JPH0469735B2 - - Google Patents

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JPH0469735B2
JPH0469735B2 JP61066776A JP6677686A JPH0469735B2 JP H0469735 B2 JPH0469735 B2 JP H0469735B2 JP 61066776 A JP61066776 A JP 61066776A JP 6677686 A JP6677686 A JP 6677686A JP H0469735 B2 JPH0469735 B2 JP H0469735B2
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JP
Japan
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fuel
capacitance
capacitor
weight
voltage
Prior art date
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JP61066776A
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English (en)
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JPS62223623A (ja
Inventor
Makoto Torii
Yoichiro Kurihara
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
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  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、例えば航空機等の飛行体に設けられ
た燃料タンク内の燃料重量を測定する燃料計シス
テムに係り、特に機能向上を図つたことを特徴と
する燃量計システムに関する。
<従来の技術> 液量センサとしては多くの場合タンクユニツト
と呼ばれる静電容量型のレベルセンサ(以下
「T/U]と省略する)が使用される。この場合、
燃料重量を求めるために燃料の密度を測定する必
要がある(但し密度そのものがわからなくとも密
度補正がなされるように構成されていればよい)。
そのために種々の技術が提案されている。例えば
従来公知のこの種の燃量計システムとしては、横
河技報(昭和59年横河北辰電機(株)発行)Vol.28No.
2.第179頁に記載された重量指示型(密度補償型)
燃量計システム(以下「FQG」と略称する)が
ある。
このFQGにおいてはT/Uと燃料の密度補正
のために誘電係数検出用のコンペンセータユニツ
ト(以下「C/U」と略称する)とを必要とす
る。ところでこのC/Uは常に燃料に全没してい
なければならないので、その取付け位置は燃料タ
ンクの底部付近に限られる。しかるにこの底部部
分には水分の混入、バクテリア或は澱りの発生が
起りやすい。又、燃料タンクが大きい場合は、途
中給油によるロツトの差や燃料の温度勾配等によ
り燃料が層を形成する。このような場合、C/U
の受感する誘電係数をもつて燃料タンク内の全燃
料の誘電係数を代表させると大きな誤差を生ずる
可能性がある。
ところで、米国特許第4,281,542号に自己補
償型燃量計(以下「FHC」と略称する)として、
前記C/Uを必要とせずにT/U自体に補償機能
を持たせたT/Uシステムとし、T/Uシステム
全長に渡り補償機能が行なわれる技術が公知とな
つている。
そこでFQGにFHCのT/Uシステムを用いれ
ばFQGのC/Uを設ける必要の無いことがわか
り、FQGの問題点を解決できることが考えられ
る。
以下にこれ等従来の技術を第2図、第3図の従
来の技術の説明に供する図に基づいて説明する。
第2図はFHCのT/Uシステム1Sを表した
ものである。T/Uシステム1Sは、T/U1に
コンデンサ2を直列接続している。ここでT/U
1の部分浸漬時の受感部の乾燥静電容量をCE(定
数)とし、コンデンサ2の静電容量をCS(定数)
とすると、このコンデンサ2を含んだ形で考えた
時のT/Uシステム1S全体の乾燥静電容量CT
(D)は、 CT(D)=CE・CS/(CE+CS) ……(1) で表される。ここで、CSとCEの間にCS=nCE(但
しnは燃料により異なる定数とする)なる関係が
あるとすれば、(1)は、 CT(D)=CE・nCE/(CE+nCE) ={n/(n+1)}・CE ……(2) と表すことができる。一方、T/U1が誘電係数
KMの燃料3に全没している時のT/Uシステム
1Sの静電容量をCT(W)とすると、静電容量CT(W)
は CT(W)=KMCECC/(KMCE+CS) ={nKM/(n+KM)}・CE ……(3) で表すことができる。従つて、燃料3の種類や温
度変化等に起因するT/Uシステム1Sの静電容
量増加分ΔCTは、 ΔCT=CT(W)−CT(D) =n2(KM−1)CE/(n+1)・(n+KM)}
……(4) となる。この(4)式を公称燃料(JP−4)の式、 D=24.317(K−1)/{2.96472+(K−1)}
