本實(shí)用新型涉及一種主要用于測量飛行器燃油油位高度和燃油溫度的接觸式油位測量變送器。

背景技術(shù)：

電容式油位傳感器是利用正負(fù)探極間充入液體介質(zhì)形成的電容隨著液位呈線性變化，將電容的變化量(即液位的變化量)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)輸出。通常一般的電容式油位測量傳感器的傳感部分是一個(gè)同軸的容器，當(dāng)油進(jìn)入容器后引起傳感器管體和感應(yīng)電極之間電容量的變化，這個(gè)變化量通過溫度補(bǔ)償電路的轉(zhuǎn)換來進(jìn)行線性和溫度補(bǔ)償，輸出4～20mA或0～5V標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)供給顯示儀表。由于電路中的雙向開關(guān)和運(yùn)算放大器等模擬元件容易受到工作環(huán)境溫度變化的影響，致使電路的輸出有較大的溫度漂移。這樣的溫度漂移值對(duì)測量飛行器燃油油位質(zhì)量檢測精度的影響比較大，因此，需要對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償。一般情況是由試驗(yàn)得到電容測量電路的輸出電壓隨溫度變化的規(guī)律，采用單片機(jī)技術(shù)對(duì)電路進(jìn)行溫度補(bǔ)償來減小溫度漂移?，F(xiàn)有技術(shù)中測量飛行器燃油油位的電容式傳感器，存在不足之處在于：

(1)傳感器不具有燃油溫度測量部件，因此無法補(bǔ)償由于燃油溫度變化而給燃油油位測量帶來的誤差。

(2)傳感器管間定位方式一般采用空間垂直的多根同心定位銷組成，存在工序工藝性較差，定位精確度較低的問題。

(3)燃油污染物經(jīng)常沉積在安裝于傳感器兩端的護(hù)套片上，導(dǎo)致傳感器的電容值嚴(yán)重超差,產(chǎn)生較大的寄生電容值。

(4)燃油箱內(nèi)的電纜在連接到傳感器的信號(hào)引出端之后，沒有有效的應(yīng)力緩沖裝置，在飛機(jī)使用環(huán)境中，導(dǎo)線的擺動(dòng)對(duì)接線端子連接的接線片或接線環(huán)產(chǎn)生較大的沖擊力，容易導(dǎo)致連接松動(dòng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種同心定位精度高，耐震特性強(qiáng)，能夠降低傳感器干電容值中的寄生電容值，并能補(bǔ)償燃油的溫度變化引起的燃油油位測量誤差，在結(jié)構(gòu)和功能上解決以上問題的接觸式油位測量變送器。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種接觸式油位測量變送器，包括，三根同軸裝配為一體的金屬管體組成的油位高度測量模塊4和固定在油位高度測量模塊底端的溫度補(bǔ)償模塊9，其特征在于，外層金屬管體10作為整個(gè)傳感器的屏蔽外管以及固定支撐作用，中層金屬管體11和內(nèi)層金屬管體12輸出與浸油高度成比例的油位高度信號(hào)電容值C，且三根金屬管體由三個(gè)在空間上均布分布，上下位相隔的內(nèi)襯墊13、外襯墊15和銷子14徑向定位，底端通過導(dǎo)桿5和鋁托盤7同軸固定有溫度補(bǔ)償模塊9，溫度補(bǔ)償模塊9通過鋁托盤7和導(dǎo)桿5固定在金屬管體的底端正中央，接線套管16將油位高度測量模塊4的電容值C和溫度補(bǔ)償模塊9的電阻值R通過管體中的導(dǎo)桿5輸出，將轉(zhuǎn)變成與電容C和電阻值R成比例關(guān)系的電流信號(hào)I_C和I_R，通過屏蔽導(dǎo)線(17)連接的插座(19)傳輸?shù)饺加蜏y量控制系統(tǒng)。

