結冰傳感器的分類方法很多。根據(jù)檢測機理可將結冰傳感器分為:光學式、電學式、機械式等。光學式根據(jù)冰、水與空氣的光學性質的不同檢測結冰。
一種典型的光學式結冰傳感器為光纖式結冰傳感器,是用兩根同心結構的光纖,中心圓形為發(fā)射光纖,可以發(fā)出紅外光;外圍圓環(huán)形為接收光纖,可以接受和檢測散射和反射回來的紅外光。
一種典型的電學式結冰傳感器為電容式結冰傳感器。電容式結冰傳感器基于冰、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冰檢測刻度,總的結冰厚度就等于相鄰電極對的距離和介質是冰的電極對的個數(shù)的乘積。
根據(jù)結冰傳感器的安裝方式,可將結冰傳感器分為扁平安裝結冰傳感器和非扁平安裝結冰傳感器。扁平安裝就是結冰傳感器安裝到被測物表面后,結冰檢測面和物體表面平齊,這樣傳感器表面和物體表面的環(huán)境因素相同,可以更準確地感知物體表面結冰情況。非扁平安裝結冰傳感器安裝后檢測面和物體表面不平齊,表現(xiàn)為一個物。顯然物表面與物體表面會有很大差異,如物體表面的層流流體到物處就有可能形成局部湍流。結冰傳感器和被測物體表面環(huán)境因素不同,會造成結冰情況的不同,結冰傳感器檢測到的結冰就有可能不由物體表面一致。
檢測性能
衡量結冰傳感器檢測性能的參數(shù)主要有:分辨率、靈敏度、溫度系數(shù)、準確度、度等。
分辨率是指結冰傳感器能夠感知的小結冰厚度。
靈敏度是指結冰厚度變化與結冰傳感器輸出變化的比值。
溫度系數(shù)是指沒有結冰信號時,結冰傳感器的輸出變化與溫度變化的比值。
準確度是指用結冰傳感器對同一結冰厚度進行檢測,得到一系列數(shù)據(jù),這一系列數(shù)據(jù)的中心點與實際結冰厚度的接近程度。
度是指上述一系列數(shù)據(jù)點相對于其中心點的分散程度。
利用紅外線的物理性質來進行測量的傳感器。紅外線又稱紅外光,它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質。任何物質,只要它本身具有一定的溫度(零度),都能輻射紅外線。紅外線傳感器測量時不與被測物體直接接觸,因而不存在摩擦,并且有靈敏度高,反應快等優(yōu)點。
紅外線傳感器常用于無接觸溫度測量,氣體成分分析和無損探傷,在醫(yī)學、軍事、空間技術和環(huán)境工程等領域得到廣泛應用。例如采用紅外線傳感器遠距離測量人體表面溫度的熱像圖,可以發(fā)現(xiàn)溫度異常的部位,及時對疾病進行診斷治療(見熱像儀);利用人造衛(wèi)星上的紅外線傳感器對地球云層進行監(jiān)視,可實現(xiàn)大范圍的天氣預報;采用紅外線傳感器可檢測飛機上正在運行的發(fā)動機 的過熱情況等。
在許多場合,人們不僅要知道物體表面的平均溫度,更需了解物體的溫度分布以便分析,研究物體的結構,探測內部缺陷。紅外成像就能將物體的溫度分布以圖像的形式直觀顯示出來。
紅外傳感器是紅外探測系統(tǒng)中很重要的部件,但它很嬌氣,使用中如果不注意就有可能導致紅外傳感器損壞。因此,紅外傳感器在使用中應注意以下幾點:
(1)注意了解紅外傳感器的性能指標和應用范圍,掌握它的使用條件。
(2)關注傳感器的工作溫度,一般要選擇能在室溫下工作的紅外傳感器,便于維護。
(3)適當調整紅外傳感器的工作點。一般情況下,傳感器有一個佳工作點。只有工作在佳工作點時,紅外傳感器的信噪比大。
(4)選用適當前置放大器與紅外傳感器配合,以獲取佳探測效果。
(5)調制頻率與紅外傳感器的頻率響應相匹配。
(6)傳感器的光學部分不能用手摸,擦,防止損傷與沾污。
(7)傳感器存放時注意防潮,防振,防腐。