TWI413760B - 電場感測器 - Google Patents

Description

電場感測器

本發明通常有關用於偵測及控制的感測器區域，而更明確而言，本發明有關電場感測器。

液體與氣體的流體時常存在或包含在多種應用、工業與消費者設定中。例如，在工業中，大量液體係存在製程技術中，以生產從石化到食物、製藥與例如濃縮酸或鹼的腐蝕化學品範圍之商品。在消費者領域中，洗衣機，液化丙烷箱(用於加熱或烹調)、熱水壺、及其他應用需維持液體位準。

大體上，多數流體位準偵測器是與流體接觸。雖然這在許多範例中不是重要問題，但是在其他情況，這會是挑戰。例如，流體可為腐蝕物(例如濃縮硫酸)或者可能與偵測器形成干擾。

腐蝕在使用高度鹼性清潔混合物的洗衣業自動洗衣機亦是問題。在這些機器中必須控制液體位準以減少能量與用水量。然而，清潔劑與添加劑會造成不容易偵測水位的情況(類似泡沫)。此外，當機器透過離心力進行旋轉將衣物脫水時，如果它的容量未在機器滾筒中平均分配，機器可能猛烈振動。此一分配不當旋轉周期負載稱為一"不平衡負載"。

因此，想要發展用於偵測流體位準的一系統，且該系統未與流體直接實際接觸，但是最好依賴流體本質物理性 質。此可減少任何潛在性系統組件受到流體與故障的損害。此外，特別是工業應用方面，此可能是明顯優點。它可免除從關閉為了移除處理液體損壞偵測器與修理的連續處理所導致的失能。此外，想要發展在廣泛範圍應用方面很有用的系統，甚至原則上可調適偵測一洗衣滾筒的不平衡負載，以允許矯正措施。本發明的其他想要特性與特徵可從隨後連同附圖、與前述技術領域與背景的詳細描述與文後的申請專利範圍而變得更了解。

下列詳細說明本質上只是說明而不是對本發明及其使用的限制。此外，亦不受前述技術領域、先前技術、發明內容或以下實施方式內任何明示或暗示理論的限制。

如前文，描述與申請專利範圍中出現的術語"第一"、"第二"等係用於類似元件之間的區別，且不必然描述一特定連續性或時間發生的順序。可了解，如此使用的術語在適當的環境下可互換參考，使得本發明的描述具體實施例能夠以除了這些描述或在此描述之外的順序進行操作。此外，本文中所使用的術語"包含"、"包括"、"具有"等任何其他變化係涵蓋一非排他性包含，使得包含元件清單的程序、方法、物件或裝置不必然受限於這些元件，而是可包括未明確列出或此類程序、方法、物件或裝置固有的其他元件。

此外，在描述與申請專利範圍中出現的術語"左"、"右"、"前"、"後"、"頂端"、"底部"、"在上面"、"在下面"係供描 述用途，不必然用以描述永久相對位置。可了解，如此使用的術語在適當的環境下是可互換，使得在此描述的本發明具體實施例係例如可以除了這些描述或在此描述的其他之外的方向進行操作。

本發明提供電場(E-field)感測器與使用這些感測器的系統，以感測流體是否出現、感測流體位準或在具有不同介電常數的流體之間形成介面，及感測在電場中一物體到電極的接近距離。在此使用的術語"流體"係就例如液體、氣體、與液化氣體的流動材料意義加以說明。

感測器與系統實際並未與待感測的流體或待感測的物體相接觸。相反地，感測器包括可產生電場的電極、及可偵測由流體的出現、流體的介面、或物體到電極的接近距離所引起的電場變化之偵測器。不需要與流體或物體實際接觸在數種情況中為一優點。例如，包括腐蝕液體、或造成裝置損壞的液體、或易燃(例如，保持正常氣壓的液化氣體)液體，且必須保持遠離點燃的潛在來源。

