CN110573442A - 用于输送带的电容耦合的传感器*** - Google Patents

用于输送带的电容耦合的传感器*** Download PDF

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Abstract

一种用于输送带的传感器***，其包括所述输送带上的传感器级以及所述带的运送路径中的位于所述输送带外部的静止的驱动和检测级。在示例性版本中，所述传感器级包括电容器传感器，所述电容器传感器的电容随所述带的输送表面处的压力平台顶上的负荷的重量而变化。所述驱动和检测级中的振荡器通过当前进的输送带中的所述传感器级中的板在所述带沿着运送路径的传递期间与所述驱动和检测级中的静止板重叠时形成的电容器来驱动所述电容器传感器。所述带和所述运送路径中的对应板具有不同纵向尺寸以确保更长时间的恒定板重叠面积而不管侧向带跟踪偏移。所述驱动和检测级检测所述传感器的电容且将其转换成重量值。

Description

用于输送带的电容耦合的传感器***
技术领域
本发明大体上涉及电动输送机且更具体地说涉及输送机***，所述输送机***使用嵌入在输送带中的感测元件来测量各种物理属性，例如所输送物品的重量、温度、压力和湿度。
背景技术
嵌入在输送带中的传感器需要电力进行传感器测量以及将测量结果从带传输出去。出于所述目的已使用或提议带上电池、存储电容器和能量收集装置。但那些方案中的大多数对未对准敏感，需要再充电或替换，占用空间，增加重量，或使带弱化。
发明内容
体现本发明的特征的输送带测量***的一个版本包括具有顶侧和底侧的输送带以及位于输送带外部的驱动和检测级。驱动和检测级包含：振荡器，其产生驱动信号；第一外部电容器板，其定位成靠近输送带的底侧且与振荡器串联连接；第二外部电容器板，其定位成靠近输送带的底侧；和检测器，其连接到第二外部电容器板。第一和第二带电容器板安装在输送带中靠近其底侧。当第二带电容器板与第二外部电容器板对准以形成通信电容器时，第一带电容器板与第一外部电容器板对准以形成驱动电容器。传感器安装在输送带中且串联连接在驱动电容器与通信电容器之间。驱动电容器将驱动信号耦合到传感器以产生指示由传感器测量的物理属性的传感器信号。检测器从通信电容器接收传感器信号。
输送机测量***的另一版本包括支撑在运送路径中的输送带以及位于输送带外部的驱动和检测级。带具有传感器级，所述传感器级包含设置成靠近输送带的底侧的第一和第二带板以及与第一和第二带板串联连接且响应于物理属性而提供第一传感器信号的第一传感器。驱动和检测级包含振荡器、沿着运送路径与振荡器串联连接的第一外部板、第一检测器、以及沿着运送路径与第一检测器串联连接的第二外部板。当第二外部板与第二带板重叠以形成第二电容器和测量电路时，第一外部板与第一带板重叠以形成第一电容器，所述测量电路包含振荡器、第一电容器、第一传感器、第二电容器和第一检测器。第一外部板和第一带板具有不同的侧向和纵向尺寸，且第二外部板和第二带板具有不同的侧向和纵向尺寸。
输送带测量***的又一版本包括支撑在运送路径中的输送带中的传感器级以及位于输送带外部的驱动和检测级。传感器级包含：第一传感器，其响应于物理属性和周围条件而提供第一传感器信号；和第二传感器，其响应于影响第一传感器的周围条件而不响应于由第一传感器测量的物理属性而提供第二信号。驱动和检测级包含振荡器、第一检测器和第二检测器。振荡器通过第一和第二驱动电容器而驱动第一和第二传感器，所述第一和第二驱动电容器中的每一个具有连接到驱动和检测级中的振荡器的外部板以及输送带中的连接到第一传感器或第二传感器的带板。第一和第二传感器信号通过第一和第二通信电容器而被发送到第一和第二检测器，所述第一和第二通信电容器中的每一个具有连接到驱动和检测级中的第一检测器或第二检测器的外部板以及输送带中的连接到第一传感器或第二传感器的带板。第二信号可与第一信号组合以补偿周围条件对第一信号的影响。
在另一方面中，输送带称重***包含具有顶侧和底侧的输送带。安装在输送带中的感测电容器具有电容，所述电容随在感测电容器上方的输送带的顶侧上的物品的重量而变化。驱动电容器和通信电容器与感测电容器串联连接。驱动电容器和通信电容器各自具有输送带中的靠近底侧的第一板以及位于输送带外部的靠近底侧的第二板，从而使得当通信电容器的第一和第二板重叠时驱动电容器的第一和第二板重叠。输送带外部的振荡器通过驱动电容器使感测电容器通电以产生随感测电容器的电容而变化的重量信号。位于输送带外部且连接到通信电容器的重量检测器接收重量信号。
附图说明
图1是体现本发明的特征的包含力传感器的输送带的一部分的透视图；
图2是使用如图1的输送带的输送机***的等距视图；
图3是图2的输送机***的一部分的部分切开的顶部平面视图；
图4是如图1的具有力传感器的输送带的单个带模块的部分分解的三向投影视图；
图5A和5B是如图4的力传感器的从上部视角和下部视角的分解视图；
图6是图5A和5B的力传感器的横截面；
图7是包含如图4的力传感器的传感器级以及力感测***中的驱动和检测级的顶级电气原理图；
图8是可用于如图7的力感测***中的驱动和检测级以及处理器的检测部段的框图；
图9是顶部的驱动和检测级以及底部的带嵌入式传感器级的电容器板在不重叠时的平面视图；
图10是如图9的平面视图，但其中板重叠以用于主测量；
图11是电容器板当如图10重叠时的电气原理图；
图12是如图9的平面视图，但其中带相对于静止外部驱动和检测***侧向移位；
图13是如图9的平面视图，其中驱动和检测级的后板被布置成测量跟踪偏移；
图14是用于根据图15的布置进行测量的电容器板的布置的电气原理图；
图15是如图13的平面视图，但其中前板进行测量；
图16是如图15的顶部平面视图，但具有跟踪偏移；
图17A和17B是如图15的顶部平面视图，其用于利用后电容传感器且利用前电容传感器测量带偏航；
图18是图2的输送机***的顶部示意图；
图19是输送带中的桥式传感器的电气原理图；且
图20是输送带中的三终端传感器的电气原理图。
