CN104535136B - 物位检测方法和*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种物位检测方法和***，所述方法包括：分别检测向待测物体发送的四个超声波信号的发送时间与接收时间的间隔，生成每个超声波信号的传输时间；将每个超声波信号的传输时间分别与每个超声波信号的传播速度相乘，生成每个超声波信号的传输距离；若四个传输距离均大于预设盲区距离，则获取第一个超声波信号的传输距离与第三个超声波信号的传输距离的平均值，生成平均距离；判断第二个超声波信号的传输距离、第四个超声波信号的传输距离以及平均距离这三者之间是否相互满足预设的近似相等条件；若是，则获取物位等腰三角形的顶点到底边的垂直高度为待测物体的物位。实施本发明，可连续测量待测物体的物位且误差小、故障率低。

Description

物位检测方法和***

【技术领域】

本发明涉及距离测量技术领域，特别是涉及一种物位检测方法和***。

【背景技术】

目前对颗粒物体的物位检测主要分为接触式和非接触式，非接触式测量方法主要为单点式测量，单个发送点发送超声波和单个接收点接收发送点发送的超声波，通过短距离测量法测得颗粒物体的物位。

但是上述非接触式测量方法的测量盲区大，且易受物体的凹凸面、介质常数、湿度、粘度、导热率灯等因素的影响。因此，上述非接触式测量方法的测量误差大、故障率高，且无法实时获得物体的物位。

【发明内容】

基于此，有必要针对上述非接触式测量方法的测量误差大、故障率高，且无法实时获得物体的物位的问题，提供一种物位检测方法和***。

一种物位检测方法，包括以下步骤：

分别检测向待测物体发送的四个超声波信号中每个超声波信号的发送时间与接收时间的间隔，生成每个超声波信号的传输时间，其中，第一个超声波信号由第一传感器发送和接收，第二个超声波信号由所述第一传感器发送且由第二传感器接收，第三个超声波信号由所述第二传感器发送和接收，第四个超声波信号由所述第二传感器发送且由所述第一传感器接收；

将每个超声波信号的传输时间分别与每个超声波信号的传播速度相乘，生成每个超声波信号的传输距离；

若四个超声波信号的传输距离均大于预设盲区距离，则获取第一个超声波信号的传输距离与第三个超声波信号的传输距离的平均值，生成平均距离；

判断第二个超声波信号的传输距离、第四个超声波信号的传输距离以及所述平均距离这三者之间是否相互满足预设的近似相等条件；

若是，则获取物位等腰三角形的顶点到底边的垂直高度为所述待测物体的物位，其中，所述物位等腰三角形的底边长为所述第一传感器与所述第二传感器间的位置间隔，所述物位等腰三角形的两腰长度和为第二个超声波信号的传输距离、第四个超声波信号的传输距离以及所述平均距离中任意一个。

一种物位检测***，包括：

传输时间检测模块，用于分别检测向待测物体发送的四个超声波信号中每个超声波信号的发送时间与接收时间的间隔，生成每个超声波信号的传输时间，其中，第一个超声波信号由第一传感器发送和接收，第二个超声波信号由所述第一传感器发送且由第二传感器接收，第三个超声波信号由所述第二传感器发送和接收，第四个超声波信号由所述第二传感器发送且由所述第一传感器接收；

传输距离生成模块，用于将每个超声波信号的传输时间分别与每个超声波信号的传播速度相乘，生成每个超声波信号的传输距离；

平均距离模块，用于在四个超声波信号的传输距离均大于预设盲区距离时，获取第一个超声波信号的传输距离与第三个超声波信号的传输距离的平均值，生成平均距离；

第一判断模块，用于判断第二个超声波信号的传输距离、第四个超声波信号的传输距离以及所述平均距离这三者之间是否相互满足预设的近似相等条件；

物位检测模块，用于在第二个超声波信号的传输距离、第四个超声波信号的传输距离以及所述平均距离这三者之间相互满足所述预设的近似相等条件时，获取物位等腰三角形的顶点到底边的垂直高度为所述待测物体的物位，其中，所述物位等腰三角形的底边长为所述第一传感器与所述第二传感器间的位置间隔，所述物位等腰三角形的两腰长度和为第二个超声波信号的传输距离、第四个超声波信号的传输距离以及所述平均距离中任意一个。

上述物位检测方法和***，通过两个同时具备收发功能的传感器向待测物体发送四个超声波信号，测量每个超声波信号的传输时间；将每个超声波信号的传输时间分别与每个超声波信号的传播速度相乘，生成每个超声波信号的传输距离；若四个超声波信号的传输距离均大于预设盲区距离，则获取第一个超声波信号的传输距离与第三个超声波信号的传输距离的平均值，生成平均距离；判断第二个超声波信号的传输距离、第四个超声波信号的传输距离以及所述平均距离这三者之间是否相互满足预设的近似相等条件；若是，则获取物位等腰三角形的顶点到底边的垂直高度为所述待测物体的物位，可不受物体的凹凸面、介质常数、湿度、粘度、导热率灯等因素的影响，连续测量待测物体的物位，实时测得物体的物位，且测量误差小、故障率低。

