物位检测装置的制作方法

本发明是关于检测装置，且特别是有关于物位检测装置。

背景技术：

仓储管理为存放物料与保存物料时的一个相当重要的课题。各种类型的产业皆会用到仓库来储存各种物料，如石化工业、大宗食品业、饲料业、钢铁业、水泥业等。而存放于仓库中的物料有固体、液体、固液混合体等不同的物质形态，举例来说，有石油、煤矿、铁砂、水泥、玉米、小麦、面粉、牛油等不同的物料。各种物料在储存于仓库时，仓库内的温度、湿度与物料存量的多寡，都会影响到储存于仓库中各种物料的保存期限与保存质量的优劣。而在某些特定的产业，仓库内温度若没有控管好，则可能导致物料的爆炸或其他公安意外的发生，例如干燥的物料玉米、大豆、导电粉尘等，会因为温度变异，导致闷烧或火花尘爆。

然而，一般的物料检测装置多仅应用于测量物位，并无法进行仓库内环境条件及物料条件的检测。

技术实现要素：

本发明提供一种物位检测装置，用以测量容器内的物料料位，物位检测装置包含探棒、多个第一信号补偿单元、至少一第二信号补偿单元及控制模块。探棒包含第一端及与第一端相对的第二端；第一信号补偿单元设于第一端，且相邻二第一信号补偿单元间具有第一间隔距离；第二信号补偿单元设于第二端。控制模块位于第一端并包含信号处理单元、信号发射单元及信号接收单元，信号发射单元电连接于该信号处理单元并供产生电磁波信号；信号接收单元电连接于信号处理单元。信号发射单元产生的电磁波信号沿着第一端传递至第二端，第一信号补偿单元反射电磁波信号，信号接收单元接收由该等第一信号补偿单元反射后的电磁波信号并传递至信号处理单元以产生 第一走时差值，信号处理单元依据第一走时差值进行环境系数校正，第二信号补偿单元反射电磁波信号，信号接收单元接收由该等第二信号补偿单元反射后的电磁波信号并传递至信号处理单元以产生第二走时差值，信号处理单元依据第二走时差值进行物料的介电系数的检测。

本发明针对于现有技术其有益效果在于，本发明的物位检测装置不仅用于测量物位，更能通过环境系数校正及介电系数的检测的方式对仓库内环境条件及物料条件进行检测。

附图说明

图1绘示依照本发明第一实施方式的物位检测装置的架构图；

图2绘示依照本发明第一实施方式的控制模块的电路方块图；

图3绘示对应第一走时差值及第一预定走时差值的曲线图；

图4a至图4d绘示依照本发明的信号增强件的示意图；

图5绘示不具有信号增强件的物料检测装置及具有信号增强件的物料检测装置的第二走时信号的曲线图；

图6a至图6c绘示依照本发明的重锤的示意图；

图7绘示不具有重锤的物料检测装置及具有重锤的物料检测装置的噪声的曲线图；

图8绘示依照本发明第二实施方式的物位检测装置的架构图；以及

图9绘示依照本发明第三实施方式的物位检测装置的架构图。

其中，附图标记：

10 电气盒

100 容置空间

102 底端

104 穿孔

12 探棒

120 第一端

122 第二端

14 控制模块

140 电路板

142 信号处理单元

144 信号发射单元

146 信号接收单元

16、16a、160b 第一信号补偿单元

16b、18b 扣件

162b、182b 连接件

18、18a、180b 第二信号补偿单元

19 信号增强件

190 本体

192 延伸部

194 柱体

196 凹槽

20 重锤

200 环形体

202 连接部

204 上端部

206 下端部

30、40、50、60、70、80 曲线

D 预定方向

d1 第一间隔距离

d2 第二间隔距离

具体实施方式

配合参阅图1，其绘示依照本发明第一实施方式的物位检测装置的架构图。物位检测装置供安装于供安置物料的桶槽的顶面，用以检测桶槽的环境系数、容置于物料的高度(或称物位)及物料的介电系数。如图1所示，物位检测装置包含电气盒10、探棒12及控制模块14。电气盒10具有容置空间100，以及位于电气盒10的底端102并与容置空间100相连通的穿孔104。