本發明的電場系統將可發現更廣泛的應用。例如，在消費者大型家電領域中，系統可用來感測及控制在一自動洗衣機中的液體位準，且在脫水期間，亦可感測及允許控制在機器中的不平衡負載。當加入清潔劑與其他化學品時，系統可調適考慮水介電常數的變化，且亦可調適考慮在水空氣介面上由清潔劑作用所產生的泡沫位準。

本發明可提供數個系統。大體上，它係提供利用至少一電極的電場感測器系統，其可調適用於在偵測到流體出現 或一固體出現的一偵測容積中的一區域建立一電場。一電場感測器係配置成產生可響應電場變化的一偵測信號。可為一積體電路的電場感測器係通訊式耦合到該電極。此外，一處理器係耦合到該電場感測器。該處理器係配置成能根據與該偵測容積的一電容關係而利用感測器所產生的信號決定在偵測容積中流體或固體的定量測量。

本發明的一系統係例如包括複數個分離電極。另一系統包括一對連續條狀電極。在又另一系統中，有透過(但是未局限於)以三角形電極為範例的一對"互補電極"。此等例示性系統與修改之每一者可提供如下面詳述的獨特優點，且這些的考慮會說明哪一系統是最適合任何特定應用。

為了要更了解本發明的技術，考慮待偵測物體(液體、固體或氣體)形成到一虛擬接地的一電容器。因此，電容器的一模型包括在電極板之間物體的一對隔開的相對電極。因此，下列方程式可應用：C=[k ε₀ A/d]其中C是偵測的物體電容，k是待測物體的一介電常數，d是系統的一特徵尺寸(例如在電極之間、或從電極到接地導板、或從電極到一固體的距離)，ε₀是介電容率(於真空=每平方公尺8.854×10^-12法拉第(Farad/meter²))，且A是受影響的電極表面積。

例如，如果待測物體是在滾筒端使用兩相對電極的一垂直洗衣機滾筒中的水位準，例如，那麼k是已知，ε₀是真空的電容率，且d是在電極之間的已知距離。受影響的電 極面積A是面對水的面積，且延伸直到水位準。當水位準H變化時，此受影響的面積A會改變，且此會轉換成可測量的電容C變化。開始時，沒有水，電容可測定。只要引入水，電容C會改變。如果設定電極以偵測水是否沿著垂直電極(或在附接電極之容器中的高度H)的一長度L到達某位準，水位準便可透過監督電容C變化而追蹤，直到電容C到達對應於想要水位準的值。

圖1係提供在本發明的系統中包括的一些觀念示意圖，其係將電場擾動當作感測的基礎使用。系統係描述一簡單的電場感測器陣列，而且只是示範性。其他類型的感測系統亦能根據本發明加以使用。在圖1的觀念圖中，想要的電路包括：一電極100，例如在此其他圖中顯示的該等電極之任何一者；與一相對的電極110或一接地導板110；一信號產生器200，例如一120 kHz正弦波產生器；一負載電阻器220，例如一22K歐姆電阻器；一偵測器240；低通濾波器260；一處理器275，例如可配置執行必要計算的任何適當處理器；及一指示器280。電極100與相對電極或接地導板110連同在此範例的例如水400與空氣410這些之間的材料係形成一"概念電容器"210。當然，概念電容器並未受限於空氣與水，且其他材料與流體亦可出現在相同觀念。在此情況中，電容器210的電容可隨著其成分、水400與空氣410的相對量變化而改變。一產生的信號將可透過電極100任何變化而改變。因此，在此範例中，偵測器240 可監督正弦波的振幅並可偵測變化。低通濾波器260可從送入信號移除任何無關的AC頻率成分。該處理器275可計算流體的定量測量，例如流體出現、液體位準、或一固體的接近距離。指示器280可顯示有關待偵測流體或物體的資訊，例如水出現400(相對於空氣410)、水位準H、或物體到電極的接近距離變化。

