本發(fā)明涉及一種超聲波檢測類儀器設備的相關技術，特別涉及一種超聲波檢測裝置中信號電路延遲時間的檢測裝置和方法。

背景技術：

超聲波檢測技術應用十分廣泛，比如基于超聲波的相對血容量檢測、超聲波牛奶濃度檢測、超聲波液體濃度檢測、超聲波流量計、超聲波測厚等，基本原理都是利用超聲波在被測物質中傳播的速度特性來進行物質構成特征的檢測，通常將超聲波穿過被測物體，然后根據超聲回波的時間信息得出被測物體的相關特征，這些測量最重要的參數就是超聲波在被測物體中的傳播時間，或稱飛行時間。由于超聲波的發(fā)射和接收都需要控制電路的參與，比如振蕩信號產生電路、振蕩信號驅動放大電路、回波接收放大電路、濾波電路、整形電路等等，信號經過這些電路都需要時間，稱之為電路延遲時間，所以超聲波檢測裝置所得到的傳播時間其實是包含了該電路延遲時間的總時間。設所測總時間為T，真正超聲波的傳播時間為t，電路延遲時間為τ，有：

T＝t+τ

t＝T-τ

從上式可見，如果忽略時間τ那么計算結果就必然會帶來誤差，被測物體尺寸越小誤差將越大。電路延遲時間τ通常有數十納秒，特別是電路中含有電容性元件和電感性元件較多時電路延遲時間更長。例如基于超聲波的相對血容量檢測中，相對血容量檢測中每百分之一的相對血容量變化對應的傳播時間變化大約100nS，可見數十納秒的電路延遲時間已經能夠帶來很大的誤差了。

專利公開號為CN102697522A的發(fā)明專利中公開了一種在線相對血容量檢測裝置及其檢測方法，其中在線相對血容量檢測裝置設置有處理器、計時器、超聲波發(fā)射和接收電路、過零檢測電路等，該裝置通過測定超聲波在血液中的傳播時間計算出相對血容量，因此超聲波在血液中的傳播時間是該裝置最重要的數據，總時間通常只有十幾個微秒，而其變化只有百分之一或千分之一即納秒量級，因此需要極高的測量精度。該專利中所測超聲波傳播總時間包含了信號在發(fā)射和接收電路中的延遲時間，該延遲時間通常有數十納秒，對測量結果已產生相對大的誤差。該專利中提出了對信號延遲時間的一種測量方法是采取改變動脈壺寬度來進行，該方法在實際操作難以完成，因為實際的血液管路是注塑成型尺寸固定的，不能改變，同時超聲探頭也被固定不可移動；如果在出廠前由制造商測量，那么實際的每臺產品會有偏差，同一臺產品使用后內部容性和感性元件參數變化，對應電路延遲時間隨之改變，而該方法不能實時獲取裝置中信號的電路延遲時間。因此，需要一種可行的方法，能對裝置中信號電路延遲時間進行實時精確的測量。

專利申請公開號為CN102520338A的發(fā)明專利申請中公開了一種電路延遲時間的測量方法，該測量方法需要額外的信號源才能完成，同時不包含超聲波探頭延遲的測量，因此不適合基于超聲波的液體濃度檢測類設備中信號電路延遲時間的獲取。

專利申請公開號為CN101644776A的發(fā)明專利申請中公開了一種獲取超聲波測量裝置中電路延遲時間的方法，該方法采用五種不同的方式進行超聲波的發(fā)射和接收，以得到五組數據然后通過最小二乘法解方程計算出電路延遲時間。實際測試時發(fā)現(xiàn)，該方法中第一電路延遲時間T1和第三電路延遲時間T3幾乎就是相等的，同樣第二電路延遲時間T2和第四電路延遲時間T4幾乎就是相等的，分析電路可知，其差別只是電路轉換開關打到兩個不同觸點的時間差和兩個超聲換能器的延遲時間差，該時間差約等于零，因此包含5個未知數由5個方程組成的方程組中只有三個方程是完全獨立的，因此5個方程意義不大，方程中真正獨立有效的是包含一倍傳播時間TD、二倍傳播時間2TD和三倍傳播時間3TD的方程?？墒窃诔暡髁坑嬛型ㄟ^其所述方法獲得并不是二倍傳播時間2TD和三倍傳播時間3TD，因為兩個超聲換能器是斜向安裝于管道壁，順流和逆流的超聲波存在二倍液體流速的傳播速度差，而這正是超聲波流量計的測量原理所在，來回的傳播速度不同，來回的傳播時間也就不是二倍傳播時間2TD和三倍傳播時間3TD，所以該方法存在太大的誤差，而且結果誤差的大小與最終要得到的液體流速總數值相當。之外，二次回波或三次回波由于衰減而使得幅度大大減小，同時因多重反射、折射而引起的雜波更多，該方法中沒有更精確的回波處理措施，難以獲得準確的二次回波或三次回波。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點與不足，提供一種超聲波檢測裝置中信號電路延遲時間的檢測裝置，該檢測裝置適用于超聲波探頭斜向設置于被測物體兩側時的超聲波檢測裝置，能夠準確獲取到超聲波信號在電路中的延遲時間。

本發(fā)明的第二目的在于提供一種基于上述信號電路延遲時間的檢測裝置實現(xiàn)的超聲波檢測裝置中信號電路延遲時間的檢測方法。該方法針對一次超聲回波信號、二次超聲回波信號和三次超聲回波信號分別依次采取波形對比、計數和限時三重甄別技術，能夠排除雜波干擾確?；夭蚀_，準確獲取到超聲波信號在電路中的延遲時間。

本發(fā)明的第三目的在于提供一種超聲波檢測裝置中信號電路延遲時間的檢測裝置，該檢測裝置適用于超聲波探頭垂直設置于被測物體兩側時的超聲波檢測裝置，能夠準確獲取到超聲波信號在電路中的延遲時間。

本發(fā)明的第四目的在于提供一種基于上述第三目的中信號電路延遲時間的檢測裝置實現(xiàn)的超聲波檢測裝置中信號電路延遲時間的檢測方法。該方法針對一次超聲回波信號和三次超聲回波信號分別依次采取波形對比、計數和限時三重甄別技術，能夠排除雜波干擾確保回波準確，準確獲取到超聲波信號在電路中的延遲時間。

本發(fā)明的第一目的通過下述技術方案實現(xiàn)：一種超聲波檢測裝置中信號電路延遲時間的檢測裝置，其中超聲波檢測裝置中包括斜向安裝于被測物體兩側的超聲波第一探頭和超聲波第二探頭；其特征在于，信號電路延遲時間的檢測裝置包括微處理器、皮秒級計時芯片、波形整形電路、控制門電路、濾波放大電路、過零檢測電路、與門電路、第一計數器、第二計數器、第三計數器、第一連接轉換開關和第二連接轉換開關；

所述第一連接轉換開關包括第一觸點、第二觸點和第三觸點，所述第一連接轉換開關的控制端連接微處理器，通過微處理器控制第一觸點、第二觸點和第三觸點中其中兩個觸點連接；所述第二連接轉換開關包括第四觸點、第五觸點和第六觸點，所述第二連接轉換開關的控制端連接微處理器，通過微處理器控制第四觸點、第五觸點和第六觸點中其中兩個觸點連接；第一連接轉換開關的第三觸點和第二連接轉換開關的第六觸點連接；