【附图说明】

图1是本发明物位检测方法第一实施方式的流程示意图；

图2是本发明物位检测方法第一实施方式中传感器的第一结构示意图；

图3是本发明物位检测方法第一实施方式中传感器的第二结构示意图；

图4是本发明物位检测方法第一实施方式中传感器与待测物体间相对位置示意图；

图5是本发明物位检测方法第二实施方式的流程示意图；

图6是本发明物位检测方法第二实施方式中传感器与待测物体间相对位置示意图；

图7是本发明物位检测方法第三实施方式的流程示意图；

图8是本发明物位检测方法第三实施方式中传感器与待测物体间相对位置示意图；

图9是本发明物位检测***第一实施方式的结构示意图；

图10是本发明物位检测***第二实施方式的结构示意图；

图11是本发明物位检测***第三实施方式的结构示意图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

请参阅图1，图1是本发明的物位检测方法第一实施方式的流程示意图。

本实施方式的所述物位检测方法，可包括以下步骤：

步骤S101，分别检测向待测物体发送的四个超声波信号中每个超声波信号的发送时间与接收时间的间隔，生成每个超声波信号的传输时间，其中，第一个超声波信号由第一传感器发送和接收，第二个超声波信号由所述第一传感器发送且由第二传感器接收，第三个超声波信号由所述第二传感器发送和接收，第四个超声波信号由所述第二传感器发送且由所述第一传感器接收。

步骤S102，将每个超声波信号的传输时间分别与每个超声波信号的传播速度相乘，生成每个超声波信号的传输距离。

步骤S103，若四个超声波信号的传输距离均大于预设盲区距离，则获取第一个超声波信号的传输距离与第三个超声波信号的传输距离的平均值，生成平均距离。

步骤S104，判断第二个超声波信号的传输距离、第四个超声波信号的传输距离以及所述平均距离这三者之间是否相互满足预设的近似相等条件。

步骤S105，若是，则获取物位等腰三角形的顶点到底边的垂直高度为所述待测物体的物位，其中，所述物位等腰三角形的底边长为所述第一传感器与所述第二传感器间的位置间隔，所述物位等腰三角形的两腰长度和为第二个超声波信号的传输距离、第四个超声波信号的传输距离以及所述平均距离的任意一个。

本实施方式，通过两个同时具备收发功能的传感器向待测物体发送四个超声波信号，测量每个超声波信号的传输时间；将每个超声波信号的传输时间分别与每个超声波信号的传播速度相乘，生成每个超声波信号的传输距离；若四个超声波信号的传输距离均大于预设盲区距离，则获取第一个超声波信号的传输距离与第三个超声波信号的传输距离的平均值，生成平均距离；判断第二个超声波信号的传输距离、第四个超声波信号的传输距离以及所述平均距离这三者之间是否相互满足预设的近似相等条件；若是，则获取物位等腰三角形的顶点到底边的垂直高度为所述待测物体的物位，可不受物体的凹凸面、介质常数、湿度、粘度、导热率灯等因素的影响，连续测量待测物体的物位，实时测得物体的物位，且测量误差小、故障率低。

其中，对于步骤S101，检测的接收时间优选地为第一次接收到各个超声波信号的时间。所述待测物可为颗粒物，如冰块。

优选地，第一传感器和第二传感器可分别为口径如图2所示的喇叭口，可有效减小测量角度，提高超声波信号的发射率和接收率。

进一步地，在通过第一传感器和第二传感器向待测物体发送四个超声波信号时，第一个超声波信号和第二个超声波信号可为第一传感器同时发送的一类超声波信号，第三个超声波信号和第四个超声波信号可为第二传感器同时发送的一类超声波信号。在其他实施方式中，第一传感器和第二传感器也可以分四次分别分送四个超声波信号。

在一个实施例中，分别检测向待测物体发送的四个超声波信号中每个超声波信号的发送时间与接收时间的间隔，生成每个超声波信号的传输时间的步骤包括以下步骤：

通过第一传感器A向待测物体发送第一个超声波信号，并记录第一个超声波信号的发送时间。

再通过第一传感器A接收第一个超声波信号，并记录第一个超声波信号的接收时间，获取第一个超声波信号的发送时间与接收时间的差值，生成第一个超声波信号的传输时间。

通过第一传感器A向待测物体发送第二个超声波信号，并记录第二个超声波信号的发送时间。

通过第二传感器B接收第二个超声波信号，并记录第二个超声波信号的接收时间，获取第二个超声波信号的发送时间与接收时间的差值，生成第二个超声波信号的传输时间。

通过第二传感器B向待测物体发送第三个超声波信号，并记录第三个超声波信号的发送时间。

通过第二传感器B接收第三个超声波信号，并记录第三个超声波信号的接收时间，获取第三个超声波信号的发送时间与接收时间的差值，生成第三个超声波信号的传输时间。

通过第二传感器B向待测物体发送第四个超声波信号，并记录第四个超声波信号的发送时间。

通过第一传感器A接收第四个超声波信号，并记录第四个超声波信号的接收时间，获取第四个超声波信号的发送时间与接收时间的差值，生成第四个超声波信号的传输时间。

其中，在测量每个超声波信号的传输时间时，对应测量第一传感器或第二传感器对应各个超声波信号的余震时间。

优选地，四个超声波信号的频率不同。方便区分各个超声波信号，以防不同超声波信号的误检测。

进一步地，在通过第一传感器A或第二传感器B发送超声波信号前，如图3所示，可在固定传感器的固定部位加入硅胶套130，以有效减小传感器的共振和两个传感器之间的干扰。

在另一个实施例中，可预先设定检测周期，每个检测周期检测四个超声波信号的传输时间。

对于步骤S102，超声波信号的传播速度优选地为超声波信号在空气中的传播速度，还可根据实际传播环境预先测量超声波信号的传播速度。

对于步骤S103，若对应一个超声波信号的余震时间小于余震时间阈值，则判定所述超声波信号的传输距离大于预设盲区距离。若对应四个超声波信号的余震时间均小于余震时间阈值，则四个超声波信号的传输距离均大于预设盲区距离。

