CN112798691A - 用于超声换能器的完整性检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种信号处理单元(150)，该信号处理单元(150)配置成：使第一超声发射器在被附连到容器(102)的壁时发射第一超声测试信号；当被附连到容器的壁时从至少一个超声接收器(110”，112，114)来接收第一超声测试信号；检测所接收的第一超声测试信号的飞行时间；以及如果所检测的飞行时间对应于容器(102)的壁中从第一超声发射器(110’)到至少一个超声接收器(112，114)的路径(120)的长度，则确定第一超声发射器和第一超声接收器到容器(102)的壁的声耦合式完整的。

Description

用于超声换能器的完整性检测系统

技术领域

本发明涉及用于检测超声换能器与容器的壁之间的声耦合的完整性状态的完整性检测系统、用于检测声耦合的完整性的方法、信号处理单元、程序元素以及计算机可读介质。

背景技术

无创超声传感器通常安装在容器外部，并且生成声波，所述声波穿透壁。波的传播受容器内容（content）的性质(包括例如液位或流量)影响。因此，传播之后的容器外部的波的表征允许内容性质的测量。为此，容器之中和之外的声波的有效、稳定和可靠耦合至关重要—尤其是对于移动或诊断应用。

发明内容

本发明的目的是要检测附连到容器的壁的超声换能器的超声换能器耦合的完整性状态。

此问题通过独立权利要求的主题来解决。实施例通过从属权利要求、以下描述和附图来提供。

所述实施例类似地涉及用于检测超声换能器与容器的壁之间的声耦合的完整性状态的完整性检测系统、用于检测完整性状态的方法、信号处理单元、程序元素以及计算机可读介质。协同效应可产生于实施例的不同组合，但是可能没有详细描述它们。

更进一步，应该注意，涉及方法的本发明的全部实施例可能采用如所述的步骤的顺序来执行，但是这不必是该方法步骤的唯一且必不可少的顺序。本文提供的方法能够采用所公开步骤的另一种顺序来执行，而没有背离相应方法实施例，除非在下文中另有明确的相反地提及。

技术术语根据其常识来使用。如果针对某些术语传达特定含意，则下面将在使用术语的上下文中给出术语的定义。

按照第一方面，提供一种信号处理单元，该信号处理单元配置成：使第一超声发射器在被附连到容器的壁时发射第一超声测试信号；当被附连到容器的壁时从至少一个超声接收器来接收第一超声测试信号；检测所接收的第一超声测试信号的飞行时间；以及如果所检测的飞行时间对应于容器的壁中从第一超声发射器到至少一个超声接收器的路径的长度，则确定第一超声发射器和至少一个超声接收器到容器的壁的声耦合是完整的（intact）。

按照第二方面，提供一种用于检测超声换能器与容器的壁之间的声耦合的完整性状态的完整性检测系统。该完整性检测系统包括：第一超声换能器，其配置用于附连到容器的壁；以及信号处理单元。第一超声换能器包括第一超声发射器和第一超声接收器，其配置用于附连到容器的壁。第一超声发射器配置成发射第一超声测试信号。至少一个超声接收器配置成接收第一超声测试信号，并且相应地向信号处理单元传送所接收的第一超声测试信号或与所接收的第二超声测试信号对应的信号。信号处理单元配置成检测所接收的第一超声测试信号的第一飞行时间，以及如果所检测的第一飞行时间对应于容器的壁中从第一超声发射器到至少一个超声接收器的路径的长度，则确定第一超声发射器与容器的壁之间的声耦合是完整的。

也就是说，可存在一个发射器并且还存在一个或多个超声接收器，它们接收由第一超声发射器所发射的第一测试信号。接收器将第一测试信号传送给信号处理单元，其中分析信号以用于作为例如所覆盖路径的特性的峰的显著性（significance）。如果没有检测到第二测试信号，则不给出完整性。也就是说，用于将超声能引入到壁中并且引入到容器中的接触不存在。通过布置多于一个接收器，提供冗余度，使得关于是否给出完整性的判定可按照与所检测信号的量有关的策略进行。此外，能够实现更短路径，如果容器壁的性质对于如例如围绕容器一整圈的长路径不允许声波的传播时这可能是必要的。另外，在更长测量时间周期内的脉冲传播时间的变化允许换能器错放的检测。

