CN108507507A - 一种回波式超声测冰厚装置及其测冰厚的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种回波式超声测冰厚装置及其测冰厚的方法，包括，处理模块，处理模块用于设定信号发生模块的第一参数，并将其传送至所述信号发生模块；信号发生模块，用于设定第二参数，并分别将所述第二参数以及所述处理模块传送的第一参数转换为时钟信号和激励信号触发模块，接收所述信号发生模块传输的激励信号并将其解码为初始信号；发射模块，与触发模块建立连接，将接收的所述初始信号转换为回波信号并传送至所述触发模块；以及，采集模块，与所述信号发生模块和触发模块相连接。本发明设计合理，可避免了对飞机表面的气动外形的破坏，同时灵敏度高，准确度高，结构简单，重量轻便，体积较小，适合在飞机上应用，有着广阔的发展前景。
Description
技术领域
本发明涉及的飞机测冰技术领域，尤其涉及一种回波式超声测冰厚装置及其测冰厚的方法。
背景技术
飞机结冰问题一直是困扰飞行安全的重要问题之一，据美国国家运输安全委员会(NTSB)统计，从1978年至2005年，仅在美国就发生了共计645起飞行事故，而其中与结冰相关的事故约计33％，造成了重大的人员财产损失。
为解决飞机结冰带来的安全问题，第一步在于监控结冰状态，为此国内外学者做出了巨大的努力。发展至今，飞机结冰探测主要有光学法、热学法、电学法、机械法、波导法等。光学法是最简单最直接的方法，由观察人员直接目测或者通过摄像机拍摄飞机表面来确认飞机结冰状况。该方法简单易行，但在技术高速发展的今天，已经逐渐退出主流市场，但光纤法，红外能量法等新式光学法仍有着广大的发展前景。热学法通过加热电阻丝在结冰状况下与正常情况下的热特性差别来判断结冰与否。电学法测冰厚在飞机表面存在微小的电极，当飞机表面上存在冰或水时会改变电极间的电学特征，如阻抗，介电常数等，由此可分析得出飞机表面冰厚。机械法结冰传感器种类较多，有利用旋转圆筒结冰后刮板所受阻力不同的障碍式结冰传感器，有利用两个气压传感器的压差式结冰探测器，有通过探测结冰前后不同振动频率的谐振式结冰探测器等等，目前应用最广泛的就是谐振式结冰探测器，他有着灵敏度高，准确度高等优点。其他存在的结冰探测技术还包括射线法、神经元法等。
但所有结冰探测技术都有着或多或少的遗憾，其中最重要的一点在于现在广泛应用的结冰探测技术大部分均需在飞机外表面增设传感器，这对气动外形是一个巨大破坏，不利于飞行的稳定与提速。同时，大部分传感器不能给出结冰厚度，只能给出结冰信号，无法判断飞机表面结冰严重程度。综上所述，飞机需要一种可以不破坏气动外形的，实时测量冰厚，及时发出警告并能给出结冰严重情况的结冰探测装置。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述现有回波式超声测冰厚装置存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明目的是提供一种回波式超声测冰厚装置。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种回波式超声测冰厚装置，包括，处理模块，处理模块用于设定信号发生模块的第一参数，并将其传送至所述信号发生模块；信号发生模块，用于设定第二参数，并分别将所述第二参数以及所述处理模块传送的第一参数转换为时钟信号和激励信号触发模块，接收所述信号发生模块传输的激励信号并将其解码为初始信号；发射模块，与触发模块建立连接，将接收的所述初始信号转换为回波信号并传送至所述触发模块；以及，采集模块，与所述信号发生模块和触发模块相连接，并接收所述时钟信号和回波信号，所述时钟信号控制所述采集模块采集回波信号并传送至所述处理模块进行计算，其冰厚h采用如下计算公式：
其中，Δt为相邻两次冰层回波信信的时间信息，v为冰层中的声速。
作为本发明所述回波式超声测冰厚装置的一种优选方案，其中：在计算所述冰厚h前需通过相关性的计算来判定结冰与否，其公式为：
式中，r为相关系数，xi通过采集模块记录结构回波波形信息的每一测量点幅值，yi通过采集模块记录实测波形信息每一测量点的幅值，n为测量点的数量。
作为本发明所述回波式超声测冰厚装置的一种优选方案，其中：所述发射模块，其包括电信号收发组件、电波转换组件和超声波收发组件，且三者之间通过数据传输协议建立连接；
其中，所述电信号收发组件接收初始信号并将其传送至电波转换组件，所述电波转换组件将所述初始信号转换成初始超声波并通过超声波收发组件的发送端发射，所述初始超声波通过声波传播特性转化成反射波，并通过所述超声波收发组件的接收端传送给所述电波转换组件，所述电波转换组件将接收的反射波转换成回波信号。
作为本发明所述回波式超声测冰厚装置的一种优选方案，其中：所述电波转换组件采用压电材料制成。