圖2是一容器300的示意截面圖，其方向是垂直的，且使用例如水400的液體裝滿。當然，該容器可為除了垂直之外的方向，例如一水平前載式洗衣機、或在垂直與水平之間的角度，只要將電極設置以感測水位準變化即可。在此，對於垂直的容器300而言，分離電極101-105是與沿著容器300外部垂直佈署的環等距隔開。如前述，在一容器(或與容器300中的液體流通的一配水管)附近至少部分延伸的相鄰電極101-105與在電極之間的空間可視為在電極101與接地215之間的一電容器210，以供電路建模用途，如此示意圖所述。

假設在容器300中的流體400是水，所以當容器裝滿時，水位準H會上升。因此，如果電極101-105是與例如在圖1中以簡化形式所示範例的一感測器陣列通訊，當水位準到達監督的一電極時，從電路輸出的信號會改變。當偵測到變化，此表示水位準H已到達已知為待監督電極的位置(例如升高)。知道電極位置與容器尺寸，水量便可計算。水高度與容器尺寸的指示可例如透過控制一水輸入控制閥以改變水供應比率或關閉水供應而用來控制水輸入。此外， 基於決定的水高度，一警報可觸發，例如一音頻及/或視覺警示。如果水持續流入容器300中，當水上升在相鄰電極之間時，水高度不能準確知道直到水位準到達下一電極，結果可偵測來自此電極的輸出信號。

此系統需要一連串電極，且當流體到達一電極時，便可偵測流體。當然，系統可安裝一計時器，所以當流體到達第一電極時，流體流入率可透過使用時間與已知容器尺寸的一簡單程式加以估計。估計的流率可用來估計隨時可預期的流體位準，直到當位準到達下一電極時，它的位準可透過電容變化而確認。因此，系統潛在地可隨時提供一估計或實際的液體位準。電極間隔與電極數量亦可變化，此取決於所需的流體位準估計精確度。

圖3係描述沿著容器300的一側而在垂直等距間隔上安裝的一連串分離條狀電極101-105。接地導板101a-105a係對應到每一電極，並安裝在容器的相對側上。水高度的測量是與圖2非常相同的方式進行。一概念電容器是在每一電極接地導板對之間形成，所以測量的電容係表示水位準H設置在此對、或在此相鄰對之間。

圖4與5係顯示在一容器300外部上的長度L的連續條狀電極120、140。顯示的條狀實質上是矩形，且長與窄。他們是佈署在容器300的外壁，且在液體高度H可感測及控制的的區域上延伸。因為該等條狀是連續，所以當液體位準H改變時，面對液體的電極面積部分("受影響的面積")便會改變。因此，受影響的電極面積A在電容器方程式中是一 變數：C=[k ε₀ A/d]。當液體位準增加時，A會增加，且C會增加，但是k、d和ε₀會保持不變。結果，C(已測量)與A(已測量)的比較圖預期顯示一實質線性關係。既然受影響的電極面積A是與電極的影響長度(面對水的長度)有關，且既然此受影響的長度L是與液體位準H有關聯，所以液體高度H可從一已測量電容C加以計算。可計算一適當配置的處理，並例行及持續、或基於在電容、受影響電極面積與液體高度之間的一預定關係而在預設的間隔上報告液體高度。

當然，在某些環境中，流體的介電常數可能不是恆定的。例如，在一洗衣機，清潔劑與添加劑可改變水的介電常數，造成誤導的水位準輸出。圖6與7係顯示對此問題的解決方案。在此，一對參考電極112、114係在容器300的底座加入。如圖7所示，這些電極112、114的每一者具有長度L₁，且當液體位準H已到達他們時，他們便可測量電容C₁。連續條狀電極120、140的每一者具有長度L。既然參考電極112、114的面積A₁是沒有變化(當系統在使用中時，他們是在"水位準下")，所以他們的測量電容C₁是與介電常數k變化成直接比例而改變。因此，他們可當作一參考值使用以估計在容器中的整個水高度。一簡單的比例可應用：[C₁/C₂=L₁/L]其中C₁是在電極112、114的電容；C₂是在電極120、140的電容；L₁是參考電極112、114的已知長度；且L是電極 120、140面對水位準的可變長度。

