液位監(jiān)測(cè)電壓信號(hào)傳感器制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)提出一種液位監(jiān)測(cè)電壓信號(hào)傳感器，旨在提供一種采集信號(hào)易于傳輸、抗干擾能力強(qiáng)、能夠提高電容信號(hào)測(cè)量精度的電壓輸出的傳感器。本實(shí)用新型專利技術(shù)通過(guò)下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：在電容式油量傳感器頂端連接法蘭盤的腔體中裝配有接受來(lái)自電容式油量傳感器和介電常數(shù)傳感器傳輸電容信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，其中，介電常數(shù)補(bǔ)償傳感器共用電容式油量測(cè)量傳感器外管(3)，與位于電容式油量傳感器內(nèi)管(4)底端同軸相隔的補(bǔ)償中管(5)和補(bǔ)償內(nèi)管(6)構(gòu)成兩個(gè)柱形同軸電容并聯(lián)的電容器感應(yīng)被測(cè)介質(zhì)介電常數(shù)的變化。本實(shí)用新型專利技術(shù)解決了現(xiàn)有技術(shù)電容信號(hào)抗電磁干擾能力差，電容信號(hào)在傳輸過(guò)程中，很容易受到電磁干擾，特別是短波干擾的問(wèn)題。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及一種可用于油箱油位測(cè)量、汽車、游艇油位測(cè)量、油罐運(yùn)輸設(shè)備、輕工設(shè)備等多種場(chǎng)合，輸出信號(hào)為電壓信號(hào)式的油量傳感器。
技術(shù)介紹
油量傳感器分為擺桿式油量傳感器和立式油量傳感器兩種。輸出模擬量信號(hào)都為電阻。擺桿式油量傳感器在油液被顛簸震蕩時(shí)很容易損壞，因此已逐步被立式油量傳感器替代。立式油量傳感器由磁鋼浮子、舌簧管、金屬膜電阻等組成。在輸出模擬量的同時(shí)，還根據(jù)油位不同，輸出開關(guān)信號(hào)。油量傳感器的量程根據(jù)油箱內(nèi)高確定。電氣接線方式有三種：?jiǎn)尉€制(輸出模擬量；外殼接地)；雙線制(輸出模擬量；外殼不接地)；四線制(輸出模擬量；高位報(bào)警；低位報(bào)警；公共負(fù)極)。工作介質(zhì)：汽油、柴油、液壓油。油、液位傳感器共分兩類:一類是用滑動(dòng)電位器為基本檢測(cè)元件，它是由浮子帶動(dòng)電位器，再用歐姆表檢測(cè)其阻值，從而達(dá)到顯示油位的目的，但當(dāng)油垢覆蓋電位器后，其阻值會(huì)發(fā)生變化，造成誤差太大，甚至不能使用，使此類油箱傳感器成為壽命很短的易損件。另一類是用電感線圈為基本檢測(cè)元件。它是用浮子帶動(dòng)電感線圈，改變震當(dāng)電路的振蕩頻率，再通過(guò)頻率計(jì)檢測(cè)其頻率來(lái)測(cè)定油(液)位。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)試麻煩，成本高，價(jià)格貴，不能被廣泛使用。現(xiàn)有技術(shù)中的電容式油量傳感器相比傳統(tǒng)的浮子式油量傳感器，其顯著的優(yōu)點(diǎn)在于取消了機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊、體積較小、使用時(shí)間更長(zhǎng)、精度大幅度提高。電容式傳感器的原理是，液面變化引起電容變化，電容變化引導(dǎo)電路板輸出一個(gè)與液位相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)(電壓、電流、數(shù)字)來(lái)反映容器油量。電容傳感器能分辨液面1mm內(nèi)的變化，所以其檢查精度很高，精度在0.5％以內(nèi)。電容式油量傳感器的傳感部分是一個(gè)同軸的容器，當(dāng)油進(jìn)入容器后引起傳感器殼體和感應(yīng)電極之間電容量的變化，這個(gè)變化量通過(guò)電路的轉(zhuǎn)換并進(jìn)行精確的線性和溫度補(bǔ)償。電容式油量傳感器是目前飛行器油量測(cè)量的主要測(cè)量手段，雖然其生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)十分成熟，但是隨著飛行器的更新?lián)Q代，電容式油量傳感器輸出的電容信號(hào)已漸漸的暴漏如下問(wèn)題：電容信號(hào)的數(shù)量級(jí)太小，為pF級(jí)。