具体实施方式
体现本发明的特征的输送带的一个版本的一部分在图1中示出。输送带10是由一个或多个塑料带模块14的一系列行12构造的模块化塑料输送带，所述一系列行12通过交错的铰链元件17中的铰链杆16或销端到端地铰接连接，从而在连续行之间形成铰链接头18。带模块14常规地由热塑性聚合物注塑模制而成，所述热塑性聚合物例如聚丙烯、聚乙烯、乙缩醛或复合聚合物。传感器，例如力传感器20或负荷传感器嵌入输送带10中的单独位置。传感器可驻留在带模块14的每一行12中或仅驻留在选定带行中。在此版本中(其用作示例)，传感器为在输送方向22上布置成跨每个带行12的宽度的行R和沿着带的长度的列K的二维阵列的力传感器20。以此方式，任何单独力传感器20的位置可被限定为XRK，其中R表示行(或在每个带行仅具有一行力敏元件时表示带行)且K表示从带的一侧到另一侧的列。用于给定带的力传感器的行与列之间的阵列或间隔的所需密度可利用所输送物品的大小和形状的先验知识来确定。在此版本中，每个力传感器20包含在带10的顶侧24上方稍微向上偏置的压力平台26。压力平台26形成稍微高于带的输送表面24的突出凸起，从而使得所输送物品的整个重量由一个或多个平台承担。力传感器20具有感测轴线28，所述感测轴线28与顶部输送侧24垂直或正交以测量在带上的力传感器的位置处与输送表面正交而施加的力，例如所输送物品的重量。
输送带10在图2中的称重***30中示出为示例。输送带沿着上部运送路径32在输送方向22上前进。环形带围绕安装在轴36上的驱动和闲置链轮组34、35进行传动，所述轴36的末端支撑在轴承块38中。耦合到驱动轴的驱动马达40使驱动链轮34旋转，所述驱动链轮34接合带的底侧25且沿着上部运送路径32在输送方向22上驱动带。带沿着下部返回路径42返回。辊44在返回路径中支撑带且减小最大承力索弛度。
如图3所示，输送带10沿着运送路径32支撑在抗磨条50顶部。用于力传感器20的驱动和检测级52容纳在外壳54中，所述外壳54的顶表面在抗磨条50的顶部水平处或稍微低于抗磨条50的顶部水平。驱动和检测***52被布置在与输送带10中的力传感器20的列K对准的列中。
如图4所示，每个带模块14具有一个或多个腔56，所述一个或多个腔56通向顶侧24且通向底侧25。力传感器组合件58安装在每个腔56中。在此版本中，组合件58上的肩部60搁置在腔56中的横档(ledge)62上。保持器64搁置在肩部60的顶部且使组合件58保持在腔56中。保持器64被焊接、结合、滑入配合、按压配合、胶合或以其它方式紧固到腔56的内壁66。压力平台26突出到顶侧24以及保持器64的齐平顶面上方。
此示例性版本的传感器组合件在图5A、5B和6中更详细地示出。压力平台26搁置在包围圆形圆柱区域69的中空框架68的顶上。具有中心孔的上部弹簧膜70夹在压力平台26的外边缘与框架的壁72的顶部73之间。除了孔外，上部弹簧膜70在框架68的顶部处覆盖圆柱区域69，所述上部弹簧膜70例如通过胶合或焊接而紧固到框架68。上部弹簧膜70根据搁置在压力平台26上的负荷而弯曲且抵抗水平移动。上部弹簧膜70还使压力平台26稍微向上偏置。具有中心孔75的下部弹簧膜74类似地在其紧固到的框架68的底部处覆盖圆柱区域69。下部弹簧膜74还随负荷而偏转且进一步抵抗扭转(torque)。两个膜70、74形成由例如不锈钢制成的双膜弹簧。内螺纹中空中心销92搁置在框架68的与上部弹簧膜70和下部弹簧膜74接触的圆柱内部区域69中。具有圆顶形头部96的外螺纹定位螺钉94被旋入中心销92的底部中。定位螺钉94被调节，从而使得其头部96推抵下部弹簧膜74。平坦头部固定螺钉98延伸通过压力平台26中的埋头孔100以及上部弹簧膜70的孔，且延伸成与中心销92螺纹接合。螺钉98被拧紧到销92中以保持压力平台26。压力平台26的底部与中心销92的顶部之间的行程限制垫片102限制压力平台26的向下行程。通过将超负荷(overload)转移到框架68，行程限制器102确保双膜弹簧上的力不会超出可能会导致弹簧膜70、74损坏的上限。行程限制器102允许输送带在返回时由辊支撑且防止由掉落产品或跨过带行走的人所致的滥用。
底部电容器盘104具有测量电容器底板110，所述测量电容器底板110的侧面是底部电容器盘104的顶面114上的成对参考电容器底板112、113。形成在底部电容器盘104的底面115上的通信电容器板116充当从驱动和检测级接收电力且将数据传输到驱动和检测级的天线。底部电容器盘104是厚的，以机械地加强传感器组合件。电容器间隔环118、顶部电容器环120和接口环122堆叠在底部电容器盘104与下部弹簧膜74之间。测量电容器顶板124和成对参考电容器顶板126、127形成在参考电容器环120的底面上。顶部电容器环120的横梁130中的狭槽128允许测量电容器顶板124在施加到梁的中心的压力下偏离。为了补偿制造公差，定位螺钉94在工厂处被螺接到中心销92中，从而使得定位螺钉的圆顶形头部96在没有负荷的情况下使测量电容器顶板122稍微偏离到启动位置或零位。狭槽128还使参考电容器的顶板126、127与测量电容器124的顶板机械隔离。由非导电材料制成的用于使金属下部弹簧膜74与顶部电容器环120上的电容器板124、126、127电绝缘的接口环122在膜与电容器之间形成机械接口。接口环122将弹簧的位移均匀地转移到测量电容器顶板124，且在来自定位螺钉94的压力下使顶板稍微预张以确保顶板始终由膜弹簧按压。电容器间隔板118设定顶部电容器板124、126、127与底板110、112、113之间的板间隔。环118、120、122以及底部电容器盘104中的对准狭槽132确保顶部和底部电容器板的恰当对准。所堆叠盘104和环118、120、122通过粘合剂、焊接件或紧固件而紧固到传感器框架68的底部。底部电容器盘104的底面115上的通信电容器板116与安装在传感器组合件58下方的输送机框架中的基板136以及支撑在框架中的输送带的底侧上的通信电容器板134形成通信电容器。
