[发明专利]一种带有介电常数补偿的电容式油量测量系统

说明书

本发明公开了一种带有介电常数补偿的电容式油量测量系统，其特征在于：包括产生方波信号的方波激励信号发生电路、将方波信号转换为激励三角波信号的积分电路、接收激励三角波信号产生与油量电容增量ΔC相关的平衡激励电流I1的电容式传感器、接收平衡激励电流I1产生介电补偿电流I2的介电常数补偿电路、利用方波信号实现分时积分并通过分时积分将介电补偿电流I2转换为电压的I/V变换电路和将电压滤波后输出与激励油量电容C_A对应的电压值来实现油量测量功能的滤波跟随电路。通过对介电常数进行补偿，提高了油量测量的测量精度；同时测量原理简单，硬件占用资源较少，仅通过电容、电阻和集成运放便可实现油量测量。

技术领域

本发明涉及一种电容式油量测量系统，尤其涉及一种带有介电常数补偿的电容式油量测量系统。

背景技术

飞机油量测量系统是指在地面和飞行状态下，连续测量和指示飞机可用燃油质量的系统，目前，已有多种方法用于测量燃油，从使用多传感器如浮子逐次离散油位测量，到使用全深度传感器阵列如电容式装置的连续测量。最广泛应用于油量精确测量的是电容式油量测量技术，电容式油量测量技术结构简单、适应性强、分辨率高、性能稳定。随着微电子技术的发展和系统集成度要求的不断提高，电容式油量测量技术利于硬件功能软化、提高精度、便于采用总线结构等特点，在油量测量技术中显示着越来越大的优势。传统的电容式油量测量技术只能应用于介电常数较稳定的场合，在很多介电常数多变的环境下已经无法应用。若介电常数按常数处理，与燃油类型或温度无关，导入燃油油量测量的误差通常为指示值的±6％。若导入对介电常数变化的修正，误差将减少到±2.75％。因此，传统的电容式油量测量技术不能实现准确检测液位的目的。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种通过硬件电路实现介电常数补偿从而准确检测液位的电容式油量测量系统。为解决上述技术问题，本发明的一种带有介电常数补偿的电容式油量测量系统，其特征在于：包括产生方波信号的方波激励信号发生电路、将方波信号转换为激励三角波信号的积分电路、接收激励三角波信号产生与油量电容增量ΔC相关的平衡激励电流I1的电容式传感器、接收平衡激励电流I1产生介电补偿电流I2的介电常数补偿电路、利用方波信号实现分时积分并通过分时积分将介电补偿电流I2转换为电压的I/V变换电路和将电压滤波后输出与激励油量电容C_A对应的电压值来实现油量测量功能的滤波跟随电路，所述的介电常数补偿电路由运算放大器N3、运算放大器N4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C3、电容C4以及介电电容C_N和介电平衡电容C_M组成；所述的运算放大器N4的反相输入端和输出端间电连接介电电容C_N和串联的电阻R7、电阻R8，所述的电阻R7、电阻R8间电连接电容C3一端，电容C3另一端接地，所述的电阻R7接入平衡激励电流I1；电阻R7、电阻R8与介电电容C_N组成比例积分电路，平衡激励电流I1通过比例积分电路转化成与介电电容C_N相关的三角波信号，同时，电阻R7与电容C3组成RC串联滤波电路，对信号进行整形；所述的运算放大器N4的反相输入端与介电平衡电容C_M电连接，所述的介电平衡电容C_M另一端与所述的运算放大器N3的输出端电连接，所述的电阻R5一端电连接所述的运算放大器N3的反相输入端，所述的电阻R5另一端电连接所述的运算放大器N4的输出端，所述的电阻R6一端电连接所述的运算放大器N3的反相输入端，所述的电阻R6另一端电连接所述的运算放大器N3的输出端，所述的运算放大器N3与电阻R5、电阻R6组成反相比例运算放大器，将三角波信号进行反相，用于激励介电平衡电容C_M，C_M的大小与C_N的干电容值相等，反相比例运算放大器与介电平衡电容C_M构成负反馈网络，稳定输出信号。