所述皮秒級計時芯片的數據IO端口連接微處理器，通過數據IO端口接收微處理發(fā)送的控制指令以及發(fā)送計時結果至微處理器；所述皮秒級計時芯片的啟動計時信號輸入端連接微處理器，微處理器通過啟動計時信號輸入端發(fā)送啟動計時信號至皮秒級計時芯片，啟動皮秒級計時芯片開始計時；所述皮秒級計時芯片的脈沖信號輸出端連接波形整形電路的輸入端，波形整形電路的輸出端分別連接第一計數器的輸入端和第三計數器的輸入端，通過第一計數器和第三計數器分別對波形整形電路輸出的脈沖信號進行計數；

所述控制門電路輸入端分別連接皮秒級計時芯片的脈沖信號輸出端、第一計數器的輸出端以及微處理器與皮秒級計時芯片的啟動計時信號輸入端連接的一端；所述控制門電路的輸出端通過驅動放大電路連接第一連接轉換開關的第一觸點，所述第一連接轉換開關的第二觸點連接超聲波第一探頭；所述控制門電路在接收到微處理器發(fā)送的啟動計時信號且第一計數器的計數未達到第一計數限值時，將皮秒級計時芯片輸出的脈沖信號傳送至驅動放大電路；

超聲波第二探頭連接第二連接轉換開關的第五觸點，第二連接轉換開關的第四觸點連接濾波放大電路的輸入端，濾波放大電路的輸出端連接過零檢測電路的輸入端，過零檢測電路的輸出端和波形整形電路的輸出端分別連接與門電路的兩個輸入端；

所述與門電路的輸出端連接第二計數器的輸入端，通過第二計數器為與門電路輸出的脈沖信號進行計數；第三計數器的輸出端連接第二計數器的計數控制端，通過第三計數器的輸出信號控制第二計數器停止計數；

所述第二計數器中最低位狀態(tài)輸出端連接第三計數器的計數控制端，通過第二計數器啟動第三計數器開始計數；

第二計數器的輸出端連接皮秒級計時芯片的停止計時信號輸入端，在第二計數器計數達到第二計數限值時，皮秒級計時芯片通過停止計時信號輸入端接收到停止計時信號。

優(yōu)選的，所述濾波放大電路的輸出端通過幅度采集電路連接微處理器。

優(yōu)選的，所述皮秒級計時芯片的型號為TDC-GP2；所述微處理器為MSP430單片機。

本發(fā)明的第二目的通過下述技術方案實現(xiàn)：一種基于上述第一目的所述的超聲波檢測裝置中信號電路延遲時間的檢測裝置實現(xiàn)的超聲波檢測裝置中信號電路延遲時間的檢測方法，其特征在于，步驟如下：

S1、微處理器發(fā)送啟動計時信號至控制門電路和皮秒級計時芯片，皮秒級計時芯片接收到啟動計時信號后開始計時；同時皮秒級計時芯片脈沖信號輸出端發(fā)送的脈沖信號通過波形整形電路整形后分別發(fā)送至第一計數器、第三計數器和與門電路；同時微處理器控制第一連接轉換開關的第一觸點和第二觸點連接，第一連接轉換開關的第四觸點和第五觸點連接；

S2、第一計數器接收到波形整形電路發(fā)送的信號后開始計數，控制門電路在接收到微處理器發(fā)送的啟動計時信號且第一計數器計數未達到第一計數限值時，將皮秒級計時芯片發(fā)射的脈沖信號傳送至驅動放大電路，通過驅動放大電路后發(fā)送至超聲波第一探頭，由超聲波第一探頭發(fā)射超聲波信號；在第一計數器計數達到第一計數限值時，控制門電路停止將皮秒級計時芯片發(fā)送的脈沖信號傳送至驅動放大電路，超聲波第一探頭停止發(fā)射超聲波信號；

S3、超聲波第一探頭發(fā)射的超聲信波號通過被測物體后到達超聲波第二探頭，此時一次超聲回波信號由超聲波第二探頭接收后發(fā)送至濾波放大電路，濾波放大電路進行濾波放大處理后發(fā)送至過零檢測電路，過零檢測電路進行過零檢測后的信號發(fā)送至與門電路；與門電路兩個輸入端接收到過零檢測電路和波形整形電路發(fā)送的信號后，對兩個輸入端輸入的信號進行與運算，并將運算結果發(fā)送到第二計數器，由第二計數器對與門電路輸出的信號進行計數；第二計數器開始計數后，啟動第三計數器針對波形整形電路輸出的信號進行計數，當第三計數器的計數達到第三計數限值時，控制第二計數器關閉，停止計數；當第二計數器在關閉前計數達到第二計數限值時，皮秒級計時芯片接收到來自于第二計數器發(fā)送的第一停止計時信號，皮秒級計時芯片根據開始計時信號至第一停止計時信號計算出第一計時結果T1，然后將第一計時結果T1發(fā)送至微處理器；

S4、在第二計數器發(fā)送第一停止計時信號至皮秒級計時芯片后，第二計數器和第三計數器清零，等待超聲波第二探頭反射后產生的二次超聲回波信號的到來；同時微處理器控制第一連接轉換開關的第二觸點和第三觸點連接，第二連接轉換開關的第四觸點和第六觸點連接；在二次超聲回波信號由超聲波第一探頭接收后，發(fā)送至濾波放大電路，濾波放大電路進行濾波放大處理后發(fā)送至過零檢測電路，過零檢測電路進行過零檢測后的信號發(fā)送至與門電路；與門電路兩個輸入端接收到過零檢測電路和波形整形電路發(fā)送的信號后，對兩個輸入端輸入的信號進行與運算，并將運算結果發(fā)送到第二計數器，由第二計數器對與門電路輸出的信號進行計數；第二計數器開始計數后，啟動第三計數器針對波形整形電路輸出的信號進行計數，當第三計數器的計數達到第三計數限值時，控制第二計數器關閉，停止計數；當第二計數器在關閉前計數達到第二計數限值時，皮秒級計時芯片接收到來自于第二計數器發(fā)送的第二停止計時信號，皮秒級計時芯片根據開始計時信號至第二停止計時信號計算出第二計時結果T2，然后將第二計時結果T2發(fā)送至微處理器；

S5、在第二計數器發(fā)送第二停止計時信號至皮秒級計時芯片后，第二計數器和第三計數器清零，等待依次經超聲波第二探頭和超聲波第一探頭反射后產生的三次超聲回波的到來；同時微處理器控制第二連接轉換開關的第五觸點和第四觸點連接；在三次超聲回波信號被超聲波第二探頭接收后，發(fā)送至濾波放大電路，濾波放大電路進行濾波放大處理后發(fā)送至過零檢測電路，過零檢測電路進行過零檢測后的信號發(fā)送至與門電路；與門電路兩個輸入端接收到過零檢測電路和波形整形電路發(fā)送的信號后，對兩個輸入端輸入的信號進行與運算，并將運算結果發(fā)送到第二計數器，由第二計數器對與門電路輸出的信號進行計數；第二計數器開始計數后，啟動第三計數器針對波形整形電路輸出的信號進行計數，當第三計數器的計數達到第三計數限值時，控制第二計數器關閉，停止計數；當第二計數器在關閉前計數達到第二計數限值時，皮秒級計時芯片接收到來自于第二計數器發(fā)送的第三停止計時信號，皮秒級計時芯片根據開始計時信號至第三停止計時信號計算出第三計時結果T3，然后將第三計時結果T3發(fā)送至微處理器；

