CN213783282U - 泡沫位置测量装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种泡沫位置测量装置，其包括：至少一个发射器，所述发射器发射信号；以及至少一个接收器，所述接收器与发射器之间形成至少一个通路，所述接收器接收与该接收器形成通路的发射器所发射的信号，并根据形成通路的所述发射器和接收器之间的信号的变化，获得泡沫位置。

Description

泡沫位置测量装置

技术领域

本公开涉及一种测量仪器，尤其涉及一种泡沫位置测量装置。

背景技术

过程工业生产中一些反应釜和搅拌罐都会产生泡沫。生产中往往需要知道泡沫位置，但是由于泡沫的复杂性，测量泡沫位置的方法十分有限。

现有技术中存在基于雷达测量的方法，雷达波发射到泡沫表面，然后测量反射信号的飞行时间，但是由于泡沫对雷达波的吸收特性，这种方式测量效果差。

现有技术中还存在基于激光的测量方法，由于泡沫表面对激光的吸收，而且罐体内部蒸汽影响可见度，激光产品效果也不理想。

或者，利用1G赫兹的低频电磁波，并测量两个金属电极之间电参数。通过测量两个金属电极之间电参数的改变，从而测量介电常数的改变。但是泡沫的介电常数太低，这种测量方式对许多液体泡沫不理想。

实用新型内容

为了解决上述技术问题之一，本公开提供了一种泡沫位置测量装置。

根据本公开的一个方面，提供了一种泡沫位置测量装置，其包括：

至少一个发射器，所述发射器发射信号；以及

至少一个接收器，所述接收器与发射器之间形成至少一个通路，所述接收器接收与该接收器形成通路的发射器所发射的信号，并根据形成通路的所述发射器和接收器之间的信号的变化，获得泡沫位置。

根据本公开的至少一个实施方式的泡沫位置测量装置，所述发射器的数量为1个，所述发射器与至少一个接收器之间形成至少一个通路，以当该发射器发射信号时，至少部分接收器均接收该发射器所发射的信号，当所述接收器和发射器之间的通路被泡沫遮挡时，被泡沫遮挡的通路的接收器所接收的信号会被阻断或者衰减，并根据所接收的信号被阻断或者衰减的接收器的位置获得泡沫位置。

根据本公开的至少一个实施方式的泡沫位置测量装置，所述接收器的数量为1个，所述接收器与至少一个发射器之间形成至少一个通路，使得所述接收器接收至少部分发射器所发射的信号，当所述接收器和发射器之间的通路被泡沫遮挡时，被泡沫遮挡的通路的发射器所发射的信号被接收器接收时，会被阻断或者衰减，并根据被阻断或者衰减的信号所对应的发射器的位置，获得泡沫位置。

根据本公开的至少一个实施方式的泡沫位置测量装置，所述发射器和接收器的数量均为多个，并且所述发射器和接收器一一对应设置，所述发射器和与该发射器对应的接收器之间形成通路，当所述接收器和发射器之间的通路被泡沫遮挡时，被泡沫遮挡的通路的接收器所接收的信号会被阻断或者衰减，并根据信号被阻断或者衰减的接收器和/或发射器的位置，获得泡沫位置。

根据本公开的至少一个实施方式的泡沫位置测量装置，所述发射器和接收器的数量均为多个，并且所述发射器与至少一个接收器之间形成通路，或者，所述接收器与至少一个发射器之间形成通路；当所述接收器和发射器之间的通路被泡沫遮挡时，被泡沫遮挡的通路的接收器所接收的信号会被阻断或者衰减，并根据信号被阻断或者衰减的接收器和/或发射器的位置，获得泡沫位置。

根据本公开的至少一个实施方式的泡沫位置测量装置，还包括探杆，当所述发射器的数量为1个时，所述至少一个接收器沿所述探杆的长度方向设置于所述探杆上，所述发射器与所述接收器间隔一预设位置设置，并使得所述接收器和发射器之间形成通路。

根据本公开的至少一个实施方式的泡沫位置测量装置，还包括探杆，当所述接收器的数量为1个时，所述至少一个发射器沿所述探杆的长度方向设置于所述探杆上，所述接收器与所述发射器间隔一预设位置设置，并使得所述接收器和发射器之间形成通路。

根据本公开的至少一个实施方式的泡沫位置测量装置，还包括两个探杆，所述接收器沿所述探杆的长度方向设置于一个探杆上，所述发射器沿所述探杆的长度方向设置于另一个探杆上，并使得所述接收器和发射器之间形成通路。

