本發(fā)明是有關(guān)一種測(cè)量水下物體深度的裝置，尤指一種利用時(shí)域反射方式測(cè)量水下物體深度的導(dǎo)波器結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

時(shí)域反射(timedomainreflectometry,tdr)是一種利用電磁波的傳輸進(jìn)行監(jiān)測(cè)及探查的方法。電磁波的傳輸系統(tǒng)是使用導(dǎo)波器(waveguide)作為信號(hào)傳輸與感測(cè)元件。導(dǎo)波器的設(shè)計(jì)主要是將所需監(jiān)測(cè)的環(huán)境變化參數(shù)轉(zhuǎn)換為導(dǎo)波器的傳輸信號(hào)變化(反射信號(hào))，以藉由反射信號(hào)得知環(huán)境變化參數(shù)。實(shí)際實(shí)施時(shí)是測(cè)量電磁波在不同環(huán)境接口時(shí)所產(chǎn)生的反射信號(hào)走時(shí)，再通過(guò)計(jì)算電磁波速與反射信號(hào)走時(shí)來(lái)定位信號(hào)不連續(xù)位置，藉以得出環(huán)境變化參數(shù)。

然而，由于電磁波在監(jiān)測(cè)傳送的過(guò)程中(如從空氣進(jìn)入水中)會(huì)產(chǎn)生多重反射，因而造成待測(cè)環(huán)境參數(shù)的反射信號(hào)較難以分辨。此外，電磁波傳送的過(guò)程中也經(jīng)常容易受到異物干擾而造成信號(hào)衰減。更重要的是，當(dāng)電磁波從高介電系數(shù)環(huán)境(如水)到低介電系數(shù)環(huán)境(如土、污泥等)時(shí)會(huì)產(chǎn)生全反射現(xiàn)象，導(dǎo)致無(wú)法檢測(cè)低介電系數(shù)的環(huán)境參數(shù)。

有鑒于此，本發(fā)明人遂針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，特潛心研究并配合學(xué)理的運(yùn)用，盡力解決上述的問(wèn)題點(diǎn)，即成為本發(fā)明人改良的目標(biāo)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一目的，在于提供一種時(shí)域反射導(dǎo)波器結(jié)構(gòu)，以避免異物干擾而利于測(cè)量，并能測(cè)量不同介質(zhì)的環(huán)境參數(shù)。

為了達(dá)成上述的目的，本發(fā)明提供一種時(shí)域反射導(dǎo)波器結(jié)構(gòu)，包括控制模塊、導(dǎo)波感測(cè)器、保護(hù)套件及絕緣體?？刂颇K用于發(fā)送感測(cè)信號(hào)及接收感測(cè)信號(hào)所回饋的反射信號(hào)。導(dǎo)波感測(cè)器電性連接控制模塊，包含連接控制模塊的第一探棒、彎折連接第一探棒的彎曲探棒及自彎曲探棒延伸的第二探 棒。保護(hù)套件同軸套合第一探棒并外露出彎曲探棒，感測(cè)信號(hào)通過(guò)保護(hù)套件通過(guò)第一探棒而不致受到干擾，并傳送到彎曲探棒及第二探棒而取得反射信號(hào)，絕緣體包覆在導(dǎo)波感測(cè)器及保護(hù)套件外。

本發(fā)明的另一目的，在于提供一種時(shí)域反射導(dǎo)波器結(jié)構(gòu)，其設(shè)置有基準(zhǔn)探棒，基準(zhǔn)探棒裸露在絕緣體外并平行位于第一探棒的一側(cè)邊，其反射信號(hào)的曲線可作為比較基準(zhǔn)，以利于提供后續(xù)作相關(guān)計(jì)算。

