Принцип действия. Измерительные цепи

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.6.5.

Рис. 6.5. 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(q) 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 %).

Термометры сопротивления с логометрическими указателями широко применяются в авиации для измерения температуры топлива, масла, окружающего воздуха и т.п.

Терморезисторные термометры строятся на принципе прямого (рис.6.6) и уравновешивающего (рис.6.7) преобразования. В первом случае цепочка преобразования имеет вид

,

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

В термометре уравновешивающего преобразования последовательность преобразования будет иметь вид

где ΔR_θ 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. 6.6. Схема прямого преобразования:

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

Рис. 6.7. Схема уравновешивающего преобразования:

R - терморезистор; R₁, R₂, R₃,-сопротивление моста; R - балансировочное сопротивление; Д- двигатель уравновешивания