单个基本电容性传感器***的电气原理图在图7中示出。振荡器140被示出驱动四个电容性测量电路：(a)主测量电路142；(b)参考电路144；(c)前带高度电路146；和(d)后带高度电路148。振荡器140是例如以35MHz操作的ac振荡器。但可使用低于或高于35MHz的其它频率。搁置在输送机框架中的位于输送带外部的振荡器140通过框架支撑的基板136(图5A)中的驱动板150使输送带中的传感器组合件通电。振荡器140和驱动板150形成驱动和检测级的外部驱动部段。当外部驱动板重叠带板时，外部驱动板150与带的传感器组合件中的带电容器板152形成电容器。输送带中的主测量电容器CM具有随施加到其上部板124(图5B)的力而变化的电容。串联连接在传感器组合件中的输入带电容器板152与输出带通信电容器板154之间的测量电容器CM形成传感器***的传感器级。在传感器级中，所有组件是不汲取电力的无源组件，除非从位于带外部的电源通电。带通信电容器板154电容耦合到位于输送带外部的基板136(图6)上的外部通信板156。带中的组件形成传感器级。带通信电容器板154和外部通信电容器板156一起形成连接到外部检测部段的通信电容器，所述外部检测部段可与驱动部段协同定位以形成位于输送带外部的驱动和检测级。传感器测量信号160(例如，在此示例中为力或重量信号)如由箭头所指示被发送到外部检测部段。外部检测部段包含信号调节器168、模数转换器(ADC)170和处理器172，如图8所示。信号调节器包含例如：整流器和滤波器，其用于将ac信号转换成dc信号；放大器，其用于将信号电平提升到与ADC的范围一致；和缓冲放大器。多路复用器(未示出)可用于将来自各种电路的多个测量信号多路传输到单个ADC。可为可编程计算机的处理器可在内部或外部具有：程序存储器174，软件例程根据程序存储器174执行；随机存取存储器176，其用于保留临时数据；和任选地视频处理器108，其用于处理来自摄像机76的信号。每个外部检测部段可具有自身的本地从处理器，或处理器可为与检测部段通信的主处理器。
参考电容器CR(图7)以与测量电容器CM连接到测量电路142中相同的方式连接到参考电路144中。参考信号162通过相同信号调节器168和ADC 170被发送到如图8中的处理器172。参考电容器CR针对固定标称电容(例如，等于可变测量电容器CM的标称电容)具有固定标称板间隔(fixed nominal plate separation)。
参考电容器CR通过如图5A和5B所示的顶部电容器环120的构造而与测量电容器CM机械隔离。搁置在压力平台26上的负荷使上部弹簧膜70、中心销92和定位螺钉94向下偏离而抵靠下部弹簧膜74。定位螺钉94的圆顶形头部96向下推动接口板122的中心，从而使顶部测量电容器板124向下偏离而更靠近固定底部电容器板110。降低的板间隔增加了测量电容器CM的电容且因此改变了重量信号160(图7)。顶部测量电容器板的偏离量与搁置在压力平台26上的负荷的重量成比例。双膜弹簧70、74呈现非线性弹簧位移，所述非线性弹簧位移利用位移补偿电容的非线性。因为靠近测量电容器CM定位的参考电容器CR的电容是固定的且对施加到测量电容器的负荷不敏感，所以参考电容器用于补偿由于除了物理属性(力或重量，在此情况下由主传感器测量)外的周围条件所致的测量电容的改变。周围条件的一些示例为振动、温度、气压和湿度。处理器172(图8)从传感器测量信号减去参考信号(适当缩放)以移除周围影响。替代地，补偿可在硬件中的模拟域中执行。所补偿的模拟信号将在ADC中被转换成数字且被发送到处理器。因此，可通过补偿装置实施补偿，所述补偿装置例如处理器软件例程或硬件电路。
如图7所示，振荡器140还驱动两个带高度电路146、148。实际上，每个电路产生与电路的电容成比例的信号(前带高度信号164和后带高度信号166)。电容与静止外部侧上的板150、156与带上的板154之间的距离成反比。因为距离是带的高度的度量(measure)，所以处理器172(图8)可使用前和后电容测量(front and rear capacitance measurements)来补偿在运送路径输送机框架上方的带高度的改变对主测量的影响。图7中的所有示例电路是产生随电路电容而变化的输出电压信号的电容性分压器。
图9示出与输送带一起在输送方向22上前进的传感器级178以及静止的驱动和检测级180中的驱动和通信电容器板的几何布置的示例性版本。电容器板及其功能在表I中列出。
表I
当输送带在输送方向22上前进而被恰当地跟踪(即无侧向漂移、或偏移)时，电容器板如图10所示与最大电容耦合对准。图11示出由图10的重叠板形成的电容器。对应电容器板的纵向和侧向尺寸、即就此示例中所示的矩形板而言的长度和宽度是不同的，这有助于确保恒定板重叠面积持续更长时间而不管带相对于运送路径的侧向偏移。振荡器140通过由板P1(初级)和P6(次级)形成的主驱动电容器以及由板P7L和P2L以及板P7R和P2R形成的主测量通信电容器而使测量电容器CM通电。测量信号(在此示例中为重量信号160)被发送到信号调节器和ADC且以数字形式被发送到处理器上。以类似方式，参考电容器CR由振荡器140通过主驱动板P1以及两个带驱动板P9R和P9L驱动。驱动板P9R、P9L与参考电容器CR以及由带板P8RF、P8LF、P8RR、P8LR和外部电容器板P3RF、P3LF、P3RR、P3LR的并联组合形成的参考通信电容器串联连接。参考信号162被发送到信号调节器且被发送到处理器上，所述处理器使用参考信号来补偿传感器测量信号160中的周围条件。
