本發(fā)明涉及油量測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種油量傳感器、應(yīng)用該油量傳感器的油量測量系統(tǒng)及測量方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的液位傳感器，采用平行放置的兩塊矩形電容板，將其中一塊矩形電容板從對(duì)角線割開，形成兩塊有效面積相等、對(duì)稱布置的三角形極板，利用多個(gè)測量探頭分別對(duì)兩三角形極板的電容值進(jìn)行同步測量。應(yīng)用該液位傳感器，當(dāng)液體高度發(fā)生變化時(shí)，兩三角形極板分別與另一矩形電容板構(gòu)成的二傳感器同時(shí)將液位高度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電容信號(hào)，并通過測量探頭傳輸至信號(hào)處理模塊。信號(hào)處理模塊對(duì)電容信號(hào)進(jìn)行處理，得到與液體的介電常數(shù)無關(guān)的液位高度。然而該種液位傳感器僅對(duì)一塊矩形電容板進(jìn)行切割，由于邊緣效應(yīng)的存在，電荷在矩形電容板和三角形極板上的分布不同，導(dǎo)致測量結(jié)果存在較大偏差，測量精度低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的是提供一種油量傳感器，旨在提高測量精度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的油量傳感器，包括電極組件，所述電極組件包括二第一直角三角極板和二第二直角三角極板，所述第一直角三角極板和所述第二直角三角極板的結(jié)構(gòu)相同，二所述第一直角三角極板相互平行、且正對(duì)設(shè)置，組成第一電容器，二所述第二直角三角極板相互平行、且正對(duì)設(shè)置，組成第二電容器，其中，第一電容器的一第一直角三角極板和第二電容器的一第二直角三角極板的斜邊平行且相對(duì)設(shè)置，對(duì)應(yīng)的直角邊平行且相對(duì)設(shè)置，第一電容器的另一所述第一直角三角極板和第二電容器的另一所述第二直角三角極板的斜邊平行且相對(duì)設(shè)置，對(duì)應(yīng)的直角邊平行且相對(duì)設(shè)置。

優(yōu)選地，每一所述第一直角三角極板和每一所述第二直角三角極板均為表面覆蓋有絕緣層的金屬片。

優(yōu)選地，所述電極組件還包括第一線路板和第二線路板，一第一直角三角極板和一第二直角三角極板設(shè)于所述第一線路板朝向所述第二線路板的表面，另一所述第一直角三角極板和另一所述第二直角三角極板設(shè)于所述第二線路板朝向所述第一線路板的表面。

優(yōu)選地，所述油量傳感器還包括套設(shè)于所述電極組件的外管體、和蓋設(shè)于所述外管體的端蓋組件，所述端蓋組件和所述外管體的底壁均設(shè)有一第一安裝槽和一第二安裝槽，所述第一線路板的兩端分別容納于二所述第一安裝槽，所述第二線路板的兩端分別容納于二所述第二安裝槽。

優(yōu)選地，所述端蓋組件靠近所述外管體的一端開設(shè)有進(jìn)氣孔，所述外管體遠(yuǎn)離所述端蓋組件的一端開設(shè)有進(jìn)油孔，所述外管體形成有空腔，所述進(jìn)氣口和所述進(jìn)油孔均與所述空腔連通。

優(yōu)選地，所述油量傳感器還包括芯片和四探針，四所述探針的一端分別連接于二所述第一直角三角極板和二第二直角三角極板，另一端均與所述芯片連接。

本發(fā)明還提出一種油量測量系統(tǒng)，包括油箱，還包括所述的油量傳感器，所述油量傳感器設(shè)于所述油箱內(nèi)，所述油量傳感器包括通訊連接的數(shù)據(jù)采集模塊和信號(hào)處理模塊。

