Общие методические погрешности авиационных датчиков температуры

Механическим и электрическим датчикам температуры, соприкасающимся со средой, температура которой измеряется (сюда не входят пирометры излучения), свойственны следующие методические погрешности.

Погрешность из-за потерь от теплоизлучения и теплопроводности. Эта погрешность обусловлена тем, что температура стенок трубопровода отличается от измеряемой температуры газа или жидкости, текущих по этому трубопроводу. В результате, наряду с полезным теплообменом между средой и датчиком возникает вредный теплообмен между датчиком и стенками трубопровода вследствие лучеиспускания и теплопроводности (вследствие оттока тепла к месту крепления датчика). Это приводит к тому, что температура датчика отличается от температуры среды и возникает методическая погрешность. Для уменьшения этой погрешности следует увеличивать длину погруженной части и периметр датчика, уменьшать толщину стенок, теплоизолировать внутреннюю поверхность трубопровода, непогруженную часть датчика и место его крепления.

Погрешность от неполного торможения газового потока. В термометрах, предназначенных для измерения истинной температуры Т встречного потока воздуха, возникает погрешность, причиной которой является повышение температуры датчика из-за перехода в тепло кинетической энергии потока воздуха при его торможении датчиком.

Температура полного торможения

(6.32)

Температура датчика вследствие неполного торможения потокане достигает температуры Т_П, она определяется по формуле

(6.33)

где r — коэффициент торможения, зависящий от формы датчика.

Для некоторых форм датчика коэффициент r имеет следующие значения:

для цилиндра, расположенного поперек потока, r = 0,65;

для цилиндра, расположенного вдоль потока, r =0,87;

для сферы r = 0,75.

Относительная погрешность измерения истинной температуры

(6.34)

Эта погрешность может быть учтена введением поправки; в навигационных вычислительных устройствах эта поправка вводится автоматически.

В термометрах, предназначенных для измерения температуры Т_П заторможенных газов, погрешность возникает из-за неполного торможения потока датчиком.

Относительная погрешность измерения температуры торможения

(6.35)

Эту погрешность также можно учесть введением поправки.

Динамическая погрешность. Эта погрешность обусловлена тем, что тепло передается от среды к чувствительному элементу с некоторым запаздыванием вследствие конечной скорости передачи тепла, зависящей от материала массы и поверхности термопатрона.

Тепловая инерция термометра в линейном приближении характеризуется его передаточной функцией:

(6.36)

где S_{Т –} чувствительность;. Т_{1 –} постоянная времени ();

с – удельная теплоемкость; т – масса; λ – коэффициент теплопередачи; F – поверхность.

Величина динамической погрешности зависит от характера изменения измеряемой температуры во времени.

Например, при изменении θ с постоянной скоростью динамическая погрешность будет равна

(6.37)

Для уменьшения динамической погрешности следует уменьшать Т₁ за счет уменьшения с и т иувеличения λи F.

Величина λ возрастает при увеличении скорости движения среды.

Рассмотренные погрешности присущи всем типам преобразователей температуры.