[发明专利]一种多通道电容式液位传感器信号处理系统及方法

说明书

本发明属于监测和控制技术领域，提供一种多通道电容式液位传感器信号处理系统及方法，解决传统的调理系统及方法因电路易受电缆长度、电缆布线布局影响，导致其抗干扰能力及测量精度较差的问题。系统包括激励端抑制电缆电容电路与采集端保护电路等；利用采集端保护电路、激励端抑制电缆电容电路，在电容采集电路中不影响整个系统采集精度；激励端抑制电缆电容电路具备抑制电缆前分布电容的功能；采集端保护电路具备抑制电缆后分布电容的功能；采集端保护电路能够有效保护电容采集调理电路，能有效抑制流过多路选择器输入接口电流，保护多路选择器等后级电路；本发明测量精度高、抗干扰强，易于实现，可以消除绝大部分后分布电容造成的测量误差。

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及滑油量监测。具体涉及一种对多通道电容式液位传感器信号的优化处理方法及其系统，在线实时高安全和抑制电缆电容多通道监测燃油液位，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。航空燃油量及滑油量的准确采集，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。

目前航空上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。传统的信号调理方法一般存在电荷泄露问题，电路易受电缆长度、电缆布线布局影响，导致系统抗干扰能力及测量精度较差。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且系统的开环测试原理，导致该系统抗干扰能力较差，采集精度易受前后分布电容影响。为了解决此类问题，中国专利CN108613718A，公开一种“航空油量传感器超远距离抗干扰测量系统”，描述了解决前后分布电容方法，具体为：增加耦合电容系数配置表。对机上线缆走线的方式，材质和屏蔽处理措施均有严格规定，6路激励输出通道和6路反馈通道的耦合电容可以保持一个恒定值。将不同机位不同通道的等效分布电容分别进行测量形成耦合电容系数配置表。这种方式能够有效解决前后分布电容的问题，但是当电缆布局变化、电缆材料变化时，配置表需要更新等缺点，导致其过程复杂，成本高。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，采集精度同样易受前后分布电容影响，因此整个电路精度较差。

发明内容

本发明的目的是提出一种多通道电容式液位传感器信号处理系统及方法，解决传统的调理系统及方法因电路易受电缆长度、电缆布线布局影响，导致其抗干扰能力及测量精度较差的问题。

电容检测电缆外部传输路径上均有分布电容，其中激励输出到达传感器之前的等效分布电容定义为前分布电容，反馈信号返回路径上的等效分布电容定义为后分布电容。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种多通道电容式液位传感器信号处理系统，其特殊之处在于：包括激励电路、驱动器、激励端抑制电缆电容电路、防护电路、采集端保护电路、多通道采集控制器、电流转换电压电路、积分放大电路、采样保持和滤波电路、负反馈电路、A/D采集单元及处理器；

所述激励电路、驱动器、激励端抑制电缆电容电路及防护电路依次电连接；

各个测试通道待测油位传感器的输入端通过电容检测电缆与防护电路的输出端连接；