Приборы для измерения температуры самолета
Биметаллические датчики температуры прямого считывания часто используются в легких самолетах для измерения температуры атмосферного воздуха или температуры наружного воздуха (OAT). В этом приложении собирающий зонд выступает через лобовое стекло самолета и подвергается воздействию атмосферного воздуха. Свернутый конец биметаллической полоски в головке прибора находится прямо внутри лобового стекла, где его может прочитать пилот. [Рисунки 1 и 2]
Калибровка циферблата в градусах Фаренгейта или Цельсия, а не в фунтах на квадратный дюйм, обеспечивает показание температуры. В датчике этого типа чувствительная колба размещается в области, где необходимо измерить температуру. Длинная капиллярная трубка соединяет грушу с трубкой Бурдона в корпусе прибора. Узкий диаметр капиллярной трубки гарантирует, что летучая жидкость будет легкой и останется в основном в колбе датчика. Температуру масла иногда измеряют таким образом.
Термометры электрического сопротивления широко используются во многих типах самолетов для измерения температуры воздуха в карбюраторе, масла, температуры атмосферного воздуха и многого другого. Они используются для измерения низких и средних температур в диапазоне от –70 °C до 150 °C.
При изменении измеряемой температуры изменяется сопротивление металла, и индикатор измерения сопротивления показывает, в какой степени. Рис. 3. Чувствительная колба электрического термометра сопротивления |
Индикатор содержит прибор для измерения сопротивления. Иногда используется модифицированная форма схемы моста Уитстона. Измеритель с мостом Уитстона работает по принципу уравновешивания одного неизвестного сопротивления другими известными сопротивлениями. Упрощенная форма схемы моста Уитстона показана на рисунке 4. Три одинаковых сопротивления [рис. 4A, B и C] соединены в мостовую схему в форме ромба. Резистор с неизвестным значением [Рисунок 4D] также является частью схемы. Неизвестное сопротивление представляет собой сопротивление термобаллона системы электрического термометра сопротивления. Гальванометр присоединен поперек цепи в точках X и Y.
| 6 |
Когда температура заставляет сопротивление лампы равняться сопротивлению других сопротивлений, разность потенциалов между точками X и Y в цепи отсутствует.
Следовательно, в плече гальванометра цепи ток не течет. Если температура колбы изменяется, ее сопротивление также изменяется, и мост становится неуравновешенным, в результате чего ток течет через гальванометр в том или ином направлении. Стрелка гальванометра на самом деле является стрелкой датчика температуры. Когда он движется по циферблату, откалиброванному в градусах, он показывает температуру. Многие индикаторы снабжены винтом регулировки нуля на лицевой стороне прибора. Это регулирует натяжение обнуляющей пружины указателя, когда мост находится в точке баланса (положение, в котором мостовая схема уравновешена и через счетчик не протекает ток).
Ратиометр Электрические термометры сопротивления
Другим способом определения температуры при использовании электрического термометра сопротивления является использование логометра. Индикатор моста Уитстона подвержен ошибкам из-за колебаний сетевого напряжения. Рационометр более стабилен и может обеспечить более высокую точность.
Как следует из названия, логометрический термометр сопротивления измеряет соотношение токов.Чувствительная часть колбы сопротивления логометра электрического термометра сопротивления по существу такая же, как описано выше. Схема содержит переменное сопротивление и постоянное сопротивление для обеспечения индикации. Он содержит две ветви для текущего потока. У каждого есть катушка, установленная с обеих сторон узла указателя, который установлен в магнитном поле большого постоянного магнита. Изменяющийся ток, протекающий через катушки, вызывает формирование различных магнитных полей, которые реагируют с большим магнитным полем постоянного магнита. Это взаимодействие вращает указатель относительно циферблата, откалиброванного в градусах Фаренгейта или Цельсия, что дает индикацию температуры. [Рисунок 5]
Рисунок 5. Индикатор измерения температуры ратиометра имеет две катушки. Поскольку сопротивление колбы датчика зависит от температуры, через катушки протекает разный ток. Это создает различные магнитные поля. Эти поля взаимодействуют с магнитным полем большого постоянного магнита, что приводит к индикации температуры |
Например, если сопротивление термобаллона равно значению постоянного сопротивления (R), через катушки протекают равные значения тока.
