用于确定容器中液体类型的装置以及用于控制该装置的方法

专利名称：用于确定容器中液体类型的装置以及用于控制该装置的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于确定容器中液体类型的装置和方法，尤其是，涉及一种用于确定容器中液体是否是主要包含水的液体以及该液体是否不具有危险性。
背景技术：
客运公共机构，例如航空公司、铁路部门以及公共汽车公司，都负有安全运送乘客的职责。尤其是，涉及飞机的意外事件会导致一场灾难，因此需要高水平的安全性。因此，需要对飞机乘客进行多种测试，例如利用X射线成像装置检查行李、通过搜身或者利用金属检测器来进行身体检查，以及，在需要的情况下，还进行审问，从而挑出具有恶意企图的乘客并且防止他们登机。然而，考虑到乘客数量众多以及乘客的便利，难以对所有乘客进行长时间的严格检查或者进行审问。同时，具有恶意企图的乘客(例如恐怖分子)会试图逃过这些检查，然后将危险物带到飞机上。虽然，只要这些危险物能够由当前的行李检查等检查出来，则不会存在问题，但是，仍然有一些利用金属检测器或者X射线成像装置难以检查出来的物，例如汽油或者其他易燃液体。汽油和其他危险液体可以容易地从市场上获取。如果将这种危险液体装在市售饮料容器(例如PET瓶)当中，则例如会变得更难从真正的饮料中将其辨别出来，而那些具有险恶企图的人通常采用这种伎俩。因此，需要针对这种危险行为设计和制备出对策。
为了从通常主要包含水的饮料中辨别出例如汽油的危险液体，可以对该液体进行感官检测，例如闻，或者采用其他多种方法。然而，在登机之前的行李检查中，时间是最重要的问题，该检查应当尽可能快的完成。响应于这种需求，本发明人已经开发出一种基于根据液体类型不同带来的介电常数差异来确定由例如PET瓶的绝缘(介电)材料制成的容器中的液体的类型。在由本申请的申请人提交的日本专利申请2003-198046或2003-385627中的说明书中描述了关于这种技术的发明。
除了上述的基于根据液体类型不同带来的介电常数差异来确定液体的类型的方法之外，还可以想到这样一种方法，该方法利用根据液体类型不同带来的热特性的差异。例如，专利文献1公开了一种采用供热装置和温度变化测量装置的技术，这些装置被设置在例如汽车的油箱的燃料箱内。在该技术中，基于传输到箱体壁表面侧以及燃料侧上的导热部件的热况来检测箱体内的燃料的性质(例如它的沸点以及T50值)。专利文献2公开了一种用于对于将水及类似物导入油罐或输油通道进行检测的技术，其中使用间接加热流检测器用作液体辨别装置。人们熟知的是，间接加热流量计是一种包括加热元件和流速检测元件(温度传感器)的流速计，其被设置在流体内，并利用了流速检测元件的温度根据流速而改变的特性。在专利文献2公开的该技术中，利用了以下事实来识别流体，即，间接加热流量计在流速为零时的初始输出根据其接触的流体的热特性而变化。另外，专利文献3公开了一种采用液位测量装置的技术，该液位测量装置采用了装备有用于加热容器的外表面的加热装置以及设置在加热装置附近的温度传感器的测量模块。在该液位测量装置中，以偏置的方式在容器的外面将多个测量模块设置成一行，该装置旨在当容器中有液体以及当容器中没有液体时，基于容器外壁中热况的差异，来检测液位位于哪些测量模块之间。专利文献1到3中公开的这些技术都是试图基于液体的热特性(包括当没有液体时的情况)来辨别液体的类型(或者液体的有无)。
专利文献1日本专利公开(Kokai)No.10-325815A(1998)专利文献2日本专利公开(Kokai)No.2000-186815A专利文献3日本专利公开(Kokai)No.2002-214020A

发明内容
本发明将解决的问题如上所述，本发明人已经开发出一种用于基于根据液体类型不同带来的介电常数的差异来辨别容器中液体的类型的装置和方法，作为适用于确定即将带到飞机上等的液体是否安全的检测装置。然而，通过测量原理可以看到，仅在容器是由绝缘(介电)材料制成的情况下才可以适用该技术。而可以带到交通工具上的饮料容器不仅仅限于PET、玻璃瓶以及其他绝缘体，还可以采用例如铝罐的导电金属容器。因此，需要一种快速的、非接触式的检查方法，其能够处理这些导电金属容器以及PET瓶之类的容器。
为了辨别导电容器中的液体类型，可以使用根据专利文献1到3的技术。然而，在专利文献1和2中公开的传感器都是设置在容器内，当需要考虑速度时则不适用，例如如上所述的在登机之前进行行李检查期间。此外，专利文献1和2的技术需要传感器接触容器内的液体，这就需要以损毁性检查的方式将密封饮料打开。使传感器接触饮料从卫生角度说也是不可取的。因此，上述技术不能适用于行李检查等类似检查。考虑到应用到飞机行李检查，允许从外部辨别出容器内的液体类型的技术是不可缺少的。根据专利文献3的技术实际上能够从容器的外部测量液体的性质(是否存在液体)。然而，它仅能够检测出液体是否存在而不能检测液体的类型。
在一种能够快速确定例如铝的导电材料制成的容器中的液体类型而不用打开容器的方法中，使用例如卤素灯的红外热源用于非接触式测量。然而，本发明人了解到在采用该技术时需要改进的几点。也就是，具有例如卤素灯的红外热源的容器外壁的加热涉及依赖于容器的外壁的性质的不同加热条件的问题，容器的外壁的性质例如是容器外壁的形状或者施于容器外壁的涂料的类型。因此，在以非接触式方式测量加热点附近的温度的该系统中，测量值的误差会因容器外壁的形状等的影响而增加。另外，当使用卤素灯时，装置的使用寿命受到卤素灯的使用寿命的限制，这与延长装置的使用寿命的需求是背道而驰的。此外，还有其他的需求，例如减小加热和温度测量装置的尺寸以及将该装置设计成适于批量生产。
本发明的目的之一是，提供一种无论容器材料如何都能够从容器外部优选以非接触式方式快速辨别容器中液体的类型的技术。本发明的另一个目的是，提供一种无论容器材料如何都能够从容器外部快速确定容器中液体的类型的液体确定技术，其中容器外壁被稳定地加热，而加热点附近的温度能够被稳定地测量。本发明的另一个目的是延长相关装置的使用寿命。本发明的另一个目的是，实现加热单元和温度测量单元的尺寸的减小，以及提供一种适于批量生产的装置。
用于解决该问题的方法以下是本说明书中公开的发明，其被称为发明1、发明2等等，以便相互区分。提供这种标号仅仅是用于索引目的以及出于方便的目的，它并不是表示本发明的相对范围或者它们的顺序。根据发明1的用于确定容器中液体类型的装置包括设置在容器外的热源、设置在热源附近用于将容器外壁的温度转换成电压或电流的温度传感器、能够发出警报指示容器中的内容物为危险物的通知装置、以及控制确定电路，从而控制供给到热源的电力、并将温度传感器在时间t1的输出值和在时间t1+t2的输出值之间的差与预定阈值比较、以及将警报信号输出到通知装置，其中时间t1是在将电力供给到热源之前或者之时的时间，而时间t1+t2是从时间t1开始经过预定时间t2的时间。
在根据发明1的用于确定容器中液体类型的装置中，将热量供给到容器壁的局部部分达特定时间，然后测量在供给热量的位置附近的容器壁中的温度变化。热量如何供给到容器壁的模型被分散为包括两条路径，也就是，一条是将热量导入容器(容器材料)中的路径，另一条是将热量导入容器中液体的路径。假设供给热量的那部分的面积相对于容器壁的总面积而言足够小，以及假设关注的区域(测量温度的位置)足够靠近热量供给部分，则被供给热量的容器壁可以认为是无限延伸的平板。因此，可以认为在一点供给的热量是在平板内从热量供给点的中心开始径向散布。因此，通过假设从热量供给点开始的导热的一维模型，可以定性的理解测量点上的热分布。也就是，可以通过假设在热量供给点附近径向设置的一维散热体来考虑发明1中的测量点上的热分布。
现在假设将大小为Q的热量供给到点x0(x＝0)，点x0处的温度为Ts，以及无穷远的温度x∞为T∞，根据一维散热体的导热模型，由下面的公式1来表示点x处的温度T(公式1)T-T∞＝(Ts-T∞)exp(-SQRT(hp/kA)x)其中，exp是自然对数，SQRT是平方根，h是传热系数，p是散热体的边界长度，k是金属的导热率，而A是散热体的截面面积。
当假设液体接触一维散热体的一侧、并且所述散热体的另一侧被绝热时，则边界长度p近似由散热体的宽度l及其厚度t的和来表示。由于l相对于t是足够小的值，所以，公式1可以由公式2来表示(公式2)T-T∞＝(Ts-T∞)exp(-SQRT(h/kt)x)由于传热系数h不是物理属性值，所以它由近似物理值的函数来表示。由于当水平柱被液体包围时平均传热系数(Nusselt数)N由公式3来表示，所以传热系数h可以由公式4来表示(公式3)(hl/λ)＝N＝0.1(13gν-2Cpμλ-1)1/3(公式4)h＝0.1(λ2gCpρ2μ-1)1/3其中g是重力加速度，ν是液体的粘滞率(＝μ/ρρ是液体密度)，Cp是在液体恒温下的比热，μ是液体粘度，以及λ是液体的导热率。
当公式2写成T-T∞＝(Ts-T∞)exp(-x/τ)时，温度相对于一维散热体的距离x的衰减的特征在于衰减系数τ，并且，当采用公式4时，τ由公式5来表示(公式5)τ＝(ktμ1/3λ-2/3g-1/3Cp-1/3ρ-2/3)1/2也就是，可以看到，当散热体材料(容器)的导热系数k或者散热体厚度(容器厚度)t增加时，τ随之增加，使得即使在距离供热点较远的位置也能够观测到温度的增加。这表明，如果发明1所采用的容器的材料被选为使得该材料的导热系数k充分大于液体(假设该液体为水或者例如酒或汽油的易燃液体)的导热系数λ，或者如果容器的厚度t足够大，则在远离供热点的位置上的温度也可以被观测到良好的结果。适用于发明1的容器的材料的实例包括例如铝或者铁的金属。这些金属所具有的导热系数充分大于容器中液体的导热系数。在发明1中，供热点和温度传感器的观测点之间的距离被假设处于数毫米到数厘米的范围内。
通过公式5，可以看到，导热系数λ和液体的密度ρ越大，对于τ的影响就将会越大。也就是，随着导热系数λ和液体的密度ρ增加，τ会减小，以使得当供热量(Q)恒定时观测点的冷却速度增加。这就表明，当容器可以填充多种类型的液体时，以及当它们的热特性不同时(尤其是导热系数λ和密度ρ)，则可以基于它们的热特性来检测液体的差异。
