李政清，李新娥，叶娟

（中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西 太原 030051）

0 引言

燃油液位计是发动机燃油保障系统的一个重要装置，它的测量结果是工作人员决定发动机工作状态、工作时限的依据之一。燃油液位计的功能是准确地测量油箱的剩余油量以维持对发动机的自动供油，使发动机能够正常地运行。变介电常数的电容式传感器广泛用于各种燃油或非导电液体的液位测量，它具有温度稳定性好、测量精度高、动态响应好、结构简单、工作可靠、动态响应快、使用方便等一系列优点，特别适宜动态、在线测量[1]。

1 液位传感器原理

电容式液位传感器是利用液位的变化使电容值改变的原理进行测量，如图1为电容式液位传感器的原理图。

图1 变介电常数电容式传感器

两个金属圆筒分别为电容器的两个极板，R为外筒内径，r为内筒外径，燃油介电常数为ε，空气介电常数为ε0，液面高度为Lx，圆筒高度L，其电容量计算公式如下：

其中参数R、r、ε、ε0、L不变，电容量与液面高度Lx变化成正比。采用合适的信号转换电路即可将剩余油量进行测量。为减弱边缘效应的影响，传感器做得较小，R与r的值非常接近[2]。

液位传感器输出的电容信号很小（10～1000pF的数量级），又存在传感器及其连接导线杂散电容和寄生电容的影响[3-4]，电容信号测量电路的设计对于系统的设计非常关键。为实现高精度实时测控，拟采用德国ACAM公司的通用电容检测芯片PSØ21设计传感器的信号转换电路。……