根据本公开的至少一个实施方式的泡沫位置测量装置，还包括探杆，所述接收器和发射器均沿所述探杆的长度方向设置于所述探杆上，并且位于探杆的不同侧面，以使得所述接收器和发射器之间形成通路。

根据本公开的至少一个实施方式的泡沫位置测量装置，所述探杆被设置在一个密封件内。

根据本公开的至少一个实施方式的泡沫位置测量装置，所述探杆内设置有温度传感器，通过温度传感器检测物料的温度。

根据本公开的至少一个实施方式的泡沫位置测量装置，当接收器和发射器均未被泡沫覆盖时，获取接收器所接收的发射器所发射的信号的初始能量；通过接收器获得所述接收器所接收的信号的当前能量，比较信号的初始能量和当前能量，当信号的初始能量和当前能量的差值大于预设阈值时，判断为当前接收器和/或发射器被泡沫覆盖，并根据被泡沫覆盖的接收器和/或发射器的位置，获得泡沫位置。

根据本公开的至少一个实施方式的泡沫位置测量装置，所述发射器和接收器均包括天线。

根据本公开的至少一个实施方式的泡沫位置测量装置，所述发射器所发射的信号为单一频率信号或者多频率信号；和/或，所述接收器所接收的信号为单一频率信号或者多频率信号。

根据本公开的至少一个实施方式的泡沫位置测量装置，所述发射器的天线和接收器的天线的方向为水平方向。

根据本公开的至少一个实施方式的泡沫位置测量装置，所述发射器的天线和接收器的天线的方向之间成一定角度。

根据本公开的至少一个实施方式的泡沫位置测量装置，在同一水平位置设置有多个发射器和多个接收器。

根据本公开的至少一个实施方式的泡沫位置测量装置，所述发射器选自微波发射器、超声波发射器、电磁场发射器或者光发射器中的至少一种；所述接收器为微波接收器、超声波接收器、电磁场接收器或者光接收器中的至少一种。

根据本公开的至少一个实施方式的泡沫位置测量装置，还包括发射电路，其中，所述发射电路通过切换开关连接于发射器，以使得所述发射器通过切换开关共用一个射频发射电路。

根据本公开的至少一个实施方式的泡沫位置测量装置，还包括至少一个发射电路，所述发射电路与所述发射器一一对应设置，并且所述发射电路连接于所述发射器，以使得每一个发射电路分别控制与其相连的发射器发射信号。

根据本公开的至少一个实施方式的泡沫位置测量装置，所述发射器和接收器形成为收发器。

根据本公开的至少一个实施方式的泡沫位置测量装置，所述收发器包括：

收发一体天线，所述收发一体天线用于发射信号，并且接收该收发一体天线所发射的信号；以及

收发一体电路，所述收发一体电路连接于所述收发一体天线，用于向收发一体天线提供待发射的波形信号，并且将接收的信号传输至控制器。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是根据本公开的一个实施方式的泡沫位置测量装置的结构示意图。

图2是根据本公开的另一个实施方式的泡沫位置测量装置的结构示意图。

图3是根据本公开的另一个实施方式的泡沫位置测量装置的结构示意图。

图4是根据本公开的另一个实施方式的泡沫位置测量装置的结构示意图。

图5是根据本公开的一个实施方式的密封件的结构示意图。

图6是根据本公开的一个实施方式的发射器和接收器的结构示意图。

图7是根据本公开的一个实施方式的收发器的结构示意图。

图8是根据本公开的一个实施方式的射频接收电路的结构示意图；

图9是根据本公开的一个实施方式的射频发射电路的结构示意图；

图10是根据本公开的一个实施方式的泡沫位置测量方法的结构示意图。

图中附图标记具体为：

100 泡沫位置测量装置

110 发射器

120 接收器

130 探杆

140 表头

150 密封件。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开的技术方案。

除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本公开的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离本公开的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。

在附图中使用交叉影线和/或阴影通常用于使相邻部件之间的边界变得清晰。如此，除非说明，否则交叉影线或阴影的存在与否均不传达或表示对部件的具体材料、材料性质、尺寸、比例、示出的部件之间的共性和/或部件的任何其它特性、属性、性质等的任何偏好或者要求。此外，在附图中，为了清楚和/或描述性的目的，可以夸大部件的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时，可以以不同于所描述的顺序来执行具体的工艺顺序。例如，可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外，同样的附图标记表示同样的部件。

当一个部件被称作“在”另一部件“上”或“之上”、“连接到”或“结合到”另一部件时，该部件可以直接在所述另一部件上、直接连接到或直接结合到所述另一部件，或者可以存在中间部件。然而，当部件被称作“直接在”另一部件“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一部件时，不存在中间部件。为此，术语“连接”可以指物理连接、电气连接等，并且具有或不具有中间部件。