优选地，预设盲区距离可通过如下公式(1)计算：

h＝d1/2tana (1)；

其中，h为所述预设盲区距离，d1为第一传感器与第二传感器之间的位置间距，a为第一传感器或第二传感器的最大测量角度的一半。

在一个实施例中，本发明的物位检测方法还可包括以下步骤：

若第一个超声波信号的传输距离或第三个超声波信号的传输距离不大于所述预设的盲区距离，则获取所述第一传感器与所述第二传感器间的位置间隔。

获取第二个超声波信号的传输距离的平方值与所述位置间隔的平方值的差值，并获取所述差值的平方根为第一修正传输距离。

获取第四个超声波信号的传输距离的平方值与所述位置间隔的平方值的差值，并获取所述差值的平方根为第二修正传输距离。

选取所述第一修正传输距离和所述第二修正传输距离中的最小值的一半为所述待测物体的物位。

其中，对应第一个超声波信号的余震时间或对应第二个超声波信号的余震时间偏大，则判定第一个超声波信号的传输距离或第二个超声波信号的传输距离不大于所述预设的盲区距离。

优选地，还可将选取的最小值的一半作为测量物位。

进一步地，在获取所述第一传感器与所述第二传感器间的位置间隔的步骤之前，还包括以下步骤：

判断第二个超声波信号的传输距离和第四个超声波信号的传输距离是否大于所述预设的盲区距离。

若大于，则获取所述第一传感器与所述第二传感器间的位置间隔。

若不大于，则选取四个超声波信号的传输距离中最小的传输距离的一半为所述待测物体的物位。

进一步地，在选取所述第一修正传输距离和所述第二修正传输距离中的最小值的一半为所述待测物体的物位的步骤之前，还包括以下步骤：

判断所述第一修正传输距离与所述第二修正距离的差值是否大于所述位置间隔，若大于，则判定本次测量失败。

若不大于所述位置间隔，则判定所述第一修正传输距离或所述第二修正传输距离是否大于预设的最大物位高度，若大于，则判定本次测量失败，若不大于，则选取所述第一修正传输距离和所述第二修正传输距离中的最小值的一半为所述待测物体的物位。

若不大于所述位置间隔，或判定所述第一修正传输距离和所述第二修正传输距离中的最小值的一半是否大于所述第一超声波信号的传输距离与所述第三超声波信号的传输距离中的最小值的一半，若大于，则判定本次测量失败。

在其他实施例中，若第二个超声波信号的传输距离或第四个超声波信号的传输距离不大于所述预设的盲区距离，且第一个超声波信号的传输距离和第三个超声波信号的传输距离大于所述预设的盲区距离，则判定本次测量失败。

对于步骤S104，所述预设的近似相等条件可为第二个超声波信号的传输距离、第四个超声波信号的传输距离以及所述平均距离这三者中任意两者的差值为0或在预设的差值范围内，如-1cm至1cm。

优选地，可通过计算第二个超声波信号的传输距离、第四个超声波信号的传输距离以及所述平均距离这三者中任意两个的差值，判断是否满足所述预设的近似相等条件，还可通过本领域技术人员惯用的其他手段判断。

对于步骤S105，优选地，所述物位等腰三角形的三个顶点可分别为第一传感器所处的位置点、第二传感器所处的位置点和待测物体的最高点。

优选地，所述待测物体的物位为所述待测物体的最高点距离第一传感器和第二传感器所在平面的垂直距离。如图4所示，第一传感器110和第二传感器120发送和接收的四个超声波信号的传输路径如图4中的虚线所示。所述物位等腰三角形的三个顶点可分别为第一传感器110所处的中心位置点、第二传感器120所处的中心位置点和待测物体的最高点。第一传感器110与第二传感器120间的位置间隔为d1。承载待测物体的容器的底边宽为d2。

进一步地，还可对获取的物位等腰三角形的顶点到底边的垂直高度进行转换，转换为所述待测物体的最低点与最高点的距离。以转换后的距离为物位。

更进一步地，在获取到所述待测物体的物位后，可判定所述待测物体是否到达预设的物位点，若到达，则终止添加待测物体。

在一个实施例中，获取物位等腰三角形的顶点到底边的垂直高度为所述待测物体的物位的步骤包括以下步骤：

获取第二个超声波信号的传输距离、第四个超声波信号的传输距离以及所述平均距离中任意一个距离的平方的四分之一，生成斜边平方值。

获取所述位置间隔的平方的四分之一，生成直边平方值。

获取所述斜边平方值与所直边平方值间差值的平方根，生成所述待测物体的物位。

本实施方式，可快速测得待测物体的物位。

优选地，还可直接获取第二个超声波信号的传输距离、第四个超声波信号的传输距离以及所述平均距离中任意一个距离的二分之一，然后以获取的距离为斜边长，以所述位置间隔的二分之一为直边长，通过勾股定理公式获取所述物位等腰三角形的顶点到底边的垂直高度。

