阅读说明：本技术 一种正温度系数温度传感器测量液位的方法 (Method for measuring liquid level by positive temperature coefficient temperature sensor ) 是由 蔡睿 周磊 耿卫国 刘岳鹏 敖春芳 马利亚 段娜 马鑫 于 2019-12-02 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种正温度系数温度传感器测量液位的方法,它采用脉冲恒流激励。本发明提供了一种设置合适脉冲宽度的方法,有效地解决了温度传感器测量液位过程中的快速响应和信号饱和之间的矛盾。本发明可测量气相、液相、气液混合相等状态。(The invention provides a method for measuring liquid level by a positive temperature coefficient temperature sensor, which adopts pulse constant current excitation. The invention provides a method for setting a proper pulse width, which effectively solves the contradiction between quick response and signal saturation in the process of measuring the liquid level by a temperature sensor. The invention can measure the equal state of gas phase, liquid phase and gas-liquid mixture.)

一种正温度系数温度传感器测量液位的方法

技术领域

本发明涉及传感器及测量技术，具体涉及航天特种测量。

背景技术

在航天液体火箭推进领域中，低温液体的实时液位是一个重要的参数。常用的传感器有电容液位计和点式温度液位计。与电容液位计相比，点式温度液位计不受温度压力的影响，而且造价成本较低。但是点式温度液位计在使用过程发现滞后严重，特别在液位下降过程中滞后能够达到秒级，这样影响液位测量的精度，将造成近1m³的推进剂误差，存在推进剂耗尽引起发动机气蚀风险。另外，当贮箱压力增大的时候，部分区域气液两相不分，无法直接用温度区分气态和液态。为改进点式温度液位计的滞后效应，提高温度液位计的响应速度，并解决高压下低温液体的液位测量问题，提出了采用热导原理的温度液位测量方法。在此方法中，通过给温度传感器加热(一般温度传感器选用正温度系数的电阻式温度传感器)，发热体在气态、液态、气液混合态中的放热系数差异不同，温度差异通过温度传感器转换成电信号的输出，根据电信号的大小即可确定传感器处于哪种状态下。

采用恒流源对温度传感器供电，是常用的电阻式温度传感器供电方法。当电流越大时，在气态、液态、气液混合态三种情况下的信号越容易区分。在实际应用中发现，电流小，电阻式温度传感器的自热效应变化缓慢；电流大，电阻式温度传感器自热效应变化迅速，可快速区分气态、液态两相，但是测量信号也容易快速饱和。因此本专利提出一种脉冲恒流激励的电路测量方法，有效地解决了这种热导原理的电阻式温度液位传感器的快速响应和避免信号饱和的矛盾。

附图说明

图1为脉冲恒流激励源的示意图。

图2为检测信号示意图。

图3为测量电路实现原理。

具体实施方式

为了本发明的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面以PT1000铂电阻温度传感器为应用传感器，结合具体图示，进一步阐述本发明。

为便于理解本

，对PT1000铂电阻温度传感器的具体应用环境和电路设计进行必要介绍。

在一根直杆的五个点，分别对应贮箱的5个液位点。每个点安装2个PT1000温度传感器。此液位计应用在液氢贮箱中。在25MPa压力下，贮箱内有三种状态的氢：气氢、液氢、气液两相混合氢。用10mA恒流源激励下，气氢下的PT1000每秒变化200欧姆，液氢下的PT1000每秒变化5欧姆，气液两相下的PT1000每秒变化20欧姆。

设置10mA的恒流源时序如图1所示。恒流源开的时间为100mS，恒流源关的时间为100mS。同时检测到PT1000两端的电压如图2所示。若电压变化量200mV±10mV，可判断在气氢状态下；若电压变化量20mV±5mV，可判断在气液两相下；若电压变化量＜5mV，可判断在液氢状态下。

本发明可对应于不同的正系数电阻式温度液位传感器结构。

本行业的技术人员在不脱离本发明精神和保护范围内的前提下，对本发明进行各种变化和改进，都落入本发明要求保护的范围内。