第一测试信号可以是如本公开中所述的那样仅用于测试的专用测试信号，或者它可被发射并且用于定期超声测量。在任何情况下，测试信号被接收并且分析以用于完整性校验。

按照实施例，至少一个超声接收器中的一个超声接收器是第一换能器的第一超声接收器。

以圆筒容器为例，在正确声接触的情况下，预计声脉冲沿容器的周长进行一个或数个往返行程，并且又在换能器中耦合。能够从容器的圆周以及壁中的声速来估计飞行时间或者等效的预计到达时间(ToA)。备选地，例如在成功安装之后可执行参考测量，以得到一个往返行程的飞行时间。在声接触丢失的情况下，相应地在预计ToA附近或在预计飞行时间情况下，没有信号能够被检测到。因此，完整性检测系统允许通过检查所发射的超声信号是否在围绕容器壁圆周行进之后到达来检测完整性。路径的长度可包括围绕容器的一个往返行程或数个往返行程。在这个示例中，容器被认为是圆筒形的。但是，容器可具有另一个几何形状，其中可在壁、边缘等处反射信号。

术语“第一信号”在这里用于来自第一超声换能器的单信号的集合，其中可以以不同模式来发射单信号的每个信号。为此，换能器可配备有一个或数个发射器元件(所述一个或数个发射器元件能够工作在不同频率)，从而允许壁中的不同声模式的生成。波的模式包括例如兰姆波、瑞利波或肖尔特波。

术语“超声换能器”在本公开中用作超声装置，该超声装置包括接收元件(“接收器”)和发射元件(“元件”)。“超声接收器”可作为例如第一超声换能器被集成在超声换能器中或者是仅进行接收的超声装置。

按照实施例，完整性检测系统包括另外的超声换能器，该另外的超声换能器配置成在容器的壁中沿着到第一超声接收器的路径并且沿着到另外的超声换能器的路径来发射第二超声测试信号。第一超声接收器和另外的超声换能器配置成接收第二超声测试信号，并且相应地向信号处理单元传送所接收的第二超声测试信号或与另外接收的第二超声测试信号对应的信号。信号处理单元进一步配置成检测所接收的第二超声测试信号的第二飞行时间，以及如果所检测的第二飞行时间对应于第二信号的第一和第二路径的对应长度，则确定第一超声换能器和另外的超声换能器的声耦合是完整的。第二信号可特别相对于发射时间与第二超声信号无关地被发射。再次注意，飞行时间相当于预计ToA，如技术人员已知。

按照这个实施例，能够发射和接收测试信号的一个或数个换能器被附连到容器壁。换能器之间的任何发射-接收配置是可能的，从而允许进一步冗余度。特别是，可发生的情况是，针对测试第一换能器的声耦合的完整性的换能器具有用于发射或接收测试信号的不充分接触。具有一个或数个换能器(它们各自发射和接收测试信号)的布置能够使误判定（false decision）的风险为最小。

按照另外的实施例，至少一个超声接收器进一步配置成测量第一超声测试信号的激励信号，并且向信号处理单元传送所接收的激励信号。信号处理单元进一步配置成：从至少一个超声接收器来接收激励信号；确定所接收的激励信号的衰减时间；以及如果衰减时间小于预定阈值，则确定第一超声发射器和至少一个超声接收器的声耦合是完整的。信号处理单元进一步配置成如果信号处理单元已经确定第一超声发射器和至少一个超声接收器的声耦合不是完整的，则检测第一飞行时间，以及基于第一飞行时间来确定第一超声发射器与容器的壁之间的声耦合是完整的。

换言之，执行两个不同测试。由于第一测试的失败仍未指示耦合不是完整的，所以执行第二测试。也可单独执行第二测试，但是，第一测试更易于执行，并且存在可能省略第二测试的时机(在第一测试通过的情况下)。

