熱電偶測(cè)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(cè)溫方法無(wú)法滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的測(cè)溫需求，熱電偶測(cè)溫由于其測(cè)量范圍廣,、精度高等優(yōu)點(diǎn),，在發(fā)動(dòng)機(jī)溫度測(cè)量上得到廣泛應(yīng)用,。主要基于熱電偶的測(cè)量特點(diǎn),，闡述其在發(fā)動(dòng)機(jī)T4溫度測(cè)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(cè)范圍為0~1000℃,，普通的溫度測(cè)量技術(shù)無(wú)法滿足發(fā)動(dòng)機(jī)T4溫度測(cè)量要求,。
       熱電偶是溫度測(cè)量?jī)x表中常用的測(cè)溫元件，它直接測(cè)量溫度,，并將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)勢(shì)(mV)信號(hào),配以測(cè)量信號(hào)的儀表和溫度補(bǔ)償裝置,，便可以實(shí)現(xiàn)溫度的測(cè)量和溫度信號(hào)的轉(zhuǎn)換,。
1熱電偶測(cè)溫原理
1.1熱電效應(yīng)
       熱電偶測(cè)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(shì),，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(cè)量環(huán)境中，稱為工作端或測(cè)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(cè)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(shì)越大，當(dāng)溫差為0時(shí),，熱電偶的輸出電動(dòng)勢(shì)為0mV,但溫度與熱電動(dòng)勢(shì)并不是線性關(guān)系,。國(guó)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(cè)量溫度與熱電動(dòng)勢(shì)間都有相應(yīng)的分度表，即參考端溫度為0C時(shí)的測(cè)量端溫度與熱電動(dòng)勢(shì)的對(duì)應(yīng)關(guān)系表,，可以通過(guò)測(cè)量熱電偶輸出的熱電動(dòng)勢(shì)值再查分度表得到相應(yīng)的溫度值。目前,，飛機(jī)上測(cè)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(guò)測(cè)量熱電偶輸出端的熱電動(dòng)勢(shì)大小可以測(cè)量溫度的大小。熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)大小,，只與熱電偶材料和兩端溫度有關(guān),，與熱電偶的長(zhǎng)度和直徑均無(wú)關(guān),。
1.2儀表冷端自動(dòng)補(bǔ)償電路
       延長(zhǎng)型補(bǔ)償導(dǎo)線為合金絲的化學(xué)成分及熱電動(dòng)勢(shì)與配用的熱電偶相同，飛機(jī)測(cè)量T4溫度采用的就是延長(zhǎng)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(cè)量?jī)x表連接安裝均感不便,，于是采用補(bǔ)償導(dǎo)線與測(cè)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(cè)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(duì)測(cè)溫的影響,，不能起到補(bǔ)償?shù)淖饔谩Ｒ虼?，還需采用其他修正方法補(bǔ)償冷端溫度to≠0℃時(shí)對(duì)測(cè)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(cè)量或顯示儀表輸人電路之間串聯(lián)一-個(gè)直流信號(hào)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(hào)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(shì)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(cè)量
       飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)T4溫度的測(cè)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(guò)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?jī)?nèi)置了T4溫度補(bǔ)償電阻,。
       正常情況下，熱電偶測(cè)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(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)殼體與測(cè)量裝置間的溫度差,，測(cè)量裝置內(nèi)的補(bǔ)償電阻補(bǔ)償了測(cè)量裝置與絕對(duì)溫度0度間的溫度差,，通過(guò)這樣的測(cè)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(wú)法做到每個(gè)熱電偶的測(cè)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(guò)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(duì)應(yīng),，這就需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的T4溫度進(jìn)行匹配,通過(guò)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(duì)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(guò)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(guò)在發(fā)動(dòng)機(jī)車臺(tái)上進(jìn)行測(cè)試,，來(lái)調(diào)整每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配電阻。
3結(jié)語(yǔ)
       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(cè)量結(jié)果不再是簡(jiǎn)單的溫度測(cè)量并顯示的形式，通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)T4溫度測(cè)量原理的分析,，有助于我們更深人地理解其測(cè)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,。