CN220063123U - 时域型导波雷达物液位测量装置 - Google Patents

Abstract

一种时域型导波雷达物液位测量装置，包含导波雷达物液位测量模块、印刷电路板绕线延时结构及探棒结构。所述导波雷达物液位测量模块产生导波雷达物液位测量信号，并传送所述导波雷达物液位测量信号至所述印刷电路板绕线延时结构，接着所述印刷电路板绕线延时结构传送所述导波雷达物液位测量信号至所述探棒结构以侦测物液位置，并将反射信号依序照所述探棒结构及所述印刷电路板绕线延时结构的路径，倒传回所述导波雷达物液位测量模块。

Description

时域型导波雷达物液位测量装置

本申请要求于2022年6月6日提交中国台湾地区、申请案号为111205928、发明名称为“时域型导波雷达物液位测量装置”的中国台湾地区专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本申请有关于一种物液位测量装置，特别是一种时域型导波雷达物液位测量装置。

背景技术

相关技术的时域型导波雷达物液位测量装置是依据时域反射原理(TDR)为基础的雷达物液位测量装置，其发出电磁脉冲以光速沿钢缆或探棒传播，当电磁脉冲遇到被测介质表面时，部分电磁脉冲会被反射形成回波，并沿着相反倒传的路径返回到脉冲发射装置，而脉冲发射装置与被测介质表面的距离正比于电磁脉冲在脉冲发射装置与被测介质表面之间的传播时间，因此经计算脉冲发出的时间与接收到反射回波的时间差异，即可得到被测介质表面的物液位高度。

请参考图6，其为相关技术的时域型导波雷达物液位测量装置20的方块图。相关技术的时域型导波雷达物液位测量装置20包含导波雷达物液位测量模块102及探棒结构106；所述导波雷达物液位测量模块102电性连接至所述探棒结构106。所述导波雷达物液位测量模块102产生导波雷达物液位测量信号108，并传送所述导波雷达物液位测量信号108至所述探棒结构106，借以测量被测介质表面(未示于图6)的物液位高度。

相关技术的时域型导波雷达物液位测量装置20会有测量上的盲距，也就是在所述探棒结构106上靠近所述导波雷达物液位测量模块102无法精准测量物液位高度的区域，其造成的原因是因为脉冲发出的时间与接收到反射回波的时间差异太短，即使使用最高速的运算能力电子组件也无法实时计算，因而造成上端有一段无法解析的测量位置，称为盲距。这个现象对于越短量程的环境越明显，因为脉冲发出的时间与接收到反射回波的时间会越短。上述相关技术的时域型导波雷达物液位测量装置20的盲距往往过大，限制了相关技术的时域型导波雷达物液位测量装置20的使用范围。

实用新型内容

为解决上述问题，本申请的目的在于提供一种时域型导波雷达物液位测量装置。

为达成本申请的上述目的，本申请的时域型导波雷达物液位测量装置包含：导波雷达物液位测量模块；印刷电路板绕线延时结构，电性连接至导波雷达物液位测量模块；及探棒结构，电性连接至导波雷达物液位测量模块及印刷电路板绕线延时结构，其中，导波雷达物液位测量模块产生导波雷达物液位测量信号，并传送导波雷达物液位测量信号至印刷电路板绕线延时结构，接着印刷电路板绕线延时结构，传送导波雷达物液位测量信号至探棒结构以侦测物液位置，并将反射信号依序照探棒结构及印刷电路板绕线延时结构的路径，倒传回导波雷达物液位测量模块。

在一种实施方式中，印刷电路板绕线延时结构为多层印刷电路板、3D结构线路或薄膜式高密度线路。

在一种实施方式中，导波雷达物液位测量信号为电磁波信号，频率范围大于1GHz。

在一种实施方式中，还包含：上端连接器，电性连接至导波雷达物液位测量模块、印刷电路板绕线延时结构及探棒结构，其中，上端连接器设置于印刷电路板绕线延时结构上，导波雷达物液位测量模块插接至上端连接器；其中，导波雷达物液位测量模块通过上端连接器传送导波雷达物液位测量信号至印刷电路板绕线延时结构，印刷电路板绕线延时结构通过上端连接器接收导波雷达物液位测量信号。

