CN114076727B - 一种基于电阻率的冰的孔隙率测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电阻率的冰的孔隙率测量方法，包括以下步骤：步骤S10：通过电学测量装置测量并计算得到冰的待测点的电阻率ρ _测 ；步骤S20：根据如下公式计算得到待测点的孔隙率δ _测 ：

，其中，ρ _纯 为理想状态下纯冰的电阻率。通过采用上述技术方案，可便捷获得冰内孔隙的占比情况，为进一步研究冰的物理性质提供了关键参数。

Description

一种基于电阻率的冰的孔隙率测量方法

技术领域

本发明涉及飞机结冰试验领域，具体涉及一种基于电阻率的冰的孔隙率测量方法。

背景技术

飞机飞行过程中，飞机表面可能会出现结冰现象。飞机结冰冰体对飞机的气动特性会造成巨大影响。由此，研究飞机结冰冰体的力学性能十分重要，并且其对进一步展开飞机的防除冰方法的优化和冰脱落特性等研究意义重大。然而，不同于普通冰体，飞机结冰过程中，由于温度场各不相同，飞机结冰冰型也不同的，而在云雾场和气流场的相互作用下，机翼上冰生长过程中，来流裹挟的气泡未完全冻结且相变传热时间较短，快速冻结过程中冰晶之间相互形成孔隙。这些孔隙的比例和空间排布方式决定了飞机机翼结冰冰体的外观特征与表观物理性质，例如热学、光学、电学、力学性能等物理性质。这些物理参数是飞机结冰精确探测技术、防除冰技术研发及优化的重要设计参数或关键参考指标。因此，准确测定不同类型冰型的孔隙率并分析不同冰型的孔隙分布情况，对于研究机翼结冰冰物理参数至关重要。

目前，对于飞机结冰冰体的物理参数的研究，尚未提供成熟可靠的获取结冰冰体孔隙率的方法，更没有准确分析飞机结冰冰体孔隙率分布情况的相关技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于电阻率的冰的孔隙率测量方法，其能够有效解决现有的对冰的孔隙率的测量过程中的缺陷，具体地，一种基于电阻率的冰的孔隙率测量方法，包括以下步骤：

步骤S10：通过电学测量装置测量并计算得到冰的待测点的电阻率ρ _测 ；

步骤S20：根据如下公式计算得到待测点的孔隙率δ _测 ：

，

其中，ρ _纯 为理想状态下纯冰的电阻率。

进一步地，电学测量装置包括四个探针、稳流源及电压表；四个探针分别为第一探针、第二探针、第三探针及第四探针；第一探针、第二探针、第三探针及第四探针依次布置在冰的表面；待测点位于第二探针与第三探针之间；稳流源连接第一探针与第四探针；电压表连接第二探针与第三探针。

进一步地，四个探针均匀间隔排布，且四个探针排列在一条直线上。

进一步地，步骤S10包括：

步骤S11：读取电压表的读数∆V _测 ；

步骤S12：根据如下公式计算得到待测点的电阻率ρ _纯 ：

，

其中，a为四个探针间的相等间距，I为稳流源提供电流强度。

本发明还提供了一种机翼结冰孔隙率分布的测量方法，具体地，包括以下步骤：

步骤S100：将机翼结冰分为N个二维冰层，二维冰层的序号记为i，其中，i=1～N；

步骤S200：在每个二维冰层的外表面上标记待测点，将第i层二维冰层的待测点记为待测点M _ij ，其中，j为第i层二维冰层的待测点M _ij 的序号，j=1～W；