相較于現(xiàn)有技術(shù)導(dǎo)波器結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的時(shí)域反射導(dǎo)波器結(jié)構(gòu)將保護(hù)套件同軸套合在部份的導(dǎo)波感測(cè)器外，據(jù)此，當(dāng)感測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)保護(hù)套件時(shí)可不致受到外物干擾，以避免感測(cè)信號(hào)衰減，使導(dǎo)波感測(cè)器具備有長(zhǎng)行程的感測(cè)能力；又，當(dāng)感測(cè)信號(hào)從高介電系數(shù)環(huán)境(如水)傳送到低介電系數(shù)環(huán)境(如土、污泥等)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生全反射現(xiàn)象，藉此令導(dǎo)波感測(cè)器能夠順利傳遞感測(cè)信號(hào)至低介電系數(shù)環(huán)境，進(jìn)而順利產(chǎn)生反射信號(hào)以計(jì)算料位高度；再者，本發(fā)明可另外設(shè)置裸露在絕緣體外的基準(zhǔn)探棒，其反射信號(hào)的曲線可作為比較基準(zhǔn)，以利于提供后續(xù)作相關(guān)計(jì)算，藉此增加本發(fā)明的實(shí)用性。

附圖說(shuō)明

圖1a為本發(fā)明的時(shí)域反射導(dǎo)波器結(jié)構(gòu)的的組合剖視圖。

圖1b為本發(fā)明的時(shí)域反射導(dǎo)波器結(jié)構(gòu)未檢測(cè)前反射信號(hào)的曲線示意圖。

圖2a為本發(fā)明的時(shí)域反射導(dǎo)波器結(jié)構(gòu)的第一使用示意圖。

圖2b為顯示圖2a的反射信號(hào)的曲線示意圖。

圖3a為本發(fā)明的時(shí)域反射導(dǎo)波器結(jié)構(gòu)的第二使用示意圖。

圖3b為顯示圖3a的反射信號(hào)的曲線示意圖。

圖4為本發(fā)明的時(shí)域反射導(dǎo)波器結(jié)構(gòu)的第二實(shí)施例。、

其中，附圖標(biāo)記

1…時(shí)域反射導(dǎo)波器結(jié)構(gòu)

2…第一介質(zhì)

3…第二介質(zhì)

10…控制模塊

11…同軸纜線

20…導(dǎo)波感測(cè)器

21…第一探棒

22…彎曲探棒

23…第二探棒

30…保護(hù)套件

31…絕緣管

32…金屬管

320…穿孔

40…絕緣體

41…近端

42…遠(yuǎn)程

50…基準(zhǔn)探棒

具體實(shí)施方式

有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明及技術(shù)內(nèi)容，配合圖式說(shuō)明如下，然而所附圖式僅提供參考與說(shuō)明用，并非用來(lái)對(duì)本發(fā)明加以限制者。

請(qǐng)參閱圖1a及圖1b，分別為本發(fā)明的時(shí)域反射導(dǎo)波器結(jié)構(gòu)的組合剖視圖及未檢測(cè)前反射信號(hào)的曲線示意圖。如圖1a所示，本發(fā)明提供一種時(shí)域反射導(dǎo)波器結(jié)構(gòu)1，包括一控制模塊10、一導(dǎo)波感測(cè)器20、一保護(hù)套件30及一絕緣體40。該控制模塊10電性連接該導(dǎo)波感測(cè)器20，該保護(hù)套件30套合部分的導(dǎo)波感測(cè)器20，該絕緣體40則是包覆該導(dǎo)波感測(cè)器20及該保護(hù)套件30，據(jù)以構(gòu)成該時(shí)域反射導(dǎo)波器結(jié)構(gòu)1。

該控制模塊10用于發(fā)送一感測(cè)信號(hào)及接收該感測(cè)信號(hào)所回饋的一反射信號(hào)；于本實(shí)施例中，該感測(cè)信號(hào)為一電磁波，該反射信號(hào)為該感測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)傳輸接口時(shí)反射回來(lái)的信號(hào)值。較佳地，該控制模塊10更包括一同軸纜線11，該導(dǎo)波感測(cè)器20通過(guò)該同軸纜線11而電性連接該控制模塊10。

該導(dǎo)波感測(cè)器20電性連接該控制模塊10。又，該導(dǎo)波感測(cè)器20包含連接該控制模塊10的一第一探棒21、彎折連接該第一探棒21的一彎曲探棒22及自該彎曲探棒22延伸的一第二探棒23。實(shí)際實(shí)施時(shí)，該導(dǎo)波感測(cè)器20可由一體成型的一導(dǎo)體鋼棒所構(gòu)成。本實(shí)施例中，該第二探棒23自該彎曲探棒22的端部直線延伸，且該第二探棒23平行該第一探棒21。