在信號(hào)傳輸過(guò)程中極易受到傳輸電纜、電連接器等產(chǎn)生的寄生電容的影響，使測(cè)量精度受很大影響；電容信號(hào)不易采集。相比于電壓、電流、周期信號(hào)，電容信號(hào)采集很難，很多生產(chǎn)接受電容信號(hào)設(shè)備的單位不具備采集電容信號(hào)的能力，使電容式傳感器的使用范圍受到限制；電容信號(hào)抗電磁干擾能力差。電容信號(hào)在傳輸過(guò)程中，很容易受到電磁干擾，特別是短波干擾。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提供一種輸出信號(hào)易于傳輸、抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性、可靠性、能夠提高電容信號(hào)測(cè)量精度的電壓輸出的油量測(cè)量傳感器。本技術(shù)解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種液位監(jiān)測(cè)電壓信號(hào)傳感器，包括由兩根同軸裝配的外管3和內(nèi)管4連接法蘭盤構(gòu)成的電容式油量傳感器，其特征在于：在位于電容式油量傳感器內(nèi)管4底部的自由端,軸向相隔有同軸裝配的補(bǔ)償中管5和補(bǔ)償內(nèi)管6,補(bǔ)償中管5、補(bǔ)償內(nèi)管6與外管3構(gòu)成了兩個(gè)并聯(lián)電容器,兩個(gè)并聯(lián)電容器共用電容式油量測(cè)量傳感器的外管3組成介電常數(shù)補(bǔ)償傳感器,電容式油量傳感器和介電常數(shù)傳感器傳輸?shù)碾娙菪盘?hào)通過(guò)裝配在法蘭盤2腔體中的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路1,轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出的信號(hào)。本技術(shù)相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果：補(bǔ)償了被測(cè)介質(zhì)介電常數(shù)隨溫度變化的油量信號(hào)，采集信號(hào)易于傳輸、抗干擾能力強(qiáng)。本技術(shù)傳感器在傳統(tǒng)電容式油量增加信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，將電容式油量傳感器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出。通過(guò)轉(zhuǎn)換電路將電容式油量傳感器和介電常數(shù)補(bǔ)償傳感器輸出的電容信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出，縮短了電容信號(hào)的傳輸距離，減小了信號(hào)傳輸電纜產(chǎn)生的寄生電容的影響，使電容式油量傳感器輸出的電壓信號(hào)易于采集，克服了電容式傳感器的使用范圍受到限制的缺陷。同時(shí)比電容式油量傳感器電容信號(hào)更強(qiáng)的抗干擾能力，解決了現(xiàn)有技術(shù)電容信號(hào)抗電磁干擾能力差，電容信號(hào)在傳輸過(guò)程中，很容易受到電磁干擾，特別是短波干擾的問(wèn)題。本技術(shù)在信號(hào)轉(zhuǎn)換電路中采集電容量C的電路采用減法計(jì)算，僅利用與油量有關(guān)的電容增量，減小了因傳感器中導(dǎo)線等產(chǎn)生的寄生電容的影響，提高了測(cè)量數(shù)據(jù)的有效性；信號(hào)轉(zhuǎn)換電路中增加介電常數(shù)補(bǔ)償電路，采集介電補(bǔ)償傳感器輸出的電容信號(hào)并計(jì)算，使油量傳感器輸出的信號(hào)不易受被測(cè)介質(zhì)的溫度變化等環(huán)境的影響，輸出準(zhǔn)確的實(shí)際被測(cè)介質(zhì)量。穩(wěn)定性、可靠性。