获取模块进行隔离。

在一种可能的设计中，所述隔离模块为光耦隔离模块、磁耦隔离模块或电压限幅模块。

第三方面，本发明实施例提供一种超声探头，包括：超声探头本体和上述任一实施例所述的超声探头的故障检测装置。

本实施例提供的超声探头的故障检测方法及装置，该方法通过利用超声探头的待测阵列单元的容抗性，根据获得的待测阵列单元自开始充电至充电至目标电压的实际充电时间，确定待测阵列单元的实际参数，进而根据实际参数与标准参数的对比结果判断待测阵列单元是否发生故障。整个判断过程能够完全实现自动化，避免了人为操作引起的误判或主观性，使故障判断结果更加客观准确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的超声探头的故障检测方法的流程示意图；

图2为本发明又一实施例提供的超声探头的故障检测方法的流程示意图；

图3为本发明又一实施例提供的超声探头的故障检测方法的流程示意图；

图4为本发明又一实施例提供的超声探头的故障检测装置的结构示意图；

图5为本发明又一实施例提供的超声探头的故障检测装置的结构示意图；

图6为本发明又一实施例提供的超声探头的故障检测装置的结构示意图；

图7为本发明又一实施例提供的超声探头的故障检测装置的结构示意图；

图8为本发明又一实施例提供的超声探头的故障检测装置的结构示意图；

图9为本发明又一实施例提供的超声探头的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的超声探头的故障检测方法的流程示意图。如图1所示，该方法包括：

101、获取自向超声探头的待测阵列单元充电开始起，至所述待测阵列单元输出的电压达到预定的目标电压所需的实际充电时间。

实际应用中，可以通过电压检测装置测量待测阵列单元从被开始充电至充电至预定的目标电压的实际充电时间，所述电压检测装置可以为示波器。

可选地，所述待测阵列单元输出的电压可以为待测阵列单元在对待测阵列单元进行充电的充电电压的影响下而生成的电压，例如，可以为待测阵列单元的输出线与地线之间的电压。

具体的，超声探头的基本构造，可以包括压电晶片、声阻尼块、耦合层、声透镜和导线，多个所述压电晶片阵列排布，构成超声探头的超声阵列，每个压电晶片连接一根输出导线，通过该导线接收激励电压。此外，超声阵列中的各压电晶片共用一个地线。可选地，所述导线可以用于接收充电电压或作为待测阵列单元的输出电压的输出端。

一种可能的实现方式为，可以将阵列单元(压电晶片)通过所述导线，与探头检测模式开关的一端和探头工作模式开关的一端连接，所述探头检测模式开关的另一端连接探头检测模式下的装置，所述探头工作模式开关的另一端连接用于探头工作模式下的装置。可选地，在探头工作状态时关闭探头工作模式开关，断开探头检测模式开关，在探头检测状态时关闭探头检测模式开关，断开探头工作模式开关。

可选地，对待测阵列单元进行充电的充电电压的来源可以通过新增通道实现，例如通过专门的直流电压产生模块提供，还可以通过原有通道实现，例如通过超声探头原有的激励电压产生模块提供。

102、根据所述实际充电时间获得实际参数，并检测所述实际参数与标准参数是否一致，其中，所述标准参数用于表征阵列单元未发生故障，所述实际参数与所述标准参数的类型相同。

实际应用中，该步骤的执行主体可以为比较器等硬件模块。还可以为单片机，通过计算机程序等软件实现。

可选地，所述检测所述实际参数与标准参数是否一致，包括：检测所述实际参数与标准参数是否相等。

可选地，所述检测所述实际参数与标准参数是否一致，包括：检测所述实际参数是否在标准参数对应的误差范围内，若是，则所述实际参数与所述标准参数一致，否则，所述实际参数与所述标准参数不一致。

可选地，所述误差范围包括上限值和下限值，即所述实际参数大于所述下限值小于所述上限值即认为实际参数与标准参数是一致的。基于该误差范围，所述检测所述实际参数与标准参数是否不一致的检测可以通过两个比较器以及逻辑电路来实现，一种可能的实现方式可以为：将根据所述实际充电时间获得的实际参数转换为电压信号，输入到第一比较器的同相端和第二比较器的反相端，第一比较器的反相端连接所述下限值，第二比较器的同相端连接所述上限值，所述第一比较器和所述第二比较器的输出端均连接至与门，则在所述实际参数大于所述下限值，小于所述上限值时，所述与门输出高电平，表征实际参数与标准参数一致，即未发生故障。若所述实际参数小于所述下限值或者大于所述上限值时，所述与门均输出低电平，表征实际参数与标准参数不一致，即发生故障。比较器和逻辑电路的连接关系以及逻辑电路具体采用与门还是或门等器件不做限定，只要能够实现对实际参数是否在所述误差范围内的检测即可。

