专利名称：一种电磁煮水器水位检测方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水位检测方法及系统，尤其涉及一种适用于电磁煮水设备的水位检测方法及系统。
背景技术：
目前随着科技的进步和人民群众生活水平的提高，小家电尤其是电磁设备在日常生活中的应用越来越广泛，如电磁煮水器、咖啡机、饮水机等，而在这些煮水设备中，一般都需要有水位检测装置，以利于实现各种功能，而目前在现有技术中，小家电的供电方式一般采用阻容降压供电，而采用阻容降压供电对后级是没有隔离的，而当后级没有隔离时，如果直接检测水位对人体会产生漏电危险。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种电磁煮水器水位检测方法及系统。可实现非接触、水电隔离的水位检测。为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种电磁煮水器水位检测方法，具体步骤如下:
获取所述电磁煮水器工作过程的音频信号，将所述音频信号经过信号放大电路放大处理，通过信号滤波电路提取所述音频信号的声强变化的包络线；
将包含所述声强变化的包络线的信号输入微处理器，所述微处理器将所述声强变化信号进行A/D转换，并过滤干扰信号，获得音频包络曲线；
监测所述音频包络曲线的声强 最大值，计算所述电磁煮水器加热至所述声强最大值的时间跨度值；
使用采用最小二乘法做直线拟合所述音频包络曲线，计算出所述电磁煮水器工作的起始温度；
根据所述时间跨度值与所述起始温度建立体积的数学模型公式，得出相应的水位。进一步地，计算出所述电磁煮水器工作的起始温度是通过函数T = K* Θ+C计算，其中Θ为拟合直线与χ轴的夹角，K为温度系数，C为温度偏移常数。更进一步地，所述建立体积的数学模型公式为Γ I出;7'，其中Λ t为所述时间跨度值，T为起始温度，a为校正系数，M为比例系数。相应地，本发明实施例还提供了一种电磁煮水器水位检测系统，包括拾音单元、信号放大单元、信号滤波单元、微处理器模块；
所述拾音单元用于获取电磁煮水器工作过程的音频信号；
所述信号放大单元将所述音频信号进行放大处理；
所述信号滤波单元用于提取所述音频信号的声强变化的包络线；
所述微处理器模块包括A/D转换单元、去干扰单元、运算单元，所述A/D转换单元将包含所述声强变化的包络线的信号进行量化成数字信号，并经所述去干扰单元去除干扰信号成份获得音频包络曲线；监测所述音频包络信号的声强的最大值，计算所述电磁煮水器加热至所述最大值的时间跨度值，使用采用最小二乘法做直线拟合所述音频包络曲线，计算出所述电磁煮水器工作的起始温度；所述运算单元根据所述时间跨度值与所述起始温度建立体积的数学模型公式，得出相应的水位。进一步地,所述计算出所述电磁煮水器工作的起始温度是通过函数T = K*0+C计算，其中Θ为拟合直线与χ轴的夹角，K为温度系数，C为温度偏移常数。更进一步地，所述建立体积的数学模型公式为Γ =..... &ι'η，其中λ t为所述时间跨度值，T为起始温度，a为校正系数，M为比例系数。实施本发明实施例，具有如下有益效果:本发明利用水在经电磁设备加热过程的特有声音变化曲线，通过拾音器采集烧水过程的声强变化音频，经过放大处理以及滤波后由微处理器进行A/D转换，利用高斯曲线拟合建立声强包络曲线，以及建立体积的数学模型公式计算出所加热的水的体积得出水位，本发明避免了在水壶中设置任何检测装置，并且检测是通过声音采集与微处理器运算处理进行，克服了现有技术中的需要供电等不利、不安全缺陷。
图1是本发明所获取的音频包络曲线的示意 图2是给出图1水量的两部的音频包络曲线示意 图3是给出当加热水的温度初始值为80°C的音频包络曲线示意 图4是本发明系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、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。本发明实施提供了一种电磁煮水器水位检测方法，根据电磁煮水器在烧水过程的声音的变化规律，
在电磁煮水器上设置声音传感器，取得电磁煮水器在烧水过程中的音频信号，通过声音信号放大电路对音频信号进行放大处理，以便于进行下一步处理；将放大后的音频信号通过滤波电路，剔除高频成份，提取音频信号的包络线，将包含声强变化的包络线的信号输入微处理器，通过微处理器的A/D转换器，将音频信号量化采集成数字信号，通微处理器内置的程序处理掉干扰信号成份，获得音频包络曲线，如图1所示的示意图，纵坐标表示声强，横坐标表示为时间。其中，电加热设备工作时声强信号由背景声响和水加热时的信号叠加而成，所述背景声响是风扇噪声、振动锅响、外界噪声等。煮水设备加热时声强会发生周期性变化，通过声音传感器获取煮水设备加热时的声音信号，滤除干扰成份，并将此信号放大，然后信号经过滤波电路提取出声强的包络线，通过高斯曲线拟合找出数学模型，并建立坐标系。