步骤S300：根据前述的一种基于电阻率的冰的孔隙率测量方法，测量每个待测点M _ij 的孔隙率，将待测点M _ij 的孔隙率记为

；

步骤S400：根据第i层二维冰层的待测点M _ij 的孔隙率

_，统计得到第i层二维冰层的孔隙率分布图。

进步一地，步骤S400之后还包括：步骤S500：根据N个二维冰层的孔隙率分布图，得到机翼结冰的三维冰体的孔隙率分布图。

进步一地，步骤S100中，二维冰层的法向量方向与机翼的伸展方向相互垂直。

进步一地，步骤S200中，待测点M _ij 沿二维冰层的外轮廓间隔相等距离设置。

进步一地，二维冰层的孔隙率分布图中，原点表示二维冰层中机翼在伸展方向上的前缘点位置；x轴表示待测点M _ij 的位置；y轴表示待测点M _ij 的孔隙率。

进步一地，执行一种机翼结冰孔隙率分布的测量方法的过程中，机翼结冰附着于机翼表面上。

通过采用上述技术方案，本发明主要有如下几点技术效果：

1.通过冰的待测点的电阻率ρ _测 与待测点的孔隙率δ _测 的关系，将孔隙率的测量转化为电阻率的测量，为冰的孔隙率的测量提供了一种新的思路；

2.通过电学测量装置测量待测点的电阻率ρ _测 ，简化了电阻率的测量方法，有效提高了工作人员的可操作性，同时有效保证了电阻率测量数据的精确度，从而提高了冰的孔隙率的计算数据的可靠性；

3.通过对结冰机翼分层为二维冰层，并获取各层多个待测点的孔隙率，从而获取各二维冰层的孔隙率分布图，再进一步得到机翼结冰的三维冰体的孔隙率分布图，由“点-面-体”的思路，有效提高了测量实验的可操作性，明确了测量思路，同时提高了机翼结冰的三维冰体的孔隙分布情况的精确度；

4.通过在机翼结冰始终附着于机翼上这一条件下，进行机翼结冰孔隙率分布的测量，即进行原位测量，有效保留了机翼结冰原始三维冰体的内部结构特征，避免取样测量破坏冰型内部孔隙分布情况，极大提高了机翼结冰孔隙率分布的测量结果的可靠性。

附图说明

图1为根据本发明的实施例的一种基于电阻率的冰的孔隙率测量方法的整体流程图；

图2为根据本发明的实施例的一种基于电阻率的冰的孔隙率测量方法的电学测量装置示意图；

图3为根据本发明的实施例的一种基于电阻率的冰的孔隙率测量方法的待测点的电阻率的测量方法流程图；

图4为根据本发明的实施例的一种基于电阻率的冰的孔隙率测量方法的待测点处局部冰体的第一等效冰体的剖面图；

图5为根据本发明的实施例的一种基于电阻率的冰的孔隙率测量方法的待测点处局部冰体的第二等效冰体的剖面图；

图6为根据本发明的实施例的一种机翼结冰孔隙率分布的测量方法的整体流程图；

图7为根据本发明的实施例的一种机翼结冰孔隙率分布的测量方法的二维冰层示意图；

图8为根据本发明的实施例的一种机翼结冰孔隙率分布的测量方法的二维冰层上的待测点分布示意图。

图中：1、电学测量装置；11、稳流源；12、电压表；13、第一探针；14、第二探针；15、第三探针；16、第四探针；2、待测点；3、冰的表面；4、第一等效冰体；41、纯冰；42、孔隙；5、第二等效冰体；51、等效纯冰冰体；52、等效孔隙群；6、机翼；7、机翼结冰；71、第i层二维冰层；8、待测点M _ij 。

具体实施方式

下面结合说明书附图来说明本发明的具体实施方式。

本发明的实施例公开了一种基于电阻率的冰的孔隙率测量方法，通过采用本实施例中的方法,能够准确获得冰上某点的孔隙率。

请参照图1到图4，本发明公开的一种基于电阻率的冰的孔隙率测量方法，包括以下两个步骤：

步骤S10：通过电学测量装置1测量并计算得到冰的待测点2的电阻率ρ _测 ；

步骤S20：根据如下公式计算得到待测点2的孔隙率δ _测 ：

，

其中，ρ _纯 为理想状态下纯冰41的电阻率。

本实施例中,步骤S10和步骤S20公开的技术方案基于纯冰41和空气的导电性能存在差异，通常情况下，纯冰41呈弱导电性，而空气呈绝缘状态。当纯冰41中含有孔隙42时，即纯冰41混入空气后，其导电性能和纯冰41的导电性能则不同。步骤S10中，对含有孔隙42的冰上的某待测点2进行导电性的测量与计算，步骤S20中，再根据孔隙率与含有孔隙42的冰的导电性和纯冰41的导电性之间的关系，推演计算出冰上该点处的孔隙率。

