M382483 五、新型說明： 【新型所屬之技術領域】 [0001] 本創作係有關於一種檢測裝置，特別是指一種密閉容 器儲物存量之檢測裝置。 【先前技術】 [0002] 現今，在工業上都會使用到許多容器，以用於儲存物
料，例如燃料、高壓液態氣體或具危險性的液態化學溶 液。工業上為了有效管控物料，必須檢測容器中之儲存 物料的存量大小，因此物位檢測在現代工業生產過程中 具有重要地位》通過物位檢測可以確定容器中被測介質 的儲存量’以提供物料管理之依。容器令之健存物若 為液體介質，則液體介質液面的高低稱.為液位，兩種液 體介質的分介面之高低稱為介面，固體塊、散粒狀物質 的堆積高度稱為料位，而液位、介面與料位則統稱為物 位。如此用來檢測液位的儀表稱液位計，檢測分介面的 儀表稱介面計，檢測固體料位的儀表稱料位計，它們統 稱為物位計。在實際生產中，物位檢測有液位與料位等 ，而容器有幾十米高的大容器，也有幾毫米的微型容器 "質的特性更是千差萬別β因此，物位檢測方法很多 ，以適應各種不同的檢測要求。 常見的也是最直觀的物位檢測是直讀式方法，它是在 容器上開一些視窗以便進行觀測。對於液位檢測，可以 使用與被測容器相連通的玻璃管或玻璃板來顯示容器内 的液體尚度。這種方法可靠、結果準確，但它只能使用 在容器壓力不高，只求現場指示的被測物件。除此之外 第3頁/共16頁 表單編號Α0101 ，目前常用的物位檢測方法可分為下列幾種：靜壓式物 位檢測、浮力式物位檢測、電氣式物位檢測、射線式物 位檢測、聲學式物位檢測、重量式物位檢測等等。在這 些檢測方式中，以聲學式物位檢測使用效果最好，其優 點是檢測元件可以不與被測液體接觸，因而適合於強腐 蝕性、高壓、有毒、高粘度液體液位的測量。此外它還 不怕煙和光，不受電磁干擾，可測量各種液體的液位和 粉粒狀固體料位，還可用於測量兩種液體介面、液位差 、料位差等。此種測量方式應用十分普遍，現今海水深 度測量即採用這種方法。 聲學式物位檢測的原理报簡單，例如將水倒滿水杯 的過程中，可以聽到有兩個@率在變化，即知空氣柱和 水柱的升降有所關聯，從波i公式可得知，波長λ (柱 高）與頻率f是呈反比的關係，當水柱高越高，該介質傳 導的頻率就越高，反之則越低。把水注入容器的這個過 程，水柱逐漸升高，而空氣担的蝻率就越來越高。例如 大陸之申請專利證號2 0 0 81 0 0 7- 0 715儲液罐聲學液位報警 器即利用此原理來達成。此外，另有一超聲波式檢測， 其是利用測距的方式進行檢測，此方式是對待測物發射 超音波，並紀錄其發射超音波反彈來回所需的時間（t) ，利用時間（t)與速度（V)的公式H=vt/2，即可計算 出物位的位置（H)。 前述聲學式物位檢測的原理只在能將感測元件（如麥 克風或超聲波發射接受器等）置於容器内時才不受容器 本身材質與厚度影響，若容器内部因高壓或化學反應之 故無法置入感測器時，聲波穿透容器時常受到容器材質 表單編號A0101 第4頁/共16頁 與厚度的限制，使得反射獲得的訊號微弱無法辨識，使 .用上有一定的限制。由上述可知，現今檢測的方法，沒 有一種方式能適用在各種容器上，皆有其使用上的條件 與限制。因此找出新的密閉容器裡面的儲存物之存量的 檢測方式與裝置仍為目前一項重大的課題。 