S6、微處理器根據第一計時結果T1、第二計時結果T2和第三計時結果T3計算出信號在電路中的延遲時間τ：

τ＝T1+T2-T3。

優(yōu)選的，第一計數器的第一計數限值、第二計數器的第二計數限值、第三計數器的第三計數限值相同。

本發(fā)明的第三目的通過下述技術方案實現(xiàn)：一種超聲波檢測裝置中信號電路延遲時間的檢測裝置，其中超聲波檢測裝置中包括垂直安裝于被測物體兩側的超聲波發(fā)射探頭和超聲波接收探頭；信號電路延遲時間的檢測裝置包括微處理器、皮秒級計時芯片、波形整形電路、控制門電路、濾波放大電路、過零檢測電路、與門電路、第一計數器、第二計數器和第三計數器；

所述皮秒級計時芯片的數據IO端口連接微處理器，通過數據IO端口接收微處理發(fā)送的控制指令以及發(fā)送計時結果至微處理器；所述皮秒級計時芯片的啟動計時信號輸入端連接微處理器，微處理器通過啟動計時信號輸入端發(fā)送啟動計時信號至皮秒級計時芯片，啟動皮秒級計時芯片開始計時；所述皮秒級計時芯片的脈沖信號輸出端連接波形整形電路的輸入端，波形整形電路的輸出端分別連接第一計數器的輸入端和第三計數器的輸入端，通過第一計數器和第三計數器分別對波形整形電路輸出的脈沖信號進行計數；

所述控制門電路輸入端分別連接皮秒級計時芯片的脈沖信號輸出端、第一計數器的輸出端以及微處理器與皮秒級計時芯片的啟動計時信號輸入端連接的一端；所述控制門電路的輸出端通過驅動放大電路連接超聲波發(fā)射探頭；所述控制門電路在接收到微處理器發(fā)送的啟動計時信號且第一計數器的計數未達到第一計數限值時，將皮秒級計時芯片輸出的脈沖信號傳送至驅動放大電路，通過驅動放大電路后發(fā)送至超聲波發(fā)射探頭；

超聲波接收探頭通過濾波放大電路連接過零檢測電路的輸入端，過零檢測電路的輸出端和波形整形電路的輸出端分別連接與門電路的兩個輸入端；

所述與門電路的輸出端連接第二計數器的輸入端，通過第二計數器為與門電路輸出的脈沖信號進行計數；第三計數器的輸出端連接第二計數器的計數控制端，通過第三計數器的輸出信號控制第二計數器停止計數；

所述第二計數器中最低位狀態(tài)輸出端連接第三計數器的計數控制端，通過第二計數器啟動第三計數器開始計數；

第二計數器的輸出端連接皮秒級計時芯片的停止計時信號輸入端，在第二計數器計數達到第二計數限值時，皮秒級計時芯片通過停止計時信號輸入端接收到停止計時信號。

優(yōu)選的，所述濾波放大電路的輸出端通過幅度采集電路連接微處理器。

優(yōu)選的，所述皮秒級計時芯片的型號為TDC-GP2；所述微處理器為MSP430單片機。

本發(fā)明的第四目的通過下述技術方案實現(xiàn)：一種基于第三目的所述的超聲波檢測裝置中信號電路延遲時間的檢測裝置實現(xiàn)的超聲波檢測裝置中信號電路延遲時間的檢測方法，其特征在于，步驟如下：

S1、微處理器發(fā)送啟動計時信號至控制門電路和皮秒級計時芯片，皮秒級計時芯片接收到啟動計時信號后開始計時；同時皮秒級計時芯片脈沖信號輸出端發(fā)送的脈沖信號通過波形整形電路整形后分別發(fā)送至第一計數器、第三計數器和與門電路；

S2、第一計數器接收到波形整形電路發(fā)送的信號后開始計數，控制門電路在接收到微處理器發(fā)送的啟動計時信號且第一計數器計數未達到第一計數限值時，將皮秒級計時芯片發(fā)射的脈沖信號傳送至驅動放大電路，通過驅動放大電路后發(fā)送至超聲波發(fā)射探頭，由超聲波發(fā)射探頭發(fā)射超聲波信號；在第一計數器計數達到第一計數限值時，控制門電路停止將皮秒級計時芯片發(fā)送的脈沖信號傳送至驅動放大電路，超聲波發(fā)射探頭停止發(fā)射超聲波信號；

S3、超聲波發(fā)射探頭發(fā)射的超聲信波號通過被測物體后到達超聲波接收探頭，此時一次超聲回波信號由超聲波接收探頭接收后發(fā)送至濾波放大電路，濾波放大電路進行濾波放大處理后發(fā)送至過零檢測電路，過零檢測電路進行過零檢測后的信號發(fā)送至與門電路；與門電路兩個輸入端接收到過零檢測電路和波形整形電路發(fā)送的信號后，對兩個輸入端輸入的信號進行與運算，并將運算結果發(fā)送到第二計數器，由第二計數器對與門電路輸出的信號進行計數；第二計數器開始計數后，啟動第三計數器針對波形整形電路輸出的信號進行計數，當第三計數器的計數達到第三計數限值時，控制第二計數器關閉，停止計數；當第二計數器在關閉前計數達到第二計數限值時，皮秒級計時芯片接收到來自于第二計數器發(fā)送的第一停止計時信號，皮秒級計時芯片根據開始計時信號至第一停止計時信號計算出第一計時結果X1，然后將第一計時結果X1發(fā)送至微處理器；

S4、在第二計數器發(fā)送第二停止計時信號至皮秒級計時芯片后，第二計數器和第三計數器清零，等待依次經超聲波接收探頭和超聲波發(fā)射探頭反射后產生的三次超聲回波信號的到來；在三次超聲回波信號被超聲波接收探頭接收后，發(fā)送至濾波放大電路，濾波放大電路進行濾波放大處理后發(fā)送至過零檢測電路，過零檢測電路進行過零檢測后的信號發(fā)送至與門電路；與門電路兩個輸入端接收到過零檢測電路和波形整形電路發(fā)送的信號后，對兩個輸入端輸入的信號進行與運算，并將運算結果發(fā)送到第二計數器，由第二計數器對與門電路輸出的信號進行計數；第二計數器開始計數后，啟動第三計數器針對波形整形電路輸出的信號進行計數，當第三計數器的計數達到第三計數限值時，控制第二計數器關閉，停止計數；當第二計數器在關閉前計數達到第二計數限值時，皮秒級計時芯片接收到來自于第二計數器發(fā)送的第二停止計時信號，皮秒級計時芯片根據開始計時信號至第二停止計時信號計算出第二計時結果X2，然后將第二計時結果X2發(fā)送至微處理器；

S5、微處理器根據第一計時結果X1、第二計時結果X2計算出信號在電路中的延遲時間τ：

τ＝(3X1–X2)/2。

優(yōu)選的，第一計數器的第一計數限值、第二計數器的第二計數限值、第三計數器的第三計數限值相同。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術具有如下的優(yōu)點及效果：

