摘要 介紹了一種用于測量汽車油箱液位的技術，利用電容量隨極板間介質變化的原理，以液晶顯示的方式顯示油箱剩余燃油量和箱內溫度。用于信號采集的電容探頭具有自動補償功能，確保測量結果不受溫度和雜質的影響。電容信號檢測使用高集成的電容數字轉換器，提高了測量精度。信號傳輸網絡易于和車身網絡系統集成，顯示結果準確、實時。
關鍵詞 油箱液位；電容探頭；自動補償；電容數字轉換器

隨著汽車工業和電子技術的發展，汽車電子化程度日益提高，各種機械式部件逐漸被電子產品替代，為人們提供了更加便捷、舒適的行車環境。為了適應機電一體化發展，本文闡述了一種數字電容式液位傳感器，替代傳統投入浮子式油箱液位傳感器。利用電容量隨電容極板間介質的介電常數變化這一原理，通過測量變化的電容量得到剩余燃油量，同時監控油箱內部的溫度。測量結果不但可以通過LCD顯示，而且能夠和行車速率等信息一起傳給車載ECU，計算汽車的續航里程數。傳感器主體由電容探頭、信號采集和處理電路、信號傳輸電路和信號顯示電路4部分組成。數字電容式液位傳感器帶自補償功能，消除了溫度和燃油雜質對測量結果產生影響，無可動部件的設計增加了它的使用壽命，測量結果準確，實時。

1 傳感器探頭設計
河流、水庫或者容器中液體的液位，可以通過監測浸在液體的兩極板之間的電容值得到。以轎車油箱為例，為了有更大的儲油空間，通常使用吹塑加工得到一個異形的油箱。不規則的形狀雖然給測量增加了難度，但油箱內部各個液位高度和容積是一一對應的關系，獲取實時的燃油高度，即可以得到此高度下的剩余燃油量。對于導電液體，為了避免短路，兩極板至少有一個需要絕緣，對于非導電液體，極板不需要絕緣。汽車行駛所用的燃油是不導電的液體混合物，可以用兩個金屬極板作為電容的電極。
電容量和極板的正對面積，間距和極板間介質的介電常數有關，當其中兩個量保持不變，第3個量發生變化時，電容值隨之變化?；谶@一原理，研制出了數字電容式液位傳感器。電容探頭結構如圖1所示，金屬極板A和極板B平行正對組成一對電容器，金屬極板A和極板C平行正對組成第二對電容器，極板B和極板C之間的空隙很小，可忽略不計。如圖2所示，測量汽車油箱的剩余油量時，電容探頭豎直地安裝在油箱中。極板B和極板C共用極板A，因此，設極板A和極板B之間產生的電容為測量電容c1，極板A和極板C之間產生的電容為參考電容c2。

εr表示燃油的相對介電常數；ε0表示常溫下空氣的介電常數；d表示兩極板之間的間距；L和L2分別表示極板B和極板C的長度；極板A、B和C的寬度都為W。