一種抗電磁干擾的電容式油量測量方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了抗電磁干擾的電容式油量測量方法和系統(tǒng)。方法包括步驟：S1，在用于油量測量的電容傳感器的外部包裹一層或多層金屬屏蔽層；S2，測量電容傳感器的電容值，根據(jù)電容值輸出模擬電壓信號；S3，將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸出。系統(tǒng)包括帶有金屬屏蔽層的電容傳感器、運算放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器。本發(fā)明通過兩個方面來解決電容式傳感器的電磁兼容問題。首先，利用金屬屏蔽層將電容傳感器與外部電磁環(huán)境完全隔離，保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；其次，用數(shù)字信號代替模擬信號進(jìn)行信號輸出，增強了信號的可靠性，提高了信號抗干擾的能力。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于各種電容式油量測量系統(tǒng)。
【專利說明】一種抗電磁干擾的電容式油量測量方法和系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油量測量領(lǐng)域，尤其涉及一種電容式油量測量方法，本發(fā)明還涉及一種電容式油量測量系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]電容式燃油油量傳感器在飛機(jī)燃油測量系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，但在實際應(yīng)用中也存在一些電磁兼容問題，容易受到飛機(jī)短波電臺等電磁輻射的影響，導(dǎo)致測試數(shù)據(jù)出現(xiàn)跳變或測量不準(zhǔn)的問題。不能通過RS103 (電場輻射敏感度)電磁兼容試驗是現(xiàn)有產(chǎn)品的一個普遍問題，部分產(chǎn)品只能通過降低測試嚴(yán)酷度來完成試驗，導(dǎo)致在實際應(yīng)用環(huán)境中暴露出很多問題。
[0003]導(dǎo)致這些問題的主要原因，源自電容式油量傳感器的測量原理，現(xiàn)有傳感器產(chǎn)品的電容極板直接暴露在電磁干擾環(huán)境中，對其充放電過程受電磁干擾影響電容值的測量；此外，現(xiàn)有的傳感器產(chǎn)品僅負(fù)責(zé)信號的采集，信號的處理需要其他設(shè)備來進(jìn)行，其間通過電纜來傳輸模擬信號，傳感器僅在模擬信號輸出端使用濾波插頭，同時信號處理設(shè)備對接收的模擬信號進(jìn)行濾波處理，但傳輸過程仍然易受電磁干擾。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，電容式油量測量存在以下問題:
(O電容傳感器沒有EMC (電磁兼容性)防護(hù)設(shè)計，采集到的原始信號容易受周圍電磁環(huán)境的影響，信號會有很大程度的波動；
(2)傳感器輸出的是模擬信號，在信號傳輸?shù)碾娎|上，同樣容易受到電磁干擾的影響。
[0005]由于測量精度容易受到電磁干擾的影響，使得后級信號的處理難度加大，而且現(xiàn)有的電容式測量系統(tǒng)基本不能通過RS103電磁兼容測試。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種可抗電磁干擾的油量測量方法。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的另一個目的是提供一種可抗電磁干擾的油量測量系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種抗電磁干擾的電容式油量測量方法，其包括步驟:S1，在用于油量測量的電容傳感器的外部包裹一層或多層金屬屏蔽層；S2,測量電容傳感器的電容值,根據(jù)電容值輸出模擬電壓信號；S3，將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸出。
[0009]優(yōu)選的，所述步驟S2具體為:將指定頻率的方波信號依次通過電容傳感器和運算放大電路后形成一個和電容傳感器的電容值成正比的模擬電壓信號。
[0010]—種抗電磁干擾的電容式油量測量系統(tǒng)，其用于實施一種抗電磁干擾的電容式油量測量方法，其包括:電容傳感器，所述電容傳感器外部包裹有一層或多層金屬屏蔽層；運算放大器，用于采集來自電容傳感器的信號并輸出模擬電壓信號；模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸出。
[0011]優(yōu)選的，所述電容傳感器包括內(nèi)電極和外電極，所述金屬屏蔽層包裹在外電極外部并且通過絕緣材料與外電極絕緣隔離。
[0012]優(yōu)選的，所述絕緣材料為聚四氟乙烯。
[0013]優(yōu)選的，所述電容傳感器的內(nèi)電極通過第一開關(guān)接地、通過第三開關(guān)連接到運算放大器的負(fù)極輸入端；所述電容傳感器的外電極通過第二開關(guān)連接電源、通過第四開關(guān)接地；所述第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)和第四開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)受一方波信號控制，第一開關(guān)和第二開關(guān)的開合狀態(tài)同步，第三開關(guān)和第四開關(guān)的開合狀態(tài)同步，第一開關(guān)和第三開關(guān)的開合狀態(tài)異步。
