阅读说明：本技术 一种油品油位测量系统及方法 (Oil level measuring system and method for oil product ) 是由 杨瑞民 赵玉磊 范晓辉 木子尼·克劳迪奥 于 2021-06-28 设计创作，主要内容包括：一种油品油位测量系统及方法,包括处理器、低通滤波器、采样电阻、传感器、差分采集处理电路、混频模块和A/D转换电路；处理器分为两路,一路连接到混频模块,另一路依次连接低通滤波器、采样电阻和传感器,传感器接地；采样电阻的两端连接差分采集处理电路,差分采集处理电路连接混频模块,混频模块输出端连接A/D转换电路,A/D转换电路连接处理器。本发明通过测量油位传感器的阻抗,可以得到代表当前油位的准确的电容值,相比传统的测量,本发明测量的电容量消除了其中等效电阻的影响,从而提高了测量精度。(A system and a method for measuring oil level of oil product comprise a processor, a low-pass filter, a sampling resistor, a sensor, a differential acquisition processing circuit, a frequency mixing module and an A/D conversion circuit; the processor is divided into two paths, one path is connected to the frequency mixing module, the other path is sequentially connected with the low-pass filter, the sampling resistor and the sensor, and the sensor is grounded; the two ends of the sampling resistor are connected with a differential acquisition processing circuit, the differential acquisition processing circuit is connected with a frequency mixing module, the output end of the frequency mixing module is connected with an A/D conversion circuit, and the A/D conversion circuit is connected with a processor. The invention can obtain the accurate capacitance value representing the current oil level by measuring the impedance of the oil level sensor, and compared with the traditional measurement, the capacitance value measured by the invention eliminates the influence of equivalent resistance in the capacitance value, thereby improving the measurement precision.)

一种油品油位测量系统及方法

技术领域

本发明涉及液位测量设计领域，特别涉及一种油品油位测量系统及方法。

背景技术

飞机油箱中的剩余油量是评估飞机续航能力、确保飞行安全的重要指标，在飞行过程中实时、准确地测量油箱内的剩余油量能提高飞机的飞行品质和安全性。飞机燃油测量系统早期采用耗量表传感器测量技术，即安装在供油管道上测量燃油消耗量；英美等国的第二代歼击机采用模拟式油量测量装置，即通过电容式液位传感器来测量油箱内的油量；第三代飞机广泛采用油量和耗量相结合的测量系统；目前，第四代飞机普遍采用数字式燃油测量系统。随着各方面技术的发展，数字化、智能化、集成化已成为未来飞机燃油测量系统的主要发展趋势。

当前在飞机燃油测量系统中常用的传感器依然是电容式油位传感器，可将其分为两种类型：一种是全浸入式传感器，即可以完全浸没于燃油中，另一种是非全浸入式传感器，即将电容测量模块置于油箱外部。

目前，全浸入式类型的传感器，为降低导入能量和功耗以保证安全性，一般采用专门的电容测量芯片，如CAV414，然而，该类芯片目前没有成熟的国产产品，导致该类型的产品并不具备完全的自主知识产权。非全浸入式传感器虽然不必严格限制导入能量和功耗，但是需采用法兰盘进行安装，并将法兰盘和测量模块置于油箱外，每个油量传感器都需要在油箱壁上设置一个安装孔，这对于需要安装几十个油量传感器的中型飞机而言，会对油箱的整体结构造成极大破坏。因此，需要一种全浸入式并且不依赖国外芯片的油量传感器。

此外，当前无论是全浸入式还是非全浸入式的油量传感器，都只能对油箱内剩余油量进行测量，不能同时反映出燃油的品质。现有技术是集成了油面高度测量和低油面告警功能，并不包含燃油品质测量功能。由于随着飞机飞行时间的增加，油箱内有可能会积累固体杂质颗粒与水分，从而影响燃油的品质，而燃油的品质在一定程度上会影响飞行质量，因此在对飞机油箱内油量测量的同时，有必要对燃油品质也进行监测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种油品油位测量系统及方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种油品油位测量系统，包括处理器、低通滤波器、采样电阻、传感器、差分采集处理电路、混频模块和A/D转换电路；处理器分为两路，一路连接到混频模块，另一路依次连接低通滤波器、采样电阻和传感器，传感器接地；采样电阻的两端连接差分采集处理电路，差分采集处理电路连接混频模块，混频模块输出端连接A/D转换电路，A/D转换电路连接处理器。

