电容式液位计制造技术

一种电容式液位计包括：一个测量电容器，一个参考电容器和一个标准电容器，这些电容器被连接至电子解释电路并且由该电子解释电路供电，其中该电子解释电路包括用于以某一频率给这些电容器充电和放电的开关；一个积分器，测量或参考电容器的电荷在被放电到标准电容器之前，可以被传送和积累至该积分器；一个比较器，用于将积分器的输出值与阈值进行比较；一个计数器；和一个处理装置或计算单元，用于根据以下公式计算箱体中液位：ｈ＝［ｎ↓［ｒｅｆ，ｅｍｐｔｙ］／（ｎ↓［ｒｅｆ］－ｎ↓［ｒｅｆ，ｅｍｐｔｙ］）］.［（ｎ↓［ｍｅａｓ］－ｎ↓［ｍｅａｓ，ｅｍｐｔｙ］）／ｎ↓［ｍｅａｓ，ｅｍｐｔｙ］］，式中ｎ为由该计数器读出的数值，分别为该参考电容器（在箱体）为空时的电容（ｎ↓［ｒｅｆ，ｅｍｐｔｙ］）、该参考电容器浸没在燃料中的电容（ｎ↓［ｒｅｆ］）、当箱体为空时该测量电容器的电容（ｎ↓［ｍｅａｓ，ｅｍｐｔｙ］）以及该测量电容器在待测液体中的电容（ｎ↓［ｍｅａｓ］），其中该计数器是一个计时器，用于测量该阈值的两个连续的溢出之间所用时间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种电容式液位计，其具有使用电荷转移方法的电 子电^各，并且涉及其作为液^f立计在燃料箱中的应用。
技术介绍
迄今为止，已经提出许多用于测量箱体中尤其是机动车辆的燃 料箱中的液位的装置。这些已知装置通常使用液位传感器或液位计 来发送反映容器中燃料液位的信号。这些液位传感器或液位计中的 一些包括测量电容器，该电容器 被放置在箱体整个高度之上，被设计成其容量可以随着箱体中液面高度的变化而可重复地变化；这些液位传感器或液位计还包4舌一个 参考电容器，该参考电容器位于箱体的底部以 <更始终被浸没在液体 中。因此，在申请WO 01/02817中公开了这才羊一种液位计，其中测 量电容器和参考电容器被连接至电子解释电路，且通过该电子解释 电路供电，该电子解释电路包括以某一频率给这些电容器充电和放 电的开关，以及一个积分器， 一个比较器和一个计凄t器。对于每一 次充电，电容器(测量或者参考)帔升至一个给定电压(V),由给定的电压得到一个给定的电量((^V'Q^s其中Cm^是测量电容器的电容)。该电量被传输至积分器，将积分器的输出值与预先i殳定的阈值进行比较。只要积分器的输出值保持小于该阈值，则积分器就通过该电容器(测量或者参考)在每次充电时继续接收电量Q=V.Cmeas。当积分器的输出值超过该阈值时，积分器被放电进入一 个标准电容器，被升至相同的电压(v),循环重新开始。计数器计算在给定的测量时间段超过阈值的次数，或者n。该次数与被测量的 电容(测量或者参考电容)成比例。目前，该电容本身要么与箱体 中的液位成比例(测量电容)，要么由液体的性质而定(参考电容)， 除了所述电容"为空"之外。最终得到以下关系ref，empty/(nref~nref，empty)] [(nmeas-nmeas，empty)/nmeas，empty〗，式中n为计数器读出的数值，分别是参考电容器在箱体为空时 的电容(nref，empty )、参考电容器浸没在燃料中的电容(nref )、测量电 容器在箱体为空时的电容(nmeas，empty )以及测量电容器的电容 (nmeas )，并且这是针对一个给定的测量时间革爻而言(更多细节请参 见有关的专利，在这方面的教导以引用形式并入本申请中。)这种液位计的缺点在于以下事实，即反应时间相对长(通常大 于一秒钟)，因为为了获得好的测量精确度，必需经历大量的阈值 溢出(超出，overshoot)(因此需要一个很长的测量时间段)。目前， 在某些系统中采用液位的瞬间值来关闭箱体的在某 一 装载位(fill level)之上的灌装阀(filling valve )。因此，如果灌装速度太快，该 液位有净皮超出的风险。为实-验目的，采用箱体中液位变化的"动态" 测量也证明是有利的(例如研究某些几何形状在灌装速度(fill rate ) 方面的有岁文性)。
技术实现思路
本申i青试图通过^是供 一 个具有更短响应时间的电容式液位计 来解决这个问题，其可用来跟踪在液位快速改变期间的变4匕。为 实现上述目的，本专利技术涉及一种电容式液位计，包括 一个电容器、 一个参考电容器和一个标准电容器，它们被连接至电子解释电路并 由它来供电，该电子解释电^各具有以某一频率对这些电容器进^f亍充电和放电的开关； 一个积分器，测量电容器或参考电容器的电荷在 被放入标准电容器之前被传输和积累至该积分器； 一个比较器，用 于将积分器的输出值和一个阈值进行比较；以及一个处理器或计算 单元，用于根据以下方程计算箱体中液位h — ，式中n为由计数器读出的数值，分別是该参考电容器在箱体为空时 的电容(nref，empty)，该参考电容器浸没在燃料中的电容(nref)，该测 量电容器在箱体为空时的电容(nmeas,empty )以及该测量电容器在待 测液体中的电容(nmeas)，该计数器是一个计时器，用于测量阈值的 两个相继的溢出之间所用的时间。