本实施例中，通过上述方案，将冰的孔隙率的直接测量计算转化为冰的导电性能的测量，再间接计算出冰的孔隙率，从而有效解决了直接测量冰的孔隙率时，孔隙42包裹在冰体的内部，实验操作不便的问题，同时还规避了冰上不同点处的孔隙42的形状、结构及位置等物理属性各不相同，对孔隙42进行直接测量的方法无法统一适用的问题。化繁为简，另拓新方法，从而提供了一种可广泛适用且可移植使用的冰的孔隙率测量方法。

请参照图2，为了提高待测点2的电阻率ρ _测 的测量及计算的精准度，为了简化待测点2的电阻率ρ _测 的测量操作，同时要求快速获取测量结果，本实施例中，步骤S10中，对冰上的待测点2的电阻率ρ _测 的测量采用四探针电阻测试法进行测量。利用该方法进行测量，可对装置内部的电流、电压数值进行自动校准，同时可获取高精度的测量值。

具体地，本实施例中，步骤S10中的电学测量装置1为四探针电阻测试装置。电学测量装置1包括四个探针、稳流源11及电压表12；四个探针分别为第一探针13、第二探针14、第三探针15及第四探针16；第一探针13、第二探针14、第三探针15及第四探针16依次布置在冰的表面3；待测点2位于第二探针14与第三探针15之间；稳流源11连接第一探针13与第四探针16；电压表12连接第二探针14与第三探针15。

由于第一探针13与第四探针16之间设置连接稳流源11，且布置在冰的待测点2的局部表面上，则第一探针13与第四探针16为通电流探针组，具体地，为电学测量装置1接入的冰的局部位置接入直流电流；由于第一探针13与第四探针16内侧的第二探针14与第三探针15之间设置连接电压表12，且待测点2位于第二探针14与第三探针15之间，则第二探针14与第三探针15为测电势差探针组，具体地，测量以待测点2为中心的第二探针14与第三探针15之间的电势差。

采用电学测量装置1对冰的待测点2的电阻率ρ _测 进行测量计算的过程中，第一探针13、第二探针14、第三探针15及第四探针16依次插入待测点2附近位置的局部冰块的表面，由稳流源11经第一探针13与第四探针16输入直流电流，使得待测点2局部位置内部产生电压降，再通过电压表12测量出第二探针14与第三探针15之间的电势差，即测量出待测点2处的局部电压。

为了方便工作人员布置电学测量装置1中的四个探针，同时为了便于工作人员利用测量数据进一步计算相关物理量数值，本实施例中，电学测量装置1中的四个探针均匀间隔排布，且四个探针排列在一条直线上。具体地，本实施例中，工作人员在待测点2处布置电学测量装置1过程中，将第一探针13、第二探针14、第三探针15及第四探针16依次插入待测点2处冰的表面3时，将四个探针插在冰面上的同一条直线上，且第一探针13与第二探针14的间距、第二探针14与第三探针15的间距及第三探针15与第四探针16这三组探针的间距均相等，且该均匀间距远远小于待测点2所在冰的三维冰体的尺寸。

请参照图3，本实施例中，步骤S10中通过电学测量装置1获取冰的待测点2的电阻率ρ _测 的具体操作步骤包括：

步骤S11：读取电压表12的读数∆V _测 ；

步骤S12：根据如下公式计算得到待测点2的电阻率ρ _测 ：

，

其中，a为四个探针间的相等间距，I为稳流源11提供电流强度。

步骤S11中，工作人员将布置在待测点2处的电学测量装置1启动，电压表12中指针发生偏转并指向稳定后，工作人员读取此时电压表12的示数并记录为∆V _测 的值。由于基于四探针电阻测试法的电学测量装置1内置自动电流电压校正功能，工作人员可直接利用读取到的电压表12示数作为待测点2局部在第二探针14和第三探针15之间的电势差，并直接应用于后续的计算。