[0014]優(yōu)選的，所述的金屬屏蔽層開有多個通氣孔。
[0015]優(yōu)選的，所述運算放大器的正極輸入端接地，所述運算放大器的負(fù)極輸入端通過一電阻連接到運算放大器的輸出端，所述電阻并聯(lián)有一電容，所述運算放大器的輸出端連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
[0016]優(yōu)選的，所述電容傳感器的底端設(shè)有進(jìn)油口。
[0017]優(yōu)選的，其還包括PCB板和輸出數(shù)據(jù)接插件，所述運算放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)置在PCB板上；所述輸出數(shù)據(jù)接插件具有金屬屏蔽外殼和傳輸線，所述金屬屏蔽層與金屬屏蔽外殼電性連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號通過傳輸線輸出。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明一種抗電磁干擾的電容式油量測量方法通過兩個方面來解決電容式傳感器的電磁兼容問題。首先，利用金屬屏蔽層將電容傳感器與外部電磁環(huán)境完全隔離，保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；其次，用數(shù)字信號代替模擬信號進(jìn)行信號輸出，增強了信號的可靠性，提高了信號抗干擾的能力；最后，將信號處理和傳感器整合在一起，使得油量測量系統(tǒng)集成度提升。
[0019]本發(fā)明的另一個有益效果是:
本發(fā)明一種抗電磁干擾的電容式油量測量系統(tǒng)通過兩個方面來解決電容式傳感器的電磁兼容問題。首先，利用金屬屏蔽層將電容傳感器與外部電磁環(huán)境完全隔離，保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；其次，用數(shù)字信號代替模擬信號進(jìn)行信號輸出，增強了信號的可靠性，提高了信號抗干擾的能力；最后，將信號處理和傳感器整合在一起，使得油量測量系統(tǒng)集成度提升。
[0020]另外，屏蔽層設(shè)置通氣孔，在保證燃油可以順暢的通過屏蔽層流入流出內(nèi)部測量電極的同時，通過設(shè)計通氣開孔大小、數(shù)量以及位置，可以有效防止電磁騷擾的進(jìn)入；通過指定頻率的方波信號驅(qū)動測量電容傳感器的容值以及外圍電路的設(shè)計，實現(xiàn)電容值巧妙而精確的測量；通過輸出數(shù)據(jù)接插件的金屬屏蔽外殼與金屬屏蔽層相連，實現(xiàn)信號完整屏蔽。
[0021]本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于各種電容式油量測量系統(tǒng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步說明:
圖1是本發(fā)明一種抗電磁干擾的電容式油量測量方法一種實施例的方法流程圖；
圖2是本發(fā)明一種抗電磁干擾的電容式油量測量系統(tǒng)電容傳感器一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明一種抗電磁干擾的電容式油量測量系統(tǒng)一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明一種抗電磁干擾的電容式油量測量系統(tǒng)電路原理示意圖。

【具體實施方式】
[0023]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0024]如圖1至圖3所示，一種抗電磁干擾的電容式油量測量方法，其包括步驟:S1，在用于油量測量的電容傳感器Cx的外部包裹一層或多層金屬屏蔽層I ;S2，測量電容傳感器Cx的電容值，根據(jù)電容值輸出模擬電壓信號；S3，將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸出。
[0025]優(yōu)選的，所述步驟S2具體為:將指定頻率的方波信號依次通過電容傳感器Cx和運算放大電路后形成一個和電容傳感器Cx的電容值成正比的模擬電壓信號。
[0026]本發(fā)明一種抗電磁干擾的電容式油量測量方法通過兩個方面來解決電容式傳感器的電磁兼容問題。首先，利用金屬屏蔽層I將電容傳感器與外部電磁環(huán)境完全隔離，保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；其次，用數(shù)字信號代替模擬信號進(jìn)行信號輸出，增強了信號的可靠性，提高了信號抗干擾的能力；最后，將信號處理和傳感器整合在一起，使得油量測量系統(tǒng)集成度提升。
[0027]如圖2至圖4所示，一種抗電磁干擾的電容式油量測量系統(tǒng)，其用于實施一種抗電磁干擾的電容式油量測量方法，其包括:電容傳感器Cx,所述電容傳感器Cx外部包裹有一層或多層金屬屏蔽層I ;運算放大器，用于采集來自電容傳感器Cx的信號并輸出模擬電壓信號；模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸出。優(yōu)選的，所述電容傳感器Cx包括內(nèi)電極B和外電極A，所述金屬屏蔽層I包裹在外電極A外部并且通過絕緣材料與外電極A絕緣隔離。優(yōu)選的，所述絕緣材料為聚四氟乙烯。優(yōu)選的，所述的金屬屏蔽層I開有多個通氣孔。