103、若所述实际参数和所述标准参数一致，则判定所述待测阵列单元未发生故障，否则，判定所述待测阵列单元发生故障。

该步骤的执行主体可以为单片机等处理器，用于根据步骤102生成的检测结果生成故障信号，以发送给报警装置或推送至用户界面使用户获知以使用户采取相应措施。

作为一种可能的实施方式，所述标准参数可以为标准充电时间；所述根据所述实际充电时间获得实际参数，并检测所述实际参数与标准参数是否一致，包括：将所述实际充电时间作为所述实际参数，并检测所述实际充电时间与所述标准充电时间是否一致。

所述若所述实际参数和所述标准参数一致，则判定所述待测阵列单元未发生故障，否则，判定所述待测阵列单元发生故障，包括：若所述实际充电时间和所述标准充电时间一致，则判定所述待测阵列单元未发生故障，否则，判定所述待测阵列单元发生故障。

可选地，所述标准充电时间有多种设置方式，可以设置为经验值，该经验值可以根据历史数据获得，还可以是实测值，该实测值可以是对同型号探头进行实际测量获得，还可以是对同一个探头中多个阵列单元的实际测量值的平均值。

作为另一种可能的实施方式，所述标准参数为标准容值；所述根据所述实际充电时间获得实际参数，并检测所述实际参数与标准参数是否一致，包括：根据所述实际充电时间，计算获得所述待测阵列单元的实际容值；检测所述实际容值与所述标准容值是否一致。

可选地，可以根据电容容值与充电时间的关系式计算获得所述待测阵列单元的实际容值，其中，电容容值与充电时间的关系式为：

其中，Vc为预设的目标电压，Vs为充电电压，t为参考值对应的充电时间，R为充电电阻；C为待检测电容值。

所述若所述实际参数和所述标准参数一致，则判定所述待测阵列单元未发生故障，否则，判定所述待测阵列单元发生故障，包括：若所述实际容值与所述标准容值一致，则判定所述待测阵列单元未发生故障，否则，判定所述待测阵列单元发生故障。

可选地，所述标准容值可以有多种设置方式，可以设置为经验值，例如工厂给定的标称值，还可以设置为实测值，例如，可以为对正常阵列单元进行测量获得的数值。

本实施例提供的超声探头的故障检测方法，通过利用超声探头的待测阵列单元的容抗性，根据获得的待测阵列单元自开始充电至充电至目标电压的实际充电时间，确定待测阵列单元的实际参数，进而根据实际参数与标准参数的对比结果判断待测阵列单元是否发生故障。整个判断过程能够完全实现自动化，避免了人为操作引起的误判或主观性，使故障判断结果更加客观准确。

图2为本发明又一实施例提供的超声探头的故障检测方法的流程示意图，在上述实施例的基础上，例如在图1所述的实施例的基础上，本实施例对步骤101进行了详细说明，该方法包括：

201、自超声探头的待测阵列单元开始充电时启动计时，并实时获取所述待测阵列单元当前输出的电压。

可选地，所述自超声探头的待测阵列单元开始充电时启动计时，可以包括：用于实现步骤103的处理器在控制与所述待测阵列单元连接的激励加载模块向所述超声探头的待测阵列单元加载充电电压时，同时控制计时单元开始计时。为了减少故障检测装置的运算量，并控制其硬件成本，所述处理器可以为系统处理器(超声探头的处理器或超声探测仪器的处理器)，或者，为了减少控制的延时或为了避免外界信号干扰，所述处理器可以为故障检测装置的本地处理器。

一种可能的实现方式，可以从待测阵列单元引出两根导线，一根导线连接充电电压(激励电压)，另一根导线连接用于检测待测阵列单元输出电压的检测装置。基于此，可以通过检测装置实时获取所述待测阵列单元当前输出的电压。