为了描述性目的，本公开可使用诸如“在……之下”、“在……下方”、“在……下”、“下”、“在……上方”、“上”、“在……之上”、“较高的”和“侧(例如，如在“侧壁”中)”等的空间相对术语，从而来描述如附图中示出的一个部件与另一(其它)部件的关系。除了附图中描绘的方位之外，空间相对术语还意图包含设备在使用、操作和/或制造中的不同方位。例如，如果附图中的设备被翻转，则被描述为“在”其它部件或特征“下方”或“之下”的部件将随后被定位为“在”所述其它部件或特征“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以包含“上方”和“下方”两种方位。此外，设备可被另外定位(例如，旋转90度或者在其它方位处)，如此，相应地解释这里使用的空间相对描述语。

这里使用的术语是为了描述具体实施例的目的，而不意图是限制性的。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个(种、者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组。还要注意的是，如这里使用的，术语“基本上”、“大约”和其它类似的术语被用作近似术语而不用作程度术语，如此，它们被用来解释本领域普通技术人员将认识到的测量值、计算值和/或提供的值的固有偏差。

图1是根据本公开的一个实施方式的泡沫位置测量装置的结构示意图。图2是根据本公开的另一个实施方式的泡沫位置测量装置的结构示意图。

如图1和图2所示的泡沫位置测量装置100，其包括：

至少一个发射器110，所述发射器110发射信号；以及

至少一个接收器120，所述接收器120与发射器110之间形成至少一个通路，所述接收器120接收与该接收器120形成通路的发射器110所发射的信号，并根据形成通路的所述发射器110和接收器120之间的信号的变化，获得泡沫位置。

其中，每个通路由发射器110、接收器120以及信号在空间传播的路径构成。

作为一个示例，所述发射器110为微波发射器，所述接收器120为微波接收器，所述通路为微波通路，所述微波通路包括微波发射器、微波接收器以及微波信号在空间传播的路径构成。

作为另一个示例，所述发射器110为超声波发射器，所述接收器120为超声波接收器，所述通路为超声波通路，所述超声波通路包括超声波发射器、超声波接收器以及超声波信号在空间传播的路径构成。

作为另一个示例，所述发射器110为电磁场发射器，所述接收器120为电磁场接收器，所述通路为电磁场通路，所述电磁场通路包括电磁场发射器、电磁场接收器以及电磁场信号在空间传播的路径构成。

作为另一个示例，所述发射器110为光发射器，所述接收器120为光接收器，所述通路为光通路，所述光通路包括光发射器、光接收器以及光信号在空间传播的路径构成。

当然，所述发射器110和接收器120的种类并不限定于上述实现形式。

本公开中，参考图1，当所述发射器110的数量为1个，所述发射器110与至少一个接收器120之间形成至少一个通路，以当该发射器110发射信号时，至少部分接收器120或者所有接收器120均接收该发射器110所发射的信号，当所述接收器120和发射器110之间的通路被泡沫遮挡时，被泡沫遮挡的通路的接收器120所接收的信号会被阻断或者衰减，并根据所接收的信号被阻断或者衰减的接收器120的位置获得泡沫位置。

例如，当所述接收器120中的至少一个接收器120被泡沫覆盖时，被泡沫覆盖的所述接收器120所接收的信号会被阻断或者衰减，并根据所接收的信号被阻断或者衰减的接收器120的位置获得泡沫位置。

也就是说，在本公开的泡沫位置测量装置100中，一个发射器110可以对应多个接收器120。

另一方面，参考图2，所述接收器120的数量为1个，所述接收器120与至少一个发射器110之间形成至少一个通路，使得所述接收器120接收至少部分发射器110所发射的信号，当所述接收器120和发射器110之间的通路被泡沫遮挡时，被泡沫遮挡的通路的发射器110所发射的信号被接收器120接收时，会被阻断或者衰减，并根据被阻断或者衰减的信号所对应的发射器110的位置，获得泡沫位置。

例如，当所述发射器110中的至少一个被泡沫覆盖时，所述接收器120所接收的被泡沫覆盖的所述发射器110所发射的信号会被阻断或者衰减，并根据被阻断或者衰减的信号所对应的发射器110的位置，获得泡沫位置。