用于(i)激励测量以及用于(ii)飞行时间的测量的第一信号可以是同一发射信号或者两个后续信号，其中发射这些信号的顺序可以首先是(i)并且此后是(ii)，或者反过来。优选地，仅当基于激励的完整性校验失败时才发射信号(ii)。

按照实施例，激励信号是通过对第一超声测试信号的压电的激励电压的施加所生成的信号。

所接收的激励信号在幅度方面(如例如电压或信噪比)在激励阶段中/之后随时间降低。术语“衰减时间”涉及从例如当开始压电的激励时的起始时间到当例如在去激励阶段期间达到预定义电压或信噪比时的时间点的时间。在指数降低中，衰减时间可由指数曲线的时间参数表征，其又可表示为“衰减速率”。

声激励过程包括对压电以某个工作频率来施加数伏特的电压，压电然后开始以该工作频率进行振荡并且发射超声信号。压电与容器壁之间的耦合剂显著改进从压电到容器壁或者经过介质进入到介质中的能量传递。类似地，如果内容器壁被湿润，则改进进入到介质中的能量传递。因此，取决于在外侧处的接触以及内侧的湿润，能量更多或更少被反射，这产生所述的信号。如果能量的大部分因不充分接触或湿润而被反射，则衰减时间比原本的衰减时间明显要长。

实际上，存在激励和反射信号的重叠。包括回波信号的信号的衰减在本公开中被看作是声激励过程的一部分。因此，术语“激励信号”还包括回波信号。

衰减时间可与工厂校准值进行比较。作为可能的实现，代表声端接和未端接换能器的工厂校准波形模板能够存储在信号处理单元中，所述工厂校准波形模板从所测量的波形中减去或者与其交叉关联以用于比较。“声端接”表示声波在端接被吸收，使得不存在对压电的回射，从而引起快速衰荡时间，与未端接情况相反。

因此，通过相应地测量声激励信号的衰减时间或衰减速率或者另外的比较方法以及沿容器的圆周传播的声信号的存在，该系统允许超声传感器的声耦合的完整性的在线诊断。除了衰减时间和速率之外，能够类似地使用表征激励信号的变化的其他量，下面描述其中一些。具有单个激励元件的单个换能器甚至在正常换能器操作期间(例如在无创液位或流量测量期间)也适合执行完整性校验，并且提供关于所测量的数据的连续有效性信息。这个自诊断特征改进传感器可靠性，并且实现条件监测，这是智能数字传感器的关键功能。

按照另外的实施例，被传送给信号处理单元的激励信号是原始信号，以及信号处理单元配置成通过应用希尔伯特变换和/或频率滤波来预处理该原始信号。如技术人员已知，原始信号是如所接收的模拟信号、适当放大(或者例如使用模拟滤波器经过电预处理)的原始信号或者更复杂的数字取样信号。

按照另外的实施例，信号处理单元进一步配置成从工厂校准波形模板中减去原始信号或者预处理信号，和/或将原始信号与工厂校准波形模板交叉关联，其中工厂校准波形模板代表声端接和声未端接换能器。

信号处理单元可进一步配置成基于该减法和/或交叉关联来确定第一超声换能器的声耦合是否是完整的。

工厂校准波形模板可存储在信号处理单元的存储器中。模板可根据将要与所测量的信号执行的比较的类型作为样本或者经处理样本来存储。

技术人员已知的是，对于减法和交叉关联，参考信号相对于所测量的原始信号的相应的时间对齐或时移是必要的。

按照另外的实施例，用来区分完整和有缺陷声耦合的阈值是信噪比或者基于人工智能算法或模式识别算法的输出的值。例如，参考信噪比可被预先定义，将所测量的信噪比与其进行比较。

按照另外的实施例，信号处理单元进一步配置成将所接收的激励信号的幅度、功率谱、谱和/或时间相位与波形模板进行比较。因此，声波的不同的另外特性可用于参考波形与激励信号的所测量的波形的比较。