探棒12设于电气盒10的底端102，沿着预定方向D延伸，使包含第一端120及与第一端120相对的第二端122。探棒12可呈圆柱体或多角柱体，并可 以为不具可挠性的钢棒或具备可挠性的钢索。

探棒12的第一端120设有多个第一信号补偿单元16，第一信号补偿单元16等间隔排列，且相邻二第一信号补偿单元16间具有第一间隔距离d1。如图1所示，第一信号补偿单元16为开设在探棒12的第一端120的凹槽。

探棒12的第二端122设有多个第二信号补偿单元18，第二信号补偿单元18等间隔排列，且相邻二第二信号补偿单元18间具有第二间隔距离d2，第二间隔距离d2可例如不等于第一间隔距离d1。在图1中，第二信号补偿单元18为开设在探棒12的第二端120的凹槽。

在此要特别说明的是，虽然图1所绘示的第一信号补偿单元16及第二补偿单元18皆为凹槽，然实际实施时，第一信号补偿单元16及/或第二信号补偿单元18也可以为凸部或其他可供反射电磁波信号的结构。再者，第一信号补偿单元16的凹槽的高度及孔径并不一定要相同于代表第二信号补偿单元18的凹槽的高度及孔径，且第一信号补偿单元16及第二信号补偿单元18的联机可以是平行于探棒12延伸的预定方向D，或者第一信号补偿单元16及第二信号补偿单元18的联机也可以是不平行于探棒12延伸的预定方向D。又，第一信号补偿单元16及第二信号补偿单元18也可以是套设于探棒12上的环形扣件，此环形扣件上开设有前述的凹槽。

控制模块14位于容置空间100内，并包含电路板140、信号处理单元142、信号发射单元144及信号接收单元146。请同时参照图2，其绘示依照本发明的控制模块14的电路图。电路板140可例如是双面都布设铜箔线路的印刷电路板，信号处理单元142、信号发射单元144及信号接收单元146分别设置于电路板140上，且信号处理单元142电连接于信号发射单元144及信号接收单元146。

在图1中，信号处理单元142是设置在电路板140的其中的表面，信号发射单元144及信号接收单元146分别设置在电路板140相反设有信号处理单元142的表面，探棒14的一端部也可例如是连接于电路板140设有信号发射单元144及信号接收单元146的表面；然实际实施时，信号处理单元142、信号发射单元144及信号接收单元146可以是设置在电路板140的相同表面上。

在进行桶槽内环境系数校正及物料的介电系数检测时，探棒12的第二端122必须埋入物料中，第一端120可例如是暴露于物料的外或深埋入物料中。

信号发射单元144供产生电磁波信号，其可例如为石英振荡器。信号发射单元144产生的电磁波信号沿着探棒12的表面传递。当电磁波信号传递至第一信号补偿单元16时，部分的电磁波信号由第一信号补偿单元16反射后传递至信号处理单元142，并产生第一走时差值，如图3曲线40所示。

在此要特别说明的是，信号处理单元142内建有计数器，以供计数信号发射单元144产生电磁波至信号接收单元146接收到由第一信号补偿单元16反射的电磁波信号的计数值；之后，信号处理单元142利用时域反射(Time Domain Reflectometry,TDR)以将计数值转换成为时间。再者，信号处理单元122更内建有第一预设走时差值，如图3曲线30所示。此第一预设走时差值为桶槽内尚未摆放物料时，电磁波信号由第一信号补偿单元16反射后传递至信号处理单元142而产生。

当桶槽内放置有物料时，第一走时差值会因物料附着于探棒12或者物料产生的蒸汽而较第一预定走时差值大，藉此，信号处理单元142可藉由比较第一走时差值及第一预设走时差值，以进行因环境条件改变所导致的误差的校正(环境系数的校正)。

信号发射单元144产生的电磁波信号沿着探棒12的表面传递至第二信号补偿单元18时，部分的电磁波信号由第二信号补偿单元18反射后传递至信号处理单元142，并产生第二走时差值。其中，在进行第二走时差值得检测时，桶槽内已摆设有物料。

