[发明专利]一种表面结冰探测和融冰复合结构及其方法

说明书

本发明涉及传感测量技术领域，具体为一种表面结冰探测和融冰复合结构及其方法。该结构由均温体、加热件、温度探头、隔热环和隔热盖、解算控制器等组成，加热件和温度探头与解算控制器通过引线连接；均温体采用导热良好的耐腐蚀材料，安装在被探测表面内侧；加热件为电加热部件，安装在均温体表面或内部；温度探头置于均温体内；隔热环安装在均温体外围，覆盖隔热盖，共同构成隔热罩，将均温体、加热件、温度探头隔离在腔体内；加热件和温度探头的引线穿过隔热盖连接至解算控制器。测量时，解算控制器记录温度变化曲线，计算热传导路径的热阻抗构成，分析被监测表面的结冰情况。除冰时，解算控制器加热探测表面，融化结合处的冰层，达到除冰效果。

技术领域

本发明涉及传感测量技术领域，具体为一种基于热阻抗测量的表面结冰探测和融冰复合结构和方法。

背景技术

表面结冰的探测在多个领域都有应用需求，如家电、电子设备、风力发电、公路、高压输电、天线、建筑等。典型应用是航空领域，在飞行器飞行期间，需要对机翼、尾翼等多处表面进行结冰探测，在结冰时发出警告，提示机组人员启动除冰措施，以保障飞行安全。

现有多种结冰探测技术，主要是利用冰的物理特性或结冰导致的物体表面物理特性变化来探测结冰状态。如使用图像采集技术来探测表面是否有冰层及其厚度，使用振动传感器来通过检测振动频率等的变化判断是否结冰，使用超声波等无损探测方法探测冰层及其厚度等。

现有的表面结冰探测技术，普遍存在以下缺点：

一是系统组成复杂，使用和维护不便，如图像采集式的探测系统包括图像采集、图像传输、图像处理、图像分析等模块，系统构成复杂。

二是系统抗干扰能力较弱，如基于超声技术的探测方法以及图像采集探测方法等，易受干扰，导致探测结果不佳；

三是破坏被检测表面的形态，部分探测器需要布置在表面外部，导致表面的防护特性发生变化；

四是探测与融冰部件不能复合使用，由于原理的差异，探测系统与融冰系统各自独立成系统，不能合并利用，提高空间和载荷的利用率。

发明内容

为解决现有表面结冰探测技术复杂，抗干扰能力弱，不能与融冰设备复合使用等问题，本发明主要目的在于提供一种表面结冰探测和融冰复合结构及其方法。

表面结冰探测和融冰复合结构及其方法使用热阻隔离层突出待探测面的热传输特性，使用一定时间长度的主动热功率阶跃变化脉冲，使物体表面升温或降温，记录温度变化瞬态曲线，并根据曲线计算出热阻抗特性，以此判断是否存在冰层以及估算冰层厚度。该方法目前在元器件热阻测试方面得到广泛的应用，但未见用于物体表面的结冰探测。

具体而言本申请提供了如下技术方案：

一种表面结冰探测和融冰复合结构，包括均温体、加热件、温度探头、隔热环和隔热盖、解算控制器，加热件和温度探头与解算控制器通过引线连接。

其中，均温体采用导热性能良好的耐腐蚀材料制作，安装在被探测表面的内侧，二者之间的接触部位设有导热硅脂。

其中，均温体与被探测表面的接触面轮廓为任意形状，如圆形、矩形、梯形等。

其中，加热件为电加热部件，安装在均温体的表面或内部，二者之间的接触部位设有导热硅脂。

其中，所述加热件为电加热件。

其中，温度探头置于均温体内，二者之间的接触部位设有导热硅脂。

其中，隔热环安装在均温体外围，覆盖隔热盖，共同构成隔热罩，将均温体、加热件、温度探头隔离在腔体内。

其中，加热件和温度探头的引线穿过隔热盖连接至解算控制器。