[发明专利]自平衡交流电桥电容式油量传感器采集装置及方法

说明书

本发明属于监测和控制技术领域，针对传统的电容式油量传感器信号调理系统存在抗干扰能力、采集精度的问题，提供一种自平衡交流电桥电容式油量传感器采集装置及方法，装置主要包括激励电路、电流转换电压电路、采样保持和滤波电路及负反馈电路等，该方法包括：激励电路采用基准电压源源、单刀单掷开关和驱动器产生高精度交流激励信号，激励信号通过电容式油量传感器形成同频率的交流电流信号，此传感器输出的交流信号经过多组单刀单掷开关所构成的解调器和自平衡交流电桥电路，将交流电流信号解调为直流电压信号，最终通过内部精密参考电容值、基准电压源和采集的直流电压可推算得到外部待测容值。本发明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及滑油量监测。涉及一种对电容式液位传感器信号的处理方法及其系统，具体为一种自平衡交流电桥电容式油量传感器采集装置及方法，在线实时监测燃油液位，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。

目前航空发动机中多采用电容式油量传感器准确采集航空燃油量及滑油量，电容式油量传感器在接收到一定幅值与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。传统的信号调理系统一般均存在抗干扰能力、采集精度、线性度较差的问题。

目前已有中国专利CN108593723A公开“一种基于时序法的AD7746电容采集系统”中，主要调理电路使用的为进口的AD7746芯片，调理精度较高，但是存在使用不够灵活，成本较高，芯片采购存在诸多困难；中国专利CN108613715A公开“基于交流比例法的航空油量传感器采集系统”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，可计算出待测电容传感器Cx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，调理电路稳定时间较长，导致信号刷新率低等缺点；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，可计算出待测电容传感器Cx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，因此整个电路精度较差。

发明内容

针对传统的电容式油量传感器信号调理系统存在抗干扰能力、采集精度、线性度较差的问题，本发明提供一种基于调制解调的自平衡交流电桥电容式油量传感器采集装置及方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种自平衡交流电桥电容式油量传感器采集装置，其特殊之处在于：包括激励电路、驱动器、第一防护单元、第二防护单元、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；

上述激励电路、驱动器、第一防护单元依次电连接；

待测电容传感器C_x位于第一防护单元与第二防护单元之间；

上述第二防护单元、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采集单元及处理器依次电连接；上述负反馈电路的输入端与采样保持和滤波电路的输出端连接，上述负反馈电路的输出端与第二防护单元的输出端连接；