C2?2?(h?x)?2
ln(R/r)C?C1?C2?2?x?12??h?x??2?ln(R/r)ln(R/r)
2?h?12???1??2??2??xln(R/r)ln(R/r)其中： h——电容器总高度；
x——电容器浸入液体的深度； R——同心圆电极的外半径； r——同心圆电极的内半径； ε1——液体介电常数； ε2——空气介电常数；
当容器尺寸和液体介质确定后，则：
a?2?h?1?constant
ln(R/r)b?2???1??2??2?constant
ln(R/r)那么，C=a+bx，说明电容量C与电容器浸入液体的深度x成正比。
当燃油量改变时，传感器的电容随之成比例的改变，再通过测量系统将电容量转化成直流电压信号，又经过数字化后输入到显示设备的微处理装置，最终计算出燃油液面高度变化后的油量容积，并显示出来。具体工作过程见图3-2.
3.2 优点与缺点
变介电常数电容传感器具有以下的优点与缺点[9]： （1）优点
①温度稳定性好：电容传感器的电容值一般与电极材料无关，有利于选择温度系数低的材料，又因本身发热极小，影响稳定性甚微；
②结构简单：电容传感器结构简单，易于制造，易于保证高的精度，可以做得非常小巧，以实现某些特殊的测量；
③适应性强：电容式传感器能工作恶劣环境中，可以承受很大的温度变化，承受高压力，高冲击，过载等；能测量超高温和低压差，也能对带磁工件进行测量；
④动态响应好：电容传感器由于带电极板间的静电引力很小（约几个10-5 N），又由于
它的可动部分质量很轻，因此其固有频率很高，动态响应时间短，能在几兆赫兹的频率下工作，特别适用于动态测量。
⑤灵敏度高：电容传感器带电极板间的静电引力很小，所需输入力和输入能量极小，因而可测极低的压力和很小的加速度、位移等，使得分辨率高，能测量0.01μm甚至更小的位移。
（2）缺点
①输出阻抗高，负载能力差：电容传感器的容量受其电极的几何尺寸等限制，一般只有几个皮法到几百皮法，使传感器的输出阻抗很高，负载能力很差，易受外界干扰影响而产生不稳定现象，严重时甚至无法工作，必须采取屏蔽措施，从而给设计和使用带来极大的不便。
②干扰电容影响大：电容传感器的初始电容量小，而连接传感器和电子线路的引线电缆电容、电子线路的杂散电容以及传感器内极板与其周围导体构成的干扰电容却较大，不仅降低了传感器的灵敏度，还影响测量精度。
③输出特性为非线性。 4 高分子湿度传感器
对空气进行增湿或减湿以保持座舱空气具有适宜的湿度。舱内空气太干燥会使乘员感到不适；舱内空气湿度过大会使空调系统结冰，舱内出现滴水和雾气，座舱玻璃结雾并影响电子设备。因此，对座舱内湿度的控制非常重要。 4.1 工作原理
该传感器的敏感膜材料采用聚乙烯醇、醋酸纤维素、聚酸胺等高分子材料，具有非常丰富的材料结构和物理、化学现象[10]。高分子材料的敏感作用就是将材料的物化特性转化为传感器的阻抗特性，然后再加以测量。按其测量原理，一般可分为电容型、电阻型、声表面波型和光学型等，并以前两类为主。 4.1.1 电容型高分子湿度传感器
此类传感器的结构一般为“三明治”结构[11]，如图4-1所示。
在上、下电极间夹着高分子湿敏材料，当环境湿度发生变化时，高分子湿敏材料感湿后，其材料的介电常数发生变化，电容量也随之变化，再配合测量电路即可得到相应的湿度。电容变化量与相对湿度成正相关，且成线性关系。 4.1.2 电阻型高分子湿度传感器
电阻式湿敏高分子材料很多，常见的是高分子电解质-聚苯乙烯磺酸锂，其湿度传感器的结构如图4-2所示。先制成憎水性聚苯乙烯基片，然后制成一层亲水性磺化聚苯乙烯，在 LiCl溶液中经离子交换，得到感湿性很强的聚苯乙烯磺酸锂感湿膜。在感湿膜上印刷梳状电极，即制成了高分子湿度传感器。聚苯乙烯磺酸锂是一种强电解质，具有极强的吸水性，吸水后电离，在其水溶液中就含有大量的锂离子，随吸湿量不同，聚苯乙烯磺酸锂的阻值也不同，配合测量电路即可得到相应的湿度[12]。 4.2 优点与缺点
高分子湿度传感器具有以下优点与缺点： （1）优点
电容型高分子湿度传感器的吸湿响应时间短，一般小于5秒，感湿特性受温度影响小，在5- 50℃范围内，电容温度系数一般为0.06% RH/℃。
电阻型高分子湿度传感器的吸湿响应时间较短，其湿滞小，稳定性好。 （2）缺点
具有漂移现象；可靠性不理想；抗干扰能力不强；易老化。 5 无线电高度传感器
为了实时了解直升机的飞行高度以保证安全和进行相关安排，需使用高度传感器进行测量。常用的测量方法有3种[13]：利用无线电波的反射特性来测量飞行高度（本文所采用的的方法）；测量飞机垂直地面运动的线加速度来获取飞行高度；测量大气参数来得到飞行高度。
5.1 工作原理 5.1.1 基本原理
无线电高度传感器是利用无线电波的反射特性来测量飞行高度。
如图5-1所示，A和B处分别装有发射机和接收机，且两点距离为l，已知电波在空气中的传播速度c约为3×108 m/s。从A点发射电波，通过两种路径可到达B点，一种是从A
点直接到达B点，另一种是从A点经地面O点反射至B点。
第一种路径所需的时间t1为：
t1?l/c
第二种路径所需的时间t2为：
2h2?l2t2?
c两次的时间差t为：
2h2?l2?lt?t2?t1?
c则可得到：
h?122ct?2lct?3l2 2若发射机和接收机合为一体（l=0），那么：
1h?ct
2测量出无线电波发射和接收的时间差t即可得到飞行高度h。 5.1.2 测量原理
由于要测量的时间差一般较小，故常采用间接的方法来测量，如调频式无线电高度传感器是通过调制周期来测量时间差的，从而计算得到高度[14]。高度公式为：
lcfh???bT
22?F其中，ΔF为发射源所产生信号的线性调频宽度，fb为反射信号与本振信号混频产生的低频信号的差频，T为调制周期。 5.2 优点与缺点
无线电高度传感器在低空时测量高度精度很高，但若遇飞行点地面海拔高度未知时无法将所测得的真实高度转化为飞机所在点的海拔高度，且遇地形不平时易产生阶梯误差。另外，如果测量时直升机有垂直方向的速度，则由于多普勒效应的存在而产生误差。以上误差在低空时可忽略不计，但在高空时误差较大。 6 结论
上述5中传感器对于保证直升机安全高效地工作有着至关重要的作用，全面认识和了解传感器的原理和特性对于传感器的发展和改进有重要意义。本文仅介绍了5种传感器所有类型中其中一种，在实际应用中应该结合具体情况选用不同传感器。
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