[发明专利]基于压电阻抗原理的覆冰监测装置及方法

权利要求书

1.基于压电阻抗原理的覆冰监测装置，其特征在于，包括：压电传感器和阻抗分析仪，

压电传感器的采集端固定在结构体表面、并与结构体构成机电耦合系统，压电传感器用于采集电阻抗信号，压电传感器的电阻抗信号输出端连接阻抗分析仪的电阻抗信号输入端，阻抗分析仪用于将获得的电阻抗信号绘制成电阻抗曲线。

2.根据权利要求1所述的基于压电阻抗原理的覆冰监测装置，其特征在于，还包括显示设备，显示设备用于将阻抗分析仪绘制的电阻抗曲线显示出来。

3.基于压电阻抗原理的覆冰监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

构造机电耦合系统步骤：将压电传感器的采集端固定在结构体表面，使压电传感器与结构体构成机电耦合系统；

绘制参考曲线步骤：使结构体表面结冰获得不同的结冰厚度集，利用压电传感器采集电阻抗信号，根据电阻抗信号绘制电阻抗曲线，将该电阻抗曲线作为不同厚度下的参考曲线；

绘制监测曲线步骤：在结构体表面实际结冰过程中，利用压电传感器实时采集电阻抗信号，每N个电阻抗信号绘制成一条电阻抗曲线，并将该电阻抗曲线作为该工况下的监测曲线；

覆冰监测步骤：将监测曲线分别与不同厚度下的参考曲线进行对比，找出监测曲线最接近的参考曲线，则结构体表面实际结冰厚度最接近该参考曲线所对应的结冰厚度越接近，其中N为正整数。

4.根据权利要求3所述的基于压电阻抗原理的覆冰监测方法，其特征在于，覆冰监测步骤中还包括：

根据下式获得当前工况下的相对均方根偏差R：

其中，表示第j条监测曲线中第i个频率点的电导值，表示第j-1条监测曲线中第i个频率点的电导值，电导值为电阻抗信号倒数的实部，i＝1,2,3,...,N；

判断相对均方根偏差R是否大于0.05，是则表示当前工况下结构体表面冰厚度增加，否则表示当前工况下结构体表面冰厚度不变，环境温度改变。

5.根据权利要求4所述的基于压电阻抗原理的覆冰监测方法，其特征在于，利用温度补偿方法剔除电阻抗信号中的温度影响。

6.根据权利要求3或4所述的基于压电阻抗原理的覆冰监测方法，其特征在于，压电传感器表面进行防水处理。

7.根据权利要求3或4所述的基于压电阻抗原理的覆冰监测方法，其特征在于，利用阻抗分析仪绘制电阻抗曲线。