模拟比较器输出由高电平变为低电平，在下降沿时刻捕获定时器的值，该值即为参考电容从电源电压Vcc放电到参考电压VREF时所需要的放电时间 tcREF ο
[0030]由于上述技术方案，本发明具有以下有益效果:本发明将超声波热量表的金属管道内有水或无水状态转换为电容量大小变化，并通过测量电容量来判断管道是否为空管；采用自主研发的电容式传感器结合单片机技术，通过差值运算求得电容式传感器的值，进而通过比较即可判断金属管道是否为空管。本发明的电容式传感器结构巧妙、成本低、与超声波热量表的匹配度高;本发明的检测系统设计合理，检测方法方便快捷，相比于现有技术具有误差小、效率高的优势。
【附图说明】
[0031]为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
[0032]图1是本发明的电容式传感器的结构示意图；
[0033]图2是电容式传感器的检测部件的结构示意图；
[0034]图3是本发明的超声波热量表空管检测系统中检测模块的结构示意图。
[0035]图中:1一检测电极，2—电介质，3—外电极。
【具体实施方式】
[0036]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0037]实施例一
[0038]参见图1和2，本发明提供一种用于超声波热量表空管检测的电容式传感器，包括检测电极1、电介质2、外电极3，所述外电极3设置在超声波热量表的金属管道表面，所述检测电极1插入超声波热量表的金属管道内，检测电极1为圆柱形导体，检测电极表面塑封绝缘层，该绝缘层为电介质2;所述检测电极1通过所述电介质2与金属管道内的水或空气接触。所述检测电极插入金属管道内的深度能够调整，该深度即指位于所述金属管道内的检测电极的长度，所述检测电极、外电极与金属管道内的水或空气组合构成一可变面积式电容式传感器。
[0039]当金属管道内充满水时，由于水的介电常数较大，ερ78.36F—12/m，所以产生的电容量也大，大约在几十PF。当管道内无水或仅有空气时，由于空气介电常数很小，εΓ??1F—12/m，所以产生的电容量也很小，大约在几pF。电容式传感器在空气和水中的最小和最大电容量分别为
[0040]Cmin = 23reoHx/ln(d2/dl)
[0041]Cmax = 23reoerHx/ln(d2/dl)
[0042]式中:εο为电介质的介电常数;er为金属管道内空气或水的介电常数;Η为检测电极插入金属管道内的深度;dl为检测电极直径;d2为电介质的直径。
[0043]实施例二
[0044]本发明还提供了一种超声波热量表空管检测系统，包括充放电回路和检测电路，所述充放电回路由参考电容、电阻和上述电容式传感器并联构成或者由参考电容和电阻并联构成，所述检测电路包括检测模块、计算模块和判断模块，
[0045]所述检测模块用于检测电容式传感器和参考电容从电源电压Vcc放电到参考电压Vref时所需要的放电时间tcsENS以及参考电容从电源电压Vcc放电到参考电压Vref时所需要的放电时间tCREF，
[0046]所述计算模块用于将检测的放电时间tCSENS和tCREF进行求差运算，得到电容式传感器的实际放电时间 tcSENS ' , tcSENS ' = tcSENS-tcREF ;
[0047]所述判断模块用于将tcSENS '与tcREF进行比较，如果tcSENS ' > tcREF，贝>J判定超声波热量表的金属管道内有水;如果tcSENS' < tCREF时，则判定超声波热量表的金属管道内无水。
[0048]参见图3，所述检测模块包括数字/模拟复用端口、模拟比较器和定时器，所述数字/模拟复用端口的一端与所述充放电回路连接，另一端与所述模拟比较器的正输入端连接，所述模拟比较器的负输入端连接参考电压Vref的输出端，所述模拟比较器的输出端与所述定时器连接；