当水量增加时，音频包络曲线也随着做相应的变化，图2示出了当水量为图1的两倍时加热水至沸腾时的变化曲线示意图。而当所加热的水的起始温度为80°C时，其所表示的变化曲线如图3所示。根据图1、图2、图3所示的音频包络曲线示意图可知，水在电磁煮水器加热时声强的变化趋势是先升后降，最后趋于稳定。由图可知，后半部分t2至t3时间段之中声强变化相似度比较高，得出不同水位的声强变化在此区间可区分度不高，由此不做分析。本发明实施例选择将水加热至声强最大值这一阶段的曲线为作检测依据，提高检测的准确率，即tft2阶段。实时监测音频包络曲线出现的最大值，计算电磁煮水器加热至所述声强最大值的时间跨度值，且通过程序对音频包络曲线做最小二乘法做直线拟合，由拟合得到的直线，求出直线与X轴的夹角，求出特征角Θ,通过函数T = K* Θ+C计算烧水过程的初始温度，其中K为温度系数，C为温度偏移常数。根据时间跨度值与所述起始温度建立体积的数学模型公式为:
权利要求
1.一种电磁煮水器水位检测方法，其特征在于，具体步骤如下: 获取所述电磁煮水器工作过程的音频信号，将所述音频信号经过信号放大电路放大处理，通过信号滤波电路提取所述音频信号的声强变化的包络线； 将包含所述声强变化的包络线的信号输入微处理器，所述微处理器将所述声强变化信号进行A/D转换，并过滤干扰信号，获得音频包络曲线； 监测所述音频包络曲线的声强最大值，计算所述电磁煮水器加热至所述声强最大值的时间跨度值； 使用采用最小二乘法做直线拟合所述音频包络曲线，计算出所述电磁煮水器工作的起始温度； 根据所述时间跨度值与所述起始温度建立体积的数学模型公式，得出相应的水位。
2.根据权利要求1所述的电磁煮水器水位检测方法，其特征在于，计算出所述电磁煮水器工作的起始温度是通过函数T = K* Θ+C计算，其中Θ为拟合直线与χ轴的夹角，K为温度系数，C为温度偏移常数。
3.根据权利要求2所述的电磁煮水器水位检测方法，其特征在于，所述建立体积的数学模型公式为F::: 1- M如—n，其中Λ t为所述时间跨度值，T为起始温度，a为校正系数,M为比例系数。
4.一种电磁煮水器水位检测系统，其特征在于，包括拾音单元、信号放大单元、信号滤波单兀、微处理器模块； 所述拾音单元用于获取电磁煮水器工作过程的音频信号； 所述信号放大单元将所述音频信号进行放大处理； 所述信号滤波单元用于提取所述音频信号的声强变化的包络线； 所述微处理器模块包括A/D转换单元、去干扰单元、运算单元，所述A/D转换单元将包含所述声强变化的包络线的信号进行量化成数字信号，并经所述去干扰单元去除干扰信号成份获得音频包络曲线；监测所述音频包络信号的声强的最大值，计算所述电磁煮水器加热至所述最大值的时间跨度值，使用采用最小二乘法做直线拟合所述音频包络曲线，计算出所述电磁煮水器工作的起始温度；所述运算单元根据所述时间跨度值与所述起始温度建立体积的数学模型公式，得出相应的水位。
5.根据权利要求4所述的电磁煮水器水位检测系统，其特征在于，所述计算出所述电磁煮水器工作的起始温度是通过函数T = K* Θ+C计算，其中Θ为拟合直线与X轴的夹角，K为温度系数，C为温度偏移常数。
6.根据权利要求5所述的电磁煮水器水位检测系统，其特征在于，所述建立体积的数学模型公式为Γ二 1.....，其中At为所述时间跨度值，T为起始温度，a为校正系 数,M为比例系数。
全文摘要
本发明实施例公开了一种电磁煮水器水位检测方法，具体步骤为获取所述电磁煮水器工作过程的音频信号，将所述音频信号进行放大处理，并滤波得取声强变化的包络线，通过微处理器进行A/D转换，去除干扰信号获得音频包络曲线，实时监测该音频包络曲线，计算加热至所述声强最大值的时间跨度值，使用采用最小二乘法做直线拟合所述音频包络曲线，计算出所述电磁煮水器工作的起始温度；根据所述时间跨度值与起始温度建立体积的数学模型公式，计算出水位。本发明实施例还公开了一种电磁煮水器水位检测系统。采用本发明，避免了在水壶中设置任何检测装置，并且检测是通过声音采集与微处理器运算处理进行，克服了现有技术中的需要供电等不利、不安全缺陷。
文档编号G01F23/296GK103245398SQ20131014145
公开日2013年8月14日 申请日期2013年4月23日 优先权日2013年4月23日
发明者余庆喜, 余俊忠, 朱泰建, 蔡美福, 吴小辉 申请人:傅胤荣