本實(shí)用新型相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果：

同心定位精度高。本實(shí)用新型三根金屬管體由三個(gè)在空間上均布分布，上下位相隔的內(nèi)襯墊13、外襯墊15和銷子14徑向定位；各三個(gè)在同一徑向平面均布分布的內(nèi)襯墊13、外襯墊15和銷子14，沿軸向在相隔一定間距裝配另外兩組，共九組用以確保金屬管體的同心安裝。在底端通過導(dǎo)桿5和鋁托盤7固定上同軸的溫度補(bǔ)償模塊9。結(jié)構(gòu)簡單，同心定位精度高，傳感器的管間定位方式采用新結(jié)構(gòu)的組件定位方式，工藝性良好，能夠解決以往傳感器同心定位精度不高的問題。無任何可動(dòng)或彈性元部件，耐沖擊、精度高、性能穩(wěn)定；安裝方便、可靠性高、維護(hù)量極少，一般情況下,不必進(jìn)行維修。溫度補(bǔ)償模塊9通過鋁托盤7和導(dǎo)桿5。

能夠降低傳感器干電容值中的寄生電容值。本實(shí)用新型將溫度補(bǔ)償模塊9固定在金屬管體的正中央底端，精確的補(bǔ)償輸出的溫度漂移，同時(shí)使用鋁襯套8、兩管襯套3和三根同心金屬管體對(duì)溫度補(bǔ)償模塊9做保護(hù)，同時(shí)能夠起到閃電防護(hù)的作用，從而消除了燃油污染物對(duì)傳感器有效電容值的影響。內(nèi)部兩根金屬管體11和12測量油位高度信號(hào)，最外層金屬管體10用以屏蔽外界干擾信號(hào)，并且將油位高度測量模塊4的電容值C和溫度補(bǔ)償模塊9的電阻值R通過管體中的導(dǎo)桿5輸出，轉(zhuǎn)變成與C和R成比例關(guān)系的電流信號(hào)I_C和I_R到燃油測量控制系統(tǒng)，通過溫度補(bǔ)償模塊9對(duì)燃油油位測量誤差起到補(bǔ)償作用，降低了傳感器干電容值中的寄生電容值，能有效測量燃油油箱的溫度變化，消除了燃油介質(zhì)因熱脹冷縮引起的誤差。傳感器增加溫度補(bǔ)償功能，自動(dòng)修正由于溫度不同帶來的誤差。經(jīng)過精確的溫度補(bǔ)償和線性修正，具有高精度、高穩(wěn)定性和持續(xù)測量等優(yōu)點(diǎn)，直接通過測量油箱油量來取得油耗值，不對(duì)油路系統(tǒng)/管道造成任何作用和影響。且測量值不受被測液體的溫度、比重及容器的形狀、壓力影響。溫度補(bǔ)償模塊采用高度集成的專用IC芯片，經(jīng)過精確的溫度補(bǔ)償和線性修正，轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)可被計(jì)算機(jī)等識(shí)別的信號(hào)，電容式液位傳感器具有現(xiàn)場校準(zhǔn)功能，用戶可進(jìn)行零點(diǎn)、任意截?cái)嚅L度、量程自動(dòng)校準(zhǔn)，以適應(yīng)各種惡劣或者復(fù)雜場所的應(yīng)用。

提高了耐震特性。本實(shí)用新型用三個(gè)相互絕緣的同軸金屬管體組成油位高度測量模塊4，其中最外層作為屏蔽管阻止外界干擾信號(hào)，內(nèi)部兩層管測量油位信號(hào)，底端固定上同軸的溫度補(bǔ)償模塊9，依靠測量傳感器中介質(zhì)的變化,獲取油位的高度和油量,并實(shí)施溫度補(bǔ)償和傾角補(bǔ)償，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,能夠準(zhǔn)確的以全量程線性化測量和顯示，而且抗干擾能力極強(qiáng)，能耐受2萬伏的高壓電火花干擾30秒鐘，變頻器、高功率電臺(tái)以及其他強(qiáng)干擾設(shè)備對(duì)其測量結(jié)果。通過安裝于金屬管體兩端的兩管襯套3和調(diào)節(jié)墊圈1有效防止了飛機(jī)上振動(dòng)條件下三根同心金屬管體10、11和12之間產(chǎn)生的軸向相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在導(dǎo)桿5與內(nèi)金屬管體12之間采用密封處理，同時(shí)將兩管襯套3和鋁襯套8采用中間開圓孔，能夠使浸入傳感器體內(nèi)的燃油污染物迅速流出，防止了燃油污染物沉積或阻塞溫度測量模塊，輸出信號(hào)具有一定的阻尼時(shí)間，可消除因振動(dòng)、顛簸引起的數(shù)據(jù)波動(dòng)。