(1)當超聲波檢測裝置中超聲波探頭斜向設置于被測物體兩側時，本發(fā)明信號電路延遲時間的檢測裝置中設置有微處理器、皮秒級計時芯片、波形整形電路、控制門電路、濾波放大電路、過零檢測電路、與門電路、第一計數器、第二計數器、第三計數器、第一連接轉換開關和第二連接轉換開關；在本發(fā)明中通過控制第一連接轉換開關和第二連接轉換開關的工作狀態(tài)接收超聲波回波信號中的一次超聲回波信號、二次超聲回波信號和三次超聲回波信號，并且通過皮秒級計時芯片分別計算一次超聲回波信號、二次超聲回波信號和三次超聲回波信號從發(fā)射到接收時的總共時間T1、T2和T3，即通過皮秒級計時芯片測量了從同一次發(fā)射開始計時的共三次的超聲回波時間。通過一次超聲回波信號、二次超聲回波信號和三次超聲回波信號從發(fā)射到接收時的總共時間T1、T2和T3計算出信號在電路中的延遲時間τ＝T1+T2-T3，根據該延遲時間即可計算出超聲波在被測物體中的傳播時間，本發(fā)明中信號在電路中的延遲時間的計算公式τ＝T1+T2-T3中，考慮并排除了流動液體流速對超聲波傳播時間的影響。另外本發(fā)明檢測裝置通過超聲波探頭獲取到一次超聲回波信號、二次超聲回波信號和三次超聲回波信號后，通過與門電路分別將濾波放大和過零檢測后的一次超聲回波信號、二次超聲回波信號和三次超聲回波信號與皮秒級計時芯片發(fā)射的經過整形的脈沖信號進行與運算，以實現(xiàn)與門電路輸入的兩路信號的吻合比對，其中在一次超聲回波信號、二次超聲回波信號和三次超聲回波信號依次均與皮秒級計時芯片發(fā)射的經過整形的脈沖信號全部吻合的情況下，才有第二計數器分別依次控制皮秒級計時芯片接收到三次的停止計時信號，獲取到T1、T2和T3的計時結果，如果一次超聲回波信號、二次超聲回波信號和三次超聲回波信號中夾雜有干擾波形，因其波寬或間隔不能吻合而被排除，如果漏掉一個或幾個回波波峰，則第二計數器將在一輪測試規(guī)定時間內未計滿時即被關閉而無效，因此，無論是在正常的回波基礎上多出來干擾波形還是漏掉了正常的回波，皮秒級計時芯片都不能得到三次停止計時信號，完成三次計時?？梢?，本發(fā)明信號在電路中的延遲時間的計算是在獲取到準確有效的一次超聲回波信號、二次超聲回波信號和三次超聲回波信號的基礎上計算得到了，其中一次超聲回波信號、二次超聲回波信號和三次超聲回波信號的識別分別采取了嚴格的波形對比、計數和限時三重甄別技術，以排除雜波干擾確?；夭蚀_；對于出現(xiàn)干擾雜波或者漏掉第一個甚至是第二個超聲回波波峰的超聲波回波信號，將不予采用，檢測裝置能夠準確獲取到信號在電路中的延遲時間，并且根據皮秒級計時芯片針對一次超聲回波、二次超聲回波信號或三次超聲回波信號的計時結果以及計算得到的信號在電路中的延遲時間可以準確計算出超聲波信號在被測物體中的傳播時間，因此通過本發(fā)明獲取到超聲波信號在電路中的延遲時間的同時，能夠獲取到超聲波信號在被測物體中的傳播時間。

(2)當超聲波檢測裝置中超聲波探頭垂直設置于被測物體兩側時，本發(fā)明信號電路延遲時間的檢測裝置中設置有微處理器、皮秒級計時芯片、波形整形電路、控制門電路、濾波放大電路、過零檢測電路、與門電路、第一計數器、第二計數器和第三計數器；在本發(fā)明中通過超聲探頭分別接收超聲波回波信號中的一次超聲回波信號和三次超聲回波信號，然后通過皮秒級計時芯片分別計算一次超聲回波信號和三次超聲回波信號從發(fā)射到接收時的總共時間X1和X2。通過一次超聲回波信號和三次超聲回波信號從發(fā)射到接收時的總共時間X1和X2計算出信號在電路中的延遲時間τ＝(3X1–X2)/2，根據該延遲時間即可計算出超聲波在被測物體中的傳播時間。另外本發(fā)明檢測裝置通過超聲波探頭獲取到一次超聲回波信號和三次超聲回波信號后，通過與門電路分別將濾波放大和過零檢測后的一次超聲回波信號和三次超聲回波信號與皮秒級計時芯片發(fā)射的經過整形的脈沖信號進行與運算，以實現(xiàn)與門電路輸入的兩路信號的吻合比對，其中在一次超聲回波信號和三次超聲回波信號依次均與皮秒級計時芯片發(fā)射的經過整形的脈沖信號全部吻合的情況下，才有第二計數器分別控制皮秒級計時芯片依次接收到兩次的停止計時信號，獲取到X1和X2的計時結果，如果一次超聲回波信號和三次超聲回波信號中夾雜有干擾波形，因其波寬或間隔不能吻合而被排除，如果漏掉一個或幾個回波波峰，則第二計數器將在一輪測試規(guī)定時間內未計滿時即被關閉而無效，因此，無論是在正常的回波基礎上多出來干擾波形還是漏掉了正常的回波，皮秒級計時芯片都不能得到兩次停止計時信號，完成兩次計時。可見，本發(fā)明信號在電路中的延遲時間的計算是在獲取到準確有效的一次超聲回波信號和三次超聲回波信號的基礎上計算得到了，其中一次超聲回波信號和三次超聲回波信號的識別分別采取了嚴格的波形對比、計數和限時三重甄別技術，以排除雜波干擾確?；夭蚀_；對于出現(xiàn)干擾雜波或者漏掉第一個甚至是第二個超聲回波波峰的超聲波回波信號，將不予采用，檢測裝置能夠準確獲取到信號在電路中的延遲時間，并且根據皮秒級計時芯片針對一次超聲回波或三次超聲回波信號的計時結果以及計算得到的信號在電路中的延遲時間可以準確計算出超聲波信號在被測物體中的傳播時間，因此通過本發(fā)明獲取到超聲波信號在電路中的延遲時間的同時，能夠獲取到超聲波信號在被測物體中的傳播時間。

(3)本發(fā)明信號電路延遲時間的檢測裝置所采用的電路只需要在現(xiàn)有超聲波檢測裝置中增加幾個小型的數字電路芯片即可，因此具有結構簡單和成本低的優(yōu)點。

(4)本發(fā)明信號電路延遲時間的檢測裝置中采用皮秒級計時芯片，例如TDC-GP2芯片，由于該芯片的計時精度可以達到皮秒級，因此大大提高了超聲波在被測物體中傳播時間的計算精度。