在其他实施方式中，还可通过本领域技术人员惯用的其他技术手段获取所述物位等腰三角形的顶点到底边的垂直高度。

请参阅图5，图5是本发明的物位检测方法第二实施方式的流程示意图。

本实施方式的所述物位检测方法与第一实施方式的区别在于：还包括以下步骤：

步骤S501，若第二个超声波信号的传输距离、第四个超声波信号的传输距离以及所述平均距离这三者中任意两者不满足所述预设的近似相等条件，则判断第二个超声波信号的传输距离与第四个超声波信号的传输距离是否均大于所述第一传感器与所述第二传感器间的位置间隔的二倍。

步骤S502，若是，则选取第一个超声波信号的传输距离、第二个超声波信号的传输距离、第三个超声波信号的传输距离和第四个超声波信号的传输距离中的最小值的一半为所述待测物体的物位。

本实施方式，可在第二个超声波信号的传输距离、第四个超声波信号的传输距离以及所述平均距离这三者中任意两者不满足所述预设的近似相等条件时，快速精确地检测到待测物体的物位。

优选地，如图6所示，第一传感器210和第二传感器220发送和接收的四个超声波信号的传输路径如图6中的虚线所示。第一传感器210与第二传感器220间的位置间隔为d1。承载待测物体的容器的底边宽为d2。

在其他实施方式中，还可通过本领域惯用的技术手段判断第二个超声波信号的传输距离与第四个超声波信号的传输距离是否均大于所述第一传感器与所述第二传感器间的位置间隔的二倍。

请参阅图7，图7是本发明的物位检测方法第三实施方式的流程示意图。

本实施方式的所述物位检测方法与第二实施方式的区别在于：还包括以下步骤：

步骤S701，若第二个超声波信号的传输距离与第四个超声波信号的传输距离中任意一个不大于所述第一传感器与所述第二传感器间的位置间隔的二倍，则获取所述第一传感器与所述第二传感器间的位置间隔。

步骤S702，获取第二个超声波信号的传输距离的平方值与所述位置间隔的平方值的差值，并获取所述差值的平方根为第三修正传输距离。

步骤S703，获取第四个超声波信号的传输距离的平方值与所述位置间隔的平方值的差值，并获取所述差值的平方根为第四修正传输距离。

步骤S704，选取所述第三修正传输距离、所述第四修正传输距离、第一个超声波信号的传输距离和第四个超声波信号的传输距离中的最小值的一半为所述待测物体的物位。

本实施方式，可在第二个超声波信号的传输距离、第四个超声波信号的传输距离以及所述平均距离这三者中任意两者不满足所述预设的近似相等条件时，快速精确地检测到待测物体的物位。

优选地，如图8所示，第一传感器310和第二传感器320发送和接收的四个超声波信号的传输路径如图8中的虚线所示。第一传感器310与第二传感器320间的位置间隔为d1。承载待测物体的容器的底边宽为d2。

在其他实施方式中，在选取所述第三修正传输距离、所述第四修正传输距离、第一个超声波信号的传输距离和第四个超声波信号的传输距离中的最小值的一半为所述待测物体的物位的步骤之前，还包括以下步骤：

判断所述第三修正传输距离与所述第四修正距离的差值是否大于所述位置间隔，若大于，则判定本次测量失败。

若不大于所述位置间隔，则判定所述第三修正传输距离或所述第四修正传输距离是否大于预设的最大物位高度，若大于，则判定本次测量失败，若不大于，则选取所述第三修正传输距离、所述第四修正传输距离、第一个超声波信号的传输距离和第四个超声波信号的传输距离中的最小值的一半为所述待测物体的物位。

若不大于所述位置间隔，或判定所述第三修正传输距离和所述第四修正传输距离中的最小值的一半是否大于所述第一超声波信号的传输距离与所述第三超声波信号的传输距离中的最小值的一半，若大于，则判定本次测量失败。

请参阅图9，图9是本发明的物位检测***第一实施方式的结构示意图。

本实施方式的所述物位检测***，可包括传输时间检测模块1010、传输距离生成模块1020、平均距离模块1030、第一判断模块1040和物位检测模块1050，其中：

传输时间检测模块1010，用于分别检测向待测物体发送的四个超声波信号中每个超声波信号的发送时间与接收时间的间隔，生成每个超声波信号的传输时间，其中，第一个超声波信号由第一传感器发送和接收，第二个超声波信号由所述第一传感器发送且由第二传感器接收，第三个超声波信号由所述第二传感器发送和接收，第四个超声波信号由所述第二传感器发送且由所述第一传感器接收。

传输距离生成模块1020，用于将每个超声波信号的传输时间分别与每个超声波信号的传播速度相乘，生成每个超声波信号的传输距离。

平均距离模块1030，用于在四个超声波信号的传输距离均大于预设盲区距离时，获取第一个超声波信号的传输距离与第三个超声波信号的传输距离的平均值，生成平均距离。

第一判断模块1040，用于判断第二个超声波信号的传输距离、第四个超声波信号的传输距离以及所述平均距离这三者之间是否相互满足预设的近似相等条件。

物位检测模块1050，用于在第二个超声波信号的传输距离、第四个超声波信号的传输距离以及所述平均距离这三者之间相互满足所述预设的近似相等条件时，获取物位等腰三角形的顶点到底边的垂直高度为所述待测物体的物位，其中，所述物位等腰三角形的底边长为所述第一传感器与所述第二传感器间的位置间隔，所述物位等腰三角形的两腰长度和为第二个超声波信号的传输距离、第四个超声波信号的传输距离以及所述平均距离中的任意一个。

