[发明专利]一种测量凝冰率的方法与装置

权利要求书

1.一种测量凝冰率的方法，其特征在于，包括：通过传感器获取目标表面水膜的厚度信息；通过传感器检测目标表面温度；根据温度与水膜信息判断目标表面是否开始结冰；通过水膜厚度信息预测目标表面水膜完全结冰时冰层厚度，并依据传感器的测量原理反演出完全结冰时传感器输出的对应物理量U_I，如频率或电压值等；通过结冰过程中传感器输出的物理量U_O及之前获取的信息依据特定公式可以计算出凝冰率。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过传感器获取目标表面水膜的厚度信息，具体包括：传感器具有以同一原理测量水膜厚度以及冰层厚度的能力，且均以同一种物理量U表征，如电流、电压或频率等。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据温度与水膜信息判断目标表面是否开始结冰，具体包括：若传感器监测出目标表面存在水膜，且温度高于冰点，则认为不具备结冰条件；若传感器监测出目标表面存在水膜，且温度低于冰点，则认为具备结冰条件，装置开始计算凝冰率。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过水膜厚度信息预测目标表面水膜完全结冰时冰层厚度，并依据传感器的测量原理反演出完全结冰时传感器输出的对应物理量U_I，如频率或电压值，具体包括：传感器探测到水膜后可得出水膜厚度，一般情况下水膜结冰后体积会膨胀，因此当水膜完全结冰厚度大约会增加至原来的1.1倍；依据传感器的测量原理，可以反演出水膜完全结冰时对应的物理量U_I，如频率或电压等，与水膜状态时的物理量U_w共同组成了计算凝冰率的必要条件。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过结冰过程中传感器输出的物理量U_O及之前获取的信息依据特定公式可以计算出凝冰率，具体包括：当水膜开始结冰，可测得结冰过程中任意状态下的物理量U_O，将定义为凝冰率。凝冰率直接定量地反映了水膜结冰的程度。

6.一种测量凝冰率的装置属于一种结冰传感器，包括平膜膜片(1)、温度传感器(2)、防水硅胶环(3)、传感器底座(4)、电源及通讯线缆(5)、传感器外壳(6)、信号处理电路(7)、信号线(8)及上位机软件，其特征在于：平膜膜片(1)通过谐振频率反映装置表面冰层或水膜的厚度信息；温度传感器(2)获取平膜膜片(1)温度信息，为后续软件判断提供依据；信号处理电路(7)驱动平膜膜片(1)振动，处理谐振频率信号及温度信号并将信号发送至上位计算机；传感器外壳(6)是平膜膜片(1)的基座，壳体内容纳了信号处理电路(7)及温度传感器(2)，为平膜膜片(1)、信号处理电路(7)、温度传感器(2)提供保护并具有电磁屏蔽的功能；上位机软件安装于上位计算机内，具有对信号处理电路发送的信息进行计算、显示、查询、存储等功能。

7.如权利要求6所述的一种测量凝冰率的装置，其特征在于：所述平膜膜片(1)可由信号处理电路(7)驱动从而产生谐振，当膜片表面有冰层、水膜或冰水混合物时，谐振频率相应改变，从而达到测量冰层、水膜厚度及冰水混合物凝冰率的目的。

8.如权利要求6所述的一种测量凝冰率的装置，其特征在于：所述温度传感器(2)具有精度高、响应快的特点，安装位置紧贴平膜膜片(1)，实时测量膜片的温度。

9.如权利要求6所述的一种测量凝冰率的装置，其特征在于：所述信号处理电路(7)具有输出不同频率波形的功能，能够驱动平膜膜片(1)进行谐振，并同时采集平膜膜片(1)的谐振信号及温度传感器(2)的温度信号，将信号通过RS485、CAN或以太网等通讯方式传输给上位计算机。

10.如权利要求6所述的一种测量凝冰率的装置，其特征在于：所述传感器外壳(6)及底座(5)坚固耐磨，简单小巧，具有良好的气密性，平膜膜片(1)安装于外壳表面与冰层或水膜直接接触，信号处理电路(7)安装于壳体内，电源及通讯线缆(5)由壳体上连接器处引出。