Profi Awyrofod: Gofynion Thermocouple ar gyfer Gwres a Dirgryniad Eithafol

Mae cydrannau awyrofod yn wynebu amodau anfaddeuol yn ystod profion a{0}}gweithrediad byd go iawn-ffrwydro trwy gylchredau gwres eithafol sy'n symud o dan-sero i gannoedd o raddau Celsius, tra'n dioddef dirgryniadau di-baid sy'n bygwth peryglu hyd yn oed y rhannau mwyaf cadarn. Ymhlith yr offer hanfodol ar gyfer monitro'r amgylcheddau hyn, mae thermocyplau yn sefyll allan fel y ffordd-i ddatrysiad ar gyfer mesur tymheredd. Ac eto, mae llawer o dimau profi awyrofod yn mynd i'r afael â darlleniadau anghyson, methiant cynamserol, neu ddata anghywir o thermocyplau nad ydynt wedi'u hadeiladu ar gyfer senarios mor llym. Mae'r achos sylfaenol yn aml yn gorwedd wrth anwybyddu sut mae gwres a dirgryniad eithafol yn ail-lunio perfformiad thermocwl y tu hwnt i achosion defnydd diwydiannol safonol.

Mae thermocouples yn gweithio ar effaith Seebeck, lle mae dau fetelau annhebyg wedi'u cysylltu ar gyffordd yn cynhyrchu foltedd sy'n gymesur â'r gwahaniaeth tymheredd rhwng y gyffordd fesur a chyffordd gyfeirio. Mae'r egwyddor syml hon yn eu gwneud yn amlbwrpas, ond nid yw pob thermocwl yn cael ei greu'n gyfartal-yn enwedig ar gyfer cymwysiadau awyrofod. Mae gwahanol gyfuniadau aloi yn pennu eu hystod tymheredd, eu gwydnwch, a'u gallu i wrthsefyll dirgryniad. Er enghraifft, mae thermocyplau Math K (chromel-alumel) yn trin tymereddau hyd at 1,260 gradd ac yn cynnig goddefgarwch dirgryniad gweddus, gan eu gwneud yn ddewis cyffredin ar gyfer profion awyrofod cyffredinol. Mae math S (platinwm-rhodium/platinwm) yn rhagori mewn gwres uwch, hyd at 1,600 gradd, ond mae'n fwy brau ac yn dueddol o gael ei niweidio gan ddirgryniad dwys heb gysgodi priodol. Mae math J (haearn{12}}constantan) yn gost-effeithiol ond mae'n colli sefydlogrwydd uwchlaw 750 gradd ac yn cyrydu'n gyflymach mewn rhai amgylcheddau tanwydd neu ocsideiddio penodol, gan gyfyngu ar ei ddefnydd mewn amodau awyrofod eithafol.

Yn ôl profiad, difrod dirgryniad yw un o'r materion mwyaf tanamcangyfrif gyda thermocyplau mewn profion awyrofod. Gall-dirgryniad amledd uchel-cyffredin mewn profion injan neu dreialon cerbydau hypersonig-llacio cysylltiadau cyffordd, rhwbio gwifrau plwm, neu hyd yn oed dorri'r elfen thermocwl dros amser. Nid yw hyn yn achosi methiant synhwyrydd yn unig; mae'n arwain at ddata anghyson a all gamarwain peirianwyr i wneud penderfyniadau dylunio diffygiol. Er mwyn lliniaru hyn, nid yw diogelwch mecanyddol cywir yn-trafodadwy. Dylid gosod thermocyplau gan ddefnyddio gosodiadau sy'n gallu gwrthsefyll dirgryniad, megis cromfachau wedi'u weldio neu glampiau ceramig tymheredd uchel, yn hytrach na thapiau gludiog sy'n diraddio o dan wres ac yn symud â dirgryniad. Mae gorchuddio metel plethedig o amgylch gwifrau plwm hefyd yn ychwanegu amddiffyniad, gan leihau blinder gwifrau ac atal sgraffiniad yn erbyn cydrannau eraill.

Mae gwres eithafol yn dod â'i set ei hun o heriau sy'n ymestyn y tu hwnt i derfynau ystod tymheredd. Mae beicio thermol cyflym-lle mae tymheredd yn codi neu'n gostwng yn sydyn-yn achosi ehangiad thermol a chrebachu ym metelau'r thermocwl, yn gwanhau cyffyrdd ac yn arwain at ddrifft mewn cywirdeb. Mewn amgylcheddau uwchlaw 1,000 gradd, gall ocsidiad a diraddiad aloi newid priodweddau trydanol y thermocwl, gan wneud darlleniadau'n annibynadwy. Mewn gwirionedd, mae dewis thermocwl gyda chyffordd wedi'i selio'n hermetig yn atal ocsidiad a halogiad o danwydd, oeryddion, neu nwyon atmosfferig. Mae inswleiddio cerameg yn well na gwydr ffibr neu blastig mewn senarios gwres uchel, gan ei fod yn cadw cyfanrwydd strwythurol hyd at 1,800 gradd ac nid yw'n allyrru mygdarthau niweidiol a allai ymyrryd â phrofion.