一种基于电容式油量传感器的油量测量系统的制作方法

1.本实用新型属于油量测量设备的技术领域，具体涉及一种基于电容式油量传感器的油量测量系统。


背景技术：

2.电容式油量传感器目前广泛用于飞机油量测量，具有结构简单可靠，测量稳定性好、可靠性较高，技术成熟等显著优点。电容式油量传感器输出的电容值大小与其浸油高度呈线性正比关系，通过测量电容式油量传感器输出电容值就可以计算出其浸油高度，结合所有分布在飞机油箱内的电容式油量传感器浸油高度，计算出飞机油箱油量。
3.在实际的装机使用过程中，电容式油量传感器输出的电容信号极易受到电磁干扰，电容信号传输需要使用屏蔽电缆屏蔽干扰信号。使用屏蔽电缆将不可避免的会产生分布电容，油量测量计算机在采集电容式油量传感器时，会将电缆的分布电容叠加到采集到的电容式油量传感器的电容值中，导致计算出的电容式油量传感器浸油高度失真。同时由于电容式油量传感器在飞机油箱内分布较广，不同的电容式油量传感器电容信号到油量测量计算机的测量电缆分支长度并不一致，具有较大的差异，导致测量电缆分支叠加的电容式油量传感器电容信号上的分布电容不一致且差异较大。
4.在实际的装机使用过程中，飞机的油箱越大，电容式油量传感器分布越分散，测量电缆分支叠加的分布电容带来的测量误差越大。为了保证油量测量的准确性，就需要进行全机的零值和满值标定，分别在飞机空油和满油状态下测量电容式油量传感器的电容值，作为测量基准使用。更换油量测量计算机后，同样需要进行一次全机的零值和满值标定。全机的零值和满值标定缺点明显，一方面标定后的燃油无法再次使用，经济浪费较大；另一方面也极大的增加了飞机油量测量维护工作量。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种基于电容式油量传感器的油量测量系统，通过相位补偿电路实现对不同油量传感器进行精准补偿，以方便后续精准的计算出油量数据，具有较好的实用性。
6.本实用新型主要通过以下技术方案实现：
7.一种基于电容式油量传感器的油量测量系统，包括fpga、数字电桥采集电路、若干个油量传感器以及模拟开关d3、模拟开关d4；所述数字电桥采集电路包括从前至后依次连接的模拟开关d1、相位补偿电路、模拟开关d2，所述fpga分别与模拟开关d1-模拟开关d4以及相位补偿电路连接；油量测量计算机通过模拟开关d3分别与若干个油量传感器连接，用于实现对油量传感器的分时激励；若干个油量传感器的输出端分别与模拟开关d4连接，所述模拟开关d4与模拟开关d1连接；所述模拟开关d1用于将油量传感器的电容信号与对应的相位补偿电路并联，所述模拟开关d2用于输出补偿后的电容信号。
8.本实用新型在使用过程中，油量测量计算机使用多路模拟开关按规定顺序分时输
出激励信号到不同的电容式油量传感器，电容式油量传感器依次通过测量电缆将电容信号反馈给油量测量计算机，同时油量测量计算机根据电容式油量传感器电容信号通过的测量电缆分支长度，计算出测量电缆分支叠加到测量端的分布电容数值，油量测量计算机在内部的数字电桥测量电路中增加相位补偿电路分别对不同的电容式油量传感器进行精准补偿，补偿后的电容式油量传感器电容信号送往数据处理模块进行采集与计算，以方便后续精准的计算出油量数据，具有较好的实用性。所述fpga、模拟开关d1-模拟开关d4以及电位器均为现有技术，为现有市售产品，且不是本实用性的主要改进点，故不再赘述。
9.为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述相位补偿电路对应若干个油量传感器设置有若干个相位补偿通道，所述模拟开关d1用于将油量传感器的电容信号送入对应的相位补偿通道。
10.为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述油量传感器设置有4个，所述相位补偿电路对应设置有4个相位补偿通道。
11.为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述相位补偿电路对应若干个油量传感器设置有若干个电位器，所述电位器用于按照油量传感器测量电缆分支叠加的分布电容大小，分别对若干个油量传感器的电容信号限位补偿的幅值进行控制。
12.为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述相位补偿电路包括若干个电容、电位器，所述电容用于设置相位补偿通道的最大幅度，所述电位器用于控制相位补偿通道的实际幅度。
13.为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述模拟开关d2用于将油量传感器电容信号返回到油量测量计算机的数字电桥测量电路并计算出油量数据。
