[发明专利]一种基于谐振式结冰探测器的过冷水含量测量方法

说明书

本发明属于航空气象领域，具体是一种基于谐振式结冰探测器的过冷水含量测量方法。解决了空中过冷水无法定量测量的问题，采用以下步骤：101～计算谐振式结冰探测器的振动频率下降130Hz时，对应的结冰体积和结冰质量。102～计算振动频率下降f’时对应的结冰质量。103～得到结冰质量与飞行距离、过冷水含量以及谐振式结冰探测器敏感体体积的关系。104～得到过冷水含量的计算公式。105～对过冷水含量计算公式进行温度和空速修正。106～得到的过冷水含量计算公式，并计算过冷水含量。本发明能得到定量、连续的过冷水含量，解决航空气象探测的一大难题，为人工冷云增雨作业提供重要指标。

技术领域

本发明属于航空气象领域，具体是一种基于谐振式结冰探测器的过冷水含量测量方法。

背景技术

过冷水，0℃以下以液态形式存在的水，是人工影响天气冷云增雨的关键因素，过冷水的多少决定了催化剂播撒量的多少，若云中过冷水含量较低而播撒了过量的催化剂反而会形成消雨的效果，因此对过冷水精确定量测量对人工冷云增雨有重要意义，现有技术只能通过空中飞机是否结冰判断是否存在过冷水，无法对过冷水定量测量。

发明内容

本发明为了解决空中过冷水无法定量测量的问题，提供一种基于谐振式结冰探测器的过冷水含量测量方法。

本发明采取以下技术方案，一种基于谐振式结冰探测器的过冷水含量测量方法，采用以下步骤：

101～计算谐振式结冰探测器的振动频率下降130Hz时，对应的结冰体积和结冰质量。

102～计算振动频率下降f’时对应的结冰质量。

103～得到结冰质量与飞行距离、过冷水含量以及谐振式结冰探测器敏感体体积的关系。

104～得到过冷水含量的计算公式。

105～对过冷水含量计算公式进行温度和空速修正。

106～得到的过冷水含量计算公式，并计算过冷水含量。

所述步骤101中，具体计算方法为，谐振式结冰探测器的敏感体高度为H，直径为则谐振式结冰传感器未结冰前，敏感体体积为V₁＝π*r²*H，其中当频率下降130Hz时，此时敏感体高度为H，探头直径变为’，敏感体结冰后的体积为：V₂＝π*r^’2*H，其中此时，附着冰的体积ΔV＝V₂-V₁，结冰质量m＝ρ*ΔV，ρ为冰的密度。

所述步骤102中，具体计算方法为，结冰质量和频率下降为线性关系，当频率下降f’时结冰质量为m’,

所述步骤103中，过冷水含量记为SLWC，频率下降f’所用时间为t’,则m’可表示为：式中Vt表示空速，H为敏感体高度，为敏感体直径，t′*Vt表示飞行的距离，表示收集过水含量横截面积，表示收集的过冷水的体积。

所述步骤104中，过冷水含量的计算公式如下：

(式中L＝V_t*t′为飞行距离)

所述步骤105中，具体方法如下：

经过冰风洞试验得到温度结冰系数：

(式中T为温度，T的单位为摄氏度)

经过冰风洞试验得到空速结冰系数：

(式中V为空速，V的单位为米/秒)

所述步骤106中，得到过冷水含量计算公式修正为：