[发明专利]基于S形微波传输线的结冰结露检测装置及方法

权利要求书

1.一种基于S形微波传输线的结冰结露检测装置，其特征在于：所述检测装置包括金属外壳(1)；金属外壳(1)包括与外界连通的传感器腔体(2)和相对于外界密封的电路板腔体(3)；在传感器腔体(2)中包括多根检测传输线(9-16)作为外部S形微波传输线；多根检测传输线(9-16)首尾串联为外部S形微波传输线；在电路板腔体(3)中包括内部S形微波传输线(21)；外部S形微波传输线的首端和内部S形微波传输线(21)的首端均作为微波信号的输入端；外部S形微波传输线的尾端和内部S形微波传输线(21)的尾端均输出待比较信号，对两路待比较信号进行比较，得到相位差信号(23)和幅度差信号(24)；在所述传感器腔体(2)中心处设置有中心固定轴(5)；多根检测传输线(9-16)围绕中心固定轴(5)均匀分布；检测传输线(9-16)与中心固定轴(5)之间有间隔距离；检测传输线(9-16)和金属外壳(1)之间有间隔距离；在传感器腔体(2)的侧壁开设有多个透气窗口(4)；电路板腔体(3)内部填充为常压干燥空气。

2.根据权利要求1所述的基于S形微波传输线的结冰结露检测装置，其特征在于：当检测装置处于干燥空气中时，外部S形微波传输线的高频阻抗特性和内部S形微波传输线(21)的高频阻抗特性等效。

3.根据权利要求1所述的基于S形微波传输线的结冰结露检测装置，其特征在于：所述电路板腔体(3)包括微波发生器(19)、功率分配器(20)、鉴幅鉴相器(22)和信号处理电路(25)；所述微波发生器(19)的输出端连接于功率分配器(20)的输入端，所述功率分配器(20)的两路输出端分别连接外部S形微波传输线的首端和内部S形微波传输线(21)的首端；外部S形微波传输线的尾端和内部S形微波传输线(21)的尾端分别连接至鉴幅鉴相器(22)的两个输入端；鉴幅鉴相器(22)的输出端连接信号处理电路(25)的输入端。

4.根据权利要求1所述的基于S形微波传输线的结冰结露检测装置，其特征在于：所述外部S形微波传输线的首端和尾端均通过屏蔽线连接至电路板腔体(3)之中的检测电路；传感器腔体(2)和电路板腔体(3)之间的用于屏蔽线穿通的位置防水密封。

5.根据权利要求1所述的基于S形微波传输线的结冰结露检测装置，其特征在于：金属外壳(1)为柱状，在金属外壳(1)的顶端固定有安装底座(6)；电路板腔体(3)中接出的引出导线(8)与安装底座(6)之间通过防水接头(7)连接。

6.一种如权利要求1～5任一项所述的基于S形微波传输线的结冰结露检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

传感器腔体(2)形成与外界相同的温湿度环境；电路板腔体(3)密封与外界隔绝，内部填充为常压干燥空气；

两路相位相同且幅度相同的微波信号分别输入至外部S形微波传输线的首端和内部S形微波传输线(21)的首端；

在外部S形微波传输线的尾端和内部S形微波传输线(21)的尾端分别得到两路待比较信号；

对两路待比较信号进行比较，得到相位差信号(23)和幅度差信号(24)；

根据相位差信号(23)和幅度差信号(24)判断外部S形微波传输线上无冰无露、结冰、结露三种状态。

7.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于：由微波发生器(19)发出的微波信号，之后经由功率分配器(20)输出为两路相位相同且幅度相同的微波信号分别输入至外部S形微波传输线的首端和内部S形微波传输线(21)的首端。

8.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于：当微波在外部S形微波传输线上传输时，会在外部S形微波传输线截面周围产生电磁场；当冰层或者露水层厚度小于电磁场范围时，根据相位差信号(23)和幅度差信号(24)的变化大小，判断外部S形微波传输线上冰层或者露水层厚度。