步骤S12为根据步骤S11中读取到的待测点2处的局部电势差∆V _测 计算待测点2的电阻率ρ _测 的过程。公式

的推导过程如下：

根据温纳法测量电阻率，当第二探针14以及第三探针15插入冰的表面3时的插入深度b远小于第二探针14以及第三探针15之间的间隔距离a时，可得待测点2的电阻率ρ _测 ，第二探针14以及第三探针15之间的间隔距离a，以及待测点2处的电阻R _测 之间关系如下：

；

已知稳流源11提供的电流强度I，第二探针14和第三探针15之间的电势差∆V _测 以及待测点2处的电阻R _测 关系如下：

；

由上可得，待测点2的电阻率ρ _测 ，第二探针14以及第三探针15之间的间隔距离a，稳流源11提供的电流强度I以及第二探针14和第三探针15之间的电势差∆V _测 之间存在如下关系：

。

将四个探针间的相等间距a、稳流源11提供的电流强度I及步骤S11中读取到的∆ V _测 带入

中，即可计算出待测点2电阻率ρ _测 。

为了提高ρ _测 的精度，增强测量数据的可靠性，降低实验过程的中的偶然误差，本实施例中，可连续重复多次进行步骤S11和步骤S12，获取待测点2的多个电阻率ρ _测 ，再取多个电阻率ρ _测 的平均值，作为待测点2的电阻率ρ _测 的最终值。本实施例中，连续重复3次测量电阻率ρ _测 后取平均值作为最终结果。实际操作过程中，工作人员可根据实际操作规模和实验的精度需求调整重复测量的次数。

本实施例中，步骤S20中根据冰的待测点2的孔隙率δ _测 与步骤S10中计算所得的待测点2的电阻率ρ _测 以及ρ _纯 （ρ _纯 为理想状态下纯冰41的电阻率）的关系为

，进一步计算得到待测点2的孔隙率δ _测 。

关于冰的孔隙率的表示含义，工作人员可根据实际需求自行定义。本实施例中，冰的孔隙率的表示含义为冰中包含的孔隙42在冰中的体积占比，具体地，冰中的孔隙42体积与冰的总体积之比。

基于本实施例中孔隙率的表示含义，步骤S20中的待测点2的孔隙率δ _测 的计算公式

的推导过程如下：

请参照图4，本实施例中，为了便于测量计算，将待测点2处的第二探针14以及第三探针15之间的局部冰体等效为长方体形状的第一等效冰体4，其剖面图如图4所示，其中，a为第二探针14以及第三探针15之间的间隔距离，b为第二探针14以及第三探针15插入待测点2处的插入深度。

请参照图5，进一步地，为了便于测量计算，本实施例中，根据第一等效冰体4，构建了第二等效冰体5，其剖面图如图5所示，其中，上层斜线部分表示完全由纯冰41填充的待测点2处冰体中的所有纯冰41的等效纯冰冰体51，下层空白部分表示完全由孔隙42填充的待测点2处的冰体中的所有孔隙42的等效孔隙群52。

