1-矩形金属屏蔽保护外壳;2-单片机;3-双路电容数字转换器;4-基准平行板电容器;5-检测平行板电容器组;6-双路可编程控制的刻度选通电路;绝缘保温密封填充材料,8-接线插座。其中基准平行板电容器电极之间没有结冰。
一种比较典型的机械式结冰传感器是基于压电效应的平膜式结冰传感器。检测原理是:平膜上有结冰时,结冰增大了平膜的刚度,使平膜的谐振频率增大。通过压电陶瓷的压电效应驱动平膜振动在其谐振频率上,通过压电陶瓷的逆压电效应实时监测其谐振频率。
美国NASA曾提出过一种微加工工艺制作的电容式结冰传感器,敏感结构是一个7微米厚度薄膜,整个薄膜为扩散硅层,作为电容的公共电极。用静电键合工艺将薄膜和一个有HF腐蚀的凹槽的pyrex玻璃键合到一起,将凹槽封闭为电容间隙。凹槽里有两个同心的方形电极,中心正方形的为驱动电极,外围回字形的为检测电极。驱动电极和公共电极之间加静电,平膜变形。检测电极和公共电极之间的电容称为检测电容。平膜上有结冰时,结冰增大了平膜刚度,使平膜变形量减小,检测电容两电极之间的距离增大,检测电容减小。通过检测电容的减小量来确定结冰厚度。
检测性能
衡量结冰传感器检测性能的参数主要有:分辨率、灵敏度、温度系数、准确度、度等。
分辨率是指结冰传感器能够感知的小结冰厚度。
灵敏度是指结冰厚度变化与结冰传感器输出变化的比值。
温度系数是指没有结冰信号时,结冰传感器的输出变化与温度变化的比值。
准确度是指用结冰传感器对同一结冰厚度进行检测,得到一系列数据,这一系列数据的中心点与实际结冰厚度的接近程度。
度是指上述一系列数据点相对于其中心点的分散程度。
红外线传感器常用于无接触温度测量,气体成分分析和无损探伤,在医学、军事、空间技术和环境工程等领域得到广泛应用。例如采用红外线传感器远距离测量人体表面温度的热像图,可以发现温度异常的部位。
红外线传感器依动作可分为:
(1) 将红外线一部份变换为热,藉热取出电阻值变化及电动势等输出信号之热型。
(2) 利用半导体迁徙现象吸收能量差之光电效果及利用因PN 接合之光电动势效果的量子型。
热型的现象俗称为焦热效应,其中具代表性者有测辐射热器 (Thermal Bolometer),热电堆(Thermopile)及热电(Pyroelectric)元件。
热型的优点有:可常温动作下操作,波长依存性(波长不同感度有很大之变化者)并不存在,造价便宜;
缺点:感度低、响应慢(mS之谱)。
量子型 的优点:感度高、响应快速(μS 之谱);
缺点:冷却(液体氮气) 、有波长依存性、价格偏高;