本創作即針對上述問題提出一種新的密閉容器之檢測 方式與裝置，提供一個適用於不易於容器内放置檢測儀 器或者因容器氣壁過厚聲波不易穿透檢測的一種新型裝 置，可容易且精確的測得容器裡之儲存物的存量大小， 以解決上述問題。 【新型内容】 [0003] 本創作之目的之一，在提供一種密閉容器儲物存量之 檢測裝置，經分析敲擊工具敲擊密閉容器產生的聲音訊 號，求得該密閉容器内之儲存物的存量大小，藉由本創 作之檢測裝置可更容易量測到密閉容器裡面之儲存物的 存量。 本創作密閉容器儲物存量之檢測裝置，其包含一敲擊 工具、一收音裝置與一分析裝置，用於檢測存於密閉容 器内之一儲存物的容量大小。敲擊工具用於敲擊密閉容 器而產生一聲音訊號，收音裝置收集密閉容器震動時產 生的聲音訊號，由於容器震動時所產生的聲音訊號會受 到内部儲物存量的影響，經由分析裝置接收聲音訊號後 分析聲音訊號變化情形，我們可以獲得密閉容器内儲存 物的存量大小。如此可更容易的測得密閉容器裡面之儲 存物的存量。 表單編號A0101 第5頁/共16頁 M382483 此外，本創作之密閉容器儲物存量之檢測裝置更包含 一顯示裝置，以顯示分析裝置求得之密閉容器所儲存之 儲存物的存量大小。 【實施方式】 [0004] 茲為使貴審查委員對本創作之技術特徵及所達成之 功效更有進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例圖 及配合詳細之說明，說明如後： 首先，請一併參閱第一圖與第二圖，係為本創作密閉 容器儲物存量之檢測裝置之一較佳實施例的示意圖與存 量與頻率之曲線圖。如圖所示，本創作密閉容器之檢測 裝置包含一敲擊工具11、一收音裝置1>3、一.分析裝置15 ， * ^ 與一密閉容器17。敲擊工具1„1用以敲聲密閉容器17，使 · ' " ‘ ，，v.，1 得密閉容器17產生一個聲音訊號，且密閉容器17中具有 儲存物，收音裝置13收集敲擊工具11敲擊密閉容器17所 產生的聲音訊號，分析裝置15揍收收音裝置13所收集的 聲音訊號，並且分析聲音訊號的頻率以求得密閉容器17 裡儲存物之存量大小。此實施例之分析1裝置15為一電腦 ，此時實施例為本創作之一較佳實施例*但本創作之分 析裝置並不侷限於電腦，此外本創作之分析裝置15之其 他較佳實施例可為一微處理器、一可攜式行動裝置、一 數位電路或一類比電路。本創作之收音裝置13之一較佳 實施例為一麥克風或一音頻檢測裝置，而敲擊工具11之 一較佳實施例為一鐵鎚或一木槌。 此外，本創作密閉容器儲物存量之檢測裝置更包含一 ♦ 顯示裝置16，以顯示分析裝置15所求得的密閉容器17所 表單編號A0101 第6頁/共16頁 存之儲存物的存量大小，以供檢測人員得知存量大小， 本創作之顯示裝置之一較佳實施例為一液晶顯示器。另 外，本創作之分析裝置15更可藉由無線傳輸方式，而傳 輸分析裝置15所求得的密閉容器17所存之儲存物的存量 大小至指定之接收裝置，以達到自動通報之目的，而方 便遠端控管物料。 由於，密閉容器17所存有之儲存物越多，即物位越高 ，而敲擊工具11敲擊密閉容器17之外壁時，密閉容器17 受到内部儲物附著其表面的慣性影響，使得器壁震動時 有較大的質量密度，不容易產生高頻振動，因此當密閉 容器17存有較多的儲物時，產生之聲青訊號的頻率較低 。