CN108036838A - 一种滑油油量测量传感器 - Google Patents

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compensating electric
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刘晨昊
焦自涛
谷俊
苏媛媛
冷钢
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/26—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields

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Abstract

本发明公开了一种滑油油量测量传感器。所述滑油油量测量传感器包括信号采集单元，所述信号采集单元包括：有效测量段，其包括两个同轴金属铝管，两个同轴金属铝管形成有效测量电容；其中，一个称为外管，另一个称为内管，所述内管设置在所述外管内部；补偿电容段，其包括两个同轴金属铝管，其中，一个称为补偿电容段第一管，一个称为补偿电容段第二管，补偿电容段第一管设置在外管内部；补偿电容段第二管设置在补偿电容段第一管内部；补偿电容段第一管、补偿电容段第二管以及外管形成两个并联的补偿电容。本申请能够实现整个传感器的对因温度变化而引起滑油介电常数变化的补偿。从而实现整个传感器的对因温度变化而引起滑油介电常数变化的补偿。

Description

一种滑油油量测量传感器
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，特别是涉及一种滑油油量测量传感器。
背景技术
随着国产运输机长航时的要求，对大涵道比发动机长航时高可靠型提出了新的要求，滑油油量的在线监测势在必行。长期以来，航空发动机的滑油油量由于受到滑油使用温度范围大、滑油循环使用及油气混合带来的滑油品质的改变大的约束，使发动机滑油在线测量难度较大，目前国内大型发动机滑油油量一直都未能实现在线监测。只能在发动机停车后检查滑油箱内的标尺来判断滑油油量和消耗量。
现有技术中已经设计出一些传感器基本实现了在线监测，但效果仍然不理想，远远不能满足现代发动机对滑油在线测量的精度要求。
因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种滑油油量测量传感器来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
为实现上述目的，本发明提供一种滑油油量测量传感器，所述滑油油量测量传感器包括信号采集单元，所述信号采集单元包括：
有效测量段，所述有效测量段包括两个同轴金属铝管，两个所述同轴金属铝管形成有效测量电容；其中，一个称为外管，另一个称为内管，所述内管设置在所述外管内部；
补偿电容段，所述补偿电容段包括两个同轴金属铝管，其中，一个称为补偿电容段第一管，一个称为补偿电容段第二管，所述补偿电容段第一管设置在所述外管内部；所述补偿电容段第二管设置在所述补偿电容段第一管内部；
所述补偿电容段第一管、所述补偿电容段第二管以及所述外管形成两个并联的补偿电容。
优选地，所述滑油油量测量传感器进一步包括传感器安装盘，所述传感器安装盘与所述外管的远离所述补偿电容段第一管的一端连接。
优选地，所述滑油油量测量传感器进一步包括信号处理单元，所述信号处理单元安装在所述传感器安装盘上并与所述信号采集单元连接。
本申请的滑油油量测量传感器的有效测量段用于采集油箱中油位高度信号；补偿电容段用于测量因温度变化引起的滑油介质的介电常数的变化。并将介电常数的变化信号输出给信号转换部分，实现整个传感器的对因温度变化而引起滑油介电常数变化的补偿。从而实现整个传感器的对因温度变化而引起滑油介电常数变化的补偿，准确测量滑油的油量，实现滑油油量的在线监测。
附图说明
图1是本申请第一实施例的滑油油量测量传感器的结构示意图。
图2是图1所示的滑油油量测量传感器的剖视示意图。
附图标记：
1 有效测量段 21 补偿电容段第一管
11 外管 22 补偿电容段第二管
12 内管 3 传感器安装盘
2 补偿电容段
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
图1是本申请第一实施例的滑油油量测量传感器的结构示意图。图2是图1所示的滑油油量测量传感器的剖视示意图。
如图1及图2所示的所述滑油油量测量传感器包括信号采集单元，所述信号采集单元包括有效测量段1以及补偿电容段2。
有效测量段1包括两个同轴金属铝管，两个同轴金属铝管形成有效测量电容；其中，一个称为外管11，另一个称为内管12，内管12设置在所述外管11内部；
补偿电容段2包括两个同轴金属铝管，其中，一个称为补偿电容段第一管21，一个称为补偿电容段第二管22，补偿电容段第一管21设置在外管11内部；补偿电容段第二管22设置在所述补偿电容段第一管21内部；
补偿电容段第一管21、所述补偿电容段第二管22以及所述外管11形成两个并联的补偿电容。