图3是根据本公开的另一个实施方式的泡沫位置测量装置的结构示意图。

另一方面，参考图3，所述发射器110和接收器120的数量均为多个，并且所述发射器110和接收器120一一对应设置，所述发射器110和与该发射器110对应的接收器120之间形成通路，当所述接收器120和发射器110之间的通路被泡沫遮挡时，被泡沫遮挡的通路的接收器120所接收的信号会被阻断或者衰减，并根据信号被阻断或者衰减的接收器120和/或发射器110的位置，获得泡沫位置。

例如，当所述发射器110和/或所述接收器120被泡沫覆盖时，所述接收器120所接收的与该接收器120构成通路的发射器110所发射的信号会被阻断或者衰减，并根据信号被阻断或者衰减的接收器120和/或发射器110的位置，获得泡沫位置。

由此，本公开的泡沫位置测量装置100可以根据多个发射器110和/或接收器120被泡沫覆盖的情况，获得连续的泡沫位置信号。

作为另一种实现形式，所述发射器110和接收器120的数量均为多个，并且所述发射器110与至少一个接收器120之间形成通路，或者，所述接收器120与至少一个发射器110之间形成通路；当所述接收器120和发射器110之间的通路被泡沫遮挡时，被泡沫遮挡的通路的接收器120所接收的信号会被阻断或者衰减，并根据信号被阻断或者衰减的接收器120和/或发射器110的位置，获得泡沫位置。

例如，当所述发射器110和/或所述接收器120被泡沫覆盖时，所述接收器120所接收的与该接收器120构成通路的发射器110所发射的信号会被阻断或者衰减，并根据信号被阻断或者衰减的接收器120和/或发射器110的位置，获得泡沫位置。

也就是说，当所述发射器110和接收器120均为多个时，其中一部分的发射器110可以与一部分接收器120一一对应，并形成通路，一部分的发射器110与至少一个接收器120对应，并形成至少一个通路；一部分接收器120与至少一个发射器110对应，并形成至少一个通路。

本公开中，所述泡沫位置测量装置100还包括探杆130，当所述发射器110的数量为1个时，所述至少一个接收器120沿所述探杆130的长度方向设置于所述探杆130上，所述发射器110与所述接收器120间隔一预设位置设置，并使得所述接收器120和发射器110之间形成通路。

优选地，所述探杆130的一端设置有表头140，所述发射器110设置于靠近所述表头140的位置处，所述接收器120设置于远离所述表头140的位置处。

也就是说，由此，将所述发射器110设置于所述表头140和接收器120之间。

作为另一种实现形式，所述泡沫位置测量装置100还包括探杆130，当所述接收器120的数量为1个时，所述至少一个发射器110沿所述探杆130的长度方向设置于所述探杆130上，所述接收器120与所述发射器110间隔一预设位置设置，并使得所述接收器120和发射器110之间形成通路。

此时，所述探杆130的一端设置有表头140，所述接收器120设置于靠近所述表头140的位置处，所述发射器110设置于远离所述表头140的位置处。

也就是说，由此，将所述接收器120设置于所述表头140和接收器120之间。

作为另一种实现形式，所述泡沫位置测量装置100还包括两个探杆130，所述接收器120沿所述探杆130的长度方向设置于一个探杆130上，所述发射器110沿所述探杆130的长度方向设置于另一个探杆130上，并使得所述接收器120和发射器110之间形成通路，以此可以避免罐体材质和形状对信号造成的影响。

图4是根据本公开的另一个实施方式的泡沫位置测量装置的结构示意图。

作为另一种实现形式，参考图4，所述泡沫位置测量装置100还包括探杆130，所述接收器120和发射器110均沿所述探杆130的长度方向设置于所述探杆130上，并且位于探杆130的不同侧面，以使得所述接收器120和发射器110之间形成通路。

当将探杆130插入于待检测的物体内部时，所述探杆130沿泡沫的高度方向设置，即沿竖直方向设置，由此使得探杆130上所设置的发射器和/或接收器均沿泡沫的高度方向设置，即沿竖直方向设置。

当然，安装于所述探杆130的发射器110和接收器120可以是对射，也可以是朝反方向发射，经由罐体的内壁反射后，被接收器120接收。

具体地，当接收器120和发射器110均未被泡沫覆盖时，获取接收器120所接收的发射器110所发射的信号的初始能量，并可以将该初始能量记录在存储装置中；通过接收器120获得所述接收器120所接收的信号的当前能量，比较信号的初始能量和当前能量，当信号的初始能量和当前能量的差值大于预设阈值时，判断为当前接收器120和/或发射器110被泡沫覆盖，并根据被泡沫覆盖的接收器120和/或发射器110的位置，获得泡沫位置。