本实施例中，根据第二等效冰体5可得，待测点2处的冰体的总电阻R _测 可类比并联电路的总电阻的计算方法进行，具体地，本实施例中，

其中，R _孔 为第二等效冰体5中的等效孔隙群52的电阻，R _纯 为第二等效冰体5中的等效纯冰冰体51的电阻；

本实施例中，由于冰体的孔隙42处为空气，则R _孔 无穷大，

可视为0。由此可得，

，进而可得，R _测 =R _纯 ；

已知待测点2处的冰体的总电阻R _测 与待测点2的电阻率ρ _测 、第二等效冰体5的长度L _测 及第二等效冰体5的横截面积S _测 之间存在如下关系：

；

已知等效纯冰冰体51的电阻R _纯 与纯冰41的电阻率ρ _纯 、等效纯冰冰体51的长度L _纯 及等效纯冰冰体51的横截面积S _纯 之间存在如下关系：

；

由此可得，

；

请参照图5，本实施例中，第二等效冰体5的长度L _测 与等效纯冰冰体51的长度L _纯 均为第二探针14以及第三探针15之间的间隔距离a,即：

；

由此可得，

；

已知，第二等效冰体5的总体积V _测 , 第二等效冰体5的长度L _测 以及第二等效冰体5的横截面积S _测 之间存在如下关系：

；

已知，等效纯冰冰体51的体积V _纯 , 等效纯冰冰体51的长度L _纯 以及等效纯冰冰体51的横截面积S _纯 之间存在如下关系：

；进而可得：

；

因此可得：

，进而可得：

，经变形可得：

；

请参照图5，本实施例中，第二等效冰体5的总体积V _测 ,等效纯冰冰体51的体积V _纯 以及等效孔隙群52的提及

,即

；

本实施例中，基于冰的孔隙率的表示含义为冰中包含的孔隙42在冰中的体积占比，待测点2的孔隙率δ _测 即可表示为

；

结合

以及

可得步骤S20中的待测点2的孔隙率δ _测 的计算公式：

。

根据上述推导过程，本实施例中，将冰的孔隙率这一不便于直接测量的物理量与体积、电阻率、电阻、长度等物理量进行关联转化，从而建立待测点2的孔隙率δ _测 与步骤S10中所测的待测点2的电阻率ρ _测 之间直接关系式，进而通过待测点2的电阻率ρ _测 直接计算出待测点2的孔隙率δ _测 。

请参照图6至图8，由本发明的实施例公开的一种基于电阻率的冰的孔隙率测量方法，可有效实现定点获取冰上一点的孔隙率。在一种基于电阻率的冰的孔隙率测量方法的基础上，本发明的实施例还公开了一种机翼结冰7孔隙率分布的测量方法。

本发明公开的一种基于电阻率的冰的孔隙率测量方法，包括以下步骤：

步骤S100：将机翼结冰7分为N个二维冰层，二维冰层的序号记为i，其中，i=1～N；

步骤S200：在每个二维冰层的外表面上标记待测点2，将第i层二维冰层71的待测点2记为待测点M _ij 8，其中，j为第i层二维冰层71的待测点M _ij 8的序号，j=1～W；

步骤S300：根据本发明的一种基于电阻率的冰的孔隙率测量方法，测量每个待测点M _ij 8的孔隙率，将待测点M _ij 8的孔隙率记为

；

步骤S400：根据第i层二维冰层71的待测点M _ij 8的孔隙率

_，统计得到第i层二维冰层71的孔隙率分布图。

本实施例中，根据上述步骤S100至步骤S400可以获取机翼结冰7的二维冰层的孔隙率分布图。若测量需求还包括获取机翼结冰7的三维冰体的孔隙率分布情况，则可进一步执行下述步骤：

步骤S500：根据N个二维冰层的孔隙率分布图，得到机翼结冰7的三维冰体的孔隙率分布图。

步骤S100至步骤S500中，主要采用以下思路：

将机翼结冰7的三维冰体分为多个二维冰层，在每个二维冰层上选取多个待测点M _ij 8测量其孔隙率。

在这一过程中，采用体-面-点的解决思路，具体获取机翼结冰7的三维冰体上的多个点的孔隙率。

根据各个二维冰层上的多个待测点M _ij 8的孔隙率，统计各个待测点M _ij 8对应的二维冰层的孔隙率分布情况，获取各个二维冰层的孔隙率分布图，再将各个二维冰层的孔隙率分布图进行叠加合并，即可获取机翼结冰7的三维冰体的孔隙率分布图。

在这一过程中，采用点-面-体的解决思路，具体通过待测点M _ij 8的孔隙获取机翼结冰7三维冰体的孔隙率分布情况。

本实施例中，上述两个过程依次采用正向拆解及逆向还原的方法，将冰的单个点的孔隙率与冰的三维冰体的孔隙率分布情况间接联系起来，为工作人员提供了清晰可操作的机翼结冰7孔隙率分布的测量方法，并通过该方法，为工作人员提供了精确可靠的孔隙率分布数据，为深入研究机翼结冰7的内部孔隙42对飞机飞行的影响提供了有效的分析材料。

步骤S100中，将机翼结冰7的三维冰体分为N个二维冰层。为了便于后续统计孔隙率分布图，二维冰层的法向量方向与机翼6的伸展方向相互垂直，即从三维冰体到二维冰层的分割过程为在三维冰体的垂直于机翼6伸展方向的外表面上，沿平行于机翼6伸展方向进行横切，即可将三维冰体分为N个相互平行的二维冰层。