作为本发明所述回波式超声测冰厚装置的一种优选方案，其中：所述发射模块设置于飞机蒙皮内侧。
一种回波式超声测冰厚装置的方法，包括，
测量结构回波波形信息；
测量实测波形信息；
判定飞机蒙皮外结冰与否；
若通过相关性的计算公式判定未结冰，接收结构回波波形信息并继续监测判定；
若通过相关性的计算公式判定结冰，接收实测波形信息；
计算冰厚h；
将实测波形信息中减去结构回波波形信息，得到冰层回波信息；
提取相邻两次冰层回波信息的时间信息Δt，利用公式计算求取冰厚信息。
作为本发明所述回波式超声测冰厚装置的方法一种优选方案，其中：所述结构回波波形信息通过处理模块设定信号发生模块的第一参数，并将其传送至信号发生模块转换为激励信号，激励信号触发触发模块控制通过发射模块向飞机蒙皮发射初始超声波，根据声学波的振动特性，发射模块接收到衰减的回波信号，经采集模块传输至处理模块记录结构回波波形信息。
作为本发明所述回波式超声测冰厚装置的方法一种优选方案，其中：所述实测波形信息测量方式与所述结构回波波形信息测量方式相同。
作为本发明所述回波式超声测冰厚装置的方法一种优选方案，其中：所述飞机蒙皮外结冰与否，其通过公式为：
判定。
作为本发明所述回波式超声测冰厚装置的方法一种优选方案，其中：根据公式计算出两次邻两次冰层回波信息的时间t1和t2，可获得邻两次冰层回波信息的所述时间信息Δt＝t2-t1。
本发明的有益效果：本发明提出了一种回波式超声测冰厚装置，其设计合理，便于监测飞机蒙皮是否结冰，且又能测量结冰厚度，灵敏度高，准确度高，同时发射模块设置于飞机蒙皮内侧，可避免了对飞机表面的气动外形的破坏，结构简单，重量轻便，体积较小，适用于飞机使用，有广阔的发展前景，满足使用需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明回波式超声测冰厚装置第一个实施例的结构示意图。
图2为本发明回波式超声测冰厚装置第一个实施例的原理示意图。
图3为本发明回波式超声测冰厚装置第二个实施例声学波的振动特性示意图。
图4为本发明回波式超声测冰厚装置第二个实施例的结构波形信息示意图。
图5为本发明回波式超声测冰厚装置第二个实施例的实测结冰波形信息示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
实施例1
参照图1和图2，为本发明第一个实施例，提供了一种回波式超声测冰厚装置的结构示意图，如图1，一种回波式超声测冰厚装置包括处理模块100、信号发生模块200、触发模块300、发射模块400和采集模块500，五大模块相互配合有便于监测飞机蒙皮是否结冰，且又能测量结冰厚度，同时灵敏度、准确度高，具体的，处理模块100为本发明的控制分析处理核心，信号发生模块200和采集模块500均连接于处理模块100上，两者可与处理模块100进行数据交换、传输并由其控制，进一步的，其用于设定信号发生模块200的第一参数(如：波形、幅值以及频率)，并将其传送至信号发生模块200；信号发生模块200，用于设定第二参数(如：时间)，并将第二参数以及处理模块100传送的第一参数转换为时钟信号和激励信号；触发模块300与信号发生模块200相连，并接收信号发生模块200传输的激励信号并将其解码为初始信号；发射模块400，起到发射、接收超声波的作用，其与触发模块300建立连接，将接收的初始信号转换为回波信号，其中，初始信号和回波信号均为电信号，初始信号为初始电信号，而回波信号为接收电信号，较好的，发射模块400用耦合剂粘附于飞机蒙皮内侧，可避免了对飞机表面的气动外形的破坏，且发射模块400与飞机蒙皮间无空气间隙存在，有保证测量的准确性；以及，采集模块500，与信号发生模块200和触发模块300相连接，并接收时钟信号和回波信号，时钟信号控制采集模块500采集回波信号并传送至处理模块100进行计算，其冰厚h采用如下计算公式：
其中，Δt为相邻两次回波信号的时间信息，v为冰层中的声速，其可通过查询已知数据获得。
具体的，处理模块100为计算机或平板，其为以Labview为基础搭建控制数据处理软件，并能正常运行的任意工业或通用计算机、处理器，其中，Labview是一种程序开发环境，使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式，即其具有利用处理超声波形信息，提取时间幅值等信息，并利用这些信息进行相关性算法检测结冰与否；从结冰回波波形信息中减去结构回波波形以提取两次冰层回波的时间信息计算冰层厚度；实时显示波形检测结冰状态等等功能，满足使用需求，计算冰厚h前需使用相关性的计算公式：