因此，这种液4立计由于以下事实而不同于上述先有技术，该计 数器不记录给定时间段中阈值溢出的次数，而仅记录两个相继的阈 值溢出之间所用的时间。因此该测量的时间是两个阈值溢出之间的 时间，而不覆盖H个阈值溢出。因此它明显4交短。这种液位计优选^皮i殳计成按照以下步艰《进4于纟喿作1. 开始进4亍测量时，电子电^各用给定的离散电荷(discrete charge)激发测量电容器的充电，这借助于开关的正确定位，2. 改变开关的位置从而将电荷传送至积累电荷的积分器，3. 比较器比较积分器的输出值(通常是它的电压)和阈值(参 考电压)，4. 以某一频率Vi (充电频率)循环重复步骤1到3,直到积分 器的输出值大于该阈值，5. 这时，启动计数器，并且积分器通过标准电容器放电，6. 循环重复步骤1到3,直到第二次达到阈值，此时，停止计 数器，7. 如果适当，以参考电容器和它本身的标准重复步骤1到6，8. 计算单元确定相应液位的值(h)，以及9. 计算单元使用体积/液位(level)换算表来确定箱体中燃冲+的 体积(V)，该表适应于该箱体的形状。这种表可借助于一系列用已知量的液体(燃料)的测量，通过 液4立计的4交准编制而成。术语"液位计"用来表示一种装置，其能提供反映燃料箱中液 体的液位/体积的信号。根据本专利技术，该装置是一种集成电子装置， 即，包括一个用于处理(或者解释)由该测量装置传送的信号的电 子电路，该测量装置可用于确定箱体中液体的液位。才艮据本专利技术的液位计包括 一个测量电容器，^皮;改置在箱体整 个高度之上且—皮i殳计成其电容随着箱体中液体的液位可重复地变 化； 一个参考电容器，位于箱体的底部以〗更始终;故浸没在液体中； 以及一个标准电容器。这些电容器可以具有任何已知形状。它们可以包括平的或圓柱 体形的纟反，其电容受存在于4反之间的介质的影响，并且这是通过趋 肤效应。可替换地且优选地，它们包括通过干涉效应相互作用的叉 指型(覆瓦状的)电极，如美国专利第4,296,630号中描述的。这 些电才及安装在绝桑彖的载体上且看起来Y象印刷电路；此外，它们可以 通过类似于印刷电路的制造方法制备。术语"叉指型，，电极是指其线圏(loop)呈相互交叉手指状物 (finger)形式的绕组(coil)形式的电才及，这在上述的美国专利中 被描述。具体实施方式根据一个特别有利的变体(variant),根据本专利技术的液位计包括 一对叉指型测量电极，以及一对也是叉指型的参考电极，分别构成 测量电容器和参考电容器。后一对电极(参考电极)优选地设置于 载体的一端(该端将被放置/或固定在箱体的底部)，从而确保其总 是浸没在箱体中的液体中。参考电极在箱体中占有的相对高度优选 地低于测量电极对所占的相对高度，从而测量电极可以基本上存在 于液体的整个高度之上。以一种特别优选的方式，当液位计力文置在箱体中时，测量电容 器的电极手指(digit)可以垂直延伸，从而才艮据4寺测液位获4寻基本 上线性的信号。优选地，当液位计放置于箱体中时，测量电才及和参 考电才及的线圈都是垂直的。此外，它们有利地具有至少一个部分共 有的电极。连接都优选地被绝缘衬底(substrate)所覆盖，从而不千扰测量。至于标准电容，它们是位于包括测量电容和参考本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容式液位计，包括：测量电容器、参考电容器和标准电容器，这些电容器被连接至电子解释电路且由该电子解释电路供电，所述电子解释电路包括用于以某一频率使这些电容器充电和放电的开关；积分器，所述测量电容器或参考电容器的电荷在被放电到所述标准电容器中之前被传输至所述积分器并被积累；比较器，用于将所述积分器的输出值和一个阈值进行比较；以及处理器或计算单元，用于根据以下方程计算箱体中液体的液位：ｈ＝［ｎ↓［ｒｅｆ，ｅｍｐｔｙ］／（ｎ↓［ｒｅｆ］－ｎ↓［ｒｅｆ，ｅｍｐｔｙ］）］.［（ｎ↓［ｍｅａｓ］－ｎ↓［ｍｅａｓ，ｅｍｐｔｙ］）／ｎ↓［ｍｅａｓ，ｅｍｐｔｙ］］，式中ｎ为由所述计数器读出的数值，分别是所述参考电容器在箱体为空时的电容（ｎ↓［ｒｅｆ，ｅｍｐｔｙ］）、所述参考电容器浸没在燃料中的电容（ｎ↓［ｒｅｆ］）、所述测量电容器在箱体为空时的电容（ｎ↓［ｍｅａｓ，ｅｍｐｔｙ］）以及所述测量电容器在待测液体中的电容（ｎ↓［ｍｅａｓ］）；其特征在于，所述计数器是一个计时器，用于测量所述阈值的两个相继的溢出之间所用的时间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：博洛迪亚奈德诺夫，
申请(专利权)人：因勒纪汽车系统研究公司，
类型：发明
国别省市：BE[]