按照另外的方面，提供一种用于检测超声换能器与容器的壁之间的声耦合的完整性状态的方法。该方法包括下列步骤：

在第一步骤中，由第一超声发射器发射第一超声测试信号，其中第一超声发射器附连到容器的壁。在下一步骤中，第一超声测试信号由至少一个超声接收器来接收，并且传送给信号处理单元，其中至少一个超声接收器附连到容器的壁。在另外的步骤中，由信号处理单元检测所接收的第一超声测试信号的飞行时间。在另外的步骤中，如果所检测的飞行时间对应于容器的壁中从第一超声发射器到至少一个超声接收器的路径的长度，则由信号处理单元确定第一超声发射器和第一超声接收器到容器的壁的声耦合是完整的。

该方法中所述的步骤也可以是与系统的以上描述对应的更广泛方法的组成部分，其中首先分析激励信号的衰减时间，以及如果完整性不可通过分析来确定，则以上所述的步骤可作为第二校验来执行。

因此，按照实施例，该方法进一步包括下列步骤：

测量第一超声测试信号的激励信号，并且向信号处理单元传送所测量的激励信号。由信号处理单元确定所测量的激励信号的衰减时间。如果衰减时间小于预定阈值，则由信号处理单元确定第一超声发射器和至少一个超声接收器的声耦合是完整的，以及如果信号处理单元已经确定第一超声发射器和至少一个超声接收器的声耦合不是完整的，则基于第一飞行时间来确定第一超声发射器与容器的壁之间的声耦合是完整的。

因此，提出一种用于监测超声换能器的声耦合的完整性的方法，该方法可包括一个或两个部分。例如，在第一部分中，在工作频率下测量声激励脉冲的衰减速率。如果衰减时间相当于与声端接换能器对应的衰减时间，则声接触被认为存在。如果衰减时间更长，则在该方法的第二部分中，可执行第二测量。该方法的第二部分可作为独立测试(即，没有执行第一部分)来执行。

在这里，起动特定声模式，所述声模式在容器壁中传播，并且沿使得声信号由与对应发射换能器相同的换能器来检测的路径进行传播。如果(一个或多个)脉冲在(一个或多个)预计时间存在，则声接触被认为是适当的。预计脉冲传播时间能够从对应声模式的已知声速以及传播路径的长度来估计。在脉冲不存在的情况下，声接触丢失，以及可为用户生成告警信息或者测量可被标记为无效。

信号处理单元可包括没有可编程逻辑的电路，或者可以是或包括微控制器、现场可编程门阵列(FPGA)、ASIC、复杂可编程逻辑装置(CPLD)或者本领域的技术人员已知的任何其他可编程逻辑装置。信号处理单元可进一步包括通信装置，其用于通过有线或者通过空中从传感器接收数据，用于向传感器发送信号，并且可选地用于与网络装置进行通信。此外，信号处理单元可包括用于存储代码和数据(如例如端接和未端接换能器的声波模板)的存储装置。信号处理单元可以是壳体内部的单个装置或者由数个本地分布硬件装置所组成的逻辑装置。