Крутящие моменты, вызванные магнитным полем, создаваемым каждой катушкой, одинаковы и компенсируют любое движение в большем магнитном поле. Стрелка индикатора будет находиться в вертикальном положении. Если температура лампы увеличивается, ее сопротивление также увеличивается. Это приводит к увеличению тока, протекающего через ветвь цепи катушки А. Это создает более сильное магнитное поле в катушке A, чем в катушке B. Следовательно, крутящий момент на катушке A увеличивается, и она притягивается вниз в более слабую часть большого магнитного поля. В то же время через резистор колбы датчика и катушку B протекает меньший ток, в результате чего катушка B формирует более слабое магнитное поле, которое притягивается вверх в область более сильного магнитного поля постоянного магнита. Стрелка перестает вращаться, когда поля достигают новой точки баланса, которая напрямую связана с сопротивлением в сенсорной лампе. Противоположное этому действие имело бы место, если бы температура термочувствительной колбы понизилась.
Ратиометрические системы измерения температуры используются для измерения температуры моторного масла, наружного воздуха, воздуха в карбюраторе и других температур во многих типах самолетов. Они особенно востребованы для измерения температурных условий, где важна точность или встречаются большие колебания напряжения питания.
Термопарные индикаторы температуры
Термопара представляет собой цепь или соединение двух разнородных металлов. Металлы соприкасаются в двух отдельных соединениях. Если один из спаев нагревается до более высокой температуры, чем другой, в цепи возникает электродвижущая сила. Это напряжение прямо пропорционально температуре. Итак, измеряя величину электродвижущей силы, можно определить температуру. Вольтметр помещают на более холодный из двух спаев термопары. При необходимости он калибруется в градусах Фаренгейта или Цельсия. Чем горячее становится высокотемпературный спай (горячий спай), тем больше создаваемая электродвижущая сила и тем выше показания температуры на измерителе.
[Рисунок 6]| Рис. 6. Термопары объединяют два разных металла, которые при нагревании вызывают протекание тока |
Величина напряжения, создаваемого разнородными металлами при нагревании, измеряется в милливольтах. Поэтому выводы термопары предназначены для обеспечения определенного сопротивления в цепи термопары (обычно очень небольшого). Их материал, длина или размер поперечного сечения не могут быть изменены без компенсации возможного изменения общего сопротивления.
Каждый провод, соединяющий обратно с вольтметром, должен быть изготовлен из того же металла, что и часть термопары, к которой он подключен. Например, медный провод подключается к медной части горячего спая, а константановый провод подключается к константановой части.
Горячий спай термопары имеет разную форму в зависимости от области применения. Двумя распространенными типами являются прокладка и байонет. В прокладочном типе два кольца из разнородных металлов спрессованы вместе, образуя прокладку, которую можно установить под свечу зажигания или прижимную гайку цилиндра. В байонетном типе металлы соединяются внутри перфорированной защитной оболочки. Байонетные термопары вставляются в отверстие или колодец в головке блока цилиндров. В газотурбинных двигателях они установлены на входном или выходном корпусе турбины и проходят через корпус в газовый поток. Обратите внимание, что для индикации CHT цилиндр, выбранный для установки термопары, является наиболее горячим в большинстве рабочих условий.
Расположение этого цилиндра различается в разных двигателях. [Рисунок 7]
| Рис. 7. Термопара головки блока цилиндров с горячим спаем прокладочного типа предназначена для установки под свечу зажигания или гайку крепления цилиндра самого горячего цилиндра (А). Термопара байонетного типа установлена в отверстии в стенке цилиндра (В) |
Холодный спай цепи термопары находится внутри корпуса прибора. Поскольку ЭДС, возникающая в цепи, меняется в зависимости от разницы температур между горячим и холодным спаем, необходимо компенсировать в индикаторном механизме изменения температуры в кабине, влияющие на холодный спай. Это достигается с помощью биметаллической пружины, соединенной с индикаторным механизмом. Это фактически работает так же, как биметаллический термометр, описанный ранее. Когда провода отсоединены от индикатора, по циферблату индикатора можно считывать температуру в зоне кабины вокруг приборной доски.