优选地，所述探杆130内设置有温度传感器，通过温度传感器检测物料的温度，以使得本公开的泡沫位置测量装置具有更多的功能。

本公开中，所述泡沫位置测量装置100在使用时，由于不同的泡沫对信号的能量吸收率(信号衰减率)并不相同，因此，可以通过泡沫对信号的衰减程度来得到泡沫的密度，或者得到泡沫内部的不同物质的成分比例。

另一方面，本公开的泡沫位置测量装置100还根据信号衰减的程度获得泡沫密度随高度变化的密度梯度。

尤其是，本公开的泡沫位置测量装置100还可以实现生物质泡沫中活细胞浓度，以及不同高度活细胞浓度梯度的测量功能。

当将本公开的泡沫位置测量装置100结合于电容液位计时，能够通过泡沫的位置和电容液位计所检测的液面的位置计算泡沫的厚度。

本公开中，所述探杆130的外部包覆有防腐层，由此使得探杆130能够与罐体绝缘，通过插入探杆130测量探杆130与罐体之间或者与大地之间电容量或者导纳量，从而测量出泡沫下方的液体的位置，然后通过泡沫顶层与液体高度相减得到泡沫的厚度。

本公开中，所述发射器110和接收器120均包括天线，以通过所述发射器110的天线向外发射信号，并通过所述接收器120接收所述发射器110所发射的信号。

所述天线可以为圆极化天线，也可以为线极化天线；从结构上说，所述天线可以为喇叭型天线，也可以为微带天线。

例如，当所述发射器110为微波发射器时，所述天线为微波天线；当所述发射器110为超声波发射器时，所述天线可以被替换为超声波换能器；当所述发射器110为电磁场发射器时，所述天线可以为电磁场天线或者被替换为探头；当所述发射器为光发射器时，所述天线可以被替换为镜头。

其中，所述发射器110所发射的信号为单一频率信号或者多频率信号；和/或，所述接收器120所接收的信号为单一频率信号或者多频率信号。

其中，当发射器110所发射的信号为单一频率信号时，所述接收器120可以选择接收单一频率信号的接收器，或者选择为接收多频率信号的接收器；但是，当发射器110所发射的信号为多频率信号时，所述接收器120必须选择为接收多频率信号的接收器。

由此，通过不同的介质对于不同频率的微波具有不同的吸收效果，多频率的微波可以增加分析的维度。可以对不同的介质特性进行分析。而且，还可以利用不同材料对微波的吸收特性不同，从而对泡沫中多种物质的含量或者材料的特性进行分析。比如泡沫密度，含水量，或者生物质中活细胞浓度。

由于泡沫位置测量装置100的使用环境为液体环境以及该液体产生的泡沫，因此，有必要对该泡沫位置测量装置100进行密封，以防止液体或者泡沫使得泡沫位置测量装置100发生损坏。

图5是根据本公开的一个实施方式的密封件的结构示意图。

本公开中，参考图5，所述探杆可以被设置在一个密封件150内，所述密封件可以是一个自上而下的中空的管状结构，所述管状结构的下端封闭；优选地，所述管状结构可以采用塑料或者金属制备，如果采用金属制备该密封件，需要在所述密封件的侧面开设信号可以穿过的开口，用密封盖密封所述开口。

当所述泡沫位置测量装置使用环境温度较低时，例如低于塑料的软化温度，可以采用塑料材质作为密封盖的材质，但是当所述泡沫位置测量装置的使用环境温度较高时，例如高于塑料的软化温度时，可以选择陶瓷材质作为密封盖的材质，以保证天线与罐体内部工业环境隔离。

优选地，所述发射器110的天线，即发射天线，和接收器120的天线，即接收天线的方向为水平方向，即所述发射器110的天线和接收器120的天线呈对射式布置，当泡沫出现在所述发射器110和接收器120之间的位置时，即泡沫并未覆盖所述发射器110和/或接收器120时，也能够实现泡沫检测。

作为另一种实现形式，所述发射天线和接收天线的方向之间成一定角度，由此当发射天线所发射的信号经过罐体反射后，被所述接收天线接收。

此时，当所述发射器110和接收器120之间的通路被泡沫遮挡时，能够检测该泡沫的位置。

在同一水平位置设置有多个发射器110和多个接收器120，由此提高了本公开的泡沫位置测量装置100的灵敏度，即当所述多个发射器110和多个接收器120中的一个接收器120所接收的信号被衰减或者遮挡后，判断泡沫的位置为该水平位置处。

