例如:一種典型的電學式結(jié)冰傳感器為電容式結(jié)冰傳感器。電容式結(jié)冰傳感器基于冰、空氣和水介電常數(shù)的不同來判斷電極之間的介質(zhì)是冰、空氣還是水。將多組電極對等距排列,每個電極對為一個結(jié)冰檢測刻度,總的結(jié)冰厚度就等于相鄰電極對的距離和介質(zhì)是冰的電極對的個數(shù)的乘積。左圖2中是公開號為101285673A的中國專利公布的一種電容比值式結(jié)冰傳感器。圖2中:1-矩形金屬屏蔽保護外殼;2-單片機;3-雙路電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器;4-基準平行板電容器;5-檢測平行板電容器組;6-雙路可編程控制的刻度選通電路;絕緣保溫密封填充材料,8-接線插座。其中基準平行板電容器電極之間沒有結(jié)冰。檢測平行板電容器的電極極板之間的介質(zhì)可能是冰,可能是空氣。當檢測電容極板間是空氣時,檢測電容和基準電容的電容值之比為1;當檢測電容極板間介質(zhì)是冰時,檢測電容和基準電容的電容值之比大于等于2。這樣就可以判斷任意一個檢測電容極板之間的介質(zhì)是冰還是空氣。檢測電容組豎直等距排列,檢測結(jié)冰的厚度就等于相鄰檢測電容的豎直間距與介質(zhì)是冰的檢測電容的個數(shù)的乘積。
一種比較典型的機械式結(jié)冰傳感器是基于壓電效應的平膜式結(jié)冰傳感器。檢測原理是:平膜上有結(jié)冰時,結(jié)冰增大了平膜的剛度,使平膜的諧振頻率增大。通過壓電陶瓷的壓電效應驅(qū)動平膜振動在其諧振頻率上,通過壓電陶瓷的逆壓電效應實時監(jiān)測其諧振頻率。
需要注意的是,并非所有的電容式結(jié)冰傳感器都是屬于電學式的,有的是屬于機械式的。
例如:美國NASA曾提出過一種微加工工藝制作的電容式結(jié)冰傳感器,敏感結(jié)構(gòu)是一個7微米厚度薄膜,整個薄膜為擴散硅層,作為電容的公共電極。用靜電鍵合工藝將薄膜和一個有HF腐蝕的凹槽的pyrex玻璃鍵合到一起,將凹槽封閉為電容間隙。凹槽里有兩個同心的方形電極,中心正方形的為驅(qū)動電極,外圍回字形的為檢測電極。驅(qū)動電極和公共電極之間加靜電,平膜變形。檢測電極和公共電極之間的電容稱為檢測電容。平膜上有結(jié)冰時,結(jié)冰增大了平膜剛度,使平膜變形量減小,檢測電容兩電極之間的距離增大,檢測電容減小。通過檢測電容的減小量來確定結(jié)冰厚度。
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