14.在油量测量计算机的数字电桥测量电路中，设置了模拟开关d1、模拟开关d2以及由电容、电位器组成的相位补偿电路。油量测量计算机通过模拟开关d3实现了对电容式油量传感器的分时激励，通过模拟开关d4控制将电容式油量传感器的电容信号依次送入数字电桥采集电路，并通过模拟开关d1将电容式油量传感器的电容信号依次送入对应的相位补偿电路进行补偿。所述相位补偿电路通过电位器，按照电容式油量传感器测量电缆分支叠加的分布电容大小，对电容式油量传感器的电容信号相位补偿的幅值进行控制。补偿完成后通过模拟开关d2将电容式油量传感器的电容信号返回到数字电桥测量电路采集并计算其浸油高度。电容式油量传感器的激励、采集、相位补偿等控制工作都由fpga统一实现。
15.本实用新型的有益效果：
16.（1）本实用新型通过相位补偿调节的方案，实现抵消其测量电缆分支叠加的分布电容，提高油量测量计算机的一致性，并消除测量电缆叠加的分布电容对油量测量的影响，以解决油量测量系统装机或是更换油量测量计算机后必须要进行零值和满值标定的现状，具有较好的实用性。
17.（2）本实用新型通过增加相位补偿电路对电容式油量传感器测量电缆分支叠加的分布电容进行补偿，消除测量电缆分布电容对油量测量的影响，可以实现油量测量系统装机无需进行零满位标定。
附图说明
18.图1为本实用新型的原理框图；
19.图2为数字电桥采集电路的电路图；
20.图3为本实用新型的使用流程图。
具体实施方式
21.实施例1：
22.一种基于电容式油量传感器的油量测量系统，如图1所示，包括fpga、数字电桥采集电路、若干个油量传感器以及模拟开关d3、模拟开关d4；所述数字电桥采集电路包括从前至后依次连接的模拟开关d1、相位补偿电路、模拟开关d2，所述fpga分别与模拟开关d1-模拟开关d4以及相位补偿电路连接；油量测量计算机通过模拟开关d3分别与若干个油量传感器连接，用于实现对油量传感器的分时激励；若干个油量传感器的输出端分别与模拟开关d4连接，所述模拟开关d4与模拟开关d1连接；所述模拟开关d4用于将油量传感器的电容信号依次送入数字电桥采集电路，所述模拟开关d1用于将油量传感器的电容信号与对应的相位补偿电路并联，所述模拟开关d2用于输出补偿后的电容信号。所述模拟开关d2用于将油量传感器电容信号返回到数字电桥测量电路并计算出油量数据。
23.本实用新型在使用过程中，油量测量计算机使用多路模拟开关按规定顺序分时输出激励信号到不同的电容式油量传感器，电容式油量传感器依次通过测量电缆将电容信号反馈给油量测量计算机，同时油量测量计算机根据电容式油量传感器电容信号通过的测量电缆分支长度，计算出测量电缆分支叠加到测量端的分布电容数值，油量测量计算机在内部的数字电桥测量电路中增加相位补偿电路分别对不同的电容式油量传感器进行精准补偿，补偿后的电容式油量传感器电容信号送往数据处理模块进行采集与计算，以方便后续精准的计算出油量数据，具有较好的实用性。
24.实施例2：
25.本实施例是在实施例1的基础上进行优化，如图2所示，所述相位补偿电路对应若干个油量传感器设置有若干个相位补偿通道，所述模拟开关d1用于将油量传感器的电容信号送入对应的相位补偿通道。
26.进一步地，所述油量传感器设置有4个，所述相位补偿电路对应设置有4个相位补偿通道。
27.进一步地，所述相位补偿电路对应若干个油量传感器设置有若干个电位器，所述电位器用于按照油量传感器测量电缆分支叠加的分布电容大小，分别对若干个油量传感器的电容信号限位补偿的幅值进行控制。
28.进一步地，所述相位补偿电路包括若干个电容、电位器，所述电容用于设置相位补偿通道的最大幅度，所述电位器用于控制相位补偿通道的实际幅度。
29.在油量测量计算机的数字电桥测量电路中，设置了模拟开关d1、模拟开关d2以及由电容、电位器组成的相位补偿电路。油量测量计算机通过模拟开关d3实现了对电容式油量传感器的分时激励，通过模拟开关d4控制将电容式油量传感器的电容信号依次送入数字电桥采集电路，并通过模拟开关d1将电容式油量传感器的电容信号依次送入对应的相位补偿电路进行补偿。所述相位补偿电路通过电位器，按照电容式油量传感器测量电缆分支叠加的分布电容大小，对电容式油量传感器的电容信号相位补偿的幅值进行控制。补偿完成后通过模拟开关d2将电容式油量传感器的电容信号返回到数字电桥测量电路采集并计算
其浸油高度。电容式油量传感器的激励、采集、相位补偿等控制工作都由fpga统一实现。
30.本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。
31.实施例3：
32.一种基于电容式油量传感器的油量测量系统，如图1、图2所示，在油量测量计算机中的数字电桥测量电路中，设置了模拟开关d1、模拟开关d2以及由电容、电位器组成的相位补偿电路。油量测量计算机通过模拟开关d3实现了对电容式油量传感器的分时激励，通过模拟开关d4将电容式油量传感器的电容信号依次送入数字电桥采集电路，提供了对电容式油量传感器电容信号精准补偿的控制条件。