图6是根据本公开的一个实施方式的发射器和接收器的结构示意图。

参考图6，当所述发射器110为微波发射器，以及所述接收器120为微波接收器时，所述天线为微波天线。

所述泡沫位置测量装置100还包括射频发射电路，所述射频发射电路通过射频线路或者波导与所述发射器110的微波天线连接，以通过所述微波天线向外发射微波信号。

相应地，所述泡沫位置测量装置100还包括射频接收电路，所述射频接收电路与所述接收器120的微波天线连接，以当微波天线接收到微波信号后，通过射频接收电路将接收到的微波信号输送至处理器，所述处理器根据接收器120所接收的微波信号的强度获得泡沫的位置。

所述射频发射电路可以与所述发射器110一一对应设置，以使得每一个射频发射电路分别控制与其相连的发射器110发射微波信号，另一方面，所述射频发射电路还通过切换开关连接于多个发射器110，以使得这些发射器110能够通过切换开关共用一个射频发射电路。

相应的，所述射频接收电路可以与所述接收器120一一对应设置，以使得每一个射频接收电路分别控制与其相连的接收器120接收微波信号，另一方面，所述射频接收电路还通过切换开关连接于多个接收器120，以使得这些接收器120能够通过切换开关共用一个射频接收电路。

本公开中，所述微波发射天线和射频发射电路构成所述微波发射器，相应地，所述微波接收天线和射频接收电路构成所述微波接收器。

更进一步，所述微波发射器和微波接收器可以共同构成微波收发器；当然，所述超声波发射器和超声波接收器共同构成超声波收发器等。

由此通过该一体的收发器的设置，减少密封件的周边开孔的数量。

图7是根据本公开的一个实施方式的收发器的结构示意图。

作为一种实现形式，参考图7，所述收发器包括：

收发一体天线，所述收发一体天线用于发射信号，并且接收该收发一体天线所发射的信号；以及

收发一体电路，所述收发一体电路连接于所述收发一体天线，用于向收发一体天线提供待发射的波形信号，并且将接收的信号传输至控制器。

图8是根据本公开的一个实施方式的射频接收电路的结构示意图。

优选地，参考图8，所述射频接收电路包括：

本振或VCO，其用于提供与微波发射器所发射的微波信号频率接近的微波参考信号，并将该微波参考信号发送至混频器；

混频器，所述混频器用于将微波参考信号和微波接收信号进行差值运算，得到中频信号；以及

信号调理电路，所述定好调理电路用于将中频信号进行放大和波形整形，以输出放大后的中频信号。

同时，所述射频接收电路还通过接收控制信号来开关射频接收电路，具体地，当接收控制信号为高电平时，所述射频接收电路工作，并接收微波信号，当接收控制信号为低电平时，所述射频接收电路关闭。

图9是根据本公开的一个实施方式的射频发射电路的结构示意图。

另一方面，参考图9，所述射频发射电路包括：

本振或VCO，其用于提供与微波发射器所发射的微波信号频率接近的微波参考信号，并将该微波参考信号发送至功率放大器；以及

功率放大器，所述功率放大器用于对所述微波参考信号进行放大，并将放大后的微波参考信号输入至微波发射天线，通过微波发射天线向外发射一定频率的微波。

图10是根据本公开的一个实施方式的泡沫位置测量方法的结构示意图。

根据本公开的另一方面，参考图10，提供一种泡沫位置测量方法，其利用上述的泡沫位置测量装置实现，所述泡沫位置测量方法包括：

102、控制所述发射器向外发射信号；

104、控制接收器接收所述发射器所发出的信号，使得所述接收器和发射器之间形成至少一个通路，并获得当所述通路未被泡沫遮挡时，所述接收器所接收的信号的初始能量；

106、控制接收器接收发射器所发射的信号，获得接收器所接收的信号的当前能量，比较信号的初始能量和当前能量，当信号的初始能量和当前能量的差值大于预设阈值时，判断为当前接收器和/或发射器之间的通路被泡沫遮挡，并根据被泡沫遮挡的通路的接收器和/或发射器的位置，获得泡沫位置。

本公开中，所述至少一个通路沿泡沫的高度方向分布，当多个通路均被泡沫遮挡时，根据被泡沫遮挡的通路中的最上通路获得泡沫位置。

也就是说，参考图1至图4，无论是发射器和接收器一一对应设置，还是发射器和接收器不一一对应设置，为了实现泡沫的位置测量，在形成通路时，需要使得通路在泡沫的高度方向分布。