如上所述，即使在局部供热的容器外壁上距离供热点比较远的观测点上，也可以观测反映容器中液体的热特性(尤其是，导热系数λ和密度ρ)的温度变化。在发明1中，通过比较供热之前的温度和供热之后一定时间处的温度，来确定容器中液体的类型。水的导热系数是0.63(W/mk)，而酒精和汽油的导热系数分别是0.18(W/mk)和0.15(W/mk)，这表明水的导热系数是酒精和汽油的导热系数的3.5倍多。因此，当容器中为水时，观测点容易冷却，而当容器中为危险液体时，例如酒精和汽油，观测点则不容易冷却。因此，通过提前设置关于供热之前和之后的温差的阈值，如果超过该阈值则能够确定容器中液体是安全液体，而如果没有超过该阈值则能够确定容器中液体是危险液体，在后一种情况中则会发出警报。
在发明1中，从外部供热，并且能够基于容器外壁的温度测量来确定容器中液体的类型。因此，不必打开容器并且简化了确定过程，从而非常适于在登机等之前进行的行李检查。另外，因为通过进行两次测量就能够完成对容器外壁的温度测量，所以能够非常简单和快速的确定容器中液体的类型。
为了基于温度测量的结果来确定液体类型，测量结果(温度传感器的输出)可以被处理为数字数据、并且利用例如CPU的信息处理装置在软件中处理。在这种情况下，控制确定电路可以具备下面的结构。也就是，恒定电流电路可以包括计时器、能够将电力供给到热源的供电电路、用于输出到通知装置的警报信号的通知信号产生电路、用于将温度传感器的输出转换成数字数据的模数转换器、用于记录程序和数据的数据存储单元、以及用于根据数据存储单元中存储的程序执行处理过程的运算处理单元。程序使运算处理单元执行下列步骤第一步骤，在该步骤中，在所述供电电路没有对所述热源供给电力的情况下，从所述计时器获取当前时间并表示为t1，并从所述模数转换器获取数据并表示为SO1，并将所述数据记录在所述数据存储单元中；第二步骤，在该步骤中，将到达所述供电电路的控制信号切换为ON信号，用于向所述热源供电，以及，在经过预定时间后，将到达所述供电电路的所述控制信号切换为OFF信号M，以用于不再向所述热源供电；第三步骤，在该步骤中，从所述计时器获取当前时间，并确定所获取的当前时间是否超过所述时间t1和经过的时间t2的和，即时间t1+t2；第四步骤，在该步骤中，如果在第三步骤中确定所述当前时间超过时间t1+t2，则从所述模数转换器获取数据，并将该数据记录到所述数据存储单元中作为值SO2；第五步骤，在该步骤中，计算所述值SO1和SO2之间的差SO2-SO1，并将其与预定阈值进行比较；以及第六步骤，在该步骤中，根据在第五步骤中的所述差值SO2-SO1与所述阈值的比较结果，从所述通知信号产生电路输出所述警报信号。
可选的是，可以将温度传感器的输出处理为模拟数据，可以在模拟电路中确定是否超过了该阈值。在这种情况下，恒定电流电路包括灯电路，其用于在接收表示测量开始的信号时产生灯电压；第一锁存电路，其用于，当所述模拟电路的输出的绝对值是|V1|时，锁存所述温度传感器的值；供电电路，其用于，当所述灯电路的输出绝对值是大于所述|V1|的|V2|时，开始对所述热源供电，并且当经过预定时间之后停止所述供电；第二锁存电路，其用于，当所述灯电路的电压达到大于|V2|的|V3|时，锁存所述温度传感器的输出值；差分放大电路，向其输入有所述第一锁存电路和所述第二锁存电路的输出；以及通知信号产生电路，用于比较所述差分放大电路的输出与预定阈值，并且将所述警报信号输出到所述通知装置。
热源和温度传感器可以被设置为与容器的壁分开。这种热源的一个实例是卤素加热器，而这种温度传感器的一个实例是红外热电堆。通过将热源和温度传感器设置成与容器的外壁分开，可以更快地进行确定，并且可以避免热阻的问题，其中在需要接触的情况下热阻依赖于接触方式。也就是，在需要接触的情况下，热阻依赖于接触压力、接触表面上存在的灰尘等而改变或变化，从而使得不可能执行准确的测量或者导致较差的测量可再现性。在发明1中可以避免这些可能出现的问题，在所述发明1中可以进行非接触式的测量。
可以在热源和温度传感器之间设置光吸收热屏蔽部件。这种热屏蔽部件增强了测量灵敏度。当热源是卤素加热器、并且温度传感器是红外热电堆时，还可以期望这种热屏蔽部件提供屏蔽红外射线的功能。
另外，可以提供一种用于检测容器的放置的容器传感器，并且可以使用来自容器传感器的信号作为启动确定过程的触发信号。通过这种方式，可以简化操作。
旨在提供一种用于确定容器中液体类型的装置的发明1也可以理解为旨在提供一种控制这种装置的方法的发明2。具体而言，发明2旨在提供一种用于控制用于确定容器中液体类型的装置的方法，该装置包括热源，其被设置在所述容器外；温度传感器，其被设置在所述热源附近，用于将所述容器的外壁的温度转换成电压或电流；通知装置，其能够发出用于指示所述容器中的内容物是危险物的警报；以及恒定电流电路。该方法包括以下步骤在时间t1存储或者保持所述温度传感器的输出值；在所述时间t1之后的时间t3，启动对所述热源的供电；在所述时间t3之后的时间t4，停止对所述热源的供电；在所述时间t3之后的时间t5存储或者保持所述温度传感器的输出值；计算所述温度传感器在时间t1时的输出值与所述温度传感器在时间t5时的输出值之间的差值；将所述差值与预定阈值进行比较；以及根据所述差值和阈值之间的比较结果，向所述通知装置发出警报。
在控制方法的发明2中，时间t5可以在时间t4之后。也就是，在进行第一温度测量之后，启动供热，然后停止供热，接着进行第二温度测量。当热源由卤素加热器构成、并且温度传感器由红外热电堆构成时，能够消除涉及热源的红外散射光的影响。
在本说明书中还公开了其他发明。发明3旨在提供一种用于确定容器中液体类型的装置，该装置包括接触容器的一个或多个柔性膜；温度传感器，其被提供给所述单个膜或者所述多个膜中的一个；热源，其被提供给与被提供所述温度传感器的所述单个膜或所述多个膜中的一个相同或不同的膜；通知装置，其能够发出用于指示所述容器中的内容物为危险物的警报；供电装置，其用于向所述热源供电；运算比较装置，其获取所述温度传感器的输出，计算比较值，并将该比较值与所述阈值进行比较；警报信号输出装置，用于根据所述运算比较装置的比较结果向所述通知装置输出警报信号；以及控制装置，用于控制所述供电装置、所述运算比较装置以及所述警报信号输出装置。
在用于确定容器中液体类型的该装置的该发明3中，将该热源提供给接触到容器外壁的柔性膜。因此，经利用接触的红外固体导热实现了热量从热源到容器外壁的传导，从而能够稳定的加热容器外壁。另外，因为将温度传感器提供给接触到容器外壁的柔性膜，所以可以通过利用接触的红外固体导热将热量从容器外壁传导到温度传感器，从而能够实现稳定的温度测量。热源不必是卤素灯，而可以由电阻器元件构成，从而可以获得更长的使用寿命，因而延长了该装置的使用寿命。另外，可以从较宽的范围中选取提供给柔性膜的热源和温度传感器，并且它们可以容易地减小尺寸并更好地适于批量生产。
提供给柔性膜的热源的实例包括半导体元件，例如电阻器元件和珀耳帖元件，以及光学元件，例如感应加热元件以及半导体红外激光器。然而，热源不受到特别的限制，只要它是能够安装到柔性膜上的元件即可。从可批量生产性、运行寿命、尺寸、稳定性等方面考虑，在柔性膜上构图电阻器元件是有利的。
能够提供给柔性膜的温度传感器的实例包括电阻器元件、热电偶、具有PN结的半导体元件(双极半导体元件)以及其他热敏元件。然而，温度传感器不受到特别的限制，只要它是能够安装到柔性膜上的元件即可。从可批量出生性、运行寿命、尺寸、稳定性等方面考虑，在柔性膜上构图电阻器元件是有利的。
柔性膜的一个实例是聚酰亚胺膜。聚酰亚胺膜是热稳定膜以及化学稳定膜，并且当热源和温度传感器是通过在膜上构图而形成时，该膜能够有利的用于密封热源和温度传感器，从而获得改进的抗氧化性。然而，柔性膜的材料不限于聚酰亚胺，还可以采用其他的实例，包括聚酰胺、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、丙烯酸树脂、聚四氟乙烯以及其它有机树脂。
在用于确定容器中液体类型的该装置的该发明3中，当设置该膜时将其弯曲，以使得曲率极点面向放置容器的平面。因此，当放置容器时，因为该膜的柔性，热源和温度传感器会压靠容器的外壁。因此，当热源和温度传感器压靠容器的外壁时，能够确保足够的接触面积，并且能够减小热阻。
该装置可以具有第一结构，其中在第一结构中，该膜的弯曲表面沿在容器的高度方向延伸的线接触容器，或者具有第二结构，其中在第二结构中，它沿在容器的圆周方向延伸的线接触容器。在第一结构中，热源和温度传感器的设置自由度比较大，从而能够在单独的膜上设置热源和温度传感器。当在单独的膜上设置热源和温度传感器时，能够减小并非经容器传导的从热源到温度传感器的热传导，并且能够改进测量准确度。在第二结构中，能够减小当放置容器时对膜造成损坏的可能性。也就是，当将容器(例如饮料铝瓶或者PET瓶)安装到该装置上时，容器通常会从其被保持的位置放低。如果相对着容器的底表面设置弯曲表面的U形截面(第一结构)，则该膜的U形截面可能会被容器的底部拉带，从而被损坏。然而，在第二结构的情况中，容器的底表面为所述弯曲面，从而当放低容器时，容器底部可能对该膜造成的牵动会被该膜的柔性所吸收，从而不会导致对膜的损坏。
可选的是，该膜可以沿容器的外壁设置。也就是，虽然像前一实例中那样将该膜设置成U形，但是容器不接触弯曲膜的伸出部分，而是紧贴地保持在U形的凹部。在这种情况下，提供给该膜的热源和温度传感器也能够紧密接触容器的外壁，并且甚至可以通过利用容器的重量进一步按压该膜。因为该膜是柔性的，所以它能够变形为与容器的外壁共形，从而热源和温度传感器能够准确地、紧密地接触到容器的外壁。
温度传感器的尺寸可以小于热源。通过减小温度传感器的尺寸，可以减小温度传感器的热容，可以减少测量时间以及可以改进测量的准确度。
可以提供多个热源，而可以将温度传感器设置在多个热源之间。通过在温度传感器的周围提供多个热源，可以将足够的热量传送到容器的外壁，从而减少测量时间。
优选，热源和温度传感器由通过在该膜上构图形成的电阻器元件构成，如上所述。这些元件的材料的实例包括铜箔膜、钨薄膜、掺杂硅以及其他半导体材料。通过选择材料以及该材料的电阻率、膜厚、例如图形的线宽的尺寸，可以将这些元件的阻值适当的确定为设计变量。
在用于确定容器中液体类型的装置的发明3中，控制装置控制供电装置，以使得供电装置在时间t1给热源供电，而在t1之后的时间t2停止供电。控制装置在时间t3测量温度传感器的输出值O1，在t3和t1之后的时间t4测量温度传感器的输出值O2，以及从输出值O2和O1计算比较值。也就是，基于在从热源加热之前和之后的容器外壁中的温度变化来确定容器中液体的类型。
