極板210的電容值，而C2為第二三角形極板220 的電容值。
[0054] 此外，圖2A還示出了一種包含三角形電容式傳感器2的液位測量系統(tǒng)。如圖2A所 示，該液位測量系統(tǒng)包括：LNG車載瓶內(nèi)腔1、設(shè)置于LNG車載瓶內(nèi)腔1中的三角形電容式傳 感器2、與三角形電容式傳感器2相連接的信號變送器3以及與信號變送器3相連接的液位 指示器4。其中，三角形電容式傳感器2包括第一三角形極板210和第二三角形極板220， 其結(jié)構(gòu)與上文描述相同。
[0055] 三角形電容式傳感器中的第一三角形極板210和第二三角形極板220通過兩個(gè)測 試探頭與信號變送器3相連接，兩個(gè)測試探頭測量得到第一三角形極板210和第二三角形 極板220各自的電容信號，信號變送器3將兩個(gè)測試探頭傳輸來的電容信號轉(zhuǎn)換為直流電 壓信號，通過設(shè)置于信號變送器3中的信號處理模塊計(jì)算液位高度，并通過液位顯示器4對 所計(jì)算的液位高度進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示.
[0056] 其中，第一三角形極板210和第二三角形極板220通過兩個(gè)測試探頭對LNG車載 瓶內(nèi)腔1中的液位高度進(jìn)行同時(shí)測量，并保證當(dāng)液位發(fā)生改變時(shí)，兩測量值成相對的趨勢 變化。
[0057] 信號變送器3能夠執(zhí)行步驟S120中計(jì)算第一三角形極板210和第二三角形極板 220的電容值的微變之比AC的處理，并能夠執(zhí)行步驟S130的處理，通過以上處理，能夠使 液位高度僅與兩值的變換相關(guān)，最后通過液位顯示器4對LNG車載瓶的液位進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。
[0058] 下面，描述本發(fā)明的一個(gè)應(yīng)用示例。
[0059] 假設(shè)三角形電容式傳感器2中兩個(gè)三角形極板（即第一三角形極板210和第二三 角形極板220)的極板高度為H。按照步驟S130設(shè)置好三角形電容式傳感器2。
[0060] 在步驟S120中，利用兩個(gè)測試探頭分別對第一三角形極板210和第二三角形極板 220的電容值進(jìn)行實(shí)時(shí)同步測量，將第一三角形極板210的電容值記為C 1，第二三角形極板 220的電容值記為C2。
[0061 ] 同時(shí)，在步驟S120中，計(jì)算第一三角形極板210的電容值C1與第二三角形極板220 的電容值C2的微變之比Δ C，即，。
[0062] 然后，在步驟S130中，根據(jù)如下測量公式計(jì)算LNG車載瓶的液位高度hx:
[0063] 由此可知，利用本發(fā)明的測量方法所計(jì)算的LNG車載瓶的液位高度只與三角形電 容式傳感器2中兩個(gè)三角形極板的電容值CAC 2的微變之比AC有關(guān)，而與LNG和空氣的 介電常數(shù)無關(guān)。
[0064] 下面給出以上測量公式的推導(dǎo)及論證。
[0065] 以布置成如圖2D所示的第一三角形極板210和第二三角形極板220為例（圖2C 所示的情況與此類似），這種情況下的極板高度等于三角形板面的垂直布置的直角邊長度。 另外，假設(shè)第一三角形極板210和第二三角形極板220各自外壁上設(shè)有聚四氟乙烯絕緣層， 兩個(gè)極板的板面各自到絕緣介質(zhì)表面間的距離為d。。
[0066] 兩個(gè)極板（即第一三角形極板210和第二三角形極板220)的高度和底邊寬度分 別為H、D，絕緣層的厚度為(1 2，空氣、LNG和絕緣層的介電常數(shù)分別為ε。、￡1和ε 2，第一三 角形極板210和第二三角形極板220的電容分別為Q、C2, LNG車載瓶的液位高度為hx。
[0067] 第一三角形極板210和第二三角形極板220之間電場的邊緣效應(yīng)忽略不計(jì)，于是 可得：
[0068] ?