为了方便对N个二维冰层进行区别和统计，同时为了后续步骤S200中的待测点M _ij 8对应还原到二维冰层上，本实施例中，根据分割的顺序对每个二维冰层依次标记序号i进行记号，序号i即为层号，每个二维冰层记为第i层二维冰层71。

步骤S200中，对机翼结冰7的三维冰体分出的N个二维冰层上分别选取W个待测点M _ij 8并进行标注。待测点M _ij 8在每个二维冰层的外表面上，即二维冰层的外部轮廓上。

结合飞机飞行途中机翼结冰7的形成过程分析，三维冰体的外部形状通常情况为不规则的几何体，且随机性强。因此，本实施例中，针对不同的机翼结冰7的三维冰体分为二维冰层的个数N不统一规定，且在每个二维冰层上选取待测点M _ij 8的个数W也不统一规定，即不同的三维冰体可能分出不同个数的二维冰层，进一步地，同一个三维冰体的每个二维冰层上选取的待测点M _ij 8的个数也存在不相等的情况。工作人员可根据具体的结冰机翼6的三维冰体的及对应分出的各个二维冰层的形状及大小确定上述中的N与W的取值。

为了便于对各个二维冰层上的多个待测点2进行区别和统计，本实施例中，将各个待测点M _ij 8进行记号，其中，i表示待测点M _ij 8所在的二维冰层的层号，j表示待测点M _ij 8在第i层二维冰层71上的序号，即待测点M _ij 8表示第i层二维冰层71上的第j个待测点2。

在步骤S200中，为了能够使选取标记的待测点M _ij 8具有规律性，其可作为后续步骤S400中统计二维冰层的孔隙率分布图的有特征性的基础数据，从而提高孔隙率分布图的有效性，本实施例中，在二维冰层中选取的待测点M _ij 8沿二维冰层的外轮廓间隔相等距离设置。通过以上方式排布二维冰层中的W个待测点M _ij 8，可使得每个待测点M _ij 8在二维冰层上垂直于机翼6伸展方向上的边上的投影可直接反应各个待测点M _ij 8相对于机翼6的位置，从而有助于进一步进行待测点M _ij 8的孔隙率与机翼6形状、机翼6位置等物理量的数据分析，归纳提取孔隙率分布与机翼6参数的可量化关系式。

步骤S300中，针对N个二维冰层上的W个待测点M _ij 8依次按照本实施例中的一种基于电阻率的冰的孔隙率测量方法中公开的技术方案，首先测量并计算每个待测点M _ij 8的电阻率,再根据待测点M _ij 8的电阻率与孔隙率的关系式进一步计算得到每个待测点M _ij 8的孔隙率

。

为了直观反应孔隙率分布情况，步骤S400中，采用孔隙率分布图表现孔隙率分布情况。具体地，本实施例中采用平面直角坐标系进行统计。为了便于分析待测点M _ij 8的孔隙率与机翼6的位置的关系，二维冰层的孔隙率分布图中，原点表示二维冰层中机翼6在伸展方向上的前缘点位置，x轴表示待测点M _ij 8的位置，y轴表示待测点M _ij 8的孔隙率。本实施例中x轴坐标为正，表示待测点M _ij 8位于前缘点的右侧机翼结冰7上，本实施例中x轴坐标为负，表示待测点M _ij 8位于前缘点的左侧机翼结冰7上。具体实施中，工作人员可实际根据测量需求，在合适的位置建立坐标系，统计孔隙率分布情况。

工作人员可根据孔隙率分布图，分析孔隙率与待测点M _ij 8的位置关系，从而判断机翼结冰7的应力薄弱点，并结合流固耦合效应，为飞机的防冰除冰提供有效的判断依据；还可将孔隙率分布图与机翼结冰7冰形、飞机来流条件、冰体内部微观结构等飞机飞行过程中的特征因素结合起来，建立飞行关联数据库，为航空研究提供可靠的参考数据。

