[發(fā)明專利]基于S形微波傳輸線的結(jié)冰結(jié)露檢測裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011555982.2
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112798621B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟敏;孟雨瀟;孟濤
• 申請（專利權(quán)）人: 孟敏
• 主分類號: G01N22/00
• 分類號: G01N22/00
• 代理公司: 無錫睿升知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32376
• 代理人: 張悅

1.一種基于S形微波傳輸線的結(jié)冰結(jié)露檢測裝置，其特征在于：所述檢測裝置包括金屬外殼(1)；金屬外殼(1)包括與外界連通的傳感器腔體(2)和相對于外界密封的電路板腔體(3)；在傳感器腔體(2)中包括多根檢測傳輸線(9-16)作為外部S形微波傳輸線；多根檢測傳輸線(9-16)首尾串聯(lián)為外部S形微波傳輸線；在電路板腔體(3)中包括內(nèi)部S形微波傳輸線(21)；外部S形微波傳輸線的首端和內(nèi)部S形微波傳輸線(21)的首端均作為微波信號的輸入端；外部S形微波傳輸線的尾端和內(nèi)部S形微波傳輸線(21)的尾端均輸出待比較信號，對兩路待比較信號進(jìn)行比較，得到相位差信號(23)和幅度差信號(24)；在所述傳感器腔體(2)中心處設(shè)置有中心固定軸(5)；多根檢測傳輸線(9-16)圍繞中心固定軸(5)均勻分布；檢測傳輸線(9-16)與中心固定軸(5)之間有間隔距離；檢測傳輸線(9-16)和金屬外殼(1)之間有間隔距離；在傳感器腔體(2)的側(cè)壁開設(shè)有多個透氣窗口(4)；電路板腔體(3)內(nèi)部填充為常壓干燥空氣。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于S形微波傳輸線的結(jié)冰結(jié)露檢測裝置，其特征在于：當(dāng)檢測裝置處于干燥空氣中時，外部S形微波傳輸線的高頻阻抗特性和內(nèi)部S形微波傳輸線(21)的高頻阻抗特性等效。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于S形微波傳輸線的結(jié)冰結(jié)露檢測裝置，其特征在于：所述電路板腔體(3)包括微波發(fā)生器(19)、功率分配器(20)、鑒幅鑒相器(22)和信號處理電路(25)；所述微波發(fā)生器(19)的輸出端連接于功率分配器(20)的輸入端，所述功率分配器(20)的兩路輸出端分別連接外部S形微波傳輸線的首端和內(nèi)部S形微波傳輸線(21)的首端；外部S形微波傳輸線的尾端和內(nèi)部S形微波傳輸線(21)的尾端分別連接至鑒幅鑒相器(22)的兩個輸入端；鑒幅鑒相器(22)的輸出端連接信號處理電路(25)的輸入端。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于S形微波傳輸線的結(jié)冰結(jié)露檢測裝置，其特征在于：所述外部S形微波傳輸線的首端和尾端均通過屏蔽線連接至電路板腔體(3)之中的檢測電路；傳感器腔體(2)和電路板腔體(3)之間的用于屏蔽線穿通的位置防水密封。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于S形微波傳輸線的結(jié)冰結(jié)露檢測裝置，其特征在于：金屬外殼(1)為柱狀，在金屬外殼(1)的頂端固定有安裝底座(6)；電路板腔體(3)中接出的引出導(dǎo)線(8)與安裝底座(6)之間通過防水接頭(7)連接。

6.一種如權(quán)利要求1～5任一項(xiàng)所述的基于S形微波傳輸線的結(jié)冰結(jié)露檢測裝置的檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

傳感器腔體(2)形成與外界相同的溫濕度環(huán)境；電路板腔體(3)密封與外界隔絕，內(nèi)部填充為常壓干燥空氣；

兩路相位相同且幅度相同的微波信號分別輸入至外部S形微波傳輸線的首端和內(nèi)部S形微波傳輸線(21)的首端；

在外部S形微波傳輸線的尾端和內(nèi)部S形微波傳輸線(21)的尾端分別得到兩路待比較信號；

對兩路待比較信號進(jìn)行比較，得到相位差信號(23)和幅度差信號(24)；

根據(jù)相位差信號(23)和幅度差信號(24)判斷外部S形微波傳輸線上無冰無露、結(jié)冰、結(jié)露三種狀態(tài)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的檢測方法，其特征在于：由微波發(fā)生器(19)發(fā)出的微波信號，之后經(jīng)由功率分配器(20)輸出為兩路相位相同且幅度相同的微波信號分別輸入至外部S形微波傳輸線的首端和內(nèi)部S形微波傳輸線(21)的首端。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的檢測方法，其特征在于：當(dāng)微波在外部S形微波傳輸線上傳輸時，會在外部S形微波傳輸線截面周圍產(chǎn)生電磁場；當(dāng)冰層或者露水層厚度小于電磁場范圍時，根據(jù)相位差信號(23)和幅度差信號(24)的變化大小，判斷外部S形微波傳輸線上冰層或者露水層厚度。