[发明专利]一种探除冰装置及方法有效
申请号: | 202110599411.7 | 申请日: | 2021-05-31 |
公开(公告)号: | CN113286391B | 公开(公告)日: | 2022-04-01 |
发明(设计)人: | 任宏宇;桂康;葛俊锋;叶林 | 申请(专利权)人: | 华中科技大学 |
主分类号: | B64D15/12 | 分类号: | B64D15/12;H05B3/34;H05B3/03;H05B1/02;H05B3/00;G01N27/22;G01N27/04 |
代理公司: | 华中科技大学专利中心 42201 | 代理人: | 胡秋萍 |
地址: | 430074 湖北*** | 国省代码: | 湖北;42 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 除冰 装置 方法 | ||
1.一种探除冰装置,其特征在于,包括:
探除冰薄膜(1),粘附在目标结构体表面,包括复阻抗传感器和除冰单元,所述复阻抗传感器与所述探除冰薄膜(1)表面的冰层或水膜组成待测区域;
复阻抗测量模块(2),连接所述复阻抗传感器,用于采样并测量所述待测区域在预设测量频段内的复阻抗数据;
控制模块(3),连接所述复阻抗测量模块(2),用于根据所述复阻抗数据计算低频段内的阻抗模、以及所述预设测量频段内所述待测区域等效电容的相对离散指标;依据所述阻抗模、相对离散指标与相应的阈值之间的大小关系判断所述目标结构体表面的状态,当所述相对离散指标不小于相对离散指标阈值时,所述状态为结冰状态;当所述相对离散指标小于所述相对离散指标阈值且所述阻抗模大于阻抗模阈值时,所述状态为干燥状态;否则,所述状态为湿润状态;并在所述状态为结冰状态时控制所述除冰单元除冰;
所述相对离散指标为:
其中,VC为所述相对离散指标,CPi为所述预设测量频段内第i个频率点下所述待测区域等效电容,i=1,2,…,n,n为所述预设测量频段内的频率点数,为各频率点下所述待测区域等效电容的均值,θ为相位角,ω为角频率,|Zi|为第i个频率点下的阻抗模。
2.如权利要求1所述的探除冰装置,其特征在于,所述除冰单元为电加热除冰单元;所述探除冰薄膜(1)还包括感温单元(121),用于测量所述探除冰薄膜(1)的温度;
所述控制模块(3)用于根据所述温度与温度阈值之间的大小关系以及所述状态控制所述电加热除冰单元。
3.如权利要求2所述的探除冰装置,其特征在于,所述感温单元(121)包括多个感温电阻片,当所述多个感温电阻片测得温度的均值小于温度均值阈值、每一感温电阻片测得温度小于所述温度阈值且所述状态为结冰状态时,所述控制模块(3)用于控制所述除冰单元除冰。
4.如权利要求2或3所述的探除冰装置,其特征在于,所述控制模块(3)还用于根据所述感温单元(121)在当前多个测温周期内测得的温度,预测所述探除冰薄膜(1)在未来多个测温周期内的温度,并在预测得到的温度与冰点之间的差值小于差值阈值且所述状态为湿润状态时控制所述除冰单元除冰。
5.如权利要求1所述的探除冰装置,其特征在于,所述探除冰薄膜(1)包括依次设置的柔性粘接覆膜层(11)、探除冰功能层(12)和柔性疏水覆膜层(13);
所述柔性粘接覆膜层(11)用于将所述探除冰薄膜(1)粘附在所述目标结构体表面;所述探除冰功能层(12)包括所述复阻抗传感器和除冰单元;所述柔性疏水覆膜层(13)表面形成有仿生乳突结构,用于延缓所述目标结构体表面结冰。
6.如权利要求1或5所述的探除冰装置,其特征在于,所述探除冰薄膜(1)还包括电加热电极(122)和多个分布在所述电加热电极(122)周围的复阻抗测量电极(123);
所述复阻抗测量模块(2)还包括多路选择器(21),用于依次接通所述复阻抗测量电极(123)中的一个;
所述控制模块(3)还包括电控开关(31),用于将所述电加热电极(122)连接至所述复阻抗测量模块(2),使得所述电加热电极(122)与接通的复阻抗测量电极(123)形成为所述复阻抗传感器;所述电控开关(31)还用于断开所述电加热电极(122)与复阻抗测量模块(2)之间的连接,使得所述电加热电极(122)作为所述除冰单元用于除冰。
7.如权利要求1所述的探除冰装置,其特征在于,还包括:电源管理模块(4),输出端连接所述复阻抗测量模块(2)和控制模块(3),用于对外接电源提供的电能进行转换后输出至所述复阻抗测量模块(2)和控制模块(3)。
8.一种探除冰方法,其特征在于,包括:
S1,采样测量目标结构体表面的冰层或水膜在预设测量频段内的复阻抗数据;
S2,根据所述复阻抗数据计算低频段内的阻抗模、以及所述预设测量频段内所述目标结构体表面的冰层或水膜的等效电容的相对离散指标;
S3,依据所述阻抗模与阻抗模阈值、以及所述相对离散指标与相对离散指标阈值之间的大小关系,判断所述目标结构体表面的状态,当所述相对离散指标不小于相对离散指标阈值时,所述状态为结冰状态;当所述相对离散指标小于所述相对离散指标阈值且所述阻抗模大于阻抗模阈值时,所述状态为干燥状态;否则,所述状态为湿润状态;
所述相对离散指标为:
其中,VC为所述相对离散指标,CPi为所述预设测量频段内第i个频率点下待测区域等效电容,i=1,2,…,n,n为所述预设测量频段内的频率点数,为各频率点下待测区域等效电容的均值,θ为相位角,ω为角频率,|Zi|为第i个频率点下的阻抗模;
S4,当所述状态为结冰状态时,对所述目标结构体表面的冰层进行除冰。
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