一种吸油烟机的油杯液位测量方法技术

一种吸油烟机的油杯液位测量方法，其特征在于，包括有如下步骤：(1)主产生超声波激励信号满足如下条件：

A Method for Measuring Oil Cup Level of Fume Absorber

【技术实现步骤摘要】
一种吸油烟机的油杯液位测量方法
本专利技术涉及一种吸油烟机的油杯液位测量方法。
技术介绍
吸油烟机在使用过程中产生的油污会排入油杯内，通常，油杯内油液的液位需要人工观察检测，当积累到一定的液位高度后需要及时将油污倒掉以防止溢出。为了方便观察油杯液位，传统的吸油烟机油杯大多会采用透明塑料材质，但是塑料材质的油杯存在强度低、易老化的问题；也有采用金属材质的油杯，虽然强度高，但观察油杯液位并不方便，即使有观察窗存在，但长时间使用后油污粘附在观察窗上，也会导致用户无法看清油杯的液位。针对上述问题，现有技术中出现了各种油杯液位自动检测装置和检测方法，如已有的专利号为ZL201310653491.5的中国专利技术专利《一种吸油烟机油杯油位检测装置》通过检测电路上的加热型热敏电阻，对油杯中的油液进行加热和检测油液的温度，进而分析获得油液的高度，但这种接触式的检测方式会使得电子元器件在油污环境下的使用寿命大大降低，从而降低检测精度，影响检测准确性；又如申请号为201510386967.2的中国专利技术申请《吸油烟机油杯警戒油位预告装置》公开了这样一种油位检测装置，该装置通过放置在油杯内的浮体等设备检测油杯警戒液位，但是这种装置的缺点是浮体长时间泡在油污中会减少使用寿命，检测精度不高。上述传统的接触式测距方法因油烟污染，会造成检测设备使用寿命大大减少，为了能够适应油烟污染等恶劣环境，延长检测设备的使用寿命，现有技术中出现的超声波测距方法是一种非接触近距离测量中成本较低、应用广泛的测距方法，超声波发射器产生超声波，经过介质传播抵达接收器所经历的时间即为超声波的渡越时间Δt，结合超声波的传播速度C，便可以得到待测距离x＝C×Δt；但是，目前超声波测距方法存在的一个主要问题是：超声波接收信号的起始点幅度过小，使得接收端无法获得精准的起始信号，接收信号的起始点检测困难，导致测距的误差较大，最终检测结果精度低，因此，还有待于做出进一步的改进。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种检测更为简单且测距精度高的吸油烟机的油杯液位测量方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种吸油烟机的油杯液位测量方法，其特征在于，所述油杯液位测量装置包括有超声波发射管、数模转换器、超声波接收管、模数转换器和主控芯片，所述超声波发射管和超声波接收管设置于同一水平面内，所述油杯液位测量方法包括有如下步骤：(1)、所述主控芯片控制数模转换器产生超声波激励信号所述超声波激励信号满足如下条件：其中，所述N为正整数，所述T为谐振周期且满足ωs0·T＝2π，所述Um为超声波激励信号的最大电压，所述ωs0为谐振角频率；(2)、所述主控芯片控制模数转换器在t＝NT时刻启动并对超声波反射信号进行采样处理；(3)、所述主控芯片判断当前采样信号是否发生信号突变，如是，则执行下一步骤；如否，则循环本步骤；(4)、所述主控芯片计算模数转换器在接收到突变信号时的渡越时间Δt；(5)、求得液位高度其中，H为超声波发射管距离油杯底面的高度，h为油杯液位高度，C为超声波在空气中的传播速度。作为优选，所述的超声波发射管和超声波接收管分别采用压电陶瓷换能器，其核心器件为压电振子。作为优选，所述步骤(2)中的模数转换器的采样频率fsamp＝2Nsamp·f，其中，所述f为超声波激励信号的频率且满足所述Nsamp为半个采样周期内的采样点数。作为进一步优选，所述采样点数Nsamp取值范围为2～16，取值Nsamp＝8为最佳。作为优选，所述步骤(2)中模数转换器接收到的采样信号包括有信号幅度逐渐增大的起始阶段、信号幅度保持稳定的稳定阶段和信号幅度发生跳变的突变阶段。在启动采样后，由于一开始未收到超声波信号，因此，起始阶段之前的信号幅度均为零。超声波接收信号近似为正弦信号，设定当前采样值为ad_now，当前采样值的前一次采样值为ad_bef，当前相邻采样值之间的差值Δad_now＝ad_now-ad_bef，之前相邻采样值之间的差值Δad_bef＝ad_bef-ad_bef’，其中，ad_bef’为与前一次采样值相邻的再前一次采样值；根据信号变化的特征，作为优选，所述起始阶段的采样信号包含以下特征：a、当前采样值的最大值ad_max_now均大于之前采样值的最大值ad_max_bef；b、当前采样值的最小值ad_min_now均小于之前采样值的最小值ad_min_bef；c、当前相邻采样值之间的差值最大值Δad_max_now均大于之前相邻采样值之间的差值最大值Δad_max_bef；d、当前相邻采样值之间的差值最小值Δad_min_now均大于之前相邻采样值之间的差值最小值Δad_min_bef。作为优选，所述稳定阶段的采样信号包含以下特征：a、当前采样值的最大值ad_max_now均等于之前采样值的最大值ad_max_bef；b、当前采样值的最小值ad_min_now均等于之前采样值的最小值ad_min_bef；c、当前相邻采样值之间的差值最大值Δad_max_now均等于之前相邻采样值之间的差值最大值Δad_max_bef；d、当前相邻采样值之间的差值最小值Δad_min_now均等于之前相邻采样值之间的差值最小值Δad_min_bef。作为优选，所述突变阶段的采样信号包含以下特征：a、当前采样值的最大值ad_max_now均小于之前采样值的最大值ad_max_bef；b、当前采样值的最小值ad_min_now均大于之前采样值的最小值ad_min_bef；c、当前相邻采样值之间的差值最大值Δad_max_now均小于之前相邻采样值之间的差值最大值Δad_max_bef；d、当前相邻采样值之间的差值最小值Δad_min_now均大于之前相邻采样值之间的差值最小值Δad_min_bef。由于超声波接收端采样可能存在一定的时钟偏差，突变信号采样点很难直接采集到信号幅度为零的时刻，为了能够减小突变信号采集点的检测偏差，进一步提高检测精度，作为进一步优选，所述步骤(4)中渡越时间Δt可以通过如下方法求得：(4.1)、取求得差值为最大值的当前两个采样点A1、A2，其中，采样点A1对应的采样值为ada1<0，采样点A1所对应的采样点数值为MAD；采样点A2对应的采样值为ada2>0，采样点A2所对应的采样点数值为MAD+1；(4.2)、求得采样值为0的时刻相对于采样点A1的时间偏移(4.3)、求得模数转换器启动采样的开始时刻相对于采样点A1的时间偏移(4.4)、获得渡越时间其中，fsamp为采样频率。采用上述方法求得的渡越时间充分考虑了信号幅度为零时刻相对于当前采集点的时间偏移，获得最终渡越时间更加精准，进而可进一步提高检测精度。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：针对传统超声波测距方案中接收点起始脉冲检测不准的问题，设计全新的超声波激励信号采用相位跳变的方式，在超声波接收端能够收到突变信号，使得接收端信号的检测更为简单和精准；对于传统的高精度超声波测距方案，通常需要采用快速傅里叶变换(FFT)等计算方法，运算量大，对于主控芯片的运算能力是很大的考验，本申请只对采样后的A/D转换信号(模数转换信号)进行加减运算，运算速度快，可采用低成本的主控芯片实现，而且测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种吸油烟机的油杯液位测量方法，其特征在于，所述油杯液位测量装置包括有超声波发射管、数模转换器、超声波接收管、模数转换器和主控芯片，所述超声波发射管和超声波接收管设置于同一水平面内，所述油杯液位测量方法包括有如下步骤：(1)、所述主控芯片控制数模转换器产生超声波激励信号