本实施方式，通过两个同时具备收发功能的传感器向待测物体发送四个超声波信号，测量每个超声波信号的传输时间；将每个超声波信号的传输时间分别与每个超声波信号的传播速度相乘，生成每个超声波信号的传输距离；若四个超声波信号的传输距离均大于预设盲区距离，则获取第一个超声波信号的传输距离与第三个超声波信号的传输距离的平均值，生成平均距离；判断第二个超声波信号的传输距离、第四个超声波信号的传输距离以及所述平均距离这三者之间是否相互满足预设的近似相等条件；若是，则获取物位等腰三角形的顶点到底边的垂直高度为所述待测物体的物位，可不受物体的凹凸面、介质常数、湿度、粘度、导热率灯等因素的影响，连续测量待测物体的物位，实时测得物体的物位，且测量误差小、故障率低。

其中，对于传输时间检测模块1010，检测的接收时间优选地为第一次接收到各个超声波信号的时间。所述待测物可为颗粒物，如冰块。

优选地，第一传感器和第二传感器可分别为口径如图2所示的喇叭口，可有效减小测量角度，提高超声波信号的发射率和接收率。

进一步地，在通过第一传感器和第二传感器向待测物体四个超声波信号时，第一个超声波信号和第二个超声波信号可为第一传感器同时发送的一类超声波信号，第三个超声波信号和第三个超声波信号可为第二传感器同时发送的一类超声波信号。在其他实施方式中，第一传感器和第二传感器也可以分四次分别分送四个超声波信号。

在一个实施例中，传输时间检测模块1010还可用于：

通过第一传感器A向待测物体发送第一个超声波信号，并记录第一个超声波信号的发送时间。

再通过第一传感器A接收第一个超声波信号，并记录第一个超声波信号的接收时间，获取第一个超声波信号的发送时间与接收时间的差值，生成第一个超声波信号的传输时间。

通过第一传感器A向待测物体发送第二个超声波信号，并记录第二个超声波信号的发送时间。

通过第二传感器B接收第二个超声波信号，并记录第二个超声波信号的接收时间，获取第二个超声波信号的发送时间与接收时间的差值，生成第二个超声波信号的传输时间。

通过第二传感器B向待测物体发送第三个超声波信号，并记录第三个超声波信号的发送时间。

通过第二传感器B接收第三个超声波信号，并记录第三个超声波信号的接收时间，获取第三个超声波信号的发送时间与接收时间的差值，生成第三个超声波信号的传输时间。

通过第二传感器B向待测物体发送第四个超声波信号，并记录第四个超声波信号的发送时间。

通过第一传感器A接收第四个超声波信号，并记录第四个超声波信号的接收时间，获取第四个超声波信号的发送时间与接收时间的差值，生成第四个超声波信号的传输时间。

其中，在测量每个超声波信号的传输时间时，对应测量第一传感器或第二传感器对应各个超声波信号的余震时间。

优选地，四个超声波信号的频率不同。方便区分各个超声波信号，以防不同超声波信号的误检测。

进一步地，在通过第一传感器A或第二传感器B发送超声波信号前，如图3所示，可在固定传感器的固定部位加入硅胶套130，以有效减小传感器的共振和两个传感器之间的干扰。

在另一个实施例中，可预先设定检测周期，每个检测周期检测四个超声波信号的传输时间。

对于传输距离生成模块1020，超声波信号的传播速度优选地为超声波信号在空气中的传播速度，还可根据实际传播环境预先测量超声波信号的传播速度。

对于平均距离模块1030，若对应一个超声波信号的余震时间小于余震时间阈值，则判定所述超声波信号的传输距离大于预设盲区距离。若对应四个超声波信号的余震时间均小于余震时间阈值，则四个超声波信号的传输距离均大于预设盲区距离。

优选地，预设盲区距离可通过如下公式(1)计算：

h＝d1/2tana (1)；

其中，h为所述预设盲区距离，d1为第一传感器与第二传感器之间的位置间距，a为第一传感器或第二传感器的最大测量角度的一半。

在一个实施例中，本发明的物位检测***还可包括第一间隔模块、第一修正模块、第二修正模块和第一选取模块，其中：

所述第一间隔模块用于在第一个超声波信号的传输距离或第三个超声波信号的传输距离不大于所述预设的盲区距离时，获取所述第一传感器与所述第二传感器间的位置间隔。

所述第一修正模块用于获取第二个超声波信号的传输距离的平方值与所述位置间隔的平方值的差值，并获取所述差值的平方根为第一修正传输距离。

所述第二修正模块用于获取第四个超声波信号的传输距离的平方值与所述位置间隔的平方值的差值，并获取所述差值的平方根为第二修正传输距离。

所述第一选取模块用于选取所述第一修正传输距离和所述第二修正传输距离中的最小值的一半为所述待测物体的物位。

其中，对应第一个超声波信号的余震时间或对应第二个超声波信号的余震时间偏大，则判定第一个超声波信号的传输距离或第二个超声波信号的传输距离不大于所述预设的盲区距离。

优选地，还可将选取的最小值的一半作为测量物位。

进一步地，还可包括第二判断模块，用于：

判断第二个超声波信号的传输距离和第四个超声波信号的传输距离是否大于所述预设的盲区距离。

若大于，则通知所述第一间隔模块获取所述第一传感器与所述第二传感器间的位置间隔。

若不大于，则选取四个超声波信号的传输距离中最小的传输距离的一半为所述待测物体的物位。

进一步地，还可包括第三判断模块，用于：

判断所述第一修正传输距离与所述第二修正距离的差值是否大于所述位置间隔，若大于，则判定本次测量失败。

若不大于所述位置间隔，则判定所述第一修正传输距离或所述第二修正传输距离是否大于预设的最大物位高度，若大于，则判定本次测量失败，若不大于，则通知所述第一选取模块选取所述第一修正传输距离和所述第二修正传输距离中的最小值的一半为所述待测物体的物位。

