飛機剎車溫度監控系統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控被安裝在新型飛機上，剎車溫度監控系統就是這樣一個用于實時監控剎車溫度，以便能監控到潛在的剎車轂卡阻或剎車剎死危險的一套傳感系統。這個系統越來越多地安裝在了飛機上，用于提高飛機的安全性能。

關鍵詞：飛機剎車；剎車溫度傳感器；溫度監控系統

1 飛機剎車溫度監控系統概述

飛機剎車溫度監控系統由4個K型溫度傳感器，將溫度值轉換為微弱的電壓值。再由兩個剎車監控組件，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，并發送電壓數據至剎車/轉彎控制組件（BSCU），剎車/轉彎控制組件（BSCU）將來自剎車監控組件的電壓信號改變為ARINC429信號，并將這些數據和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的電信號；即是說，當炭剎車被操作時釋放熱量導致探頭溫度上升，溫度升高在鎳鋁-鎳鉻合金結合處引起“塞貝克效應”——Seebeck熱電勢。

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

在剎車溫度傳感器連接器（Connector）左側面提供了3只引腳，根據CMM手冊“描述與操作（DESCRIPTION AND OPERATION）”章節得知分為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，穩定性和均勻性較好，抗氧化性能強，價格便宜等優點。

3 剎車溫度傳感器的主要性能測試

兩種不同的導體（或半導體）組成一個閉合回路，在閉合回路中，A、B導體稱為熱電極。將兩個接點分別置于溫度為T和T0的熱源中，T端結點稱為工作端或熱端；T0端結點稱為冷端或自由端。兩種導體接觸時，自由電子由密度大的導體向密度小的導體擴散，在接觸處失去電子的一側帶正電，得到電子的一側帶負電，形成穩定的接觸電勢。同一導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電，形成一個靜電場，該靜電場阻止電子繼續向低溫端遷移，最后達到動態平衡，在導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，實際應用中， 熱電勢與溫度之間關系可以通過熱電偶分度表來確定的，由此當我們可以獲取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行對比。（見表1）

從分度表上我們可以看到，當冷端為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線為K型導線，即傳感器的鎳鋁端連接導線的鎳鋁端，鎳鉻端連接導線的鎳鉻端。通過測試比較，我們還發現，導線的長短，不影響測試的結果。這也是K型熱電偶的優點之一，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，測試的結果不改變。從分度表上，我們可以看出K型熱電偶的另外一個優點：線性度很好，10度的溫差，電壓的差別大概為0.4mV。

4 結束語

溫度傳感器廣泛運用于民用和工用的各行各業，而K型熱電偶是現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據誤差。作者希望通過此文以達到拋磚引玉的效果，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

[1]剎車溫度傳感器CMM維護手冊[Z].

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