202、若所述待测阵列单元当前输出的电压达到所述目标电压，则将所述计时单元当前记录的时长作为所述实际充电时间。

可选地，可以通过模数转换器对当前输出电压进行模数转换，得到当前输出电压对应的数字信号，将该表征当前输出电压的数字信号发送至处理器，通过处理器将该数字信号与目标电压信号对应的数字信号进行比较，以判断所述待测阵列单元当前输出端额电压是否达到所述目标电压，若达到，则由处理器根据比较结果生成控制信号发送至计时单元，控制计时单元将当前计时结果发送至所述处理器进行后续计算处理。

203、根据所述实际充电时间获得实际参数，并检测所述实际参数与标准参数是否一致，其中，所述标准参数用于表征阵列单元未发生故障，所述实际参数与所述标准参数的类型相同。

204、若所述实际参数和所述标准参数一致，则判定所述待测阵列单元未发生故障，否则，判定所述待测阵列单元发生故障。

本实施例中步骤203和步骤204与上述实施例中步骤102和步骤103相类似，此处不再赘述。

本实施例提供的超声探头的故障检测方法，通过采用计时单元在待测阵列单元开始充电时开始计时，在待测阵列单元的输出电压达到预设的目标电压时停止计时，能够实现准确快速的获得所述实际充电时间，进而提高故障判定的准确率。

图3为本发明又一实施例提供的超声探头的故障检测方法，在图2所述的实施例的基础上，对步骤202进行了详细说明，该方法包括：

301、自超声探头的待测阵列单元开始充电时启动计时，并实时获取所述待测阵列单元当前输出的电压。

本实施例中步骤301与上述实施例中步骤201相类似，此处不再赘述。

302、将所述待测阵列单元当前输出的电压与所述目标电压进行比较。

可选地，该步骤的执行主体可以为可以进行电压比较的电压检测装置，例如：所述电压检测装置可以为比较器，通过将比较器的一个输入端连接到所述待测阵列单元，另一个输入端连接目标电压，可以通过比较器的输出结果获知所述待测阵列单元当前输出的电压是否达到所述目标电压。

303、若所述待测阵列单元当前输出的电压小于所述目标电压，则再次执行所述将所述待测阵列单元当前输出的电压与所述目标电压进行比较的步骤，直至所述待测阵列单元输出的电压达到所述目标电压，则停止计时。

304、将停止计时后的计时结果作为所述实际充电时间。

可选地，所述计时单元可以为计时器，所述计时器包括启动控制端与停止控制端，所述启动控制端用于接收控制所述计时器开始计时的启动控制信号，所述停止控制端用于接收控制所述计时器停止计时的停止控制信号。

可选地，可以将所述待测阵列单元当前输出的电压和所述目标电压的比较结果输入到所述停止控制端，以使在所述待测阵列单元当前输出的电压达到所述目标电压时使所述计时器停止计时。所述比较结果可以通过比较器对所述待测阵列单元当前输出的电压和所述目标电压进行比较获得。

305、根据所述实际充电时间获得实际参数，并检测所述实际参数与标准参数是否一致，其中，所述标准参数用于表征阵列单元未发生故障，所述实际参数与所述标准参数的类型相同。

306、若所述实际参数和所述标准参数一致，则判定所述待测阵列单元未发生故障，否则，判定所述待测阵列单元发生故障。

本实施例中步骤305和步骤306与上述实施例中步骤102和步骤103相类似，此处不再赘述。

本实施例提供的超声探头的故障检测方法，通过实时检测待测阵列单元的输出电压，并将该输出电压与目标电压进行比较，以控制计时是否停止，过程简单直接，延迟较小，能够准确的获取所述实际充电时间，进而能够进一步提高故障检测的准确率。

图4为本发明又一实施例提供的超声探头的故障检测装置的结构示意图。该装置能够实施上述任一实施例提供的超声探头的故障检测方法，如图4所示，该装置包括：

获取模块401，用于获取自向超声探头的待测阵列单元充电开始起，至所述待测阵列单元输出的电压达到预定的目标电压所需的实际充电时间。

实际应用中，该获取模块401可以为示波器。

可选地，所述待测阵列单元输出的电压可以为待测阵列单元在对待测阵列单元进行充电的充电电压的影响下而生成的电压，例如，可以为待测阵列单元的输出线与地线之间的电压。

具体的，超声探头的基本构造，可以包括压电晶片、声阻尼块、耦合层、声透镜和导线，多个所述压电晶片阵列排布，构成超声探头的超声阵列，每个压电晶片连接一根输出导线，通过该导线接收激励电压。此外，超声阵列中的各压电晶片共用一个地线。可选地，所述导线可以用于接收充电电压或作为待测阵列单元的输出电压的输出端。