若不大于所述位置间隔，或判定所述第一修正传输距离和所述第二修正传输距离中的最小值是否大于所述第一超声波信号的传输距离与所述第三超声波信号的传输距离中的最小值，若大于，则判定本次测量失败。

在其他实施例中，若第二个超声波信号的传输距离或第四个超声波信号的传输距离不大于所述预设的盲区距离，且第一个超声波信号的传输距离和第三个超声波信号的传输距离大于所述预设的盲区距离，则判定本次测量失败。

对于第一判断模块1040，所述预设的近似相等条件可为第二个超声波信号的传输距离、第四个超声波信号的传输距离以及所述平均距离这三者中任意两者的差值为0或在预设的差值范围内，如-1cm至1cm。

优选地，可通过计算第二个超声波信号的传输距离、第四个超声波信号的传输距离以及所述平均距离这三者中任意两个的差值，判断是否满足所述预设的近似相等条件，还可通过本领域技术人员惯用的其他手段判断。

对于物位检测模块1050，优选地，所述物位等腰三角形的三个顶点可分别为第一传感器所处的位置点、第二传感器所处的位置点和待测物体的最高点。

优选地，所述待测物体的物位为所述待测物体的最高点距离第一传感器和第二传感器所在平面的垂直距离。如图4所示，第一传感器110和第二传感器120发送和接收的四个超声波信号的传输路径如图4中的虚线所示。所述物位等腰三角形的三个顶点可分别为第一传感器110所处的中心位置点、第二传感器120所处的中心位置点和待测物体的最高点。第一传感器110与第二传感器120间的位置间隔为d1。承载待测物体的容器的底边宽为d2。

进一步地，还可对获取的物位等腰三角形的顶点到底边的垂直高度进行转换，转换为所述待测物体的最低点与最高点的距离。以转换后的距离为物位。

更进一步地，在获取到所述待测物体的物位后，可判定所述待测物体是否到达预设的物位点，若到达，则终止添加待测物体。

在一个实施例中，物位检测模块1050还包括第一获取模块、第二获取模块和第三获取模块，其中：

所述第一获取模块用于获取第二个超声波信号的传输距离、第四个超声波信号的传输距离以及所述平均距离中任意一个距离的平方的四分之一，生成斜边平方值。

所述第二获取模块用于获取所述位置间隔的平方的四分之一，生成直边平方值。

所述第三获取模块用于获取所述斜边平方值与所直边平方值间差值的平方根，生成所述待测物体的物位。

本实施方式，可快速测得待测物体的物位。

优选地，还可直接获取第二个超声波信号的传输距离、第四个超声波信号的传输距离以及所述平均距离中任意一个距离的二分之一，然后以获取的距离为斜边长，以所述位置间隔的二分之一为直边长，通过勾股定理公式获取所述物位等腰三角形的顶点到底边的垂直高度。

在其他实施方式中，还可通过本领域技术人员惯用的其他技术手段获取所述物位等腰三角形的顶点到底边的垂直高度。

请参阅图10，图10是本发明的物位检测***第二实施方式的结构示意图。

本实施方式的所述物位检测***与第一实施方式的区别在于：包括传输时间检测模块2010、传输距离生成模块2020、平均距离模块2030、第一判断模块2040、第二判断模块2050和第二选取模块2060，其中：

第二判断模块2050用于在第二个超声波信号的传输距离、第四个超声波信号的传输距离以及所述平均距离这三者中任意两者不满足所述预设的近似相等条件时，判断第二个超声波信号的传输距离与第四个超声波信号的传输距离是否均大于所述第一传感器与所述第二传感器间的位置间隔的二倍。

第二选取模块2060用于在第二个超声波信号的传输距离与第四个超声波信号的传输距离均大于所述第一传感器与所述第二传感器间的位置间隔的二倍时，选取第一个超声波信号的传输距离、第二个超声波信号的传输距离、第三个超声波信号的传输距离和第四个超声波信号的传输距离中的最小值的一半为所述待测物体的物位。

本实施方式，可在第二个超声波信号的传输距离、第四个超声波信号的传输距离以及所述平均距离这三者中任意两者不满足所述预设的近似相等条件时，快速精确地检测到待测物体的物位。

其中，传输时间检测模块2010、传输距离生成模块2020、平均距离模块2030和第一判断模块2040分别对应图9所示的传输时间检测模块1010、传输距离生成模块1020、平均距离模块1030和第一判断模块1040。

优选地，如图6所示，第一传感器210和第二传感器220发送和接收的四个超声波信号的传输路径如图6中的虚线所示。第一传感器210与第二传感器220间的位置间隔为d1。承载待测物体的容器的底边宽为d2。

在其他实施方式中，还可通过本领域惯用的技术手段判断第二个超声波信号的传输距离与第四个超声波信号的传输距离是否均大于所述第一传感器与所述第二传感器间的位置间隔的二倍。

请参阅图11，图11是本发明的物位检测***第三实施方式的结构示意图。

本实施方式的所述物位检测***与第二实施方式的区别在于：传输时间检测模块3010、传输距离生成模块3020、平均距离模块3030、第一判断模块3040、第二判断模块3050、第二间隔模块3060、第三修正模块3070、第四修正模块3080和第三选取模块3090，其中：

