油量传感器、油量测量系统及飞行器 |
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| 申请号 | CN201710360988.6 | 申请日 | 2017-05-19 | 公开(公告)号 | CN107270997A | 公开(公告)日 | 2017-10-20 |
| 申请人 | 中航工业南航(深圳)测控技术有限公司; | 发明人 | 贾康乐; 田晓理; 李海丽; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种油量 传感器 、一种油量测量系统和一种具有该油量传感器的 飞行器 ，其中，该油量传感器包括端盖，端盖包括安装盘以及分别设于安装盘两端的连接端和容置端，该连接端内形成有安装腔，该容置端内形成有容置腔；芯片，芯片安装于容置腔； 电极 组件，电极组件包括两平行相对设置的板式电极，该板式电极部分容纳于安装腔；两探针组件，安装盘开设有与安装腔和容置腔连通的至少两通孔，每一探针组件的一端容纳于安装腔并连接于一板式极板，另一端穿过一通孔与芯片连接；两密封组件，每一密封组件填充于一探针组件与通孔的孔壁之间的间隙。本发明技术方案可防止虹吸现象的发生，使得芯片不容易发生 短路 或者失效现象。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种油量传感器，其特征在于： |
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| 说明书全文 | 油量传感器、油量测量系统及飞行器技术领域[0001] 本发明涉及飞行器技术领域，特别涉及一种油量传感器、应用该油量传感器的油量测量系统及应用该油量传感器的飞行器。 背景技术[0002] 现有的飞行器采用的油量传感器多为电容式传感器，该电容式传感器通常包括端盖，该端盖下端为连接端，安装有电容管，该端盖上端为容置端，安装有芯片。 [0003] 电容式传感器一般为斜插立式安装于油箱内部，该端盖处需要设置检测元器件，设置检测元器件处会产生配合间隙，该处易产生虹吸现象，航空煤油中含有的水会上移进入至端盖的容置端，使得芯片容易发生短路或者失效现象。 发明内容[0004] 本发明的主要目的是提供一种油量传感器，旨在防止虹吸现象的发生。 [0005] 为实现上述目的，本发明提出的油量传感器，包括： [0006] 端盖，所述端盖包括安装盘以及分别设于所述安装盘两端的连接端和容置端，该连接端内形成有安装腔，该容置端内形成有容置腔； [0007] 芯片，所述芯片安装于所述容置腔； [0009] 两探针组件，所述安装盘开设有与所述安装腔和容置腔连通的至少两通孔，每一所述探针组件的一端容纳于所述安装腔并连接于一所述板式极板，另一端穿过一所述通孔与所述芯片连接； [0010] 两密封组件，每一密封组件填充于一探针组件与通孔的孔壁之间的间隙。 [0011] 优选地，所述两板式电极包括二第一直角三角极板和二第二直角三角极板，所述第一直角三角极板和所述第二直角三角极板的结构相同，二所述第一直角三角极板相互平行、且正对设置，组成第一电容器，二所述第二直角三角极板相互平行、且正对设置，组成第二电容器，其中，第一电容器的一第一直角三角极板和第二电容器的一第二直角三角极板的斜边平行且相对设置，对应的直角边平行且相对设置，第一电容器的另一所述第一直角三角极板和第二电容器的另一所述第二直角三角极板的斜边平行且相对设置，对应的直角边平行且相对设置。 [0012] 优选地，每一探针组件均包括两个探针，每一密封组件均包括两个密封件，所述安装盘开设有四个所述通孔，四所述探针的一端容纳于所述安装腔并分别连接于二第一直角三角极板和二第二直角三角极板，另一端穿过对应的通孔与所述芯片连接。 [0013] 优选地，每一所述第一直角三角极板和每一所述第二直角三角极板均为表面覆盖有绝缘层的金属片。 [0014] 优选地，所述电极组件还包括第一线路板和第二线路板，一第一直角三角极板和一第二直角三角极板设于所述第一线路板朝向所述第二线路板的表面，另一所述第一直角三角极板和另一所述第二直角三角极板设于所述第二线路板朝向所述第一线路板的表面。 [0015] 优选地，所述油量传感器还包括套设于所述电极组件的外管体，所述外管体一端安装于所述安装腔，所述安装盘设有一第一安装槽和一第二安装槽，所述外管体的底壁设有第三安装槽和第四安装槽，所述第一线路板的两端分别容纳于一所述第一安装槽和第三安装槽，所述第二线路板的两端分别容纳于所述第二安装槽和第四安装槽。 [0016] 优选地，所述端盖靠近所述外管体的一端开设有进气孔，所述外管体远离所述端盖的一端开设有进油孔，所述外管体形成有空腔，所述进气口和所述进油孔均与所述空腔连通。 [0017] 优选地，所述安装盘朝所述芯片的表面凸设有两安装柱，所述芯片安装于所述安装柱。 [0019] 端盖，所述端盖包括安装盘以及分别设于所述安装盘两端的连接端和容置端，该连接端内形成有安装腔，该容置端内形成有容置腔； [0020] 芯片，所述芯片安装于所述容置腔； [0021] 电极组件，所述电极组件包括两平行相对设置的板式电极，该板式电极部分容纳于所述安装腔； [0022] 两探针组件，所述安装盘开设有与所述安装腔和容置腔连通的至少两通孔，每一所述探针组件的一端容纳于所述安装腔并连接于一所述板式极板，另一端穿过一所述通孔与所述芯片连接； [0023] 两密封组件，每一密封组件填充于一探针组件与通孔的孔壁之间的间隙。 [0024] 本发明还提出一种飞行器，包括油箱壳体和油量传感器，所述油量传感器安装于所述油箱壳体，其中，该油量传感器包括： [0025] 端盖，所述端盖包括安装盘以及分别设于所述安装盘两端的连接端和容置端，该连接端内形成有安装腔，该容置端内形成有容置腔； [0026] 芯片，所述芯片安装于所述容置腔； [0027] 电极组件，所述电极组件包括两平行相对设置的板式电极，该板式电极部分容纳于所述安装腔； [0028] 两探针组件，所述安装盘开设有与所述安装腔和容置腔连通的至少两通孔，每一所述探针组件的一端容纳于所述安装腔并连接于一所述板式极板，另一端穿过一所述通孔与所述芯片连接； [0029] 两密封组件，每一密封组件填充于一探针组件与通孔的孔壁之间的间隙。 [0030] 本发明技术方案通过将电极组件采用两平行板式电极相比现有的管状电极更不容易产生较大的压强差，降低了虹吸现象的发生，且通过设置探针连接芯片与电极组件，并通过密封件封堵所述探针与所述第一通孔之间的间隙，以达到防止虹吸现象的发生。 [0031] 具体地，通过设计探针将电极组件的电容信号传输给芯片，由于探针进行注胶密封的效果好，故通过在所述第一通孔内设有第一密封件以密封探针与第一通孔之间的间隙；以防止了发生虹吸现象致使水分通过间隙沿着探针上移至信号转换器造成其芯片的短路或失效。附图说明 [0032] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。 [0033] 图1为本发明油量传感器一实施例的结构示意图； [0034] 图2为图1所示油量传感器的爆炸图； [0035] 图3为本发明油量传感器一实施例的剖视图； [0036] 图4本发明油量传感器一实施例的端盖与电极组件的安装结构示意图； [0037] 图5为图2中第一直角三角极板、第二直角三角极板和第一线路板的结构示意图； [0038] 图6为图5中A处的放大图； [0039] 图7为本发明油量传感器的测量原理示意图。 [0040] 附图标号说明： [0041] [0042] [0043] 本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。 具体实施方式[0044] 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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。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。 [0045] 另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。 [0046] 参照图1至7，本发明提出一种油量传感器100，具体参照图3，所述油量传感器100包括端盖30，所述端盖30包括安装盘34以及分别设于所述安装盘34两端的连接端33和容置端32，该连接端33内形成有安装腔，该容置端32内形成有容置腔； [0047] 芯片50，所述芯片50安装于所述容置腔； [0048] 电极组件10，所述电极组件10包括两平行相对设置的板式电极，该板式电极部分容纳于所述安装腔； [0049] 两探针组件40，所述安装盘34开设有与所述安装腔和容置腔连通的至少两通孔，每一所述探针组件40的一端容纳于所述安装腔并连接于一所述板式极板，另一端穿过一所述通孔与所述芯片50连接； [0050] 两密封组件，每一密封组件填充于一探针组件40与通孔的孔壁之间的间隙。 [0051] 本发明技术方案通过将电极组件采用两平行板式电极相比现有的管状电极更不容易产生较大的压强差，降低了虹吸现象的发生，且通过设置探针连接芯片与电极组件，并通过密封件封堵所述探针与所述第一通孔之间的间隙，以达到防止虹吸现象的发生。 [0052] 具体地，通过设计探针将电极组件的电容信号传输给芯片，由于探针进行注胶密封的效果好，故通过在所述第一通孔内设有密封组件以密封探针与第一通孔的孔壁之间的间隙；以防止了发生虹吸现象致使水分通过间隙沿着探针上移至信号转换器造成其芯片的短路或失效。 [0053] 在本实施例中，所述两板式电极包括二第一直角三角极板11和二第二直角三角极板12，所述第一直角三角极板11和所述第二直角三角极板12的结构相同，二所述第一直角三角极板11相互平行、且正对设置，组成第一电容器，二所述第二直角三角极板12相互平行、且正对设置，组成第二电容器，其中，第一电容器的一第一直角三角极板11和第二电容器的一第二直角三角极板12的斜边平行且相对设置，对应的直角边平行且相对设置，第一电容器的另一所述第一直角三角极板11和第二电容器的另一所述第二直角三角极板12的斜边平行且相对设置，对应的直角边平行且相对设置。 [0054] 该油量传感器100在使用时，垂直于油面，并浸入燃油中，燃油由油量传感器100的底部进入油量传感器100的内部，同时空气由油量传感器100的上端排出，对应地，电极组件10一端浸没于燃油中，另一端浸没于空气中，可以测量得到二第一直角三角极板11组成的第一电容器的电容值和二第二直角三角极板12组成的第二电容器的电容值，再根据板式电容器的计算公式，反推得到燃油高度。由于燃油和空气的介电常数不同，为便于计算，使得燃油高度值不依赖于不同介质的介电常数，本发明的第一直角三角极板11和第二直角三角极板12的形状相同，并且第一直角三角极板11和第二直角三角极板12的斜边相对设置，第一直角三角极板11的两直角边和第二直角三角极板12的两直角边对应平行设置。 [0055] 本发明技术方案的油量传感器包括二第一直角三角极板11组成的第一电容器，及二第二直角三角极板12组成的第二电容器，测得第一电容器和第二电容器的电容值，再采用板式电容计算公式进行推算得到油位高度。由于二第一直角三角极板11上的电荷分布相同，二第二直角三角极板12上的电荷分布也相同，有效降低了边缘效应的影响，提高了油量传感器100的测量精度。 [0056] 在本实施例中，每一探针组件40均包括两个探针，每一密封组件均包括两个密封件，所述安装盘开设有四个所述通孔，四所述探针的一端容纳于所述安装腔并分别连接于二第一直角三角极板11和二第二直角三角极板12，另一端穿过对应的通孔与所述芯片连接。 [0057] 本发明技术方案的油量传感器100通过探针组件40将第一直角三角极板11和第二直角三角极板12与芯片连接，将测得的第一电容器和第二电容器的电容值传输到芯片50。 [0058] 在本实施例中，每一所述第一直角三角极板和每一所述第二直角三角极板均为表面覆盖有绝缘层的金属片。 [0059] 本发明技术方案的第一直角三角极板11和第二直角三角极板12为表面覆盖有绝缘层的金属片，该金属片可选为铜箔还可以是什么，从而构成第一电容器和第二电容器的两个极板。 [0060] 在本实施例中，所述电极组件10还包括第一线路板15和第二线路板16，一第一直角三角极板11和一第二直角三角极板12设于所述第一线路板15朝向所述第二线路板的表面，另一所述第一直角三角极板11和另一所述第二直角三角极板12设于所述第二线路板朝向所述第一线路板的表面。 [0061] 本发明技术方案为保证电极组件10的结构强度，将一第一直角三角极板11和一第二直角三角极板12镀于第一线路板15上，将另一第一直角三角极板11和另一第二直角三角极板12镀于第二线路板16上，同时也便于油量传感器100的安装。 [0062] 优选地，所述油量传感器还包括套设于所述电极组件10的外管体20，所述外管体20一端安装于所述安装腔，所述安装盘34设有一第一安装槽331和一第二安装槽332，所述外管体20的底壁设有第三安装槽201和第四安装槽202，所述第一线路板的两端分别容纳于一所述第一安装槽331和第三安装槽201，所述第二线路板的两端分别容纳于所述第二安装槽332和第四安装槽302。 [0063] 本发明技术方案的电极组件10外部套设有外管体20，外管体20的端部连接有端盖30，外管体20的底壁设有一第一安装槽和一第二安装槽，端盖30设有一第一安装槽和一第二安装槽，用于安装固定电极组件10，第一安装槽和第二安装槽相互平行且有形成有间隙，使得第一线路板15和第二线路板16形成一定间距，进而使得构成第一电容器的两第一直角三角极板11形成一定间距，以及构成第二电容器的两第二直角三角极板12形成一定间距。 [0064] 优选地，所述端盖30靠近所述外管体20的一端开设有进气孔31，所述外管体20远离所述端盖30的一端开设有进油孔21，所述外管体20形成有空腔，所述进气口31和所述进油孔21均与所述空腔连通。 [0065] 本发明技术方案的端盖30靠近外管体20处开设有进气孔31，使得油量传感器100内部与外部大气连通，保持内外压强相等，从而使得燃油产生的水珠不易因压强差变化进入容置腔导致芯片失效或短路，而且如此设置提高测量精度，进油孔21的设置使得燃油能够进入油量传感器100内部。 [0066] 在本市实施例中，所述安装盘34朝所述芯片50的表面凸设有两安装柱341，所述芯片50安装于所述安装柱341。 [0067] 本技术方案通过设置安装柱固定安装芯片50，使得芯片50与安装盘34之间有一定距离，由于该油量传感器100是斜立放置的，即使气体进入容置腔，由于芯片50与安装盘34有一定距离差，气体经过该距离差易液化成水珠，水珠会因重力滴落，不易到达芯片50处。 [0068] 本发明还提出一种油量测量系统，包括油箱，还包括所述的油量传感器100，所述油量传感器100设于所述油箱内，所述油量传感器100包括通讯连接的数据采集模块和信号处理模块。 [0069] 本发明技术方案的油量传感器100的数据采集模块和信号处理模块均集成于油量传感器的芯片上，其中数据采集模块用于采集电容值，并将该电容值信号传输至信号处理模块，信号处理模块处理得到油位高度。 [0070] 所述油量测量系统还包括温度传感器，所述温度传感器设于所述油箱中，并与所述信号处理模块通讯连接。 [0072] 本发明还提出一种油量测量系统的测量方法，包括以下步骤： [0073] 采集第一电容器的电容值C1和第二电容器的电容值C2； [0074] 根据采集的电容值C1、C2，计算油量高度h。 [0075] 如图5所示，已知H为第一直角三角极板和第二直角三角极板沿油量上升或下降方向的高度，h为当前油位高度，ε0为空气的介电常数，ε1为燃油的介电常数，S1、S2、S3、S4分别为极板面积，C0为油量高度h等于0时，第一电容器和第二电容器的电容值，C1为第一电容器的电容值，C2为第二电容器的电容值。根据板式电容计算公式，可以得到： [0076] [0077] [0078] [0079] 进一步地， [0080] [0081] [0082] 从而得到， [0083] [0084] [0085] 将两式相除，得到 [0086] [0087] 令 [0088] [0089] 而S1＝ah/2，S2＝Ah-ah/2，a/h＝A/H， [0090] 得到 [0091] [0092] 进一步地， [0093] [0094] 将上式变形得到 [0095] [0096] 数据采集模块获得第一电容器的电容值C1和第二电容器的电容值C2，并将C1和C2传递到信号处理模块，信号处理模块根据事先存储的零油位时的电容值C0，从而解算出油位高度h，其不受燃油或空气的介电常数的影响。 [0097] 所述根据采集的电容值C1、C2，计算油量高度h的步骤包括： [0098] 提供一预设公式： 其中 C0为油量高度h等于0时，第一电容器和第二电容器的电容值，H为第一直角三角极板和第二直角三角极板沿油量上升或下降方向的高度； [0099] 根据所述预设公式计算油量高度h。 [0100] 本发明还提出一种飞行器，该飞行器包括油箱壳体和安装于所述油箱壳体的油量传感器100，该油量传感器100的具体结构参照上述实施例，由于本飞行器采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。 |
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