[发明专利]超声波传感器以及电容稳态在线检测系统及工作方法

摘要

本发明涉及一种超声波传感器以及电容稳态在线检测系统及工作方法，包括：一体成型的腔体，该腔体内隔断有上、中、下层空腔，所述下层空腔内设有压电晶体单元，所述中层空腔内设有电源，所述上层空腔分割为左、右腔室，所述左腔室内设有信号处理单元，所述右腔室内设有温度补偿单元，所述压电晶体单元与温度补偿单元相连。本发明通过温度补偿单元对环境进行实时监控、调节，以使压电晶体单元的最佳工作状态；通过一体成型的腔体使超声波传感器内部各单元电路集成在一个狭小的空间内，提高了传感器的集成度。

主权项

一种应用超声波传感器的电容稳态在线检测系统，其特征在于，所述超声波传感器，包括：一体成型的腔体，该腔体内隔断有上、中、下层空腔，所述下层空腔内设有压电晶体单元，所述中层空腔内设有电源，所述上层空腔分割为左、右腔室，所述左腔室内设有信号处理单元，所述右腔室内设有温度补偿单元，所述压电晶体单元与温度补偿单元相连；所述超声波传感器，用于采集被测电容产生的声音信号，以获得相应电容声压级Lpx；所述电容稳态在线检测系统包括：高频电流传感器，用于采集被测电容两端的电压向量；所述超声波传感器、高频电流传感器分别通过相应调理单元与数据处理控制单元相连；所述数据处理控制单元包括：电容叠加电压计算模块、电容量计算模块和被测电容寿命计算模块，其中电容叠加电压计算模块，适于将获得的电压向量分解出基波电压u0(t)和n次谐波电压分量un(t)，即，所述被测电容两端的叠加电压u(t)，u(t)＝u0(t)+un(t)，计算该叠加电压的有效值U，同时计算基波电压的有效值U0；电容量计算模块，建立电容声压级数据库，该数据库中包括：各类型电容与仅有各基波电压的有效值对应的电容声压级；预设被测电容类型、额定电容量C0，根据被测电容类型及当前基波电压的有效值U0从所述电容声压级数据库获得相应电容声压级Lp0；通过被测电容产生的声音信号，以获得相应电容声压级Lpx，通过公式计算出被测电容的实际电容量Cx；被测电容寿命计算模块，适于根据被测电容的实际电容量Cx和叠加电压的有效值U建立电容量预估公式，即C＝Cx‑kUt；其中，C为被测电容损坏时的极限电容值，t为电容损坏预期时间，k为单位时间内被测电容在当前基波电压的有效值U0下对应的电容量变化系数，即，其中，Cx1和Cx2为单位时间内被测电容的电容量初值和终值；并通过所述电容量预估公式推导出电容损坏预期时间t的计算公式，即设定所述极限电容值C，以计算出被测电容发生损坏的预期时间。