如果带高于运送路径的高度可能波动而足以影响测量，那么带高于运送路径的高度可被测量且用于校正测量和参考信号。带模块的前部高于运送路径的高度通过主驱动电容器板P1、带前高度电容器板P10F、以及外部右和左前高度电容器板P4RF、P4LF所形成的电路的电容进行测量。输出信号164’和164”被发送到高度检测器的信号调节器且被发送到处理器上，所述处理器使用其输出来确定带模块的前部的高度。带模块的后部的高度类似地通过外部主驱动板P1、带后高度电容器驱动板P10R、以及外部右和左后高度电容器板P4RR、P4LR所形成的后高度电路的电容进行确定。高度值接着可用于补偿由于驱动和通信电容器板的改变的板间隔所致的测量和参考电容器电路的电容改变。处理器也可根据θ＝arctan[(hF–hR)/d]计算带的前向或后向俯仰角，其中hF为前带板P10F的所计算高度，hR为后带板P10R的所计算高度，且d为板P10F与P10R的中心之间的距离。对于所预期的小的俯仰角，θ≈(hF–hR)/d。(如本申请中使用的带模块的俯仰是指模块围绕其侧向中心线的旋转—而不是其前部与后部接合轴线之间的距离。)所计算的俯仰(其为带模块在从前部到后部的任一点处的高度的度量)可代替平均高度值使用以基于那些其它测量中所涉及的带板的纵向位置而校正其它测量。
如图12所示，在两个方向上的侧向偏移的合理范围内的、在侧向方向182上的侧向跟踪偏移不会导致电容中的任一个的改变，因为带板与外部板的重叠面积与图10中的针对非侧向偏移条件的重叠面积相同。其结果通过以下方式来实现：使对应带和外部板中的一个或另一个在纵向或输送方向22上比另一个更长，以及通过使在输送方向上更短的板在侧向方向182上更长。(参见例如外部板P3RR和带板P8RR。)为了简化利用参考信号对传感器测量信号的校准，各个信号的驱动和通信电容可变得与相同板重叠面积相同。例如，带测量驱动板P6的面积与带参考驱动板P9F、P9R的面积总和相同。带测量通信板P7R和P7L的面积与前带参考通信板P8RF、P8LF和后带参考通信板P8RR、P8LR的面积相同，且外部测量通信板P2R、P2L的面积与外部前参考通信板P3RF、P3LF和外部后参考通信板P3RR、P3LR的面积相同。
当前进的带传感器178的电容器板与如图13或图15的静止的驱动和检测级180的电容器板对准时，测量跟踪、或相对于运送路径的侧向带漂移、以及每个带模块的滚转和偏航。在图13中，静止的后右和左高度和跟踪板P4RR、P4LR以及P5RR、P5LR与带电容器板P6重叠。在图15中，静止的前右和左高度和跟踪板P4RF、P4LF以及P5RF、P5LF与带电容器板P6重叠。这两个条件发生在利用如图10布置的电容器板的主测量之前和之后。
在图13和15中，侧向偏移为零，这指示带被恰当地跟踪。图15中的四个前板与带电容器板P6的重叠面积的每一个与图13中的四个后板的重叠面积的每一个相同。只要没有滚转(围绕图15中的x轴的旋转)或偏航(围绕进入图15中的页面的z轴的旋转)，对应左电容和右电容将相等，其指示侧向跟踪偏移为零。
图16示出沿着y轴侧向移位的带以指示跟踪偏移。在所述情形中，外部右前高度和跟踪板P4RF和P5RF与带板P6的重叠大于对应左板P4LF和P5LF与带板P6的重叠。由于右侧板的更大重叠，其与带板P6形成的电容大于与左侧板形成的电容。右侧电容与左侧电容之间的差或左侧电容与右侧电容的比率与跟踪偏移成比例。后板将针对相同跟踪偏移产生类似电容差。处理器将所计算的侧向偏移与预定最大允许跟踪偏移值进行比较。如果最大允许跟踪偏移值被超出，那么处理器报告错误条件，所述错误条件指示输送机需要维护，且主要力(main force)或重量测量计算可能被禁用或被标记为可能不精确。
对应于图15的板构造的电气原理图在图14中示出。振荡器使静止主驱动板P1通电，所述静止主驱动板P1与带电容器板P6形成电容器。电容器由驱动板P1与带板P6的驱动区域的重叠形成。四个静止前右和左高度和跟踪板P4RF、P4LF以及P5RF、P5LF与带板P6的其它部分重叠以在四个单独电容性电路中形成四个其它电容器。四个电容测量电路的输出端182、184、186、188被发送到检测部段中的信号调节器、ADC和处理器。
图17A和17B示出后高度和跟踪板以及前高度和跟踪板可如何用于测量偏航(带模块围绕z轴的旋转)。(在图17A和17B两者中，侧向偏移为零。)参考图17B的前板的操作描述类似地适用于图17A中的后板的操作。当带传感器178相对于静止的驱动和检测***180围绕z轴旋转时，右前跟踪板P5RF与带板P6的重叠大于右前高度板P4RF的重叠。相反地，左前跟踪板P5LF与带板P6的重叠小于左前高度板P4LF的重叠。每侧上的电容差为带模块相对于输送方向22的偏航的度量。处理器将所计算的偏航与预定最大允许偏航值进行比较。如果最大允许偏航值被超出，那么处理器报告错误条件，所述错误条件指示输送机需要维护，且主要力或重量测量计算可被禁用或被标记为可能不精确。
驱动和检测级的检测部段的操作参考根据图8中的处理器172的程序存储器174执行的固件程序的一个实施方式进行描述。为了便于解释，描述详细地限于相对于图11所示的电路进行的测量。在图11中，检测部段读取：a)主测量电容器CM的输出信号160；b)参考电容器CR的输出信号162；c)前高度电容器电路的输出信号164'、164”；和d)后高度电容器电路的输出信号166'、166”。
处理器172运行其程序存储器174中的实时执行程序，所述程序存储器174包含安排各种任务的运行的任务管理器，所述各种任务例如识别有效测量数据块以及计算重量、显示数据和警报、处置操作者输入。输出信号160、162、164'、164"、166'、166”通过以预定周期采样速率运行的采样中断服务例程而在ADC 170的输出端处采样。中断服务例程将所采样的数字输出信号中的每一个存储在数据存储器176中的相应缓冲器中。因此，每个缓冲器含有先前N个输出采样的时间序列，其中N为缓冲器的长度。在完成执行之前，中断服务例程使缓冲器指针增加到下一缓冲器位置且设定信号量以争取计算任务得以运行。
