光纖探頭端面是一個平面玻璃,玻璃上沒有結(jié)冰時,發(fā)射光纖發(fā)射的紅外光全部透光玻璃端面進入空氣,接收光纖接收不到任何紅外光;當玻璃端面上有結(jié)冰時,發(fā)射光纖發(fā)出的部分紅外光由于被冰層散射和反射而被接收光纖接受。通過檢測接收光纖接收到的紅外光的強弱,達到檢測結(jié)冰的目的。
1-矩形金屬屏蔽保護外殼;2-單片機;3-雙路電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器;4-基準平行板電容器;5-檢測平行板電容器組;6-雙路可編程控制的刻度選通電路;絕緣保溫密封填充材料,8-接線插座。其中基準平行板電容器電極之間沒有結(jié)冰。
一種比較典型的機械式結(jié)冰傳感器是基于壓電效應的平膜式結(jié)冰傳感器。檢測原理是:平膜上有結(jié)冰時,結(jié)冰增大了平膜的剛度,使平膜的諧振頻率增大。通過壓電陶瓷的壓電效應驅(qū)動平膜振動在其諧振頻率上,通過壓電陶瓷的逆壓電效應實時監(jiān)測其諧振頻率。
根據(jù)結(jié)冰傳感器的安裝方式,可將結(jié)冰傳感器分為扁平安裝結(jié)冰傳感器和非扁平安裝結(jié)冰傳感器。扁平安裝就是結(jié)冰傳感器安裝到被測物表面后,結(jié)冰檢測面和物體表面平齊,這樣傳感器表面和物體表面的環(huán)境因素相同,可以更準確地感知物體表面結(jié)冰情況。非扁平安裝結(jié)冰傳感器安裝后檢測面和物體表面不平齊,表現(xiàn)為一個物。顯然物表面與物體表面會有很大差異,如物體表面的層流流體到物處就有可能形成局部湍流。結(jié)冰傳感器和被測物體表面環(huán)境因素不同,會造成結(jié)冰情況的不同,結(jié)冰傳感器檢測到的結(jié)冰就有可能不由物體表面一致。
具有紅外傳感器的望遠鏡可用于軍事行動,林地戰(zhàn)探測密林中的敵人,城市戰(zhàn)中探測墻后面的敵人,以上均利用了紅外線傳感器測量人體表面溫度從而得知敵人所在地。
紅外線傳感器依動作可分為:
(1) 將紅外線一部份變換為熱,藉熱取出電阻值變化及電動勢等輸出信號之熱型。
(2) 利用半導體遷徙現(xiàn)象吸收能量差之光電效果及利用因PN 接合之光電動勢效果的量子型。
熱型的現(xiàn)象俗稱為焦熱效應,其中具代表性者有測輻射熱器 (Thermal Bolometer),熱電堆(Thermopile)及熱電(Pyroelectric)元件。
熱型的優(yōu)點有:可常溫動作下操作,波長依存性(波長不同感度有很大之變化者)并不存在,造價便宜;
缺點:感度低、響應慢(mS之譜)。
量子型 的優(yōu)點:感度高、響應快速(μS 之譜);
缺點:冷卻(液體氮氣) 、有波長依存性、價格偏高;