一种可能的实现方式为，可以将阵列单元(压电晶片)通过所述导线，与探头检测模式开关的一端和探头工作模式开关的一端连接，所述探头检测模式开关的另一端连接探头检测模式下的装置，所述探头工作模式开关的另一端连接用于探头工作模式下的装置。可选地，在探头工作状态时关闭探头工作模式开关，断开探头检测模式开关，在探头检测状态时关闭探头检测模式开关，断开探头工作模式开关。

可选地，对待测阵列单元进行充电的充电电压的来源可以通过新增通道实现，例如通过专门的直流电压产生模块603提供，还可以通过原有通道实现，例如通过超声探头原有的激励电压产生模块提供。

检测模块402，用于根据所述实际充电时间获得实际参数，并检测所述实际参数与标准参数是否一致，其中，所述标准参数用于表征阵列单元未发生故障，所述实际参数与所述标准参数的类型相同。

实际应用中，该检测模块402可以为比较器等硬件模块。还可以为单片机，通过计算机程序等软件实现。

可选地，所述检测所述实际参数与标准参数是否一致，包括：检测所述实际参数与标准参数是否相等。

可选地，所述检测所述实际参数与标准参数是否一致，包括：检测所述实际参数是否在标准参数对应的误差范围内，若是，则所述实际参数与所述标准参数一致，否则，所述实际参数与所述标准参数不一致。

可选地，所述误差范围包括上限值和下限值，即所述实际参数大于所述下限值小于所述上限值即认为实际参数与标准参数是一致的。基于该误差范围，所述检测所述实际参数与标准参数是否不一致的检测可以通过两个比较器以及逻辑电路来实现，一种可能的实现方式可以为：将根据所述实际充电时间获得的实际参数转换为电压信号，输入到第一比较器的同相端和第二比较器的反相端，第一比较器的反相端连接所述下限值，第二比较器的同相端连接所述上限值，所述第一比较器和所述第二比较器的输出端均连接至与门，则在所述实际参数大于所述下限值，小于所述上限值时，所述与门输出高电平，表征实际参数与标准参数一致，即未发生故障。若所述实际参数小于所述下限值或者大于所述上限值时，所述与门均输出低电平，表征实际参数与标准参数不一致，即发生故障。比较器和逻辑电路的连接关系以及逻辑电路具体采用与门还是或门等器件不做限定，只要能够实现对实际参数是否在所述误差范围内的检测即可。

处理模块403，用于若所述实际参数和所述标准参数一致，则判定所述待测阵列单元未发生故障，否则，判定所述待测阵列单元发生故障。

该处理模块403可以为单片机等处理器，用于根据步骤102生成的检测结果生成故障信号，以发送给报警装置或推送至用户界面使用户获知以使用户采取相应措施。

实际应用中，为了减少故障检测装置的运算量，并控制其硬件成本，所述处理模块403可以为系统处理器(超声探头的处理器或超声探测仪器的处理器)，或者，为了减少控制的延时或为了避免外界信号干扰，所述处理模块403可以为故障检测装置的本地处理器。

作为一种可能的实施方式，所述标准参数可以为标准充电时间；所述根据所述实际充电时间获得实际参数，并检测所述实际参数与标准参数是否一致，包括：将所述实际充电时间作为所述实际参数，并检测所述实际充电时间与所述标准充电时间是否一致。

所述若所述实际参数和所述标准参数一致，则判定所述待测阵列单元未发生故障，否则，判定所述待测阵列单元发生故障，包括：若所述实际充电时间和所述标准充电时间一致，则判定所述待测阵列单元未发生故障，否则，判定所述待测阵列单元发生故障。

可选地，所述标准充电时间有多种设置方式，可以设置为经验值，该经验值可以根据历史数据获得，还可以是实测值，该实测值可以是对同型号探头进行实际测量获得，还可以是对同一个探头中多个阵列单元的实际测量值的平均值。