透過使用此技術，只要整個液體的任何變化是一致的，換句話說，與相鄰連續電極的液體相比較，只要在接近參考電極的液體介電常數沒有明顯差異，便可決定液體位準而不管介電常數的變化。與彼此及連續電極相關的參考電極之適當位置可減少潛在的錯誤。

若為矩形電極，本發明亦提供"互補形狀"的電極。這些電極成形的方式可使得當彼此相鄰放置時，沿著電極的任何相等尺寸片段("互補片段")面積總計可產生相同的總面積。如此，如果A₁是片段的第一電極部分的面積，且A₂是片段的第二電極部分的面積，那麼A₁+A₂等於常數(A₁+A₂=常數)。此是如圖8的範例所述，其係示意說明一匹配對的梯度電極150、155。這些電極是互補形狀。在此情況中，他們可伸長，且如同直角三角形的形狀。當每個三角形電極的傾斜端(斜邊)係以相對端的三角形頂點而彼此相鄰放置時，電極可共同形成一矩形。在此如具有長度1顯示，且沿著電極長度L的任何地方使用的任何等長片段將具有由A₁+A₂總數構成的相同固定總面積，但是A₁與A₂的相對比例可隨著不同片段而改變尺寸。除了三角形電極之外，具有相同互補形狀特徵的電極在揭示的技術中亦有用。當然，互補形狀並未取決於形成一矩形，只要該等電極可共同形成具有等面積片段的一形狀(從等長片段所取)，亦可使用類似三角形電極的情況。

如果圖8的描述梯度電極150、155係運用到圖5的容器 300，每個不同大小面積將會與變化的液體位準形成介面。在受影響面積A₁與A₂(例如面對容器內液體上升的每一電極面積)之間的比率A₁/A₂將會改變電極對從頂端通過到底部。基於幾何形狀，每個三角形電極的受影響面積A₁與A₂的比率會以如同液體高度H變化的一預定方式加以改變。此是在圖9中顯示。此面積比率的變化會影響已測量的電容C。此外，在與電容C有關的此面積比率(與液體高度H有關聯)之間的關係可以圖解表示(例如見圖10)、或編纂成一查閱表、或透過一多項式迴歸方程式加以特徵化。因此，在受影響面積比率與已測量電容之間有一可用的關聯性。既然受影響面積比率是與電極的受影響長度L有關聯、及與液體高度有關聯，所以系統可使液體高度H符合任何已測量的電容。(液體高度H典型是以一已知的量而從受影響電極長度L偏移)。

在一系統中，偵測液體位準的梯度電極用已證明係相當與例如位準偵測形成干擾的液體泡沫因素無關。此外，如在前述連續條狀電極的情況中，參考電極可連同梯度電極一起使用。

前述主要著重在流體，與主要在液體。然而，本發明的系統亦可運用到足以電傳導與電場形成干擾的固體，例如硬幣堆疊。例如，圖11描述在水平平面中排列的四個電極觸點160-163，且在一環狀物圓周附近佈署。當然，其他電極形狀亦有用，例如"楔形"電極。這些電極係包括在一容器300下方的一平面基底結構320。該容器300可為例如 以一中心軸315旋轉的自動洗衣機的一垂直滾筒300，且在此顯示係電接地。當滾筒300正確垂直時，它會旋轉，所以任何時候，在它平坦底座310的任何點在電極觸點160-163上會是相同的垂直位移d。然而，如果滾筒不平衡，也許由於分配不當的洗衣負載，所以它不僅會旋轉，而且在洗衣負載質量分散時會左右搖擺。此搖擺運動會擾亂與電極及平面320的等距間隔。搖擺運動會造成機器猛烈振動，且甚至造成它在地板"走動"。在極端的情況，可能造成損壞。根據本發明，電極觸點160-163可藉由運用電容方程式以偵測滾筒底座310到該等電極每一者的距離d，其中特徵測量值(距離)d是變數(A是常數，如同介電常數k，和電容率ε₀)。因此，滾筒底座310到電極平面320的距離d變化會轉換成電容C變化。因為此變化可偵測，所以他們可如同一控制因素使用，以採取適當矯正措施。例如，在洗衣滾筒的情況中，若要產生警報，停止馬達旋轉滾筒，或修正負載不平衡。洗衣應用情況的效益包括更有效率之旋轉周期以將水去除(節省加熱器能量使用)，並延長傳輸與軸承的壽命。

