- •1 Термоэлектрические термометры
- •1.1 Типы термоэлектрических термометров и их технические характеристики
- •1.2 Расчет термоэлектрических термометров
- •1.2.1 Расчет параметров электрической схемы
- •1.2.2 Расчет магнитной системы указателя
- •1.2.3 Расчет электромеханических параметров
- •1.2.4 Расчет биметаллической пружины
- •2. Термометры сопротивления
- •2.1 Типы термометров сопротивления и их технические характеристики
- •2.2 Расчет термометров сопротивления
- •2.2.1 Расчет датчика термометра сопротивления
- •2.2.2 Расчет датчика термометра сопротивления
- •2.2.3 Выбор величин сопротивлений измерительных схем
- •2.2.4 Определение сопротивления для компенсации
- •2.3 Определение токов в элементах схемы
- •2.3.1 Определение диаметра и длины проводов
- •2.3.2 Определение зависимости величины магнитной индукции
- •2.3.3 Определение электромеханических параметров
- •2.3.4 Определение коэффициента добротности указателя
- •2.4 Определение постоянной времени датчика
1.2.4 Расчет биметаллической пружины
(для компенсации температурных погрешностей)
1. Определение угла отклонения подвижной системы на величину погрешности, связанной с изменением результирующей термо ЭДС от изменения температуры холодного спая, производим в зависимости от конструкции указателя по формулам:
рад;
рад.
где 2r— ширина рамки, м;
lp — активная часть длины рамки, м;
— число витков рамки;
BB— индукция в воздушном зазоре, Тл;
— общее сопротивление электрической цепи, Ом;
с — коэффициент упругости пружины, Н·м/рад;
k — чувствительность термопары, град;
θхс - температура холодного спая, град;
Rm и rm— радиусы кольца магнитопровода — внешний и внутренний соответственно, м.
2. Определяем размеры биметаллической пружины из условия компенсации температурной погрешности
φ0= φбп
где φбп — угол закручивания биметаллической пружины.
а) Развернутая длина биметаллической пружины определяется из соотношения
LБП= м,
где β1 — температурный коэффициент линейного расширения термоактивной пластинки биметалла (для немагнитной стали 25% Ni и 75% Fe ρ1=18·10-6 1/град;
β2 — температурный коэффициент линейного расширения термоинертной пластинки (инвар β2=1·10-6 1/град);
θмакс-θмин— диапазон изменения температуры холодного спая;
— толщина биметаллической спирали, м.
Биметаллические ленты выпускаются толщиной
(0,3; 0,5; 0,6; 2)·10-3 м.
б) Число витков биметаллической пружины
nбп= ,
где rвн— внутренний радиус спирали, м;
rнр— наружный радиус спирали, м.
2. Термометры сопротивления
В авиации электрические термометры сопротивления используются для дистанционного измерения температуры в системах, обеспечивающих контроль работы элементов силовых установок, бортовых систем жизнеобеспечения и наружного воздуха.
Основными системами, контроль температуры в которых производится термометром сопротивления, являются:
а) масляные системы двигателей, редукторов и трансмиссий;
б) системы измерения температуры наружного воздуха, а также топливо-воздушных смесей карбюратора;
в) системы поддержания и регулирования температуры воздуха в кабинах самолета;
г) системы централизованного измерения аэродинамических параметров и др.
Термометры сопротивления должны отвечать следующим техническим требованиям.
1. Точность измерения температуры в системах обеспечения работы силовых установок и систем воздухообеспечения 1 2%.
2.Диапазон изменения температур:
а) для масляных систем и охлаждающих жидкостей — 0÷150°С;
б) для систем воздухообеспечения и топливо-воздушных смесей карбюратора — 70÷150°С;
в) температур воздуха в кабинах самолета и наружного воздуха — от -60 до +60'°С.
2.1 Типы термометров сопротивления и их технические характеристики
В настоящее время наибольшее распространение для контроля тепловых режимов масляных, топливо-воздушных и систем воздухообеспечения летательного аппарата нашли термометры сопротивления типа ТУЭ-48 (термометры унифицированные электрические), а также ТНВ-15 (термометр наружного воздуха). Ориентировочные технические параметры их приведены в табл. 1.3.
В качестве измерительных схем в авиационных термометрах сопротивления приняты мостовые схемы с двумя измерительными диагоналями, изображенные на рис. 1.7 и 1.8.
Рисунок 1.7 Принципиальная электрическая схема термометров типа ТНВ-15
Рисунок 1.8 Принципиальная электрическая схема термометров - типа ТУЭ-48
При изменении температуры контролируемой среды меняется сопротивление датчика, вследствие чего происходит перераспределение токов в рамках логометра. Это приводит к изменению положения результирующего вектора магнитного потока, создаваемого ампервитками рамок логометра.
Подвижная система логометра, управляемая постоянным магнитом (ТУЭ-48) или подвижными рамками (ТНВ-15), непрерывно устанавливается в соответствии с результирующим вектором магнитного потока, указывая измеряемую температуру.
Систематические погрешности термометров типа ТУЭ-48 состоят из:
а) методической погрешности, возникающей из-за дополнительного нагрева теплочувствительного элемента током измерительной системы;
б) инструментальной температурной погрешности, возникающей в результате изменения температуры деталей прибора в соответствии с изменением температуры внешней среды;
в) динамических погрешностей.
Для уменьшения методической погрешности термометров значение тока, протекающего через датчик прибора, берут не более 1 мА.
Инструментальные погрешности для схемы (рисунок 1.7) компенсируются медным сопротивлением (на рисунке 1.8 — R4, и R1) и остальными сопротивлениями, выполненными из манганина (за исключением датчика). Для уменьшения динамических погрешностей прибора используют датчики с малой постоянной времени.