CN103884452B - 用于交通工具的空气温度传感器装置和测量空气温度的方法 - Google Patents

用于交通工具的空气温度传感器装置和测量空气温度的方法 Download PDF

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Abstract

一种用于交通工具的空气温度传感器装置包括具有基部、入口和出口的温度传感器外壳。还包括由连续地曲线壁限定的主流动路径，所述主流动路径从入口延伸至出口用于从入口气流中分离颗粒物质。还包括放置在温度传感器外壳的内腔里的温度传感器。

Description

用于交通工具的空气温度传感器装置和测量空气温度的方法
发明背景
本发明涉及一种用于交通工具的空气温度传感器装置和测量邻近交通工具的空气温度的方法。
交通工具常常包括外部空气温度测量设备，该设备提供有用的信息给所述交通工具的操作者。基于精确的外部空气温度知识的得益，飞机为采用这类设备的交通工具的一个示例。温度测量设备直接提供空气温度，并且可从该信息推论获得诸如飞机的真实飞行速度的附加的数据。
遗憾的是，由于包括各种飞行条件的一些源，常常观察到不确定的温度读数。一个主要的误差源由在进行除冰时所测量的空气的非绝热加热中的不确定性引起，其被称为除冰加热误差(DHE)。因为传统的传感器通常在极端环境条件下结冰，当传感器的结冰出现时DHE可以增加。
发明简述
根据一个实施方案，一种用于交通工具的空气温度传感器装置包括具有基部、入口和出口的温度传感器外壳。还包括由连续地曲线壁限定的主流动路径，所述主流动路径从入口延伸至出口用于从入口气流中分离颗粒物质。进一步包括放置在温度传感器外壳的内腔里的温度传感器。
根据另一个实施方案，提供了一种测量邻近交通工具的空气温度的方法。该方法包括将主流摄入温度传感器外壳的入口。还包括使主流流过由连续地曲线壁限定的主流动路径。进一步包括从入口气流中分离颗粒物质作为通过主流动路径的主流。又包括将颗粒物质从温度传感器外壳通过出口排出。还包括用温度传感器测量入口气流的温度，所述温度传感器被放置在温度传感器外壳的内部位置处的腔中。
附图简述
在说明书的结束部分的权利要求书中特别指明和清楚要求被视为本发明的主题。本发明的上述和其它特征以及优点从下面的详细描述与结合的附图中是明显的，其中：
图1为飞机的透视图；
图2为用于飞机的空气温度传感器装置的透视图；
图3为空气温度传感器装置的透视、局部横截面图；并且
图4为图示测量邻近交通工具的空气温度的方法的流程图。
具体实施方式
参照图1，根据一个示例性实施方案一般用附图标记2指示交通工具。交通工具2以飞机4的形式示出。尽管图示为飞机，应当理解的是交通工具2可以采取其它形式。飞机4包括机身7，其包括机头部分10和尾部12。飞机4还包括从机身7的第一侧延伸的第一翼14和从机身7的相对侧延伸的第二翼15。示出飞机4包括装置在接近机头部分10处的前降落架22以及安装到第一翼14的后降落架24。
图示空气温度传感器装置30为放置在邻近飞机4的机头部分10的表面，然而，可在飞机4的各其它位置采用空气温度传感器装置30，诸如例如邻近机身7的其它区域，邻近尾部12或邻近发动机(未图示)。空气温度传感器装置30被配置成测量总空气温度。总空气温度是指相对于飞机4静止的空气滞留点处的空气温度的测量值。当空气静止时，动能转化为内能。该空气被压缩并且经历绝热温度升高。因此，总空气温度高于静态(或环境)空气温度并且对于空气数据计算机是一种有用的输入，以便启用静态空气温度的计算并且因此计算真实的飞行速度。
现在参照图2和图3，空气温度传感器装置30包括温度传感器外壳32，其通常通过将基部34机械地固定至飞机4而安装到飞机4的表面。空气温度传感器外壳32包括入口36，其被配置成接收包括入口气流40和本文中被称为颗粒物质42的主流38。颗粒物质42包括重于组成入口气流40的空气分子的颗粒。颗粒物质42的示例性颗粒包括水、冰和灰尘。上述示例仅是说明性的，并且颗粒物质42可包括替代的颗粒。无论包括在主流38里的具体的颗粒，主流动路径44将主流38从入口36向腔入口46按规定路线发送。腔入口46通向在温度传感器外壳32里形成的腔48。腔48被配置成在其中容纳温度传感器50。腔48可形成多种几何结构，并且在一个实施方案中包括基本上为圆形的横截面积。如所指出的，几种替代几何结构都适合腔48。
腔入口46沿着主流动路径44呈径向位于温度传感器外壳32的入口36与温度传感器外壳32的出口52之间。换句话说，腔入口46相对于主流38的主要流动方向被放置在入口36的下游和出口52的上游。大概沿着主流动路径44在腔入口46处的位置，主流38基本上分离成入口气流40和颗粒物质42。将入口气流40按规定路线发送至腔入口46到腔48内，用位于其中的温度传感器50进行温度测量。从入口气流40分离的颗粒物质42继续沿着主流动路径44并且从温度传感器外壳32通过出口52排出。
将主流38分成入口气流40和颗粒物质42由主流动路径44的几何形状实现。主流动路径44由连续地曲线壁54限定，其从入口36延伸至出口52，仅在腔入口46处中断。构造连续地曲线壁54的轮廓以减少沿着连续地曲线壁54形成的边界层，并且以避免沿着主流动路径44的主流38的再循环。可将连续地曲线壁54的轮廓构造成多种替代的几何形状，但通常采用基本上圆形的或椭圆形的横截面来顾及主流38的变化的进入方向，而不包含沿着主流动路径44的平面部分。如所示出的，主流动路径44通常从入口36处的较大的横截面积成漏斗形或成锥形至出口52处的较小的横截面积。主流动路径44的至少一部分(诸如在邻近入口36处)可关于轴56对称。这样一部分可位于邻近入口36，邻近出口52或两者都邻近。应当理解的是入口36可由各种横截面几何形状形成，包括例如圆形的或椭圆形的，但是这些所指出的示例性的几何形状不旨在限制性。
还提供了一种测量邻近交通工具2的空气温度的方法100，如图4所示以及参照图1-3。先前已经描述了飞机4，具体地说是空气温度传感器装置30，并且具体的结构部件不需要进一步详细描述。测量邻近交通工具2的空气温度的方法100包括：在102中，将主流摄入温度传感器外壳的入口；并且在104中，使主流流过由连续地曲线壁限定的主流动路径。在106中，从入口气流中分离出颗粒物质作为主流通过主流动路径；随后在108中，从温度传感器外壳通过出口排出颗粒物质。在110中，用温度传感器测量入口气流的温度，所述温度传感器被放置在温度传感器外壳的内部位置处的腔中。
虽然本发明已经结合有限数量的实施方案被详细描述，但是应该容易理解的是本发明不限于这些公开的实施方案。相反，可以修改本发明以并入到现在未描述的各种变化、改变、替换或等效装置，但这些需与本发明的精神和范围相称。另外，虽然已经描述了本发明的各种实施方案，应当理解的是本发明的方面可仅包括所述实施方案中的一些。因此，本发明不应被视为受限于上文的描述，而是仅受限于所附权利要求的范围。

