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        飛機(jī)剎車溫度監(jiān)控系統(tǒng)溫度傳感器概述及測(cè)試

        2016-12-31 00:00:00朱紅
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年20期

        摘 要:隨著對(duì)飛機(jī)性能可靠性的要求越來越高,更多的傳感器和配套的監(jiān)控被安裝在新型飛機(jī)上,剎車溫度監(jiān)控系統(tǒng)就是這樣一個(gè)用于實(shí)時(shí)監(jiān)控剎車溫度,以便能監(jiān)控到潛在的剎車轂卡阻或剎車剎死危險(xiǎn)的一套傳感系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)越來越多地安裝在了飛機(jī)上,用于提高飛機(jī)的安全性能。

        關(guān)鍵詞:飛機(jī)剎車;剎車溫度傳感器;溫度監(jiān)控系統(tǒng)

        1 飛機(jī)剎車溫度監(jiān)控系統(tǒng)概述

        飛機(jī)剎車溫度監(jiān)控系統(tǒng)由4個(gè)K型溫度傳感器,將溫度值轉(zhuǎn)換為微弱的電壓值。再由兩個(gè)剎車監(jiān)控組件,補(bǔ)償熱電偶冷端的同時(shí),將來自溫度傳感器的微弱電壓放大,并發(fā)送電壓數(shù)據(jù)至剎車/轉(zhuǎn)彎控制組件(BSCU),剎車/轉(zhuǎn)彎控制組件(BSCU)將來自剎車監(jiān)控組件的電壓信號(hào)改變?yōu)锳RINC429信號(hào),并將這些數(shù)據(jù)和BRAKE HOT警告送到ECAM DU。

        2 剎車溫度傳感器概述

        剎車溫度傳感器工作原理實(shí)質(zhì)就是熱電偶工作原理,它由外殼(Housing Assembly)和連接器(Connector)組成,大致外觀圖如圖1所示;探針附在外殼和兩根導(dǎo)線壓接的引腳上,通過它自動(dòng)檢測(cè)碳剎車片溫度,提供一個(gè)在剎車制動(dòng)時(shí)與熱量釋放變化相關(guān)的電信號(hào);即是說,當(dāng)炭剎車被操作時(shí)釋放熱量導(dǎo)致探頭溫度上升,溫度升高在鎳鋁-鎳鉻合金結(jié)合處引起“塞貝克效應(yīng)”——Seebeck熱電勢(shì)。

        塞貝克(Seeback)效應(yīng),又稱作第一熱電效應(yīng),它是指由于兩種不同電導(dǎo)體或半導(dǎo)體的溫度差異而引起兩種物質(zhì)間的電壓差的熱電現(xiàn)象。(見圖1)

        在剎車溫度傳感器連接器(Connector)左側(cè)面提供了3只引腳,根據(jù)CMM手冊(cè)“描述與操作(DESCRIPTION AND OPERATION)”章節(jié)得知分為A、B、C命名;其中“A”腳為鎳鋁合金、“B”腳為黃銅(在此沒有用到)、“C”腳為鎳鉻合金;因此該熱電偶為鎳鋁合金和鎳鉻合金的熱電偶,即K型熱電偶。K型熱電偶具有線性度好,測(cè)量范圍光,熱電動(dòng)勢(shì)較大,靈敏度高,穩(wěn)定性和均勻性較好,抗氧化性能強(qiáng),價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。

        3 剎車溫度傳感器的主要性能測(cè)試

        兩種不同的導(dǎo)體(或半導(dǎo)體)組成一個(gè)閉合回路,在閉合回路中,A、B導(dǎo)體稱為熱電極。將兩個(gè)接點(diǎn)分別置于溫度為T和T0的熱源中,T端結(jié)點(diǎn)稱為工作端或熱端;T0端結(jié)點(diǎn)稱為冷端或自由端。兩種導(dǎo)體接觸時(shí),自由電子由密度大的導(dǎo)體向密度小的導(dǎo)體擴(kuò)散,在接觸處失去電子的一側(cè)帶正電,得到電子的一側(cè)帶負(fù)電,形成穩(wěn)定的接觸電勢(shì)。同一導(dǎo)體的兩端溫度不同時(shí),高溫端的電子能量而跑到低溫端,比從低溫端跑到高溫端的要多,結(jié)果高溫端因失去電子而帶正電,低溫端因獲得多余的電子而帶負(fù)電,形成一個(gè)靜電場(chǎng),該靜電場(chǎng)阻止電子繼續(xù)向低溫端遷移,最后達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡,在導(dǎo)體兩端便形成溫差電勢(shì)。

        剎車溫度傳感器輸出的電壓是熱端和冷端組件的電勢(shì)差,實(shí)際應(yīng)用中, 熱電勢(shì)與溫度之間關(guān)系可以通過熱電偶分度表來確定的,由此當(dāng)我們可以獲取A、B兩端的電動(dòng)勢(shì)通過查詢分度表便得知溫度,用得到的溫度與探針端所給定的溫度進(jìn)行對(duì)比。(見表1)

        從分度表上我們可以看到,當(dāng)冷端為0℃時(shí),電勢(shì)恰好為0V,因此電壓表顯示的的壓制即是熱端的電勢(shì)值,查找分度表,便能查到對(duì)應(yīng)熱端的溫度,即炭剎車片的溫度。因此,在測(cè)試過程中,要求將冷端溫度控制為0℃,提供0V電勢(shì)。實(shí)際測(cè)試過程是冷端連接一個(gè)電子冰點(diǎn)器,模擬0℃是熱電偶的0V電勢(shì)。當(dāng)使用熱電偶(T/C)探頭與電壓表一起測(cè)量溫度時(shí),微型冷端電子冰點(diǎn)器用作自動(dòng)冷端溫度補(bǔ)償。

        測(cè)試搭建如圖2。

        在CMM的測(cè)試過程中,要求連接傳感器,電子冰點(diǎn)器和電壓表的導(dǎo)線為K型導(dǎo)線,即傳感器的鎳鋁端連接導(dǎo)線的鎳鋁端,鎳鉻端連接導(dǎo)線的鎳鉻端。通過測(cè)試比較,我們還發(fā)現(xiàn),導(dǎo)線的長(zhǎng)短,不影響測(cè)試的結(jié)果。這也是K型熱電偶的優(yōu)點(diǎn)之一,雖然輸出的電勢(shì)信號(hào)很微弱,但是無論中間的傳輸距離多遠(yuǎn),測(cè)試的結(jié)果不改變。從分度表上,我們可以看出K型熱電偶的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn):線性度很好,10度的溫差,電壓的差別大概為0.4mV。

        4 結(jié)束語

        溫度傳感器廣泛運(yùn)用于民用和工用的各行各業(yè),而K型熱電偶是現(xiàn)在運(yùn)用最多的廉價(jià)金屬熱電偶。理解K型熱電偶的工作以及測(cè)試原理,將更有助于我們的分析故障原因,排除測(cè)試過程中的數(shù)據(jù)誤差。作者希望通過此文以達(dá)到拋磚引玉的效果,希望各位專家給出更多的寶貴意見和見解,對(duì)文章不足之處加以指正。

        參考文獻(xiàn)

        [1]剎車溫度傳感器CMM維護(hù)手冊(cè)[Z].

        作者簡(jiǎn)介:朱紅(1974-),女,四川成都人,大學(xué)本科,工程師,研究方向:民航電氣附件維修。

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