本技術(shù)在傳統(tǒng)的電容式油量增加轉(zhuǎn)換電路，將電容式油量傳感器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出，在電容式油量傳感器的底部增加電容式測(cè)量原理的介電常數(shù)補(bǔ)償傳感器，在電容式油量傳感器頂端的法蘭盤中增加信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，在油量傳感器底部增加的介電常數(shù)補(bǔ)償傳感器，增加了介電常數(shù)補(bǔ)償功能，提高了油量傳感器穩(wěn)定性、可靠性。電容信號(hào)測(cè)量精度提高，本技術(shù)在電容式油量傳感器的基礎(chǔ)上，增加了信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，將傳輸過(guò)程中極易受到傳輸電纜、電連接器等產(chǎn)生的寄生電容的影響的電容信號(hào)轉(zhuǎn)換為了電壓信號(hào)，進(jìn)一步提高了測(cè)量精度。附圖說(shuō)明本技術(shù)的具體結(jié)構(gòu)由以下的實(shí)施例及其附圖給出，但并不因此將本技術(shù)限制在所述的實(shí)施例范圍之中。圖1是本技術(shù)液位監(jiān)測(cè)電壓信號(hào)傳感器的結(jié)構(gòu)透視圖。圖2是本技術(shù)的液位監(jiān)測(cè)電壓信號(hào)傳感器的電路原理示意圖。圖中：1信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，2法蘭盤，3外管，4內(nèi)管，5補(bǔ)償中管、6補(bǔ)償內(nèi)管。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本技術(shù)，但并不因此將本技術(shù)限制在所述的實(shí)施例范圍之中。參閱圖1。在以下描述的一個(gè)最佳實(shí)施例中，液位監(jiān)測(cè)電壓信號(hào)傳感器包括：由兩根同軸裝配的外管3和內(nèi)管4連接法蘭盤構(gòu)成的電容式油量傳感器、介電常數(shù)補(bǔ)償傳感器和信號(hào)轉(zhuǎn)換電路。電容式油量測(cè)量傳感器由兩根同軸的外管3和內(nèi)管4組成。介電常數(shù)補(bǔ)償傳感器由同軸外管3、補(bǔ)償中管5和補(bǔ)償內(nèi)管6構(gòu)成兩個(gè)柱形同軸電容并聯(lián)而成。其中，外感應(yīng)管3和補(bǔ)償中管5構(gòu)成一個(gè)補(bǔ)償電容器，補(bǔ)償中管5和補(bǔ)償內(nèi)管6構(gòu)成了另一個(gè)補(bǔ)償電容器。信號(hào)轉(zhuǎn)換電路1通過(guò)螺釘固定密封在法蘭盤2端蓋中，接收來(lái)自外管3與內(nèi)管4的同軸電容器輸出的電容信號(hào)C和外管1、補(bǔ)償中管5及補(bǔ)償內(nèi)管6的同軸電容器輸出的電容信號(hào)C0。參閱圖2。信號(hào)轉(zhuǎn)換電路(1)包括激勵(lì)信號(hào)振蕩器、由運(yùn)算放大器構(gòu)成的電容式油量傳感器電容增量的減法計(jì)算電路、介電常數(shù)補(bǔ)償電路和I/V轉(zhuǎn)換電路，其中，激勵(lì)信號(hào)振蕩器通過(guò)電阻R1電連接運(yùn)算放大器負(fù)輸入端，運(yùn)算放大器負(fù)輸入端與輸出端之間跨接有并聯(lián)電阻R2，電容式油量測(cè)量傳感器的輸出電容C跨接在運(yùn)算放大器輸入端電阻R1與輸出端電連接的電容C1上。激勵(lì)信號(hào)振蕩器產(chǎn)生三角波信號(hào)或正弦波信號(hào)，作為信號(hào)轉(zhuǎn)換電路中采集電容的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)作用于電容式油量傳感器輸出電容C上；以及作用于運(yùn)算放大器、電阻R1和電阻R2上，使該驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位變化π，變化后的信號(hào)作用于電容C1后，與輸出電容C的信號(hào)作減法，產(chǎn)生與電容增量ΔC相關(guān)的電流量I。