Claims (15)

1.一种用于交通工具的空气温度传感器装置，其包括：
温度传感器外壳，其具有基部、入口和出口；
由连续地曲线壁限定的主流动路径，所述主流动路径从所述入口延伸至所述出口用于从入口气流中分离颗粒物质，其中所述连续地曲线壁采用基本上圆形或椭圆形的横截面；和
温度传感器，其被放置在所述温度传感器外壳的内腔里；其中所述主流动路径中仅有的中断是位于所述内腔的进口处。
2.根据权利要求1所述的空气温度传感器装置，其中所述入口包括圆形的横截面。
3.根据权利要求1所述的空气温度传感器装置，其中所述入口包括椭圆形的横截面。
4.根据权利要求1所述的空气温度传感器装置，其中所述入口包括第一横截面积并且所述出口包括第二横截面积，其中所述第一横截面积大于所述第二横截面积。
5.根据权利要求1所述的空气温度传感器装置，其中所述基部被固定至所述交通工具。
6.根据权利要求1所述的空气温度传感器装置，其中所述交通工具为飞机。
7.根据权利要求1所述的空气温度传感器装置，其中所述主流动路径在邻近所述入口处基本上对称。
8.根据权利要求1所述的空气温度传感器装置，其中所述分离的颗粒物质包括水、冰和灰尘中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的空气温度传感器装置，其中所述腔具有圆形的横截面。
10.一种测量邻近交通工具的空气温度的方法，其包括：
将主流摄入温度传感器外壳的入口；
使所述主流流过由连续地曲线壁限定的主流动路径，其中所述连续地曲线壁采用基本上圆形或椭圆形的横截面；
从入口气流中分离颗粒物质作为通过所述主流动路径的所述主流；
将颗粒物质从所述温度传感器外壳通过出口排出；并且
用温度传感器测量所述入口气流的温度，所述温度传感器被放置在所述温度传感器外壳的内部位置处的腔中；其中所述主流动路径中仅有的中断是位于所述腔的进口处。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括将所述入口气流按规定路线发送至所述腔。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括将所述入口气流经腔入口按规定路线发送至所述腔，所述腔入口沿着所述入口和所述出口之间的所述主流动路径放置。
13.根据权利要求10所述的方法，还包括将所述温度传感器外壳固定至所述交通工具。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述交通工具为飞机。
15.根据权利要求10所述的方法，其中颗粒物质包括水、冰和灰尘中的至少一种。
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