[發明專利]一種物料位置檢測系統和方法

在審

• 申請號: 202210044601.7
• 申請日: 2022-01-14
• 公開（公告）號: CN114459565A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 鄭偉;馮毅;孫衢骎;柯志武;柴文婷;周宏寬;李獻領;王晨陽;陶模;郭曉杰;汪偉;林原勝;張克龍;趙振興;柯漢兵;魏志國;戴春輝;勞星勝
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一九研究所
• 主分類號: G01F23/26
• 分類號: G01F23/26
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224
• 代理人: 張英

本發明公開了一種物料位置檢測系統，包括：待測容器，用于容置被測物料；電容檢測線，貼設于所述待測容器的表面；轉接板，固定于所述待測容器上、且設置有射頻連接器，與所述電容檢測線電連接，組成電容量敏感部件；信號處理電路，包括與所述射頻連接器電連接的單片機，所述單片機通過所述射頻連接器獲取電容量感測信息并進行計算處理得到被測物料的高度信息。其可以適應不同外形尺寸的容器，實現物料高度傳感器的低成本、易擴展、非侵入、批量部署的特性。

技術領域

本發明涉及物料位置傳感技術領域，尤其涉及到一種物料位置檢測系統和一種物料位置檢測方法。

背景技術

在工業應用中，產品原材料一般存放于儲料罐當中，且送料系統日益趨向于自動化，能夠隨著生產過程的進行逐漸將儲料罐中的原料泵送到混合罐中進行生產操作，因此為了生產的持續進行，需要對儲料罐中剩余物料的多少進行檢測，及時添加。

為了實現對大規模的儲料罐內物料剩余量的檢測，特別是密封容器和容器非透明的情況下，由人工實行余量檢測非常困難；另外，對于現有設備新增物料余量檢測的功能一般需要確保不破壞現有容器；另外考慮到添加的容器需要接入到當前的物料高度傳感系統中的情況，傳感器系統還需要保證一定的可擴展性，以及布線復雜程度的問題；因此，如何實現物料高度傳感器的低成本、易擴展、非侵入、批量部署的特性，以及適應不同外形尺寸的容器的傳感器方案，是實現物料高度傳感器的批量應用中非常關鍵的因素。

常用的物料監測方法包括：浮球機械開關、電流型探針、光學ToF或反射及遮擋式傳感、超聲波距離傳感器、微波雷達等。

其中，浮球機械開關包含活動部件，存在機械壽命和體積較大的問題，且不適于干式粉料高度監測；電流探針只能實現導電液體的定高度檢測，且存在電解作用，不利于介質成分的穩定性；光學式傳感器容易受蒸汽和粉塵干擾，如果安裝在容器外部，則只能用于對特定波長透明的容器上，并且常見的反射式和遮擋式傳感器同樣只能實現單點有無物料的檢測；對于超聲波式傳感器和微波雷達，對被測介質的反射特性有一定要求，且由于容器外壁造成的低耦合度和衰減的原因，通常無法在容器外部安裝，并且成本較高。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提出了一種物料位置檢測系統和一種物料位置檢測方法，其使用電容式傳感器將外部實際物理量轉換為電容量，通過信號調理電路將電容量轉換為可以直接測量的電信號，實現對外部物理量的間接測量，具備非接觸式和自帶隔離的優點，可以使用在具有較低壁厚的非金屬容器上，對介電常數較高的液體均可檢測。

具體的，本發明實施例提供了一種物料位置檢測系統，包括：待測容器，用于容置被測物料；電容檢測線，貼設于所述待測容器的表面；轉接板，固定于所述待測容器上、且設置有射頻連接器，與所述電容檢測線電連接，組成電容量敏感部件；信號處理電路，包括與所述射頻連接器電連接的單片機，所述單片機通過所述射頻連接器獲取電容量感測信息并進行計算處理得到被測物料的高度信息。

在本發明的一個實施例中，所述電容檢測線為FFC排線，形成交錯排列的感應電極和屏蔽電極，各自對應并聯后連接至所述射頻連接器。

在本發明的一個實施例中，所述信號處理電路通過同軸電纜線連接所述轉接板，所述同軸電纜線的外層和內層分別通過所述射頻連接器連接至所述屏蔽電極和所述感應電極。

在本發明的一個實施例中，所述信號處理電路還包括：驅動電路，電連接在所述射頻連接器與所述單片機之間，包括積分電容、模擬開關和電源；所述模擬開關的公共端連接所述射頻連接器，所述電源連接所述模擬開關的常閉端進行供電，使所述電容檢測線與所述待測容器之間的雜散電容充電；所述積分電容連接在所述單片機和所述模擬開關的常開端之間，當所述模擬開關連通所述公共端與所述常開端時使所述雜散電容與所述積分電容均壓。