熱電偶測溫在飛機(jī)上應(yīng)用研究

[摘要]發(fā)動(dòng)機(jī)T4溫度是飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要參數(shù)，其直接體現(xiàn)出發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，其工作溫度最高可達(dá)1000℃,因此，常規(guī)的測溫方法無法滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的測溫需求，熱電偶測溫由于其測量范圍廣、精度高等優(yōu)點(diǎn)，在發(fā)動(dòng)機(jī)溫度測量上得到廣泛應(yīng)用。主要基于熱電偶的測量特點(diǎn)，闡述其在發(fā)動(dòng)機(jī)T4溫度測量方面的應(yīng)用。
飛機(jī)正常工作時(shí),駕駛員需要掌握飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài),發(fā)動(dòng)機(jī)T4溫度是飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的重要參數(shù)，其直接體現(xiàn)出發(fā)動(dòng)機(jī)排氣口排氣溫度,T4溫度的大小與發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率成正比，其探測范圍為0~1000℃，普通的溫度測量技術(shù)無法滿足發(fā)動(dòng)機(jī)T4溫度測量要求。
       熱電偶是溫度測量儀表中常用的測溫元件，它直接測量溫度，并將溫度信號轉(zhuǎn)換成電動(dòng)勢(mV)信號,配以測量信號的儀表和溫度補(bǔ)償裝置，便可以實(shí)現(xiàn)溫度的測量和溫度信號的轉(zhuǎn)換。
1熱電偶測溫原理
1.1熱電效應(yīng)
       熱電偶測量溫度的原理主要是基于材料的熱電效應(yīng)。把兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接成閉合回路，如果將它們的兩個(gè)接點(diǎn)分別置于溫度不同的熱源中，則在該回路內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，又稱為塞貝克效應(yīng)。
       熱電偶將兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體焊接在一起置于溫度測量環(huán)境中，稱為工作端或測量端，也稱熱端;未焊接的一端稱為自由端或參考端，也稱冷端，并將其連接測量裝置或儀表。熱端和冷端的溫差越大，熱電偶的輸出熱電動(dòng)勢越大，當(dāng)溫差為0時(shí)，熱電偶的輸出電動(dòng)勢為0mV,但溫度與熱電動(dòng)勢并不是線性關(guān)系。國際上，通常將熱電偶分為T型(銅一康銅)、E型(鎳鉻--康銅)和K型(鎳鉻--鎳硅或鎳鋁)等,并且每種熱電偶的測量溫度與熱電動(dòng)勢間都有相應(yīng)的分度表，即參考端溫度為0C時(shí)的測量端溫度與熱電動(dòng)勢的對應(yīng)關(guān)系表，可以通過測量熱電偶輸出的熱電動(dòng)勢值再查分度表得到相應(yīng)的溫度值。目前，飛機(jī)上測量發(fā)動(dòng)機(jī)T4溫度采用的是K型(鎳鉻--鎳鋁)熱電偶。
       通過測量熱電偶輸出端的熱電動(dòng)勢大小可以測量溫度的大小。熱電偶產(chǎn)生的熱電勢大小，只與熱電偶材料和兩端溫度有關(guān)，與熱電偶的長度和直徑均無關(guān)。
1.2儀表冷端自動(dòng)補(bǔ)償電路
       延長型補(bǔ)償導(dǎo)線為合金絲的化學(xué)成分及熱電動(dòng)勢與配用的熱電偶相同，飛機(jī)測量T4溫度采用的就是延長型的補(bǔ)償導(dǎo)線。
       由于K型熱電偶正、負(fù)兩極材料強(qiáng)度差，并不耐撓曲，因而設(shè)計(jì)成較粗的線徑，致使其與測量儀表連接安裝均感不便，于是采用補(bǔ)償導(dǎo)線與測量或顯示儀器連接。
       熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的作用只是延伸熱電偶，將熱電偶的冷端移動(dòng)到測量或顯示儀器的端子.上，它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響，不能起到補(bǔ)償?shù)淖饔谩Ｒ虼耍€需采用其他修正方法補(bǔ)償冷端溫度to≠0℃時(shí)對測溫的影響。
       儀表冷端自動(dòng)補(bǔ)償原理是在熱電偶的冷端與測量或顯示儀表輸人電路之間串聯(lián)一-個(gè)直流信號源和一個(gè)電阻溫度系數(shù)較大的銅電阻，當(dāng)熱電偶冷端溫度變化時(shí)，銅電阻阻值隨之變化,直流信號源在銅電阻上產(chǎn)生的電壓降也隨之變化，其變化的電壓降與熱電偶變化的熱電勢同向疊加，從而達(dá)到冷端自動(dòng)補(bǔ)償?shù)哪康摹?br /> 2飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)T4溫度的測量
       飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)T4溫度的測量主要包括熱電偶、補(bǔ)償電纜、冷端補(bǔ)償電阻三部分。熱電偶的熱端直接與發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度接觸，熱電偶的冷端安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的殼體外側(cè);熱電偶的冷端通過補(bǔ)償電纜直接與飛機(jī)T4溫度顯示裝置連接;在顯示裝置內(nèi)部內(nèi)置了T4溫度補(bǔ)償電阻。
       正常情況下，熱電偶測量發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度與發(fā)動(dòng)機(jī)殼體間的溫度差，補(bǔ)償電纜測量發(fā)動(dòng)機(jī)殼體與測量裝置間的溫度差，測量裝置內(nèi)的補(bǔ)償電阻補(bǔ)償了測量裝置與絕對溫度0度間的溫度差，通過這樣的測量，可以得出發(fā)動(dòng)機(jī)T溫度的真實(shí)的溫度值。
       由于發(fā)動(dòng)機(jī)安裝的熱電偶特性的差異，無法做到每個(gè)熱電偶的測量值能真正體現(xiàn)出發(fā)動(dòng)機(jī)真實(shí)的功率狀態(tài)，因此，發(fā)動(dòng)機(jī)在出廠時(shí)，需要經(jīng)過調(diào)整，保證發(fā)動(dòng)機(jī)的T4溫度與發(fā)動(dòng)機(jī)功率狀態(tài)---對應(yīng)，這就需要對發(fā)動(dòng)機(jī)的T4溫度進(jìn)行匹配,通過這樣的匹配，可以保證發(fā)動(dòng)機(jī)在熱功率狀態(tài)下，發(fā)動(dòng)機(jī)的T4溫度與標(biāo)準(zhǔn)的功率對應(yīng)。在飛機(jī)上顯示的發(fā)動(dòng)機(jī)T4溫度并不是發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的真實(shí)溫度，而是經(jīng)過匹配計(jì)算后得出的值,匹配后的T4溫度盡量保證飛機(jī)的T4溫度在500~1000℃顯示精度，發(fā)動(dòng)機(jī)在出廠前，通過在發(fā)動(dòng)機(jī)車臺上進(jìn)行測試，來調(diào)整每臺發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配電阻。
3結(jié)語
       飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)T4溫度是發(fā)動(dòng)機(jī)工作的重要參數(shù)，其測量結(jié)果不再是簡單的溫度測量并顯示的形式，通過對發(fā)動(dòng)機(jī)T4溫度測量原理的分析，有助于我們更深人地理解其測量結(jié)果，為進(jìn)一步分析發(fā)動(dòng)機(jī)T4溫度顯示故障提供有力的技術(shù)支持。