本實(shí)用新型用于飛機(jī)燃油測量控制系統(tǒng)，同時(shí)具有燃油油位高度信號(hào)測量和燃油溫度測量等兩個(gè)功能。還可以用于汽車油箱、油罐車、鐵路機(jī)車、油庫等油位的精確測量?？砂惭b在各種場合對(duì)汽油、柴油、液壓油等油位進(jìn)行準(zhǔn)確的測量，也可用于高溫油位測量。

附圖說明

圖1本實(shí)用新型接觸式油位測量變送器主視圖。

圖2是圖1的使用狀態(tài)參考示意圖。

圖3是溫度補(bǔ)償模塊示意圖。

圖中：1調(diào)節(jié)墊圈，2螺釘標(biāo)準(zhǔn)件，3兩管襯套，4油位高度測量模塊，5導(dǎo)桿，6絕緣襯套，7鋁托盤，8鋁襯套，9溫度補(bǔ)償模塊，10外層金屬管體，11中層金屬管體，12內(nèi)層金屬管體，13內(nèi)襯墊，14銷子，15外襯墊，16接線套管，17屏蔽導(dǎo)線，19插座，20保護(hù)殼，21溫度傳感器，22環(huán)氧樹脂。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)例進(jìn)一步說明本實(shí)用新型，但并不因此將本實(shí)用新型限制在所述的實(shí)例范圍之中。

參見圖1。本實(shí)用新型提供的接觸式油位測量變送器，包括，一個(gè)由三根同心金屬管體構(gòu)成的油位高度測量模塊4和固定在底端的溫度補(bǔ)償模塊9。油位高度測量模塊4由三根同心金屬管體外層金屬管體10、中層金屬管體11和內(nèi)層金屬管體12構(gòu)成用來測量油位高度信號(hào)，三根同軸裝配為一體的金屬管體組成油位高度測量模塊，其中，外層金屬管體10用以屏蔽外界干擾信號(hào)，外層金屬管體10作為整個(gè)傳感器的屏蔽外管以及固定支撐作用。中層金屬管體11和內(nèi)層金屬管體12測量油位高度信號(hào)，輸出與浸油高度成比例的油位高度信號(hào)電容值C，當(dāng)油進(jìn)入容器后引起傳感器殼體和感應(yīng)電極之間電容量的變化，這個(gè)變化量通過溫度補(bǔ)償模塊9電路的轉(zhuǎn)換并進(jìn)行精確的線性和溫度補(bǔ)償，輸出4-20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)供給顯示儀表。位于外層金屬管體10與內(nèi)層金屬管體12之間的中層金屬管體11通過內(nèi)襯墊(13)和外襯墊15引入內(nèi)層金屬管體12管體中的屏蔽導(dǎo)線17通過管壁上固聯(lián)的接線套管16固聯(lián)在中層金屬管體11的內(nèi)壁上。

外層金屬管體10包裹住整個(gè)油位高度測量模塊4和溫度補(bǔ)償模塊9。溫度補(bǔ)償模塊9固定在導(dǎo)桿5的下端，通過中間導(dǎo)桿將測量信號(hào)輸出。溫度補(bǔ)償模塊9通過鋁托盤7和導(dǎo)桿5固定在金屬管體的底端正中央，接線套管16將油位高度測量模塊4的電容值C和溫度補(bǔ)償模塊9的電阻值R通過管體中的導(dǎo)桿5輸出，轉(zhuǎn)變成與C和R成比例關(guān)系的電流信號(hào)I_C和I_R到燃油測量控制系統(tǒng)。

