[发明专利]用于使用声共振测量设备测量饮料容器中的液位的方法和组件

说明书

技术领域

本发明涉及测量饮料容器中流体的液位的设备和方法。

附图简述

图1示出具有声共振测量设备的饮料容器组件的剖视图。

图2示出图1的具有声共振测量设备的饮料容器盖子的放大半透明视图。

图3A示出图2的声共振测量设备的电子组件的示意图。

图3B示出图3A的电子组件的电子系统的第一示意图。

图3C示出图3A的电子组件的电子系统的第二示意图。

图4示出确定图1的饮料容器中的液位的流程图。

图5示出在图1的饮料容器中测量的音频信号的功率谱密度图。

具体的实施方案

被配置来使用流体测量设备14测量饮料腔12中流体的液位的饮料容器组件10示出在图1中。流体测量设备14包括声传感器16(例如麦克风)和电子系统18(参见图3A、3B和3C)，所述声传感器16被配置来测量饮料腔12中的声波，所述电子系统18记录所测量的声波并且进行关于所测量的声波的分析以确定饮料腔中流体的液位。电子系统18可使用亥姆霍兹(Helmholtz)共振来识别所测量的声波的频率特征，所述频率特征对应于饮料腔12的液位。基于分析结果，电子系统18可通知用户关于饮料腔12的液位。

本实施方案的电子系统18中的声传感器16容纳在饮料容器10的盖子20中，如图2所示。盖子20可容纳印刷电路板组件(PCB)22，电子系统18和/或声传感器16位于所述PCB 22上。声传感器16电耦合至电子系统18，并且可被定位在PCB 22上或相邻于PCB 22。盖子20可容纳储能设备，诸如电池26，所述储能设备电耦合至PCB 22(参见图3A)以为声传感器16和电子系统18供能。盖子20可包括用于容纳电池26的腔24，所述电池26可通过电池门28插入到腔中或从腔取出。另选地，盖子20可包括密封的内部储能设备，所述内部储能设备为电子系统18中的声传感器16供能并且通过盖子上的端口(例如微USB端口)是可再充电的。

盖子20可移除地附接至饮料容器主体32的上部部分30。饮料腔12可包括腔下部部分12L，其从上部部分30处的孔34向下延伸、腔上部部分12U，其在盖子20中由从盖子上部部分36向下延伸的盖子侧壁35限定，和饮用孔腔12D，其从饮用孔38向下延伸至盖子上部部分36。盖子20可包括与其附接的顶盖37，所述顶盖37用于选择性密封和启封饮用孔38。本实施方案的声传感器16被定位在盖子上部部分36上或中，向下面对饮料腔12，并且涉及测量饮料腔中的声波。然而，可设想声传感器16的其他位置，诸如在盖子侧壁35或饮料容器主体32的侧壁的内侧上。薄膜39诸如薄硅橡胶片材可覆盖声传感器16以保护声传感器和电子器件免受流体进入。薄膜39应当具有低声阻抗，使得其存在不显著影响到达声传感器16处的声波。

声传感器16产生对应于在饮料腔12中的测量的声波的音频信号。电子系统18可分析音频信号以确定音频信号的一个或多个特征。具体地，电子系统18可进行频域转换，诸如傅里叶变换(例如快速傅里叶变换(FFT))，以将时域音频信号转换为频域，并由此产生对应于饮料腔12内声音的频率分量的频谱。电子系统18还可确定饮料腔12内声音的频谱的功率谱密度。功率谱密度表现出对应于饮料腔12中的液位的共振频率。使用亥姆霍兹共振的原理，饮料容器10内流体的液位可基于共振频率和饮料容器的已知特征准确地确定，如下文所述的。电子部件18可通知用户液位和/或随时间跟踪液位。

除了电子系统18之外，PCB 22可包括音频系统部件40、运动感测系统部件42、补充性感测系统部件44和天线46，如图3B所示。音频系统部件40可包括信号调节部件48，所述信号调节部件48用于在传输至电子系统18之前过滤、放大或衰减来自声传感器16的音频信号。例如，信号调节部件48可包括滤掉(即衰减)小于2kHz的频率分量的低通滤波器(LPF)。本实施方案的饮料容器10测量在没有主动产生声音的情况下饮料腔12中的周围声音(即由空气穿入和穿出饮料腔产生的声音)。然而，在一些实施方案中，音频系统部件可包括声音产生单元50，如下文所述的。