CN106525198B - 利用料位量测装置量测料位高度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及利用料位量测装置量测料位高度的方法，包含：一料位量测装置的一探棒插入一容器；该料位量测装置发射一电磁波讯号；当该电磁波讯号接触一物料的一表面时，产生一第一反射讯号；当该电磁波讯号接触该探棒的一底端时，产生一第二反射讯号；一料位感测电路藉由该第一反射讯号及该第二反射讯号分别算出一第一走时差值及一第二走时差值；该料位感测电路藉由该第一走时差值、该第二走时差值及一预设空桶走时差值分别算出一第一料位高度及一第二料位高度；藉由该第一料位高度及该第二料位高度算出一第三料位高度以显示在一显示单元。本发明能提高料位量测装置的精确度，选取误差低的量测数据给使用者参考。

Description

利用料位量测装置量测料位高度的方法

技术领域

本发明有关于一种量测料位高度的方法，特别是一种利用料位量测装置量测料位高度的方法。

背景技术

目前，料位量测装置，例如时域反射雷达感测器，被广泛地运用于料位量测；然而，有很多因素会影响料位量测装置的精确度，例如物料的介电系数。因此，料位量测装置被安装好之后，料位的高度并没有被料位量测装置准确地测量，如此对使用者来说非常地不方便。

发明内容

为改善上述公知技术的缺点，本发明的目的在于提供一种利用料位量测装置量测料位高度的方法。

为达成本发明的上述目的，本发明的一种利用料位量测装置量测料位高度的方法，包含：将一料位量测装置的一探棒插入一容器的一物料内；该料位量测装置发射一电磁波讯号，该电磁波讯号沿该探棒表面往该物料方向传递；当该电磁波讯号接触该物料的一表面时产生一第一反射讯号；该第一反射讯号沿该探棒回传至该料位量测装置的一料位感测电路；当该电磁波讯号接触该探棒的一底端时产生一第二反射讯号；该第二反射讯号沿该探棒回传至该料位感测电路；该料位感测电路利用该第一反射讯号计算出一第一走时差值；该料位感测电路利用该第二反射讯号计算出一第二走时差值；该料位感测电路利用该第一走时差值计算出一第一料位高度；该料位感测电路利用该第二走时差值及该料位感测电路的一预设空桶走时差值计算出一第二料位高度；该料位感测电路利用该第一料位高度及该第二料位高度计算出一第三料位高度；及该料位感测电路计算出该第三料位高度后，该料位感测电路传送该第三料位高度至一显示单元进行显示。

再者，在一具体实施例，如上述所述的利用料位量测装置量测料位高度的方法，其中该第三料位高度为该第一料位高度加上该第二料位高度的平均值。

再者，在一具体实施例，如上述所述的利用料位量测装置量测料位高度的方法，其中该第一料位高度等于该探棒的长度减去一第一空气高度；该第一空气高度等于该第一走时差值与一空气波速的乘积再除以二。

再者，在一具体实施例，如上述所述的利用料位量测装置量测料位高度的方法，其中一第三走时差值等于该第二走时差值与该预设空桶走时差值的差值。

再者，在一具体实施例，如上述所述的利用料位量测装置量测料位高度的方法，其中该第二料位高度等于该第三走时差值与一波速值的乘积；该波速值等于该空气波速与一物料波速的乘积再除以两倍的该空气波速与该物料波速的差值。

再者，在一具体实施例，如上述所述的利用料位量测装置量测料位高度的方法，更包含发射多个该电磁波讯号进行多次量测，其中该些电磁波讯号之间具有固定间隔发射时间；该料位感测电路利用该些电磁波讯号得到该些第一料位高度及该些第二料位高度；该料位感测电路将当次量测的该第一料位高度与该第二料位高度与前一次量测的该第三料位高度分别进行比较以得到两个比较结果；如果该些比较结果的其中之一大于一预设值，则将该些比较结果中不大于该预设值的该第一料位高度或该第二料位高度当作该第三料位高度，该料位感测电路将该第三料位高度显示在该显示单元。

再者，在一具体实施例，如上述所述的利用料位量测装置量测料位高度的方法，其中如果该些比较结果皆大于该预设值，则将当次量测的该第一料位高度及该第二料位高度进行计算后以得到该第三料位高度；该料位感测电路将该第三料位高度显示在该显示单元。

本发明的功效在于用不同方式量测并计算物料的高度，以提高料位量测装置的精确度，选取误差低的量测数据给使用者参考。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明的利用料位量测装置量测料位高度的方法流程图。

图2a为利用料位量测装置量测料位高度的方法的一部分示意图。

图2b为利用料位量测装置量测料位高度的方法的另一部分示意图。

其中，附图标记

10 料位量测装置

12 料位感测电路

14 探棒

16 扩时电路

20 容器

30 物料

40 显示单元

Lt 探棒长度

Lm 物料高度

S02～S24 步骤

t1 第一走时差值

t2 第二走时差值

t3 预设空桶走时差值

t01 第一时间

t02 第二时间

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明所附权利要求保护范围的限制。

请参考图1，其为本发明的利用料位量测装置量测料位高度的方法流程图。并请同时参考图2a，其为利用料位量测装置量测料位高度的方法的一部分示意图；并请同时参考图2b，其为利用料位量测装置量测料位高度的方法的另一部分示意图。