r为相关系数，r为相关系数，xi通过采集模块500记录结构回波波形信息的每一测量点幅值，yi通过采集模块500记录实测的含冰层回波的实际波形信息每一测量点的幅值，n为测量点的数量；相关系数r为0～1的小数，r越高，表明两者越相似，在实际运用中，根据实际情况调整相关系数的判定标准。如在本装置的前期测试中，设定当相关系数r大于0.6时，认为记录的结构回波波形信息与实测波形信息一致，即未结冰，不进行冰厚计算；当相关系数小于等于0.6时，认为表面结冰，继续进行冰厚计算。
进一步的，信号发生模块200为函数发生器，其是一种多波形的信号源。它可以产生正弦波、方波、三角波、锯齿波，甚至任意波形，函数发生器还具有调制的功能，可以进行调幅、调频、调相、脉宽调制和VCO控制，但其不便于调控，优选的，信号发生模块200为信号发生器，一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备。在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时，以及测量元器件的特性与参数时，用作测试的信号源或激励源，可输出脉冲激励信号并可以设置激励信号频率，幅值，波形的功能；触发模块300由触发器和接收机，接收器具有极低的噪声接收响应功能，而触发器是SQL server提供给程序员和数据分析员来保证数据完整性的一种方法，它是与表事件相关的特殊的存储过程，它的执行不是由程序调用，也不是手工启动，而是由事件来触发，具有外部触发功能，即可以接收激励信号，又可在激励信号的控制下通过发射模块400发射、接收超声信号，并将其转化为电信号输出；而采集模块500为数据采集卡，数据采集(DAQ)是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采非电量或者电量信号，送到上位中进行分析、处理；数据采集卡，即实现数据采集(DAQ)功能的计算机扩展卡具有较高的采样的频率，其采样频率至少为信号发生模块200设定的激励信号频率的5-10倍。
其中，发射模块400设置于飞机蒙皮内侧，可避免了对飞机表面的气动外形的破坏，结构简单，重量轻便，体积较小，适用于飞机使用，有广阔的发展前景，满足使用需求，进一步的，发射模块400包括电信号收发组件401、电波转换组件402和超声波收发组件403，且三者之间通过数据传输协议建立连接；所谓数据传输协议是依照一定的通信协议，利用数据传输技术在两个终端之间传递数据信息的一种通信方式和通信业务。它可实现计算机和计算机、计算机和终端以及终端与终端之间的数据信息传递；电信号收发组件401接收初始信号并将其传送至电波转换组件402，电波转换组件402将初始信号转换成初始超声波并通过超声波收发组件403的发送端发射，初始超声波通过声波传播特性转化成反射波，并通过超声波收发组件403的接收端传送给电波转换组件402，电波转换组件402将接收的反射波转换成回波信号，较好的，电信号收发组件401为收发器，其是信号转换的一种装置；超声波收发组件403为波接收器，其由陶瓷振子换能器与放大电路组成，换能器接收波产生机械振动，将振动转化为电信号通过电信号收发组件401传输回超声脉冲/接收器件；电波转换组件402以压电材料为核心的振动-电信号转换器件，可接受电信号产生振动，发射超声波，如果对压电材料施加压力，且压力是一种高频震动，则产生的就是高频电流，而高频电信号加在压电陶瓷上时，则产生高频声信号(机械震动)，这就是超声波信号。
实施例2
该实施例不同于第一个实施例的是：本实施例为一种回波式超声测冰厚的方法，包括，
测量结构回波波形信息，通过处理模块100设定信号发生模块200的第一参数，并将其传送至信号发生模块200转换为激励信号，激励信号触发触发模块300控制通过发射模块400向飞机蒙皮发射初始超声波，根据声学波的振动特性(如图3)即在垂直入射分界面时，声波分为透射与反射的两部分，反射部分在垂直方向不停反射震荡并衰减，发射模块400接收到衰减的回波信号，经采集模块500传输至处理模块100记录结构回波波形的幅值、时间等信息(如图4所示)。
测量实测波形信息，在飞机飞行的过程中，启动处理模块100，并设定相同的参数，同样设定的第一参数将其传送至信号发生模块200转换为激励信号，激励信号触发触发模块300控制通过发射模块400向飞机蒙皮发射初始超声波，根据声学波的振动特性即在垂直入射分界面时，声波分为透射与反射的两部分，反射部分在垂直方向不停反射震荡并衰减，发射模块400接收到衰减的实测回波信号，经采集模块500传输至处理模块100记录实测回波波形的幅值、时间等信息(如图5所示)。
判定飞机蒙皮外结冰与否，其中，将实测回波波形的幅值和结构回波波形的幅值代入相关性的计算公式：
中；
相关系数r大于0.6时，记录的结构回波波形信息与实测波形信息一致，即未结冰，继续监测；
相关系数r小于0.6时，判定结冰，并接收实测波形信息；
计算冰厚h，其中，
其中将实测波形信息中减去结构回波信息，得到冰层回波信息，提取相邻两次冰层回波信息的采样点序号与采样频率；
