近年來,研究人員對航空發(fā)動機(jī)核心機(jī)在高空結(jié)冰現(xiàn)象的理解有了很大的進(jìn)展,但研發(fā)為飛行員提供危險告警的可靠傳感器系統(tǒng)的工作,仍然處在相對初始的階段。
如今,一款由加拿大英屬哥倫比亞大學(xué)奧卡那根分校工程學(xué)院的研究人員研發(fā)的平面微波諧振器傳感器裝置,或?qū)⒏淖冞@一情況,這款新型傳感器可通過微波來即時檢測冰的形成,在飛行員或地勤人員觀察到結(jié)冰之前,便可檢測到冰在表面形成時的精確時間。相關(guān)研究報告已經(jīng)在《Sensors and Actuators B: Chemical》上發(fā)表。
目前,平面微波諧振器裝置已成功用于傳感監(jiān)測領(lǐng)域,可用于監(jiān)測固體,液體和氣體材料。然而,還沒有該裝置進(jìn)行冰和雪探測的相關(guān)研究,盡管它們對運輸和安全應(yīng)用中的結(jié)冰探測作用明顯。
據(jù)了解,這款新型傳感器大體由沉積在一層薄塑料上的金屬構(gòu)成,足夠堅固,可經(jīng)受住各種考驗,且它的制造既簡單成本又低。這一檢測能力,可防止與冰冷飛機(jī)機(jī)翼相關(guān)的悲劇。傳感器可全面了解機(jī)體任何表面上的結(jié)冰情況,如飛機(jī)機(jī)翼。例如,傳感器能夠檢測水何時撞到機(jī)翼,跟蹤從水到冰的相變,然后測量其厚度??傊搨鞲衅骺墒沟孛婧惋w行中的除冰更快、更便宜、更有效。
簡而言之,該傳感器的工作原理是通過測量發(fā)射微波的共振頻率、振幅和散射模式,如何被可能存在于其表面的任何水、霜或冰改變實現(xiàn)檢測。在實驗室的測試中,其能在冰點以下冷卻的幾秒鐘內(nèi)檢測到結(jié)霜現(xiàn)象。
相比之下,人類觀察者要等到傳感器處于-10℃約兩分鐘后,才可能看到結(jié)霜現(xiàn)象。然而,正如研究人員所指的那樣,這只是在實驗室里的一個小樣本上,至于要在室外環(huán)境下發(fā)現(xiàn)整個機(jī)翼上的結(jié)冰難度則要大得多。
無論如何,這是一種快速準(zhǔn)確地探測冰層形成的全新方法。這項技術(shù)基于射頻和微波技術(shù),可實現(xiàn)無線和非接觸檢測,因此,它可以用來確認(rèn)除冰工作是否已經(jīng)到位。