第二间隔模块3060用于在第二个超声波信号的传输距离与第四个超声波信号的传输距离中任意一个不大于所述第一传感器与所述第二传感器间的位置间隔的二倍时，获取所述第一传感器与所述第二传感器间的位置间隔。

第三修正模块3070用于获取第二个超声波信号的传输距离的平方值与所述位置间隔的平方值的差值，并获取所述差值的平方根为第三修正传输距离。

第四修正模块3080用于获取第四个超声波信号的传输距离的平方值与所述位置间隔的平方值的差值，并获取所述差值的平方根为第四修正传输距离。

第三选取模块3090用于选取所述第三修正传输距离、所述第四修正传输距离、第一个超声波信号的传输距离和第四个超声波信号的传输距离中的最小值的一半为所述待测物体的物位。

本实施方式，可在第二个超声波信号的传输距离、第四个超声波信号的传输距离以及所述平均距离这三者中任意两者不满足所述预设的近似相等条件时，快速精确地检测到待测物体的物位。

其中，传输时间检测模块3010、传输距离生成模块3020、平均距离模块3030和第一判断模块3040分别对应图9所示的传输时间检测模块1010、传输距离生成模块1020、平均距离模块1030和第一判断模块1040。第二判断模块3050对应图10所示的第二判断模块2050。

优选地，如图8所示，第一传感器310和第二传感器320发送和接收的四个超声波信号的传输路径如图8中的虚线所示。第一传感器310与第二传感器320间的位置间隔为d1。承载待测物体的容器的底边宽为d2。

在其他实施方式中，在选取所述第三修正传输距离、所述第四修正传输距离、第一个超声波信号的传输距离和第四个超声波信号的传输距离中的最小值的一半为所述待测物体的物位的步骤之前，还包括以下步骤：

判断所述第三修正传输距离与所述第四修正距离的差值是否大于所述位置间隔，若大于，则判定本次测量失败。

若不大于所述位置间隔，则判定所述第三修正传输距离或所述第四修正传输距离是否大于预设的最大物位高度，若大于，则判定本次测量失败，若不大于，则选取所述第三修正传输距离、所述第四修正传输距离、第一个超声波信号的传输距离和第四个超声波信号的传输距离中的最小值的一半为所述待测物体的物位。

若不大于所述位置间隔，或判定所述第三修正传输距离和所述第四修正传输距离中的最小值的一半是否大于所述第一超声波信号的传输距离与所述第三超声波信号的传输距离中的最小值的一半，若大于，则判定本次测量失败。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种物位检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

分别检测向待测物体发送的四个超声波信号中每个超声波信号的发送时间与接收时间的间隔，生成每个超声波信号的传输时间，其中，第一个超声波信号由第一传感器发送和接收，第二个超声波信号由所述第一传感器发送且由第二传感器接收，第三个超声波信号由所述第二传感器发送和接收，第四个超声波信号由所述第二传感器发送且由所述第一传感器接收；其中，所述待测物体为容器中的颗粒状物体；

将每个超声波信号的传输时间分别与每个超声波信号的传播速度相乘，生成每个超声波信号的传输距离；

若四个超声波信号的传输距离均大于预设盲区距离，则获取第一个超声波信号的传输距离与第三个超声波信号的传输距离的平均值，生成平均距离；

判断第二个超声波信号的传输距离、第四个超声波信号的传输距离以及所述平均距离这三者之间是否相互满足预设的近似相等条件；

若是，则获取物位等腰三角形的顶点到底边的垂直高度为所述待测物体的物位，其中，所述物位等腰三角形的底边长为所述第一传感器与所述第二传感器间的位置间隔，所述物位等腰三角形的两腰长度和为第二个超声波信号的传输距离、第四个超声波信号的传输距离以及所述平均距离中任意一个；

还包括：

若第一个超声波信号的传输距离或第三个超声波信号的传输距离不大于所述预设的盲区距离，则获取所述第一传感器与所述第二传感器间的位置间隔；

获取第二个超声波信号的传输距离的平方值与所述位置间隔的平方值的差值，并获取所述差值的平方根为第一修正传输距离；

获取第四个超声波信号的传输距离的平方值与所述位置间隔的平方值的差值，并获取所述差值的平方根为第二修正传输距离；

选取所述第一修正传输距离和所述第二修正传输距离中的最小值的一半为所述待测物体的物位。

2.根据权利要求1所述的物位检测方法，其特征在于：

若第二个超声波信号的传输距离、第四个超声波信号的传输距离以及所述平均距离这三者中任意两者不满足所述预设的近似相等条件，则判断第二个超声波信号的传输距离与第四个超声波信号的传输距离是否均大于所述第一传感器与所述第二传感器间的位置间隔的二倍；

若是，则选取第一个超声波信号的传输距离、第二个超声波信号的传输距离、第三个超声波信号的传输距离和第四个超声波信号的传输距离中的最小值的一半为所述待测物体的物位。

3.根据权利要求2所述的物位检测方法，其特征在于：

若第二个超声波信号的传输距离与第四个超声波信号的传输距离中任意一个不大于所述第一传感器与所述第二传感器间的位置间隔的二倍，则获取所述第一传感器与所述第二传感器间的位置间隔；