優(yōu)選地，所述油量測量系統(tǒng)還包括溫度傳感器，所述溫度傳感器設(shè)于所述油箱中，并與所述信號(hào)處理模塊通訊連接。

本發(fā)明還提出一種采用所述油量測量系統(tǒng)的測量方法，包括以下步驟：

采集第一電容器的電容值c1和第二電容器的電容值c2；

根據(jù)采集的電容值c1、c2，計(jì)算油量高度h。

優(yōu)選地，所述根據(jù)采集的電容值c1、c2，計(jì)算油量高度h的步驟包括：

提供一預(yù)設(shè)公式：其中c0為油量高度h等于0時(shí)，第一電容器和第二電容器的電容值，h為第一直角三角極板和第二直角三角極板沿油量上升或下降方向的高度；

根據(jù)所述預(yù)設(shè)公式計(jì)算油量高度h。

本發(fā)明技術(shù)方案的油量傳感器在使用時(shí)，垂直于油面，并浸入燃油中，燃油由油量傳感器的底部進(jìn)入油量傳感器的內(nèi)部，同時(shí)空氣由油量傳感器的上端排出，對(duì)應(yīng)地，電極組件一端浸沒于燃油中，另一端浸沒于空氣中，可以測量得到二第一直角三角極板組成的第一電容器的電容值和二第二直角三角極板組成的第二電容器的電容值，再根據(jù)板式電容器的計(jì)算公式，反推得到燃油高度。由于燃油和空氣的介電常數(shù)不同，為便于計(jì)算，使得燃油高度值不依賴于不同介質(zhì)的介電常數(shù)，本發(fā)明的第一直角三角極板和第二直角三角極板的形狀相同，并且第一直角三角極板和第二直角三角極板的斜邊相對(duì)設(shè)置，第一直角三角極板的兩直角邊和第二直角三角極板的兩直角邊對(duì)應(yīng)平行設(shè)置。此外，由于二第一直角三角極板上的電荷分布相同，二第二直角三角極板上的電荷分布也相同，有效降低了邊緣效應(yīng)的影響，提高了油量傳感器的測量精度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖示出的結(jié)構(gòu)獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明油量傳感器一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1所示油量傳感器的爆炸圖；

圖3為圖2中第一直角三角極板、第二直角三角極板和第一線路板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖3中a處的放大圖；

圖5為本發(fā)明油量傳感器的測量原理示意圖。

附圖標(biāo)號(hào)說明：

本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例，參照附圖做進(jìn)一步說明。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

另外，各個(gè)實(shí)施例之間的技術(shù)方案可以相互結(jié)合，但是必須是以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)為基礎(chǔ)，當(dāng)技術(shù)方案的結(jié)合出現(xiàn)相互矛盾或無法實(shí)現(xiàn)時(shí)應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種技術(shù)方案的結(jié)合不存在，也不在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。

本發(fā)明提出一種油量傳感器100，包括電極組件10，所述電極組件10包括二第一直角三角極板11和二第二直角三角極板12，所述第一直角三角極板11和所述第二直角三角極板12形狀相同，一所述第一直角三角極板11和一所述第二直角三角極板12的斜邊平行且相對(duì)設(shè)置，兩直角邊對(duì)應(yīng)平行，另一所述第一直角三角極板11和另一所述第二直角三角極板12的斜邊平行且相對(duì)設(shè)置，兩直角邊對(duì)應(yīng)平行；二所述第一直角三角極板11相互平行、且正對(duì)設(shè)置，組成第一電容器，二所述第二直角三角極板12相互平行、且正對(duì)設(shè)置，組成第二電容器，如圖1、圖3和圖4所示。