在一种实施方式中，还包含：下端连接器，电性连接至导波雷达物液位测量模块、印刷电路板绕线延时结构、探棒结构及上端连接器，其中，下端连接器设置于印刷电路板绕线延时结构上，探棒结构插接至下端连接器。

在一种实施方式中，探棒结构包含：信号传输导线，电性连接至导波雷达物液位测量模块、印刷电路板绕线延时结构、上端连接器及下端连接器，其中，印刷电路板绕线延时结构通过下端连接器传送导波雷达物液位测量信号至信号传输导线；其中，信号传输导线以缠绕角度0～60度间缠绕在探棒本体上。

本申请的功效在于改善时域型导波雷达物液位测量装置的盲距以增加时域型导波雷达物液位测量装置的可用性。

为了能更进一步了解本申请为达成预定目的所采取的技术、手段及功效，请参阅以下有关本申请的详细说明与附图，相信本申请的目的、特征与特点，当可由此得到深入且具体的了解，然而所附附图仅提供参考与说明用，并非用来对本申请加以限制者。

附图说明

图1为本申请的时域型导波雷达物液位测量装置的方块图。

图2为本申请的时域型导波雷达物液位测量装置的分解侧视图。

图3为本申请的时域型导波雷达物液位测量装置的第一实施例组合侧视图。

图4为本申请的时域型导波雷达物液位测量装置的第二实施例组合侧视图。

图5为本申请的时域型导波雷达物液位测量装置的第三实施例组合侧视图。

图6为相关技术的时域型导波雷达物液位测量装置的方块图。

图7为本申请的信号传输导线的导线长度、缠绕角度与液位高度的关系图。

图8为习知技术与本申请的信号波形比较图。

附图标记说明：

10:时域型导波雷达物液位测量装置；

20:相关技术的时域型导波雷达物液位测量装置；

102:导波雷达物液位测量模块；

104:印刷电路板绕线延时结构；

106:探棒结构；

108:导波雷达物液位测量信号；

110:上端连接器；

112:下端连接器；

114:信号传输导线；

116:探棒本体；

118:下端壳体；

120:上端壳体；

122:导线长度；

124:液位高度；

126:底部长度；

128:电路板延迟区间；

α:缠绕角度；

L:行走长度。

具体实施方式

在本揭露当中，提供了许多特定的细节，以提供对本申请的具体实施例的彻底了解；然而，本领域技术人员应当知晓，在没有一个或更多个所述特定的细节的情况下，依然能实践本申请；在其他情况下，则未显示或描述众所周知的细节以避免模糊了本申请的主要技术特征。兹有关本申请的技术内容及详细说明，配合附图说明如下：

请参考图1，其为本申请的时域型导波雷达物液位测量装置10的方块图。本申请的一种时域型导波雷达物液位测量装置10包含导波雷达物液位测量模块102、印刷电路板绕线延时结构104及探棒结构106，而所述印刷电路板绕线延时结构104电性连接至所述导波雷达物液位测量模块102及所述探棒结构106。

所述导波雷达物液位测量模块102产生导波雷达物液位测量信号108，并传送所述导波雷达物液位测量信号108至所述印刷电路板绕线延时结构104，接着所述印刷电路板绕线延时结构104传送所述导波雷达物液位测量信号108至所述探棒结构106以侦测物液位置(未示于图1)，并将反射信号(未示于图1)依序照所述探棒结构106及所述印刷电路板绕线延时结构104的路径，倒传回所述导波雷达物液位测量模块102。

相较于如图6所示的相关技术的时域型导波雷达物液位测量装置20，由于本申请的所述时域型导波雷达物液位测量装置10增加了所述印刷电路板绕线延时结构104以增加所述导波雷达物液位测量信号108自所述导波雷达物液位测量模块102出发后的行走路径长度，因此能使盲距远离被测介质表面，借以改善盲距。

