6.1.3. Авиационные термометры

_{Термометры находят широкое применение в авиации для измерения температуры твердых тел (головок цилиндров поршневых двигателей), жидкостей (масла, топлива), воздуха и газов. При изменении температуры частей двигателя, газов, , а также жидкостей погрешность измерения не должна превышать 0,5-1 %. измерения может составить 1-2 %.}

_{Классификация термометров}

_{Таблица 6.1}

Назначение термометра	Принцип действия	Принципиальная схема	Диапазон измеряемых температур, °С
1	2	3	4
Термометры расширения:	Основаны на зави-симости удельного объема вещества от температуры		от – 70 до +750
дилатометрический	Основан на тепло-вом расширении различных тел		от – 60 до + 900
биметаллический	Основан на тепло-вом расширении различных тел		от – 60 до + 250
манометрический	Основан на тепловом изменении давления газа (пара) внутри замкнутого объема		от – 50 до ­­+ 400
Термометр сопротивления	Основан на зави-симости сопроти-вления термопре-образователя от температуры		от – 270 до + 1000
Термоэлектричес-кий термометр	Основан на зави-симости термо-электродвижущей силы термопары от температуры		от – 260 до + 2500
Пирометр	Основан на зави-симости теплового электромагнитного излучения тела от его температуры		от 600 и выше

6.2. Термобиметаллические термометры

_{Биметаллические пластины (рис.6.2), используемые в качестве чувствительного элемента биметаллического термометра (БТ), состоят из двух примерно одинаковых по толщине пластинок металлов или сплавов с различными температурными коэффициентами линейного расширения. При изменении температуры такой пластины она изгибается в сторону материала с меньшим коэффициентом линейного расширения.}

_{Рис.6.2. Биметаллические пластины}

_{При жестком креплении одного конца пластины перемещение ее другого конца вследствие изгиба передается с помощью системы рычагов на указатель и служит мерой изменения температуры.}

Угол изгиба биметаллической пластины определяется формулой

_(6.12)

где l  длина биметаллической пластины; h  суммарная толщина биметаллической пластины; Δθ = t₁ – t₂  величина изменения температуры.

_{Для закрепленной с одного конца биметаллической пластины длиной l и толщиной h перемещение А ее ненагруженного конца при изменении температуры пластины от t1 до t2 определится выражением}

_(6.13)

где _{– чувствительность.}

В авиационных приборах применяют биметаллические пластины, состоящие из стали (₁ = 19·10^-6) и инвара (₂=1·10^-6).

_{Подключение к этому концу пластины какого-либо механизма для перемещения стрелки по шкале БТ приводит к возникновению силы F, противодействующей перемещению и частично подавляющей перемещение на величину А. Такая противодействующая сила определится выражением}

_{, (6.14)}

_{где b – ширина пластины; Е – модуль упругости.}

_{Очевидно, что выражения (6.13) и (6.14) справедливы только в том интервале температур, в котором оба, используемых металла обладают упругой деформацией. Это обстоятельство определяет принципиальные температурные границы применимости БТ. Подбором специальных сплавов удается создать БТ с рабочим диапазоном температур от -100 до +600 °С.}

При выполнении биметаллического чувствительного элемента в виде винтовой или спиральной пластины (рис. 6.3, б, в), один конец которой закреплен неподвижно, а другой связав с выходной осью, можно получить большой угол поворота выходной оси (до 360°), что позволяет поместить указывающую стрелку непосредственно на эту ось и исключить из конструкции термометра передаточно-множительный механизм.

_{Рис. 6.3. Принципиальные схемы биметаллических чувствительных элементов:}

а — схема термометра с плоской биметаллической пластиной; б — то же, с винтовой пластиной; в — то же, со спиральной пластиной;

1 — биметаллический чувствительный элемент; 2 — передаточно-множительный механизм;

3 — стрелка

_{Биметаллические термометры применяются в качестве элементов компенсации температурных погрешностей приборов, а также для измерения температуры в тех случаях, где необходимы надежные недистанционные приборы.}

_{Биметаллические термометры основаны на принципе прямого преобразования сигналов и для него справедлива структурная схема (рис.6.4).}

_{Рис. 6.4. Структурная схема биметаллического термометра:}

_{y – деформация элемента, l - передаточная характеристика;  – угол отклонения стрелки.}

_{Передаточная функция равна:}

_{Для увеличения длины пластины при сохранении малых габаритов чувствительного элемента его выполняют в виде спирали. В этом случае изменение температуры от t1 до t2 вызывает поворот ненагруженного конца спирали на угол у.}

_{Если чувствительный элемент БТ не предназначен для работы в агрессивных средах, то он не требует защитного кожуха, и в этом случае термометры такого типа обладают сравнительно небольшой термической инерцией.}

_{Наибольшее распространение БТ получили для автоматического регулирования. В этом случае чувствительный элемент приводит в действие систему управления контактами реле. Основная погрешность БТ составляет 1,0-1,5 %, а в области повышенных температур — до 3 % диапазона измерения. Градуировочные характеристики БТ близки к линейным. Однако чувствительные элементы термометров не взаимозаменяемы и приборы требуют индивидуальной градуировки. Она может осуществляться в термостатах путем сравнения с показаниями соответствующего образцового средства измерений.}