[发明专利]动态闭环控制多通道电容油量传感器信号调理系统及方法

说明书

本发明属于监测和控制技术领域，针对传统的信号调理电路存在的精度、稳定性较差，电路稳定时间较长的问题，提供一种动态闭环控制多通道电容油量传感器信号调理系统及方法，系统主要包括空载稳定电路和采样保持和滤波电路等，该方法包括：利用动态电压信号进行闭环控制、快稳定采样保持和滤波电路和空载稳定电路，缩减了电容采集调理电路稳定时间，能够完成多测量通道电容信号的循环调理采集；同时增加的空载稳定电路和快稳定采样保持和滤波电路不影响采集精度和抗干扰能力；本发明测量精度高、抗干扰强，易于实现，能有效减小多路电容调理成本。适用于工业嵌入式监测和航空类电子产品。

技术领域

本发明属于监测和控制技术领域，主要用于航空燃油量、滑油量监测。具体涉及一种动态闭环控制多通道电容油量传感器信号调理系统及方法，在线实时多测量通道监测燃油液位，为控制和监测系统提供精确的燃油量信息。

背景技术

在航空发动机状态监测和控制中，对燃油液位进行监测，为发动机控制系统和飞机系统提供精确的燃油量信息以及超限告警信息，关系着发动机的正确控制和飞行安全，对于航空领域具有重要意义。航空燃油量、滑油量的准确采集，一般采用电容式传感器，能够方便地将液位量转变为电容量，实现对液位的监测和控制。

目前航空发动机中多采用的是电容式油量传感器，电容式油量传感器在接收到一定幅值一定频率的交流激励信号后，输出pF级的微小电容信号。通过专用电路及信号调理方法可以推算得到整机油量。传统的信号调理电路一般精度、稳定性较差，电路稳定时间较长；如中国专利CN108613715A，公开一种“基于交流比例法的航空油量传感器采集系统”，其主要原理为将激励交流电压信号经过被采集的电容转换为电荷信号，在经过电荷放大器和精密整流滤波电路转换为直流电压信号，此直流电压信号和电容值大小存在确定关系，可计算出被测电容值，但是由于电荷信号的微弱性、系统的开环测试原理，抗干扰能力较差，有效值调理电路稳定时间较长，导致信号刷新率低等缺点；再如中国专利CN108225495A，公开“一种电容式液位传感器在线测量方法及其系统”主要原理为通过被采集电容构成一个变频三角波振荡电路，信号频率和电容值存在确定关系，可计算出被测电容值，但是由于系统的开环特性和寄生电容的影响，导致抗干扰能力较差，特别是对于自激振荡电路而言，自激频率误差受多方面因素影响，比如电阻精度、稳压管电压精度，因此整个电路稳定时间较长，精度较差。

发明内容

针对传统的信号调理电路存在的精度、稳定性较差，电路稳定时间较长的问题，本发明提出了一种动态闭环控制多通道电容油量传感器信号调理系统及方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种动态闭环控制多通道电容油量传感器信号调理系统，其特殊之处在于：包括激励电路、驱动器、防护电路、n个空载稳定电路、多测量通道采集控制器、电流转换电压电路、积分放大电路、采样保持和滤波电路、A/D采集单元、CPU及电压反馈电路；其中n为大于等于1的正整数；

上述激励电路、驱动器、防护电路依次电连接；

待测电容传感器Cx位于防护电路与n个空载稳定电路之间；

上述n个空载稳定电路、多测量通道采集控制器、电流转换电压电路、积分放大电路、采样保持和滤波电路、A/D采集单元与CPU依次电连接；

上述电压反馈电路的输入端与积分放大电路的输出端连接，电压反馈电路的输出端与多测量通道采集控制器的输出端连接；

上述激励电路用于输出正负幅值相等的交流方波激励信号；上述驱动器用于对交流方波激励信号放大；上述防护电路用于对静电、雷电防护；交流方波激励信号依次经过电缆、待测电容传感器Cx转换为交流电流信号；

n个空载稳定电路的输入端分别与各个测量通道待测电容传感器Cx输出端连接，用于稳定流过空载状态测量通道待测电容传感器Cx的交流电流信号；上述空载状态测量通道为未接通的测量通道；