相對而言，存於密閉容器17之;儲存物越少，即物位越 低時，敲擊工具11敲擊密閉容器17之外壁，密閉容器17 因未受到儲物附著其表面的影響，只有器壁本身的質量 ，有較小的質量密度而容易產生高頻率的振動，因此密 閉容器17所產生之聲音訊號相對於前述储物存量較多時 會有較高的頻率產生。利用上述原理，經由分析容器震 動時所產生的聲音訊號，即可檢測存於密閉容器17内部 之儲存物的存量大小。以下係詳細說明本創作之檢測裝 置的檢測方式。 本創作之檢測裝置先測量一個已知儲存物之容量的密 閉容器17，以建立一對照表，此對照表用於紀錄存於密 閉容器17内之儲存物的各種存量變化與各種聲音訊號之 頻率變化的對應關係，以供分析裝置15作為分析聲音訊 號檢測儲存物之存量大小的依據。本實施例之密閉容器 17為瓦斯鋼瓶，本實施例係應用於量測瓦斯鋼瓶内之瓦 表單編號A0101 第7頁/共16頁 M382483 斯的存量，但本創作不僅限於此實施例，亦即亦能用於 量測其他密閉容器内儲物的存量大小。本實施例建立對 照表之方式，首先先將瓦斯鋼瓶放置電子秤上量測重量 ，紀錄瓦斯鋼瓶的貪際重量數值，且為了使瓦斯鋼瓶重 量產生變化，乃控制每次釋放定量的瓦斯氣體，作為對 照數據之重量間距，釋放一定量之瓦斯氣體後，關緊瓦 斯鋼瓶之出氣口，待瓦斯鋼瓶穩定後再進行秤重量測。 完成不同瓦斯存量的重量量測後，將該存量的重量減去 瓦斯鋼瓶淨重，即可得知存於瓦斯鋼瓶内之瓦斯的存量 〇 測量不同瓦斯存量重量的同時，我們對鋼瓶進行敲擊 使其震動產生聲音，對該聲音做r頻譜.分析，用以建立出 • ·» ·, ^ . 不同瓦斯存量與鋼瓶震動產·生聲頻率的嘴係曲線。也 就是利用敲擊工具11敲打在瓦斯鋼瓶外壁的選定位置上 ，並且經由收音裝置13收音，將收音所得的聲音訊號作 音訊處理（即分析聲音訊號之頻率）。本創作可利用類比 電路或數位電路來分析聲音訊號i頻率，如此即可得知 儲存物之存量與聲音訊號之被;率;的對應關係，而建立如 第二圖所示之存量與頻率之相對應的曲線圖。 每一個瓦斯存量（X軸）均對應一種聲音訊號頻率， 將該瓦斯存量下鋼瓶產生聲音的做頻譜分析，取出頻譜 強度值最大值所對應的的頻率或頻譜強度值中頻率最低 的基礎頻率標記下來作為Y轴，即可建立如第二圖所示之 存量與頻率的曲線圖。依據所建立之對照表，即如第二 圖所示之存量與頻率之曲線圖，即可得知各種聲音訊號 之頻率與儲存物的存量大小之間的相互關係。如第二圖 表單編號A0101 第8頁/共16頁 «存於瓦斯鋼瓶之瓦斯的存量逐漸降低時，敲擊 之斯7瓶所產生之聲音訊號的頻率會逐漸提高。簡而言 $瓦斯鋼瓶内之瓦斯的存量高時其所對應之聲音 號的頻率則較低’反之，當瓦斯鋼瓶内之瓦斯的存量 争乂少時，所料麻 析穿 ’、吓對應之聲音訊號的頻率則較高。因此，分 土 。15即可依據此對照表與敲擊瓦斯鋼瓶所產生之聲 δ號可測得瓦斯鋼瓶所裝 的瓦斯之容量大小》 旦°月參閱第三人圖與第三Β圖，係本創作密閉容器儲物存 里^檢測裝置敲擊密閉容器的振動示意圖。由理論可知 17^擊&閉4器17時發出的聲音，主因是由於密閉容器 。壁振動所產生’器壁姨的波形可以經由邊界條 半=局部負重彈性棒震動理論計(算而界。如第三Α圖所示 “田敲擊密閉容器j 7之中段部份時，'剛瓶番出聲音的頻 率變化’相當於激發鋼瓶以上焊接線與下焊接線作為兩 固定端所產生的第—諧音振純式下所產生的聲音，如 A圖所示，敲擊工具η;敲擊#也置正好是該振動波形 的波腹。