[发明专利]一种物料位置检测系统和方法

说明书

本发明公开了一种物料位置检测系统，包括：待测容器，用于容置被测物料；电容检测线，贴设于所述待测容器的表面；转接板，固定于所述待测容器上、且设置有射频连接器，与所述电容检测线电连接，组成电容量敏感部件；信号处理电路，包括与所述射频连接器电连接的单片机，所述单片机通过所述射频连接器获取电容量感测信息并进行计算处理得到被测物料的高度信息。其可以适应不同外形尺寸的容器，实现物料高度传感器的低成本、易扩展、非侵入、批量部署的特性。

技术领域

本发明涉及物料位置传感技术领域，尤其涉及到一种物料位置检测系统和一种物料位置检测方法。

背景技术

在工业应用中，产品原材料一般存放于储料罐当中，且送料系统日益趋向于自动化，能够随着生产过程的进行逐渐将储料罐中的原料泵送到混合罐中进行生产操作，因此为了生产的持续进行，需要对储料罐中剩余物料的多少进行检测，及时添加。

为了实现对大规模的储料罐内物料剩余量的检测，特别是密封容器和容器非透明的情况下，由人工实行余量检测非常困难；另外，对于现有设备新增物料余量检测的功能一般需要确保不破坏现有容器；另外考虑到添加的容器需要接入到当前的物料高度传感系统中的情况，传感器系统还需要保证一定的可扩展性，以及布线复杂程度的问题；因此，如何实现物料高度传感器的低成本、易扩展、非侵入、批量部署的特性，以及适应不同外形尺寸的容器的传感器方案，是实现物料高度传感器的批量应用中非常关键的因素。

常用的物料监测方法包括：浮球机械开关、电流型探针、光学ToF或反射及遮挡式传感、超声波距离传感器、微波雷达等。

其中，浮球机械开关包含活动部件，存在机械寿命和体积较大的问题，且不适于干式粉料高度监测；电流探针只能实现导电液体的定高度检测，且存在电解作用，不利于介质成分的稳定性；光学式传感器容易受蒸汽和粉尘干扰，如果安装在容器外部，则只能用于对特定波长透明的容器上，并且常见的反射式和遮挡式传感器同样只能实现单点有无物料的检测；对于超声波式传感器和微波雷达，对被测介质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减的原因，通常无法在容器外部安装，并且成本较高。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种物料位置检测系统和一种物料位置检测方法，其使用电容式传感器将外部实际物理量转换为电容量，通过信号调理电路将电容量转换为可以直接测量的电信号，实现对外部物理量的间接测量，具备非接触式和自带隔离的优点，可以使用在具有较低壁厚的非金属容器上，对介电常数较高的液体均可检测。

具体的，本发明实施例提供了一种物料位置检测系统，包括：待测容器，用于容置被测物料；电容检测线，贴设于所述待测容器的表面；转接板，固定于所述待测容器上、且设置有射频连接器，与所述电容检测线电连接，组成电容量敏感部件；信号处理电路，包括与所述射频连接器电连接的单片机，所述单片机通过所述射频连接器获取电容量感测信息并进行计算处理得到被测物料的高度信息。

在本发明的一个实施例中，所述电容检测线为FFC排线，形成交错排列的感应电极和屏蔽电极，各自对应并联后连接至所述射频连接器。

在本发明的一个实施例中，所述信号处理电路通过同轴电缆线连接所述转接板，所述同轴电缆线的外层和内层分别通过所述射频连接器连接至所述屏蔽电极和所述感应电极。

在本发明的一个实施例中，所述信号处理电路还包括：驱动电路，电连接在所述射频连接器与所述单片机之间，包括积分电容、模拟开关和电源；所述模拟开关的公共端连接所述射频连接器，所述电源连接所述模拟开关的常闭端进行供电，使所述电容检测线与所述待测容器之间的杂散电容充电；所述积分电容连接在所述单片机和所述模拟开关的常开端之间，当所述模拟开关连通所述公共端与所述常开端时使所述杂散电容与所述积分电容均压。