作为另一种可能的实施方式，所述标准参数为标准容值；所述根据所述实际充电时间获得实际参数，并检测所述实际参数与标准参数是否一致，包括：根据所述实际充电时间，计算获得所述待测阵列单元的实际容值；检测所述实际容值与所述标准容值是否一致。

可选地，可以根据电容容值与充电时间的关系式计算获得所述待测阵列单元的实际容值，其中，电容容值与充电时间的关系式为：

其中，Vc为预设的目标电压，Vs为充电电压，t为参考值对应的充电时间，R为充电电阻；C为待检测电容值。

所述若所述实际参数和所述标准参数一致，则判定所述待测阵列单元未发生故障，否则，判定所述待测阵列单元发生故障，包括：若所述实际容值与所述标准容值一致，则判定所述待测阵列单元未发生故障，否则，判定所述待测阵列单元发生故障。

可选地，所述标准容值可以有多种设置方式，可以设置为经验值，例如工厂给定的标称值，还可以设置为实测值，例如，可以为对正常阵列单元进行测量获得的数值。

本实施例提供的超声探头的故障检测装置的工作过程为：获取模块401获取自向超声探头的待测阵列单元充电开始起，至所述待测阵列单元输出的电压达到预定的目标电压所需的实际充电时间。检测模块402根据所述实际充电时间获得实际参数，并检测所述实际参数与标准参数是否一致，其中，所述标准参数用于表征阵列单元未发生故障，所述实际参数与所述标准参数的类型相同。处理模块403在所述实际参数和所述标准参数一致时，判定所述待测阵列单元未发生故障，在所述实际参数和所述标准参数不一致时，判定所述待测阵列单元发生故障。

本实施例提供的超声探头的故障检测装置，通过利用超声探头的待测阵列单元的容抗性，检测模块402根据获取模块401获得的待测阵列单元自开始充电至充电至目标电压的实际充电时间，确定待测阵列单元的实际参数，进而判断实际参数与标准参数是否一致，并通过处理模块403根据判断结果判断待测阵列单元是否发生故障。整个判断过程能够完全实现自动化，避免了人为操作引起的误判或主观性，使故障判断结果更加客观准确。

图5为本发明实施例提供的超声探头的故障检测装置的结构示意图，如图5所示，本实施例在上述实施例的基础上，将超声探头的每个待测阵列单元的输出均连接至各自对应的获取模块401、检测模块402和处理模块403，本实施例通过对待测阵列单元的输出电压进行并行处理能够提高数据处理速度，快速准确的得到故障检测的结果。

图6为本发明实施例提供的超声探头的故障检测装置的结构示意图，在上述实施例的基础上，本实施例对所述获取模块401进行了详细说明，如图6所示，在该装置中，所述获取模块401包括比较单元4011和计时单元4012。所述比较单元4011的第一输入端与所述待测阵列单元连接，用于自超声探头的待测阵列单元开始充电起，实时获取所述待测阵列单元当前输出的电压；所述比较单元4011的第二输入端用于接收所述目标电压。所述比较单元4011与所述计时单元4012连接，用于将所述待测阵列单元当前输出的电压与所述目标电压进行比较；若所述待测阵列单元当前输出的电压小于所述目标电压，则再次执行所述将所述待测阵列单元当前输出的电压与所述目标电压进行比较的步骤，直至所述待测阵列单元输出的电压达到所述目标电压，则指示所述计时单元4012停止计时。所述计时单元4012与所述处理模块403连接，用于将停止计时后的计时结果作为所述实际充电时间发送至所述处理模块403。

可选地，所述比较单元4011为电压比较器。

本实施例提供的超声探头的故障检测装置的工作过程为：比较单元4011自超声探头的待测阵列单元开始充电起，实时获取所述待测阵列单元当前输出的电压，并且将该输出电压与接收的目标电压进行比较，若待测阵列单元当前输出的电压小于接收的目标电压，则再次进行比较，若待测阵列单元当前输出的电压大于等于接收的目标电压，则根据当前比较结果指示计时单元4012将当前的计时结果作为实际充电时间发送至处理模块403(可以根据当前比较结果生成停止计时控制信号，并将所述停止计时控制信号发送至计时单元4012，指示计时单元4012停止计时，进而将计时单元4012的当前计时结果发送至处理模块403，还可以根据当前比较结果生成计时获取控制信号，并将所述计时获取控制信号发送至计时单元4012，指示计时单元4012将当前计时结果发送至处理模块403)。