根据公式计算出两次邻两次冰层回波信息的时间t1和t2，即可获得邻两次冰层回波信息的时间间隔Δt＝t2-t1，再利用公式计算求取冰厚信息并实时显示于处理模块100的显示屏上。
重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。
应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种回波式超声测冰厚装置，其特征在于：包括，
处理模块(100)，处理模块(100)用于设定信号发生模块(200)的第一参数，并将其传送至所述信号发生模块(200)；
信号发生模块(200)，用于设定第二参数，并分别将所述第二参数以及所述处理模块(100)传送的第一参数转换为时钟信号和激励信号；
触发模块(300)，接收所述信号发生模块(200)传输的激励信号并将其解码为初始信号；
发射模块(400)，与触发模块(300)建立连接，将接收的所述初始信号转换为回波信号并传送至所述触发模块(300)；以及，
采集模块(500)，与所述信号发生模块(200)和触发模块(300)相连接，并接收所述时钟信号和回波信号，所述时钟信号控制所述采集模块(500)采集回波信号并传送至所述处理模块(100)进行计算，其冰厚h采用如下计算公式：
其中，Δt为相邻两次冰层回波信信的时间信息，v为冰层中的声速。
2.如权利要求1所述的回波式超声测冰厚装置，其特征在于：在计算所述冰厚h前需通过相关性的计算来判定结冰与否，其公式为：
式中，r为相关系数，xi通过采集模块(500)记录结构回波波形信息的每一测量点幅值，yi通过采集模块(500)记录实测波形信息每一测量点的幅值，n为测量点的数量。
3.如权利要求2所述的回波式超声测冰厚装置，其特征在于：所述发射模块(400)，其包括电信号收发组件(401)、电波转换组件(402)和超声波收发组件(403)，且三者之间通过数据传输协议建立连接；
其中，所述电信号收发组件(401)接收初始信号并将其传送至电波转换组件(402)，所述电波转换组件(402)将所述初始信号转换成初始超声波并通过超声波收发组件(403)的发送端发射，所述初始超声波通过声波传播特性转化成反射波，并通过所述超声波收发组件(403)的接收端传送给所述电波转换组件(402)，所述电波转换组件(402)将接收的反射波转换成回波信号。
4.如权利要求3所述的回波式超声测冰厚装置，其特征在于：所述电波转换组件(402)采用压电材料制成。
5.如权利要求1～4任一所述的回波式超声测冰厚装置，其特征在于：所述发射模块(400)设置于飞机蒙皮内侧。
6.一种回波式超声测冰厚的方法，其特征在于：包括，
测量结构回波波形信息；
测量实测波形信息；
判定飞机蒙皮外结冰与否，其中，
若通过相关性的计算公式判定未结冰，继续监测判定；
若通过所述相关性的计算公式判定结冰，接收实测波形信息；
计算冰厚h，其中，
将实测波形信息中减去结构回波波形信息，得到冰层回波信息；
提取相邻两次冰层回波信息的时间信息Δt，利用公式计算求取冰厚信息。
7.如权利要求6所述的回波式超声测冰厚的方法，其特征在于：所述结构回波波形信息通过处理模块(100)设定信号发生模块(200)的第一参数，并将其传送至信号发生模块(200)转换为激励信号，激励信号触发触发模块(300)控制通过发射模块(400)向飞机蒙皮发射初始超声波，根据声学波的振动特性，发射模块(400)接收到衰减的回波信号，经采集模块(500)传输至处理模块(100)记录结构回波波形信息。
8.如权利要求6或7所述的回波式超声测冰厚的方法，其特征在于：所述实测波形信息测量方式与所述结构回波波形信息测量方式相同。
9.如权利要求8所述的回波式超声测冰厚的方法，其特征在于：所述飞机蒙皮外结冰与否，其通过公式为：
判定。
10.如权利要求9所述的回波式超声测冰厚的方法，其特征在于：根据公式计算出两次邻两次冰层回波信息的时间t1和t2，可获得邻两次冰层回波信息的所述时间信息Δt＝t2-t1。
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Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109470186A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-03-15 | 哈尔滨工程大学 | 一种冰层测厚仪 |
| CN109708250A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-05-03 | 珠海格力电器股份有限公司 | 霜层检测方法、装置及家电电器 |