一种利用料位量测装置量测料位高度的方法，包含：

步骤S02：将一料位量测装置10的一探棒14插入一容器20的一物料30内。

步骤S04：该料位量测装置10发射一电磁波讯号(即，侦测讯号)，该电磁波讯号沿该探棒14表面往该物料30方向传递。

步骤S06：当该电磁波讯号接触该物料30的一表面时产生一第一反射讯号。

步骤S08：该第一反射讯号沿该探棒14回传至该料位量测装置10的一料位感测电路12。

步骤S10：当该电磁波讯号接触该探棒14底端时产生一第二反射讯号。

步骤S12：该第二反射讯号沿该探棒14回传至该料位感测电路12。

步骤S14：该料位感测电路12利用该第一反射讯号计算出一第一走时差值t1(容后详述)。

步骤S16：该料位感测电路12利用该第二反射讯号计算出一第二走时差值t2(容后详述)。

步骤S18：该料位感测电路12利用该第一走时差值t1计算出一第一料位高度(容后详述)。

步骤S20：该料位感测电路12利用该第二走时差值t2及该料位感测电路12的一预设空桶走时差值t3计算出一第二料位高度(容后详述)。

步骤S22：该料位感测电路12利用该第一料位高度及该第二料位高度计算出一第三料位高度(容后详述)。

步骤S24：该料位感测电路12计算出该第三料位高度后，该料位感测电路12传送该第三料位高度至一显示单元40进行显示。

再者，该电磁波讯号接触该物料30的该表面后，一部分的该电磁波讯号自该物料30的该表面反射以产生该第一反射讯号，其余的该电磁波讯号穿透该物料30沿该探棒14表面传递，直到接触该探棒底端，接着其余的该电磁波讯号自该探棒14底端反射以产生该第二反射讯号。

以下内容将详细叙述上述的步骤S14；请再次参考图1及图2a。

Lm表示该物料30的物料高度；Lt表示该探棒14的探棒长度(亦即，该容器20的深度)；Lt-Lm等于该容器20的空气高度。

该第一走时差值t1等于二倍的一第一时间t01；该第一时间t01等于该空气高度Lt-Lm除以一空气波速Vair，该空气波速Vair为一常数c，即该电磁波讯号沿该探棒14且通过介质为空气时的速度。

上述内容可以以下列公式表达：

t1＝t01+t01＝[(Lt-Lm)/Vair]+[(Lt-Lm)/Vair]＝2*(Lt-Lm)/Vair

以下内容将详细叙述上述的步骤S16；请再次参考图1及图2a。

该第二走时差值t2等于该第一走时差值t1加上二倍的一第二时间t02；该第二时间t02等于该物料高度Lm除以一物料波速Vm，该物料波速Vm等于该常数c除以该物料30的一介电系数ε的平方根，即该电磁波讯号沿该探棒14且通过该物料30时的速度。

上述内容可以以下列公式表达：

t2＝t01+t01+t02+t02＝[2(Lt–Lm)/Vair]+(2*Lm/Vm)

以下内容将详细叙述上述的步骤S18；由该第一走时差值t1计算出该第一料位高度；依据上述该些公式，该第一料位高度等于该探棒14的探棒长度Lt减去一第一空气高度；该第一空气高度即该电磁波讯号从发射端到接触该物料30的该表面时的高度，该第一空气高度等于该第一走时差值t1与一空气波速Vair的乘积再除以二。

上述内容可以以下列公式表达：

该第一料位高度＝Lm＝Lt–(t1*Vair/2)

Lt、t1及Vair为已知，故可求得该第一料位高度。

以下内容将详细叙述上述的步骤S20；请再次参考图1及图2b。由该第二走时差值t2及该预设空桶走时差值t3计算出该第二料位高度。

由图2a可知：t2＝[2(Lt–Lm)/Vair]+(2*Lm/Vm)

再由图2b可知：Lt＝t3*Vair/2

所以，t3＝2*Lt/Vair

所以t2–t3＝[2(Lt–Lm)/Vair]+(2*Lm/Vm)–(2*Lt/Vair)

t2–t3＝(2*Lt/Vair–2*Lm/Vair)+(2*Lm/Vm)–(2*Lt/Vair)

t2–t3＝(–2*Lm/Vair)+(2*Lm/Vm)

(t2–t3)*Vm*Vair＝(–2*Lm*Vm)+(2*Lm*Vair)

(t2–t3)*Vm*Vair＝(Vair–Vm)*2*Lm

(t2–t3)*Vm*Vair/[2*(Vair–Vm)]＝Lm

在此定义，该第二料位高度等于一第三走时差值与一波速值之乘积；该第三走时差值等于该第二走时差值t2与该预设空桶走时差值t3之差值，该波速值等于该空气波速Vair与该物料波速Vm之乘积再除以两倍的该空气波速Vair与该物料波速Vm之差值。

