Способы измерения температуры

Наиболее широкое применение в авиации нашли (см.рис 34):

- электрические термометры сопротивления:

 

Рисунок 34. Электрические термометры сопротивления

 

от –270 °С до +1000 °С

- термоэлектрические (см рис 35):

 

 

Рисунок 35. Термометры термоэлектрические

от –260 °С до +2500 °С

 

- биметаллические (см.рис 36):

 

 

 

 

Рисунок 36. Биметаллические термометры

 

от –60 °С до +250 °С

 

При соприкосновении термометрического чувствительного элемента со средой в установившемся режиме, температура термопреобразователя отличается от температуры среды, т.е. измерение температуры всегда сопровождается систематической методической погрешностью. Так при измерении температуры газов, движущихся с большими

скоростями, возникают погрешности, обусловленные торможением потока в зоне датчика и переходом при этом кинетической энергии газа в тепловую.

 

Тахометры

Авиационные измерители частоты вращения и вибрации.

 

Применяют для измерения частоты вращения винта двигателя, вала компрессора,

турбины и т.д. Вращательное движение характеризуется частотой вращения и угловой

скоростью ω. Точность измерения 0,5–1,0%. 

По принципу действия тахометры бывают:

центробежные, стробоскопические, резонансные, магнитоиндукционные, постоянного тока, частотно-импульсные, поплавковые, фрикционные, жидкостные.

Методы измерения:

1. Абсолютный – непосредственно измеряется число оборотов за единицу времени;

2. Косвенный – используется преобразователи различного принципа действия.

В авиации наибольшее применение нашли магнитоиндукционные тахометры.

Достоинство – простота и линейность статической характеристики.

В наземном оборудовании применяются стробоскопические и электронные

тахометры.

 

 

 

Рисунок 37. Магнитоиндукционный тахометр

 

 

Состоит: 1 – тонкостенный электропроводящий полый цилиндр; 2 – вращаемый  магнит; 3 – магнитопровод; 4 – спиральная пружина.

При вращении магнита с частотой, пропорциональной частоте вращения, в цилиндре (чувствительном элементе) за счёт магнитной индукции наводятся вихревые токи, которые создают своё магнитное поле.

Взаимодействие магнитных полей чувствительного элемента и постоянного магнита создаёт вращающий момент, приводящий к повороту оси чувствительного элемента, пропорционально частоте вращения.

 

Рассмотрим электрокинематическую схему тахометра с диском типа ИТЭ–1 (см.рис 38).

 

 

 

 

Рисунок 38. Электрокинематическую схема тахометра

 

Напряжение от генератора 1, частота которого пропорциональна частоте вращения ротора генератора ω, подаётся на статор 2 синхронного двигателя и создаёт вращающееся магнитное поле. Это приводит к намагничиванию дисков 3, который выполнены из материала с большой коэрцитивной силы. Из-за большого гистерезиса материала полюса дисков отстают на некоторый угол от вращающего магнитного поля создавая вращающий момент. При частоте вращения близкой к синхронной, постоянные магниты 4 успевают взаимодействовать с полем статора, воспринимая полную нагрузку по закручиванию пружины. При резком изменении частоты вращения, гистерезисные диски опять взаимодействуют и помогают подвижной системе войти в синхронное

вращение. Ротор двигателя вращает магниты 5 измерительного узла с термомагнитным шунтом 6. В результате взаимодействие полей магнитов и диска 7, последним поворачивается и закручивает противодействующую пружину 8. 

По стрелке 11 чувствительного элемента ведётся отсчёт частоты вращения. При резких колебания частоты вращения подвижной системы, в диске 9 демпфера наводятся вихревые токи магнитное поле которых, взаимодействует с полем постоянных магнитов 10, успокаивает

подвижную систему, устраняя резкие колебания стрелки.

 

Магнитоиндукционные тахометры не имеют методических погрешностей, а инструментальная погрешность при нормальных условиях

определяется трением в подшипниках измерительной системы и погрешностью градуировки шкалы. Дополнительная погрешность возникает из-за изменения температуры и при переходных процессах. Температурная погрешность вызывается

изменением линейных размеров и характеристик магнитов, чувствительного элемента, линейных размеров пружины и модуля упругости её материала, индукции в рабочем зазоре и электрического сопротивления диска (цилиндра). Эти погрешности появляются с

различными знаками, что приводит к частичной взаимной компенсации при их суммировании. Для уменьшения температурной погрешности в измерительном узле тахометра устанавливается термомагнитный шунт. При возрастании температуры

уменьшается магнитная проницаемость шунта, в результате  возрастает магнитное сопротивление шунта, тем самым контролируется изменение индукции в зазоре, что позволяет значительно уменьшить дополнительную температурную погрешность. При

нормальных условиях такие тахометры позволяют измерить частоту вращения с точностью в пределах:

от 10% до 60% ––––––––– ± 1,0%;

от 60% до 100% –––––––– ± 0,5%;

от 100% до 110% ––––––– ± 1,0%.

При установке на самолёт для каждого тахометра определяется реальная

погрешность, которая вписывается в паспорт, и при эксплуатации тахометры подлежат периодической проверке.

 

Приборы контроля вибрации

 

Приборы контроля вибрации обеспечивают измерение скорости или ускорения вибрации двигателя и выдачу сигналов повышенной и опасной вибрации в случаях превышения ее значения выше установленной нормы.

Появление вибрации, внезапно возникшей и возрастающей, указывает на дефекты в двигателе. Ранее предупреждение дефектов в двигателе дает возможность избежать серьезных повреждений двигателя и летных происшествий.

Рисунок 39. Датчик вибрации

 

Применяемая в авиации аппаратура контроля вибрации делится на виброметры скорости и виброметры ускорения. В обоих случаях датчиком служит преобразователь (см.рис 39), включающий вибрирующий корпус 1, инерционную массу – постоянный магнит 2,который соединен с корпусом через пружины 3.

Перемещения х корпуса 1 вместе с катушкой 4 магнитоиндукционного магнита 2 преобразуется в ЭДС на выходе катушки 4.

 

В турбореактивных двигателях (ТРД) частота вращения роторов изменяется в зависимости от требуемой тяги, и вибрацию, следовательно, необходимо контролировать в определенном частотном диапазоне, а нормируют уровень вибрации по допустимому значению виброскорости приборами ИВ-200, ИВ-300.

 

 

Основная погрешность виброметров в рабочем диапазоне не превышает ± 10%.

Методическая погрешность возникает из-за несовпадения направления вибрации с осью ВИП. Кроме того, изменения магнитной индукции постоянного магнита ВИП из-за старения материала и температурных изменений приводят к изменению чувствительности

МИП. Такие погрешности возникают из-за изменения коэффициента демпфирования, нестабильности коэффициента усиления усилителя, изменения параметров показывающего прибора и т.д.

Все виброметры при ТО проверяют с помощью специальной установки. Для  уменьшения действия вибрации на приборы самолёта, их устанавливают на специальные амортизаторы.