Мифы о «точности» показаний емкостных датчиков уровня топлива (ДУТ)

Итак, речь о ТОЧНОСТИ измерения уровня Датчиками Уровня топлива (ДУТ'ами), устанавливаемыми в авто.
Речь о емкостных датчиках: Омником, Стрела, Техтонон, Epsilon и им подобным. 
Все производители пишут погрешность 1% , (кто чуть больше или меньше - у кого остатки совести есть, у кого совсем нет - до 0.1% ). 
Утверждаем, что погрешность таких датчиков в любых условиях применения на авто составит более 10%.
В других случаях доходит и до 20%. Принцип работы емкостного ДУТа - измерение емкости коаксиального конденсатора при заполнении его жидким диэлектриком.

Возьмем некий датчик с диаметрами трубок D1=5 мм, D2=20мм и длиной L=1м Формула емкости С:
С=40.13*Eps*L (пФ)

Измеряем С нужной нам точностью и вычисляем L уровень с этой точностью. Но есть ещё Eps - диэлектрическая проницаемость диэлектрика. В данной задаче это топливо. Eps зависит от:

  •  типа топлива 
  • состава топлива ( присадки разные, концентраты и т.д.) 
  • абсорбированной воды 
  • температуры топлива 
  • и других менее значительных показателей, но влияющих на проводимость 

Для неполярных диэлектриков Eps невелика и для керосинов, бензинов и дизельных топлив Eps изменяется в пределах: 2,1…3,2 (см.например источник, Хиппель А. Р. Диэлектрики и их применение 1959 Эме Ф. Диэлектрические измерения, 1967, Суслин М.А. Микроволновый контроль авиационных ГСМ и т.д.)
Погрешность измерений составит (считаем грубо) 2.1-3.2/((3.2+2.1)/2)= 41% !!! Нелохо?!
Оптимистичней: ( датчик отклиброван на топливе с Eps=2.65 – крайне непрактично) Тогда 2.1-2.65/((3.2+2.1)/2)= 20.7% !!! Лучше, но результат остается плохим.
Датчики у нас разные (одни калибруем под дизельное топливо, другие под керосин, третьи под бензин низкооктановый, по четвертые под бензин высокооктановый). Тогда Eps уложимся в интервал 2.1 – 2.4 (это для бензинов A80 и выше) Тогда 2.1-2.4/((2.1+2.4)/2)= 13.3% !!! 
Теперь посмотрим, как влияют сторонние добавки на Eps: Вода – полярный диэлектрик – у нее Eps=81. В 40 раз больше по сравнению с топливом. И абсорбируется топливом на ура. Посмотрим, какую ошибку даст, если топливо всосало в себя 0.01% воды (сутки баку постоять открытому на влажном воздухе) то Eps увеличится примерно на 0.08. Что даст ошибку соответственно 0.08/2.25 = 3.5% (О как!)
А если водичку чуток плеснуть в бак? Преднамеренно?
По присадкам (для бензина): Присадки на базе метиловых и бутиловых эфиров. Eps для них зашкаливает за сотню. Как влияет на точность – см. выше. тетраэтилсвинец – ну, хорошо хоть сейчас не пользуют. Железосодержащие присадки - датчик дурит из-за ее проводимости… Добавка этанола в бензин (могут добавлять до 10% от объема!!) – для него Eps около 25. Плюс гигроскопичен – сосет воду из воздуха.
Резюме: Чтобы получить на емкостном ДУТ’е малую погрешность (хотя бы менее 5%): 1) ДУТ должен уметь измерять Eps и соответственно вносить необходимую коррекцию 2) ДУТ должен уметь измерять проводимость топлива и вносить соответствующую коррекцию.

Информация: С.В. Балакин «ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ КЕРОСИНОВ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ И ПЛОТНОСТИ» Балакин С. В., Долгов Б. К., Филин В. М. «Опыт эксплуатации систем контроля заправки жидкостных ракет как основа создания системы нового поколения» Балакин С. В., Дывак А. Н., Филин В. М. «Фазовый способ измерения уровня топлива жидкостных ракет» МЕДВЕДЕВ, МИШИН, ШИВРИНСКИЙ «Емкостные уровнемеры топлива для автомобилей» ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес 5/2003 Информация с gpsinfo.ru

 

Видео >>>>