计算任务如由采样中断服务例程争取且由任务管理器安排而运行。计算任务在缓冲器中的至少一个(例如，测量电容器CM缓冲器)上执行模式辨识例程，以选择表示当传感器的板如图10重叠外部板时得到的有效数据的连续采样输出值的块。因为所有输出信号160、162、164’、164”、166'、166”同时是有效的，所以来自缓冲器的经采样的输出值的对应块用于最终重量计算。计算任务可例如得出所有值的平均值，选择最大值，或找出每个数据块的统计平均以产生测量值。测量值接着根据需要进行缩放。前带高度值被组合以计算前带模块高度，且后带高度值被组合以计算后带模块高度。前高度和后高度可用于计算模块俯仰，或围绕侧向轴线倾斜。高度值接着用于校正主测量电容器值和参考电容器值。最终，从测量电容器值减去参考电容器值以产生最终测量值，另一任务可将所述最终测量值发送到显示器。如果由参考电容器得到的补偿以模拟电平(analog level)应用在硬件中，那么处理器相反只需要将数字化补偿测量值转换成恰当单元以用于显示。
在包含跟踪、滚转和偏航测量的扩展***中，采样中断服务例程还将对右和左跟踪电路(图14)的输出信号186、188进行采样且将其存储在相应缓冲器中。计算任务接着将在跟踪电路缓冲器中的每一个中识别表示带板何时与(如图13(后)且如图15(前))静止外部板对准的两个数据块。计算任务接着识别右和左高度缓冲器中的每一个中的对应两个数据块。根据这八个数据块，计算任务可计算带模块的侧向跟踪偏移、滚转和偏航。如果那些计算值中的任一个超出其预定最大可接受值，那么计算任务设定警报标志且将主测量标记为可疑。另一任务可接着将警报显示为需要对输送机进行维护的通知。
如图1中的视觉***包含支撑在运送路径32上方以显现输送表面24的一部分的相机76或其它光学检测器。来自相机的光学信号107被发送到视频处理器108。处理器执行模式辨识例程以根据光学信号确定在带上输送的独立物品的足迹。利用相对于带上的点的力传感器阵列几何形状的先验知识，例如带模块拐角78，视觉***可相对地确定在独立物品的足迹下的成组力传感器。例如，在如图8所示的顶部输送侧24的部分中，物品B叠加覆盖两列K和五行R的十个力传感器。任选地，一些或所有带行上的可检测标记80例如可由视觉***使用来绝对地识别哪十个传感器由物品B覆盖。在此示例中，视觉***读取标记，所述标记可被编码或可仅为指示其在带的行10上的数字10。利用阵列几何形状以及物品B相对于行10的足迹的先验知识，视觉***可识别物品下方的十个传感器。视觉***接着可执行称重过程，所述称重过程组合绝对位置XRK＝{(R,K)}＝{(11,2)；(11,3)；(12,2)；(12,3)；(13,2)；(13,3)；(14,2)；(14,3)；(15,2)；(15,3)}处的三个传感器的测量结果以计算物品B的重量。力传感器测量结果可例如通过对单独测量结果求和而组合以计算等于在下面的物品的重量的值或与在下面的物品的重量成比例的值。物品中的每一个标记有视觉***中的读取器可解译的识别标记82，例如条形码。以此方式，所计算重量可与具体单独物品相关联。而且，因为视觉***显现带的整个宽度，所以物品无需布置在运送路径中的静态称重站上方的单行中。此外，带中的电容性天线阵列允许在不停止带的情况下测量重量。视觉***的视频显示器可用于监视***操作条件和独立物品的设定或重量。视频处理器108可为独立可编程逻辑控制器、膝上型计算机、台式计算机、或能够执行所描述的过程的任何适当的计算机装置，或其可由主处理器172(图8)所执行的例程实现。
视觉***可使用其它装置来将重量分配给独立物品。例如，力传感器中的每一个的位置可标记在顶部输送侧24或力传感器压力平台26上。标记可明确地识别每个力传感器或可恰好为通用位置标记，例如感测电路的每个或预定子集上的点88(图1)。如果所有感测元件位置被标记，那么视觉***将无需阵列布局的先验知识。作为另一示例，视觉***可替代地选择围绕物品足迹的放大区域90(图8)中的所有那些传感器且对其测量结果求和。不在物品D下方的力传感器将生成为零的测量值，这将不会加到重量。这确保了整个物品被精确地称重。当然，如果另一物品在附近，那么放大区域必须被仔细选择以便不会包围附近物品。如果物品足够分开、从而没有两个物品在相同或相邻力传感器的顶上，那么每个物品的重量可通过对连续的非零读取负荷传感器的负荷传感器测量值求和来确定。
力传感器还可用于根据连续的非零读取负荷传感器中的每一个的力测量结果以及每个传感器的相对位置的先验知识、经由常规COG公式来确定所输送物品的重心(COG)。而且，更简单地，力传感器可用作位置传感器以确定带上的物品的位置以用于改进所转移物品的跟踪或根据在所输送物品下方的连续的非零读取负荷传感器的模式检测在带上偏斜的物品。
在详细描述的示例中，电容性传感器(其电容随所施加的力或重量而改变)用作示例。但可使用测量其它物理属性(例如温度、压力或湿度)的其它传感器。在图19中，输送带192中的四终端桥式传感器190由驱动电容器电容性耦合到外部振荡器194。电容器Cd的一个板搁置在带192的底部中，另一板搁置在位于带外部的输送机运送路径中。另一电容器Cg将桥式传感器190的相对拐角耦合到外部接地。桥式传感器190的正和负输出在通信电容器Cp和Cn上电容性耦合到外部检测器，所述外部检测器包含如图8中的信号调节器、ADC和处理器。针对此桥式传感器，信号调节器包含用于跨正(+)和负(–)终端的差分传感器输出信号的差分放大器。每个耦合电容器Cd、Cg、Cp、Cn具有带的底部处的一个板以及位于带外部的运送路径框架中的另一板。当所有对应带和外部板对准时，输出是有效的。桥式传感器的每个腿可具有为电阻、电感或电容或某一组合的元件196。元件中的一个是感测元件196’，所述感测元件196’的阻抗随所感测的物理属性而改变。
图20示出输送带192中的三终端传感器198的示例。像其它传感器一样，其由外部振荡器194通过驱动电容器Cd驱动，所述驱动电容器Cd的板中的一个在带192中且另一个位于带外部。传感器通过另一电容器Cg耦合到外部接地。传感器输出信号200经由通信电容器Cs被发送到检测器，所述检测器包含如图8中的信号调节器、ADC和处理器。至于图19的传感器，当电容器Cd、Cg、Cs的对应带和外部板彼此重叠时，三终端传感器198的输出传感器信号200是有效的。图19和20的示例中的电容器的板使用如图9中的针对三终端传感器190和四终端传感器198适当修改的几何布置。带高度、跟踪和参考电容器也可与这些传感器一起使用。
