本發明涉及油量測量技術領域，特別涉及一種油量傳感器、應用該油量傳感器的油量測量系統及測量方法。

背景技術：

現有的液位傳感器，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角線割開，形成兩塊有效面積相等、對稱布置的三角形極板，利用多個測量探頭分別對兩三角形極板的電容值進行同步測量。應用該液位傳感器，當液體高度發生變化時，兩三角形極板分別與另一矩形電容板構成的二傳感器同時將液位高度信號轉換為電容信號，并通過測量探頭傳輸至信號處理模塊。信號處理模塊對電容信號進行處理，得到與液體的介電常數無關的液位高度。然而該種液位傳感器僅對一塊矩形電容板進行切割，由于邊緣效應的存在，電荷在矩形電容板和三角形極板上的分布不同，導致測量結果存在較大偏差，測量精度低。

技術實現要素：

本發明的主要目的是提供一種油量傳感器，旨在提高測量精度。

為實現上述目的，本發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構相同，二所述第一直角三角極板相互平行、且正對設置，組成第一電容器，二所述第二直角三角極板相互平行、且正對設置，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設置，對應的直角邊平行且相對設置，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設置，對應的直角邊平行且相對設置。

優選地，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于所述第二線路板朝向所述第一線路板的表面。

優選地，所述油量傳感器還包括套設于所述電極組件的外管體、和蓋設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。

優選地，所述端蓋組件靠近所述外管體的一端開設有進氣孔，所述外管體遠離所述端蓋組件的一端開設有進油孔，所述外管體形成有空腔，所述進氣口和所述進油孔均與所述空腔連通。

優選地，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。

本發明還提出一種油量測量系統，包括油箱，還包括所述的油量傳感器，所述油量傳感器設于所述油箱內，所述油量傳感器包括通訊連接的數據采集模塊和信號處理模塊。

優選地，所述油量測量系統還包括溫度傳感器，所述溫度傳感器設于所述油箱中，并與所述信號處理模塊通訊連接。

本發明還提出一種采用所述油量測量系統的測量方法，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；

根據采集的電容值c1、c2，計算油量高度h。

優選地，所述根據采集的電容值c1、c2，計算油量高度h的步驟包括：

提供一預設公式：其中c0為油量高度h等于0時，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；

根據所述預設公式計算油量高度h。

本發明技術方案的油量傳感器在使用時，垂直于油面，并浸入燃油中，燃油由油量傳感器的底部進入油量傳感器的內部，同時空氣由油量傳感器的上端排出，對應地，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，再根據板式電容器的計算公式，反推得到燃油高度。由于燃油和空氣的介電常數不同，為便于計算，使得燃油高度值不依賴于不同介質的介電常數，本發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設置，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應平行設置。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明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術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明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖示出的結構獲得其他的附圖。

圖1為本發明油量傳感器一實施例的結構示意圖；

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構示意圖；

圖4為圖3中a處的放大圖；

圖5為本發明油量傳感器的測量原理示意圖。

附圖標號說明：

本發明目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

另外，各個實施例之間的技術方案可以相互結合，但是必須是以本領域普通技術人員能夠實現為基礎，當技術方案的結合出現相互矛盾或無法實現時應當認為這種技術方案的結合不存在，也不在本發明要求的保護范圍之內。

本發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的斜邊平行且相對設置，兩直角邊對應平行，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的斜邊平行且相對設置，兩直角邊對應平行；二所述第一直角三角極板11相互平行、且正對設置，組成第一電容器，二所述第二直角三角極板12相互平行、且正對設置，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，垂直于油面，并浸入燃油中，燃油由油量傳感器100的底部進入油量傳感器100的內部，同時空氣由油量傳感器100的上端排出，對應地，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，再根據板式電容器的計算公式，反推得到燃油高度。由于燃油和空氣的介電常數不同，為便于計算，使得燃油高度值不依賴于不同介質的介電常數，本發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的斜邊相對設置，第一直角三角極板11的兩直角邊和第二直角三角極板12的兩直角邊對應平行設置。

本發明技術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，再采用板式電容計算公式進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。

本發明技術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，從而構成第一電容器和第二電容器的兩個極板。

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。

本發明技術方案為保證電極組件10的結構強度，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還包括套設于所述電極組件10的外管體20、和蓋設于所述外管體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。

本發明技術方案的電極組件10外部套設有外管體20，外管體20的端部連接有端蓋組件30，外管體20的底壁設有一第一安裝槽和一第二安裝槽，端蓋組件30設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，進而使得構成第一電容器的兩第一直角三角極板11形成一定間距，以及構成第二電容器的兩第二直角三角極板12形成一定間距。

進一步地，端蓋組件30中部設有隔板，將端蓋組件30內部空間分割為與外管體20連通的第一容納腔和遠離外管體20的第二容納腔，第一安裝槽和第二安裝槽即設于該隔板上，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，隔板還開設有若干通孔，探針穿設該通孔而連接于芯片。

所述端蓋組件30靠近所述外管體20的一端開設有進氣孔31，所述外管體20遠離所述端蓋組件30的一端開設有進油孔21，所述外管體20形成有空腔，所述進氣口31和所述進油孔21均與所述空腔連通。

本發明技術方案的端蓋組件30靠近外管體20處開設有進氣孔31，使得油量傳感器100內部與外部大氣連通，保持內外壓強相等，提高測量精度，進油孔21的設置使得燃油能夠進入油量傳感器100內部。

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。

本發明技術方案的油量傳感器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到芯片。

本發明還提出一種油量測量系統，包括油箱，還包括所述的油量傳感器100，所述油量傳感器100設于所述油箱內，所述油量傳感器100包括通訊連接的數據采集模塊和信號處理模塊。

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

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

本發明技術方案的油量測量系統還包括溫度傳感器，用于監測燃油溫度變化，進而根據燃油密度-溫度曲線獲得不同時刻的燃油密度，通過燃油密度和燃油體積計算得到燃油質量。

本發明還提出一種采用所述油量測量系統的測量方法，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；

根據采集的電容值c1、c2，計算油量高度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為當前油位高度，ε0為空氣的介電常數，ε1為燃油的介電常數，s1、s2、s3、s4分別為極板面積，c0為油量高度h等于0時，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。根據板式電容計算公式，可以得到：

進一步地，

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

進一步地，

將上式變形得到

數據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傳遞到信號處理模塊，信號處理模塊根據事先存儲的零油位時的電容值c0，從而解算出油位高度h，其不受燃油或空氣的介電常數的影響。

所述根據采集的電容值c1、c2，計算油量高度h的步驟包括：

提供一預設公式：其中c0為油量高度h等于0時，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；

根據所述預設公式計算油量高度h。

以上所述僅為本發明的優選實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是在本發明的發明構思下，利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構變換，或直接/間接運用在其他相關的技術領域均包括在本發明的專利保護范圍內。