……(5) と比較してみると、n=1.96472、即ち、受感部
の乾燥静電容量CT(D)の1.96472倍のコンデンサを
T/U1に接続することにより全没時の静電容量
増加分ΔCTを密度に比例させることができること
が解る。言替えれば、静電容量CSをT/U1の受
感部の乾燥静電容量CT(D)の1.96472倍にした時の
全没時の静電容量CT(W)の変化が密度に比例する
こととなる。従つて、このように特性化したT/
Uシステム1Sを用いてFQGを第3図のように
構成することができる。
第3図において、トランスTの2次側の一端に
T/U1が接続され他端に静電容量CF(定数)か
ら成るコンデンサ4が接続されると共に、この2
次側の中間部分に燃料3の液量を指示する可変抵
抗VRが並列に接続され、可変抵抗VRの可変端
子に静電容量CB(定数)から成るコンデンサ5が
接続され、コンデンサ2,4,5はC点で共通接
続されてサーボ増幅器6の入力端子に接続され、
サーボ増幅器6の出力端子はサーボモータ7に接
続されている。今、コンデンサ2からC点に流れ
る電流をi1,C点からコンデンサ4に流れる電流
値をi2,C点からコンデンサ5に流れる電流値を
i3,C点からサーボ増幅器6に流れる電流i0
T/U1側のトランスTに発生する電圧をV1
コンデンサ4側のトランスTに発生する電圧V2
コンデンサ4側の可動抵抗VRの接続端に発生す
る電圧をV3、可動抵抗VRの可動位置即ち燃料の
指示をM0とすると、ブリツジのバランス条件か
ら、 i0=i1−i2−i3=0 V1CT−V2CF−M0V3CB=0 ……(6) が成立する。ここでT/U1の受感部の燃料浸漬
率をXEとすれば、部分浸漬時の受感部の静電容
量CE(X)は、 CE(X)=CE+CE(KM−1)XE ……(7) となる。従つてT/Uシステム1Sの全体の静電
容量CT(X)は、 CT(X)=CE(X)CS/(CE(x)+CS) =CE(X)nCE/(CE(X)+nCE) から、 CT(X)=nCE{1+(KE−1)XE}/ {n+1+(KM−1)XE} ……(8) となる。(6)、(8)式から、 V1[{nCE{1+(KM−1)XE}/{n+1+(KM−1
)XE}]−V2CF−M0V3CE=0……(9) が得られる。ここでXE=0の時は燃料の指示M0
は0でなければならないから、(9)式は、 V1{nCE/(n+1)}=V2CF=CT(D) ……(10) となる。(8)、(10)式から、燃料の指示M0は M0={n2/(n+1)}・(V1CE/V3CB)・[{(KM
1)XE}/{(n+1)+(KM−1)XE}]……(11) を得ることができる。ところでこの(11)式を見る
と、燃料浸漬率XEが分母と分子にあるため、こ
のままでは燃料の指示M0が燃料浸漬率XEに比例
しない。そこで、燃料浸漬率XEと燃料体積比kv
(=VM/VF)との間に、 XE=(n+1)kv/{(n+KM)−(KM−1)kv
}……(12) の関係が成立するようにT/U1の受感部を特性
化する必要がある。12式を(1)に代入すると、 M0=(KM−1)・kv/[{(n+1)V3CB}/n2V1CE
]・{(n+1)+(KM−1)}……(13) が得られる。ここで例えば温度や種類等により燃
料密度が変つた場合その燃料の誘電係数KMと密
度の相関を利用することによつて燃量計の指示
M0が燃料密度に比例した出力となるように定め
れば、13式分母の(n+1)V3CB}/n2V1CEは、
0.29572とすることができるので、定数nとして
“1.96472”の値を得ることができる。即ち、この
ことから、FQGにFHCのT/Uを用いて構成す
ることができる。
<発明が解決しようとする問題点> しかしながら、このようにして構成した燃量計
システムにあつても、T/U1に直列接続される
コンデンサ2は演算制度に影響を与えるため、高
精度・高安定度(温度特性等において)のものが
必要となると同時に、このコンデンサ2がT/U
1に直列接続される構成は、信号電圧が小さくな
り、S/N比が低下するという問題点がある。
本発明は、この従来技術の問題点に鑑みてなさ
れたものであつて、T/Uに直列接続されるコン
デンサを設けることなく簡単な構成で高精度の燃
量計システムを提供することを目的とする。
<問題点を解決するための手段> 上述の目的を達成するための本発明の燃量計シ
ステムは、部分浸漬時の受感部の燃料浸漬率を
XEとし前記受感部の乾燥静電容量をCEとした時
の前記受感部の静電容量CE(X)が、 CE(X)=CE+CE(KM−1)XE (但し、KMは燃料誘電係数)で表されて、 XE=(n+1)kv/{(n+KM)−(KM−1
)kv} と特性化された静電容量型のレベルセンサを用
い、シグナルコンデイシヨナーでこの静電容量型
のレベルセンサに励磁電圧VCを与えると共にこ
の静電容量型のレベルセンサからのレベル出力を
電圧出力V4に変換し、燃料重量演算部でシグナ
ルコンデイシヨナーからの電圧出力V4を入力し
て燃料重量Mを、 M=[1/{(V4/CfVC)+(1/CS)}−
CF]/CB (但しCfは定数)の演算式に基づいて演算するよ
うにしたものである。
<実施例> 以下本発明の実施例を第1図の本発明の具体的
実施例を示す燃量計システムのブロツク系統図に
基づき詳細に説明する。尚、第1図において第2