在发明3的情况中，通过应用发明1中讨论的对热分布的分析结果来解释该热分布。也就是，在一维散热体导热模型中，当点x上的温度T由公式1和2来表示时，当水平柱由液体液体包围时的平均导热系数(Nusselt数)由公式3表示，以及当导热系数h由公式4来表示时，表示温度相对于一维散热体的距离x衰减的特征的衰减常数τ(热曲线)能够由公式5来表示。
也就是，随着散热体材料(容器)的导热系数k或者散热体厚度(容器厚度)t的增加，τ也增加，表示在距离供热点相对较远的位置处能够观测到温度的升高。这表明，通过选择发明3所采用的容器的材料以使得该材料的导热系数k充分大于容器中液体(假设为水或者例如酒精或汽油的易燃液体)的导热系数λ，或者通过采用具有足够厚度t的容器，能够对远离供热点的位置处的温度进行观测并且结果良好。适于发明3的容器材料的实例包括例如铝和铁的金属。这些金属的导热系数充分大于容器中液体的导热系数。在发明3中，假设供热点和温度传感器之间的距离在数毫米到数厘米的范围中。
通过公式5，还可以看到，液体的导热系数λ和密度ρ越大，对于τ的影响就越大。也就是，随着液体的导热系数λ和密度ρ增加，τ会减小，表示如果供热量(Q)恒定，观测点的冷却速度增加。因此，如果容器填充的液体的类型改变时能够检测到液体之间的差异，因此其热特性(尤其是导热系数λ和密度ρ)会改变。
如上所述，在距离局部供热到容器的供热点较远的观测点上，也能够观测到反映容器中液体的热特性(尤其是，导热系数λ和密度ρ)的温度变化。在发明3中，通过比较供热之前的温度和供热之后一定时间之后的温度，来确定容器中液体的类型。水的导热系数是0.63(W/mk)，而酒精和汽油的导热系数分别是0.18(W/mk)和0.15(W/mk)，这表明水的导热系数是酒精和汽油的导热系数的3.5倍多。因此，当容器中为水时，观测点容易冷却，而当容器中为酒精、汽油或其他危险液体，观测点则不容易冷却。因此，通过设置关于供热之前和之后的温差的阈值，如果超过该阈值则能够确定容器中液体是安全液体，而如果没有超过该阈值则能够确定容器中液体是危险液体，在后一种情况中则会发出警报。
另外，在发明3中，因为从外部供热，并且能够基于容器外壁的温度的测量来确定容器中液体的类型，所以，不必打开容器并且确定过程得以简化，这就使得该装置非常适于在登机等之前进行的行李检查。另外，因为通过进行两次测量就能够完成对容器外壁的温度测量，所以能够非常简单和快速地确定容器中液体的类型。
该发明3中的控制装置可以控制供电装置，使得供电装置在时间t1给热源供电，而在t1之后的时间t2停止供电，在时间t5之前的、放置所述容器的时间t6，测量所述温度传感器的输出值O3，在所述时间t5之后、所述时间t1之前的时间t7，测量所述温度传感器的输出值O4，在时间t3测量所述温度传感器的输出值O1，以及在所述时间t3和t1之后的时间t4，测量所述温度传感器的输出值O2；从所述输出值O4和O3确定校正值；以及从所述输出值O2和O1及所述校正值计算所述比较值。实际上，容器的温度或者其中的液体的温度经常和测量环境温度(即在放置容器之前的温度传感器的温度)有非常大的差别。例如，当饮料是茶或者咖啡时，在售卖或携带时该饮料是加热的。在这些情况下，温度传感器的温度读取会因容器中液体的温度(容器的外壁的温度)的影响而发生漂移。通过在进行测量之前测量传感器的输出值O3和O4，能够预测和校正这些漂移值。也就是，根据上述发明，能够校正容器温度对环境温度的漂移，从而能够对容器中液体的类型进行准确的确定。
还能够如下进行对因容器温度和环境温度之间的差异而产生的传感器输出的漂移的预测。也就是，控制装置控制供电装置，使得其在时间t1向所述热源供电，而在t1之后的时间t2停止所述供电。控制装置还在时间t5之前的、放置所述容器的时间t6，测量所述温度传感器的输出值O3，在时间t3测量所述温度传感器的输出值O1，以及在所述时间t3和t1之后的时间t4，测量所述温度传感器的输出值O2；以及基于所述输出值O2、O1及O3计算所述比较值。也就是，从输出值O3和输出值O1或O2确定该校正值，以及从输出值O1和O2及校正值计算比较值。这意味着当确定该校正值时，能够由对O1或O2的测量来代替对传感器输出值O4的测量。
可选的是，在发明3中，还提供第二温度传感器，其接触所述容器、并且其与所述热源的距离大于所述热源和所述温度传感器之间的距离。控制装置控制供电装置，使得其在时间t1向所述热源供电，并在所述时间t1之后的时间t2停止所述供电。控制装置还在时间t3测量所述温度传感器的输出值O1，在所述时间t3和t1之后的时间t4测量所述温度传感器的输出值O2，以及在所述时间t4之前的时间t8测量所述第二温度传感器的输出值O5；以及从所述输出值O2、O1及O5计算所述比较值。也就是，从输出值O5和输出值O1或O2确定该校正值，以及从输出值O1和O2及该校正值计算比较值。因此，容器本身的温度由第二温度传感器来测量，利用这样测量的温度值来进行校正。如同温度传感器，第二温度传感器可以由在膜上构图形成的电阻器元件构成。可以将第二温度传感器设置在从设置所述温度传感器和所述热源的位置沿容器圆周方向偏移的位置上。
在发明3中，可以提供用于检测容器的放置的容器传感器，从而可以通过利用来自容器传感器的信号作为触发信号来启动确定过程。通过这种方式，可以简化操作。
上述旨在提供一种用于确定容器中液体类型的装置的发明3也可以理解为旨在提供一种控制这种装置的方法的发明4。也就是，发明4旨在提供一种用于控制用于确定容器中液体类型的装置的方法，该装置包括接触容器的一个或多个柔性膜；温度传感器，其被提供给所述单个膜或者所述多个膜中的一个；热源，其被提供给与被提供有所述温度传感器的所述单个膜或所述多个膜中的一个相同或不同的膜；通知装置，其能够发出用于指示所述容器中的内容物为危险物的警报；供电装置，其用于向所述热源供电；运算比较装置，其通过获取所述温度传感器的输出来计算比较值，并将该比较值与所述阈值进行比较；警报信号输出装置，其用于根据所述运算比较装置的比较结果，向所述通知装置输出警报信号；以及控制装置，其用于控制所述供电装置、所述运算比较装置以及所述警报信号输出装。所述方法包括以下步骤在时间t3存储或者保持所述温度传感器的输出值O1；在时间t1启动向所述热源的供电；在所述时间t1之后的时间t2停止对所述热源的供电；在所述时间t3和时间t1之后的时间t4时，存储或者保持所述温度传感器的输出值O2；从所述输出值O1和O2确定所述比较值；将所述比较值与所述阈值比较；以及根据所述比较结果产生所述警报信号。
可选的是，本发明旨在提供一种用于控制具有上述相同结构的、用于确定容器中液体类型的装置的方法，该方法包括以下步骤在时间t5之前的、放置所述容器的时间t6，存储或保持所述温度传感器的输出值O3；在所述时间t5之后的时间t7，存储或保持所述温度传感器的输出值O4；在所述时间t7之后的时间t3，存储或保持所述温度传感器的输出值O1；在所述时间t7之后的时间t1，启动向所述热源的供电；在所述时间t1之后的时间t2，停止向所述热源的供电；在所述时间t3和时间t1之后的时间t4，存储或者保持所述温度传感器的输出值O2；从所述输出值O3和O4确定校正值；从所述输出值O1和O2及所述校正值确定所述比较值；将所述比较值与所述阈值进行比较；以及根据所述比较结果产生所述警报信号。
可选的是，本发明旨在提供一种用于控制具有上述相同结构的、用于确定容器中液体类型的装置的方法，该方法包括以下步骤在时间t5之前的、放置所述容器的时间t6，存储或保持所述温度传感器的输出值O3；在所述时间t6之后的时间t3，存储或保持所述温度传感器的输出值O1；在所述时间t6之后的时间t1，启动向所述热源的供电；在所述时间t1之后的时间t2，停止向所述热源的供电；在所述时间t3和时间t1之后的时间t4，存储或者保持所述温度传感器的输出值O2；从所述输出值O1、O2及O3确定所述比较值；将所述比较值与所述阈值进行比较；以及根据所述比较结果产生所述警报信号。
可选的是，本发明旨在提供一种用于确定容器中液体类型的方法，该装置具有如上所述的相同结构并且另外还包括第二温度传感器，该第二温度传感器被设置成，使得其接触所述容器、并且其与所述热源的距离大于所述热源与前述温度传感器之间的距离，所述方法包括以下步骤在时间t3，存储或保持所述温度传感器的输出值O1；在时间t1，启动向所述热源的供电；在所述时间t1之后的时间t2，停止向所述热源的供电；在所述时间t3和时间t1之后的时间t4，存储或者保持所述温度传感器的输出值O2；在所述时间t4之前的时间t8，存储或者保持所述温度传感器的输出值O5；从所述输出值O1、O2及O5确定所述比较值；将所述比较值与所述阈值进行比较；以及根据所述比较结果产生所述警报信号。根据发明4的这些控制方法可以应用于根据发明3的前述装置。
发明效果发明1和2提供了一种无论容器材料如何都能够从容器外部优选以非接触式方式快速确定容器中液体的类型的技术。发明3和4提供了一种无论容器材料如何都能够从容器外部快速确定容器中液体的类型的方法，从而容器外壁被稳定加热而加热点附近的温度能够被稳定地测量。本发明还延长装置的使用寿命，并实现了被加热部分和温度被测部分的尺寸的减小。根据这些发明的装置可以良好的适用于批量生产。


图1示出根据本发明的实施例1的用于确定容器中液体类型的装置的结构的实例的框图；图2示出根据实施例1的装置中的容器表面温度如何变化的曲线；图3示出在根据实施例1在液体类型确定装置中确定容器中液体类型的方法实例的流程图；图4示出根据本发明用于确定容器中液体类型的装置的结构的另一个实例的框图；图5示出根据实施例2的用于确定容器中液体类型的装置的结构的一个实例的框图；图6示出根据实施例2的液体确定装置的容器放置部分的实例的示意性透视图；图7示出膜202的透视图，其中该膜弯曲成U形并且设置成使其凸出部分朝上；
