[实用新型]结冰探测器用探测杆

说明书

本实用新型公开的一种结冰探测器用探测杆，旨在提供一种同时提高结冰探测器对降水结冰和迎风或侧风向结冰的探测敏感度的探测杆。本实用新型可以通过下述技术方案予以实现：它具有一个探测杆底部为柱体结构的底盘，并且探测杆由柱体底盘(2)向上同体相连一个圆锥体谐振筒构成一个圆锥台形状的锥状探测体(1)，结冰敏感元件镶嵌于探测器高度的2/3处，位于圆锥台顶盖探头与下部接锥体谐振筒之间的连接区域A，并与锥状探测体(1)锥面平滑过渡齐平保形。本实用新型采用探测杆底部为柱体结构的底盘，不仅保证了探测杆承受气动载荷的强度，而且结冰厚度增加时，在柱体测杆圆周上的结冰分布也必然会增大。

技术领域

本实用新型涉及一种用于探测结冰条件的结冰探测杆，特别是涉及地面或塔台等安装环境的结冰探测器用的探测杆。

背景技术

现有技术中冰传感器利用不同频率的空气、水和冰的不同物理特性。通过测量传感器周围介质的复杂阻抗，能够区分水和冰，从而识别冰的形成。冰的形成和增加取决于特定的气候条件，这些条件是由冰所附着的气温、湿度和表面温度决定的，潜在结冰区可通过观测气象结冰条件来判断。过冷水滴是温度低于凝固点仍未冻结的液态水滴。当过冷水滴粒径范围超过50um时，称其为过冷大水滴(Supercooled Large Droplet)，简称SLD。过冷大水滴(SLD)的形成途径有很多种。其中一种形成过冷大水滴(SLD)的途径是：雪降落经过大气暖层时融化形成的。云层上方暖层产生的雪融化而降落穿过大气暖层，形成小雨或雨滴。大水滴继续下落并再次进入大气冷层，由于水冻结时要释放潜热，冻结潜热为80cal/g，而空气是热的不良导体，由于潜热难以传递出去，过冷水滴在环境温度已远低于0℃时仍保持为液态。但当与水滴接触的环境介质有良好的传热性能而环境温度低于0℃时，如水落在冰面或金属面上，水滴会发生冻结而且表现出在流动过程中冻结的特征[2]。SLD也可以从较小的云滴形成。液滴以不同的速度落下时，可以彼此碰撞和聚结以形成较大的液滴。液滴大小的增加归因于层状云顶部风切变和稳定的热力学轮廓的存在。由于传统的探头型结冰传感器探头体积小，传热能力不足，当SLD撞击到探头时不能完全冻结，产生明显的流动和飞溅，导致探头冻结系数太小，不能可靠探测SLD结冰。当探测器正前端结冰已经很厚时，其前端侧面结冰相对很薄，而后端完成探测过冷大水滴功能的传感器处几乎没有结冰。这是由于探测器迎风面处曲率半径过小，导致水滴捕获率过大造成的。当前端侧面处结冰很厚时，后端完成探测过冷大水滴功能的传感器处才稍有结冰。这主要是由于探测器整体长度尤其是前端长度过长引起的。目前，市面上已有诸多形式的结冰探测器，其共性在于使用一敏感探头或探测杆收集空气中的水分，当收集到的水分冻结成冰时，结冰探测器的敏感量产生变化，从而识别探测杆是否结冰，进而判断当前环境是否为结冰环境。但是，此类结冰探测器的敏感面或探测杆多为平面或圆棒形，其中平面式的结冰探测器(如北京杰成物联科技有限公司的JCJ-1600电容式结冰传感器)对降水(湿雪、冻雨)结冰和冷凝结冰比较敏感，但对云雾等空气中的液态水经风的作用后造成的结冰(淞冰、明冰)不够敏感，即对迎风或侧风向结冰不够敏感；圆棒形结冰探测器(如美国Goodrich公司的基于磁致伸缩谐振原理的0871系列，瑞典HoloOptics公司的基于超声波原理的T40系列)对迎风或侧风向结冰比较敏感，但对降水结冰不够敏感。上述结冰探测器其根本缺陷在于，探测杆的设计没有充分考虑重力和风力(空气动力)对空气中的液态水滴的复合作用效果。

实用新型内容

本实用新型旨在同时提高结冰探测器对降水结冰和迎风或侧风向结冰的探测敏感度，提出了一种结冰探测器用探测杆。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是，一种结冰探测器用探测杆，具有一个探测杆底部为柱体结构的底盘，其特征在于：探测杆由柱体底盘2向上同体相连一个圆锥体谐振筒构成一个圆锥台形状的锥状探测体1，结冰敏感元件镶嵌于探测器高度的2/3处，位于圆锥台顶盖探头与下部接锥体谐振筒之间的连接区域A，并与锥状探测体1锥面平滑过渡齐平保形。