进一步的，传感器等效为等效电阻和容抗，等效电阻和容抗并联。

进一步的，处理器用于产生TTL激励信号，低通滤波器具有限制频率，限制频率小于TTL激励信号频率的2倍。

进一步的，差分采集处理电路用于将采样电阻两端的信号做矢量差，形成待测正弦信号。

进一步的，混频模块用于将TTL激励信号和待测正弦信号相乘，并通过混频模块内的滤波电路，形成模拟量信号。

进一步的，混频模块内的滤波电路含有限制频率f₂，滤波电路与乘法电路组成带通滤波器，带通滤波器的限制频率范围是[f₁-f₂,f₁+f₂]。

进一步的，模拟量信号经过混频模块的乘法电路和滤波电路后，仅保留相乘之后的常数分量。

进一步的，一种油品油位测量方法，包括以下步骤：

处理器发出TTL激励信号，经过低通滤波器后，变成同频正弦信号A；同频正弦信号A经过采样电阻和待测试传感器后到地，形成测试回路；

采样电阻两端信号，同频正弦信号A和同频正弦信号B，经过差分采集处理电路后，转换为待测正弦信号；待测正弦信号经过混频模块，输出一路模拟量信号，该模拟量信号包含待测正弦信号与TTL激励信号之间的相位信息以及自身的幅值信息；模拟量信号被模数转换电路转换为数字信号，送入处理器。

待测传感器的容抗的大小表征油箱内液面高度，等效电阻的大小表征油箱内燃油品质。

与现有技术相比，本发明有以下技术效果：

本发明通过测量油位传感器的阻抗，可以得到代表当前油位的准确的电容值，相比传统的测量，本发明测量的电容量消除了其中等效电阻的影响，从而提高了测量精度；

本发明通过测量油位传感器的阻抗，可以得到等效电阻，从而可以判断油箱内燃油的油品，包括由于油箱结冰产生的冷却水，油箱内混入的金属屑等杂质，杂质越多，油箱内燃油油品越差，等效电阻越小。

本发明在测量油位的同时，可以得到当前油箱内燃油品质信息，大大提高燃油剩余使用时间计算准确度；

本发明在测量油位的同时，可以得到当前油箱内燃油品质信息，达到有计划的清理油箱内杂质的目的。

附图说明

图1为该专利原理示意图。

附图标记列表

10处理器；11 TTL激励信号；12低通滤波器；13采样电阻；14待测试传感器；15同频正弦信号A；16同频正弦信号B；17差分采集处理电路；18待测正弦信号；19混频模块；20模拟量信号；21模数转换电路；22数字信号；23传感器电容；24传感器电阻；25微处理器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进一步说明：

图1中包含处理器10，其中处理器10发出TTL激励信号11，经过低通滤波器12后，变成同频正弦信号A 15。

具体的：

包括处理器10、低通滤波器12、采样电阻13、待测试传感器14、差分采集处理电路17、混频模块19和A/D转换电路21；处理器10分为两路，一路连接到混频模块19，另一路依次连接低通滤波器12、采样电阻13和传感器14，传感器14接地；采样电阻13的两端连接差分采集处理电路17，差分采集处理电路17连接混频模块19，混频模块19输出端连接A/D转换电路21，A/D转换电路21连接处理器10。

同频正弦信号A15经过采样电阻13和待测试传感器14后到地，形成测试回路。

待测传感器14由传感器电容23和传感器电阻24组成，传感器电容23的大小表征油箱内液面高度，传感器电阻24的大小表征油箱内燃油品质。

采样电阻13两端信号，同频正弦信号A15和同频正弦信号B16，经过差分采集处理电路17后，转换为待测正弦信号18。

待测正弦信号18经过混频模块19，输出一路模拟量信号20，该模拟量信号包含待测正弦信号18与TTL激励信号11之间的相位信息以及自身的幅值信息。

模拟量信号20被模数转换电路21转换为数字信号22，送入处理器10。

待测正弦信号17的大小取决于同频正弦信号A15和同频正弦信号B16的大小。

同频正弦信号A15和同频正弦信号B16的大小取决于采样电阻13和待测试传感器14的相对大小。

采样电阻13和待测试传感器14的相对大小取决于待测试传感器的实际阻抗大小。

待测试传感器的实际阻抗取决于传感器外部油位变化引起的变化。

图1的实施方案中，处理器10，差分采集处理电路17，混频模块19，模数转换电路21，可采用独立硬件电路实现，也可集成到微处理器25中。