參閱圖2。接觸式油位測量變送器裝于油箱之中，通過安裝盤18安裝在油箱中，安裝盤18通過螺釘標(biāo)準(zhǔn)件2固定在外層金屬管體10上，將整個(gè)固連的傳感器限定在可活動(dòng)的范圍之內(nèi)，以便于安裝在油箱接口上。溫度補(bǔ)償模塊9在傳感器的下端，并始終淹沒在燃油之中。

參閱圖3。所述溫度補(bǔ)償模塊9由裝配在保護(hù)殼20管體中的溫度傳感器21和組成，選擇導(dǎo)熱性能良好的材料加工保護(hù)殼20，并在溫度傳感器21和保護(hù)殼20間涂抹環(huán)氧樹脂22使相對(duì)位置固定。溫度傳感器選擇STT-R-A1-B2-C10-D1-E2F1G0H0-L1-PA-T1-W0-S0，能及時(shí)響應(yīng)環(huán)境溫度變化輸出對(duì)應(yīng)的電阻值。溫度補(bǔ)償模塊9還可以是一種適合于驅(qū)動(dòng)的理想的轉(zhuǎn)換器，該器件利用線性調(diào)整器來提供上升或下降輸出電壓，因而具有最小的輸出紋波，同時(shí)可由有內(nèi)部反饋和外部反饋兩種反饋模式，而在外部反饋模式下輸出電壓通過電阻網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行反饋并可編程調(diào)整輸出電壓，為片內(nèi)溫度傳感器具有正的溫度系數(shù)，可補(bǔ)償?shù)臏囟刃?yīng)芯片。它可以由升壓轉(zhuǎn)換器、線性調(diào)整器、溫度傳感器、反饋控制器等電路組成，二極管和一個(gè)誤差放大器實(shí)現(xiàn)升壓轉(zhuǎn)換，并根據(jù)輸入電壓和輸出電壓控制系統(tǒng)來改變開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間，當(dāng)誤差比較器檢測到線性調(diào)制器的電壓時(shí)間開始時(shí)電流通過電感線性上升到電感峰值電流，而在結(jié)束時(shí)內(nèi)部開關(guān)關(guān)斷。

為保證油位高度測量模塊4軸向相對(duì)位置固定，金屬管體兩端固定有通過螺釘標(biāo)準(zhǔn)件2固聯(lián)的調(diào)節(jié)墊圈1和兩管襯套3，尾端裝配有鋁襯套8。鋁襯套8和兩管襯套3根據(jù)與三根同心金屬管體的緊固配合，為溫度補(bǔ)償模塊9提供一處固定空間，保證模塊的準(zhǔn)確工作。為保證油位高度測量模塊4的徑向相對(duì)位置的固定，在油位高度測量模塊4的金屬管體上設(shè)有沿金屬管體分布，通過管體孔間內(nèi)襯墊13、外襯墊15和銷子14。

為保證導(dǎo)桿5和溫度補(bǔ)償模塊9的徑向相對(duì)位置固定，在內(nèi)層金屬管體12尾端固定有通過螺釘標(biāo)準(zhǔn)件2固聯(lián)的絕緣襯套6和鋁托盤7。

接觸式油位測量變送器的工作方式為，溫度補(bǔ)償模塊9的兩根屏蔽導(dǎo)線通過中心導(dǎo)桿5和插座19將實(shí)時(shí)測量的溫度信號(hào)R輸出給燃油測量控制系統(tǒng)，同理連接中層金屬管體11的屏蔽導(dǎo)線通過接線套管16同連接內(nèi)層金屬管體12的屏蔽導(dǎo)線一起通過插座19將實(shí)時(shí)測量的油位高度信號(hào)電容值C輸出給燃油測量控制系統(tǒng)，兩者均為瞬時(shí)測量，通過燃油測量控制系統(tǒng)處理溫度信號(hào)R和電容值C，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)燃油油位精確的測量。