【技术特征摘要】
1.一种吸油烟机的油杯液位测量方法，其特征在于，所述油杯液位测量装置包括有超声波发射管、数模转换器、超声波接收管、模数转换器和主控芯片，所述超声波发射管和超声波接收管设置于同一水平面内，所述油杯液位测量方法包括有如下步骤：(1)、所述主控芯片控制数模转换器产生超声波激励信号所述超声波激励信号满足如下条件：其中，所述N为正整数，所述T为谐振周期且满足ωs0·T＝2π，所述Um为超声波激励信号的最大电压，所述ωs0为谐振角频率；(2)、所述主控芯片控制模数转换器在t＝NT时刻启动并对超声波反射信号进行采样处理；(3)、所述主控芯片判断当前采样信号是否发生信号突变，如是，则执行下一步骤；如否，则循环本步骤；(4)、所述主控芯片计算模数转换器在接收到突变信号时的渡越时间Δt；(5)、求得液位高度其中，H为超声波发射管距离油杯底面的高度，h为油杯液位高度，C为超声波在空气中的传播速度。2.根据权利要求1所述的吸油烟机的油杯液位测量方法，其特征在于：所述的超声波发射管和超声波接收管分别采用压电陶瓷换能器。3.根据权利要求1所述的吸油烟机的油杯液位测量方法，其特征在于：所述步骤(2)中的模数转换器的采样频率fsamp＝2Nsamp·f，其中，所述f为超声波激励信号的频率且满足所述Nsamp为半个采样周期内的采样点数。4.根据权利要求3所述的吸油烟机的油杯液位测量方法，其特征在于：所述采样点数Nsamp取值范围为2～16。5.根据权利要求1所述的吸油烟机的油杯液位测量方法，其特征在于：所述步骤(2)中模数转换器接收到的采样信号包括有信号幅度逐渐增大的起始阶段、信号幅度保持稳定的稳定阶段和信号幅度发生跳变的突变阶段。6.根据权利要求5所述的吸油烟机的油杯液位测量方法，其特征在于：设定当前采样值为ad_now，当前采样值的前一次采样值为ad_bef，当前相邻采样值之间的差值Δad_now＝ad_now-ad_bef，之前相邻采样值之间的差值Δad_bef＝ad_bef-ad_bef’，其中，ad_bef’为与前一次采样值相邻的再前一次采样值；所述起始阶段的采样信号包含以下特征：a、当前采样值的最大值ad_max_now均大于之前采样值的最大值ad_max_bef；b、当前采样值的最小值ad_min_now均小于之前采样值的最小值ad_min_bef；c、当前相邻采样值之间的差值最大值Δad_max_now均大于之前相邻采样值之间的差值最大值Δad_max_bef；d、当前相邻采样值之间的差值最小值Δad_min_n...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜杉杉，
申请(专利权)人：宁波方太厨具有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33