请参考图2，其为本申请的时域型导波雷达物液位测量装置10的分解侧视图；并请同时参考图3，其为本申请的时域型导波雷达物液位测量装置10的第一实施例组合侧视图；图2及图3所示的组件与图1所示的组件相同者，为简洁因素，故于此不再赘述，并请同时参考图1。本申请的所述时域型导波雷达物液位测量装置10还包含上端连接器110、下端连接器112、下端壳体118及上端壳体120，而所述探棒结构106包含信号传输导线114及探棒本体116。其中，为了表达所述信号传输导线114可具有不同绕法，因此图2并未标示出所述信号传输导线114，而图3标示出所述信号传输导线114。

所述导波雷达物液位测量模块102、所述上端连接器110、所述印刷电路板绕线延时结构104、所述下端连接器112、所述探棒结构106及所述信号传输导线114彼此电性连接，所述上端连接器110设置于所述印刷电路板绕线延时结构104上，所述导波雷达物液位测量模块102插接至所述上端连接器110，所述下端连接器112设置于所述印刷电路板绕线延时结构104上，所述探棒结构106插接至所述下端连接器112，所述信号传输导线114以缠绕角度α(0～60度间)缠绕在所述探棒本体116上，所述信号传输导线114可以是以习知的软性电路板线路或隔离信号导线制成，包覆在所述探棒本体116上以延迟信号时间，提高产品测量物液位分辨率。所述下端壳体118组装至所述探棒结构106，所述上端壳体120组装至所述下端壳体118，所述导波雷达物液位测量模块102、所述印刷电路板绕线延时结构104、所述上端连接器110及所述下端连接器112设置在所述下端壳体118及所述上端壳体120内。

所述导波雷达物液位测量模块102通过所述上端连接器110传送所述导波雷达物液位测量信号108至所述印刷电路板绕线延时结构104；所述印刷电路板绕线延时结构104通过所述上端连接器110接收所述导波雷达物液位测量信号108，然后所述印刷电路板绕线延时结构104通过所述下端连接器112传送所述导波雷达物液位测量信号108至所述信号传输导线114。其中，所述印刷电路板绕线延时结构104为多层印刷电路板、3D结构线路、薄膜式高密度线路、软性电路板或SIC等等设计，而所述导波雷达物液位测量信号108为电磁波信号，频率范围大于1GHz。

图3所示的所述信号传输导线114的所述缠绕角度α为30度，然而本申请不以此为限，例如可为0～60度之间；例如，请参考图4及图5，其分别为本申请的时域型导波雷达物液位测量装置10的第二及第三实施例组合侧视图，图4及图5所示的组件与图3所示的组件相同者，为简洁因素，故于此不再赘述，其中，图4所示的所述信号传输导线114的所述缠绕角度α为45度，而图5所示的所述信号传输导线114的所述缠绕角度α为60度。由图3、图4及图5的所述信号传输导线114的所述缠绕角度α可知，如果所述缠绕角度α越小，则所述信号传输导线114越长，因此导波雷达脉冲与回波的行走路径长度就越长，而如果导波雷达脉冲与回波的行走路径长度越长，在相同的取样率时，则可提高时域型导波雷达物液位测量装置的分辨率。

请参考图7，其为本申请的前述的所述信号传输导线114的导线长度122、所述缠绕角度α与液位高度124的关系图，其中所述导线长度122为电磁波发射或反射时在所述信号传输导线114的实际行走路径；由图7可知上述三者存在以下关系式：sinα＝(液位高度124)/(导线长度122)；再者，图7也显示底部长度126，其为前述的所述探棒本体116的圆周长的N倍，其中N为大于1的数字。

请再次参考图2及图3，本申请主要是增加了所述印刷电路板绕线延时结构104以改善盲距，而本申请可以螺旋式的所述信号传输导线114以提高分辨率。本申请的所述印刷电路板绕线延时结构104可搭配缠绕在所述探棒本体116上的具有所述缠绕角度α的所述信号传输导线114，进一步使得当进行短量程测量时，可得到高分辨率信号质量，并且可缩短物液位量程上端的不可测量区域(即，盲距)。