[0028]其中，本發(fā)明實現(xiàn)抗電磁干擾的第一方面是對電容傳感器Cx進(jìn)行金屬屏蔽，其原理示意如圖2所示，在電容傳感器Cx的內(nèi)電極B和外電極A利用全金屬屏蔽層I進(jìn)行電磁兼容屏蔽，屏蔽層I直接連接機(jī)殼地，將電容傳感器Cx與外界通過屏蔽層I實現(xiàn)電磁環(huán)境的隔尚。
[0029]具體設(shè)計如圖3所示，整個電容傳感器Cx的內(nèi)電極B及外電極A通過最外層的屏蔽層I進(jìn)行隔離封閉，屏蔽層I與內(nèi)外電極A通過聚四氟乙烯絕緣塊5進(jìn)行絕緣隔離和裝配固定，屏蔽層I上下均需開若干通氣孔，保證燃油可以順暢的通過屏蔽層I流入或流出內(nèi)部測量電極，實現(xiàn)測量電容值的測試，同時通過設(shè)計通氣開孔大小、數(shù)量以及位置，可以有效防止電磁干擾的進(jìn)入，不影響屏蔽性能。傳感器通過導(dǎo)電安裝孔安裝在系統(tǒng)的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)件上，使得整個屏蔽層I與系統(tǒng)機(jī)殼接地，起到電磁屏蔽作用。
[0030]優(yōu)選的，所述電容傳感器Cx的內(nèi)電極B通過第一開關(guān)Kl接地、通過第三開關(guān)K3連接到運算放大器Ul的負(fù)極輸入端；所述電容傳感器Cx的外電極A通過第二開關(guān)K2連接電源VCC、通過第四開關(guān)K4接地；所述第一開關(guān)K1、第二開關(guān)K2、第三開關(guān)K3和第四開關(guān)K4的開關(guān)狀態(tài)受一方波信號控制，第一開關(guān)Kl和第二開關(guān)K2的開合狀態(tài)同步，第三開關(guān)K3和第四開關(guān)K4的開合狀態(tài)同步，第一開關(guān)Kl和第三開關(guān)K3的開合狀態(tài)異步。優(yōu)選的，所述運算放大器Ul的正極輸入端接地，所述運算放大器Ul的負(fù)極輸入端通過一電阻Rl連接到運算放大器Ul的輸出端，所述電阻Rl并聯(lián)有一電容Cl，所述運算放大器Ul的輸出端連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器U2。優(yōu)選的，所述電容傳感器Cx的底端設(shè)有進(jìn)油口 4。
[0031]其中，本發(fā)明實現(xiàn)抗電磁干擾的第二方面是信號數(shù)字化處理方法。將原始的電容傳感器Cx測量的模擬信號，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再通過傳輸線發(fā)送出去。由于數(shù)字信號抗干擾的能力強，傳輸線纜可以有效的開展電磁兼容處理而不影響測量精度。該實施例中，采用頻率測量法進(jìn)行電容值測量，如圖4所示，以Cx代表內(nèi)外電極構(gòu)成的電容傳感器，第一開關(guān)K1、第二開關(guān)K2、第三開關(guān)K3和第四開關(guān)K4為一定頻率的開關(guān)信號。第一開關(guān)Kl和第二開關(guān)K2的開合狀態(tài)同步，即第一開關(guān)Kl斷開的同時第二開關(guān)K2斷開，第一開關(guān)Kl閉合的同時第二開關(guān)K2閉合；第三開關(guān)K3和第四開關(guān)K4的開合狀態(tài)同步，即第三開關(guān)K3斷開的同時第四開關(guān)K4斷開，第三開關(guān)K3閉合的同時第四開關(guān)K4閉合；第一開關(guān)Kl和第三開關(guān)K3的開合狀態(tài)異步，即第一開關(guān)Kl斷開的同時第三開關(guān)K3閉合，第一開關(guān)Kl閉合的同時第三開關(guān)K3斷開。第一開關(guān)K1、第二開關(guān)K2、第三開關(guān)K3和第四開關(guān)K4通過一個指定頻率的方波信號進(jìn)行驅(qū)動，通過運算放大器Ul電路以后形成一個和電容傳感器Cx電容值成正比的模擬電壓信號，再通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器U2將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，通過輸出數(shù)據(jù)接插件3進(jìn)行數(shù)字信號的輸出。本實施例中，外電極A和內(nèi)電極B以及外部電路的連接關(guān)系，可以保證屏蔽層I與外電極A所構(gòu)成的電容對測量不會產(chǎn)生影響。
[0032]優(yōu)選的，其還包括PCB板2和輸出數(shù)據(jù)接插件3，所述運算放大器Ul和模數(shù)轉(zhuǎn)換器U2設(shè)置在PCB板2上；所述輸出數(shù)據(jù)接插件3具有金屬屏蔽外殼和傳輸線，所述金屬屏蔽層I與金屬屏蔽外殼電性連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器U2輸出的數(shù)字信號通過傳輸線輸出。其中，輸出數(shù)據(jù)接插件3外殼以及輸出信號電纜也與屏蔽層I相連，進(jìn)行完整屏蔽。
[0033]如圖3所示，PCB板2處安裝信號處理板，信號處理板上包括運算放大器Ul電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換器U2電路，用來實現(xiàn)電容測量信號的數(shù)字化處理工作。
