一种微波积冰传感器的制作方法

1.本发明涉及传感器，特别涉及一种微波积冰传感器。


背景技术：

2.积冰传感器具有广泛的应用领域。例如，在北方冬季，需要对公路路面、风力发电机的叶片等部位、输电线路等需要进行积冰探测，以避免积冰对这些设施产生不利影响。
3.目前：主要的结冰检测技术有1、电磁波谐振检测结冰：缺点在于响应速度慢，精度不高，当结冰厚度超过2.5mm后传感器才有响应，分辨率也只有2.5mm。除此之外，电磁波谐振检测方法受到的影响因素太多，介质电导率等很多因素都会严重影响结冰检测效果。2、利用电磁波tdr时域反射特性的结冰检测方法，该方法采用的是脉冲式激励信号，遇到断点或者阻抗变化点后出现反射。反射信号会与发射信号叠加，如果反射信号弱，就很难检测出来。线路断路是一种极端阻抗变化的情况，脉冲信号遇到断点后会全部反射，所以tdr技术在检测线路断点位置方面效果比较好。传感器上出现结冰后会造成阻抗不匹配，冰越多阻抗变化会越大。但是由于冰的介电常数与空气接近，造成阻抗的变化很小，由此产生的反射信号也很微弱，也就使得结冰检测的范围和分辨率会很低。该方法的实际结冰厚度检测范围小于3mm。这些检测方法还存在很多缺陷：[1]检测分辨率和精度还很低，不能满足预警等实际需求；[2]相关标准较少，标定的方法不统一，合理性也有欠缺；[3]如何解决污泥、盐分等杂质等各种环境干扰缺乏相应解决办法。
[0004]
本技术的发明人研发了一种超声波积冰传感器，其具有良好的探测效果，但是其仍然具有不足，例如其除冰较慢，不能很快地投入到下一次的使用，影响了工作效率。有鉴于此，本技术的发明人经过深入研究，得到了一种微波积冰传感器。


