1. Датчики измерения температуры

1.1. Общие сведения об измерении температуры

В соответствии с международной практической шкалой температуры 1968г. (МПТШ–68) основной температурой является термодинамическая температура, единица которой – градус Кельвина .

В авиадвигателестроении термодинамическая температура используется в расчетах, на практике: в бортовых указателях стендовых показывающих приборах применяется температура Цельсия, единица которой – градус Цельсия , равный градусу Кельвина. Между температурой Цельсия и термодинамической температурой существует следующее соотношение:

В ряде стран до сих пор используются температурные шкалы Фаренгейта  , Ренкина и Реомюра . Температуры, определяемые по этим шкалам приведены в соответствие с МПТШ–68, между значениями температур имеют место следующие соотношения:

Для измерения температур применяются контактные и бесконтактные методы. Для реализации контактных методов измерения применяются термометры расширения: (стеклянные жидкостные), манометрические, биметаллические и дилатометричемкие; термокраски; термоэлектрические преобразователи (термопары) и термопреобразователи сопротивления (терморезисторы). Бесконтактные методы измерения температуры осуществляются пирометрами спектрального отношения, полного излучения и квазимонохроматическими.

Контактные методы измерения температур более просты, в ряде случаев более точны и технологичны, чем бесконтактные. Но для измерения температуры необходим непосредственный контакт с измеряемой средой или телом. В результате этого возникает: с одной стороны, искажение температуры среды в месте измерения и с другой – несоответствие температуры чувствительного элемента и измеряемой среды. Это несоответствие температур или погрешность восприятия чувствительным элементом термоприемника измеряемого параметра в стационарном режиме имеет место, если происходит темлообмен между термоприемником и измеряемой средой или частями технологического оборудования. При подводе (или отводе) теплоты от термоприемника за счет теплопроводности и излучения, разница температур термоприемник и измеряемая среда – описывается приближенно и зависимости весьма сложны.

Бесконтактные методы измерения температуры не оказывают никакого влияния на температуру среды или тела. Но зато они сложнее и их методические погрешности существенно больше, чем у контактных методов без принятия специальных мер.

Для оценки погрешности бесконтактных методов измерения температуры, как правило, необходимо знать спектральные характеристики коэффициентов излучения (поглощения) чувствительных элементов пирометров, оптики и других материалов и сред, через которые проходит излучение от измеряемой среды к чувствительному элементу.

Серийно изготавливаемые средства измерения температур контактными методами охватывают диапазон от –260 до 2200 и кратковременно до 2500 . Бесконтактные средства измерения температуры в настоящее время серийно выпускаются на диапазон практически от 0 до 4000 .

Диапазон измерения температур на авиадвигателе лежит в области от (– 93¹  – 65) минимальная и до 300 максимальная – на входе авиадвигателя, до (2400 2600) – форсажная камера.

В авиадвигателе принято следующее распределение средств и методов измерения температуры по объектам исследования и измерения: температуры потоков сред (усредненная) – термопреобразователи сопротивления, в случае выхода за верхний предел или требуется детализация потока – термоэлектрические преобразователи; точечная температура сред и тел потока – термоэлектрические преобразователи; в труднодоступных местах и в ряде случаев из-за вообще отсутствия возможности установки вышеперечисленных средств находят применение термокраски; для измерения температуры тела рабочей лопатки турбины высокого давления из-за сложности организации контактных методов применяются – оптические пирометры.