尽管已经参考数个版本详细地描述了输送带测量***，但其它版本是可能的。例如，输送带无需为模块化塑料输送带。其可为例如平带或板条式输送机。作为另一示例，带上除了所描述的那些以外的视觉算法和可检测标记可由视觉***使用，从而识别独立物品和位于独立物品下方的传感器。并且每个传感器级可包含多个传感器以测量不同的物理属性。

Claims (33)

1.一种输送带测量***，其包括：
输送带，其具有顶侧和底侧；
驱动和检测级，其位于所述输送带的外部且包括：
振荡器，其产生驱动信号；
第一外部电容器板，其定位成靠近所述输送带的所述底侧且与所述振荡器串联连接；
第二外部电容器板，其定位成靠近所述输送带的所述底侧；
检测器，其连接到所述第二外部电容器板；
第一带电容器板，其安装在所述输送带中、靠近所述输送带的所述底侧；
第二带电容器板，其安装在所述输送带中、靠近所述输送带的所述底侧；
其中当所述第二带电容器板与所述第二外部电容器板对准以形成通信电容器时，所述第一带电容器板与所述第一外部电容器板对准以形成驱动电容器；
传感器，其安装在所述输送带中且串联连接在所述驱动电容器与所述通信电容器之间；
其中所述驱动电容器将所述驱动信号耦合到所述传感器以产生指示由所述传感器测量的物理属性的传感器信号；且
其中所述检测器从所述通信电容器接收所述传感器信号。
2.根据权利要求1所述的输送带测量***，其中所述传感器是电容随所述物理属性而改变的电容器。
3.根据权利要求1所述的输送带测量***，其中所述驱动和检测级进一步包括：
第一外部参考电容器板，其定位成靠近所述输送带的所述底侧且与所述振荡器串联连接；
第二外部参考电容器板，其定位成靠近所述输送带的所述底侧；
参考检测器，其连接到所述第二外部电容器板；且
其中所述输送带测量***进一步包括：
第一带参考电容器板，其安装在所述输送带中、靠近所述输送带的所述底侧；
第二带参考电容器板，其安装在所述输送带中、靠近所述输送带的所述底侧；
其中当所述第一和第二带电容器板与所述第一和第二外部电容器板对准时，所述第一带参考电容器板与所述第一外部参考电容器板对准以形成参考驱动电容器，且所述第二带参考电容器板与所述第二外部参考电容器板对准以形成参考通信电容器；
具有固定电容的参考电容器，其安装在所述输送带中且串联连接在所述参考驱动电容器与所述参考通信电容器之间；
其中所述参考驱动电容器将所述驱动信号耦合到所述参考电容器以产生对由所述传感器测量的所述物理属性不敏感、但对影响所述传感器的周围条件敏感的参考信号；
其中所述参考检测器从所述参考通信电容器接收所述参考信号。
4.根据权利要求3所述的输送带测量***，其中所述第一外部电容器板和所述第一外部参考电容器板是相同的电容器板。
5.根据权利要求3所述的输送带测量***，其中所述驱动电容器与所述参考驱动电容器的重叠板面积相等，且所述通信电容器与所述参考通信电容器的重叠板面积相等。
6.根据权利要求1所述的输送带测量***，其中所述驱动和检测级进一步包括：
前外部高度电容器板，其定位成靠近所述输送带的所述底侧；
后外部高度电容器板，其定位成靠近所述输送带的所述底侧且在输送方向上与所述前外部高度电容器板间隔开；且
其中所述输送带测量***进一步包括：
前带高度电容器板，其安装在所述输送带中、靠近所述输送带的所述底侧；
后带高度电容器板，其安装在所述输送带中、靠近所述输送带的所述底侧，且在所述输送方向上与所述前带高度电容器板间隔开；
其中当所述后带高度电容器板的第二部分与所述后外部高度电容器板重叠以形成后高度电容器时，所述第一外部电容器板与所述前和后带高度电容器板的第一部分重叠以形成前高度驱动电容器和后高度驱动电容器，且所述前带高度电容器板的第二部分与所述前外部高度电容器板重叠以形成前高度电容器；
其中所述前高度驱动电容器与具有前串联电容的所述前高度电容器串联，且所述后高度驱动电容器与具有后串联电容的所述后高度电容器串联；
其中所述第一外部电容器板将所述驱动信号耦合到所述前高度电容器和后高度电容器以产生指示所述前串联电容和后串联电容的前高度信号和后高度信号；
其中所述前串联电容与所述后串联电容的比率与整体的偏差为所述带的俯仰的度量。
7.根据权利要求6所述的输送带测量***，其中：
所述前外部高度电容器板包括右前外部高度电容器板和在垂直于所述输送方向的方向上与所述右前外部高度电容器板间隔开的左前外部高度电容器板；
所述后外部高度电容器板包括右后外部高度电容器板和在垂直于所述输送方向的方向上与所述右后外部高度电容器板间隔开的左后外部高度电容器板；
所述前高度电容器形成与具有右前串联电容的所述前高度驱动电容器串联的右前高度电容器，以及与具有左前串联电容的所述前高度驱动电容器串联的左前高度电容器；
所述后高度电容器形成：与具有右后串联电容的所述后高度驱动电容器串联的右后高度电容器，以及与具有左后串联电容的所述后高度驱动电容器串联的左后高度电容器；
其中所述第一外部电容器板将所述驱动信号耦合到所述右前高度电容器、左前高度电容器、右后高度电容器和左后高度电容器以产生指示右前串联电容、左前串联电容、右后串联电容和左后串联电容的右前高度信号、左前高度信号、右后高度信号和左后高度信号；
其中所述右前串联电容与所述左前串联电容的比率与整体的偏差以及所述右后串联电容与所述左后串联电容的比率与整体的偏差为所述带的滚转的度量。
8.根据权利要求1所述的输送带测量***，其中所述驱动和测量电路进一步包括：
右外部跟踪电容器板，其定位成靠近所述输送带的所述底侧；
左外部跟踪电容器板，其定位成靠近所述输送带的所述底侧且在垂直于输送方向的方向上与所述右外部跟踪电容器板间隔开；且
其中所述输送带测量***进一步包括带跟踪电容器板，所述带跟踪电容器板安装在所述输送带中、靠近所述输送带的所述底侧；
