一種比較典型的機械式結(jié)冰傳感器是基于壓電效應的平膜式結(jié)冰傳感器。檢測原理是:平膜上有結(jié)冰時,結(jié)冰增大了平膜的剛度,使平膜的諧振頻率增大。通過壓電陶瓷的壓電效應驅(qū)動平膜振動在其諧振頻率上,通過壓電陶瓷的逆壓電效應實時監(jiān)測其諧振頻率。
需要注意的是,并非所有的電容式結(jié)冰傳感器都是屬于電學式的,有的是屬于機械式的。
例如: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。
衡量結(jié)冰傳感器檢測性能的參數(shù)主要有:分辨率、靈敏度、溫度系數(shù)、準確度、度等。
分辨率是指結(jié)冰傳感器能夠感知的小結(jié)冰厚度。
靈敏度是指結(jié)冰厚度變化與結(jié)冰傳感器輸出變化的比值。
溫度系數(shù)是指沒有結(jié)冰信號時,結(jié)冰傳感器的輸出變化與溫度變化的比值。
準確度是指用結(jié)冰傳感器對同一結(jié)冰厚度進行檢測,得到一系列數(shù)據(jù),這一系列數(shù)據(jù)的中心點與實際結(jié)冰厚度的接近程度。
度是指上述一系列數(shù)據(jù)點相對于其中心點的分散程度。
激光遙感式路面狀況傳感器所提供的路面干、潮、濕、積雪、結(jié)冰等狀態(tài)以及路面的溫度、冰雪的厚度、濕滑的程度等都是控制交通安全的重要指標,在微量冰晶形成初期就能夠準確測量到,從而為道路狀況分析提供寶貴的早期預警。
激光遙感式路面狀況傳感器可提供激光照射功能,方便現(xiàn)場安裝查找測試位置,同時可測量出設(shè)備到測試點的距離,避免設(shè)備安裝距離超出允許范圍。激光遙感式路面狀況傳感器帶有液晶顯示與按鍵功能,方便現(xiàn)場對設(shè)備進行配置與數(shù)據(jù)查看。
地埋式結(jié)冰傳感器是一種電阻式傳感器,它將被測量的結(jié)冰情況轉(zhuǎn)換為電阻值。傳感器中的電阻應變片具有金屬的應變效應,即在外力作用下產(chǎn)生機械形變,從而使電阻值隨之發(fā)生相應的變化。地埋式結(jié)冰傳感器通過測量電阻值的變化來判斷地下結(jié)冰情況。