亦即，该第二料位高度＝Lm＝(t2–t3)*Vm*Vair/[2*(Vair–Vm)]

t2、t3、Vm及Vair为已知，故可求得该第二料位高度。

以下内容将详细叙述上述的步骤S22；该第三料位高度等于该第一料位高度以及该第二料位高度的平均值。

上述内容可以以下列公式表达：

该第三料位高度＝(该第一料位高度+该第二料位高度)/2＝{Lt–(t1*Vair/2)+(t2–t3)*Vm*Vair/[2*(Vair–Vm)]}/2

在本发明的另一实施例中，在步骤S22，该料位感测电路12会发射多个该电磁波讯号进行多次量测，该些电磁波讯号之间具有固定间隔发射时间；该料位感测电路12利用该些电磁波讯号得到该些第一料位高度及该些第二料位高度，将该料位感测电路12当次量测的该第一料位高度、该第二料位高度分别与前一次量测的该第三料位高度进行比较以得到两个比较结果，该些比较结果有其中之一的该比较结果大于一预设值，则将该些比较结果中不大于该预设值的该第一料位高度或该第二料位高度当作该第三料位高度，该料位感测电路12将该第三料位高度显示在该显示单元40；若该些比较结果皆大于该预设值，将当次量测的该第一料位高度及该第二料位高度进行计算后以得到该第三料位高度，该料位感测电路12将该第三料位高度显示在该显示单元40。

再者，该比较结果可为该第一料位高度、该第二料位高度分别与该第三料位高度相减后所得的数值；或该比较结果可为该第一料位高度、该第二料位高度分别与该第三料位高度相除之后所得的数值。

再者，其中该料位量测装置10可为例如但本发明不限定为一时域反射雷达感测器。

再者，为增加该料位量测装置10的可用性，该料位量测装置10更包含一扩时电路16(如图2a及图2b所示)；该扩时电路16将一走时差值变化量(即t1-t2)乘以一增益值，使得该走时差值变化量的单位从微秒放大至毫秒；藉此，增加该料位量测装置10的可用性。

本发明的功效在于用不同方式量测并计算物料的高度，以提高料位量测装置的精确度，选取误差低的量测数据给使用者参考。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种利用料位量测装置量测料位高度的方法，其特征在于，包含：

a.将一料位量测装置的一探棒插入一容器的一物料内；

b.该料位量测装置发射一电磁波讯号，该电磁波讯号沿该探棒表面往该物料方向传递；

c.当该电磁波讯号接触该物料的一表面时产生一第一反射讯号；

d.该第一反射讯号沿该探棒回传至该料位量测装置的一料位感测电路；

e.当该电磁波讯号接触该探棒的一底端时产生一第二反射讯号；

f.该第二反射讯号沿该探棒回传至该料位感测电路；

g.该料位感测电路利用该第一反射讯号计算出一第一走时差值；

h.该料位感测电路利用该第二反射讯号计算出一第二走时差值；

i.该料位感测电路利用该第一走时差值计算出一第一料位高度；

j.该料位感测电路利用该第二走时差值及该料位感测电路的一预设空桶走时差值计算出一第二料位高度；

k.该料位感测电路利用该第一料位高度及该第二料位高度计算出一第三料位高度；及

l.该料位感测电路计算出该第三料位高度后，该料位感测电路传送该第三料位高度至一显示单元进行显示；

其中一第三走时差值等于该第二走时差值与该预设空桶走时差值的差值。

2.如权利要求1所述的利用料位量测装置量测料位高度的方法，其特征在于，该第三料位高度为该第一料位高度加上该第二料位高度的平均值。

3.如权利要求1所述的利用料位量测装置量测料位高度的方法，其特征在于，该第一料位高度等于该探棒的长度减去一第一空气高度；该第一空气高度等于该第一走时差值与一空气波速的乘积再除以二。

4.如权利要求1所述的利用料位量测装置量测料位高度的方法，其特征在于，该第二料位高度等于该第三走时差值与一波速值的乘积；该波速值等于一空气波速与一物料波速的乘积再除以两倍的该空气波速与该物料波速的差值。

5.如权利要求1所述的利用料位量测装置量测料位高度的方法，其特征在于，更包含发射多个该电磁波讯号进行多次量测，其中该些电磁波讯号之间具有固定间隔发射时间；该料位感测电路利用该些电磁波讯号得到该些第一料位高度及该些第二料位高度；该料位感测电路将当次量测的该第一料位高度与该第二料位高度与前一次量测的该第三料位高度分别进行比较以得到二比较结果，当该些比较结果中，有其中之一的该比较结果大于一预设值，则将该些比较结果中不大于该预设值的该第一料位高度或该第二料位高度当作该第三料位高度，该料位感测电路将该第三料位高度显示在该显示单元。

6.如权利要求5所述的利用料位量测装置量测料位高度的方法，其特征在于，若该些比较结果皆大于该预设值，将当次量测的该第一料位高度及该第二料位高度进行计算后以得到该第三料位高度，该料位感测电路将该第三料位高度显示在该显示单元。