例如，当本公开的泡沫液位测量仪应用于反应釜和/或搅拌罐等容器时，泡沫的高度方向即竖直方向，相应地，所述通路沿竖直方向分布。

由此，当多个通路均被泡沫遮挡时，根据被泡沫遮挡的通路中的最上通路获得泡沫位置；也就是说，泡沫形成在所述反应釜和/或搅拌罐时，在所述反应釜和/或搅拌罐的液面上形成有连续的泡沫层，相应地，被泡沫遮挡的通路中的最上通路即所述泡沫顶点所在的位置，由此，可以根据被泡沫遮挡的通路中的最上通路获得泡沫的位置。

本公开中，根据接收器所接收的信号的当前能量，获得与所述接收器所对应的通路相交的泡沫的厚度。

本公开中，所述通路中的泡沫厚度与信号能量衰减存在一定的比例关系，即当泡沫厚度越厚，信号衰减的越强烈，基于此，根据接收器所接收的信号的当前能量与初始能量的比值，获得与所述接收器所对应的通路相交的泡沫的厚度。

优选地，不同种类的泡沫对信号的衰减系数并不相同，因此，当将本公开的泡沫液位测量装置用于检测不同的泡沫时，应事先对该泡沫对信号的衰减系数进行标定，以精确地获得泡沫位置和/或泡沫厚度。

同时，当泡沫中含有不同物质，以及该物质在泡沫中的含量不同时，也会对信号衰减系数产生影响，因此，本公开还基于固定距离的收发通路中，当该通路被泡沫完全占满之后，即泡沫的厚度为该通路的长度时，获得信号能量衰减系数，并根据该信号能量衰减系数获得泡沫中包括的物质和/或物质含量。

例如，在生物制药行业，发酵罐中的介质中，活细胞的含量不同会造成介质的介电常数不同。基于此，当本公开的泡沫位置测量装置在应用于该发酵罐时，可以通过信号衰减程度，得到泡沫的介电常数，并进一步确定活细胞的含量。

当所述通路的长度不相同时，例如，当所述泡沫位置测量装置仅包括一个发射器以及多个接收器时，多个接收器沿泡沫的高度方向设置，基于此，位于下方的接收器所形成通路的长度更长，由此可以根据多个接收器所接收的信号的当前能量获得当前泡沫对应的信号衰减系数，并且更进一步使得本公开的泡沫位置测量装置具有在线标定的能力。

另外，考虑到信号在空气、泡沫和液体中的信号衰减系数并不相同，因此，本公开中，还可以根据接收器所接收的信号的当前能量判断当前的接收器所对应的通路中是否存在液体，即，本公开的泡沫位置测量装置还能够用于液体位置的测量。

即，当该信号为微波时，微波在空气中衰减非常小，与被泡沫或者介质覆盖后的衰减比，几乎可以忽略。通过对比各接收器的能量衰减，就可以判别哪些接收器是没有被泡沫覆盖(能量几乎没有衰减的)，从而得到泡沫位置。如果接收器足够多，可以得到一个较为准确的泡沫位置。

同理泡沫的衰减能力又比液体介质的衰减能力小很多，且具有明显的差距，因此还可以通过对比接收器的能量衰减直接判别出来哪些接收器被液体介质覆盖，从而得到泡沫下面液体介质的位置。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (22)

1.一种泡沫位置测量装置，其特征在于，包括：

至少一个发射器，所述发射器发射信号；以及

至少一个接收器，所述接收器与发射器之间形成至少一个通路，所述接收器接收与该接收器形成通路的发射器所发射的信号，并根据形成通路的所述发射器和接收器之间的信号的变化，获得泡沫位置。

2.如权利要求1所述的泡沫位置测量装置，其特征在于，所述发射器的数量为1个，所述发射器与至少一个接收器之间形成至少一个通路，以当该发射器发射信号时，至少部分接收器均接收该发射器所发射的信号，当所述接收器和发射器之间的通路被泡沫遮挡时，被泡沫遮挡的通路的接收器所接收的信号会被阻断或者衰减，并根据所接收的信号被阻断或者衰减的接收器的位置获得泡沫位置。

3.如权利要求1所述的泡沫位置测量装置，其特征在于，所述接收器的数量为1个，所述接收器与至少一个发射器之间形成至少一个通路，使得所述接收器接收至少部分发射器所发射的信号，当所述接收器和发射器之间的通路被泡沫遮挡时，被泡沫遮挡的通路的发射器所发射的信号被接收器接收时，会被阻断或者衰减，并根据被阻断或者衰减的信号所对应的发射器的位置，获得泡沫位置。

4.如权利要求1所述的泡沫位置测量装置，其特征在于，所述发射器和接收器的数量均为多个，并且所述发射器和接收器一一对应设置，所述发射器和与该发射器对应的接收器之间形成通路，当所述接收器和发射器之间的通路被泡沫遮挡时，被泡沫遮挡的通路的接收器所接收的信号会被阻断或者衰减，并根据信号被阻断或者衰减的接收器和/或发射器的位置，获得泡沫位置。