按照另外的方面，提供一种程序元素，该程序元素当在信号处理单元的处理器上执行时控制完整性检测系统来执行方法的步骤。

该计算机程序元素可以是计算机程序的组成部分，但是它也能够是独立的完整程序。例如，计算机程序元素可用来更新已经存在的计算机程序，以达到本发明。

按照另外的方面，提供一种计算机可读介质，在其上存储程序元素。

计算机可读介质可被看作是存储介质，例如比如USB棒、CD、DVD、数据存储装置、硬盘或者在其上能够存储如上所述的程序元素的任何其他介质。

参照附图和以下描述，本发明的这些及其他特征、方面和优点将变得更好理解。

附图说明

图1示出用于检测声耦合的完整性状态的完整性检测系统的第一示例的简图，

图2示出完整性检测系统的第二示例的简图，

图3示出激励信号的衰荡的简图，

图4a示出具有往返行程峰的数据行的示范图形，

图4b示出容器的顶视图的简图，其中所附连的换能器发射往返行程信号，

图5示出按照实施例的方法的流程图，

图6示出按照示例的方法的另外的流程图。

具体实施方式

图1示出用于检测超声换能器100与容器102的壁之间的声耦合的完整性状态的完整性检测系统100的第一示例的简图。换能器110包括发射器110’和接收器110”，并且因此是用于发射和接收超声信号的换能器，而装置112和114是超声接收器。在物理上，发射器110’和接收器110”能够是相同组件，即，相同压电被使用并且从发射器切换到接收器。这通常是最佳解决方案，这样（as then）接收压电则具有完全相同的性质(例如本征频率)。换能器110使用不同声模式来发射超声信号，从而产生容器102的壁内部从换能器110到接收器112的传播路径122以及类似地产生到接收器124的路径124和120，所述路径124围绕容器102延伸，使得换能器110接收由其本身所发射的信号。如果路径的长度和容器102的壁内部的声速为已知，则预计飞行时间能够被计算并且与发射和接收之间的所测量的时间差进行比较。可使用另外的指示符，而无需测量飞行时间。例如，如果如果在接收器112和114处—取决于几何结构—同时检测信号，则能够假定完整的耦合。此外，与测试信号围绕容器102的往返行程对应的所接收的信号的定期重复(即，如图4a中所示的幅度的显著峰)指示正确连接。

图2示出完整性检测系统的第二示例的简图。在所示的示例中，第一换能器110和两个另外的换能器212、214附连到容器102的壁。第一换能器110向另外的换能器212、214发射第一测试信号，并且从另外的换能器212、214中的每个换能器接收第二信号，如通过箭头222和224所示。此外，第一换能器110如由箭头220所示的那样向其自身发射第一信号。类似地，换能器212和214各自向其自己232、234并且相互之间226发射信号。

图3示出激励测试信号的信号的所测量衰荡的简图。细线示出例如通过应用希尔伯特变换和频率滤波从包括回波信号的信号的原始信号所得到的超声信号的包络。粗线302、304是包络信号的指数衰减的拟合。开始处的直线在激励阶段期间当高初始电压被施加到压电时或者当幅度紧接这个阶段之后仍然过高时由压电的饱和引起。线304是当存在良好接触并且容器壁在换能器位置内部为湿润时的信号的结果，而线302示出当这个位置处不存在容器102中的液体或者不存在接触时的情况。

可确定表示衰减速率的指数函数的衰减常数，该衰减常数可与当容器内部的壁为湿润或干燥时或者当压电与容器壁之间的接触存在或不存在时的指数函数的相应的预定衰减常数或衰减速率进行比较。

图4a示出往返行程信号的所接收电压u [mV]的包络与时间t

的示范简图，而图4b示出其中换能器附连到容器102的对应布置的顶视图。图4a中的测试信号是380 kHz的工作频率下的A0声模式信号(兰姆波)，该信号围绕容器102行进。图4b示出关于容器102以及发射和接收换能器110的顶视图。箭头430和432指示围绕容器的超声测试信号的路径。第一接收峰402是激励信号，所述激励信号包括紧接发射信号之后在容器壁处所回荡（echoed）的回波信号。峰404是围绕容器运行一次之后的所检测的信号。相应地，峰206和208是例如因往返行程或反射引起的信号的第二和第三到达的峰。

图5示出按照实施例的方法的流程图。用于检测容器的壁处的超声换能器的声耦合的完整性的方法500包括下列步骤：

由超声发射器发射502第二超声测试信号。由至少一个超声接收器接收504第一超声测试信号，并且向信号处理单元150传送所接收的第一超声测试信号。由信号处理单元150检测506所接收的第一超声测试信号的飞行时间，并且如果所检测的飞行时间对应于围绕容器102的壁的路径120的长度，则由信号处理单元确定508第一超声换能器110与超声换能器的容器102的壁之间的声耦合是完整的。