本实施例通过比较器将实时检测待测阵列单元的输出电压与目标电压进行比较，并根据比较结果指示计时单元4012停止计时，整个检测过程简单直接，延迟较小，能够准确的获取所述实际充电时间，进而能够进一步提高故障检测的准确率。

如图6所示，为使故障检测装置的结构更加完善便于集成，本发明又一实施例提供的超声探头的故障检测装置还包括：直流电压产生模块603；所述直流电压产生模块603与所述待测阵列单元连接，用于生成直流充电电压，并将所述直流充电电压发送至所述待测阵列单元，以对所述待测阵列单元进行充电。

本实施例提供的超声探头的故障检测装置的工作过程为：直流电压产生模块603根据充电控制信号开始对待测阵列单元充电，该充电控制信号可以由本地处理器或系统处理器生成，并且获取模块401的计时单元4012根据该充电控制信号开始计时。直至待测阵列单元被充电至目标电压，该计时单元4012停止计时，并将当前的计时结果作为实际充电时间发送至处理模块403。

本实施例提供的超声探头的故障检测装置，通过新增直流电压产生模块603，提供对待测阵列单元进行充电的充电电压，能够减少来自其他模块的干扰，产生稳定的充电电压，有利于进一步提高故障检测结果的准确性。

如图6所示，为了进一步完善故障检测装置的结构，并且便于该装置的集成，本发明又一实施例提供的超声探头的故障检测装置还包括：带隙基准电路601和稳压电路602；所述带隙基准电路601与所述稳压电路602连接，用于生成基准电压；所述稳压电路602包括运算放大器和多个电阻，用于对所述基准电压进行调整，生成所述目标电压。

可选地，所述运算放大器与多个电阻的连接关系可以为，运算放大器的同相输入端连接所述带隙基准电路601的输出端，输出端连接调整管的栅极，调整管的漏极连接供电电源，调整管的源极通过多个电阻串联构成的电阻串接地，所述运算放大器的反相输入端与电阻串的分压节点连接，具体的，连接的分压节点的选择与目标电压的大小相关。调整管的类型不做限定，只要保证运放放大器与多个电阻构成的反馈为负反馈即可，可选地所述调整管可以为N型金属-氧化物-半导体(N-Metal-Oxide-Semiconductor，NMOS)。

本实施例提供的超声探头的故障检测装置的工作过程为：带隙基准电路601生成与温度无关的基准电压，并通过稳压电路602进行电压大小的调整，并通过运算放大器和多个电阻构成负反馈电路，以生成稳定的输出电压，作为目标电压。

本实施例通过带隙基准电路601和稳压电路602生成稳定的与温度无关的目标电压，能够进一步获取待测阵列单元的输出电压和目标电压的比较结果，进而获取更加准确的实际充电时间，从而提高故障检测准确率。

图7为本发明又一实施例提供的超声探头的故障检测装置的结构示意图，为了进一步节省硬件成本简化故障检测装置的结构，在上述实施例的基础上，如图7所示，本实施例提供的超声探头的故障检测装置，还包括：复用模块404；所述复用模块404的多个输入端和多个所述待测阵列单元一一对应连接，输出端和所述获取模块401连接，选择端和所述处理模块403连接；所述复用模块404，用于通过所述选择端接收所述处理模块403发送的选择控制信号，并根据所述选择控制信号选通对应的输入端与所述输出端连接，以使与被选通输入端连接的所述待测阵列单元和所述获取模块401连接。

一种可能的实现方式，所述复用模块404包括：多个开关；

多个所述开关的一端与所述复用模块404的多个输入端一一对应连接，多个所述开关的另一端均与所述复用模块404的输出端连接，多个所述开关的控制端与所述复用模块404的选择端连接。

本实施例提供的超声探头的故障检测装置的工作过程为：复用模块404根据处理模块403发送的选择控制信号，选通对应的输入端与输出端连接，以使该输入端对应的待测阵列单元与获取模块401连接，从而使获取模块401获取被选通的待测阵列单元的输出电压，并判断该输出电压是否达到目标电压，若达到则指示计时单元4012将当前计时结果作为实际充电时间发送至处理模块403，以使处理模块403根据该实际充电时间判断是否发生故障(具体的，可以通过实际充电时间与标准充电时间的比较结果来判断，还可以通过实际充电时间获得待测阵列单元对应的实际容值，并根据实际容值与标准容值的比较结果来判断是否发生故障)。