[0069]
[0070] 汽車在行駛過程中，LNG、空氣的介電常數(shù)和液位高度會(huì)因時(shí)間和環(huán)境條件的改變 而產(chǎn)生變化，同時(shí)當(dāng)LNG的產(chǎn)地不同時(shí)，其介電常數(shù)更會(huì)有很大的差異。此時(shí)，公式一和公 式二相當(dāng)于三元二次方程組，為了消除介電常數(shù)的影響，Q、C 2同時(shí)對h x求微分可得：
[0076] 于是可得LNG車載瓶的液位高度兔=Τ?7：：，其只與C1、C2的微變之比有關(guān)，而與 I + AC LNG和空氣的介電常數(shù)無關(guān)，實(shí)現(xiàn)了液位的準(zhǔn)確實(shí)時(shí)測量。此外，液位高度與電容的微變之 比有關(guān)，所以適合于LNG車載瓶這種動(dòng)態(tài)液位的測量。
[0077] 盡管根據(jù)有限數(shù)量的實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是受益于上面的描述，本技術(shù)領(lǐng)域 內(nèi)的技術(shù)人員明白，在由此描述的本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以設(shè)想其它實(shí)施例。此外，應(yīng)當(dāng)注意， 本說明書中使用的語言主要是為了可讀性和教導(dǎo)的目的而選擇的，而不是為了解釋或者限 定本發(fā)明的主題而選擇的。因此，在不偏離所附權(quán)利要求書的范圍和精神的情況下，對于本 技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說許多修改和變更都是顯而易見的。對于本發(fā)明的范圍，對本 發(fā)明所做的公開是說明性的，而非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種利用三角形電容式傳感器進(jìn)行液位測量的方法，其特征在于，所述三角形電容 式傳感器包括：第一三角形極板、第二三角形極板以及矩形極板，所述第一三角形極板和所 述第二三角形極板的有效面積相等且對稱布置； 所述利用三角形電容式傳感器進(jìn)行液位測量的方法包括： 預(yù)先將所述三角形電容式傳感器按如下方式安裝于LNG車載瓶內(nèi)腔中：所述第一三角 形極板和所述第二三角形極板的板面位于同一平面內(nèi)，所述第一三角形極板和所述第二三 角形極板各自的最長邊相對并且平行設(shè)置，所述第一三角形極板和所述第二三角形極板的 最短邊分別與所述LNG車載瓶內(nèi)腔中的液面平行，所述矩形極板的板面與所述第一三角形 極板和所述第二三角形極板的板面平行布置，并且所述矩形極板的板面與所述第一三角形 極板和所述第二三角形極板的板面相對； 利用兩個(gè)測試探頭分別對所述第一三角形極板和所述第二三角形極板的電容值進(jìn)行 實(shí)時(shí)同步測量，并計(jì)算所述第一三角形極板和所述第二三角形極板的電容值的微變之比； 根據(jù)所述第一三角形極板和所述第二三角形極板的電容值的微變之比以及所述第 一三角形極板與所述第二三角形極板的極板板面的高，獲得所述LNG車載瓶的液位高度。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用三角形電容式傳感器進(jìn)行液位測量的方法，其特征在 于，所述LNG車載瓶的液位高度根據(jù)如下公式獲得：其中，^表示所述LNG車載瓶的液位高度，H表示所述第一三角形極板與所述第二三角 形極板的極板板面的高，AC表示所述第一三角形極板和所述第二三角形極板的電容值的 微變之比，且，其中Ci為所述第一三角形極板的電容值，而c2為所述第二三角形 極板的電容值。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用三角形電容式傳感器進(jìn)行液位測量的方法，其特征 在于，該方法還包括：預(yù)先在所述第一三角形極板和所述第二三角形極板的外壁上設(shè)置絕 緣層。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用三角形電容式傳感器進(jìn)行液位測量的方法，其特征 在于，將所述第一三角形極板和所述第二三角形極板各自的板面以垂直所述LNG車載瓶內(nèi) 腔中的液面的方式設(shè)置。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用三角形電容式傳感器進(jìn)行液位測量的方法，其特征 在于，所述第一三角形極板和所述第二三角形極板的極板形狀均為相同的直角三角形，該 直角三角型的直角邊的長度分別為H和D;在使用時(shí)，長度為H的直角邊垂直液面設(shè)置，而 長度為D的直角邊平行液面設(shè)置，H和D分別為正數(shù)。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用三角形電容式傳感器進(jìn)行液位測量的方法，其特征在 于，所述第一三角形極板和第二三角形極板各自的最長邊之間的距離的取值范圍為（Omm， 5mm] 〇7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用三角形電容式傳感器進(jìn)行液位測量的方法，其特征在 于，H等于LNG車載瓶內(nèi)膽圓形截面的直徑。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用三角形電容式傳感器進(jìn)行液位測量的方法，其特征在 于，D等于80mm;H的數(shù)值為以下之一： 500mm;600mm;650mm〇
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種利用三角形電容式傳感器進(jìn)行液位測量的方法，該方法包括：預(yù)先將三角形電容式傳感器安裝于LNG車載瓶內(nèi)腔中；利用兩個(gè)測試探頭分別對三角形電容式傳感器的第一三角形極板和第二三角形極板的電容值進(jìn)行實(shí)時(shí)同步測量，并計(jì)算第一三角形極板和第二三角形極板的電容值的微變之比；根據(jù)第一三角形極板和第二三角形極板的電容值的微變之比以及第一三角形極板與第二三角形極板的極板板面的高，獲得LNG車載瓶的液位高度。本發(fā)明的上述技術(shù)能夠不受LNG介電常數(shù)的影響下對液位高度進(jìn)行準(zhǔn)確測量。
【IPC分類】G01F23/26
【公開號】CN105091979
【申請?zhí)枴緾N201510602544
【發(fā)明人】陳樹軍, 付越, 夏莉, 張海紅
【申請人】中國石油大學(xué)(華東)
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年9月21日