33.电容式油量传感器的电容信号送入数字电桥采集电路后，通过模拟开关d1将电容式油量传感器的电容信号与对应的相位补偿电路并联，通过对电容式油量传感器电容信号相位进行微调，抵消电容式油量传感器电容信号通过的测量电缆分支叠加的分布电容，保证电容式油量传感器电容信号的一致性。
34.电容式油量传感器电容信号经过相位补偿后，通过模拟开关d2控制将电容式油量传感器电容信号返回到数字电桥测量电路。电容式油量传感器的激励、采集、相位补偿等控制工作都由fpga控制模块统一实现。本实用新型的数字电桥采集电路的一种具体实施电路如图2所示。
35.本实用新型通过模拟开关d3实现了对电容式油量传感器的分时激励，模拟开关d4控制将电容式油量传感器的电容信号依次送入数字电桥采集电路。模拟开关d1控制电容式油量传感器电容信号进入对应的相位补偿通道。相位补偿电路的电容用于设置对应相位补偿通道的最大幅度，电位器用于控制对应相位补偿通道的实际幅度。fpga控制整个电容式油量传感器的激励、采集、相位补偿等控制工作。
36.如图3所示，本实用新型在使用过程中，fpga首先控制打开模拟开关d3的n号电容式油量传感器激励通道，激励信号输出激励电容式油量传感器，fpga控制关闭模拟开关d3并打开模拟开关d4的n号电容式油量传感器电容信号返回通道，电容式油量传感器电容信号送入数字电桥采集模块。fpga关闭模拟开关d4并打开模拟开关d1的n号相位补偿电路通道，完成相位补偿后fpga关闭模拟开关d1并打开模拟开关d2的n号通道，将补偿后的电容式油量传感器电容信号返回数字电桥采集电路计算电容式油量传感器浸油高度并完成油量计算。
37.本实用新型通过相位补偿电路抵消电容式油量传感器电容信号通过的测量电缆分支叠加的分布电容，保证了电容式油量传感器电容信号的一致性，电容式油量传感器的零位和满位都是固定的，可以在试验室环境下标定得到，无需对油量测量系统进行零满位标定，具有较好的实用性。
38.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于电容式油量传感器的油量测量系统，其特征在于，包括fpga、数字电桥采集电路、若干个油量传感器以及模拟开关d3、模拟开关d4；所述数字电桥采集电路包括从前至后依次连接的模拟开关d1、相位补偿电路、模拟开关d2，所述fpga分别与模拟开关d1-模拟开关d4以及相位补偿电路连接；油量测量计算机通过模拟开关d3分别与若干个油量传感器连接，用于实现对油量传感器的分时激励；若干个油量传感器的输出端分别与模拟开关d4连接，所述模拟开关d4与模拟开关d1连接；所述模拟开关d1用于将油量传感器的电容信号与对应的相位补偿电路并联，所述模拟开关d2用于输出补偿后的电容信号。2.根据权利要求1所述的一种基于电容式油量传感器的油量测量系统，其特征在于，所述相位补偿电路对应若干个油量传感器设置有若干个相位补偿通道，所述模拟开关d1用于将油量传感器的电容信号送入对应的相位补偿通道。3.根据权利要求2所述的一种基于电容式油量传感器的油量测量系统，其特征在于，所述油量传感器设置有4个，所述相位补偿电路对应设置有4个相位补偿通道。4.根据权利要求2所述的一种基于电容式油量传感器的油量测量系统，其特征在于，所述相位补偿电路对应若干个油量传感器设置有若干个电位器，所述电位器用于按照油量传感器测量电缆分支叠加的分布电容大小，分别对若干个油量传感器的电容信号限位补偿的幅值进行控制。5.根据权利要求4所述的一种基于电容式油量传感器的油量测量系统，其特征在于，所述相位补偿电路包括若干个电容、电位器，所述电容用于设置相位补偿通道的最大幅度，所述电位器用于控制相位补偿通道的实际幅度。6.根据权利要求1所述的一种基于电容式油量传感器的油量测量系统，其特征在于，所述模拟开关d2用于将油量传感器电容信号返回到油量测量计算机的数字电桥测量电路并计算出油量数据。

技术总结
本实用新型公开了一种基于电容式油量传感器的油量测量系统，包括FPGA、数字电桥采集电路、若干个油量传感器以及模拟开关D3、模拟开关D4；所述数字电桥采集电路包括从前至后依次连接的模拟开关D1、相位补偿电路、模拟开关D2，所述FPGA分别与模拟开关D1-模拟开关D4以及相位补偿电路连接；油量测量计算机通过模拟开关D3分别与若干个油量传感器连接；若干个油量传感器的输出端分别与模拟开关D4连接，所述模拟开关D4与模拟开关D1连接，所述模拟开关D1用于将油量传感器的电容信号与对应的相位补偿电路并联。本实用新型通过相位补偿电路实现对不同油量传感器进行精准补偿，具有较好的实用性。用性。用性。


技术研发人员：黎顺杰 刘培武 卢山
受保护的技术使用者：四川泛华航空仪表电器有限公司
技术研发日：2021.11.10
技术公布日：2022/5/25