一種典型的光學(xué)式結(jié)冰傳感器為光纖式結(jié)冰傳感器,是用兩根同心結(jié)構(gòu)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(xué)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。
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(zhǔn)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(zhǔn)平行板電容器電極之間沒有結(jié)冰。
一種比較典型的機械式結(jié)冰傳感器是基于壓電效應(yīng)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(yīng)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(yīng)實時監(jiān)測其諧振頻率。
檢測性能
衡量結(jié)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(zhǔn)確度、度等。
分辨率是指結(jié)冰傳感器能夠感知的小結(jié)冰厚度。
靈敏度是指結(jié)冰厚度變化與結(jié)冰傳感器輸出變化的比值。
溫度系數(shù)是指沒有結(jié)冰信號時,結(jié)冰傳感器的輸出變化與溫度變化的比值。
準(zhǔn)確度是指用結(jié)冰傳感器對同一結(jié)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(jié)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。
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(xué)、軍事、空間技術(shù)和環(huán)境工程等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)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。
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(xué)、軍事、空間技術(shù)和環(huán)境工程等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)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(yù)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。
紅外線傳感器依動作可分為:
(1) 將紅外線一部份變換為熱,藉熱取出電阻值變化及電動勢等輸出信號之熱型。
(2) 利用半導(dǎo)體遷徙現(xiàn)象吸收能量差之光電效果及利用因PN 接合之光電動勢效果的量子型。
熱型的現(xiàn)象俗稱為焦熱效應(yīng),其中具代表性者有測輻射熱器 (Thermal Bolometer),熱電堆(Thermopile)及熱電(Pyroelectric)元件。
熱型的優(yōu)點有:可常溫動作下操作,波長依存性(波長不同感度有很大之變化者)并不存在,造價便宜;
缺點:感度低、響應(yīng)慢(mS之譜)。
量子型 的優(yōu)點:感度高、響應(yīng)快速(μS 之譜);
缺點:冷卻(液體氮氣) 、有波長依存性、價格偏高;
紅外測溫儀的構(gòu)成主要有光學(xué)系統(tǒng),調(diào)制器,紅外傳感器放大器,指示器等部分構(gòu)成。紅外傳感器是接收目標(biāo)輻射并轉(zhuǎn)換成電信號的器件。