图8示出当将容器201放置在容器放置部分218上时膜202的截面图；图9(a)示出提供给膜202的热源203和温度传感器204的实例的平面图；图9(b)示出图9(a)的部分B的部分放大平面图；图10示出提供给膜202的热源203和温度传感器204的变型的平面图；图11示出提供给膜202的热源203和温度传感器204的变型的平面图；图12示出提供给膜202的热源203和温度传感器204的变型的平面图；图13示出根据本发明的实施例2的液体确定装置的容器放置部分的另一个实例的示意性透视图；图14中示出构13的实例中的热源203和温度传感器204的实例的平面图；图15是示出在根据实施例2的液体确定装置中，容器表面温度如何变化的曲线图；图16示出在根据实施例2的液体确定装置中确定容器中液体类型的方法的实例的流程图；图17示出当容器温度不同于环境温度时的传感器输出的实例的曲线图；图18示出当容器温度不同于环境温度时的传感器输出的实例的曲线图；图19示出当存在基线波动时确定控制的实例的流程图；图20示出根据本发明的实施例的液体类型确定装置的结构的另一个实例的框图；图21示出根据本发明的实施例的液体类型确定装置的结构的另一个实例的框图。
具体实施例方式
(实施例1)下面将参照附图来描述本发明的实施例。图1示出了根据本发明的一个实施例的用于确定容器中液体类型的装置的结构的一个示例的框图。根据本实施例的用于确定容器中液体类型的装置包括卤素加热器102、红外热电堆103、狭缝104、热屏蔽板105、控制电路106、LED显示装置107a、107b以及107c，以及容器传感器108，所有这些部件都设置在容器的外部。
容器101是由例如铝制成的导电容器。卤素加热器102是用于利用通过狭缝104所提供的开口的红外射线来辐射容器101的表明的热源。因此，卤素加热器102提供热能给容器101的表面。多个热电偶串联连接到红外热电堆103，从而形成非接触式温度传感器，其中冷接点接触外壳，而热接点接触红外吸收部件。红外热电堆103设置成距离卤素加热器102大约为2厘米。
狭缝104是光学部件，用于限制来自卤素加热器102的辐射光，以使得容器101的表面上的特定区域通过其受到辐射。它可以由具有数厘米的圆形或方形开口的部件构成。热屏蔽板105阻止热量从卤素加热器102传输到红外热电堆103。
控制电路106控制对卤素加热器102的供电，测量红外热电堆103的输出，以及确定容器中液体的类型。控制电路106还连接到LED显示装置107a、107b以及107c，通过其显示确定结果。
控制电路106包括CPU(中央处理单元)109、热源驱动电路110、模数转换器111、ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、计时器114、容器检测电路115以及显示控制电路117。CPU109包括通用运算处理装置，并且能够根据预定程序执行进程。由CPU109控制的热源驱动电路110供电到卤素加热器102。模数转换器111将红外热电堆103的输出转换成数字数据，并将该数字数据传送入CPU109。容器检测电路115控制容器传感器108，从而检测在容器支撑部件(未示出)上是否存在容器101。计时器114由CPU109控制，并且用于测量经过的时间。RAM 113是临时数据存储装置。它存储从ROM 112载入的程序或数据，以及确保用于执行程序的工作区。ROM 112记录在该装置中使用的程序或数据。ROM 112可以由其他形式的存储器来代替，例如硬盘装置。下面将描述ROM 112中记录的控制程序的运行。虽然ROM 112中记录的控制程序本身是无形的，但是与其他硬件资源一起有机地构成该装置，并提供确定液体类型的功能，这将在下文描述。因此，根据本发明，控制程序是用于指定该装置所需的组成部件。显示控制电路117控制LED显示装置107a、107b以及107c的显示。
LED显示装置107a、107b以及107c显示该装置的状态以及由该装置获得的对容器101中液体类型的测量结果。例如，LED显示装置107a显示为绿色，LED显示装置107b显示为蓝色，以及LED显示装置107c显示为红色。虽然在下面描述的是由LED显示装置107a、107b以及107c表示(显示)该装置的状态和测量的结果的实例，但是在需要时也可以采用其他的通知装置。例如，可以在LCD上显示信息，或者可以采用蜂鸣器来根据检测异常情况发出声音。
容器传感器108是用于检测容器101是否位于容器支撑部件上的传感器。它可以由具有发光部分和光接收部分的光学传感器构成。它还可以由其它形式的传感器构成，例如近程传感器。
图2示出了在根据本实施例的装置中容器表面温度如何变化的曲线。水平轴表示时间，而垂直轴表示传感器输出。该曲线以曲线图的形式示出了温度随时间的变化(传感器输出中的变化)。在时间t2，卤素加热器102启动(也就是，开始从热源驱动电路110进行供电)。在时间t3，卤素加热器102关闭(也就是，停止从热源驱动电路110进行供电)。随着卤素加热器102关闭，容器101的表面温度逐渐降低。线118示出了当其中的液体是乙醇时容器101的表面上的热分布。如上所述，液体的导热率越高，容器101的表面冷却速度就越快。因此，对于水，即使向其施加热量，它也会很快的冷却，从而容器101的表面温度不会增加很多(线119)。另一方面，酒精的导热率小于水的导热率，从而在施加了相同量的热量时容器的表面温度会高一些。关闭卤素加热器102之后水的液体冷却速度也要高一些。因此，在时间t4，因容器101的表面温度而产生了传感器输出之间的差值ΔV。
因此，在根据本实施例的装置中，基于容器101的表面在加热之前和之后的温度变化来确定容器中液体的类型。在时间t1和t4测量容器表面温度，计算出温度差值，并且设定预定阈值。如果该差值超过阈值，则确定出该液体不是水(而是危险材料，例如酒精、石油或者汽油)。如果该差值低于阈值，则确定该液体是安全的水(或者主要由水构成的饮料)。可以通过实际测量前述差值Δ以及对水的期望差值增加ΔV/2来确定该阈值。当卤素加热器102实际打开时，因为从容器101的表面反射红外射线，从而会在红外热电堆103中产生大量噪音。然而，为了清楚简明的进行说明，在图2中没有示出该噪音。
图3示出利用根据实施例1的用于确定容器中液体类型的装置来确定容器中液体类型的方法实例的流程图。可以通过记录在ROM 112中的计算机程序来描述包括下列步骤的过程。在本说明书中，认为程序是本发明装置的一部分，只要它们是记录在ROM 112或者其它存储装置中。虽然下面描述的是通过计算机程序来执行的下列步骤的实例，但是不用说，当然也可以通过其它控制装置来实现类似的步骤，例如基于硬件的顺序控制和自动控制。
在步骤120，确定是否检测到容器101。如果没有，开启绿灯，表示该装置处于待用模式(步骤121)。重复该步骤120，直到没有检测到容器。当检测到容器时，流程进行到步骤122。
在步骤122，测量温度传感器(红外热电堆103)的输出。通过模数转换器111将该输出值(模拟值)转换成数字值，并将该数字值记录到RAM113中，例如作为测量值A。
使得经过例如0.5秒的待用期(步骤123)，然后产生将发送到热源驱动电路110以用于启动卤素加热器102的控制信号(ON信号)(步骤124)。然后，在步骤125，确定是否经过了例如2秒种。如果已经经过了两秒钟，则在步骤126关闭卤素加热器102(也就是，发送OFF信号到热源驱动电路作为控制信号)。
其后，使得经过例如0.5秒的待用期(步骤127)，并测量温度传感器(红外热电堆103)的输出(步骤128)。通过模数转换器111将该输出值(模拟值)转换成数字值，并将该数字值记录到RAM 113中，例如作为测量值B。
然后计算变量A和B之间的差值，确定该值是否大于预定阈值(步骤129)。如果在步骤129确定B-A小于阈值，则能够确定容器中液体是主要由水构成的安全液体，从而开启蓝灯(步骤131)。相反，如果在步骤129确定出B-A大于阈值，则不能将容器中液体确定为主要由水构成的安全液体。因此，开启红灯，表示出现异常情况(步骤130)。在步骤130和131，设置大约2秒钟的待用期，以确保操作者识别每个指示的性质的时间。通过这种方式，能够确定出容器中液体的类型。
在根据本实施例的用于确定容器中液体类型的装置中，能够容易的确定出液体内容物的类型，即使该容器是由例如铝的金属制成的。当将容器101放置在该装置上时，便启动确定过程，然后通过观察蓝灯和红灯，可以容易地确定出该液体内容物是否是主要由水构成的安全液体。因为在数秒内就能够完成一次测量，所以该装置非常利于必须快速执行的检查，例如在登机之前的行李检查。
上述对卤素灯辐射的持续时间和待用期的描述仅仅是为了示例，在需要时可以对它们进行改变。
虽然本发明已经如上参照实施例1进行了描述，但是显然本发明不限于上述实施例，可以在本发明的精神以内进行改变或变型。
例如，虽然在上述实施例1中描述了关于控制的实例，其中由包括CPU109的控制电路106来应用软件，但是温度传感器(红外热电堆103)的输出也可以用作模拟数据，并且控制电路130可以由执行模拟计算的电子电路构成，如图4所示。在图4所示的控制电路130中，当通过容器表面108检测容器101的放置，由灯电路131产生灯电压，并将该灯电压送入比较器132。当输入值达到V1时，参照参考电压V1、V2和V3(V1＜V2＜V3)的比较器132向第一锁存电路134发出锁存控制信号。响应于该锁存控制信号的发出，第一锁存电路134锁存该瞬时传感器输出。第一锁存电路134的输出被送入到差分放大器136的-输入端。当比较器132的输入达到V2时，比较器132发出到热源驱动电路133的控制信号。响应于该控制信号的发出，热源驱动电路133启动卤素加热器102，然后在例如两秒钟之后将其关闭。当比较器132的输入达到V3时，比较器132发出到第二锁存电路135的锁存控制信号。响应于该锁存控制信号的发出，第二锁存电路135锁存该瞬时传感器输出。将第二锁存电路135的输出送入到差分放大器136的+输入端，该差分放大器放大输入电压的差值，然后产生输出信号。将该差分放大器136的输入送入到比较器137，其中该比较器137参照阈值Vth，如果该输入值大于Vth，则比较器启动红色LED显示装置107c，如果小于Vth，则比较器启动蓝色LED显示装置107b。调节该比较器137，以使得在没有控制信号时(到达第二锁存电路135的锁存控制信号)，LED显示装置107b或107c不进行显示(显示为红色或蓝色)，其中当输入到比较器132的电压(灯电压)变成V3时输出所述控制信号，在其它情况下，(由LED显示装置107a)进行绿色显示，表示当前为待用模式。因此，当灯电压达到V3时可以利用红色和蓝色灯来指示。