該油量傳感器100在使用時(shí)，垂直于油面，并浸入燃油中，燃油由油量傳感器100的底部進(jìn)入油量傳感器100的內(nèi)部，同時(shí)空氣由油量傳感器100的上端排出，對(duì)應(yīng)地，電極組件10一端浸沒于燃油中，另一端浸沒于空氣中，可以測量得到二第一直角三角極板11組成的第一電容器的電容值和二第二直角三角極板12組成的第二電容器的電容值，再根據(jù)板式電容器的計(jì)算公式，反推得到燃油高度。由于燃油和空氣的介電常數(shù)不同，為便于計(jì)算，使得燃油高度值不依賴于不同介質(zhì)的介電常數(shù)，本發(fā)明的第一直角三角極板11和第二直角三角極板12的形狀相同，并且第一直角三角極板11和第二直角三角極板12的斜邊相對(duì)設(shè)置，第一直角三角極板11的兩直角邊和第二直角三角極板12的兩直角邊對(duì)應(yīng)平行設(shè)置。

本發(fā)明技術(shù)方案的油量傳感器包括二第一直角三角極板11組成的第一電容器，及二第二直角三角極板12組成的第二電容器，測得第一電容器和第二電容器的電容值，再采用板式電容計(jì)算公式進(jìn)行推算得到油位高度。由于二第一直角三角極板11上的電荷分布相同，二第二直角三角極板12上的電荷分布也相同，有效降低了邊緣效應(yīng)的影響，提高了油量傳感器100的測量精度。

每一所述第一直角三角極板11和每一所述第二直角三角極板12均為表面覆蓋有絕緣層的金屬片。

本發(fā)明技術(shù)方案的第一直角三角極板11和第二直角三角極板12為表面覆蓋有絕緣層的金屬片，該金屬片可選為鋁、銅、無磁不銹鋼等材料，該絕緣層可選為聚四氟乙烯等，使得燃油與金屬片隔離，從而構(gòu)成第一電容器和第二電容器的兩個(gè)極板。

所述電極組件10還包括第一線路板15和第二線路板16，一第一直角三角極板11和一第二直角三角極板12設(shè)于所述第一線路板15朝向所述第二線路板16的表面，另一所述第一直角三角極板11和另一所述第二直角三角極板12設(shè)于所述第二線路板16朝向所述第一線路板15的表面，如圖2所示。

本發(fā)明技術(shù)方案為保證電極組件10的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，將一第一直角三角極板11和一第二直角三角極板12鍍于第一線路板15上，將另一第一直角三角極板11和另一第二直角三角極板12鍍于第二線路板16上，同時(shí)也便于油量傳感器100的安裝。

所述油量傳感器100還包括套設(shè)于所述電極組件10的外管體20、和蓋設(shè)于所述外管體20的端蓋組件30，所述端蓋組件30和所述外管體20的底壁均設(shè)有一第一安裝槽和一第二安裝槽，所述第一線路板15的兩端分別容納于二所述第一安裝槽，所述第二線路板16的兩端分別容納于二所述第二安裝槽。

本發(fā)明技術(shù)方案的電極組件10外部套設(shè)有外管體20，外管體20的端部連接有端蓋組件30，外管體20的底壁設(shè)有一第一安裝槽和一第二安裝槽，端蓋組件30設(shè)有一第一安裝槽和一第二安裝槽，用于安裝固定電極組件10，第一安裝槽和第二安裝槽相互平行且有形成有間隙，使得第一線路板15和第二線路板16形成一定間距，進(jìn)而使得構(gòu)成第一電容器的兩第一直角三角極板11形成一定間距，以及構(gòu)成第二電容器的兩第二直角三角極板12形成一定間距。

進(jìn)一步地，端蓋組件30中部設(shè)有隔板，將端蓋組件30內(nèi)部空間分割為與外管體20連通的第一容納腔和遠(yuǎn)離外管體20的第二容納腔，第一安裝槽和第二安裝槽即設(shè)于該隔板上，電極組件10部分容納于第一容納腔，芯片容納于第二容納腔中，以使得芯片與燃油隔離，隔板還開設(shè)有若干通孔，探針穿設(shè)該通孔而連接于芯片。