图6示出按照示例的另外的流程图600。在602中的开始之后，在第一步骤中，由超声换能器110发射604第一测试信号。第一测试信号可以是与对图5所述的测试信号相同的测试信号或者是不同信号。在606中，第一测试信号作为激励信号由超声换能器110来接收，并且被传送给信号处理单元150。在608中，所接收的激励信号的衰减时间由信号处理单元来确定，并且针对换能器的声耦合的完整性来分析。分析可包括预处理原始信号以及波形的延迟时间和特性(它们可通过减法或交叉关联与所存储波形模板进行比较)的研究。如果在610中，分析结果是声耦合是完整的，则信号处理单元向例如人机接口或另一个接口发送612对应指示，并且该过程结束630。否则，在616中，执行以上所述方法500。如果在618中，分析结果是声耦合是完整的，则信号处理单元在620中发送关于耦合没问题的指示，并且该过程结束630。否则，指示624耦合不是完整的，并且该过程结束630。

在正确声接触和湿润壁的情况下，声能的大部分被辐射到由容器所包含的介质中，这引起快速衰减(声端接换能器)。但是，如果信号衰减更接近未端接换能器的信号衰减，则它可因a)声接触的丢失或者b)壁的湿润的变化(例如通过低液位或部分填充所引起)而引起。

通过研究附图、本公开和所附权利要求，通过本领域技术人员在实施要求保护的本发明中能够理解和实现对所公开的实施例的其他变更。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，以及不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单处理器或其他单元可实现权利要求中所记载的若干项或步骤的功能。在互不相同的从属权利要求中记载某些措施的纯粹事实并不指示这些措施的组合不能有利地使用。计算机程序可被存储/分布在适当介质上，所述适当介质诸如连同其他硬件或者作为其他硬件的一部分而提供的光存储介质或固态介质，但是也可采取其他形式（例如经由因特网或其他有线或无线电信系统）来分布。权利要求中的任何参考标记不应被解释为限制权利要求的范围。

Claims (14)

1.一种信号处理单元(150)，配置成

使第一超声发射器(110’)在被附连到容器(102)的壁时发射第一超声测试信号；

当被附连到所述容器的所述壁时从至少一个超声接收器(110”，112，114)来接收所述第一超声测试信号；

检测所接收的第一超声测试信号的飞行时间；以及

如果所检测的飞行时间对应于所述容器(102)的所述壁中从所述第一超声发射器(110’)到所述至少一个超声接收器(112，114)的路径(120)的长度，则确定所述第一超声发射器和所述第一超声接收器到所述容器(102)的所述壁的声耦合是完整的。

2.一种用于检测超声换能器与容器(102)的壁之间的声耦合的完整性状态的完整性检测系统(100)，包括：

第一超声换能器(110)，其配置用于附连到所述容器(102)的所述壁；所述第一超声换能器(110)包括第一超声发射器(110’)和第一超声接收器(110”)；

至少一个超声接收器(110”，112，114)，其配置用于附连到所述容器(102)的所述壁；以及

如权利要求1所述的信号处理单元(150)。

3.如权利要求2所述的完整性检测系统(100)，

其中，所述至少一个超声接收器(110”，112，114)中的一个超声接收器是所述第一换能器(110)的所述第一超声接收器(110”)。

4.如权利要求2或3所述的完整性检测系统(100)，包括另外的超声换能器(212，214)；

其中所述另外的超声换能器(212，214)配置成在所述容器(102)的所述壁中沿着到所述第一超声接收器(110”)的第一路径(222，224)并且沿着到所述另外的超声换能器(212，214)的第二路径(232，234)来发射第二超声测试信号；

其中所述第一超声接收器(110”)和所述另外的超声换能器(212)进一步配置成接收所述第二超声测试信号，并且向所述信号处理单元(150)传送所接收的第二超声测试信号；以及

其中所述信号处理单元(150)进一步配置成检测所接收的第二超声测试信号的第二飞行时间，并且如果所检测的第二飞行时间对应于所述第二信号的所述第一路径和所述第二路径(222，232)的对应长度，则确定所述第一超声换能器(110)和所述另外的超声换能器(212)的所述声耦合是完整的。