虽然在前述实施例1中，已经描述了红外热电堆作为温度传感器的实例，但是这仅仅是为了清楚阐述的目的，在需要时也可以采用其它的温度传感器，例如热电偶、热敏电阻器元件等等。热源也不限于卤素加热器，在需要时也可以利用发热电阻器、Peltier装置、红外激光等等来实现热源。
另外，在前述实施例1中，温度传感器和热源彼此隔开。然而，这仅仅是实例，并且，如上所述，虽然从增加确定过程的速度和确定可再现性的角度出发，温度传感器和热源最好是和容器隔开，但是本发明不必要求温度传感器和热源一定要与容器隔开设置。也就是，温度传感器和/或热源也可以接触容器。
虽然在前述实施例1中，容器101由例如铝的金属容器构成。但是，容器的材料不限于金属，只要容器的导热率充分大于其中的液体的导热率即可，或者只要容器足够厚即可。例如，容器可以由例如PET瓶的非金属容器构成，这时仍然能够采用根据本发明的液体确定装置和控制该液体确定装置的方法。关于容器的导热率和容器的厚度的要求依赖于容器外壁上的温度观测点距离加热区域有多远。如果该温度观测点足够靠近加热区域，则容器的导热率可以和容器中液体的导热率为同一数量级，以及容器的厚度也可以和实际使用的PET瓶的厚度为同一数量级。
(实施例2)下面，将参照附图描述本发明的第二实施例。图5示出根据实施例2的用于确定容器中液体类型的装置(下面称为液体确定装置)的结构实例的框图。根据实施例2的液体确定装置包括接触容器201的外壁的柔性膜202、提供给该膜202的热源203、提供给该膜202的温度传感器204、控制电路206、LED显示装置207a、207b以及207c、以及容器传感器208。
容器201是例如铝制成的导电容器。根据实施例2的液体确定装置适于结合导电容器使用；然而，容器201不限于导电容器。例如，可以将例如PET瓶的绝缘容器用于实施例2的液体确定装置中。容器201的尺寸和形状不特别限定。如下所述，容器201的大小和形状可以任意选择，只要可以使得提供给膜202的热源203和温度传感器204将会接触到它的外壁即可。然而，注意到，液体需要位于容器中，使得其至少接触对应于提供给膜202的热源203和温度传感器204接触到容器外壁的那部分。
膜202是一种柔性塑料膜，例如聚酰亚胺膜。聚酰亚胺具有合适的柔性和弹性，并且是热稳定和化学稳定的，从而它适于作为本发明的膜202。然而，膜202的材料不限于聚酰亚胺，在需要时也可以采用其它的塑料材料，例如聚酰胺、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、丙烯酸树脂、聚四氟乙烯以及ABS树脂。膜的材料也不限于塑料，在需要时也可以采用任何其它的绝缘材料，只要它具有柔性即可，例如纸、薄膜玻璃等等。将膜202设置成物理接触到容器201，这在下面将会描述。
热源203由在膜202上构图的电阻器构成，这在下面将会详细描述。热源203的功能性要求包括，其可被安装到膜202上，以及它能够在适当控制之下产生适量的热量。因此，任何装置都能够选为热源203，只要它满足这些要求。这样的实例包括Peltier装置、半导体激光器以及感应加热元件(包括加热部件和感应部件)。
温度传感器204由在膜202上构图的电阻器构成，这在下面将会详细描述。温度传感器204的功能性要求是，其可被安装到膜202上，并且它对温度灵敏(也就是，它能够响应于温度的变化产生足够的输出信号)。因此，任何装置都能够被选为实施例2中的温度传感器204，只要它满足这些要求。实例包括热电偶和半导体装置的PN结。
控制电路206控制对热源203的供电，并测量温度传感器204的输出，以确定容器中液体的类型。控制电路206连接到LED显示装置207a、207b以及207c，其中将确定的结果显示在这些显示装置上。
控制电路206包括CPU(中央处理单元)209、热源驱动电路210、模数转换器211、ROM(只读存储器)212、RAM(随机存取存储器)213、计时器214、容器检测电路215、恒定电流电路216以及显示控制电路217。CPU 209包括通用运算处理装置，其能够根据预定程序执行进程。热源驱动电路210由CPU 209控制，并且供电到热源203。模数转换器211将温度传感器204的输出转换成数字数据，并将该数字数据输出到CPU 209。容器检测电路215控制容器传感器208，并检测在容器支撑部件(未示出)上是否存在容器201。计时器214由CPU 209控制，并且用于测量经过的时间。RAM 213是临时数据存储装置，其保存从ROM 212载入的程序或数据，并确保用于执行程序的工作区。ROM 212记录在该装置中使用的程序或数据。ROM 212可以由其他形式的存储器来代替，例如硬盘驱动器。下面将描述ROM 212中记录的控制程序的运行。虽然ROM 212中记录的控制程序本身是无形的，但是它被记录在ROM 212中，与其他硬件资源一起构成该装置的有机部分，并在该装置的确定液体类型功能中起作用，下面将加以描述。因此，控制程序是用于确定根据本发明的装置的需要组成。恒定电流电路216将恒定电流施加到实施例2的温度传感器204。示为实施例2的温度传感器204的实例的电阻器元件是无源元件，它本身不输出任何信号。而是，将恒定电流从恒定电流电路216供给到温度传感器204(电阻器元件)，并且以电压形式检测其阻值。当温度传感器由本身产生输出电压(信号)的有源元件构成时，则不需要恒定电流电路216。显示控制电路217控制LED显示装置207a、207b以及207c的显示。
LED显示装置207a、207b以及207c显示由该装置获得的对容器201中液体类型的测量结果及其状态，这将在下面加以描述。例如，LED显示装置207a发绿光，LED显示装置207b发蓝光，以及LED显示装置207c发红光。虽然在下面描述的是由LED显示装置207a、207b以及207c通知(显示)该装置的状态和测量的结果，但是在需要时也可以采用其他的通知装置。例如，可以在LCD上显示信息，或者可以采用蜂鸣器来根据检测的异常情况发出声音。
容器传感器208是用于检测容器201是否位于容器支撑部件上的传感器。实例是由发光部分和光接收部分构成的光学传感器。还可以使用其它的传感器，例如近程传感器。
图6示出根据实施例2的液体确定装置的容器放置部分的实例的示意性透视图。容器放置部分218包括其上放置容器201的载物台218a。在载物台218a的中央，设置槽218b用于对准容器201的位置。在槽218b内设置U形弯曲的膜202，其中该U形的底面朝上。
将容器201设置成使得它部分埋入槽218b中、所述容器的上部位于后部。当容器201相对于槽218b对准时，能够容易地对准容器201，以使得它的外壁确定地接触到膜202。
因为载物台218a是成角度设置的，如图所示，所以使容器201的底部邻靠前面板218c，可以将其稳定地放置。可以在前面板218c上设置挡板，从而容器201的底部能够可靠地邻靠前面板218c。载物台218a成角度设置意味着容器201也是成角度放置的，这样做的好处是，当容器中只有少量液体时可以使液体集中在容器底部。在这些情况下，通过在容器201的底部附近设置膜202，当只有少量液体时，可以增大液体停留在接触膜202的热源203和温度传感器204的容器的那部分的可能性。因此，即使当在容器201中只有少量液体或者当容器201的尺寸改变时，仍能够可靠地确定液体的类型。
图7示出膜202的透视图，其中该膜弯曲成U形并且该U形的底面朝上。将热源203和温度传感器204设置在该曲面的凸出部分上(容器201接触到的位置)。
图8示出当将容器201放置在图6所示的容器放置部分218上时膜202的截面。在放置容器201之前膜202的状态由虚线表示。如图所示，因为膜202是柔性的，所以当放置容器201时会推下膜202的凸出部分，以使得该凸出部分变形为与容器201的外壁共形。因此，热源203和温度传感器204确定地接触到容器202的外壁，从而确保了它们之间的接触。另外，因为膜202是柔性的，所以热源203和温度传感器204会压靠容器201，因此能够减小接触部分上的热阻，以及能够确保热量的稳定供给和温度测量。
图9(a)示出提供给膜202的热源203和温度传感器204的实例的平面图。热源203和温度传感器204由膜202上构图的电阻器元件构成。热源203和温度传感器204分别经导线203b和204b连接到各个端子203a和204a。显然，端子和导线也都是通过构图形成的。另外明显的是，在热源203和温度传感器204之后，各个端子203a和204a，以及导线203b和204b都已经被构图，并利用与膜202相同或不同的材料覆盖它们。构图制造方法是人们熟知的，在此省略了关于它们的详细描述。热源203、温度传感器204、端子203a和204a以及导线203b和204b的实例包括例如铜和钨的金属，以及例如掺杂硅的半导体。
图9(b)示出图9(a)的部分B的部分放大平面图。如图所示，可以通过形成细Z字形图形来制造热源203。该图形的线宽是设计变量项，它可以根据所需的热量以及材料的具体阻率来进行合适的确定。对于温度传感器204也是一样。
在图9所示的实例中，热源203和温度传感器204均各为一个，它们均具有基本相同的尺寸。然而，可以进行其它的合适变型。图10到12示出了提供给膜202的热源203和温度传感器204的变型的平面图。在图10所示的变型中，温度传感器204被构图为大于热源203，从而能够减小温度传感器的热容，以及能够改进温度测量期间的响应速度。在图11所示的变型中，在设置热源的位置设置多个热源203，使得将温度传感器204夹在其中。在这种情况下，能够供给足够的热量，从而能够高速的、高准确度的进行确定。在图12所示的变型中，分别单独提供用于热源203的膜202以及用于温度传感器204的膜。在这种情况下，可以阻塞不经容器201传输的导热路径，即通过膜202的热流路径，从而能够改进测量可靠性的准确度。
虽然在上述实例中将膜202弯曲成U形，其中U形的底面朝上，但是也可以以其它方式来设置膜202。例如，膜202可以弯曲成U形，而U形的底面朝下，也就是，其凸出部分朝下。在这种情况下，利用容器201本身的重量，能够使得该膜变形为与容器的外壁共形。