図乃至第3図と重複する部分は同一番号を付して
その説明は省略する。
第1図において、1は12式のように受感部が特
性化され、受感部の静電容量CE(X)が(7)式のよう
に表されるT/Uである。8はT/U1に励磁電
圧(交流電圧)VCを与える励磁電圧発生器80
と、T/U1からのレベル出力を電圧出力V4(但
し電圧出力V4は V4=(Cf/CE)・VC ……(14) で表わすことができる)に変換する演算増幅器8
1と静電容量Cfから成るコンデンサ82とから成
る回路とで構成されたシグナルコンデイシヨナー
である。9はシグナルコンデイシヨナー8からの
アナログ値である電圧出力V4をデイジタル値に
変換するアナログデジタル変換回路(以下
「ADC」と省略する)である。10はADC9で
デジタル変換された電圧出力V4を入力して燃料
重量Mを、 M=[1/{(V4/CfVO)+(1/CS)}−
CF]/CB……(15) の演算式に基づいて演算する燃料重量演算部であ
る。燃料重量演算部10はデイジタル変換された
電圧出力V4を入力する入力インターフエイス
(以下「I/F」と略称する)10a、演算プロ
グラム等が記憶されたリードオンメモリ
(ROM)10cのプログラムに基づいて燃料重
量Mを演算処理する演算部(CPU)10bを
CPU10bで演算処理した結果を記憶したり取
出したりするランダムアクセスメモリ(RAM)
10d,CPU10bで演算処理した結果を出力
する出力I/F10e、信号の伝達をするバス1
0fとから成る。11は燃料重量演算部10で演
算された燃料重量Mを出力I/F10eから受け
て例えばデイジタル表示する燃料重量表示器であ
る。
ところで以下に、15式の燃料重量M(%ofFS)
について詳細に説明する。
15式において、(7)、14式から、 V4/(CfVC)=1/CE=1/{XE(KM−1)
CE+CE}……(16) が得られる。又、 CS=nCE, CF=nCE/(n+1), CB=n2CDA/(n+1) ……(17) (但し、Aは燃料により異なる定数)に選べば、 M=(KM−1)XE/A{(n+1)+(KM
1)XE}……(18) となる。この18式に12式を代入すると、 M=(KM−1)VM/A{(n+1)+(KM
1)}VF}……(19) が得られる。ここで燃料の誘電係数KMと密度D
の間には、 D=(KM−1)/C1{C2+(KM−1)}……(20) の近似式があることが知られており、密度Dのノ
ンリニア値をDNとすれば、その比(D/DN)は、 (D/DN)=(KM−1)/C1DN{C2+KM−1
)}……(21) となる。そこで、C1DN=A,C2=n+1となる
ようにA,nを選べば、19式は、 M=(D・VM/DN・VF) ……(22) となる。ここで、密度Dx燃料容積VMは燃料重量
WMに等しく、DN・VFは各々ノンリニア値なの
で、ノンリニア燃料重量WNに等しいこととなる。
従つて、22式は、 M=WM/WN ……(23) となり、Mが燃料重量(% of FS)を表わすこ
とが判る。
<発明の効果> 以上、実施例と共に具体的に本発明を説明した
ように、本発明の燃量計システムによれば、直列
コンデンサを廃止したためにンデンサの精度に基
因する誤差が無くなり、S/N比を向上すること
ができる。この結果、従来と同じS/N比を得る
ためには低い励磁電圧でよいので、安価な燃量計
システムを供給することができる(逆にいえば従
来と同様の価格の燃量計システムの場合は高S/
N比の燃量計システムを供給できる)という効果
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図の本発明の具体的実施例を示す燃量計シ
ステムのブロツク系統図、第2図乃至第3図の従
来の技術の説明に供する図である。 1……静電容量型のレベルセンサ(T/U)、
2,4,5……コンデンサ、3……燃料、8……
シグナルコンデイシヨナー、9……アナログデイ
ジタル変換回路、10……燃料重量演算部、11
……燃料重量表示器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 部分浸漬時の受感部の燃料浸漬率をXEとし
    前記受感部の乾燥静電容量をCEとした時の前記
    受感部の静電容量CE(X)が、 CE(X)=CE+CE(KM−1)xE (但し、KMは燃料誘電係数)で表されて、 XE=(n+1)kv/{(n+KM)−(KM−1)kv} (但し、nは定数、kvは燃料体積比)と特性化
    された静電容量型のレベルセンサと、 該レベルセンサに励磁電圧VCを与えると共に
    このレベルセンサからのレベル出力を電圧出力
    V4に変換するシグナルコンデイシヨナーと、 該シグナルコンデシヨナーの電圧出力V4を入
    力して燃料重量Mを、 M=[1/{(V4/CfVC)+(1/CS)}−CF]/CB (但し、Cs,CF,CB,Cfは定数)の演算式に基
    づいて演算する燃料重量演算部と、 を具備して成ることを特徴とする燃量計システ
    ム。
JP61066776A 1986-03-25 1986-03-25 燃量計システム Granted JPS62223623A (ja)

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