【技术实现步骤摘要】
一种具有自除冰功能的乐甫波结冰传感器及制备方法
[0001]本专利技术涉及结冰除冰监测领域,具体涉及一种具有自除冰功能的乐甫波结冰传感器及制备方法。
技术介绍
[0002]飞机在含有过冷水滴的云层中飞行时,过冷水碰到飞机机体后许多关键部件会凝固出现结冰现象,如在机翼、尾翼前缘、螺旋桨、发动机进气口和风挡玻璃等处结冰。飞机发生轻度结冰将会降低飞机的飞行性能,主要表现为升力下降、阻力增加、升阻比大幅下降等,进而造成飞机在小迎角下出现失速或造成操纵翼面发生失效等现象而造成机毁人亡。因此对飞机关键部位的结冰状态进行精准监测预警,实时启动飞机防/除冰系统,是飞机结冰保护的基础前提和关键环节。国外对结冰探测技术的研究始于上世纪50年代,到80年代中期,结冰传感器已成为美国的多种军用及民用飞机标准装置。目前典型结冰监测技术原理主要包括光纤、磁致伸缩和压电平膜等技术。以上的结冰传感技术,均可给出飞机结冰信号,开启飞机除冰系统。但目前鲜有针对结冰传感器本身的除冰考虑。
[0003]声表面波传感器因其体积小、可无线无源测量的特点,符合在航空、轨道交通等领域结冰监测的发展趋势。而乐甫波是一种传播于层状结构的剪切极化的表面导波,即在支持水平剪切型声表面波(SH
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SAW)传播的压电基片表面覆盖波导薄层,将基片内激发的弹性波耦合到表面波导薄层之中,有效的降低声波衰减。乐甫波结冰传感的基本原理是:利用结冰过程对乐甫波产生的质量负载等物理效应所导致的声表面波传播速度及声衰减的对应变化,来实现对结冰状态及厚度的实时监测。相 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有自除冰功能的乐甫波结冰传感器,包括:压电基底(1)、波导层(2)、输入换能器(3)、输出换能器(4)、透水膜(7)和金属封装管壳(8),其特征在于,所述压电基底(1)上方依次设置有第一微加热器(501)、输入换能器(3)、PDMS微流控芯片、输出换能器(4)和第二微加热器(502);其中,所述PDMS微流控芯片与所述波导层(2)键合,并利用芯片封装围挡进行封装;所述PDMS微流控芯片与所述芯片封装围挡共同形成PDMS储水腔(6);其中,所述芯片封装围挡为由竖直隔板组成的矩形框,所述芯片封装围挡的下边缘与所述波导层(2)键合,所述芯片封装围挡的上边缘与所述金属封装管壳(7)的封装管帽连接;所述金属封装管壳(8)封装管帽在PDMS储水腔(6)对应位置设有开口;所述透水膜(7)设置于所述金属封装管壳(8)开口处;所述第一微加热器(501)和第二微加热器(502)包括:由下至上依次排列的基底层(51)、下绝缘层(522)、导电层(53)和上绝缘层(521);所述第一微加热器(501)和所述第二微加热器(502)通过所述基底层(51)与所述压电基底(1)键合,并通过所述导电层(53)与外部控制电路连接。2.根据权利要求1所述的具有自除冰功能的乐甫波结冰传感器,其特征在于,包括:所述输入换能器(3)和输出换能器(4)沉积在压电基片(1)上;所述波导层(2)沉积在压电基底(1)、输入换能器(3)、输出换能器(4)、第一微加热器(501)和所述第二微加热器(502)上;金属封装管壳(8),用于对声表面波器件进行封装;所述声表面波器件包括:压电基片(1)、波导层(2)、输入换能器(3)、输出换能器(4)、第一微加热器(501)、所述第二微加热器(502)和PDMS储水腔(6);所述金属封装管壳(8)顶部有封装管帽,并在封装管帽顶部开孔;所述透水膜(7)设置在所述金属封装管壳(8)开口处。3.根据权利要求1所述的具有自除冰功能的乐甫波结冰传感器,其特征在于,所述导电层(53)设计为弯曲蛇形结构,包括:加热薄膜电阻(531)、测温薄膜电阻(532)和接触电极(533);其中,所述加热薄膜电阻(531)与所述接触电极(533)相连;所述测温薄膜电阻(532)与另一组接触电极(533)相连;所述接触电极(533)还与外控制电路相连。4.根据权利要求1所述的具有自除冰功能的乐甫波结冰传感器,其特征在于,所述外控制电路包括:温度采集电路和加热控制电路;其中,所述温度采集电路包括:半导体智能温度传感器;所述加热控制电路包括:加热部分和控制部分;其中,所述加热部分包括:三极管和继电器;所述控制部分包括:单片机。5.根据权利要求1所述的具有自除冰功能的乐甫波结冰传感器,其特征在于,包括:所述压电基片(1)材料包括:36
°
YXLiTaO3、41
°
YXLiTaO3、64
°
YXLiTaO3或ST
‑
90
°
X石英晶体;所述波导层(2)材料包括:环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯和二氧化硅;所述波导层(2)厚度为1
‑
3%...
【专利技术属性】
技术研发人员:王文,尹怡宁,程利娜,张玉凤,梁勇,
申请(专利权)人:中国科学院声学研究所,
类型:发明
国别省市:
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