本实施例通过设置复用模块404来实现，多个待测阵列单元共用一个获取模块401和检测模块402，能够简化装置的结构，节省空间，节约成本。

图8为本发明又一实施例提供的超声探头的故障检测装置的结构示意图，为了避免超声探头原有结构中产生的高压信号对故障检测装置产生干扰甚至破坏，如图8所示，本实施例提供的超声探头的故障检测装置还包括：隔离模块404；所述隔离模块404，连接在所述复用模块404和所述获取模块401之间，用于将超声探头的超声阵列产生的高压信号和所述获取模块401进行隔离。

可选地，所述隔离模块404为光耦隔离模块、磁耦隔离模块或电压限幅模块。可选地，所述隔离模块404可以采用多种型号，例如，TX810。

本实施例通过将隔离模块404设置在待测阵列单元和获取模块401之间，能够将超声探头的超声阵列产生的高压信号和所述获取模块401进行隔离，避免了故障检测装置受到损坏。

图9为本发明又一实施例提供的超声探头的结构示意图，如图9所示本发明又一实施例提供了一种超声探头，包括：超声探头本体和上述任一项所述的超声探头的故障检测装置。

本发明实施例提供的超声探头，可用于执行上述的方法实施例，其实现原理和技术效果类似，本实施例此处不再赘述。

本发明实施例提供的超声探头，通过利用超声探头的待测阵列单元的容抗性，根据获得的待测阵列单元自开始充电至充电至目标电压的实际充电时间，确定待测阵列单元的实际参数，进而根据实际参数与标准参数的对比结果判断待测阵列单元是否发生故障。整个判断过程能够完全实现自动化，避免了人为操作引起的误判或主观性，使故障判断结果更加客观准确。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (19)

1.一种超声探头的故障检测方法，其特征在于，包括：

获取自向超声探头的待测阵列单元充电开始起，至所述待测阵列单元输出的电压达到预定的目标电压所需的实际充电时间；

根据所述实际充电时间获得实际参数，并检测所述实际参数与标准参数是否一致，其中，所述标准参数用于表征阵列单元未发生故障，所述实际参数与所述标准参数的类型相同；

若所述实际参数和所述标准参数一致，则判定所述待测阵列单元未发生故障，否则，判定所述待测阵列单元发生故障。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取自向超声探头的待测阵列单元充电开始起，至所述待测阵列单元输出的电压达到预定的目标电压所需的实际充电时间，包括：

自超声探头的待测阵列单元开始充电时启动计时，并实时获取所述待测阵列单元当前输出的电压；

若所述待测阵列单元当前输出的电压达到所述目标电压，则将所述计时单元当前记录的时长作为所述实际充电时间。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述若所述待测阵列单元当前输出的电压达到所述目标电压，则将所述计时单元当前记录的时长作为所述实际充电时间，包括：

将所述待测阵列单元当前输出的电压与所述目标电压进行比较；

若所述待测阵列单元当前输出的电压小于所述目标电压，则再次执行所述将所述待测阵列单元当前输出的电压与所述目标电压进行比较的步骤，直至所述待测阵列单元输出的电压达到所述目标电压，则停止计时；

将停止计时后的计时结果作为所述实际充电时间。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测所述实际参数与标准参数是否一致，包括：

检测所述实际参数是否在标准参数对应的误差范围内，若是，则所述实际参数与所述标准参数一致，否则，所述实际参数与所述标准参数不一致。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述标准参数为标准充电时间；所述根据所述实际充电时间获得实际参数，并检测所述实际参数与标准参数是否一致，包括：

将所述实际充电时间作为所述实际参数，并检测所述实际充电时间与所述标准充电时间是否一致；

所述若所述实际参数和所述标准参数一致，则判定所述待测阵列单元未发生故障，否则，判定所述待测阵列单元发生故障，包括：

若所述实际充电时间和所述标准充电时间一致，则判定所述待测阵列单元未发生故障，否则，判定所述待测阵列单元发生故障。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述标准参数为标准容值；所述根据所述实际充电时间获得实际参数，并检测所述实际参数与标准参数是否一致，包括：

