表10-3列出了一些物质的介电常数值,可以看出不同物质的介电常数存在差异,燃料识别的工作原理是根据不同成分的液体介电常数不同来进行的。
根据物理学内容,测量介电常数可以转化为测量电容值。燃料识别传感器其实就是一种变介电常数电容传感器,通过其内部的燃料成分不同,会导致其电容量发生变化。这个变化的电容量通过C/V芯片转换为电压信号并传输给主控芯片。主控芯片读取数据进行处理,并根据设定好的程序对汽车各项参数进行修正。
图10-10 燃料识别系统结构
表10-3 一些物质的介电常数
下面将燃料识别传感器简化为一个基本的电容传感器进行介绍。以平行板电容器为例,如果不考虑边缘效应,由物理学可知,电容器的电容量是构成电容器的两极片形状、大小、相互位置及电介质介电常数的函数。其电容量为
式中 C——电容;
ε——两极板间介质的介电常数;
S——两极板相对有效面积;
δ——两极板的间隙。(www.daowen.com)
现在只要保证S和δ的值不变,仅仅改变ε的值,就可以把该参数的变化变为单一的电容式的变化,再通过测量转换电路,将其转换成电压信号供控制芯片处理。
这里使用的为变介电常数电容传感器,是由内直径为2r和外径为2R的圆筒所构成,这个材质均做了绝缘处理。内筒的直径为2r,外筒的直径为2R,高度为h。如图10-11所示。
电容传感器必须安装在油品液面以下,液面浸过传感器,保证两个圆筒之中的充满油品,此时传感器的电容值见式(10-11)
图10-11 介电常数电容传感器
因为R、r和h都为常量,传感器规格已经确定。根据式(10-9)可以得到,传感器输出的电容量C与油品的介电常数ε成线性比例关系。利用物理学公式,将油品识别变成电容的测量问题。
目前的燃料识别系统只针对乙醇燃料设计制作,对于甲醇燃料,这种类型的传感器也能适用。长安大学刘生全教授的研究团队研发出了甲醇燃料成分传感器,并利用HG2612B电容测试仪对不同比例的甲醇汽油的电容率进行了测试,如图10-12所示,可见不同比例的甲醇汽油的电容率差别明显,利用此种方法可以有效区分不同成分的甲醇汽油。
图10-12 不同比例申醇汽油电容率
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