| CN110686794A (zh) * | 2019-10-15 | 2020-01-14 | 中北大学 | 基于超声原理的蓝宝石光纤测温装置 |
| CN112960120A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-06-15 | 南京航空航天大学 | 一种基于压电薄膜的超声导波探测系统 |
| CN113124795A (zh) * | 2021-03-19 | 2021-07-16 | 夸克云智科技(深圳)有限公司 | 一种用于金属壁厚监测的微型可视化终端 |
| CN113267149A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-08-17 | 广东电网有限责任公司 | 一种等值覆冰厚度测量系统及方法 |
| CN113636086A (zh) * | 2021-10-13 | 2021-11-12 | 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 | 一种基于导光板的结冰探测装置及结冰探测方法 |
| CN114476082A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-05-13 | 武汉航空仪表有限责任公司 | 一种高精度超声波结冰探测驱动电路 |
| CN116176843A (zh) * | 2023-04-27 | 2023-05-30 | 成都流体动力创新中心 | 一种基于超声空化的飞机防除冰系统 |
| CN116692015A (zh) * | 2023-08-07 | 2023-09-05 | 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 | 一种基于超声成像的在线冰形测量方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4833660A (en) * | 1986-10-15 | 1989-05-23 | Office National D'etudes Et De Recherches Aerospatiales | Device for detecting the presence of frost and/or for measuring the thickness of frost by ultrasound and frost probe usable in such a device |
| CN101358843A (zh) * | 2008-08-22 | 2009-02-04 | 华东电力试验研究院有限公司 | 高温内筒壁厚检测系统 |
| CN101458074A (zh) * | 2008-12-31 | 2009-06-17 | 北京声华兴业科技有限公司 | 一种具有传感器自动识别功能的超声测厚仪 |
| DE102008044738B4 (de) * | 2008-08-28 | 2011-04-21 | Eads Deutschland Gmbh | Sensoranordnung und Detektionsverfahren zur Messung einer Eisschicht |
| CN202630939U (zh) * | 2012-04-28 | 2012-12-26 | 贵州电力试验研究院 | 一种输电线路覆冰实时监测装置 |
| CN203840056U (zh) * | 2013-11-27 | 2014-09-17 | 北京国网富达科技发展有限责任公司 | 一种变电站防覆冰监测系统 |
| CN106382898A (zh) * | 2016-08-29 | 2017-02-08 | 西安科技大学 | 一种寒区隧洞衬砌外覆冰层厚度的测量方法及系统 |
-
2018
- 2018-03-16 CN CN201810220207.8A patent/CN108507507B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4833660A (en) * | 1986-10-15 | 1989-05-23 | Office National D'etudes Et De Recherches Aerospatiales | Device for detecting the presence of frost and/or for measuring the thickness of frost by ultrasound and frost probe usable in such a device |
| CN101358843A (zh) * | 2008-08-22 | 2009-02-04 | 华东电力试验研究院有限公司 | 高温内筒壁厚检测系统 |
