[發明專利]基于壓電阻抗原理的覆冰監測裝置及方法

在審

• 申請號: 201811267970.2
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109211980A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 周文松;李惠;張鑫
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01N27/02
• 分類號: G01N27/02;G01B7/06
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 宋詩非

1.基于壓電阻抗原理的覆冰監測裝置，其特征在于，包括：壓電傳感器和阻抗分析儀，

壓電傳感器的采集端固定在結構體表面、并與結構體構成機電耦合系統，壓電傳感器用于采集電阻抗信號，壓電傳感器的電阻抗信號輸出端連接阻抗分析儀的電阻抗信號輸入端，阻抗分析儀用于將獲得的電阻抗信號繪制成電阻抗曲線。

2.根據權利要求1所述的基于壓電阻抗原理的覆冰監測裝置，其特征在于，還包括顯示設備，顯示設備用于將阻抗分析儀繪制的電阻抗曲線顯示出來。

3.基于壓電阻抗原理的覆冰監測方法，其特征在于，包括以下步驟：

構造機電耦合系統步驟：將壓電傳感器的采集端固定在結構體表面，使壓電傳感器與結構體構成機電耦合系統；

繪制參考曲線步驟：使結構體表面結冰獲得不同的結冰厚度集，利用壓電傳感器采集電阻抗信號，根據電阻抗信號繪制電阻抗曲線，將該電阻抗曲線作為不同厚度下的參考曲線；

繪制監測曲線步驟：在結構體表面實際結冰過程中，利用壓電傳感器實時采集電阻抗信號，每N個電阻抗信號繪制成一條電阻抗曲線，并將該電阻抗曲線作為該工況下的監測曲線；

覆冰監測步驟：將監測曲線分別與不同厚度下的參考曲線進行對比，找出監測曲線最接近的參考曲線，則結構體表面實際結冰厚度最接近該參考曲線所對應的結冰厚度越接近，其中N為正整數。

4.根據權利要求3所述的基于壓電阻抗原理的覆冰監測方法，其特征在于，覆冰監測步驟中還包括：

根據下式獲得當前工況下的相對均方根偏差R：

其中，表示第j條監測曲線中第i個頻率點的電導值，表示第j-1條監測曲線中第i個頻率點的電導值，電導值為電阻抗信號倒數的實部，i＝1,2,3,...,N；

判斷相對均方根偏差R是否大于0.05，是則表示當前工況下結構體表面冰厚度增加，否則表示當前工況下結構體表面冰厚度不變，環境溫度改變。

5.根據權利要求4所述的基于壓電阻抗原理的覆冰監測方法，其特征在于，利用溫度補償方法剔除電阻抗信號中的溫度影響。

6.根據權利要求3或4所述的基于壓電阻抗原理的覆冰監測方法，其特征在于，壓電傳感器表面進行防水處理。

7.根據權利要求3或4所述的基于壓電阻抗原理的覆冰監測方法，其特征在于，利用阻抗分析儀繪制電阻抗曲線。