5.如前述权利要求中的任一项所述的完整性检测系统(100)，

其中，所述至少一个超声接收器(110”)进一步配置成测量第一超声测试信号的激励信号，并且向所述信号处理单元(150)传送所测量的激励信号；

其中所述信号处理单元(150)进一步配置成：从所述至少一个超声接收器(110”)来接收所述激励信号；确定所测量的激励信号的衰减时间；并且如果所述衰减时间小于阈值时，则确定所述第一超声发射器(110’)和所述至少一个超声接收器的所述声耦合是完整的；并且其中如果所述信号处理单元(150)已经确定所述第一超声发射器(110’)和所述至少一个超声接收器的所述声耦合不是完整的；以及

所述信号处理单元(150)进一步配置成然后检测所述第一飞行时间，并且基于所述第一飞行时间来确定所述第一超声发射器(110’)与所述容器(102)的所述壁之间的所述声耦合是完整的。

6.如权利要求5所述的完整性检测系统(100)，其中，所述激励信号是通过对所述第一超声测试信号的压电的激励电压的施加所生成的信号。

7.如权利要求5或6中的一项所述的完整性检测系统(100)，其中，被传送给所述信号处理单元(150)的所测量的激励信号是原始信号，以及所述信号处理单元(150)配置成通过应用希尔伯特变换和/或频率滤波来预处理所述原始信号。

8.如权利要求7所述的完整性检测系统(100)，

其中，所述信号处理单元(150)进一步配置成从工厂校准波形模板中减去所述原始信号或者所述预处理信号，和/或将所述原始信号与工厂校准波形模板交叉关联，其中所述工厂校准波形模板代表声端接和声未端接换能器。

9.如权利要求5至8中的任一项所述的完整性检测系统(100)，其中，所述阈值是信噪比或者基于人工智能算法或模式识别算法的输出的值。

10.如权利要求4至8中的任一项所述的完整性检测系统(100)，其中，所述信号处理单元(150)进一步配置成将所接收的激励信号的幅度、功率谱、谱和/或时间相位与所述波形模板进行比较。

11.一种用于检测超声换能器与容器(102)的壁之间的声耦合的完整性状态的方法(500)，包括下列步骤：

由第一超声发射器(110’)发射(502)第一超声测试信号，其中所述第一超声发射器(110’)附连到所述容器(102)的所述壁；

由至少一个超声接收器(110’，112，114)来接收所述第一超声测试信号，其中所述至少一个超声接收器(110”，112，114)附连到所述容器(102)的所述壁，并且向所述信号处理单元(150)传送所接收的第一超声测试信号；

由所述信号处理单元(150)来检测所接收的第一超声测试信号的飞行时间；以及

如果所检测的飞行时间对应于所述容器(102)的所述壁中从所述第一超声发射器(110)到所述至少一个超声接收器(110’，112，114)的路径(120)的长度，则由所述信号处理单元(150)确定所述第一超声发射器(110’)和所述第一超声接收器(110”，112，114)到所述容器(102)的所述壁的所述声耦合是完整的。

12.如权利要求11所述的方法(500)，进一步包括下列步骤：

测量(606)所述第一超声测试信号的激励信号，并且向所述信号处理单元(150)传送所测量的激励信号；

由所述信号处理单元确定(608)所测量的激励信号的衰减时间，

如果所述衰减时间小于预定阈值时，则由所述信号处理单元确定(610)所述第一超声发射器(110’)和所述至少一个超声接收器的所述声耦合是完整的，并且如果所述信号处理单元(150)已经确定所述第一超声发射器(110’)和所述至少一个超声接收器的所述声耦合不是完整的，

检测(506)所述第一飞行时间，并且基于所述第一飞行时间来确定(508)所述第一超声发射器(110’)与所述容器(102)的所述壁之间的所述声耦合是完整的。

13.一种包括指令的程序元素，所述指令当在所述信号处理单元(150)的处理器上执行时使如权利要求2至10中的任一项所述的完整性检测系统(100)执行如权利要求11所述的方法的步骤。

14.一种计算机可读介质，在其上存储如权利要求13所述的程序元素。

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