附圖說明

圖1是實施例1中信號電路延遲時間的檢測裝置的結構圖。

圖2是實施例2中信號電路延遲時間的檢測裝置的結構圖。

具體實施方式

下面結合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

實施例1

本實施例公開了一種超聲波檢測裝置中信號電路延遲時間的檢測裝置，如圖1所示，在超聲波檢測裝置中包括斜向安裝于被測物體3兩側的超聲波第一探頭1和超聲波第二探頭2，即超聲波第一探頭1和超聲波第二探頭2之間連線不垂直于被測物體時；本實施例中信號電路延遲時間的檢測裝置包括微處理器、皮秒級計時芯片、波形整形電路、控制門電路、濾波放大電路、過零檢測電路、與門電路、第一計數器、第二計數器、第三計數器、第一連接轉換開關4和第二連接轉換開關5；

第一連接轉換開關4包括第一觸點、第二觸點和第三觸點，第一連接轉換開關4的控制端連接微處理器，通過微處理器控制第一觸點、第二觸點和第三觸點中其中兩個觸點連接；第二連接轉換開關5包括第四觸點、第五觸點和第六觸點，第二連接轉換開關5的控制端連接微處理器，通過微處理器控制第四觸點、第五觸點和第六觸點中其中兩個觸點連接；第一連接轉換開關的第三觸點和第二連接轉換開關的第六觸點連接；

皮秒級計時芯片的數據IO端口連接微處理器，通過數據IO端口接收微處理發(fā)送的控制指令以及發(fā)送計時結果至微處理器；所述皮秒級計時芯片的啟動計時信號輸入端連接微處理器，微處理器通過啟動計時信號輸入端發(fā)送啟動計時信號至皮秒級計時芯片，啟動皮秒級計時芯片開始計時；所述皮秒級計時芯片的脈沖信號輸出端連接波形整形電路的輸入端，波形整形電路的輸出端分別連接第一計數器的輸入端和第三計數器的輸入端，通過第一計數器和第三計數器分別對波形整形電路輸出的脈沖信號進行計數；本實施例中皮秒級計時芯片為TDC-GP2芯片，微處理器為MSP430單片機。TDC-GP2芯片的SPI接口包括數據IO端口，通過SPI總線連接MSP430單片機的SPI接口。TDC-GP2芯片通過SPI接口的數據輸入端口接收微處理發(fā)送的控制指令，其中控制指令包括初始化設置控制指令以及TDC-GP2芯片測量模式控制指令，本實施例中微處理器控制TDC-GP2芯片工作于測量模式2，可測范圍為500ns-4ms。皮秒級計時芯片的啟動計時信號輸入端即為START信號輸入端，皮秒級計時芯片的停止計時信號輸入端即為STOP信號輸入端。

控制門電路輸入端分別連接皮秒級計時芯片的脈沖信號輸出端、第一計數器的輸出端以及微處理器與皮秒級計時芯片的啟動計時信號輸入端連接的一端；所述控制門電路的輸出端通過驅動放大電路連接第一連接轉換開關的第一觸點，所述第一連接轉換開關的第二觸點連接超聲波第一探頭；所述控制門電路在接收到微處理器發(fā)送的啟動計時信號且第一計數器的計數未達到第一計數限值時，將皮秒級計時芯片輸出的脈沖信號傳送至驅動放大電路。

超聲波第二探頭連接第二連接轉換開關的第五觸點，第二連接轉換開關的第四觸點連接濾波放大電路的輸入端，濾波放大電路的輸出端連接過零檢測電路的輸入端，過零檢測電路的輸出端和波形整形電路的輸出端分別連接與門電路的兩個輸入端；在第三計數器計數達到第三計數限值時，輸出有效信號至第二計數器的計數控制端，控制第二計數器停止計數。

與門電路的輸出端連接第二計數器的輸入端，通過第二計數器為與門電路輸出的脈沖信號進行計數；第三計數器的輸出端連接第二計數器的計數控制端，通過第三計數器的輸出信號控制第二計數器停止計數。

第二計數器中最低位狀態(tài)輸出端連接第三計數器的計數控制端，通過第二計數器啟動第三計數器開始計數。

第二計數器的輸出端連接皮秒級計時芯片的停止計時信號輸入端，在第二計數器計數達到第二計數限值時，皮秒級計時芯片通過停止計時信號輸入端接收到停止計時信號。其中本實施例中第二計數器計數的第二計數限值依據與門電路接收的超聲波回波信號中一次超聲回波信號、二次超聲回波信號和三次超聲回波信號分別與發(fā)射脈沖信號經過整形后的信號全部吻合情況下所獲取到的計數值進行設置，保證了在與門電路接收的超聲波回波信號中一次超聲回波信號、二次超聲回波信號和三次超聲回波信號能夠與發(fā)射脈沖信號經過整形后的信號全部吻合情況下，第二計數器計數達到第二計數限值，從而輸出有效信號至皮秒級計時芯片停止計時信號輸入端。在與門電路接收的超聲波回波信號中一次超聲回波信號、二次超聲回波信號和三次超聲回波信號與發(fā)射脈沖信號沒有全部吻合的情況下，第二計數器的計數將達不到第二計數限值，此時第二計數器就不會輸出有效信號至皮秒級計時芯片停止計時信號輸入端，皮秒級計時芯片將接收不到停止計時信號。

本實施例中超聲波第一探頭發(fā)射的超聲波信號穿過被測物體后到達超聲波第二探頭表面，其中到達超聲波第二探頭表面的超聲波回波信號其中一部分被直接接收，一部分被超聲波第二探頭表面反射；一次超聲回波信號指的是超聲波第一探頭發(fā)射的超聲波信號穿過被測物體后到達超聲波第二探頭表面直接被超聲波第二探頭接收的那部分超聲波回波信號，而被超聲波第二探頭表面反射的超聲波信號再次逆向穿過被測物體后到達超聲波第一探頭表面；其中到達超聲波第一探頭表面的超聲波回波信號其中一部分被直接接收，一部分被超聲波第一探頭表面反射，二次超聲回波信號指的就是此處到達超聲波第一探頭表面被超聲波第一探頭直接接收的超聲波回波信號，而被超聲波第一探頭反射的超聲波回波信號再次順向穿過被測物體后到達超聲波第二探頭表面，此時被超聲波第二探頭接收的即為三次超聲回波信號。

本實施例信號電路延遲時間的檢測裝置中通過皮秒級計時芯片TDC-GP2計算出超聲回波信號中一次超聲回波信號從發(fā)射到接收時的總共時間即第一計時結果T1，第一計時結果T1包括一次超聲回波信號在被測物體中的傳播時間以及在電路中的延遲時間；通過皮秒級計時芯片TDC-GP2計算出超聲回波信號中二次超聲回波信號從發(fā)射到接收時的總共時間即第二計時結果T2，第二計時結果T2包括二次超聲回波信號在被測物體中的傳播時間以及在電路中的延遲時間，通過皮秒級計時芯片TDC-GP2計算出超聲回波信號中三次超聲回波信號從發(fā)射到接收時的總共時間即第三計時結果T3，第三計時結果T3包括三次超聲回波信號在被測物體中的傳播時間以及在電路中的延遲時間。由于一次超聲回波和三次超聲回波信號在電路中經過的路徑完全相同，所以電路延遲時間都可以表示為τ，而二次回波信號在電路中經過的路徑有所不同，分別是第一轉換連接開關4和第二轉換連接開關5以及超聲波第一探頭1和超聲波第二探頭2的區(qū)別，該區(qū)別所對應的時間差只是相同類型元件之間的差別，是相對差別而非絕對差別，因此在本實施例中將一次超聲回波信號、二次超聲回波信號和三次超聲回波信號在電路中延遲時間均定義為τ，此時可以第一計時結果T1、第二計時結果T2和第三計時結果T3計算出信號在電路中的延遲時間，具體如下：

