基于空气、冰与水相对介电常数差异的电容感应式冰厚传感器.pdf

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1、第26卷第1期传感技术学报V01．26No．1CHINESEJOURNAIOFSENSORSANDACTUATORS2013年1月Jan．2013CapacitanceInducingIceThicknessSensorBasedontheRelativePermittivityDifferenceoftheAir，IceandWaterCU／Liqin，Q删Jianmin，HANGuangyi，ZHANGRuifeng(1．KeyLaboratoryofAdvancedTransducersandIntelligentControlstern，MinistryofEducation，

2、CollegeoJ’PicsandOptoelectronics，TaiyuanUniversityTechnology，Taiyuan030024，China；2．Ning—MengttydrologyandWaterResourcesBureau，YellowRiverConservancyCommission，BaotouNeimenggu014030，China)Abstract：Itisanewmethodtodetecttherea1．timeiceconditions，basedonphysicaldifierencesofair．iceandwater．Accordin

3、gtothisidea，thestructureofthecapacitiveinducingicethicknesssensorisdescribed，andwhichcanachievecontinuousandautomaticdetectionoffreezingtomeltingprocessininneroficelayerandisusedinInnerMongoliaRiverintheYellowRiverforapplicationtest．Theexperimentalresultshowsthatitcanachieveaccuratemeasurementof

4、icethicknessbycapacitivesensingtechniques．Thisnewsensorhasthecharacteristicsofsimplestructure，highsensitivityandcanbeusedforcontinuousautomaticmonitoringicethicknessandwaterlevelundericeinnorthernChinainwinter．Keywords：icedetection；permittivity；difference；capacitance；sensorEEACC：7230doi：10．3969／

5、j．issn．1004-1699．2013．01．009基于空气、冰与水相对介电常数差异的电容感应式冰厚传感器术崔丽琴，秦建敏，韩光毅，张瑞锋(1．太原理l丁大学物理与光电工程学院新型传感器与智能控制教育部重点实验室，太原030024；2．黄河水利委员会宁蒙水文水资源局，内蒙古包头014030)摘要：基于空气、冰与水的物理特性差异实现冰生消过程的实时检测是一种新的冰情检测方法，基于这一思路，本文介绍了电容感应式冰层厚度传感器结构，并将研制成功的电容感应式冰层厚度传感器在黄河内蒙河道进行了冰层厚度连续监测应用试验，结果验证了利用电容感应技术测量冰层厚度方法的可行性。新型传感器具有结构简单

6、，灵敏度高等特点，可以应用于冬季结冰河道冰层厚度及冰下水位的连续自动监测。关键词：冰情检测；介电常数；差异；电容；传感器中图分类号：TP212；P332．8文献标识码：A文章编号：1004-1699(2013)01-0038—05对海冰、内陆河流河道、湖泊、水库等冰生消过和精度往往在事后才能得到证实。以上这些冰程连续在线检测是南北极科考、高寒区水工设施防情检测方法各有优缺点，但它们存在的一个共同缺冰凌灾害与设计、环境监测、气象、水文信息测报等陷是无法实现冰层内部物理状态的完整连续检测。领域急需的应用技术。利用卫星遥感、雷达、声纳等文献[6，7]中提到利用空气、冰与水物理特性差异方法可实

7、现大面积海冰冰厚的测量，缺点是准确性的冰情检测原理来实现冰生消过程连续在线检测的差、精度低1-3]。光纤式结冰传感器常用于飞机机新思路。基于这一思路，本文介绍了一种利用空气、翼冰厚的测量，虽然检测精度高，但是对被测物的防冰、水介电特性差异进行冰层厚度检测的新型电容震功能有很高要求J。依据冰模型进行冰厚预测感应式冰厚传感器结构，对其检测原理进行了介绍，的方法需依据历史水文资料建立模型计算得出，并在此基础上利用研制成功的电容感应式冰厚传感器受到实时