其中当所述带跟踪电容器板的第三部分与所述左外部跟踪电容器板重叠以形成左跟踪电容器时，所述第一外部电容器板与所述带跟踪电容器板的第一部分重叠以形成跟踪驱动电容器，且所述带跟踪电容器板的第二部分与所述右外部跟踪电容器板重叠以形成右跟踪电容器；
其中所述跟踪驱动电容器与具有右串联电容的所述右跟踪电容器串联，且所述跟踪驱动电容器与具有左串联电容的所述左跟踪电容器串联；
其中所述第一外部电容器板将所述驱动信号耦合到所述右跟踪电容器和左跟踪电容器以产生指示所述右串联电容和左串联电容的右跟踪信号和左跟踪信号；
其中所述左串联电容和右串联电容之间的差为所述输送带在垂直于所述输送方向的所述方向上的漂移的度量。
9.根据权利要求1所述的输送带测量***，其中所述传感器为力传感器，所述力传感器包括在所述输送带的所述顶侧处的压力平台和在所述压力平台与所述传感器之间的销，所述销将所述压力平台顶上的物品的重量传输到所述传感器，从而使得所述传感器信号指示所述压力平台顶上的所述物品的所述重量。
10.一种输送带测量***，其包括：
输送带，其支撑在运送路径中，并且具有顶侧和底侧且具有传感器级，所述输送带包括：
第一带板和第二带板，其设置成靠近所述输送带的所述底侧；
第一传感器，其与所述第一带板和第二带板串联连接且响应于物理属性而提供第一传感器信号；
驱动和检测级，其位于所述输送带的外部且包括：
振荡器；
沿着所述运送路径的第一外部板，所述第一外部板与所述振荡器串联连接；
第一检测器；
沿着所述运送路径的第二外部板，所述第二外部板与所述第一检测器串联连接；
其中当所述第二外部板与所述第二带板重叠以形成第二电容器和测量电路时，所述第一外部板与所述第一带板重叠以形成第一电容器，所述测量电路包括所述振荡器、所述第一电容器、所述第一传感器、所述第二电容器和所述第一检测器；
其中所述第一外部板和所述第一带板具有不同的侧向和纵向尺寸，且所述第二外部板和所述第二带板具有不同的侧向和纵向尺寸。
11.根据权利要求10所述的输送带测量***，其中：
所述传感器级进一步包括：
第三带板和第四带板，其设置成靠近所述输送带的所述底侧；
第二传感器，其与所述第三带板和第四带板串联连接；所述驱动和检测级进一步包括：
第三外部板，其与所述振荡器串联连接；
第二检测器；
第四外部板，其与所述第二检测器串联连接；其中当所述第二外部板与所述第二带板重叠而形成第二测量电路时，所述第三外部板与所述第三带板重叠以形成第三电容器且所述第四外部板与所述第四带板重叠以形成第四电容器，所述第二测量电路包括所述振荡器、所述第三电容器、所述第二传感器、所述第四电容器和所述第二检测器。
12.根据权利要求11所述的输送带测量***，其中所述第三外部板和所述第三带板具有不同的侧向和纵向尺寸，且所述第四外部板和所述第四带板具有不同的侧向和纵向尺寸。
13.根据权利要求11所述的输送带测量***，其中所述第三外部板包括两个第三外部副板，所述第三带板包括两个第三带副板，所述第四外部板包括两个第四外部副板，且所述第四带板包括两个第四带副板。
14.根据权利要求11所述的输送带测量***，其中所述第一外部板与所述第一带板的重叠面积等于所述第三外部板与所述第三带板的重叠面积。
15.根据权利要求11所述的输送带测量***，其中：
所述第二传感器响应于影响所述第一传感器的周围条件而不响应于由所述第一传感器测量的所述物理属性而产生第二信号；
所述第一检测器从所述第一传感器接收所述第一传感器信号；
所述第二检测器从所述第二传感器接收所述第二传感器信号；且
所述第二信号与所述第一信号组合以补偿周围条件对所述第一信号的影响。
16.根据权利要求10所述的输送带测量***，其中：
所述传感器级进一步包括设置成靠近所述输送带的所述底侧的第三和第四带板，所述第三和第四带板在输送方向上、在所述第一带板的相对侧上间隔开；
所述驱动和检测级进一步包括：
设置成靠近所述输送带的所述底侧的第三和第四外部板，所述第三和第四外部板在所述输送方向上、在所述第一外部板的相对侧上间隔开；
与所述第三外部板串联的第三检测器以及与所述第四外部板串联的第四检测器；
其中当所述第二外部板与所述第二带板重叠时，所述第三外部板与所述第三带板重叠以形成第三电容器且所述第四外部板与所述第四带板重叠以形成第四电容器；
其中由所述第三检测器测量的所述第三电容器的电容和由所述第四检测器测量的所述第四电容器的电容与在所述第三和第四带板处的所述第三和第四外部板上方的所述带的高度成比例。
17.根据权利要求16所述的输送机***，其中由所述第三检测器和所述第四检测器测量的所述高度用于校正所述带高度对所述第一传感器信号的影响。
18.根据权利要求16所述的输送带测量***，其中：
所述第三外部板包括所述传感器级的纵向中心线的相对侧上的两个第三外部副板；
所述第四外部板包括所述传感器级的纵向中心线的相对侧上的两个第四外部副板。
19.根据权利要求18所述的输送带测量***，其中所述第三和第四带板的所述侧向尺寸大于所述两个第三和第四外部副板的侧向外侧之间的距离，从而使得所述第三外部板与所述第三带板之间的板重叠面积以及所述第四外部板与所述第四带板之间的面积在侧向跟踪偏移的范围内是恒定的。
20.根据权利要求10所述的输送带测量***，其中：
所述驱动和检测级进一步包括：
设置成靠近所述输送带的所述底侧的第三左和右外部板，所述第三左和右外部板在所述输送方向上、在所述第一外部板的相对侧上间隔开；
设置成靠近所述输送带的所述底侧的第四左和右外部板，所述第四左和右外部板在所述输送方向上、在所述第一外部板的相对侧上与所述第三左和右外部板间隔开且与所述第三左和右外部板对准；
第三左、第三右、第四左和第四右检测器，其各自与相应的第三左、第三右、第四左和第四右外部板串联连接；
其中所述第三左、第三右、第四左和第四右检测器与所述第一带板重叠以形成第三左、第三右、第四左和第四右电容器；
其中所述第三左、第三右、第四左和第四右检测器测量所述第三左、第三右、第四左和第四右电容器的电容，所述电容用于确定所述输送带的所述侧向跟踪偏移或偏航。