技术实现要素：

[0005]
本发明的目的是提供一种微波积冰传感器，其能够实现快速除冰。
[0006]
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0007]
一种微波积冰传感器，包括上盖、护筒和功能组件，所述上盖包括盖板和连接环，所述连接环设于所述盖板的下表面，所述连接环的外表面设有第一螺纹，所述护筒的上端内壁上设有第二螺纹，所述第一螺纹与所述第二螺纹相互配合，所述功能组件设于所述护筒中，还包括震动组件，所述震动组件包括多个震动单元，所述震动单元包括支撑圆柱、支座、销轴、第一连接板、第二连接板、敲击板、第一电磁铁和第二电磁铁，所述支撑圆柱由上至下插入所述支座中，所述第一连接板和所述第二连接板竖直平行固定于所述敲击板的上表面，所述销轴水平依次穿过所述第一连接板、支座和第二连接板，所述第一电磁铁和所述第二电磁铁均设置为半圆形，且共同形成一个完整的圆，所述敲击板的两端的位置对应所述第一电磁铁和所述第二电磁铁所形成的圆的位置，所述敲击板采用磁性材料制成，所述盖板内部设有容腔，所述多个震动单元圆周分布于所述容腔中，所述支撑圆柱的上端连接所述容腔的顶面，所述第一电磁铁和所述第二电磁铁固定于所述容腔的底面。
[0008]
在一个优选实施例中，所述震动单元还包括轴承，所述轴承设于所述支座中，所述支撑圆柱连接所述轴承。
[0009]
在一个优选实施例中，所述盖板包括连接螺栓、连接螺母、上板面、中环和下板面，所述上板面和所述下板面分别盖设于所述中环的上下表面，所述盖板上设有由上至下穿过所述上板面、中环和下板面的连接通孔，所述连接螺栓穿过所述连接通孔，所述连接螺母与所述连接螺栓相配合。
[0010]
在一个优选实施例中，所述震动单元还包括第一弹片和第二弹片，所述第一弹片和所述第二弹片设置为弧形，所述第一弹片设置于所述敲击板的一端的一侧，所述第二弹片设置于所述敲击板的另一端的另一侧。
[0011]
在一个优选实施例中，所述功能组件包括中心支撑杆、边缘支撑杆、电磁波发射天线、第一电路板和第二电路板，所述护筒的侧壁上设有开孔，所述第一电路板和所述第二电路板水平安装于所述护筒中，所述中心支撑杆、边缘支撑杆和电磁波发射天线竖直设置，所述中心支撑杆的上下两端分别连接所述第一电路板和所述第二电路板的中部，所述边缘支撑杆的上下两端分别连接所述第一电路板和所述第二电路板的边缘，所述电磁波发射天线连接所述所述第一电路板和所述第二电路板。
[0012]
在一个优选实施例中，所述中心支撑杆的内部设有电热丝。
[0013]
在一个优选实施例中，所述边缘支撑杆和所述电磁波发射天线均设置有多个，多个所述边缘支撑杆以所述中心支撑杆为中心圆周均匀分布，所述多个电磁波发射天线以所述中心支撑杆为中心圆周均匀分布。
[0014]
与现有技术相比，本发明提供一种微波积冰传感器，在其结构设置下，当完成一次测量工作，需要进行除冰时，利用多个震动单元产生震动，在震动的过程中，凝结在传感器上的积冰被不断地抖落，从而实现快速除冰；具体来说，震动单元的工作原理如下：第一电磁铁和第二电磁铁交替通电，从而能够交替产生磁性，对敲击板的两端形成吸引，从而使得敲击板不断地绕销轴发生转动，其两端对第一电磁铁和第二电磁铁形成敲击，产生持续的震动效果，同时，敲击板在敲击的过程中，由于其转动安装在支撑圆柱上，所以会产生绕支撑圆柱的转动，从而能够在较大范围内实现敲击，实现优异的除冰效果。
附图说明
[0015]
图1是本发明涉及一种微波积冰传感器的结构示意图。
[0016]
图2是本发明涉及一种微波积冰传感器的去除了护筒后的结构示意图。
[0017]
图3是本发明涉及一种微波积冰传感器的去除了上板面后的结构示意图。
[0018]
图4是本发明涉及一种微波积冰传感器的震动单元的结构示意图。
[0019]
图中
[0020]
护筒1；开孔2；盖板3；容腔4；上板面5；中环6；下板面7；连接环8；第一螺纹9；支撑圆柱10；支座11；销轴12；第一连接板13；第二连接板14；敲击板15；第一电磁铁16；第二电磁铁17；第一弹片18；第二弹片19；中心支撑杆20；边缘支撑杆21；电磁波发射天线22；第一电路板23；第二电路板24。
具体实施方式
[0021]
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0022]
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
[0023]
