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。
其采用進口激光傳感器,實現(xiàn)對冰層與積雪的探測,其中降雪是影響路面交通安全的重要指標,常規(guī)的降雪量都在幾厘米到幾十厘米范圍以上,常規(guī)的路面狀況儀器,只能識別1厘米以下的降雪厚度,因此無法地測量路面積雪厚度。激光遙感式路面狀況傳感器可以準確大范圍地測量積雪與冰層厚度,為路面清理與維護工作提供了可靠的數(shù)據(jù)(根據(jù)積雪厚度投放溶雪劑的數(shù)量)。
激光遙感式路面狀況傳感器采用多光譜測量技術,傳感器不需要植入路面內(nèi)即可準確地檢測出道路表面結(jié)冰、積雪、水膜的厚度及濕滑程度、路面溫度等要素,監(jiān)測儀集成了微型處理器來識別道路或機場跑道的路面狀態(tài)。
激光測量原理,了對水、冰、雪的測量。水和冰是分別被立檢測的,激光可以大范圍的測量積雪的厚度。這些特點、強大的性能使得它能夠在道路出現(xiàn)異常狀況前就預警,這樣我們就可以提前發(fā)現(xiàn)可能導致駕駛危險的所有因素,以便及時采取預警和補救措施。
地埋式結(jié)冰傳感器是一種電阻式傳感器,它將被測量的結(jié)冰情況轉(zhuǎn)換為電阻值。傳感器中的電阻應變片具有金屬的應變效應,即在外力作用下產(chǎn)生機械形變,從而使電阻值隨之發(fā)生相應的變化。地埋式結(jié)冰傳感器通過測量電阻值的變化來判斷地下結(jié)冰情況。
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