关于油箱液位检测用传感器选择、安装、液位防波动和油料残余油量算法的研究
当今车队管理中，油料的管理作为重要管理内容，具有非常实际的意义。

而油料管理中，对油箱内油料管理和对运载的油料管理都是管理的重点，为了便于管理，我们采用了传感器加无线数据传输装置的办法，将数据实时传输到上位机，以便于实时的数据采集和处理。

为了达到这个目的，我们必须解决如下问题：油料测量传感器的选择，传感器的安装和固定，液位防波动监测算法，不规则油箱残余油量算法等内容。

下文将逐一论述解决办法。

油料液位传感器的选择研究：
1．几种常用液位传感器用于油箱液位检测的优缺点。

2．其他检测油箱液位的途径。

液位传感器的安装可靠性研究：
1．传感器长度选择。

2．关于油料晃动对传感器冲击研究。

车辆在行使过程中，因为路面不平或车速的变化，会导致油箱进行左右/前后晃动，这些晃动会使油料运动并冲击传感器，长时间、持续的晃动力作用于传感器，会使传感器的固定端产生不断的变形，并带动连接处，长时间的周期作用，使连接处产生疲劳而断裂，导致漏油。

油料晃动对传感器冲击图如下：
抽象后受力分析图如下：
由于大部分液位传感器都是单端固定，这种方式适合静止液面的测量，但对于晃动的液面，传感器的安装点处受到周期性的冲击作用，而且，液位传感器越长，所受到的扭力越大，破坏作用越大，因此，在移动车辆的油箱监测中，建议在液位传感器底部增加一个弹性的支撑点，用户对液位传感器进行两端固定，使作用到传感器的力分摊到两端，以减小扭力对传感器的破坏。

弹性支撑示意图如下：
3．传感器与油箱的接口处理。

（法兰盘与传感安装套管）
4．
液位防波动检测算法研究：
1．传感器安装位置对液位防波动没有太大影响。

左右对称形油箱
一般来说，对于左右对称型油箱，建议安装在油箱中部竖直向下。

如下图
这样的安装方式，不论油料如何变化，对液位检测都没有太多影响（除非油料围绕中心旋转，可能产生中间凹陷的蜗旋，但这在实际使用中基本不会发生），因为在油料晃动时，左右体积相等，向左晃动时，左侧油料增加量与右侧油料减少量相等，而中间正好相互抵消，仍然处于中间点，相反方向也是一样。

所以，对于左右对称形规则油箱中部竖直安装传感器测得的液位值，可以在不需要任何防波动算法校正下直接使用。

当传感器安装到规则油箱中部靠近一侧时，在油料晃动时，液面会随着晃动而上下改变，测量的液位值会发生较大偏差，但我们是否发现有这样的规律，如果油箱规则，晃动时液位的增加量和减少量是相等的，如下图：
我们可以通过数学算数平均值的方法，将液位校正，但这种校正方法需要一个合适的采样频率为基准，就是我们的多次采样要在晃动的偶数次内的数据，然后通过平均值，计算出实际的液位高度。

如果是奇数次，就会产生较大偏差，但这仍然比仅测量一次引起的偏差小得多。

而我们的目标是努力减少这种偏差，最好的减小误差的办法就是测量足够多次，例如晃动超过10次，这样，即使遇到奇数次，误差也小很多了。

但我们必须要考虑我们数据的实时性问题，如果晃动频率很高，就无所谓了，但如果频率很低，加入2秒钟一次，那晃动10次
以上需要的时间就需要20秒以上，这对于需要短时间内发送一次数据的系统来说，是个需要考虑解决的问题。

（关于油料晃动引起的问题，将在第3节详细说明）
左右不对称形油箱
2．加油时传感器安装位置对测量值准确性的影响。

3．油料晃动的频率及对液位检测准确性的影响。

4．车辆上下坡或斜面侧行使对液位测量的影响。

不规则油箱残余油料算法研究：
1．长方形油箱
方形油箱抽象外形图及截面图
如果h代表测量的液位高度，A代表底边宽度，L代表底边长度，B代表油箱高度，V代表油料体积，那么油料体积V与上述参量之间的公式为：
V=(A*L)*h 相当于方程：y=a*x
h=V/(A*L) 相当于方程：x=y/a
长方形油箱的液位/油料体积曲线是斜率为1/（A*L）的直线，线形度较好。

2．梯形油箱
3．长方形/梯形混合油箱
长方形/梯形混合油箱抽象外形图及截面图
4．椭圆形油箱
椭圆形油箱抽象外形图及截面图
如果h代表测量的液位高度，a代表长轴半径，b代表短轴半径，L代表油箱长度，V 代表油料体积，那么油料体积V与上述参量之间的公式为：
V=a/b* [(h-b)*sqr(2bh-h2)+b2*arcsin[(h-b)/b]+π*b2/2] *L
图示如下：
液位高度与剩余油料体积之间的曲线图如下：
5．圆形油箱
圆形油箱抽象外形图及截面图
圆形油箱作为椭圆形油箱的一个特例即a=b=r，代入到椭圆油箱公式中，得到如下结果：V= [(h-r)*sqr(2rh-h2)+r2*arcsin[(h-r)/r]+π*r2/2] *L
6．圆角近方形油箱。