| DE102008044738B4 (de) * | 2008-08-28 | 2011-04-21 | Eads Deutschland Gmbh | Sensoranordnung und Detektionsverfahren zur Messung einer Eisschicht |
| CN101458074A (zh) * | 2008-12-31 | 2009-06-17 | 北京声华兴业科技有限公司 | 一种具有传感器自动识别功能的超声测厚仪 |
| CN202630939U (zh) * | 2012-04-28 | 2012-12-26 | 贵州电力试验研究院 | 一种输电线路覆冰实时监测装置 |
| CN203840056U (zh) * | 2013-11-27 | 2014-09-17 | 北京国网富达科技发展有限责任公司 | 一种变电站防覆冰监测系统 |
| CN106382898A (zh) * | 2016-08-29 | 2017-02-08 | 西安科技大学 | 一种寒区隧洞衬砌外覆冰层厚度的测量方法及系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 王星: "冰层厚度监测技术的研究进展", 《黑龙江水利》 * |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109470186A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-03-15 | 哈尔滨工程大学 | 一种冰层测厚仪 |
| CN109708250A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-05-03 | 珠海格力电器股份有限公司 | 霜层检测方法、装置及家电电器 |
| CN110686794A (zh) * | 2019-10-15 | 2020-01-14 | 中北大学 | 基于超声原理的蓝宝石光纤测温装置 |
| CN112960120A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-06-15 | 南京航空航天大学 | 一种基于压电薄膜的超声导波探测系统 |
| CN113124795A (zh) * | 2021-03-19 | 2021-07-16 | 夸克云智科技(深圳)有限公司 | 一种用于金属壁厚监测的微型可视化终端 |
| CN113267149A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-08-17 | 广东电网有限责任公司 | 一种等值覆冰厚度测量系统及方法 |
| CN113636086A (zh) * | 2021-10-13 | 2021-11-12 | 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 | 一种基于导光板的结冰探测装置及结冰探测方法 |
| CN114476082A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-05-13 | 武汉航空仪表有限责任公司 | 一种高精度超声波结冰探测驱动电路 |
| CN114476082B (zh) * | 2021-12-27 | 2023-10-20 | 武汉航空仪表有限责任公司 | 一种高精度超声波结冰探测驱动电路 |
| CN116176843A (zh) * | 2023-04-27 | 2023-05-30 | 成都流体动力创新中心 | 一种基于超声空化的飞机防除冰系统 |
| CN116176843B (zh) * | 2023-04-27 | 2023-06-23 | 成都流体动力创新中心 | 一种基于超声空化的飞机防除冰系统 |
| CN116692015A (zh) * | 2023-08-07 | 2023-09-05 | 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 | 一种基于超声成像的在线冰形测量方法 |
| CN116692015B (zh) * | 2023-08-07 | 2023-09-29 | 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 | 一种基于超声成像的在线冰形测量方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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