如图1至图4所示，一种微波积冰传感器，包括上盖、护筒1和功能组件，所述上盖包括盖板3和连接环8，所述连接环8设于所述盖板3的下表面，所述连接环8的外表面设有第一螺纹9，所述护筒1的上端内壁上设有第二螺纹，所述第一螺纹9与所述第二螺纹相互配合，所述功能组件设于所述护筒1中，还包括震动组件，所述震动组件包括多个震动单元，所述震动单元包括支撑圆柱10、支座11、销轴12、第一连接板13、第二连接板14、敲击板15、第一电磁铁16和第二电磁铁17，所述支撑圆柱10由上至下插入所述支座11中，所述第一连接板13和所述第二连接板14竖直平行固定于所述敲击板15的上表面，所述销轴12水平依次穿过所述第一连接板13、支座11和第二连接板14，所述第一电磁铁16和所述第二电磁铁17均设置为半圆形，且共同形成一个完整的圆，所述敲击板15的两端的位置对应所述第一电磁铁16和所述第二电磁铁17所形成的圆的位置，所述敲击板15采用磁性材料制成，所述盖板3内部设有容腔4，所述多个震动单元圆周分布于所述容腔4中，所述支撑圆柱10的上端连接所述容腔4的顶面，所述第一电磁铁16和所述第二电磁铁17固定于所述容腔4的底面。
[0024]
本实施例的一种微波积冰传感器，在其结构设置下，当完成一次测量工作，需要进行除冰时，利用多个震动单元产生震动，在震动的过程中，凝结在传感器上的积冰被不断地抖落，从而实现快速除冰；具体来说，震动单元的工作原理如下：第一电磁铁16和第二电磁铁17交替通电，从而能够交替产生磁性，对敲击板15的两端形成吸引，从而使得敲击板15不断地绕销轴12发生转动，其两端对第一电磁铁16和第二电磁铁17形成敲击，产生持续的震动效果，同时，敲击板15在敲击的过程中，由于其转动安装在支撑圆柱10上，所以会产生绕支撑圆柱10的转动，从而能够在较大范围内实现敲击，实现优异的除冰效果。
[0025]
为了实现支座11和支撑圆柱10的转动连接，所述震动单元还包括轴承，所述轴承设于所述支座11中，所述支撑圆柱10连接所述轴承，支座11中应当设置用于安装所述轴承的轴承孔，利用轴承实现支座11与支撑圆柱10之间的转动连接。
[0026]
为了实现震动单元的安装，所述盖板3包括连接螺栓、连接螺母、上板面5、中环6和下板面7，所述上板面5和所述下板面7分别盖设于所述中环6的上下表面，所述盖板3上设有由上至下穿过所述上板面5、中环6和下板面7的连接通孔，所述连接螺栓穿过所述连接通孔，所述连接螺母与所述连接螺栓相配合。在上述结构设置下，利用连接螺栓和连接螺母实现上板面5、中环6和下板面7的组合，从而实现盖板3的可拆卸式设置，便于在盖板3中布置震动单元。
[0027]
为了实现敲击板15的定向转动，所述震动单元还包括第一弹片18和第二弹片19，所述第一弹片18和所述第二弹片19设置为弧形，所述第一弹片18设置于所述敲击板15的一端的一侧，所述第二弹片19设置于所述敲击板15的另一端的另一侧。在这样的结构设置下，当敲击板15的端部进行敲击时，第一弹片18或第二弹片19接触敲击面，产生反作用力，由于第一弹片18和第二弹片19都是设置在敲击板15一侧的，所以在不断敲击的过程中，能够给敲击板15提供持续的侧向推力，从而使得敲击板15不断地绕支撑圆柱10发生转动，实现较
大范围内的敲击。
[0028]
具体的，所述功能组件包括中心支撑杆20、边缘支撑杆21、电磁波发射天线22、第一电路板23和第二电路板24，所述护筒1的侧壁上设有开孔2，所述第一电路板23和所述第二电路板24水平安装于所述护筒1中，所述中心支撑杆20、边缘支撑杆21和电磁波发射天线22竖直设置，所述中心支撑杆20的上下两端分别连接所述第一电路板23和所述第二电路板24的中部，所述边缘支撑杆21的上下两端分别连接所述第一电路板23和所述第二电路板24的边缘，所述电磁波发射天线22连接所述所述第一电路板23和所述第二电路板24。在上述结构设置中，中心支撑杆20和边缘支撑杆21主要起到支撑作用，电磁波发射天线22用于发射和接收电磁波，从而实现对积冰的探测，第一电路板23和第二电路板24主要用于实现数据的处理和信息的传送。
[0029]
为了更快速地实现除冰，所述中心支撑杆20的内部设有电热丝，电热丝在工作时产生热量，使得积冰能够快速融化，与震动单元配合实现快速除冰。
[0030]
具体的，所述边缘支撑杆21和所述电磁波发射天线22均设置有多个，多个所述边缘支撑杆21以所述中心支撑杆20为中心圆周均匀分布，所述多个电磁波发射天线22以所述中心支撑杆20为中心圆周均匀分布。
[0031]
本实施例的一种微波积冰传感器利用了气、冰和水的相对介电常数不同，通过对介质介电常数的检测来得到结冰的状态和厚度。
[0032]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
或“包含
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。
[0033]
上述对实施例的描述是为便于本技术领域的普通技术人员理解和使用本发明，熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。