[发明专利]电容式传感器探头

说明书

用于电容式液位传感器的传感器探头不包括在移动应用中在成本、性能与耐久性之间可接受的平衡。本公开提供一种改进的传感器探头。第一电极包括相对于彼此以角度关系布置的两个或多个第一板部分。第二电极包括相对于彼此以角度关系布置的两个或多个第二板部分。间隔件位于所述第一电极与所述第二电极之间，使得每一第一板部分与相应第二板部分以平行且基本上重叠的关系间隔开。紧固件将所述第一和第二电极紧固地固定在适当位置。

发明领域

本申请涉及用于电容式液位传感器的传感器探头。

发明背景

电容式液位传感器测量容器中的液位且包括浸没在液体介质中的传感器探头。传感器探头包括形成电容器的一对电极，所述电极之间具有充当电介质的液体和/或空气。随着容器中的液位变化，电极之间的有效介电常数改变，这改变传感器探头的电容。可通过检测和测量电容的改变来确定液位。

已知使用同心导电管作为传感器探头的电极。与电极占据的体积相比，这种布置在电极之间提供相对大的表面积，从而允许形成相对大的电容。传感器探头的每单位高度的电容越大，每单位液位改变的电容改变就越大，从而允许液位测量的灵敏度较大。对于同心管传感器探头，难以降低低成本的液位传感器中的外管的内径和内管的外径的容限。部分与部分之间在这些尺寸方面的变化导致液位测量的误差。需要开发将内管布置在外管内的定制间隔件，这导致成本进一步增加。出于这些和其它理由，已开发平行板式传感器探头。

平行板式传感器探头包括彼此间隔开的两个平板电极。在液位传感器测量罐中的燃料的液位的移动应用中，细长的探头可易于弯曲，燃料的摇晃可导致平板电极变形。抵制弯曲和变形所需的强度性质对可减小的厚度的程度有限制且直接与传感器探头的成本相关。

1985年4月23日向Nissan Motor Company颁布的美国专利No.4,512,067(‘067专利)公开一种具有电极板的液体容器，所述电极板通过测量电容来检测液位。传感器探头由隔板20A和20B以及电极板30A、30B和30C形成。更具体地说，一电容器形成于隔板20A与电极板30A之间，另一电容器形成于隔板20B与电极板30B之间，且第三电容器形成于隔板20B与30C之间。隔板具有双重功能，即(1)抑制罐中含有的液体燃料在车辆操作期间的快速和猛烈移动和/或严重波动，和(2)充当三个电容器的电极。尽管隔板20A和20B的厚度小于罐10的上壳12和下壳14的壁厚度，但对于隔板可为多薄存在限制，因为隔板用以抑制液体燃料的快速和猛烈移动和/或严重波动。此外，形成传感器探头电容器的电极的布置是复杂的和昂贵的，且降低液位测量的准确度。在晃动的情况下，过大的隔板电极重新引导晃动的燃料在电容器电极之间的流动，从而有效地改变介电常数，从而导致液位测量误差。

本领域的状态是缺乏提供准确的和可重复的电容测量、占据相对小的体积并对于制造来说是经济的传感器探头。需要具有这些特性的改进的电容式传感器探头。

发明概要

提供一种改进的传感器探头。第一电极包括相对于彼此以角度关系布置的两个或多个第一板部分。第二电极包括相对于彼此以角度关系布置的两个或多个第二板部分。间隔件位于所述第一电极与所述第二电极之间，使得每一第一板部分与相应第二板部分以平行且基本上重叠的关系间隔开。紧固件将所述第一和第二电极紧固地固定在适当位置。

从所述两个或多个第一板部分的第一端发出的电场线在预定容限范围内终止于所述两个或多个第二板部分的相应第二端处。每一第一和第二板部分的厚度小于10毫米，且优选地小于5毫米，且更优选地在0.5毫米至4毫米的范围内。所述传感器探头可紧固地位于容纳液体的容器内，使得传感器探头与所述容器电隔离。

在优选实施方案中，所述间隔件是垫圈且所述紧固件包括螺栓和螺母。所述第一和第二电极包括与所述垫圈对准的孔，使得所述螺栓从所述第一电极的一侧延伸，所述第一电极将通过所述螺母紧固在所述第二电极的相对侧，进而将所述第一和第二电极紧固在适当位置。所述第一电极在相应孔周围可包括凹入的凹槽且所述垫圈包括与所述凹槽可互相啮合的肩部。