[发明专利]一种埋入式防爆燃油测量装置

说明书

本发明提供了一种埋入式防爆燃油测量装置，用于测量飞行器的油箱内的燃油量，所述埋入式防爆燃油测量装置包括：电容式油量传感器，用于将所述油箱内燃油的液面高度转换为电容量；以及测量模块，与所述电容式油量传感器集成为一体，用于测量所述电容量并基于所测量的电容量来获得所述油箱内的燃油量。

技术领域

本发明涉及一种埋入式防爆燃油测量装置。

背景技术

飞机燃油测量系统是飞机燃油系统的重要组成部分，其根本目标在于提供精确的燃油油量信息。早期的飞机采用耗表传感器技术指示整机剩余油量，从20世纪70年代开始，以计算机为基础的燃油测量系统采用线性传感器技术使整体的精确度、可靠性等各方面得到了极大的提升，数字式燃油测量系统在B757、B767飞机上率先得到应用。随着各方面技术的发展，数字化、智能化、集成化已然成为飞机燃油测量系统未来发展的主要趋势。

当前在飞机燃油测量系统中常用的传感器主要是电容式油位传感器，例如在B757/B767飞机上使用的霍尼韦尔公司生产的基于电容燃油传感器的数字式燃油测量系统。

电容式燃油传感器由安装在一起的一组同轴铝合金管组成，保持一定间隙的两个内外管相当于电容器的极板。它们相对飞机水平飞行状态垂直于燃油油面安装在油箱内，电容器有一部分浸入油中，浸入高度随着油量的多少而变化。电容器的电容量与极板间的距离及极板面积有关，同时还与极板间的工作介质有关。

具体而言，图1示出传统的圆柱形电容式油量传感器的工作原理图。如图1所示，电容器的一部分浸入油中，电容器浸入部分和伸出油面部分极板间的介质不同：其一是燃油；另一是空气和燃油的混合气体(近似于空气)。当不考虑边缘效应时，电容器的总电容量特性方程可由公式(1)来表示。

其中：C为两个极板间的电容量(μF)；ε₁为燃油的介电常数；ε₀为燃油上方混合气体的介电常数；R2为外管电极的半径(mm)；R1为内管电极的半径(mm)；h为内外管的总高度(mm)；X为液面与内外管底部的高度(mm)。

当油箱未加油时，以空气为介质，加油后，则以燃油为介质。燃油的介电常数约为空气的两倍，所以当油箱内燃油液面高度发生变化时，会使传感器电容量发生微小的变化，即，电容量随着液面高度变化呈线性变化。测量到的电容增量ΔC为：

液面高度变化与传感器电容变化具有对应关系，由此将对液面高度的测量，转换成对传感器电容量的测量。

在大型客机中由于载油量大、油箱分布范围广，为了精确地测量燃油油量，往往需要安装多达几十个的传感器，如A737油箱内有32个油量传感器，A340油箱内有90个油量传感器，B747有67个油量传感器。如果全部传感器采用插入式安装方式，则不仅增加了飞机自重，而且会对燃油箱的整体结构造成极大的破坏。另外，目前我国飞机燃油传感器主要采用模拟信号传输方式，敏感电容部分和传输电缆置于油箱内部，测量电路固定在油箱外壁。亦即，在燃油传感器的安装过程中，需要对油箱进行诸如钻孔的处理。这样的传感器布置不仅造成信号传输电缆的分布电容和杂散电容对于信号的干扰大，大大影响了测量的准确性和测量精度，而且对燃油箱的整体结构造成破坏。

发明内容

鉴于上述问题，本发明通过改进传感器结构，整合传感器信号输出流，实现电容式传感器的整体埋入，从而使油箱整体结构得到优化。

具体地，根据本发明的一方面，提供了一种埋入式防爆燃油测量装置，用于测量飞行器的油箱内的燃油量，所述埋入式防爆燃油测量装置包括：

电容式油量传感器，用于将所述油箱内燃油的液面高度转换为电容量；以及

测量模块，与所述电容式油量传感器集成为一体，用于测量所述电容量并基于所测量的电容量来获得所述油箱内的燃油量。