所述端蓋組件30靠近所述外管體20的一端開設(shè)有進(jìn)氣孔31，所述外管體20遠(yuǎn)離所述端蓋組件30的一端開設(shè)有進(jìn)油孔21，所述外管體20形成有空腔，所述進(jìn)氣口31和所述進(jìn)油孔21均與所述空腔連通。

本發(fā)明技術(shù)方案的端蓋組件30靠近外管體20處開設(shè)有進(jìn)氣孔31，使得油量傳感器100內(nèi)部與外部大氣連通，保持內(nèi)外壓強(qiáng)相等，提高測量精度，進(jìn)油孔21的設(shè)置使得燃油能夠進(jìn)入油量傳感器100內(nèi)部。

所述油量傳感器100還包括芯片和四探針，四所述探針的一端分別連接于二所述第一直角三角極板11和二第二直角三角極板12，另一端均與所述芯片連接。

本發(fā)明技術(shù)方案的油量傳感器100通過探針(未圖示)將第一直角三角極板11和第二直角三角極板12與芯片連接，將測得的第一電容器和第二電容器的電容值傳輸?shù)叫酒?/p>

本發(fā)明還提出一種油量測量系統(tǒng)，包括油箱，還包括所述的油量傳感器100，所述油量傳感器100設(shè)于所述油箱內(nèi)，所述油量傳感器100包括通訊連接的數(shù)據(jù)采集模塊和信號(hào)處理模塊。

本發(fā)明技術(shù)方案的油量傳感器100的數(shù)據(jù)采集模塊和信號(hào)處理模塊均集成于油量傳感器的芯片上，其中數(shù)據(jù)采集模塊用于采集電容值，并將該電容值信號(hào)傳輸至信號(hào)處理模塊，信號(hào)處理模塊處理得到油位高度。

所述油量測量系統(tǒng)還包括溫度傳感器，所述溫度傳感器設(shè)于所述油箱中，并與所述信號(hào)處理模塊通訊連接。

本發(fā)明技術(shù)方案的油量測量系統(tǒng)還包括溫度傳感器，用于監(jiān)測燃油溫度變化，進(jìn)而根據(jù)燃油密度-溫度曲線獲得不同時(shí)刻的燃油密度，通過燃油密度和燃油體積計(jì)算得到燃油質(zhì)量。

本發(fā)明還提出一種采用所述油量測量系統(tǒng)的測量方法，包括以下步驟：

采集第一電容器的電容值c1和第二電容器的電容值c2；

根據(jù)采集的電容值c1、c2，計(jì)算油量高度h。

如圖5所示，已知h為第一直角三角極板和第二直角三角極板沿油量上升或下降方向的高度，h為當(dāng)前油位高度，ε0為空氣的介電常數(shù)，ε1為燃油的介電常數(shù)，s1、s2、s3、s4分別為極板面積，c0為油量高度h等于0時(shí)，第一電容器和第二電容器的電容值，c1為第一電容器的電容值，c2為第二電容器的電容值。根據(jù)板式電容計(jì)算公式，可以得到：

進(jìn)一步地，

從而得到，

將兩式相除，得到

令

而s1＝ah/2，s2＝ah-ah/2，a/h＝a/h，

得到

進(jìn)一步地，

將上式變形得到

數(shù)據(jù)采集模塊獲得第一電容器的電容值c1和第二電容器的電容值c2，并將c1和c2傳遞到信號(hào)處理模塊，信號(hào)處理模塊根據(jù)事先存儲(chǔ)的零油位時(shí)的電容值c0，從而解算出油位高度h，其不受燃油或空氣的介電常數(shù)的影響。

所述根據(jù)采集的電容值c1、c2，計(jì)算油量高度h的步驟包括：

提供一預(yù)設(shè)公式：其中c0為油量高度h等于0時(shí)，第一電容器和第二電容器的電容值，h為第一直角三角極板和第二直角三角極板沿油量上升或下降方向的高度；

根據(jù)所述預(yù)設(shè)公式計(jì)算油量高度h。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是在本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思下，利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，或直接/間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域均包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。