該電流量I經(jīng)過(guò)介電常數(shù)補(bǔ)償電路，采集到介電常數(shù)補(bǔ)償傳感器輸出的電容C0信號(hào)反饋補(bǔ)償后，產(chǎn)生經(jīng)過(guò)介電常數(shù)補(bǔ)償?shù)碾娏髁縄1，電流量I1經(jīng)過(guò)I/V轉(zhuǎn)換電路本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種液位監(jiān)測(cè)電壓信號(hào)傳感器，包括由兩根同軸裝配的外管(3)和內(nèi)管(4)連接法蘭盤構(gòu)成的電容式油量傳感器，其特征在于：在位于電容式油量傳感器內(nèi)管(4)底部的自由端,軸向相隔有同軸裝配的補(bǔ)償中管(5)和補(bǔ)償內(nèi)管(6),補(bǔ)償中管(5)、補(bǔ)償內(nèi)管(6)與外管(3)構(gòu)成了兩個(gè)并聯(lián)電容器,兩個(gè)并聯(lián)電容器共用電容式油量測(cè)量傳感器的外管(3)組成介電常數(shù)補(bǔ)償傳感器,電容式油量傳感器和介電常數(shù)傳感器傳輸?shù)碾娙菪盘?hào)通過(guò)裝配在電容式油量傳感器頂部法蘭盤(2)腔體中的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路(1),轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出的信號(hào)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種液位監(jiān)測(cè)電壓信號(hào)傳感器，包括由兩根同軸裝配的外管(3)和內(nèi)管(4)連接法蘭
盤構(gòu)成的電容式油量傳感器，其特征在于：在位于電容式油量傳感器內(nèi)管(4)底部的自由
端,軸向相隔有同軸裝配的補(bǔ)償中管(5)和補(bǔ)償內(nèi)管(6),補(bǔ)償中管(5)、補(bǔ)償內(nèi)管(6)
與外管(3)構(gòu)成了兩個(gè)并聯(lián)電容器,兩個(gè)并聯(lián)電容器共用電容式油量測(cè)量傳感器的外管(3)
組成介電常數(shù)補(bǔ)償傳感器,電容式油量傳感器和介電常數(shù)傳感器傳輸?shù)碾娙菪盘?hào)通過(guò)裝配在
電容式油量傳感器頂部法蘭盤(2)腔體中的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路(1),轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出的信
號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的液位監(jiān)測(cè)電壓信號(hào)傳感器，其特征在于：信號(hào)轉(zhuǎn)換電路(1)通過(guò)螺
釘固定,密封在法蘭盤(2)腔體中，接收來(lái)自外管(3)與內(nèi)管(4)的同軸電容器和補(bǔ)償中
管(5)與補(bǔ)償內(nèi)管(6)同軸并聯(lián)電容器之間油量變化電信號(hào)的電容信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的液位監(jiān)測(cè)電壓信號(hào)傳感器，其特征在于：液位監(jiān)測(cè)電壓信號(hào)傳感器
由電容式油量傳感器、介電常數(shù)補(bǔ)償傳感器和信號(hào)轉(zhuǎn)換電路組成。
4.如權(quán)利要求3所述的液位監(jiān)測(cè)電壓信號(hào)傳感器，其特征在于：介電常數(shù)補(bǔ)償傳感器由同
軸外管(3)、補(bǔ)償中管(5)和補(bǔ)償內(nèi)管(6)構(gòu)成兩個(gè)柱形同軸電容并聯(lián)而成。
5.如權(quán)利要求4所述的液位監(jiān)測(cè)電壓信號(hào)傳感器，其特征在于：外管(3)和補(bǔ)償中管(5)
構(gòu)成一個(gè)補(bǔ)償電容器，補(bǔ)償中管(5)、補(bǔ)償內(nèi)管(6)和外管(3)構(gòu)成了另一個(gè)補(bǔ)償電容器。
6.如權(quán)利要求5所述的液位監(jiān)測(cè)電壓信號(hào)傳感器，其特征在于：信號(hào)轉(zhuǎn)換電路(1)包括激
勵(lì)信號(hào)振蕩器、由運(yùn)算放大器構(gòu)成的電容式油量傳感器電容增量的減法計(jì)算電路、介電常數(shù)
補(bǔ)償電路和I/V轉(zhuǎn)換電路，其中，激勵(lì)信號(hào)振蕩器通過(guò)電阻R1電連接運(yùn)算放大...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黃華輝，劉培武，張紅杰，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：四川泛華航空儀表電器有限公司，
類型：新型
國(guó)別省市：四川;51