信号处理单元142更内建有第二预设走时差值，此第二预设走时差值为桶槽内尚未摆放物料时，电磁波信号由第二信号补偿单元18反射后传递至信号处理单元而产生。

当桶槽内放置有物料时，第二走时差值会因物料附着于探棒12而较第二预定走时差值大，藉此，信号处理单元142可藉由比较第二走时差值及第二预设走时差值，以进行因物料介电系数的检测。

因第二信号补偿单元18远离控制模块14，因此，第二信号补偿单元18反射电磁波信号产生的第二走时差值的信号明显较第一走时差值微弱，如图5曲线50所示。为了避免第二走时差值无法有效地传递至信号接收单元146，物料检测装置可以包含信号增强件19，如图4a至图4d所示。信号增强件19连接于探棒12的第二端122，具有增强第二走时差值的信号强度的效果；其 中，由图5曲线60可以看出，包含信号增强件19的物料检测装置的第二走时差值的信号强度明显高于未包含信号增强件19的第二走时差值的信号强度。

在图4a中，信号增强件19呈环状，并连接于探棒12的第二端122。在图4b中，信号增强件19包含本体190及延伸部192，本体190的一侧连接于探棒12，且本体190的外径大于探棒12的外径。延伸部192连接在本体190相反与探棒12连接的一侧，且延伸部192外径沿着探棒12的延伸方向减少(即延伸部192的外径随着远离电气盒10而减少)。在图4c中，信号增强件190呈漏斗状，且其外径随着远离电气盒10而渐少。在图4d中，信号增强件190包含柱体194及凹槽196，且凹槽196形成于柱体190邻近于电气盒10的一端；柱体194的外径大于探棒12的外径，且柱体194可例如为圆柱体或角柱体。

又，物料检测装置的第二端122另可选择性地包含重锤20而非信号增强件19，如图6a至图6c所示，藉以降低第二走时差值的噪声。请参阅图7，曲线70绘示不具有重锤的物料检测装置的检测信号曲线图，曲线80绘示具有重锤的物料检测装置的检测信号的曲线图；重锤20连接于探棒12的第二端122。在图6a中，重锤20由多个环形体200所组成，所述的环形体200呈等间隔排列；其中，环形体200的外径大于探棒12的外径。在图6b中，重锤20包含具有连接部202，以及位于连接部202两相反侧并与连接部202连接的上端部204及下端部206。连接部202的外径部于探棒12的外径；上端部204连接于第二端102，且上端部204的外径随着远离第二端102而增加；下端部206的外径随着远离连接部202而减少。在图6c中，重锤20呈锥状，且其外径随着远离第二端122而增加。

请参阅图8，其绘示依照本发明第二实施方式的物料检测装置的架构图。图8所绘示的物料检测装置类似于图1所绘示的物料检测装置，其差异在于图8所绘示的每个第一信号补偿单元16a及第二信号补偿单元18a皆为独立的凸部。当探棒12为钢棒时，探棒12、第一信号补偿单元16a及第二信号补偿单元18a可以是一体成型。当探棒12为钢索时，第一信号补偿单元16a及第二信号补偿单元18a可以是套设在探棒12上的环形件。在图8中，第一信号补偿单元16a的外径相同于第二信号补偿单元18a的外径；然在实际实施时并不以此为限。本实施方式的物位检测装置的其他元件的功用及相关说明，实际上 与第一实施方式的物位检测装置相同，在此不予赘述。本实施方式的物位检测装置至少可以达到与第一实施方式的物位检测装置相同的功能。

请参阅图9，其绘示依照本发明第三实施方式的物位检测装置的架构图。图9所绘示的物料检测装置类似于图8所绘示的物料检测装置，其差异在于图9所绘示的相邻的二第一信号补偿单元161b间更设有连接件162b，而形成外观为I形的扣件16b，且相邻的二第二信号补偿单元181b间更设有连接件182b，使形成外观为I形的扣件18b。本实施方式的物位检测装置的其他元件的功用及相关说明，实际上与第一实施方式的物位检测装置相同，在此不予赘述。本实施方式的物位检测装置至少可以达到与第一实施方式的物位检测装置相同的功能。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉本领域的相关技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，但这些更动与润饰均应包含于本发明所附权利要求的保护范围。