5.如权利要求1所述的泡沫位置测量装置，其特征在于，所述发射器和接收器的数量均为多个，并且所述发射器与至少一个接收器之间形成通路，或者，所述接收器与至少一个发射器之间形成通路；当所述接收器和发射器之间的通路被泡沫遮挡时，被泡沫遮挡的通路的接收器所接收的信号会被阻断或者衰减，并根据信号被阻断或者衰减的接收器和/或发射器的位置，获得泡沫位置。

6.如权利要求1所述的泡沫位置测量装置，其特征在于，还包括探杆，当所述发射器的数量为1个时，所述至少一个接收器沿所述探杆的长度方向设置于所述探杆上，所述发射器与所述接收器间隔一预设位置设置，并使得所述接收器和发射器之间形成通路。

7.如权利要求1所述的泡沫位置测量装置，其特征在于，还包括探杆，当所述接收器的数量为1个时，所述至少一个发射器沿所述探杆的长度方向设置于所述探杆上，所述接收器与所述发射器间隔一预设位置设置，并使得所述接收器和发射器之间形成通路。

8.如权利要求1所述的泡沫位置测量装置，其特征在于，还包括两个探杆，所述接收器沿所述探杆的长度方向设置于一个探杆上，所述发射器沿所述探杆的长度方向设置于另一个探杆上，并使得所述接收器和发射器之间形成通路。

9.如权利要求1所述的泡沫位置测量装置，其特征在于，还包括探杆，所述接收器和发射器均沿所述探杆的长度方向设置于所述探杆上，并且位于探杆的不同侧面，以使得所述接收器和发射器之间形成通路。

10.如权利要求6至9之一所述的泡沫位置测量装置，其特征在于，所述探杆被设置在一个密封件内。

11.如权利要求10所述的泡沫位置测量装置，其特征在于，所述探杆内设置有温度传感器，通过温度传感器检测物料的温度。

12.如权利要求1所述的泡沫位置测量装置，其特征在于，当接收器和发射器之间的通路未被泡沫遮挡时，获取接收器所接收的发射器所发射的信号的初始能量；通过接收器获得所述接收器所接收的信号的当前能量，比较信号的初始能量和当前能量，当信号的初始能量和当前能量的差值大于预设阈值时，判断为当前接收器和/或发射器之间的通路被泡沫遮挡，并根据被泡沫遮挡的通路的接收器和/或发射器的位置，获得泡沫位置。

13.如权利要求12所述的泡沫位置测量装置，其特征在于，所述发射器和接收器均包括天线。

14.如权利要求12所述的泡沫位置测量装置，其特征在于，所述发射器所发射的信号为单一频率信号或者多频率信号；和/或，所述接收器所接收的信号为单一频率信号或者多频率信号。

15.如权利要求12所述的泡沫位置测量装置，其特征在于，所述发射器的天线和接收器的天线的方向为水平方向。

16.如权利要求12所述的泡沫位置测量装置，其特征在于，所述发射器的天线和接收器的天线的方向之间成一定角度。

17.如权利要求1所述的泡沫位置测量装置，其特征在于，在同一水平位置设置有多个发射器和多个接收器。

18.如权利要求1所述的泡沫位置测量装置，其特征在于，所述发射器选自微波发射器、超声波发射器、电磁场发射器或者光发射器中的至少一种；所述接收器为微波接收器、超声波接收器、电磁场接收器或者光接收器中的至少一种。

19.如权利要求1所述的泡沫位置测量装置，其特征在于，还包括发射电路，其中，所述发射电路通过切换开关连接于发射器，以使得所述发射器通过切换开关共用一个射频发射电路。

20.如权利要求1所述的泡沫位置测量装置，其特征在于，还包括至少一个发射电路，所述发射电路与所述发射器一一对应设置，并且所述发射电路连接于所述发射器，以使得每一个发射电路分别控制与其相连的发射器发射信号。

21.如权利要求1所述的泡沫位置测量装置，其特征在于，所述发射器和接收器形成为收发器。

22.如权利要求21所述的泡沫位置测量装置，其特征在于，所述收发器包括：

收发一体天线，所述收发一体天线用于发射信号，并且接收该收发一体天线所发射的信号；以及

收发一体电路，所述收发一体电路连接于所述收发一体天线，用于向收发一体天线提供待发射的波形信号，并且将接收的信号传输至控制器。

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