郭宏伟 王鹏
民航吉林空管分局，吉林 长春130022
摘要：本文讨论ELDIS雷达转台润滑油油位传感器的基本结构与工作原理，并分析在实际工作环境下可能产生的误差，同时提出减小误差和避免传感器失灵的方法。长春龙嘉机场安装的ELDIS雷达为S模式二次雷达。天线转台变速箱润滑油箱传感器为电容传感器，该类传感器具有高精度、高稳定性和持续测量等优点，同时具有很强的独立性。但测量精度与准确性会受到温度，润滑油质量等因素的影响。
关键词：电容油位传感器；介电常数
1.ELDIS雷达油位传感器组成及原理
ELDIS二次雷达油检测装置如图1所示
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润滑油油箱与检测探桶通过金属油管形成连通器装置，探桶中油位与油箱中保持一致。在探桶中装有电容油位传感器。
电容油位传感器利用探极与容器间形成的电容量随液位呈线性变化规律，将液位的变化量转换成线性的输出，可以直接显示液位高度或者通过无线传送直接发送给远程监控系统。电容传感器的电容值随油位变化规律可由下面公式计算得出
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由公式1.11可以看出，传感器的电容值与润滑油的介电常数εr正相关。
传感器电路的电流与传感器电容成正比，在4mA-20mA变化范围内线性对应油位值0%-100%。所以传感器电容值大小直接对应探测到的油位，因为润滑油的介电常数大小影响电容的电容值大小，因而，润滑油介电常数的变化会直接影响油位测量值。
电机在运行过程中，润滑油中的部分碳氢化合物分子被氧化生成酸，其中的添加剂也被逐渐消耗。在外电场作用下，酸中的离子会发生离子极化，形成内电场抵消外电场强度，从而使润滑油的介电常数增加。润滑油中水分含量、碳颗粒和铁磨粒含量以及总酸值的增加，都会导致润滑油介电常数的增加。另外，在长时间使用后，油中会混入一定量的积炭和金属磨屑，影响润滑油的介电常数。
2影响油位测量准确性的因素
2.1电机旋转时油位变化产生的测量误差
电机未启动时，齿轮箱润滑油油位与油位测量装置内的油位保持一致；电机旋转时，齿轮箱内润滑油随齿轮转动，产生与油位检测取样管道口方向垂直的速度分量，所以在电机开始旋转后，该处润滑油压强小于检测油管内润滑油的压强，这样会导致润滑油回流到齿轮箱，使齿轮箱内的油位略高于检测装置内的油位，产生测量误差。
2.2温度变化产生的测量误差
润滑油的介电常数会随温度变化，随着温度的升高，介电常数会增加，由公式1.11可以推断，当介电常数增加时，油位传感器电容会变大，从而导致传感器电路电路变大，油位指示数值跟随增大。同理，当温度降低时，介电常数会减小，由油位传感器电容会变大，从而导致传感器电路电路变小，油位指示数值跟随减小。
2.3润滑油变质产生的测量误差
如果长时间未更换润滑油，润滑油中会产生有机酸，铁屑等杂质，使润滑油的介电常数增加，最终导致油位测量值增大。
2.4低温导致的油位传感器失效
由图1，可以观察到油位测量装置的采样管路为裸露的金属材质，而且管路有一定的长度，在冬季温度较低时，由于管内润滑油处于静止状态，如果润滑油低温特性差，可能产生凝固或部分凝固现象，同时与齿轮箱连接的管口处处于负压状态，管路中油体会产生间隙，使得热传导受阻。凝固状态的润滑油，介电常数会有较大幅度的下降，从而导致油位传感器中电容和电流值大幅减小，造成读数过低导致传感器失效。此时如果停止转台旋转，齿轮箱内润滑油压强增加，温度较高的润滑油会流入检测装置油路，使管路内润滑油融化，油位传感器恢复正常工作状态。
3减小测量误差及避免传感器失灵的建议
3.1油位传感器校准
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当油位传感器产生稳定误差时，可以对其进行校准。如图2，校准过程可以通过调节微调电容和量程DIP调节开关实现。传感器测量电流范围为4-20mA。
3.2减小油位测量误差的方法
油位测量误差产生的原因比较多样，所以应该根据具体情况，选择合适的方法减小误差。对于润滑油老化产生的误差，可以通过适当缩短润滑油更换周期来消除。针对温度变化产生的测量误差，可以定期调节油位传感器的微调电容进行补偿。
因为极端低温和润滑油低温特性差导致的油位传感器失灵，可以考虑更换低温性能好的润滑油，或者提高油位测量装置油路温度的办法来解决。
4结论
为减小ELDIS二次雷达齿轮箱润滑油油位测量误差，可以在旋转停止时进行观察，针对天气情况，选择合适的润滑油和更换周期，改善传感器的工作环境（温度）。
参考文献：
[1]ELDIS二次雷达技术资料汇编