在本實施例中，假設被測物體為在管道中的流動液體，此時超聲波第一探頭相比超聲波第二探頭在流動液體的上游，設超聲波信號在靜止液體中的一次傳播時間為t，液體流動對應附加到超聲波信號的傳播時間為Δt，超聲波信號在電路中的延遲時間為τ，則：

由于一次超聲回波只是順流經過流動液體一次，因此TDC-GP2芯片計算出的一次超聲回波信號從發(fā)射到接收時的總共時間即第一計時結果T1為：

T1＝t–Δt+τ；

由于二次超聲回波為依次順流和逆流分別經過流動液體一次，因此TDC-GP2芯片計算出的二次超聲回波信號從發(fā)射到接收時的總共時間即第二計時結果T2為：

T2＝(t–Δt)+(t+Δt)+τ；

由于三次超聲回波為依次順流、逆流和順流分別經過流動液體一次，因此TDC-GP2芯片計算出的三次超聲回波信號從發(fā)射到接收時的總共時間即第三計時結果T3為：

T3＝(t–Δt)+(t+Δt)+(t–Δt)+τ；

聯(lián)合上述公式，得到超聲波信號在電路中的延遲時間為τ為：

τ＝T1+T2-T3。

因此根據上述公式τ＝T1+T2-T3，在通過TDC-GP2芯片獲取到第一計時結果T1、第二計時結果T2和第三計時結果T3基礎上，即可計算得到超聲波信號在電路中的延遲時間為τ。

如圖1所示，本實施例中濾波放大電路的輸出端通過幅度采集電路連接微處理器。幅度采集電路針對濾波放大電路放大處理后的信號進行幅度采集，并且將幅度采集得到的信號發(fā)送至微處理器，微處理器根據幅度采集電路發(fā)送的信號對被測物質的相關特性進行判別。例如當被測物質是血液時，則微處理器根據幅度采集電路發(fā)送的信號判斷血液中是否存在氣泡，用作消除氣泡影響等的處理。

本實施例還公開了一種基于上述信號電路延遲時間的檢測裝置實現(xiàn)的超聲波檢測裝置中信號電路延遲時間的檢測方法，步驟如下：

S1、微處理器發(fā)送啟動計時信號至控制門電路和皮秒級計時芯片，皮秒級計時芯片接收到啟動計時信號后開始計時；同時皮秒級計時芯片脈沖信號輸出端發(fā)送的脈沖信號通過波形整形電路整形后分別發(fā)送至第一計數器、第三計數器和與門電路；同時微處理器控制第一連接轉換開關的第一觸點和第二觸點連接，第二連接轉換開關的第四觸點和第五觸點連接；

S2、第一計數器接收到波形整形電路發(fā)送的信號后開始計數，控制門電路在接收到微處理器發(fā)送的啟動計時信號且第一計數器計數未達到第一計數限值時，將皮秒級計時芯片發(fā)射的脈沖信號傳送至驅動放大電路，通過驅動放大電路后發(fā)送至超聲波第一探頭，由超聲波第一探頭發(fā)射超聲波信號；在第一計數器計數達到第一計數限值時，控制門電路停止將皮秒級計時芯片發(fā)送的脈沖信號傳送至驅動放大電路，超聲波第一探頭停止發(fā)射超聲波信號；

S3、超聲波第一探頭發(fā)射的超聲信波號通過被測物體后到達超聲波第二探頭，此時一次超聲回波信號由超聲波第二探頭接收后發(fā)送至濾波放大電路，濾波放大電路進行濾波放大處理后發(fā)送至過零檢測電路，過零檢測電路進行過零檢測后的信號發(fā)送至與門電路；與門電路兩個輸入端接收到過零檢測電路和波形整形電路發(fā)送的信號后，對兩個輸入端輸入的信號進行與運算，并將運算結果發(fā)送到第二計數器，由第二計數器對與門電路輸出的信號進行計數；第二計數器開始計數后，啟動第三計數器針對波形整形電路輸出的信號進行計數，當第三計數器的計數達到第三計數限值時，控制第二計數器關閉，停止計數；當第二計數器在關閉前計數達到第二計數限值時，皮秒級計時芯片接收到來自于第二計數器發(fā)送的第一停止計時信號STOP1，皮秒級計時芯片根據開始計時信號至第一停止計時信號計算出第一計時結果T1，然后將第一計時結果T1發(fā)送至微處理器；

S4、在第二計數器發(fā)送第一停止計時信號至皮秒級計時芯片后，第二計數器和第三計數器清零，等待超聲波第二探頭反射后產生的二次超聲回波信號的到來；同時微處理器控制第一連接轉換開關的第二觸點和第三觸點連接，第二連接轉換開關的第四觸點和第六觸點連接；在二次超聲回波信號由超聲波第一探頭接收后，發(fā)送至濾波放大電路，濾波放大電路進行濾波放大處理后發(fā)送至過零檢測電路，過零檢測電路進行過零檢測后的信號發(fā)送至與門電路；與門電路兩個輸入端接收到過零檢測電路和波形整形電路發(fā)送的信號后，對兩個輸入端輸入的信號進行與運算，并將運算結果發(fā)送到第二計數器，由第二計數器對與門電路輸出的信號進行計數；第二計數器開始計數后，啟動第三計數器針對波形整形電路輸出的信號進行計數，當第三計數器的計數達到第三計數限值時，控制第二計數器關閉，停止計數；當第二計數器在關閉前計數達到第二計數限值時，皮秒級計時芯片接收到來自于第二計數器發(fā)送的第二停止計時信號STOP2，皮秒級計時芯片根據開始計時信號至第二停止計時信號計算出第二計時結果T2，然后將第二計時結果T2發(fā)送至微處理器；

S5、在第二計數器發(fā)送第二停止計時信號至皮秒級計時芯片后，第二計數器和第三計數器清零，等待依次經超聲波第二探頭和超聲波第一探頭反射后產生的三次超聲回波的到來；同時微處理器第二連接轉換開關的第五觸點和第四觸點連接；在三次超聲回波信號被超聲波第二探頭接收后，發(fā)送至濾波放大電路，濾波放大電路進行濾波放大處理后發(fā)送至過零檢測電路，過零檢測電路進行過零檢測后的信號發(fā)送至與門電路；與門電路兩個輸入端接收到過零檢測電路和波形整形電路發(fā)送的信號后，對兩個輸入端輸入的信號進行與運算，并將運算結果發(fā)送到第二計數器，由第二計數器對與門電路輸出的信號進行計數；第二計數器開始計數后，啟動第三計數器針對波形整形電路輸出的信號進行計數，當第三計數器的計數達到第三計數限值時，控制第二計數器關閉，停止計數；當第二計數器在關閉前計數達到第二計數限值時，皮秒級計時芯片接收到來自于第二計數器發(fā)送的第三停止計時信號STOP3，皮秒級計時芯片根據開始計時信號至第三停止計時信號計算出第三計時結果T3，然后將第三計時結果T3發(fā)送至微處理器；

