飛機剎車溫度監(jiān)控系統(tǒng)溫度傳感器概述及測試

摘 要：隨著對飛機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上，剎車溫度監(jiān)控系統(tǒng)就是這樣一個用于實時監(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的一套傳感系統(tǒng)。這個系統(tǒng)越來越多地安裝在了飛機上，用于提高飛機的安全性能。

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

1 飛機剎車溫度監(jiān)控系統(tǒng)概述

飛機剎車溫度監(jiān)控系統(tǒng)由4個K型溫度傳感器，將溫度值轉(zhuǎn)換為微弱的電壓值。再由兩個剎車監(jiān)控組件，補償熱電偶冷端的同時，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)控組件的電壓信號改變?yōu)锳RINC429信號，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，通過它自動檢測碳剎車片溫度，提供一個在剎車制動時與熱量釋放變化相關(guān)的電信號；即是說，當(dāng)炭剎車被操作時釋放熱量導(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。

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“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，測量范圍光，熱電動勢較大，靈敏度高，穩(wěn)定性和均勻性較好，抗氧化性能強，價格便宜等優(yōu)點。

3 剎車溫度傳感器的主要性能測試

兩種不同的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）組成一個閉合回路，在閉合回路中，A、B導(dǎo)體稱為熱電極。將兩個接點分別置于溫度為T和T0的熱源中，T端結(jié)點稱為工作端或熱端；T0端結(jié)點稱為冷端或自由端。兩種導(dǎo)體接觸時，自由電子由密度大的導(dǎo)體向密度小的導(dǎo)體擴散，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。同一導(dǎo)體的兩端溫度不同時，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，形成一個靜電場，該靜電場阻止電子繼續(xù)向低溫端遷移，最后達(dá)到動態(tài)平衡，在導(dǎo)體兩端便形成溫差電勢。

剎車溫度傳感器輸出的電壓是熱端和冷端組件的電勢差，實際應(yīng)用中， 熱電勢與溫度之間關(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兩端的電動勢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)行對比。（見表1）

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

測試搭建如圖2。

在CMM的測試過程中，要求連接傳感器，電子冰點器和電壓表的導(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。通過測試比較，我們還發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)線的長短，不影響測試的結(jié)果。這也是K型熱電偶的優(yōu)點之一，雖然輸出的電勢信號很微弱，但是無論中間的傳輸距離多遠(yuǎn)，測試的結(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優(yōu)點：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

溫度傳感器廣泛運用于民用和工用的各行各業(yè)，而K型熱電偶是現(xiàn)在運用最多的廉價金屬熱電偶。理解K型熱電偶的工作以及測試原理，將更有助于我們的分析故障原因，排除測試過程中的數(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[Z].

作者簡介：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。