[发明专利]发动机排气温度热电偶检测电路

说明书

技术领域

本发明是关于通过热电偶采集发动机排气温度，检测发动机排气温度的温度采集电路，尤其是航空发动机排气口热电偶的检测电路。

背景技术

航空发动机排气温度是确定涡轮特性及发动机性能的重要参数，涡轮后燃气温度检测是发动机性能检测的重要内容,直接影响着发动机的安全和寿命。当飞机发动机的喷气温度超过限定温度时,必须对发动机采取限油或停车控制,使发动机排气温度不超过规定值,确保飞行安全。这就要求飞机飞行过程中,能够及时准确地测量出飞机发动机的喷气温度。热电偶(thermocouple)是温度测量仪表中常用的测温元件，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表(二次仪表)转换成被测介质的温度。热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路,当两端存在温度梯度时,回路中就会发生高电位向低电位放电现象，回路中就会有电流产生，产生热电动势。用热电偶测量飞机发动机喷气温度的误差影响的主要因素有:热电偶的冷端温度误差、热辐射、插入深度及动态误差。热电偶输出的热电势随冷端温度偏离0℃而产生测量误差,形成热电偶冷端温度误差。因此发动机涡轮后燃气温度一般是通过镍铬-镍铝元件组成的热电偶来测量的。要检测热电偶温度必须检测其冷端温度,才能计算出热端温度,这就是所说的热电偶冷端温度补偿。消除热电偶冷端温度误差的方法较多,常用的有冷端0℃恒温法、热电势修正法、温度修正法、热电偶补偿法、电桥补偿法和补偿导线法等。目前,应用的气动总温型热电偶，由于测量气体温度时,热电偶装置在发动机喷管的管道中，其结构的复杂性，一般无法直接校验。通常采用的方法是：直接与符合热电偶分度表的二次仪表联接；在发动机上用标准样件对比来实现。测量温度时感温元件与被测介质要经过热交换才能达到相同的温度。由于感温元件具有一定热惯性,当介质温度改变时,换热过程不可能迅速完成,因而在动态测量过程中就有延迟误差。

热电偶虽然广泛应用于温度测量各种领域,但是在航空机载测试中热电偶温度测量有其更复杂特殊性。如存在热电偶信号微弱易受干扰、温度电压呈非线性关系、需要参考接合点补偿、热电偶接地等诸多问题。正确温度信号的采集直接决定控制系统对当前发动机状态的判断,直接影响对发动机的控制,从而影响发动机状态的控制。燃气温度的准确测量对控制发动机状态有直接影响，甚至造成误保护，造成发动机停车等严重错误。对飞机发动机性能参数的验证,特别是发动机的温度参数和压力参数,要求非常高,只有精确测量,才能知道参数的真实情况。由于温度测量点太多,且发动机本身装上的热电偶的形式也不一样,因此,必须把热电偶微弱的电压信号进行调理,变成能被采集设备采集的信号，而这一调理过程又是一个非常复杂的技术难题。热电偶信号处理电路设计的温度测量前置电路，常用的热电偶输入阻抗小，输出电压低，同型号热电偶之间仍然具有一定个性差异，这样就给热电偶的精确检测带来困难。航空发动机排气温度热电偶检测温度范围在-55℃～1100℃，具有温度变化范围大、温度变化速率快等特点。发动机电子控制器必须及时准确采集热电偶的温度，根据采集的温度推算发动机T4温度并采取适当的算法控制发动机燃油流量，限制发动机内部工作温度。然而常用的热电偶检测技术不能合理解决热电偶的个性差异，造成发动机电子控制器通用性较差。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的问题，提供一种测试可靠性高、馈电电路纹波小，抗干扰能力强、测量值稳定可靠，获取精度高的发动机排气温度检测电路。

本发明的上述目的可以通过以下措施来达到，一种发动机排气温度热电偶检测电路，包括：热电偶冷端采集单元、热电偶馈电单元、热电偶环路检测单元和热电偶差分输入仪表放大单元，其特征在于：热电偶差分输入仪表放大单元和热电偶环路检测单元分别通过热电偶传感器正端和负端电连接AD转换单元组成热电偶环路检测电路；热电偶冷端采集单元输出电压通过冷端温度处理单元的送入AD转换单元AD转换后，经CPU进行计算获得冷端温度；热电偶馈电单元将5V基准电压经外部T45温度传感器分压为两路，一路通过热电偶环路检测单元将热电偶传感器负端电压送到AD转换单元，另一路经由发动机电子控制器向热电偶传感器馈送毫伏级微弱的电流信号输入热电偶差分输入仪表放大单元，将电压差信号差分放大后供AD转换器采集，并送入CPU，CPU根据热电偶传感器检测电压值判断热电偶故障。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果。