[0034]本發(fā)明一種抗電磁干擾的電容式油量測量系統(tǒng)通過兩個方面來解決電容式傳感器的電磁兼容問題。首先，利用金屬屏蔽層I將電容傳感器與外部電磁環(huán)境完全隔離，保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；其次，用數(shù)字信號代替模擬信號進(jìn)行信號輸出，增強了信號的可靠性，提高了信號抗干擾的能力；最后，將信號處理和傳感器整合在一起，使得油量測量系統(tǒng)集成度提升。
[0035]另外，金屬屏蔽層I設(shè)置通氣孔，在保證燃油可以順暢的通過金屬屏蔽層I流入流出內(nèi)部測量電極的同時，通過設(shè)計通氣開孔大小、數(shù)量以及位置，可以有效防止電磁騷擾的進(jìn)入；通過指定頻率的方波信號驅(qū)動測量電容傳感器Cx的容值以及外圍電路的設(shè)計，實現(xiàn)電容值巧妙而精確的測量；通過輸出數(shù)據(jù)接插件3的金屬屏蔽外殼與金屬屏蔽層I相連，實現(xiàn)信號完整屏蔽。
[0036]本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于各種電容式油量測量系統(tǒng)。
[0037]以上是對本發(fā)明的較佳實施進(jìn)行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可做作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種抗電磁干擾的電容式油量測量方法，其特征在于，其包括步驟: SI，在用于油量測量的電容傳感器的外部包裹一層或多層金屬屏蔽層； S2,測量電容傳感器的電容值,根據(jù)電容值輸出模擬電壓信號； S3，將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗電磁干擾的電容式油量測量方法，其特征在于，所述步驟S2具體為:將指定頻率的方波信號依次通過電容傳感器和運算放大電路后形成一個和電容傳感器的電容值成正比的模擬電壓信號。
3.一種抗電磁干擾的電容式油量測量系統(tǒng)，其特征在于，其用于實施如權(quán)利要求1或2所述的一種抗電磁干擾的電容式油量測量方法，其包括: 電容傳感器，所述電容傳感器外部包裹有一層或多層金屬屏蔽層； 運算放大器，用于采集來自電容傳感器的信號并輸出模擬電壓信號； 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種抗電磁干擾的電容式油量測量系統(tǒng)，其特征在于，所述電容傳感器包括內(nèi)電極和外電極，所述金屬屏蔽層包裹在外電極外部并且通過絕緣材料與外電極絕緣隔離。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種抗電磁干擾的電容式油量測量系統(tǒng)，其特征在于，所述絕緣材料為聚四氟乙烯。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種抗電磁干擾的電容式油量測量系統(tǒng)，其特征在于，所述電容傳感器的內(nèi)電極通過第一開關(guān)接地、通過第三開關(guān)連接到運算放大器的負(fù)極輸入端；所述電容傳感器的外電極通過第二開關(guān)連接電源、通過第四開關(guān)接地；所述第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)和第四開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)受一方波信號控制，第一開關(guān)和第二開關(guān)的開合狀態(tài)同步，第三開關(guān)和第四開關(guān)的開合狀態(tài)同步，第一開關(guān)和第三開關(guān)的開合狀態(tài)異步。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至6任一項所述的一種抗電磁干擾的電容式油量測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的金屬屏蔽層開有多個通氣孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種抗電磁干擾的電容式油量測量系統(tǒng)，其特征在于，所述運算放大器的正極輸入端接地，所述運算放大器的負(fù)極輸入端通過一電阻連接到運算放大器的輸出端，所述電阻并聯(lián)有一電容，所述運算放大器的輸出端連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
9.根據(jù)權(quán)利要求3、4、5、6或8所述的一種抗電磁干擾的電容式油量測量系統(tǒng)，其特征在于，所述電容傳感器的底端設(shè)有進(jìn)油口。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種抗電磁干擾的電容式油量測量系統(tǒng)，其特征在于，其還包括PCB板和輸出數(shù)據(jù)接插件，所述運算放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)置在PCB板上；所述輸出數(shù)據(jù)接插件具有金屬屏蔽外殼和傳輸線，所述金屬屏蔽層與金屬屏蔽外殼電性連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號通過傳輸線輸出。
【文檔編號】G01R1/18GK104391192SQ201410632582
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月11日
【發(fā)明者】陳輝, 陳高鵬, 韓向偉, 王海蛟, 李郎男 申請人:深圳市南航電子工業(yè)有限公司