计算电容式燃料液位传感器的研究

发布时间：2017-10-24 17:17

  本文关键词：计算电容式燃料液位传感器的研究

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【摘要】：燃料液位的精确测量对于航空航天、船舶航海及交通运输等领域的发展至关重要。对变轨控制、姿态调整、返回等功能的末级燃料舱的液位测量需要更高的精确度。针对目前广泛应用的电容式燃料液位传感器在加工及装配过程中极易引入误差、存在毛细现象等问题,本文旨在将在电磁计量领域具有极高的准确度计算电容原理于电容式液位传感器相互融合,对基于计算电容原理的燃料液位传感器进行预研,主要研究内容如下:(1)对单管式计算电容变形结构进行分析,得到在非真空介质以及混合介质下的计算电容输出公式,同时,基于单管式计算电容结构建立了相应的计算电容原理的燃料液位测量模型,得出输出电容的液位测量公式,证明了该测量方法在理论上的可行性,为传感器的研制奠定了理论基础。(2)提出传感器需要达到的技术指标,同时对预研的计算电容式燃料液位传感器进行机械结构进行设计,采用单管结构代替传统的由内外电极组成的双层套筒结构,易于加工装配且减少了误差源。对各部分的加工工艺进行了优化。(3)设计了传感器的性能试验,搭建测量装置,通过实验确定传感器的线性度、分辨力、重复性以及迟滞等参数,并且通过与预期的技术指标进行对比判断传感器的合格性。同时,分析对比液位测量模型和实验特性曲线间的关系,并以实测值为基础对数学模型进行修正,引入修正系数K,完善基于计算电容理论的燃料液位测量模型。本文的研究为燃料液位测量领域提供了新的思路,并为计算电容原理探索了新的应用领域。
【关键词】：计算电容 燃料液位测量 理论特性模型 单管式传感器
【学位授予单位】：中国计量学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 1 绪论12-22
• 1.1 课题的目的与意义12-13
• 1.2 燃料液位测量技术研究现状13-18
• 1.2.1 液位测量方法研究现状13-16
• 1.2.2 电容式液位测量技术发展现状16-18
• 1.3 计算电容原理研究现状18-20
• 1.3.1 计算电容原理18-19
• 1.3.2 计算电容原理的发展现状19-20
• 1.4 主要研究内容20-22
• 2 计算电容的液位测量理论模型22-35
• 2.1 计算电容原理22-25
• 2.2 计算电容原理在单管结构上的应用25-31
• 2.2.1 单一介质中单管结构的计算模型26
• 2.2.2 非单一介质中单管结构的计算模型26-31
• 2.3 传感器液位测量模型的建立31-33
• 2.4 本章小结33-35
• 3 计算电容式燃料液位传感器方案设计研究35-39
• 3.1 技术指标分析35-36
• 3.2 总体方案规划与设计36-37
• 3.2.1 机械结构设计及实现36
• 3.2.2 传感器的性能试验36-37
• 3.2.3 计算电容的液位测量模型修正37
• 3.3 课题难点分析与论证37
• 3.4 本章小结37-39
• 4 机械结构设计及实现39-47
• 4.1 机械结构设计40-43
• 4.2 传感器输出信号中杂散电容的消除43-44
• 4.2.1 等位环结构43-44
• 4.2.2 整体屏蔽接地44
• 4.2.3 金属销引出导线44
• 4.3 机械结构实现44-46
• 4.4 本章小结46-47
• 5 实验设计及传感器性能的研究47-58
• 5.1 液位测量试验的设计47-48
• 5.2 计算电容式燃料液位传感器性能试验48-56
• 5.2.1 传感器线性度及分辨力实验48-50
• 5.2.2 传感器重复性实验50-53
• 5.2.3 传感器迟滞试验53-56
• 5.3 测量模型的参数修正56-57
• 5.4 总结57-58
• 6 总结与展望58-60
• 6.1 总结58-59
• 6.2 论文创新点59
• 6.3 工作展望59-60
• 参考文献60-64
• 附录A 石英管形位误差检测报告64-69
• 作者简历69-70

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本文编号：1089739