可选的是，还可以如图13所示那样设置膜202，其中它相对于图6的实例旋转90度，使得膜202沿容器201的圆周接触容器201。在这种情况下，能够减小膜202在放置容器时损坏的几率。也就是，如果容器201如图所示放置，容器201的底部会撞击到膜202。如果在图6的实例中发生这种情况，则容器201的底部会横截地拖拉该弯曲膜，这会损坏膜202。然而，当如图13所示设置该膜202，则即使容器201的底部撞击膜202，接触点会位于膜202的弯曲表面上，从而该弯曲表面只会发生形变，而不会受到损坏。在图14中示出了用于图13的情况的热源203和温度传感器204的构图的实例。
图15是在根据实施例2的液体确定装置中，容器的表面温度如何变化的曲线图。该曲线图示出温度随时间的变化情况(也就是，传感器输出的变化)，其中如图所示水平轴表示时间，而垂直轴表示传感器输出。在时间t1，启动热源203(通过启动来自热源驱动电路210的供电)。在时间t2，关闭热源203(通过结束来自热源驱动电路210的供电)。当启动热源203时，容器201的表面温度增加(也就是，传感器输出增加)；当关闭热源203时，容器201的表面温度逐渐降低。线219a示出当容器201中液体为酒精时容器201表面上的热分布。线219b示出当容器201中液体为水时容器201表面上的热分布。如前所述，液体的导热系数越高，容器201的表面冷却速度就越高。因此，即使对水供热，水也会快速的冷却，从而容器201的表面温度不会升高很多(线219b)。另一方面，在酒精的情况下，因为酒精的导热系数小于水的导热系数，所以当施加相同热量时该容器的表面温度会变得更高。通过关闭热源203而出现的水的冷却速度也会略高一些。因此，引起表示t4时刻的容器201的表面温度的传感器输出的差值ΔV。
因此，根据实施例2的液体确定装置，基于容器201的表面在加热之前和加热之后的温度变化来确定容器中液体的类型。在时间t3和时间t4测量容器表面温度，计算它们之间的差值作为比较值，并且设定预定阈值。如果比较值大于阈值，则确定该液体不是水(即醇、石油、汽油或者其它危险物质)。如果比较值小于阈值，则确定该液体为安全的水(或者主要由水构成的饮料)。可以通过实际测量前述差值ΔV、并对水的期望差值添加ΔV/2来确定该阈值。当实际启动热源203时会产生噪音；然而，在图15中，为了清楚简明的解释而没有示出这种噪音。
在图15所示的实例中，用于获取比较值的初始测量时间早于时间t1(也就是，t3)，而第二测量时间晚于时间t2(也就是，t4)。这些仅仅是实例，测量时间不限于t3或t4，只要这些时间能够使得获取的比较值反映容器中液体的热特性即可。例如，初始测量时间可以是t1或者晚于t1。而第二测量时间可以是晚于第一测量时间的任何时间(然而，要注意，如果第一测量时间早于时间t1，则第二测量时间必须晚于时间t1)。因此，当容器表面温度上升时可以选择在t1上展开的时间段或者t1和t2之间的时间段中的任何时间，当容器表面温度变化时可以选择在t2上扩延的时间段中的任何时间，或者在容器表面温度降低时可以选择在t2之后的时间段(也就是，在第一测量和第二测量之间的时间段)中的任何时间。
图16示出利用根据实施例2的液体确定装置来确定容器中液体的方法的实例的流程图。可以通过记录在ROM 212中的计算机程序来描述包括下列步骤的过程。在本说明书中，这些程序，只要它们被记录在ROM 212或者其它存储装置中，就构成本发明装置的一部分。虽然下面描述的是通过计算机程序来执行的下列步骤的实例，但是显然，也可以通过其它控制装置来实现相同的步骤，例如序列控制和基于硬件的自动控制。
在步骤220，确定是否检测到容器201。如果没有，开启绿灯，表示该装置处于待用状态(步骤221)，并且重复该步骤220，直到没有检测到容器。当检测到容器时，流程进行到步骤222。
在步骤222，测量温度传感器204的输出。温度传感器204的输出值(O1)是模拟值，它通过模数转换器211转换成数字值，并将获得的值A记录到例如RAM 213中。
然后，使得经过例如0.5秒的待用期(步骤223)，接着产生到达热源驱动电路210的用于启动热源203的控制信号(ON信号)(步骤224)。然后，在步骤225，确定是否经过了例如2秒种，如果已经经过了两秒钟，则在步骤226关闭热源203(也就是，使到达热源驱动电路的控制信号为OFF信号)。
在该装置待用0.5秒之后(步骤227)，测量温度传感器204的输出(步骤228)。温度传感器204的输出值(O2)是模拟值，它通过模数转换器211转换成数字值，并将获得的值B记录到例如RAM 213中。
然后计算值A和B之间的差值，然后确定该差值(比较值)是大于还是小于预定阈值(步骤229)。如果在步骤229确定出B-A小于该阈值，则可以认为容器中液体是主要由水构成的安全液体，因此开启蓝灯(步骤231)。相反，如果在步骤229确定出B-A大于该阈值，则不能将容器中液体认为是主要由水构成的安全液体，因此，开启红灯(步骤230)，表示异常情况。在步骤230和231，分配例如2秒钟的待用期给操作者来识别通知的性质。其后，流程回到步骤220，然后重复上述流程。通过这种方式，能够确定出容器中液体的类型。
如前所述，可以在任何时间执行(值A的)第一传感器输出测量以及(值B的)第二传感器输出测量，只要获取的该比较值反映容器中液体的热特性即可。也就是，可以在步骤224启动供电之后在步骤222执行对值A的测量。可以在步骤226关闭供电之前在步骤228执行对值B的测量。可以在步骤226关闭供电之后测量分别在步骤222和步骤228测量的值A和B。然而，必须在值A的测量和值B的测量之间设置适当的时间。当在容器表面温度下降的时间段中执行测量，则比较值B-A变成负值。因此，在这种情况下，在步骤229中必须采用B-A的绝对值来进行确定。
在根据实施例2的用于确定容器中液体类型的装置中，能够容易的确定出液体类型，即使该容器是由例如铝的金属制成的。当将容器201放置在该装置时开始确定过程。基于蓝灯或红灯的开启可以容易地确定容器中液体是否是主要由水构成以及是否是安全的。在数秒内就能够完成一次测量，使得该装置适于需要快速处理的应用场合，例如在登机之前的行李检查。
在根据实施例2的液体类型确定装置中，在膜202上构图热源203和温度传感器204，该膜202弯成U形，并设置成使得热源203和温度传感器204可以接触容器201。因此，确保了容器201和热源或温度传感器之间的直接接触，从而能够实现稳定的热量供给以及温度测量。因为热源和温度传感器是通过在膜上构图形成的，所以装置的尺寸得以减小，并且易于批量生产。另外，能够采用稳定的元件用于热源和温度传感器，以使得该装置的使用寿命能够延长。
上述热源的开/关时间以及待用时间仅仅是实例，并可以在需要时改变。
虽然本发明已经如上参照实施例2进行了描述，但是显然本发明不限于上述实施例，可以在本发明的精神以内进行多种改变或修改。
例如，参照在容器温度基本等于环境温度的情况下的控制方法描述了实施例2。然而，实际上容器温度经常不同于环境温度。在这些情况下，可以添加下列的改进措施。
参照图17，描述当容器温度不同于环境温度时的传感器输出。当在时间t5放置容器201时，t5之前的传感器输出对应于环境温度。随着在t5放置容器201，传感器输出会增加，如虚线所示。虚线240a对应于容器温度例如是50摄氏度时的情况。虚线240b对应于容器温度例如是40摄氏度时的情况。而虚线240c对应于容器温度例如是30摄氏度时的情况。容器温度越高，传感器输出增加所趋于的渐近值就越高。如果在传感器输出中存在这些波动，则会阻碍通过上述控制基于测量来进行准确的确定。因此，最好在因容器温度导致的传感器输出波动消除之后再执行确定控制。然而，一旦放置了容器201，就必须快速的进行确定。
下面考虑当存在因容器温度导致的传感器输出波动时通过加热容器表面而获得的热分布。图18的曲线图中示出的实线描绘了当存在传感器输出波动时加热容器表面达一定时间的传感器输出。虚线示出因容器温度产生的传感器输出波动。在时间t1启动热源203，在时间t2关闭该热源。在时间t3(实施例2中的传感器输出O1(测量值A))和时间t4(实施例2中的传感器输出O2(测量值B))测量传感器输出。如上所述，可以改变测量时间t3和t4。在这种情况下，因容器温度产生的传感器输出波动(基线波动)ΔVb包含在时间t4和t3之间的测量值的差值ΔV中。如果ΔVb相对于阈值的容限不能忽略，则确定的有效性值得考虑。因此，ΔVb需要在确定之前通过以一种方式或者另一种方式测量或预测ΔVb来进行校正。
图19示出当存在基线波动时确定控制的实例的流程图。在程序的起点，将值T0初始化为零(步骤250)，然后在检测容器之前测量温度传感器的输出(步骤251)。如同图16的步骤222，将传感器输出的测量值(O3)记录到RAM 213中，例如作为值T1。然后确定前述测量的值和值T0之间的差值是否低于预定值，以确保该传感器输出是稳定的(步骤252和253)。如果该传感器输出是稳定的，则检测容器是否存在，如果没有检测到容器，则启动绿灯，表示能够进行测量(步骤254至256)。当出于确保稳定性的目的测量该传感器输出时，将值T1记录在缓冲器等类似物中，作为用于随后测量的前值T0(步骤253和255)。如果检测到容器，则在例如0.5秒的待用期之后(步骤257)，测量该传感器输出(步骤258)。将获得的传感器输出的测量值(O4)记录在RAM 213中作为值T2，如前所述。从值T2和T1之间的差值确定对应于基线波动ΔVb的校正值C(步骤259)。在确定校正值C期间，可以参考预记录校正表格260。然而，校正方法不限于需要校正表格260的方法，可以通过基于值T1和T2使用合适的模型函数进行计算从而确定该校正值。在确定校正值C之后，如同图16中的情况，测量值A(传感器输出值O1)和值B(传感器输出值O2)(步骤261至266)。然而，在这种情况下，由于从放置容器开始已经经过了合适的时间，所以不需要图16中的步骤223中的待用期。在测量值A和B之后，加上该校正值C，并将获得的值和阈值进行比较(步骤267)。步骤268和269类似于图16的步骤230和231。这些控制使得即使存在基线波动仍然能够进行准确的确定。不特别限定测量值A和B的时间，只要如前一实施例那样，能够获得反映容器中液体的热特性的比较值即可。
在图19所示的控制中，并不是必须对值T2(传感器输出值O4)进行测量。也就是，可以利用值A或B而不是值T2来确定校正值C。更具体而言，能够基于值T1和值A，或者值T1和值B来确定该校正值C，然后基于该校正值C以及值A和B来确定该比较值。在确定该校正值C期间，如同前一种情况，可以采用校正表格，或者可以通过利用合适的模型函数进行计算来确定该校正值。
