结冰传感器论文.docx
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1、关于结冰传感器的研究报告姓名:班级:学号:摘要:结冰传感器是一种检测飞机、输电线、建筑等物体外表结冰厚度的传感器,通过结冰传感器可以将结冰信号转换为可以宜接检测的电学信号。根据检测机理可将结冰传感器分为:光学式、电学式、机械式等。光学式根据冰、水与空气的光学性质的不同检测结冰。关健词:结冰传感器;安装方式分类;性质分类;为了解决在低温环境中设备因结冰而造成损坏的问题,从20世纪50年代开始,美、德等兴旺同家相继进行了结冰探测方法的研究。由于其在军事领域的重要性,受到了各国科技界,特别是军事工业界的重视。经过近50年的开展,国外在理论研究方面取得了很大的进步,结冰探测方法已开展到十几种。然而,由
2、予这些技术的不成熟性,除少局部被应用到实际中,大部还处于方法研制阶段。国内对此项技术的研究才刚刚开始。:结冰传感器的分类方法很多。根据检测机理可将结冰传感器分为:光学式、电学式、机械式等。光学式根据冰、水与空气的光学性质的不同检测结冰。光学式结冰传感器一种典型的光学式结冰传感器为光纤式结冰传感器,是用两根同心结构的光纤,中心圆形为发射光纤,可以发出红外光:外围圆环形为接收光纤,可以接受和检测散射和反射回来的红外光。光纤探头端面是一个平面玻璃,玻璃上没有结冰时,发射光纤发射的红外光全部透光玻璃端面进入空气,接收光纤接收不到任何红外光:当玻璃端面上有结冰时,发射光纤发出的局部红外光由于被冰层散射和
3、反射而被接收光纤接受。通过检测接收光纤接收到的红外光的强弱,到达检测结冰的目的,如下图。电学式结冰传感器:气和水电学性质的不同来检测结冰。一种典型的电学式结冰传感器为电容式结冰传感器。电容式结冰传感器基于冰、空气和水介电常数的不同来判断电极之间的介质是冰、空气还是水。将多组电极对等距排列,每个电极对最为一个结冰检测刻度,总的结冰厚度就等于相邻电极对的距离和介质是冰的电极对的个数的乘枳。左图中是公开号为101285673A的中国专利公布的种电容比值式结冰传感器。图中:I-矩形金属屏蔽保护外壳;2-单片机;3双路电容数字转换器;4基准平行板电容器:5-检测平行板电容器组;6-双路可编程控制的刻度选
4、通电路;绝缘保温密封填充材料,8-接线插座。其中基准平行板电容器电极之间没有结冰。检测平行板电容器的电极极板之间的介质可能是冰,可能是空气。当检测电容极板间是空气时,检测电容和基准电容的电容值之比为1;当检测电容极板间介质是冰时,检测电容和基准电容的电容值之比大于等于2。这样就可以判断任意一个检测电容极板之间的介质是冰还是空气。检测电容组竖宜等距排列,检测结冰的厚度就等于相邻检测电容的竖直间距与介质是冰的检测电容的个数的乘积。机械式结冰传感器:机械式结冰传感器是根据冰的机械特性检测结冰。一种比拟典型的机械式结冰传感器是基于压电效应的F膜式结冰传感器。检测原理是:平膜上有结冰时,结冰增大了平膜的
5、刚度,使平膜的谐振频率增大。通过压电陶瓷的压电效应驱动平膜振动在其谐振频率上,通过压电陶瓷的逆压电效应实时监测其谐振频率。需要注意的是,并非所有的电容式结冰传感器都是属于电学式的,有的是属于机械式的。恒邦合金PzT材料安装孔1支撑MEMS电容式结冰传感器美国NASA曾提出过一种微加工工艺制作的电容式结冰传感器,敏感结构是一个7微米厚度薄膜,整个薄膜为扩散硅层,作为电容的公共电极。用静电键合工艺将薄膜和一个有HF腐蚀的凹槽的PyreX玻璃键合到一起,将凹槽封闭为电容间隙。凹槽里有两个同心的方形电极,中心正方形的为驱动电极,外用回字形的为检测电极。驱动电极和公共电极之间加静电,平膜变形。检测电极和
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