根据所述实际充电时间，计算获得所述待测阵列单元的实际容值；

检测所述实际容值与所述标准容值是否一致；

所述若所述实际参数和所述标准参数一致，则判定所述待测阵列单元未发生故障，否则，判定所述待测阵列单元发生故障，包括：

若所述实际容值与所述标准容值一致，则判定所述待测阵列单元未发生故障，否则，判定所述待测阵列单元发生故障。

7.一种超声探头的故障检测装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取自向超声探头的待测阵列单元充电开始起，至所述待测阵列单元输出的电压达到预定的目标电压所需的实际充电时间；

检测模块，用于根据所述实际充电时间获得实际参数，并检测所述实际参数与标准参数是否一致，其中，所述标准参数用于表征阵列单元未发生故障，所述实际参数与所述标准参数的类型相同；

处理模块，用于若所述实际参数和所述标准参数一致，则判定所述待测阵列单元未发生故障，否则，判定所述待测阵列单元发生故障。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述获取模块包括比较单元和计时单元；

所述比较单元的第一输入端与所述待测阵列单元连接，用于自超声探头的待测阵列单元开始充电起，实时获取所述待测阵列单元当前输出的电压；所述比较单元的第二输入端用于接收所述目标电压；

所述比较单元与所述计时单元连接，用于将所述待测阵列单元当前输出的电压与所述目标电压进行比较；若所述待测阵列单元当前输出的电压小于所述目标电压，则再次执行所述将所述待测阵列单元当前输出的电压与所述目标电压进行比较的步骤，直至所述待测阵列单元输出的电压达到所述目标电压，则指示所述计时单元停止计时；

所述计时单元与所述处理模块连接，用于将停止计时后的计时结果作为所述实际充电时间发送至所述处理模块。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述比较单元为电压比较器。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：直流电压产生模块；

所述直流电压产生模块与所述待测阵列单元连接，用于生成直流充电电压，并将所述直流充电电压发送至所述待测阵列单元，以对所述待测阵列单元进行充电。

11.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：带隙基准电路和稳压电路；

所述带隙基准电路与所述稳压电路连接，用于生成基准电压；

所述稳压电路包括运算放大器和多个电阻，用于对所述基准电压进行调整，生成所述目标电压。

12.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述检测模块具体用于：检测所述实际参数是否在标准参数对应的误差范围内，若是，则所述实际参数与所述标准参数一致，否则，所述实际参数与所述标准参数不一致。

13.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述标准参数为标准充电时间；所述检测模块具体用于：

将所述实际充电时间作为所述实际参数，并检测所述实际充电时间与所述标准充电时间是否一致；

若所述实际充电时间和所述标准充电时间一致，则判定所述待测阵列单元未发生故障，否则，判定所述待测阵列单元发生故障。

14.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述标准参数为标准容值；所述检测模块具体用于：

根据所述实际充电时间，计算获得所述待测阵列单元的实际容值；

检测所述实际容值与所述标准容值是否一致；

若所述实际容值与所述标准容值一致，则判定所述待测阵列单元未发生故障，否则，判定所述待测阵列单元发生故障。

15.根据权利要求7-14任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：复用模块；

所述复用模块的多个输入端和多个所述待测阵列单元一一对应连接，输出端和所述获取模块连接，选择端和所述处理模块连接；

所述复用模块，用于通过所述选择端接收所述处理模块发送的选择控制信号，并根据所述选择控制信号选通对应的输入端与所述输出端连接，以使与被选通输入端连接的所述待测阵列单元和所述获取模块连接。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述复用模块包括：多个开关；

多个所述开关的一端与所述复用模块的多个输入端一一对应连接，多个所述开关的另一端均与所述复用模块的输出端连接，多个所述开关的控制端与所述复用模块的选择端连接。

17.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：隔离模块；

所述隔离模块，连接在所述复用模块和所述获取模块之间，用于将超声探头的超声阵列产生的高压信号和所述获取模块进行隔离。

18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述隔离模块为光耦隔离模块、磁耦隔离模块或电压限幅模块。

19.一种超声探头，其特征在于，包括：超声探头本体和权利要求7-18任一项所述的超声探头的故障检测装置。