可选的是，可以将第二温度传感器270设置成距离热源203达足够大的距离，如图20所示，并且其独立于实施例2中的温度传感器。为了测量温度传感器270的输出，设置模数转换器271和恒定电流电路272。在这种情况下，在与测量值A和B相同的时间由第二温度传感器测量容器温度，以测量基线波动。然而，第二温度传感器270的测量时序不限于上述实例，可以根据需要来进行确定。在这种情况下，必须提供校正表格或者根据测量时序对校正值C的校正计算。
在前一实例中，描述了通过包括CPU 209的控制电路206来进行基于软件的控制。然而，也可以将温度传感器的输出处理为模拟数据，并且将控制电路280构造为具有执行模拟计算的电子电路，如图21所示。在图21所示的控制电路280中，当由容器传感器208检测到容器201的放置时，由灯电路281产生灯电压，并将该灯电压送入比较器282。如果输入达到V1，则参照参考电压V1、V2和V3(V1＜V2＜V3)的比较器282发出到第一锁存电路284的锁存控制信号。响应于该锁存控制信号的发出，第一锁存电路284锁存瞬时传感器输出。将第一锁存电路284的输出输入到差分放大器286的-输入端。当比较器282的输入达到V2时，比较器282发出到热源驱动电路283的控制信号。响应于该控制信号的发出，热源驱动电路283启动热源203，然后在例如两秒钟之后将其关闭。当比较器282的输入达到V3时，比较器282发出到第二锁存电路285的锁存控制信号。响应于该锁存控制信号的发出，第二锁存电路285锁存瞬时传感器输出。将第二锁存电路285的输出送入到差分放大器286的+输入端，该差分放大器放大输入电压的差值。将该差分放大器286的输入输入到比较器287。比较器287参照阈值Vth，如果该输入值大于Vth，则比较器启动红色LED显示装置207c，如果该输入值不大于Vth，则比较器启动蓝色LED显示装置207b。调节该比较器287，使得在没有控制信号时(到达第二锁存电路285的锁存控制信号)，不启动LED显示装置207b或207c(红色或蓝色)，而是启动绿色显示(LED显示装置207a)，表示为待用状态，其中当输入到比较器282的电压(灯电压)变成V3时输出所述控制信号。因此，在灯电压达到V3时的确定可以利用红色和蓝色灯的开启来表示。还提供了恒定电流电路288来用于产生传感器输出。
工业应用性本发明涉及一种用于简单、可靠地确定被带到例如飞机的运输工具上的饮料容器中的内容物的安全性而不必打开该容器的装置和方法。本发明能够应用于关于检查容器内容物的检查设备的工业领域。根据本发明的用于确定容器中液体类型的装置还能够用于交通工具例如飞机工业中。
附图标记的说明101...容器，102...卤素加热器，103...红外热电堆，104...狭缝，105...热屏蔽板，106...控制电路，107a...LED显示装置，107b...LED显示装置，107c...LED显示装置，108...容器传感器，109...CPU，110...热源驱动电路，111...模数转换器，112...ROM，113...RAM，114...计时器，115...容器检测电路，117...显示控制电路，130...控制电路，131灯电路，132...比较器，133...热源驱动电路，134，135...锁存电路，136...差分放大器，137...比较器，201...容器，202...膜，203热源，204...温度传感器，203a，204a...端子，203b，204b...导线，206...控制电路，207a，207b，207c...LED显示装置，208...容器传感器，209...CPU，210...热源驱动电路，211...模数转换器，212...ROM，213...RAM，214...计时器，215...容器检测电路，216...恒定电流电路，217...显示控制电路，218...容器放置部分，218a...载物台，218b...槽，218c...前板，260...校正表格，270...第二温度传感器，271...模数转换器，272...恒定电流电路，280...控制电路，281...灯电路，282...比较器，283...热源驱动电路，284...第一锁存电路，285...第二锁存电路，286...差分放大器，287...比较器，288...恒定电流电路
权利要求
1.一种用于确定容器中液体类型的装置，包括热源，其被设置在容器外；温度传感器，其被设置在所述热源附近，用于将所述容器的外壁的温度转换成电压或电流；通知装置，其能够发出警报，指示所述容器中的内容物是危险物；以及控制确定电路，通过其控制供给到所述热源的电力，将在时间t1的所述温度传感器的输出值和在时间t1+t2的所述温度传感器的输出值之间的差与预定阈值进行比较，并将警报信号输出到所述通知装置，其中所述时间t1是在将电力供给到所述热源之前或者之时的时间，而所述时间t1+t2是从所述时间t1开始经过预定时间的时间。
2.根据权利要求1所述的用于确定容器中液体类型的装置，其中所述控制确定电路包括计时器；供电电路，其能够将电力供给到所述热源；通知信号产生电路，其用于将所述警报信号输出到所述通知装置；模数转换器，其用于将所述温度传感器的输出转换成数字数据；数据存储单元，其用于记录程序和数据；以及运算处理单元，其用于根据被记录在所述数据存储单元中的所述程序执行处理步骤，其中所述程序使得所述运算处理单元执行下列步骤第一步骤，在该步骤中，在所述供电电路没有对所述热源供给电力的情况下，从所述计时器获取当前时间t1，以及在该步骤中，从所述模数转换器获取数据，并将所述数据记录在所述数据存储单元中作为值SO1；第二步骤，在该步骤中，将到达所述供电电路的控制信号切换为ON信号，用于向所述热源供电，以及，在经过预定时间后，将所述控制信号切换为OFF信号M，以用于不再向所述热源供电；第三步骤，在该步骤中，从所述计时器获取当前时间，以及在该步骤中，确定所获取的当前时间是否超过时间t1+t2，即所述时间t1和经过的时间t2的和；第四步骤，在该步骤中，如果在第三步骤中确定所述当前时间超过时间t1+t2，则从所述模数转换器获取数据，并将该数据记录到所述数据存储单元中作为值SO2；第五步骤，在该步骤中，计算所述值SO1和SO2之间的差SO2-SO1，并将其与预定阈值进行比较；以及第六步骤，在该步骤中，根据所述差值SO2-SO1与所述阈值的比较结果，从所述通知信号产生电路输出所述警报信号。
3.根据权利要求1所述的用于确定容器中液体类型的装置，其中所述控制确定电路包括灯电路，其用于响应于表示测量开始的信号而产生灯电压；第一锁存电路，其用于，当所述灯电路的输出的绝对值是|V1|时，锁存所述温度传感器的输出值；供电电路，其用于，当所述灯电路的输出绝对值是大于所述|V1|的|V2|时，开始对所述热源供电，并且当经过预定时间之后停止所述供电；第二锁存电路，其用于，当所述灯电路的电压达到大于|V2|的|V3|时，锁存所述温度传感器的输出值；差分放大电路，向其输入有所述第一锁存电路和所述第二锁存电路的输出；以及通知信号产生电路，用于比较所述差分放大电路的输出与预定阈值，并且将所述警报信号输出到所述通知装置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于确定容器中液体类型的装置，其中所述热源和所述温度传感器被设置为与所述容器的壁分开。
5.根据权利要求4所述的用于确定容器中液体类型的装置，其中所述热源是卤素加热器，而所述温度传感器是红外热电堆。
6.根据权利要求5所述的用于确定容器中液体类型的装置，其中在所述热源和所述温度传感器之间被设置有光吸收热屏蔽部件。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的用于确定容器中液体类型的装置，还包括用于检测所述容器的放置的容器传感器，其中来自所述容器传感器的信号被用作用于启动确定过程的触发信号。
8.一种用于控制用于确定容器中液体类型的装置的方法，所述装置包括热源，其被设置在所述容器外；温度传感器，其被设置在所述热源附近，用于将所述容器的外壁的温度转换成电压或电流；通知装置，其能够发出用于指示所述容器中的内容物是危险物的警报；以及控制确定电路，所述方法包括以下步骤在时间t1存储或者保持所述温度传感器的输出；在所述时间t1之后的时间t3，启动对所述热源的供电；在所述时间t3之后的时间t4，停止对所述热源的供电；在所述时间t3之后的时间t5存储或者保持所述温度传感器的输出；计算所述温度传感器在时间t1时的输出值与所述温度传感器在时间t5时的输出值之间的差值；将所述差值与预定阈值进行比较；以及根据所述差值和阈值之间的比较结果，向所述通知装置发出警报。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其中所述时间t5晚于所述时间t4。
10.根据权利要求8或9所述的控制方法，其中所述用于确定容器中液体类型的装置还包括用于检测所述容器的放置的容器传感器，其中利用来自所述容器传感器的信号作为触发信号，启动在所述时间t1之后的步骤。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的控制方法，其中所述热源和所述温度传感器被设置为与所述容器的壁分开。
12.根据权利要求11所述的控制方法，其中所述热源是卤素加热器，而所述温度传感器是红外热电堆。
13.根据权利要求12所述的控制方法，其中在所述热源和所述温度传感器之间被设置有光吸收热屏蔽部件。
14.一种用于确定容器中液体类型的装置，包括接触容器的一个或多个柔性膜；温度传感器，其被提供给所述单个膜或者所述多个膜中的一个；热源，其被提供给与被提供有所述温度传感器的所述单个膜或所述多个膜中的一个相同或不同的膜；通知装置，其能够发出用于指示所述容器中的内容物为危险物的警报；供电装置，其用于向所述热源供电；运算比较装置，其中通过获取所述温度传感器的输出来计算比较值，并将该比较值与所述阈值进行比较；警报信号输出装置，用于根据所述运算比较装置的比较结果向所述通知装置输出警报信号；以及控制装置，用于控制所述供电装置、所述运算比较装置以及所述警报信号输出装置。
