几种发动机试验用传感器

浅谈几种发动机实验用传感器

从事发动机实验的人都知道，要使发动机在实验室能正常运转，要使运转后的各项参数能准确的返回，就需要通过各型传感器来采集信号以送到控制室进行分析，进而对各类实验设备进行控制。所以在发动机实验中传感器起到了举足轻重的作用。在此，仅就我公司常用的几种传感器做一个简单的介绍。

一温度传感器

在实验中，用的最多的就数温度传感器了，工业上用的最多的主要有三种：热电偶、辐射高温计和热电阻。下面主要讲讲热电偶和热电阻。

一、热电偶

热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是：

①测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。

②测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到 -269℃<如金铁镍铬），最高可达+2800℃<如钨-铼）。

③构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。

1．热电偶测温基本原理：

把两种不同材料导体的一端连接在一起，当连接点的温度和导体另一端的温度不同时，因为电子热运动的差异，会在导体内部产生热电势<塞贝克效应）。热电偶就是利用这个现象做成的把温度差量转化成电势量的温度传感器。如图1－1所示。在输出端<冷端）温度恒定的情况下，热电偶的输出电势随着感温端的温度增高而增大，热电势的大小只与二支电极的材料及热电偶两端的温差有关，而与热电极的长度、直径、气压和空气温度等无关。

图1－1

2．热电偶的种类及结构形式：

<1）热电偶的种类

常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所谓标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。标准化热电偶我国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种，标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。

<2）热电偶的结构形式

为了保证热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下：

①组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固；

②两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路；

③补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠；

④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。

3．热电偶在实验中的用途及校定

在发动机实验中热电偶主要用于检定高温，如发动机排气管内的气体温度，因其温度高达上千摄氏度，所以一般选用K型热电偶，其特性如下表：

K型热电偶测量端温度(℃>与输出电势(mV>关系表：

K型热电偶实物图：

K型热电偶用于发动机排气管上的位置图：

4．热电偶冷端的温度补偿

因为热电偶的材料一般都比较贵重<特别是采用贵金属时），而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热电偶的冷端<自由端）延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到仪表端子上。必须指出，热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。

在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100℃。

5．补偿导线

补偿导线是特种导线，用于热电偶和二次<基地）仪表间的信号传输,能够消除热电偶冷端温度变化引起的测量误差，保证仪表对介质温度的精确测量，适用于电力、冶金、石油、化工、轻纺等工业及国防、科研部门自动化测温仪表的单点或多点连接。见图1-2：

型号热电偶分度号配用热电偶

补偿导线合金丝绝缘层着色正极负极正极负极

BC B 铂铑30-铂铑6 铜铜红灰SC S 铂铑10-铂SPC(铜> SNC(铜镍0.6> 红绿RC R 铂铑13-铂RPC(铜> RNC(铜镍0.6> 红绿

KCA

K镍铬-镍硅KPCA(铁> KNCA((铜镍22> 红兰

KCB KPCB(铜> KNCB(铜镍40> 红兰KX KPX(镍铬10> KNX(镍硅3> 红黑

NC

N 镍铬硅-镍硅NPC(铁> NNC(铜镍18> 红灰

NX NPX(镍铬14硅> NNX(镍硅4> 红灰EX E 镍硅-铜镍EPX(镍铬10> ENX(铜镍45> 红棕JX J 铁-铜镍JPX(铁> JNX(铜镍45> 红紫TX T 铜-铜镍TPX(铜> TNX(铜镍45> 红白WC3/25 WRe3-WRe25 钨铼3-钨铼25 WPC3/25 WNC3/25 红黄WC5/26 WRe5-WRe26 钨铼5-钨铼26 WPC5/26 WNC5/26 红橙主要结构材料及代号:

项目代号代号含义项目代号代号含义

阻燃特性

/ 非阻燃(省略>

绝缘材料

V 聚氯乙烯

ZC 普通阻燃 F FEP或PFA氟塑料ZL 低烟低卤阻燃VD 低烟低卤聚氯乙烯ZW 低烟无卤阻燃

护套材料

V 聚氯乙烯

系列代号 C 补偿电缆VB 低烟低卤聚氯乙烯

使用分类G 一般用(100℃> D 无碱玻璃丝

H 耐热级(200℃>

屏蔽材料

/ 无屏蔽

精度等级/ 普通级P 铜丝编织屏蔽S 精密级P1 镀锡铜丝编织屏蔽

耐热等级70 最高使用温度为70℃P2 铜带或铜塑复合带绕包屏蔽100 最高使用温度为105℃P3 铝带或铝塑复合带绕包屏蔽200 最高使用温度为205℃铠装材料22/23 钢丝/细钢丝铠装260 最高使用温度为260℃导体种类R 多股绞合导体