S6、微處理器根據第一計時結果T1、第二計時結果T2和第三計時結果T3計算出信號在電路中的延遲時間τ：

τ＝T1+T2-T3。

在本實施例中第一計數器的第一計數限值、第二計數器的第二計數限值、第三計數器的第三計數限值相同，其中這三個值均大于等于3且小于5。

其中上述步驟S3、S4和S5中，與門電路針對兩個輸入端接收到過零檢測電路和波形整形電路發(fā)送的信號進行與運算，即對兩路信號進行吻合比對，在兩路信號全部吻合的情況下，第二計數器能夠正常完成計數，即在關閉前能夠計數達到第二計數限值，從而觸發(fā)皮秒級計時芯片停止計時。

本實施例中的超聲波回波處理方法還包括以下步驟：濾波放大電路放大處理后的信號發(fā)送至幅度采集電路，幅度采集電路針對濾波放大電路放大處理后的信號進行幅度采集，并且將幅度采集得到的信號發(fā)送至微處理器，微處理器根據幅度采集電路發(fā)送的信號對被測物質的相關特性進行判別。例如當被測物質是血液時，則微處理器根據幅度采集電路發(fā)送的信號判斷血液中是否存在氣泡，用作消除氣泡影響等的處理。

實施例2

本實施例公開了一種超聲波檢測裝置中信號電路延遲時間的檢測裝置，如圖2所示，超聲波檢測裝置中包括垂直安裝于被測物體3兩側的超聲波發(fā)射探頭6和超聲波接收探頭7，即超聲波發(fā)射探頭6和超聲波接收探頭7之間連線垂直于被測物體時；信號電路延遲時間的檢測裝置包括微處理器、皮秒級計時芯片、波形整形電路、控制門電路、濾波放大電路、過零檢測電路、與門電路、第一計數器、第二計數器和第三計數器。

皮秒級計時芯片的數據IO端口連接微處理器，通過數據IO端口接收微處理發(fā)送的控制指令以及發(fā)送計時結果至微處理器；所述皮秒級計時芯片的啟動計時信號輸入端連接微處理器，微處理器通過啟動計時信號輸入端發(fā)送啟動計時信號至皮秒級計時芯片，啟動皮秒級計時芯片開始計時；所述皮秒級計時芯片的脈沖信號輸出端連接波形整形電路的輸入端，波形整形電路的輸出端分別連接第一計數器的輸入端和第三計數器的輸入端，通過第一計數器和第三計數器分別對波形整形電路輸出的脈沖信號進行計數；本實施例中皮秒級計時芯片為TDC-GP2芯片，微處理器為MSP430單片機。TDC-GP2芯片的SPI接口包括數據IO端口，通過SPI總線連接MSP430單片機的SPI接口。TDC-GP2芯片通過SPI接口的數據輸入端口接收微處理發(fā)送的控制指令，其中控制指令包括初始化設置控制指令以及TDC-GP2芯片測量模式控制指令，本實施例中微處理器控制TDC-GP2芯片工作于測量模式2，可測范圍為500ns-4ms。皮秒級計時芯片的啟動計時信號輸入端即為START信號輸入端，皮秒級計時芯片的停止計時信號輸入端即為STOP信號輸入端。

控制門電路輸入端分別連接皮秒級計時芯片的脈沖信號輸出端、第一計數器的輸出端以及微處理器與皮秒級計時芯片的啟動計時信號輸入端連接的一端；所述控制門電路的輸出端通過驅動放大電路連接超聲波發(fā)射探頭；所述控制門電路在接收到微處理器發(fā)送的啟動計時信號且第一計數器的計數未達到第一計數限值時，將皮秒級計時芯片輸出的脈沖信號傳送至驅動放大電路，通過驅動放大電路后發(fā)送至超聲波發(fā)射探頭；

超聲波接收探頭通過濾波放大電路連接過零檢測電路的輸入端，過零檢測電路的輸出端和波形整形電路的輸出端分別連接與門電路的兩個輸入端；

與門電路的輸出端連接第二計數器的輸入端，通過第二計數器為與門電路輸出的脈沖信號進行計數；第三計數器的輸出端連接第二計數器的計數控制端，通過第三計數器的輸出信號控制第二計數器停止計數；

第二計數器中最低位狀態(tài)輸出端連接第三計數器的計數控制端，通過第二計數器啟動第三計數器開始計數；

第二計數器的輸出端連接皮秒級計時芯片的停止計時信號輸入端，在第二計數器計數達到第二計數限值時，皮秒級計時芯片通過停止計時信號輸入端接收到停止計時信號。其中本實施例中第二計數器計數的第二計數限值依據與門電路接收的超聲波回波信號中一次超聲回波信號、三次超聲回波信號分別與發(fā)射脈沖信號經過整形后的信號全部吻合情況下所獲取到的計數值進行設置，保證了在與門電路接收的超聲波回波信號中一次超聲回波信號和三次超聲回波信號能夠與發(fā)射脈沖信號經過整形后的信號全部吻合情況下，第二計數器計數達到第二計數限值，從而輸出有效信號至皮秒級計時芯片停止計時信號輸入端。在與門電路接收的超聲波回波信號中一次超聲回波信號和三次超聲回波信號與發(fā)射脈沖信號沒有全部吻合的情況下，第二計數器的計數將達不到第二計數限值，此時第二計數器就不會輸出有效信號至皮秒級計時芯片停止計時信號輸入端，皮秒級計時芯片將接收不到停止計時信號。

本實施例中超聲波發(fā)射探頭發(fā)射的超聲波信號穿過被測物體后到達超聲波接收探頭表面，其中到達超聲波接收探頭表面的超聲波回波信號其中一部分被直接接收，一部分被超聲波接收探頭表面反射；一次超聲回波信號指的是超聲波發(fā)射探頭發(fā)射的超聲波信號穿過被測物體后到達超聲波接收探頭表面直接被超聲波接收探頭接收的那部分超聲波回波信號，而被超聲波接收探頭表面反射的超聲波信號再次逆向穿過被測物體后到達超聲波發(fā)射探頭表面；其中到達超聲波發(fā)射探頭表面的超聲波回波信號其中一部分被直接接收，一部分被超聲波發(fā)射探頭表面反射，二次超聲回波信號指的就是此處到達超聲波發(fā)射探頭表面被超聲波發(fā)射探頭直接接收的超聲波回波信號，而被超聲波發(fā)射探頭反射的超聲波回波信號再次順向穿過被測物體后到達超聲波接收探頭表面，此時被超聲波接收探頭接收的即為三次超聲回波信號。本實施例檢測裝置中只針對一次超聲回波信號和三次超聲回波信號進行接收，通過接收的一次超聲回波信號和三次超聲回波信號計算出信號在電路中的延遲時間，二次超聲回波不進行接收使用。

