[发明专利]电容温度式覆冰厚度传感器的检测方法

说明书

技术领域

本发明电容温度式覆冰厚度传感器的检测方法属于自动化检测技术领域。它是一种在冰雨或冰冻条件下可以对悬空输电线，高压输电线固定塔架，建筑物或各种静止或移动设备表面、悬空支架，树枝等的覆冰厚度进行定点连续自动检测的传感器装置。

背景技术

国内外在冬季冰冻或冻雨条件下对物体表面覆冰层厚度进行定点自动连续检测的传感器装置很少。目前国内外应用的物体表面覆冰生消检测技术可归纳为三种类型，一类是直接测量法，它依靠人工用尺直接测量物体表面覆冰厚度，它的优点是数据可靠，但缺点是自动化程度低，不能保证在同一地点自动定时检测或在多地点同步进行自动化连续检测，当测量高压输电线及其塔架、移动的飞机机翼表面、船舶、钻井架等物体表面覆冰厚度时具有很大的危险性，影响到物体表面覆冰的生消预测预报；第二类是通过摄像装置通过对物体表面覆冰情况进行连续摄像监测并将获得的物体表面覆冰图象视频信号传输到监测中心处理，其优点是适宜于对大面积物体表面覆冰监测，缺点是无法掌握覆冰层结构内部的生消变化过程；第三类方法是通过电磁学、光学等物理探测方法，如超声波、红外探测法等。经查阅资料和检索我们发现的覆冰厚度传感器有：1)2003年，欧洲科学家发明了一种新型冰层传感器，它可以鉴别出飞机等机械表面凝结的厚度在0.1mm以上的冰层。这一由欧盟资助的科研项目由欧洲多国科学家参加。这种主要由钢材料制成的新型传感器内部有一套复杂的光学系统，以及两个或多个半导体薄片。在外部气候条件发生改变的情况下，半导体薄层内的电子移动会随之发生改变。经过与之相配的光学镜像系统进行处理后，这套系统最终能够释放出激光束。通过对激光束的特性进行测量，控制人员就可以精确获知感应器探头上形成的冰层的厚度(欧洲发明新型冰层传感器，传感器世界，2004.1.16)

2)1993年美国科罗拉多州林姆技术有限公司的G·L·斯托拉齐克(申请专利号：93120674)一种用于固体表面冰厚检测的测量系统专利技术，其系统构成及原理为：一个天线，用于放在受到冰和/或水层积累的表面位置，并具有一个谐振频率和含有实数项的输入导纳；与该天线耦合的麦克斯韦电桥装置，用于检测所述谐振频率、所述输入导纳和所述实数项；以及频率扫描装置，用于在接近于所述谐振频的多个频率上驱动天线，其中所述谐振频率、所述输入导纳和所述实数项可以被确定(G.L.斯托拉齐克。对固体材料表面液体和冰层的检测设备与方法，专利申请号：93120674)

3)冰层厚度传感器及其检测方法[申请(专利)号200410012164.2]是利用水，冰，空气电阻值差异进行冰层厚度检测的一种传感器，其特征是由传感器内部检测电源正极经传感器内、外侧壁中间空间内充满的被检测介质，包括水，冰，空气，与按标尺刻度位置排列的传感器每一个金属检测触点，内部刻度译码开关电路，电导识别电路与检测电源负电极组成检测回路，通过串感器内部单片机控制电路按一定编码顺序产生刻度译码开关控制信号依次接通各金属检测触点对应的检测电路进行冰层厚度测量的传感器。

发明内容

本发明电容温度式覆冰厚度传感器的检测方法目的在于：公开一种基于空气与冰的电容特性差异，结合被检测环境空间温度对物体表面覆冰层厚度进行自动测量的传感器及其检测方法。

本发明电容温度式覆冰厚度传感器，其特征在于是一种基于空气与冰的电容特性差异，结合被检测环境空间温度对物体表面覆冰层厚度进行自动测量的传感器，该传感器由外部安装有悬挂固定钩的半圆柱型金属屏蔽保护外壳1、嵌入在半圆柱型金属屏蔽保护外壳1内部的单片机2、专用集成电路AD7745构成的电容数字转换器3、两片通用集成电路CD4067构成的双路可编程控制刻度选通电路4、按固定间隔标尺刻度排列的平行极板检测电容器5、密封在金属导热外壳6内由专用集成电路DS18B20构成的半导体集成数字温度传感器7、绝缘保温密封添充材料8和接线插座9构成；其中，单片机2采用MSC-51系列及其兼容8位单片机或MSP430系列及其兼容16位单片机构成，双路可编程控制刻度选通电路4各输入端通过导线按相同顺序分别与各平行极板检测电容器5双側的电容极板相连接，其公共输出端通过导线分别与电容数字转换器3信号输入端相连接；暴露于被测空间的各平行极板检测电容器两极片空间充满被检测介质，包括温度、空气或冰，尤其是覆冰。

上述电容温度式覆冰厚度传感器的检测方法，其特征在于：