[Рисунок 8] Цифровые светодиодные индикаторы для CHT также распространены в современных самолетах. 9Рис. 8. Типовые термопарные индикаторы температуры EGT является критическим параметром работы газотурбинного двигателя. Система индикации выхлопных газов обеспечивает визуальную индикацию температуры в кабине выхлопных газов турбины на выходе из турбоагрегата. В некоторых газотурбинных двигателях температура выхлопных газов измеряется на входе в турбоагрегат. Это называется системой индикации температуры на входе в турбину (TIT).
Несколько термопар используются для измерения EGT или TIT. Они расположены с интервалом по периметру корпуса турбины двигателя или выхлопного канала. Крошечные напряжения термопары обычно усиливаются и используются для питания серводвигателя, который приводит в движение указатель индикатора. Отключение цифровой барабанной индикации от движения указателя является обычным явлением. [Рисунок 9] Показанный индикатор EGT представляет собой герметично закрытый блок.
Шкала прибора колеблется от 0 °C до 1200 °C, нониусный циферблат находится в верхнем правом углу, а флажок предупреждения об отключении питания расположен в нижней части циферблата.
| Рис. 9. Типичная система термопары для измерения температуры отработавших газов панель температуры газов, поступающих в турбину. Можно использовать многочисленные термопары со средним напряжением, представляющим TIT. Существуют двойные термопары, содержащие два электрически независимых перехода в одном датчике. Один комплект этих термопар подключен параллельно для передачи сигналов на индикатор кабины. Другой набор параллельных термопар передает температурные сигналы системам контроля и управления двигателем. Каждая цепь электрически независима, что обеспечивает двойную надежность системы. Схема системы температуры на входе в турбину одного двигателя четырехмоторного газотурбинного самолета показана на рисунке 10.
|
Схемы для трех других двигателей идентичны этой системе. Индикатор содержит мостовую схему, схему прерывателя, двухфазный двигатель для привода указателя и потенциометр обратной связи. Также включены схема опорного напряжения, усилитель, флаг отключения питания, источник питания и индикатор перегрева. С выхода усилителя подается питание на переменное поле двухфазного двигателя, позиционирующего основную стрелку индикатора и цифровой индикатор. Двигатель также приводит в действие потенциометр обратной связи, чтобы обеспечить гудящий сигнал для остановки приводного двигателя, когда будет достигнуто правильное положение указателя относительно температурного сигнала. Цепь опорного напряжения обеспечивает точно регулируемое опорное напряжение в мостовой схеме, чтобы исключить ошибку из-за изменения входного напряжения в источнике питания индикатора.
Внешний тестовый переключатель обычно устанавливается так, чтобы сигнальные лампы перегрева для всех двигателей можно было проверить одновременно. При срабатывании тестового выключателя сигнал перегрева имитируется в мостовой цепи управления температурой каждого индикатора.
Во время полета статическая температура воздуха постоянно меняется, и точное измерение представляет собой проблему. Ниже 0,2 Маха простой резистивный или биметаллический датчик температуры может предоставить относительно точную информацию о температуре воздуха. При более высоких скоростях трение, сжимаемость воздуха и поведение пограничного слоя усложняют точное определение температуры. Общая температура воздуха (TAT) представляет собой статическую температуру воздуха плюс любое повышение температуры, вызванное высокоскоростным движением самолета по воздуху. Повышение температуры известно как подъем тарана. Датчики TAT сконструированы специально для точного захвата этого значения и передачи сигналов для индикации в кабине, а также для использования в различных системах двигателей и самолетов.
Датчик разработан для регистрации изменений температуры с точки зрения изменения сопротивления элемента. При включении в мостовую схему стрелка индикатора перемещается в ответ на дисбаланс, вызванный переменным резистором.
Различные дисплеи ТАТ в кабине экипажа условия обледенения. Если датчик не нагревается, он может перестать функционировать должным образом. Включение нагревательного элемента угрожает точному сбору данных. Нагрев зонда не должен влиять на сопротивление чувствительного элемента. [Рис. 12]
-Hejin Metal Material Co., Ltd.
