1.2.4 Расчет биметаллической пружины

(для компенсации температурных погрешностей)

1. Определение угла отклонения подвижной системы на величину погрешности, связанной с изменением результирующей термо ЭДС от изменения температуры холодного спая, производим в зависимости от конструкции указателя по формулам:

рад;

рад.

где 2r— ширина рамки, м;

l_p — активная часть длины рамки, м;

— число витков рамки;

B_B— индукция в воздушном зазоре, Тл;

— общее сопротивление электрической цепи, Ом;

с — коэффициент упругости пружины, Н·м/рад;

k — чувствительность термопары, град;

θ_хс - температура холодного спая, град;

R_m и r_m— радиусы кольца магнитопровода — внешний и внутренний соответственно, м.

2. Определяем размеры биметаллической пружины из условия компенсации температурной погрешности

φ₀= φ_бп

где φ_бп — угол закручивания биметаллической пружины.

а) Развернутая длина биметаллической пружины определяется из соотношения

L_БП= м,

где β₁ — температурный коэффициент линейного расширения термоактивной пластинки биметалла (для немагнитной стали 25% Ni и 75% Fe ρ₁=18·10^-6 1/град;

β₂ — температурный коэффициент линейного расширения термоинертной пластинки (инвар β₂=1·10^-6 1/град);

θ_макс-θ_мин— диапазон изменения температуры холодного спая;

— толщина биметаллической спирали, м.

Биметаллические ленты выпускаются толщиной

(0,3; 0,5; 0,6; 2)·10^-3 м.

б) Число витков биметаллической пружины

n_бп= ,

где r_вн— внутренний радиус спирали, м;

r_нр— наружный радиус спирали, м.

2. Термометры сопротивления

В авиации электрические термометры сопротивления используются для дистанционного измерения температуры в системах, обеспечивающих контроль работы элементов силовых установок, бортовых систем жизнеобеспечения и наружного воздуха.

Основными системами, контроль температуры в которых производится термометром сопротивления, являются:

а) масляные системы двигателей, редукторов и трансмиссий;

б) системы измерения температуры наружного воздуха, а также топливо-воздушных смесей карбюратора;

в) системы поддержания и регулирования температуры воздуха в кабинах самолета;

г) системы централизованного измерения аэродинамических параметров и др.

Термометры сопротивления должны отвечать следующим техническим требованиям.

1. Точность измерения температуры в системах обеспечения работы силовых установок и систем воздухообеспечения 1 2%.

2.Диапазон изменения температур:

а) для масляных систем и охлаждающих жидкостей — 0÷150°С;

б) для систем воздухообеспечения и топливо-воздушных смесей карбюратора — 70÷150°С;

в) температур воздуха в кабинах самолета и наружного воздуха — от -60 до +60'°С.

2.1 Типы термометров сопротивления и их технические характеристики

В настоящее время наибольшее распространение для контроля тепловых режимов масляных, топливо-воздушных и систем воздухообеспечения летательного аппарата нашли термометры сопротивления типа ТУЭ-48 (термометры унифицированные электрические), а также ТНВ-15 (термометр наружного воздуха). Ориентировочные технические параметры их приведены в табл. 1.3.

В качестве измерительных схем в авиационных термометрах сопротивления приняты мостовые схемы с двумя измерительными диагоналями, изображенные на рис. 1.7 и 1.8.

Рисунок 1.7 Принципиальная электрическая схема термометров типа ТНВ-15

Рисунок 1.8 Принципиальная электрическая схема термометров - типа ТУЭ-48

При изменении температуры контролируемой среды меняется сопротивление датчика, вследствие чего происходит перераспределение токов в рамках логометра. Это приводит к изменению положения результирующего вектора магнитного потока, создаваемого ампервитками рамок логометра.

Подвижная система логометра, управляемая постоянным магнитом (ТУЭ-48) или подвижными рамками (ТНВ-15), непрерывно устанавливается в соответствии с результирующим вектором магнитного потока, указывая измеряемую температуру.

Систематические погрешности термометров типа ТУЭ-48 состоят из:

а) методической погрешности, возникающей из-за дополнительного нагрева теплочувствительного элемента током измерительной системы;

б) инструментальной температурной погрешности, возникающей в результате изменения температуры деталей прибора в соответствии с изменением температуры внешней среды;

в) динамических погрешностей.

Для уменьшения методической погрешности термометров значение тока, протекающего через датчик прибора, берут не более 1 мА.

Инструментальные погрешности для схемы (рисунок 1.7) компенсируются медным сопротивлением (на рисунке 1.8 — R₄, и R₁) и остальными сопротивлениями, выполненными из манганина (за исключением датчика). Для уменьшения динамических погрешностей прибора используют датчики с малой постоянной времени.