获取第二个超声波信号的传输距离的平方值与所述位置间隔的平方值的差值，并获取所述差值的平方根为第三修正传输距离；

获取第四个超声波信号的传输距离的平方值与所述位置间隔的平方值的差值，并获取所述差值的平方根为第四修正传输距离；

选取所述第三修正传输距离、所述第四修正传输距离、第一个超声波信号的传输距离和第四个超声波信号的传输距离中的最小值的一半为所述待测物体的物位。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的物位检测方法，其特征在于，获取物位等腰三角形的顶点到底边的垂直高度为所述待测物体的物位的步骤包括以下步骤：

获取第二个超声波信号的传输距离、第四个超声波信号的传输距离以及所述平均距离中任意一个距离的平方的四分之一，生成斜边平方值；

获取所述位置间隔的平方的四分之一，生成直边平方值；

获取所述斜边平方值与所述直边平方值间差值的平方根，生成所述待测物体的物位。

5.一种物位检测***，其特征在于，包括：

传输时间检测模块，用于分别检测向待测物体发送的四个超声波信号中每个超声波信号的发送时间与接收时间的间隔，生成每个超声波信号的传输时间，其中，第一个超声波信号由第一传感器发送和接收，第二个超声波信号由所述第一传感器发送且由第二传感器接收，第三个超声波信号由所述第二传感器发送和接收，第四个超声波信号由所述第二传感器发送且由所述第一传感器接收；其中，所述待测物体为容器中的颗粒状物体；

传输距离生成模块，用于将每个超声波信号的传输时间分别与每个超声波信号的传播速度相乘，生成每个超声波信号的传输距离；

平均距离模块，用于在四个超声波信号的传输距离均大于预设盲区距离时，获取第一个超声波信号的传输距离与第三个超声波信号的传输距离的平均值，生成平均距离；

第一判断模块，用于判断第二个超声波信号的传输距离、第四个超声波信号的传输距离以及所述平均距离这三者之间是否相互满足预设的近似相等条件；

物位检测模块，用于在第二个超声波信号的传输距离、第四个超声波信号的传输距离以及所述平均距离这三者之间相互满足所述预设的近似相等条件时，获取物位等腰三角形的顶点到底边的垂直高度为所述待测物体的物位，其中，所述物位等腰三角形的底边长为所述第一传感器与所述第二传感器间的位置间隔，所述物位等腰三角形的两腰长度和为第二个超声波信号的传输距离、第四个超声波信号的传输距离以及所述平均距离中任意一个；

还包括第一间隔模块、第一修正模块、第二修正模块和第一选取模块，其中：

所述第一间隔模块用于在第一个超声波信号的传输距离或第三个超声波信号的传输距离不大于所述预设的盲区距离时，获取所述第一传感器与所述第二传感器间的位置间隔；

所述第一修正模块用于获取第二个超声波信号的传输距离的平方值与所述位置间隔的平方值的差值，并获取所述差值的平方根为第一修正传输距离；

所述第二修正模块用于获取第四个超声波信号的传输距离的平方值与所述位置间隔的平方值的差值，并获取所述差值的平方根为第二修正传输距离；

所述第一选取模块用于选取所述第一修正传输距离和所述第二修正传输距离中的最小值的一半为所述待测物体的物位。

6.根据权利要求5所述的物位检测***，其特征在于，还包括第二判断模块和第二选取模块，其中：

所述第二判断模块用于在第二个超声波信号的传输距离、第四个超声波信号的传输距离以及所述平均距离这三者中任意两者不满足所述预设的近似相等条件时，判断第二个超声波信号的传输距离与第四个超声波信号的传输距离是否均大于所述第一传感器与所述第二传感器间的位置间隔的二倍；

所述第二选取模块用于在第二个超声波信号的传输距离与第四个超声波信号的传输距离均大于所述第一传感器与所述第二传感器间的位置间隔的二倍时，选取第一个超声波信号的传输距离、第二个超声波信号的传输距离、第三个超声波信号的传输距离和第四个超声波信号的传输距离中的最小值的一半为所述待测物体的物位。

7.根据权利要求6所述的物位检测***，其特征在于，还包括第二间隔模块、第三修正模块、第四修正模块和第三选取模块，其中：

所述第二间隔模块用于在第二个超声波信号的传输距离与第四个超声波信号的传输距离中任意一个不大于所述第一传感器与所述第二传感器间的位置间隔的二倍时，获取所述第一传感器与所述第二传感器间的位置间隔；

所述第三修正模块用于获取第二个超声波信号的传输距离的平方值与所述位置间隔的平方值的差值，并获取所述差值的平方根为第三修正传输距离；

所述第四修正模块用于获取第四个超声波信号的传输距离的平方值与所述位置间隔的平方值的差值，并获取所述差值的平方根为第四修正传输距离；

所述第三选取模块用于选取所述第三修正传输距离、所述第四修正传输距离、第一个超声波信号的传输距离和第四个超声波信号的传输距离中的最小值的一半为所述待测物体的物位。

8.根据权利要求5至7中任意一项所述的物位检测***，其特征在于，所述物位检测模块还包括第一获取模块、第二获取模块和第三获取模块，其中：

所述第一获取模块用于获取第二个超声波信号的传输距离、第四个超声波信号的传输距离以及所述平均距离中任意一个距离的平方的四分之一，生成斜边平方值；

所述第二获取模块用于获取所述位置间隔的平方的四分之一，生成直边平方值；

所述第三获取模块用于获取所述斜边平方值与所述直边平方值间差值的平方根，生成所述待测物体的物位。