21.根据权利要求10所述的输送带测量***，其中所述第一传感器是电容随所述物理属性而改变的电容器。
22.根据权利要求10所述的输送带测量***，其包括在跨所述运送路径的纵向延伸道中的多个驱动和测量级，且其中所述输送带包括沿着所述输送带布置成行和列的多个传感器级。
23.一种输送带测量***，其包括：
输送带，其支撑在运送路径中且具有传感器级，所述传感器级包括：
第一传感器，其响应于物理属性和周围条件而提供第一传感器信号；
第二传感器，其响应于影响所述第一传感器的所述周围条件而不响应于由所述第一传感器测量的所述物理属性而提供第二信号；
驱动和检测级，其位于所述输送带的外部且包括：
振荡器；
第一检测器和第二检测器；
其中所述振荡器分别通过第一驱动电容器和第二驱动电容器而驱动所述第一传感器和第二传感器，所述第一驱动电容器和第二驱动电容器中的每一个具有沿着所述运送路径连接到所述驱动和检测级中的所述振荡器的外部板以及所述输送带中的连接到所述第一传感器或第二传感器的带板；
其中所述第一传感器信号和第二传感器信号分别通过第一通信电容器和第二通信电容器而被发送到所述第一和第二检测器，所述第一通信电容器和第二通信电容器各自具有：
外部板，其沿着所述运送路径连接到所述驱动和检测级中的所述第一检测器或所述第二检测器，和
所述输送带中的带板，所述带板连接到所述第一传感器或所述第二传感器；
其中所述第二信号与所述第一信号能够组合以补偿周围条件对所述第一信号的影响。
24.根据权利要求23所述的输送带测量***，其中所述第一传感器是电容随所述物理属性而变化的电容器，且所述第二传感器是电容不随所述物理属性而变化的电容器。
25.根据权利要求23所述的输送带测量***，其中所述第一和第二驱动电容器使用相同的外部板。
26.根据权利要求23所述的输送带测量***，其进一步包括：
高度检测器，其位于所述输送带的外部；
高度驱动电容器，其具有连接到所述振荡器的外部板以及所述输送带中的高度驱动板；
高度通信电容器，其具有连接到所述高度检测器的外部板以及所述输送带中的与所述高度驱动板串联连接的高度通信板；
其中所述高度驱动电容器与所述高度通信电容器的串联电容与所述运送路径上方的所述输送带的高度成反比。
27.根据权利要求26所述的输送带测量***，其中所述高度驱动电容器的所述外部板和所述高度通信电容器的所述外部板是相同电容器板的不同部分。
28.根据权利要求26所述的输送带测量***，其包括定位在所述输送带中的高度感测位置处的多个高度驱动电容器和高度通信电容器以及位于所述输送带外部的用以测量所述高度感测位置处的所述输送带的所述高度的多个高度检测器。
29.一种输送带称重***，其包括：
输送带，其具有顶侧和底侧；
感测电容器，其安装在所述输送带中且具有电容，所述电容随在所述感测电容器上方的所述输送带的所述顶侧上的物品的重量而变化；
与所述感测电容器串联的驱动电容器和通信电容器，其中所述驱动电容器和所述通信电容器各自具有所述输送带中的靠近所述底侧的第一板以及位于所述输送带外部的靠近所述底侧的第二板，从而使得当所述通信电容器的所述第一和第二板重叠时所述驱动电容器的所述第一和第二板重叠；
位于所述输送带外部的振荡器，所述振荡器通过所述驱动电容器使所述感测电容器通电以产生随所述感测电容器的电容而变化的重量信号；
重量检测器，其位于所述输送带的外部且连接到所述通信电容器以接收所述重量信号。
30.根据权利要求29所述的输送带称重***，其进一步包括：
压力平台，其从所述输送带的所述顶侧向外偏置以用于支撑所输送的物品；
销，其从所述压力平台朝向所述输送带的所述底侧延伸以将所述压力平台上的所述物品的所述重量传输到所述感测电容器，以根据所施加的重量改变所述电容。
31.根据权利要求29所述的输送带称重***，其进一步包括：
参考电容器，其安装在所述输送带中、靠近所述感测电容器且具有电容，所述电容不随所述输送带的所述顶侧上的物品的重量而变化，但以与所述感测电容器相同的方式随周围条件而变化；
参考驱动电容器和参考通信电容器，其与所述参考电容器串联连接；
其中所述参考驱动电容器和所述参考通信电容器各自具有所述输送带中的靠近所述底侧的第一板以及位于所述输送带外部的靠近所述底侧的第二板，从而使得当所述驱动电容器和所述通信电容器的所述第一和第二板重叠时所述参考驱动电容器和所述参考通信电容器的所述第一和第二板重叠；
其中所述振荡器通过所述参考驱动电容器使所述参考电容器通电以产生参考信号，所述参考信号随所述参考电容器的电容而变化以补偿由于影响所述感测电容器的所述周围条件所致的所述重量信号的变化；
参考检测器，其位于所述输送带的外部且连接到所述参考通信电容器以接收所述参考信号。
32.根据权利要求31所述的输送带称重***，其包括补偿装置，所述补偿装置接收所述重量信号和所述参考信号且根据所述重量信号和所述参考信号计算所补偿的重量值。
33.根据权利要求29所述的输送带称重***，其进一步包括：
高度传感器，其用于测量所述输送带的高度，其中所述高度传感器包括：
前电容器，其具有位于所述输送带外部的前外部板以及安装在所述输送带中的靠近所述底侧的前带板，所述前电容器具有随所述前外部板与所述前带板之间的间隔而变化的前电容；
后电容器，其具有位于所述输送带外部的后外部板以及安装在所述输送带中的靠近所述底侧且在所述输送方向上与所述前带板间隔开的后带板，所述后电容器具有随所述后外部板与所述后带板之间的间隔而变化的后电容；
前驱动电容器，其由外部板和所述前带板形成且与所述前电容器串联连接；
其中所述振荡器通过所述前驱动电容器使所述前电容器通电以产生前带高度信号；
后驱动电容器，其由外部板和所述后带板形成且与所述后电容器串联连接；
其中所述振荡器通过所述后驱动电容器使所述后电容器通电以产生后带高度信号；
高度检测器，其检测所述前和后带高度信号；和
处理器，其接收所述前和后带高度信号且根据所述前和后带高度信号计算带高度值。
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