一种比较典型的机械式结冰传感器是基于压电效应的平膜式结冰传感器。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。
例如: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,外围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。检测电极和公共电极之间的电容称为检测电容。平膜上有结冰时,结冰增大了平膜刚度,使平膜变形量减小,检测电容两电极之间的距离增大,检测电容减小。通过检测电容的减小量来确定结冰厚度。
根据结冰传感器的安装方式,可将结冰传感器分为扁平安装结冰传感器和非扁平安装结冰传感器。扁平安装就是结冰传感器安装到被测物表面后,结冰检测面和物体表面平齐,这样传感器表面和物体表面的环境因素相同,可以更准确地感知物体表面结冰情况。非扁平安装结冰传感器安装后检测面和物体表面不平齐,表现为一个物。显然物表面与物体表面会有很大差异,如物体表面的层流流体到物处就有可能形成局部湍流。结冰传感器和被测物体表面环境因素不同,会造成结冰情况的不同,结冰传感器检测到的结冰就有可能不由物体表面一致。
其采用进口激光传感器,实现对冰层与积雪的探测,其中降雪是影响路面交通安全的重要指标,常规的降雪量都在几厘米到几十厘米范围以上,常规的路面状况仪器,只能识别1厘米以下的降雪厚度,因此无法地测量路面积雪厚度。激光遥感式路面状况传感器可以准确大范围地测量积雪与冰层厚度,为路面清理与维护工作提供了可靠的数据(根据积雪厚度投放溶雪剂的数量)。
光谱测量原理是利用一个红外发射器对准道路表面选定位置,发射光从被测地点反射入接收器再进行整合。水对不同波长的吸收是不同的。如果在道路或跑道上有积水,其光谱属性就会改变。进而测量到路面的各种不同的状态,例如潮、湿、冰、雪、霜等。
激光遥感式路面状况传感器采用耐腐蚀、喷塑金属外壳,适于在户外全天候使用。一体化结构设计,外形美观。与可调角度托架配合使用使安装更简单、易于维护。
在现代工业生产中,各种传感器的应用十分广泛,它们可以监视和控制生产过程中的各个参数,确保设备工作在正常状态或佳状态,并使产品达到良好的质量。没有优良的传感器,现代化生产将失去基础。
地埋式结冰传感器是一种电阻式传感器,它将被测量的结冰情况转换为电阻值。传感器中的电阻应变片具有金属的应变效应,即在外力作用下产生机械形变,从而使电阻值随之发生相应的变化。地埋式结冰传感器通过测量电阻值的变化来判断地下结冰情况。
地埋式结冰传感器在以下领域有广泛的应用:
1. 道路交通:地埋式结冰传感器可以安装在道路上,实时监测道路结冰情况,提供给交通管理部门及时采取措施,确保道路交通安全畅通。
2. 城市供水系统:地埋式结冰传感器可以安装在供水管道中,监测管道结冰情况,及时采取措施防止管道破裂,保障城市供水系统的正常运行。
3. 农业温室:地埋式结冰传感器可以安装在农业温室中,监测温室内部结冰情况,及时采取措施保护农作物,提高农业生产效益。
4. 铁路交通:地埋式结冰传感器可以安装在铁路轨道上,监测轨道结冰情况,提供给铁路管理部门及时采取措施,确保铁路交通安全运行。