本申请的滑油油量测量传感器的有效测量段用于采集油箱中油位高度信号；补偿电容段用于测量因温度变化引起的滑油介质的介电常数的变化。并将介电常数的变化信号输出给信号转换部分，实现整个传感器的对因温度变化而引起滑油介电常数变化的补偿。从而实现整个传感器的对因温度变化而引起滑油介电常数变化的补偿，准确测量滑油的油量，实现滑油油量的在线监测。
举例来说，在本实施例中，信号采集部分的由多个相互绝缘的同轴的圆柱形金属铝管构成的柱形电容组成。当滑油箱中油位高度发生变化，引起柱形电容间的介质发生变化(即：电容间的介电常数发生变化)，从而使柱形电容的电容量值变化，实现将油位高度信号转换为电容信号的功能。通过导线将电容信号实时地输出给信号处理部分。
有效测量段能够实时采集滑油箱中油位高度信号。
补偿电容段始终浸没在滑油中。补偿部分的作用是：用来测量因温度变化引起的滑油介质的介电常数的变化，并将介电常数的变化信号输出给信号转换部分，实现整个传感器的对因温度变化而引起滑油介电常数变化的补偿。
参见图1，在本实施例中，滑油油量测量传感器进一步包括传感器安装盘3，传感器安装盘与所述外管的远离所述补偿电容段第一管的一端连接。
在本实施例中，所述滑油油量测量传感器进一步包括信号处理单元，所述信号处理单元安装在所述传感器安装盘上并与所述信号采集单元连接。
信号处理部分安装在传感器安装盘上的方形结构中。信号处理单元接收信号采集部分传输的油位高度信号和因温度变化引起的介电常数的变化信号。信号处理模块通过模拟电路，将电容信号转换为与滑油箱中油位高度对应的电压信号输出，并通过负反馈电路自动补偿因温度变化引起滑油介电常数的变化。
本申请的传感器工作原理如下：
传感器工作原理：
传感器可采集到介电常数补偿电容和有效测量部分的输出信号UK和U，均电压信号，其与对应传感器的电容量成线形关系，经过信号转换部分最终输出一个电压信号UH其与浸油高度的关系见式(9)。(滑油箱中的滑油的油量可通过电压UH－体积V标定的方式换算得到)。
电容传感器电容与电压的关系可表示为：
C＝AU+B
(1)
式中：C——某一电容式传感器电容器；
U——此传感器对应的C/V变换输出；
A，B——常数。
电压信号经A/D模数转换后，由单片机数据处理系统采集得到，并由此计算出油箱内滑油介电常数和传感器浸油高度
要克服油温或滑油品质变化带来的测量误差，必须测得飞机油箱中滑油的介电常数值。
由式(1)有：
Ck＝AUk+B (2)
式中：Ck——介电常数补偿部分电容量；
Uk——介电常数补偿部分电压输出值
因滑油介电常数与介电常数补偿部分电容量有如下关系：
(3)式中：K——滑油介电常数值；
φK1,φK2——介电常数传感器外管、内管直径；
LK——介电常数传感器有效长度，即内管长度。
将式(2)代入式(3)得：
此即为滑油介电常数计算公式。
传感器浸油高度计算，已知某液位传感器的空电容为C0，则由式(1)可得到此传感器浸油后的电容增加△C：
△C＝AU+B-C0 (5)
式中：U——此传感器的C/U变换输出。
又因电容增量与传感器浸油高度有如下关系：
式中：H——液面传感器浸油高度；
φ1,φ2——液面传感器外管与内管直径。
将式(5)代入(6)，得：
将式(3)代入(7)，得：
化简系数后可得：
其中A1、B1、A2、B2为常数，见式(10)～(13)：
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种滑油油量测量传感器，其特征在于，所述滑油油量测量传感器包括信号采集单元，所述信号采集单元包括：
有效测量段(1)，所述有效测量段(1)包括两个同轴金属铝管，两个所述同轴金属铝管形成有效测量电容；其中，一个称为外管(11)，另一个称为内管(12)，所述内管(12)设置在所述外管(11)内部；
补偿电容段(2)，所述补偿电容段(2)包括两个同轴金属铝管，其中，一个称为补偿电容段第一管(21)，一个称为补偿电容段第二管(22)，所述补偿电容段第一管(21)设置在所述外管(11)内部；所述补偿电容段第二管(22)设置在所述补偿电容段第一管(21)内部；
所述补偿电容段第一管(21)、所述补偿电容段第二管(22)以及所述外管(11)形成两个并联的补偿电容。
2.如权利要求1所述的滑油油量测量传感器，其特征在于，
所述滑油油量测量传感器进一步包括传感器安装盘(3)，所述传感器安装盘与所述外管的远离所述补偿电容段第一管的一端连接。
3.如权利要求2所述的滑油油量测量传感器，其特征在于，所述滑油油量测量传感器进一步包括信号处理单元，所述信号处理单元安装在所述传感器安装盘上并与所述信号采集单元连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110646061A (zh) * 2019-09-17 2020-01-03 高海 一种双路冗余智能校准射频导纳防溢液位计及其测量方法

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CN105387909A (zh) * 2015-11-01 2016-03-09 四川泛华航空仪表电器有限公司 电压输出式油量传感器

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