[0049]所述充放电回路由参考电容、电阻和电容式传感器并联构成时，所述数字/模拟复用端口用于作为数字端口输出为高电平时，向所述电容式传感器和参考电容充电，作为模拟输入端口时，所述电容式传感器和参考电容通过电阻放电，并将放电电压Vcsens输入模拟比较器;所述模拟比较器用于将所述放电电压Vcsens与所述参考电压Vref进行比较，当Vcsens低于Vref时，模拟比较器输出由高电平变为低电平，在下降沿时刻捕获定时器的值，该值即为电容式传感器从电源电压Vcc放电到参考电压Vref时所需要的放电时间tcsENS ；
[0050]所述充放电回路由参考电容和电阻并联构成时，所述数字/模拟复用端口用于作为数字端口输出为高电平时，向所述参考电容充电，作为模拟输入端口时，所述参考电容通过电阻放电，并将放电电压Vcref输入模拟比较器;所述模拟比较器用于将所述放电电压Vcref与所述参考电压Vref进行比较，当V cref低于Vref时，模拟比较器输出由高电平变为低电平，在下降沿时刻捕获定时器的值，该值即为参考电容从电源电压Vcc放电到参考电压Vref时所需要的放电时间tCREF ο
[0051]优选地，所述检测电路包括I/O端口，所述I/O端口与所述充放电回路连接，所述1/0端口切换到输出时，所述电容式传感器接入所述充放电回路，所述I/O端口切换到输入，SP断开电容式传感器的充放电路径。
[0052]进一步地，所述参考电容的值小于所述电容式传感器的最大电容值，大于所述电容式传感器的最小电容值;其中，所述电容式传感器的
[0053]最大电容值为Cmax = 23TeoerHx/ln(d2/dl)，
[0054]最小电容值为Cmin = 23TeoHx/ln(d2/dl)，
[0055]式中:εο为电介质的介电常数;er为金属管道内空气或水的介电常数;Η为检测电极插入金属管道内的深度;dl为检测电极直径;d2为电介质的直径。实施例三
[0056]本发明还提供了一种超声波热量表空管检测方法，所述方法采用上述超声波热量表空管检测系统对超声波热量表的金属管道进行检测，包括以下步骤:
[0057]S1、将电容式传感器、参考电容和电阻并联构成充放电回路，检测电容式传感器和参考电容从电源电压Vcc放电到参考电压Vref时所需要的放电时间tcsENS ；
[0058]S2、将参考电容和电阻并联构成充放电回路，检测参考电容从电源电压Vcc放电到参考电压Vref时所需要的放电时间tcREF ；
[0059]S3、将检测的放电时间tcSENS和tcREF进行求差运算，得到电容式传感器的实际放电时 I司 tcSENS '，tcSENS ' = tcSENS—tcREF ；
[0000] S4、将tcSENS,与tcREF进行比较，如果tcSENS, > tcREF，则判定超声波热量表的金属管道内有水;如果tcSENS' < tCREF时，则判定超声波热量表的金属管道内无水。
[0061]具体地，所述将电容式传感器、参考电容和电阻并联构成充放电回路，检测电容式传感器从Vcc放电到Vref时所需要的放电时间tcsENS具体包括:
[0062]将电容式传感器、参考电容和电阻并联构成充放电回路，将所述数字/模拟复用端口作为数字端口输出为高电平，向所述电容式传感器和参考电容充电，将所述数字/模拟复用端口作为模拟输入端口，所述电容式传感器和参考电容通过电阻放电，并将放电电压Vcsens输入模拟比较器;所述模拟比较器获取所述放电电压Vcsens和参考电压Vref，将放电电压Vcsens和参考电压Vref进行比较；当Vcsens低于Vref时，模拟比较器输出由高电平变为低电平，在下降沿时刻捕获定时器的值，该值即为电容式传感器和参考电容从电源电压Vcc放电到参考电压Vref时所需要的放电时间tcsENS。该tcsENS的理论值为:
[0063]tcsENS = Rdis ( Csens+Cref ) 1ii(Vref/Vcc)
[0064]其中，Rdis为电阻，Csens为电容式传感器的电容，Cref为参考电容，Vref为参考电压，Vcc为电源电压。
[0065]具体地，所述将参考电容和电阻并联构成充放电回路，检测参考电容从电源电压Vcc放电