12.Схемы включения термоэлектрических термометров. Погрешности

Термоэлектрические термо­метры в авиации используются в основном для измерения темпе­ратуры отдельных частей силовых установок и газовых потоков, выходящих из реактивного сопла двигателя.

Принцип действия термоэлектрического термометра основан на использовании термоэлектрического эффекта. Если два проводника из разных веществ соединить в цепь, то при наличии разницы температур в цепи возникает ток, пропорциональный термоЭДС.

где f - коэффициент пропорциональности, зависящий от свойств материалов термопары.

Место соединения термоэлектродов – спай. Температура холодного спая равна 0, поэтому термоЭДС определяется температурой горячего спая. Таким образом, измеряя термоЭДС, развиваемую термопарой, можно определить температуру горячего спая. В этом и состоит принцип действия термоэлектрических термометров.

ГдеRt-сопротивление терморезистора.

Для устранения влияния непостоянства температуры холодного спая применяют мостовую термокомпенсационную схему. Изменение температуры приводит к изменению сопротивления терморезистора и разбалансу моста. Этот дисбаланс компенсирует непостоянство температуры холодного спая.

,где

τ-постоянная времени

Ср-теплоемкость

S-площадь поверхности

К-коэф-т теплообмена м/у термопарой и окр. средой

m-масса термопары.

Кроме τ, необходимо учитывать а/д нагрев термопары, поэтому нельзя помещать термопару открытой в газовый поток. Необходимо осуществлять торможение потока до его взаимодействия на термопару.

,

где Qt-температура заторможенного потока;

Q-истинная температура потока;

r-коэф-т торможения;

V-скорость потока;

J-механический эквивалент тепла

Ср-теплоемкоть потока

g-ускорение свободного подения.

Основные погрешности термопар.

1. Методическая (непостоянство температуры холодного спая)

2. инструментальная (непостоянство сопротивления соеденительных проводов)

3. влияние различных факторов на измерительную схему (вибрация, Эл.маг. излучения)

.

13.Терморезистивные термометры, схемы включения, погрешности.

Электрические термометры сопротивления применяются в авиации для измерения температу­ры масла и воздуха внутри и снаружи кабин.

Принцип действия термометра сопротивления основан на изменении электрического сопротивления металлов или полупроводников в зависимости от температуры.

Принципиальная схема термометра сопротивления показана на рис.1.

Рис.1. Принципиальная схема термометра сопротивления:

1 – приемник, 2 – указатель.

Прибор состоит из приемника 1 с теплочувствительным элементом, воспринимающий измеряемую температуру, и указателя 2, расположенного на приборной доске и соединенного с приемником электропроводкой.

Выбор материала для термочувствительного элемента обусловливается удобством изготовления, надежностью, чувствительностью, однозначной зависимостью R() и отсутствием воздействия среды на чувствительный элемент. Этим требованиям удовлетворяют металлы – медь, никель, железо и платина и полупроводниковые – хлориды и карбиды; окислы урана, никеля, марганца, бор, кремний, германий, теллур и др.

Измерение температуры в электрическом термометре сопротивления сводится к измерению электрического сопротивления, которое может быть осуществлено с помощью гальванометра, логометра или компенсационным методом.

Гальванометрические схемы не применяются из-за погрешностей, вызываемых колебаниями напряжения бортовой сети. Наиболее точен компенсационный метод, но он относительно сложен, поэтому преобладающее применение в авиации нашли логометрические схемы, обеспечивающие необходимую для термометров точность (порядка 2 %).

Терморезисторные термометры строятся на принципе прямого (рис.5) и уравновешивающего (рис.6) преобразования. В первом случае цепочка преобразования имеет вид

,

где ΔR- изменение сопротивления первичного преобразователя; ΔU- напряжение рассогласования моста; - отношение токов в рамках логометра и φ - отклонение стрелки.

В термометре уравновешивающего преобразования последовательность преобразования будет

,

где ΔR_ и ΔR - изменение сопротивлений терморезистора и схемы; ΔU- разбаланс схемы; U - напряжение на выходе усилителя; I - сила тока в обмотке двигателя; φ₁- угол отклонения вала двигателя.

Преимущество приборов уравновешенного преобразования – независимость показаний от напряжения питания моста и от температуры окружающей среды.

Рис.5. Схема прямого преобразования:

R₀- терморезистор; R₁, R₂, R₃, R₄, R₆, R₇-сопротивление моста; R_д – добавочное сопротивление; R_к1, R_к2- сопротивление рамок логометра.

Рис.6. Схема уравновешивающего преобразования: R – терморезистор; R₁, R₂, R₃,-сопротивление моста; R - балансировочное сопротивление; Д- двигатель уравновешивания.

Основными погрешностями приборов прямого преобразования являются:

- методические погрешности из-за нагрева током теплочувствительного эле­мента;

- инструментальные температурные погрешности, вызванные различным нагревом элементов прибора при изменении температуры окружающей среды;

- погрешности от влияния внешних электрических и магнитных полей;

- погрешности трения, шкаловые погрешности.

Погрешность от нагрева теплочувствительного элемента током может быть доведена до допустимых пределов путём выбора R_θ из условия R_θ<<R₁. (R₁ – сопротивление ветви моста). Кроме того, чем интенсивнее теплообмен между теплочувствительным элементом и средой, тем эта погрешность меньше.

В приборах с логометрическим указателем показания не зависят от колебания напряжения питания моста. Инструментальные температурные по­грешности возникают из-за изменения сопротивлений рамок при колебаниях температуры окружающей среды.