本實施例信號電路延遲時間的檢測裝置中通過皮秒級計時芯片TDC-GP2計算出超聲回波信號中一次超聲回波信號從發(fā)射到接收時的總共時間即第一計時結果X1，第一計時結果X1包括一次超聲回波信號在被測物體中的傳播時間以及在電路中的延遲時間；通過皮秒級計時芯片TDC-GP2計算出超聲回波信號中三次超聲回波信號從發(fā)射到接收時的總共時間即第二計時結果X2，第二計時結果X2包括三次超聲回波信號在被測物體中的傳播時間以及在電路中的延遲時間，其中本實施例中一次超聲回波信號、三次超聲回波信號在電路中經過的路徑完全相同，因此其電路延遲時間也是完全相同的，可以根據第一計時結果X1和第二計時結果X2計算出信號在電路中的延遲時間，具體如下：

在本實施例中，假設被測物體為在管道中的流動液體，此時超聲波發(fā)射探頭和超聲波接收探頭垂直于被測物體并分別置于被測物體兩側，那么液體流速對兩個相反方向的超聲波傳播時間的影響就是相同的，即超聲波從兩個相反方向經過被測物體的傳播時間是相同的。設超聲波信號在靜止液體中的一次傳播時間為t，液體流動對應附加到超聲波信號的傳播時間為Δt，超聲波信號在電路中的延遲時間為τ，則：

由于一次超聲回波只是經過流動液體一次，因此TDC-GP2芯片計算出的一次超聲回波信號從發(fā)射到接收時的總共時間即第一計時結果X1為：

X1＝t+Δt+τ；

由于三次超聲回波為依次順向、逆向和順向經過流動液體一次，因此TDC-GP2芯片計算出的三次超聲回波信號從發(fā)射到接收時的總共時間即第二計時結果X2為：

X2＝(t+Δt)+(t+Δt)+(t+Δt)+τ；

聯(lián)合上述公式，得到超聲波信號在電路中的延遲時間為τ為：

τ＝(3X1–X2)/2。

因此根據上述公式τ＝(3X1–X2)/2，在通過TDC-GP2芯片獲取到第一計時結果X1和第二計時結果X2基礎上，即可計算得到超聲波信號在電路中的延遲時間為τ。

本如圖2所示，實施例中濾波放大電路的輸出端通過幅度采集電路連接微處理器。幅度采集電路針對濾波放大電路放大處理后的信號進行幅度采集，并且將幅度采集得到的信號發(fā)送至微處理器，微處理器根據幅度采集電路發(fā)送的信號對被測物質的相關特性進行判別。例如當被測物質是血液時，則微處理器根據幅度采集電路發(fā)送的信號判斷血液中是否存在氣泡，用作消除氣泡影響等的處理。

本實施例還公開了一種基于本實施例上述超聲波檢測裝置中信號電路延遲時間的檢測裝置實現(xiàn)的超聲波檢測裝置中信號電路延遲時間的檢測方法，步驟如下：

S1、微處理器發(fā)送啟動計時信號至控制門電路和皮秒級計時芯片，皮秒級計時芯片接收到啟動計時信號后開始計時；同時皮秒級計時芯片脈沖信號輸出端發(fā)送的脈沖信號通過波形整形電路整形后分別發(fā)送至第一計數器、第三計數器和與門電路；

S2、第一計數器接收到波形整形電路發(fā)送的信號后開始計數，控制門電路在接收到微處理器發(fā)送的啟動計時信號且第一計數器計數未達到第一計數限值時，將皮秒級計時芯片發(fā)射的脈沖信號傳送至驅動放大電路，通過驅動放大電路后發(fā)送至超聲波發(fā)射探頭，由超聲波發(fā)射探頭發(fā)射超聲波信號；在第一計數器計數達到第一計數限值時，控制門電路停止將皮秒級計時芯片發(fā)送的脈沖信號傳送至驅動放大電路，超聲波發(fā)射探頭停止發(fā)射超聲波信號；

S3、超聲波發(fā)射探頭發(fā)射的超聲信波號通過被測物體后到達超聲波接收探頭，此時一次超聲回波信號由超聲波接收探頭接收后發(fā)送至濾波放大電路，濾波放大電路進行濾波放大處理后發(fā)送至過零檢測電路，過零檢測電路進行過零檢測后的信號發(fā)送至與門電路；與門電路兩個輸入端接收到過零檢測電路和波形整形電路發(fā)送的信號后，對兩個輸入端輸入的信號進行與運算，并將運算結果發(fā)送到第二計數器，由第二計數器對與門電路輸出的信號進行計數；第二計數器開始計數后，啟動第三計數器針對波形整形電路輸出的信號進行計數，當第三計數器的計數達到第三計數限值時，控制第二計數器關閉，停止計數；當第二計數器在關閉前計數達到第二計數限值時，皮秒級計時芯片接收到來自于第二計數器發(fā)送的第一停止計時信號STOP1，皮秒級計時芯片根據開始計時信號至第一停止計時信號計算出第一計時結果X1，然后將第一計時結果X1發(fā)送至微處理器；

S4、在第二計數器發(fā)送第二停止計時信號至皮秒級計時芯片后，第二計數器和第三計數器清零，等待依次經超聲波接收探頭和超聲波發(fā)射探頭反射后產生的三次超聲回波信號的到來；在三次超聲回波信號被超聲波接收探頭接收后，發(fā)送至濾波放大電路，濾波放大電路進行濾波放大處理后發(fā)送至過零檢測電路，過零檢測電路進行過零檢測后的信號發(fā)送至與門電路；與門電路兩個輸入端接收到過零檢測電路和波形整形電路發(fā)送的信號后，對兩個輸入端輸入的信號進行與運算，并將運算結果發(fā)送到第二計數器，由第二計數器對與門電路輸出的信號進行計數；第二計數器開始計數后，啟動第三計數器針對波形整形電路輸出的信號進行計數，當第三計數器的計數達到第三計數限值時，控制第二計數器關閉，停止計數；當第二計數器在關閉前計數達到第二計數限值時，皮秒級計時芯片接收到來自于第二計數器發(fā)送的第二停止計時信號STOP2，皮秒級計時芯片根據開始計時信號至第二停止計時信號計算出第二計時結果X2，然后將第二計時結果X2發(fā)送至微處理器；

S5、微處理器根據第一計時結果X1、第二計時結果X2計算出信號在電路中的延遲時間τ：

τ＝(3X1–X2)/2。

本實施例中第一計數器的第一計數限值、第二計數器的第二計數限值、第三計數器的第三計數限值相同，并且這三個值均大于等于3且小于5。

其中上述步驟S3和S4中，與門電路針對兩個輸入端接收到過零檢測電路和波形整形電路發(fā)送的信號進行與運算，即對兩路信號進行吻合比對，在兩路信號全部吻合的情況下，第二計數器能夠正常完成計數，即在關閉前能夠計數達到第二計數限值，從而觸發(fā)皮秒級計時芯片停止計時。

本實施例中的超聲波回波處理方法還包括以下步驟：濾波放大電路放大處理后的信號發(fā)送至幅度采集電路，幅度采集電路針對濾波放大電路放大處理后的信號進行幅度采集，并且將幅度采集得到的信號發(fā)送至微處理器，微處理器根據幅度采集電路發(fā)送的信號對被測物質的相關特性進行判別。例如當被測物質是血液時，則微處理器根據幅度采集電路發(fā)送的信號判斷血液中是否存在氣泡，用作消除氣泡影響等的處理。

上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內。