15.根据权利要求14所述的用于确定容器中液体类型的装置，其中所述膜被弯曲和设置成，使得曲率极点面向放置所述容器的平面，其中当放置所述容器时，由于所述膜的柔性，所述热源和所述温度传感器压靠所述容器的外壁。
16.根据权利要求15所述的用于确定容器中液体类型的装置，包括第一结构或第二结构，其中在所述第一结构中，所述膜的弯曲表面沿在所述容器的高度方向上的线接触所述容器，在所述第二结构中，所述弯曲表面沿在所述容器的圆周方向的线接触所述容器。
17.根据权利要求14所述的用于确定容器中液体类型的装置，其中所述膜被沿所述容器的外壁设置。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的用于确定容器中液体类型的装置，其中所述温度传感器小于所述热源。
19.根据权利要求14至18中任一项所述的用于确定容器中液体类型的装置，包括多个热源，其中所述温度传感器被设置在所述多个热源之间。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的用于确定容器中液体类型的装置，其中所述热源和所述温度传感器由在所述膜上构图的电阻器元件构成。
21.根据权利要求14至20中任一项所述的用于确定容器中液体类型的装置，其中所述控制装置控制所述供电装置，使得其在时间t1向所述热源供电、并在所述时间t1之后的时间t2停止所述供电；在时间t3测量所述温度传感器的输出值O1，在所述时间t3和t1之后的时间t4测量所述温度传感器的输出值O2；以及从所述输出值O2和所述输出值O1计算所述比较值。
22.根据权利要求14至20中任一项所述的用于确定容器中液体类型的装置，其中所述控制装置控制所述供电装置，使得其在时间t1向所述热源供电，而在t1之后的时间t2停止所述供电；在时间t5之前的、放置所述容器的时间t6，测量所述温度传感器的输出值O3，在所述时间t5之后、所述时间t1之前的时间t7，测量所述温度传感器的输出值O4，在时间t3测量所述温度传感器的输出值O1，以及在所述时间t3和t1之后的时间t4，测量所述温度传感器的输出值O2；从所述输出值O4和O3确定校正值；以及从所述输出值O2和O1及所述校正值计算所述比较值。
23.根据权利要求14至20中任一项所述的用于确定容器中液体类型的装置，其中所述控制装置控制所述供电装置，使得其在时间t1向所述热源供电，而在t1之后的时间t2停止所述供电；在时间t5之前的、放置所述容器的时间t6，测量所述温度传感器的输出值O3，在时间t3测量所述温度传感器的输出值O1，以及在所述时间t3和t1之后的时间t4，测量所述温度传感器的输出值O2；以及从所述输出值O2、O1及O3计算所述比较值。
24.根据权利要求14至20中任一项所述的用于确定容器中液体类型的装置，还包括第二温度传感器，其被设置成，使得其接触所述容器、并且其与所述热源的距离大于所述热源和所述温度传感器之间的距离，其中所述控制装置控制所述供电装置，使得其在时间t1向所述热源供电，并在所述时间t1之后的时间t2停止所述供电；在时间t3测量所述温度传感器的输出值O1，在所述时间t3和t1之后的时间t4测量所述温度传感器的输出值O2，以及在所述时间t4之前的时间t8测量所述第二温度传感器的输出值O5；以及从所述输出值O2、O1及O5计算所述比较值。
25.根据权利要求24所述的用于确定容器中液体类型的装置，其中所述第二温度传感器由在所述膜上构图的电阻器元件构成。
26.根据权利要求24或25所述的用于确定容器中液体类型的装置，其中所述第二温度传感器被设置在从设置所述温度传感器和所述热源的位置沿圆周方向偏移的位置上。
27.根据权利要求14至26中任一项所述的用于确定容器中液体类型的装置，还包括用于检测所述容器的放置的容器传感器，其中通过利用来自所述容器传感器的信号作为触发信号来启动确定过程。
28.一种用于控制用于确定容器中液体类型的装置的方法，该装置包括接触容器的一个或多个柔性膜；温度传感器，其被提供给所述单个膜或者所述多个膜中的一个；热源，其被提供给与被提供有所述温度传感器的所述单个膜或所述多个膜中的一个相同或不同的膜；通知装置，其能够发出用于指示所述容器中的内容物为危险物的警报；供电装置，其用于向所述热源供电；运算比较装置，其通过获取所述温度传感器的输出来计算比较值，并将该比较值与所述阈值进行比较；警报信号输出装置，其用于根据所述运算比较装置的比较结果，向所述通知装置输出警报信号；以及控制装置，其用于控制所述供电装置、所述运算比较装置以及所述警报信号输出装置，所述方法包括以下步骤在时间t3存储或者保持所述温度传感器的输出值O1；在时间t1启动向所述热源的供电；在所述时间t1之后的时间t2停止对所述热源的供电；在所述时间t3和时间t1之后的时间t4时，存储或者保持所述温度传感器的输出值O2；从所述输出值O1和O2确定所述比较值；将所述比较值与所述阈值比较；以及根据所述比较结果产生所述警报信号。
29.一种用于控制用于确定容器中液体类型的装置的方法，该装置包括接触容器的一个或多个柔性膜；温度传感器，其被提供给所述单个膜或所述多个膜中的一个；热源，其被提供给与被提供有所述温度传感器的所述单个膜或所述多个膜中的一个相同或不同的膜；通知装置，其能够发出用于指示所述容器中的内容物为危险物的警报；供电装置，其用于向所述热源供电；运算比较装置，其通过获取所述温度传感器的输出来计算比较值，并将该比较值与所述阈值进行比较；警报信号输出装置，其用于根据所述运算比较装置的比较结果，向所述通知装置输出警报信号；以及控制装置，用于控制所述供电装置、所述运算比较装置以及所述警报信号输出装置，所述方法包括以下步骤在时间t5之前的、放置所述容器的时间t6，存储或保持所述温度传感器的输出值O3；在所述时间t5之后的时间t7，存储或保持所述温度传感器的输出值O4；在所述时间t7之后的时间t3，存储或保持所述温度传感器的输出值O1；在所述时间t7之后的时间t1，启动向所述热源的供电；在所述时间t1之后的时间t2，停止向所述热源的供电；在所述时间t3和时间t1之后的时间t4，存储或者保持所述温度传感器的输出值O2；从所述输出值O3和O4确定校正值；从所述输出值O1和O2及所述校正值确定所述比较值；将所述比较值与所述阈值进行比较；以及根据所述比较结果产生所述警报信号。
30.一种用于控制用于确定容器中液体类型的装置的方法，该装置包括接触容器的一个或多个柔性膜；温度传感器，其被提供给所述单个膜或所述多个膜中的一个；热源，其被提供给与被提供有所述温度传感器的所述单个膜或所述多个膜中的一个相同或不同的膜；通知装置，其能够发出用于指示所述容器中的内容物为危险物的警报；供电装置，其用于向所述热源供电；运算比较装置，其通过获取所述温度传感器的输出来计算比较值，并将该比较值与所述阈值进行比较；警报信号输出装置，其用于根据所述运算比较装置的比较结果，向所述通知装置输出警报信号；以及控制装置，用于控制所述供电装置、所述运算比较装置以及所述警报信号输出装置，所述方法包括以下步骤在时间t5之前的、放置所述容器的时间t6，存储或保持所述温度传感器的输出值O3；在所述时间t6之后的时间t3，存储或保持所述温度传感器的输出值O1；在所述时间t6之后的时间t1，启动向所述热源的供电；在所述时间t1之后的时间t2，停止向所述热源的供电；在所述时间t3和时间t1之后的时间t4，存储或者保持所述温度传感器的输出值O2；从所述输出值O1、O2及O3确定所述比较值；将所述比较值与所述阈值进行比较；以及根据所述比较结果产生所述警报信号。
31.一种用于控制用于确定容器中液体类型的装置的方法，该装置包括接触容器的一个或多个柔性膜；温度传感器，其被提供给所述单个膜或所述多个膜中的一个；热源，其被提供给与被提供有所述温度传感器的所述单个膜或所述多个膜中的一个相同或不同的膜；通知装置，其能够发出用于指示所述容器中的内容物为危险物的警报；供电装置，其用于向所述热源供电；运算比较装置，其通过获取所述温度传感器的输出来计算比较值，并将该比较值与所述阈值进行比较；警报信号输出装置，其用于根据所述运算比较装置的比较结果，向所述通知装置输出警报信号；控制装置，用于控制所述供电装置、所述运算比较装置以及所述警报信号输出装置；以及第二温度传感器，其被设置成，使得其接触所述容器、并且其与所述热源的距离大于所述热源与所述温度传感器之间的距离，所述方法包括以下步骤在时间t3，存储或保持所述温度传感器的输出值O1；在时间t1，启动向所述热源的供电；在所述时间t1之后的时间t2，停止向所述热源的供电；在所述时间t3和时间t1之后的时间t4，存储或者保持所述温度传感器的输出值O2；在所述时间t4之后的时间t8，存储或者保持所述第二温度传感器的输出值O5；从所述输出值O1、O2及O5确定所述比较值；将所述比较值与所述阈值进行比较；以及根据所述比较结果产生所述警报信号。
32.根据权利要求28至31中任一项所述的用于控制用于确定容器中液体类型的装置的方法，其中所述热源和所述温度传感器是在所述膜上构图的电阻器元件。
33.根据权利要求31所述的用于控制用于确定容器中液体类型的装置的方法，其中所述热源、所述温度传感器以及所述第二温度传感器是在所述膜上构图的电阻器元件。
34.根据权利要求28至33中任一项所述的用于控制用于确定容器中液体类型的装置的方法，其中所述用于确定容器中液体类型的装置包括用于检测所述容器的放置的容器传感器，其中利用来自所述容器传感器的信号作为触发信号来启动所述步骤。
全文摘要
一种无论容器的材料如何都能够从容器外部优选以非接触式方式快速确定容器中液体类型的技术。卤素加热器(102)和红外热电堆(103)被设置在例如由铝制成的导电容器(101)的外部。当卤素加热器(102)关闭时测量容器(101)的表面温度，接着开启卤素加热器(102)例如达两秒钟。然后测量容器(101)的表面温度，以及从之前的测量结果计算差值。如果该差值小于阈值，则确定容器中液体是主要由水构成的安全液体，并开启蓝灯。如果该差值大于阈值，则不能确定容器中液体是主要由水构成的安全液体，则开启红灯，指示出现异常情况。
文档编号G01N25/18GK1898557SQ200480038908
公开日2007年1月17日 申请日期2004年12月22日 优先权日2003年12月26日
发明者安部健, 篠泽康彦, 宫城祯信, 山田浩一郎, 町田智英 申请人:东京瓦斯株式会社