圖13是另一具體實施例，在此情況，複數個電極(如範例所示，只顯示二個電極120、140)陣列圍繞一滾筒300的一外部表面。電極陣列包括在直徑340-340圓形陣列中滾筒300圓周周圍隔開的複數個電極。電極是每一者與通過旋轉軸315的一垂直或水平滾筒300的中心軸平行排列。電極陣列建立可感測特徵尺寸d變化的電場，即是從滾筒300 的外部表面到電極陣列的最接近電極之距離。因此，當隨著中心軸旋轉時，如果滾筒300搖擺，距離d會變化，且感測器將可偵測電場變化。

簡要地說，本發明可提供各種不同的利益，且技術係廣泛適用。雖然有關洗衣機的範例已用來描述本技術的觀點，但是電場感測器與系統是彈性的且廣泛適用。

本發明提供一電場感測器系統，其包括：一第一電極，其調適用以在可偵測流體出現或位準的一偵測容積中的一區域建立一電場。該系統具有一接地導板或與該第一電極相對的一第二電極。此外，它具有一電場感測器，其係通信式耦合到該第一電極，其係配置成產生可響應電場變化的一偵測信號。耦合到該電場感測器的一處理器係配置成根據在該第一電極、該偵測容積與流體性質之間的電容關係而從偵測信號決定在偵測容積中流體的定量測量。在一具體實施例中，第一電極可包括一連串的第一分離電極，其中佈署該等分離電極以各在電極附近區域中建立一電場。電容關係可包括下列關係：C=[k ε₀ A/d]其中C是電容，k是待偵測流體的一介電常數，d是特徵尺寸，ε₀是真空的電容率，且A是電極表面積。

或者，第一電極可包括一第一連續條狀、或一連串環狀電極、或一連串條狀電極。在一範例中，該第一電極可為實質一致的矩形條狀，且接地導板或第二電極可具實質與第一電極相同的尺寸。在此範例中，電容關係亦包括： C=[k ε₀ A/d]其中C是偵測的電容，k是待偵測流體的一介電常數，d是一特徵尺寸，ε₀是真空的電容率，且A是一電極表面積。

此外，具連續條狀第一電極的系統包括一對參考電極。該處理器然後進一步配置成透過包括在第一電極與參考電極之間的尺寸與電容關係以決定流體的定量測量。

電場感測器系統或者可具有互補形狀的一第一電極與一第二電極，使得任何等長互補片段具有一恆定面積。在此情況，電容關係包括：C=[k ε₀ A/d]其中C是偵測的電容，k是待偵測流體的一介電常數，d是在電極之間的距離，ε₀是真空的電容率，且A是一電極表面積。此外，輸入到處理器的輸入可包括在流體定量測量、容量與第一電極面積A₁與第二電極面積A₂比率之間的關係。

在另一觀點中，本發明提供一電場感測器系統，包括：一連串分離第一電極，其每一者可調適於偵測到流體出現或流體位準的一區域偵測容積中建立一電場；一電場感測器，其係通訊式耦合到第一電極，其中該電場感測器係配置成可產生響應電場變化的一偵測信號；及一處理器，其係耦合到該電場感測器。該處理器配置成能根據在第一電極、偵測容積、與流體之間的一預定電容關係而從偵測信號決定在一區域偵測容積中流體的定量測量。