请参考图8，其为习知技术与本申请的信号波形比较图，并请同时参考图2及图3。在图8当中，由上而下第一个波形显示习知技术的原始导波雷达脉冲与回波，其具有行走长度L；由上而下第二个波形显示本申请具有所述印刷电路板绕线延时结构104的导波雷达脉冲与回波，其具有电路板延迟区间128；由上而下第三个波形显示本申请具有所述印刷电路板绕线延时结构104与螺旋型的所述信号传输导线114的导波雷达脉冲与回波，其除了具有所述电路板延迟区间128之外，还具有两倍的所述行走长度L，其中所述缠绕角度α为30度。

本申请的功效在于改善时域型导波雷达物液位测量装置的盲距以增加时域型导波雷达物液位测量装置的可用性。再者，本申请可提高时域型导波雷达物液位测量装置的分辨率。本申请也可用电线转换成为螺旋式光纤(陀螺仪的绕线方法)，可具有电磁屏蔽的优点(只有光信号在RF板上，可降低干扰)。本申请利用螺旋式电性传导路径，使得信号处理的速度可以跟上，解决了时域型雷达上方盲距大与分辨率不足的问题，并可解决信号处理无法实时的问题。

然以上所述者，仅为本申请的较佳实施例，当不能限定本申请实施的范围，即凡依本申请权利要求所作的均等变化与修饰等，皆应仍属本申请的专利涵盖范围意图保护的范畴。本申请还可有其它多种实施例，在不背离本申请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申请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申请所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种时域型导波雷达物液位测量装置，其特征在于，包含：

导波雷达物液位测量模块；

印刷电路板绕线延时结构，电性连接至所述导波雷达物液位测量模块；及

探棒结构，电性连接至所述导波雷达物液位测量模块及所述印刷电路板绕线延时结构，

其中，所述导波雷达物液位测量模块产生导波雷达物液位测量信号，并传送所述导波雷达物液位测量信号至所述印刷电路板绕线延时结构，接着所述印刷电路板绕线延时结构传送所述导波雷达物液位测量信号至所述探棒结构以侦测物液位置，并将反射信号依序照所述探棒结构及所述印刷电路板绕线延时结构的路径，倒传回所述导波雷达物液位测量模块。

2.如权利要求1所述的时域型导波雷达物液位测量装置，其特征在于，所述印刷电路板绕线延时结构为多层印刷电路板、3D结构线路或薄膜式高密度线路。

3.如权利要求1所述的时域型导波雷达物液位测量装置，其特征在于，所述导波雷达物液位测量信号为电磁波信号，频率范围大于1GHz。

4.如权利要求1所述的时域型导波雷达物液位测量装置，其特征在于，还包含：

上端连接器，电性连接至所述导波雷达物液位测量模块、所述印刷电路板绕线延时结构及所述探棒结构，

其中，所述上端连接器设置于所述印刷电路板绕线延时结构上，所述导波雷达物液位测量模块插接至所述上端连接器；

其中，所述导波雷达物液位测量模块通过所述上端连接器传送所述导波雷达物液位测量信号至所述印刷电路板绕线延时结构，所述印刷电路板绕线延时结构通过所述上端连接器接收所述导波雷达物液位测量信号。

5.如权利要求4所述的时域型导波雷达物液位测量装置，其特征在于，还包含：

下端连接器，电性连接至所述导波雷达物液位测量模块、所述印刷电路板绕线延时结构、所述探棒结构及所述上端连接器，

其中，所述下端连接器设置于所述印刷电路板绕线延时结构上，所述探棒结构插接至所述下端连接器。

6.如权利要求5所述的时域型导波雷达物液位测量装置，其特征在于，所述探棒结构包含：

信号传输导线，电性连接至所述导波雷达物液位测量模块、所述印刷电路板绕线延时结构、所述上端连接器及所述下端连接器，

其中，所述印刷电路板绕线延时结构通过所述下端连接器传送所述导波雷达物液位测量信号至所述信号传输导线；

其中，所述信号传输导线以缠绕角度0～60度间缠绕在探棒本体上。