测量机翼结冰7的孔隙率分布可针对机翼结冰7的部分冰样进行，也可针对机翼结冰7的整体冰体进行。测量过程可将机翼结冰7从机翼6上破除取下，也可直接在机翼6上进行测量。为了提高孔隙率分布情况统计的真实性和可靠性，同时为了建立完整的孔隙率分布与机翼结冰7整体的关联性，本实施例中，优选地，执行一种机翼结冰7孔隙率分布的测量方法的过程中，机翼结冰7附着于机翼6表面上。即采用原位测量的方式完成整个测量过程，有效避免了将机翼结冰7取样过程中机翼结冰7的形状结构遭到破坏、孔隙分布无法还原问题。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种基于电阻率的冰的孔隙率测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S10：通过电学测量装置（1）测量并计算得到所述冰的待测点（2）的电阻率ρ _测 ；

步骤S20：根据如下公式计算得到所述待测点（2）的孔隙率δ _测 ：

，

其中，ρ _纯 为理想状态下纯冰的电阻率。

2.根据权利要求1所述的一种基于电阻率的冰的孔隙率测量方法，其特征在于：

所述电学测量装置（1）包括四个探针、稳流源（11）及电压表（12）；

所述四个探针分别为第一探针（13）、第二探针（14）、第三探针（15）及第四探针（16）；

所述第一探针（13）、所述第二探针（14）、所述第三探针（15）及所述第四探针（16）依次布置在所述冰的表面（3）；

所述待测点（2）位于所述第二探针（14）与所述第三探针（15）之间；

所述稳流源（11）连接所述第一探针（13）与所述第四探针（16）；

所述电压表（12）连接所述第二探针（14）与所述第三探针（15）。

3.根据权利要求2所述的一种基于电阻率的冰的孔隙率测量方法，其特征在于：

所述四个探针均匀间隔排布，且所述四个探针排列在一条直线上。

4.根据权利要求3所述的一种基于电阻率的冰的孔隙率测量方法，其特征在于，所述步骤S10包括：

步骤S11：读取所述电压表（12）的读数∆V _测 ；

步骤S12：根据如下公式计算得到所述待测点（2）的电阻率ρ _测 ：

，

其中，a为所述四个探针间的相等间距，I为所述稳流源（11）提供电流强度。

5.一种机翼结冰孔隙率分布的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S100：将所述机翼结冰分为N个二维冰层，所述二维冰层的序号记为i，其中，i=1～N；

步骤S200：在每个所述二维冰层的外表面上标记待测点（2），将第i层所述二维冰层的待测点（2）记为待测点M _ij （8），其中，j为所述第i层二维冰层（71）的待测点M _ij （8）的序号，j= 1～W；

步骤S300：根据权利要求1-4之一的一种基于电阻率的冰的孔隙率测量方法，测量每个所述待测点M _ij （8）的孔隙率，将所述待测点M _ij （8）的孔隙率记为

；

步骤S400：根据所述第i层二维冰层（71）的待测点M _ij （8）的孔隙率

_，统计得到所述第i层二维冰层（71）的孔隙率分布图。

6.根据权利要求5所述的一种机翼结冰孔隙率分布的测量方法，其特征在于，所述步骤S400之后还包括：

步骤S500：根据所述N个二维冰层的所述孔隙率分布图，得到所述机翼结冰的三维冰体的孔隙率分布图。

7.根据权利要求5或6之一所述的一种机翼结冰孔隙率分布的测量方法，其特征在于：

所述步骤S100中，所述二维冰层的法向量方向与所述机翼（6）的伸展方向相互垂直。

8.根据权利要求5或6中任一所述的一种机翼结冰孔隙率分布的测量方法，其特征在于：

所述步骤S200中，所述待测点M _ij （8）沿所述二维冰层的外轮廓间隔相等距离设置。

9.根据权利要求5所述的一种机翼结冰孔隙率分布的测量方法，其特征在于：

所述二维冰层的孔隙率分布图中，原点表示所述二维冰层中所述机翼（6）在伸展方向上的前缘点位置；

x轴表示所述待测点M _ij （8）的位置；

y轴表示所述待测点M _ij （8）的孔隙率。

10.根据权利要求5或6中任一所述的一种机翼结冰孔隙率分布的测量方法，其特征在于：

执行所述一种机翼结冰孔隙率分布的测量方法的过程中，所述机翼结冰附着于机翼（6）表面上。

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