該系統進一步包括一類比信號產生器、一類比信號偵測 器、與一從該偵測器接受輸入的數位轉換器。該轉換器然後將當作輸入的數位輸出供應給處理器。此外，該處理器包括一專屬的輸入埠，用以將來自該等個別電極之每一者的信號進行數位轉換。此外，該系統包括產生構件，用以產生一警報。在另一具體實施例中，該系統可具有與該連串第一電極相對的一連串第二電極。

在仍然另一觀點中，本發明提供一感測器系統，其包括：一第一電極與一第二電極，其調適成可在一偵測容積中建立一電場。一電場感測器係通訊式耦合到該等第一與第二電極，且配置成產生可響應電場變化的一偵測信號。一處理器係耦合到該電場感測器，且配置成能根據在第一電極、第二電極、偵測容積、與流體之間的一預定電容關係而從偵測信號決定在偵測容積中流體的定量測量。該等電極可為矩形條狀。當系統在使用中時，該系統包括參考電極，其設置可連續感測流體。在此範例中，該處理器係進一步配置成藉由包括一在第一電極與參考電極之間的尺寸與電容關係以決定流體的定量測量。如為矩形條狀，該第一電極可為三角形條狀，且該第二電極可為一互補的三角形條狀，使得該等電極的等長互補片段總計可提供一恆定面積。在此範例中，該處理器係進一步配置成藉由包括一在流體定量測量及第一電極面積A₁與第二電極面積A₂比率之間的一關係以決定流體的定量測量。

本發明亦提供用以偵測一物體接近距離的一電場感測器系統。該系統包括在與一物體特徵表面平行的平面中排列 的電極陣列。該等電極可調適在一偵測容積中建立一電場。一電場感測器係通訊式耦合到該等電極，且配置成可產生響應電場變化的一信號。一處理器係耦合到該電場感測器，且配置成能根據一在該等電極、偵測容積與物體之間的預定電容關係而從該信號加以決定在偵測容積中的一物體位移測量。該電容關係包括：C=[k ε₀ A/d]其中C是偵測的電容，k是待偵測物體的一介電常數，ε₀是真空的電容率，且A是電極表面積，且d是特徵位移尺寸。

尺寸d可為從在一陣列中的電極到物體表面的一最近點的距離。特徵表面可為一物體的一外部表面之一部分。該物體可為一洗衣機的一垂直滾筒。該物體可為一前載式洗衣機的一水平滾筒。而且，該陣列可包括在與滾筒底座平行的一平面上的一格柵電極。或者，該陣列係在與滾筒旋轉軸平行的一平面上排列，且該特徵表面是滾筒的一外部圓柱形表面。

雖然至少一示範性具體實施例已在前面詳細描述，但是應該明白有許多不同變化存在。還應了解，在此描述的具體實施例或一些具體實施例並未限制本發明的範圍、適用性或組態。相反地，前面詳述將提供熟諳此技術者用以實施描述具體實施例或一些具體實施例的方便途徑。應該了解各種不同變化可在元件的功能與配置中達成，而不致脫離文後申請專利範圍及相關所描述的本發明範圍。