該保護(hù)套件30同軸套合該第一探棒21并外露出該彎曲探棒22。于本發(fā)明的一實(shí)施例中，該保護(hù)套件30包含一絕緣管31及一金屬管32；又，該絕緣管31套固該第一探棒21，該金屬管32套設(shè)在該絕緣管31外。較佳地，該第二探棒23與該保護(hù)套件30之間的距離大于50mm。

較佳地，該絕緣管31與該金屬管32具有相同的長(zhǎng)度；此外，該金屬管32具有一穿孔320，該穿孔320的直徑小于該絕緣管31的直徑并大于該第一探棒21的直徑，且該第一探棒21穿出該穿孔320而連接該彎曲探棒22。據(jù)此，該第一探棒21穿接在該絕緣管31中，該絕緣管31則是塞設(shè)在該金屬管32中。更詳細(xì)說(shuō)明該保護(hù)套件30的功能于后。

由于該保護(hù)套件30包含可隔絕信號(hào)干擾的金屬管32，因此可讓感測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)保護(hù)套件30時(shí)可不致受到外物干擾，以避免感測(cè)信號(hào)衰減，使該導(dǎo)波感測(cè)器20具備有長(zhǎng)行程的感測(cè)能力。例如，將該導(dǎo)波感測(cè)器20從高介電系數(shù)環(huán)境(如水)傳送到低介電系數(shù)環(huán)境(如土、污泥等)時(shí)，由于該第一探棒21同軸套合有該保護(hù)套件30，故能使感測(cè)信號(hào)在二接口之間不致發(fā)生全反射現(xiàn)象或其它干擾，藉此令導(dǎo)波感測(cè)器20能夠順利傳遞感測(cè)信號(hào)至低介電系數(shù)環(huán)境，進(jìn)而順利產(chǎn)生反射信號(hào)以計(jì)算料位高度。

再者，該絕緣體40包覆在該導(dǎo)波感測(cè)器20及該保護(hù)套件30外。本實(shí)施例中，該絕緣體40的二端分別為一近端41及一遠(yuǎn)程42，該近端41及該遠(yuǎn)程42分別為一封閉端，以避免外部水氣或雨水滲入；又，該遠(yuǎn)程42與該保護(hù)套件30的端面保持有一段距離，該彎曲探棒22位在該保護(hù)套件30的端面及該遠(yuǎn)程42之間。實(shí)際實(shí)施時(shí)，該絕緣體40可由聚四氟乙烯(polytetrafluoroethene,ptfe)、聚醚醚酮(polyetheretherketone,peek)或聚氟化二乙烯(polyvinylidenefluoride,pvdf)等工程塑料所構(gòu)成，但不以此為限制。

較佳地，該絕緣體40為一圓柱；此外，該絕緣體40的直徑會(huì)隨著該導(dǎo)波感測(cè)器20的直徑增加而變大。另外，亦即，該絕緣體40的直徑與該第一探棒21、該彎曲探棒22及該第二探棒23的直徑成正比，當(dāng)該第一探棒21、該彎曲探棒22及該第二探棒23的直徑越大時(shí)，該絕緣體40的直徑也越大，藉以使該導(dǎo)波感測(cè)器20具有適當(dāng)?shù)淖杩怪怠Ｖ档米⒁獾氖?，?dāng)該絕緣體40的選用材質(zhì)不同時(shí)，該絕緣體40的直徑大小亦不同。于本發(fā)明的一實(shí)施例中，該導(dǎo)波感測(cè)器20及該絕緣體40的阻抗值約為50歐姆，實(shí)際實(shí)施時(shí)不以此為限制。

請(qǐng)參照?qǐng)D1b，其顯示該時(shí)域反射導(dǎo)波器結(jié)構(gòu)1未測(cè)量時(shí)反射信號(hào)所顯示的曲線示意圖。圖1b所示是該時(shí)域反射導(dǎo)波器結(jié)構(gòu)1的感測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)空氣中時(shí)反射信號(hào)的曲線，其中，a點(diǎn)即是感測(cè)信號(hào)傳送至圖1a中a點(diǎn)的反射信號(hào)值。

