結(jié)冰傳感器的分類方法很多。根據(jù)檢測機理可將結(jié)冰傳感器分為:光學(xué)式、電學(xué)式、機械式等。光學(xué)式根據(jù)冰、水與空氣的光學(xué)性質(zhì)的不同檢測結(jié)冰。
一種典型的電學(xué)式結(jié)冰傳感器為電容式結(jié)冰傳感器。電容式結(jié)冰傳感器基于冰、空氣和水介電常數(shù)的不同來判斷電極之間的介質(zhì)是冰、空氣還是水。將多組電極對等距排列,每個電極對為一個結(jié)冰檢測刻度,總的結(jié)冰厚度就等于相鄰電極對的距離和介質(zhì)是冰的電極對的個數(shù)的乘積。
美國NASA曾提出過一種微加工工藝制作的電容式結(jié)冰傳感器,敏感結(jié)構(gòu)是一個7微米厚度薄膜,整個薄膜為擴散硅層,作為電容的公共電極。用靜電鍵合工藝將薄膜和一個有HF腐蝕的凹槽的pyrex玻璃鍵合到一起,將凹槽封閉為電容間隙。凹槽里有兩個同心的方形電極,中心正方形的為驅(qū)動電極,外圍回字形的為檢測電極。驅(qū)動電極和公共電極之間加靜電,平膜變形。檢測電極和公共電極之間的電容稱為檢測電容。平膜上有結(jié)冰時,結(jié)冰增大了平膜剛度,使平膜變形量減小,檢測電容兩電極之間的距離增大,檢測電容減小。通過檢測電容的減小量來確定結(jié)冰厚度。
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(zhǔn)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。
該報警器能探測人體發(fā)出的紅外線,當(dāng)人進入報警器的監(jiān)視區(qū)域內(nèi),即可發(fā)出報警聲,適用于家庭、辦公室、倉庫、實驗室等比較重要場合防盜報警。裝置電路原理見圖1。由紅外線傳感器、信號放大電路、電壓比較器、延時電路和音響報警電路等組成。紅外線探測傳感器IC1探測到前方人體輻射出的紅外線信號時,由IC1的②腳輸出微弱的電信號,經(jīng)三極管VT1等組成級放大電路放大,再通過C2輸入到運算放大器IC2中進行高增益、低噪聲放大,此時由IC2①腳輸出的信號已足夠強。IC3作電壓比較器,它的第⑤腳由R10、VD1提供基準(zhǔn)電壓,當(dāng)IC2①腳輸出的信號電壓到達IC3的⑥腳時,兩個輸入端的電壓進行比較,此時IC3的⑦腳由原來的高電平變?yōu)榈碗娖?。IC4為報警延時電路,R14和C6組成延時電路,其時間約為1分鐘。當(dāng)IC3的⑦腳變?yōu)榈碗娖綍r,C6通過VD2放電,此時IC4的②腳變?yōu)榈碗娖剑cIC4的③腳基準(zhǔn)電壓進行比較,當(dāng)它低于其基準(zhǔn)電壓時,IC4的①腳變?yōu)楦唠娖?,VT2導(dǎo)通,訊響器BL通電發(fā)出報警聲。人體的紅外線信號消失后,IC3的⑦腳又恢復(fù)高電平輸出,此時VD2截止。由于C6兩端的電壓不能突變,故通過R14向C6緩慢充電,當(dāng)C6兩端的電壓其基準(zhǔn)電壓時,IC4的①腳才變?yōu)榈碗娖剑瑫r間約為1分鐘,即持續(xù)1分鐘報警。
紅外傳感器是紅外探測系統(tǒng)中很重要的部件,但它很嬌氣,使用中如果不注意就有可能導(dǎo)致紅外傳感器損壞。因此,紅外傳感器在使用中應(yīng)注意以下幾點:
(1)注意了解紅外傳感器的性能指標(biāo)和應(yīng)用范圍,掌握它的使用條件。
(2)關(guān)注傳感器的工作溫度,一般要選擇能在室溫下工作的紅外傳感器,便于維護。
(3)適當(dāng)調(diào)整紅外傳感器的工作點。一般情況下,傳感器有一個佳工作點。只有工作在佳工作點時,紅外傳感器的信噪比大。
(4)選用適當(dāng)前置放大器與紅外傳感器配合,以獲取佳探測效果。
(5)調(diào)制頻率與紅外傳感器的頻率響應(yīng)相匹配。
(6)傳感器的光學(xué)部分不能用手摸,擦,防止損傷與沾污。
(7)傳感器存放時注意防潮,防振,防腐。