100‧‧‧電極

101‧‧‧分離電極

102‧‧‧分離電極

103‧‧‧分離電極

104‧‧‧分離電極

105‧‧‧分離電極

110‧‧‧接地導板

112‧‧‧參考電極

114‧‧‧參考電極

120‧‧‧電極

140‧‧‧連續條狀電極

150‧‧‧梯度電極

155‧‧‧梯度電極

160‧‧‧電極觸點

200‧‧‧信號產生器

210‧‧‧電容器

215‧‧‧接地

220‧‧‧負載電阻器

240‧‧‧偵測器

260‧‧‧低通濾波器

275‧‧‧處理器

280‧‧‧指示器

300‧‧‧容器

310‧‧‧容器底座

315‧‧‧中心軸

320‧‧‧電極平面

340‧‧‧直徑

400‧‧‧水

410‧‧‧空氣

連同參考附圖的詳細描述與申請專利範圍可對本發明完全了解。這些圖是示意圖，包含未實際出現及未依比例繪製用於說明的觀念元件示意圖。在圖中，相同參考數字係表示類似元件。在此揭示中，圖只是說明且包括可能未實際出現的資訊，例如在虛線中顯示的觀念性電容器210，以補強原理說明。此外，截面圖並未如實際構成，而是詳細加入未在截面圖出現的部分，以幫助對本發明原理的說明。

圖1係根據本發明以簡化形式描述一電場感測器；圖2係使用一連串環狀電極的本發明具體實施例的一示意截面圖；圖3係使用一連串條狀電極的本發明具體實施例的一示意截面圖；圖4係使用一對連續電極的本發明具體實施例的一示意側面圖；圖5是圖4的一示意截面圖；圖6係根據本發明描述免除測量流體性質的變化所引起偏差的一比例計量法示意圖；圖7是圖6的一示意截面圖；圖8係根據本發明的一對梯度電極示意圖；圖9係描述電極面積(A)與液體位準的比較圖；圖10係描述液體高度(H)與兩梯度電極(A₁/A₂)面積比率的比較圖；圖11係根據本發明的一具體實施例的四電極環的俯視 圖；圖12係透過圖11的具體實施例的電極所偵測的一滾筒方向示意側視圖；及圖13是在一滾筒周圍附近的佈署電極偵測一滾筒方向的示意側視圖，且與滾筒的一旋轉軸平行排列。

100‧‧‧電極

110‧‧‧接地導板

200‧‧‧信號產生器

210‧‧‧電容器

220‧‧‧負載電阻器

240‧‧‧偵測器

260‧‧‧低通濾波器

275‧‧‧處理器

410‧‧‧空氣

400‧‧‧水

Claims (2)

1. 一種用於偵測一洗衣機的垂直滾筒接近距離之電場感測器系統，該系統包含：一格柵電極，其係在一平行於該滾筒的一底座之平面中，且調適在一包含該滾筒之偵測容積中建立一電場，該等電極係從該電場中該滾筒的一外部表面之一部分做空間性排列；一電場感測器，其係通訊地(communicatively)耦合到該等電極，該電場感測器係配置以產生可響應該電場變化的一信號；及一處理器，其係耦合到該電場感測器，該處理器係配置成根據一在該等電極、該偵測容積、與該滾筒之間的預定電容關係，從該信號決定在該偵測容積中的該滾筒之該底座至該等電極之每一者之位移測量；其中該電容關係包含：C=[k ε₀ A/d]其中C是偵測電容，k是一待偵測物體的介電常數，ε₀是真空的電容率，A是一電極表面積，且d是一特徵位移尺寸。
2. 一種用於偵測一前載式洗衣機的水平滾筒接近距離之電場感測器系統，該系統包含：一電極陣列，其係在一平行於該滾筒之旋轉軸之平面中排列，且調適在一包含該滾筒之偵測容積中建立一電場，該等電極係從該電場中該滾筒的一外部表面之一部 分做空間性排列；一電場感測器，其係通訊地(communicatively)耦合到該等電極，該電場感測器係配置以產生可響應該電場變化的一信號；及一處理器，其係耦合到該電場感測器，該處理器係配置成根據一在該等電極、該偵測容積、與該滾筒之間的預定電容關係，從該信號決定在該偵測容積中的該滾筒之一壁至該等電極之每一者之位移測量；其中該電容關係包含：C=[k ε₀ A/d]其中C是偵測電容，k是一待偵測物體的介電常數，ε₀是真空的電容率，A是一電極表面積，且d是一特徵位移尺寸。