請(qǐng)續(xù)參照?qǐng)D2a及圖2b，分別為本發(fā)明的時(shí)域反射導(dǎo)波器結(jié)構(gòu)的第一使用示意圖及其反射信號(hào)的曲線示意圖。如圖2a所示，該時(shí)域反射導(dǎo)波器結(jié)構(gòu)1安置在一第一介質(zhì)2(如水等液體)及一第二介質(zhì)3(如污泥等物體)中，用以檢測(cè)第一介質(zhì)2及第二介質(zhì)3的料位高度；較佳地，該第一介質(zhì)2的介電系數(shù)系大于該第二介質(zhì)3。

如圖2b所示，為該時(shí)域反射導(dǎo)波器結(jié)構(gòu)1的感測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)該第一介質(zhì)2及該第二介質(zhì)3時(shí)的反射信號(hào)曲線，其中，b點(diǎn)即是感測(cè)信號(hào)傳送至圖2b中b點(diǎn)的反射信號(hào)值。亦即，本發(fā)明可通過(guò)圖2b中b點(diǎn)的走時(shí)計(jì)算，據(jù)以得知該第二介質(zhì)3的料位高度。要說(shuō)明的是，通過(guò)反射信號(hào)的走時(shí)計(jì)算料位高度的方法并非本發(fā)明的申請(qǐng)重點(diǎn)，故不再此詳述。

請(qǐng)參另照?qǐng)D3a及圖3b，分別為本發(fā)明的時(shí)域反射導(dǎo)波器結(jié)構(gòu)的第二使用示意圖及其測(cè)量到的波形示意圖。如圖3a所示，同樣地，該時(shí)域反射導(dǎo)波器結(jié)構(gòu)1安置第一介質(zhì)2(如水等液體)及第二介質(zhì)3(如污泥等物體)中，用以檢測(cè)第一介質(zhì)2及第二介質(zhì)3的料位高度，且該第一介質(zhì)2的介電系數(shù)大于該第二介質(zhì)3。

如圖3b所示，為該時(shí)域反射導(dǎo)波器結(jié)構(gòu)1的感測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)該第一介質(zhì)2及該第二介質(zhì)3時(shí)回饋回來(lái)的反射信號(hào)的曲線，其中，c點(diǎn)即是感測(cè)信號(hào)傳送至圖3b中c點(diǎn)的反射信號(hào)值。亦即，本發(fā)明可通過(guò)圖3b中c點(diǎn)的走時(shí)計(jì)算，據(jù)以得知該第二介質(zhì)3的料位高度。

請(qǐng)參照?qǐng)D4，分別為本發(fā)明的時(shí)域反射導(dǎo)波器結(jié)構(gòu)的第二實(shí)施例。本實(shí)施例與前一實(shí)施例大致相同，時(shí)域反射導(dǎo)波器結(jié)構(gòu)1包括控制模塊10、導(dǎo)波感測(cè)器20、保護(hù)套件30及絕緣體40。本實(shí)施例不同的地方在于該時(shí)域反射導(dǎo)波器結(jié)構(gòu)1更包括一基準(zhǔn)探棒50。該基準(zhǔn)探棒50電性連接該控制模塊10，且該基準(zhǔn)探棒50裸露在該絕緣體40外并平行位于該第一探棒21的一側(cè)邊，該感測(cè)信號(hào)可選擇地傳送至該導(dǎo)波感測(cè)器20或該基準(zhǔn)探棒50。

如圖4所示，當(dāng)該感測(cè)信號(hào)傳送至該基準(zhǔn)探棒50時(shí)，其所測(cè)得的反射信 號(hào)可用于監(jiān)測(cè)該第一介質(zhì)2的料位高度。據(jù)此，感測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)該基準(zhǔn)探棒50后，其反射信號(hào)的曲線可作為比較基準(zhǔn)，以利于提供后續(xù)作相關(guān)計(jì)算。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，非用以定本發(fā)明的專利范圍，其他運(yùn)用本發(fā)明的專利精神的等效變化，均應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。