此外，如第三Β圖所示，敲擊密閉容器1 7外壁上 方與底。Ρ附近位置則是接近在第二错音振動波形接近波 腹的位置’激發第二諸音的同時也容易激發出非駐波形 式的振動雜m。因此本創作《較佳實施例是敲擊密閉容 器17之中段部分所激發第一諧音振動模式產生之聲音訊 號，進行存量檢測較為精確，可提高檢測的精確度。 表單奂號A0101 請參閱第四圖，係為本創作密閉容器儲物存量之檢測 裝置之另一較佳實施例的示意圖。如圖所示，此實施例 不同於第一圖之實施例在於，此實施例包含一警示單元 18，其耦接該分析裝置15，分析裝置15預設有一存量預 第9頁/共16頁 kfe AA. M382483 設值，當密閉容器17中的儲存物之存量小於或等於存量 預設值時，分析裝置15則會產生控制訊號至警示裝置18 ，警示裝置18即會依據控制訊號產生一警示訊號，以通 知監控者儲存物之存量接近於存量預設值。本創作之警 示裝置18之一較佳實施例可為一蜂鳴器或一警示燈，而 警示訊號即為蜂鳴器所產生的一警示聲音或警示燈所發 出之一警示燈號。 請參閱第五圖，係為本創作密閉容器儲物存量之檢測 裝置之另一較佳實施例的示意圖。如圖所示，此實施例 不同於第一圖實施例在於，此實施例之一敲擊工具為一 自動敲擊單元19，且自動敲擊單:元19連接於分析裝置15 ，分析裝置1 5會於一預定時間控喇 '“敲擊單元19敲擊 密閉容器17。此外，使用者可自行設定'iife敲擊單元19 之敲擊時間，自動敲擊單元19會依據使用者所設定之時 間而敲擊密閉容器17。 綜上所述，本創作密閉容器楗物存量(¾檢測裝置主要 包含有敲擊工具、收音裝置以及分析故置，敲擊工具敲 擊密閉容器使得密閉容器產生一個聲音訊號，且密閉容 器存有一儲存物，收音裝置接收密閉容器所產生的聲音 訊號，並將聲音訊號傳送至分析裝置作分析，進而求得 密閉容器裡所裝的儲存物存量的大小，如此，可更容易 測得存於密閉容器裡面之儲存物的存量。 故本創作實為一具有新穎性、進步性及可供產業上利用 者，應符合我國專利法專利申請要件無疑，爰依法提出 新型專利申請，祈鈞局早曰賜准專利，至感為禱。 惟以上所述者，僅為本創作一較佳實施例而已，並非 表單編號A0101 第10頁/共16頁 M382483 用來限定本創作實施之範圍，故舉凡依本創作申請專利 範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與 修飾，均應包括於本創作之申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 [0005] 第一圖係本創作密閉容器儲物存量之檢測裝置之一較佳 實施例的示意圖； 第二圖係本創作密閉容器儲物存量之檢測裝置之一較佳 實施例的存量與頻率的曲線圖； 第三A圖係本創作密閉容器儲物存量之檢測裝置敲擊密閉 容器的振動示意圖； 第三B圖係本創作密閉容器儲物存量之檢測裝置之敲擊密 閉容器的另一振動示意圖； 第四圖係本創作密閉容器儲物存量之檢測裝置之另一較 佳實施例的示意圖；以及 第五圖係本創作密閉容器儲物存量之檢測裝置之另一較 佳實施例的示意圖。 【主要元件符號說明】 [0006] 11 敲擊工具 13 收音裝置 15 分析裝置 16 顯示裝置 17 密閉容器 18警示單元 19自動敲擊單元 表單編號A0101 第11頁/共16頁