先进飞机传感器实现实时结冰检测与融化速率监测

不列颠哥伦比亚大学（UBC）奥肯纳根分校研究人员改进飞机结冰传感器实时响应。嵌入天线，增强传感器现能立即识别两类关键航空数据：冰积累和融化速率。

目前飞机结冰检测两种方式：老式目视检查，或阻抗感应。阻抗感应需沉积冰积累后融化才能检测。

UBC系统移除对目视确认依赖和感应冰积累需液态水需求，据首席研究员UBC助理教授Mohammad Zarifi称。

“这允许飞行员目视确定冰存在前远早检测，”Zarifi告诉《Tech Briefs》。

（下方视频看格伦研究中心用相机检查冰积累如何影响飞机发动机。）

通过将天线纳入传感器，UBC开发设备结果可实时共享给操作员处理积累。

微波传感器实为光学纳米结构称分环谐振器（SRR），工作5.82 GHz。传感器含内置加热能力，通过检测表面或周围介电性质变化有效区分水和冰。

水储存电能多于冰，SRR特别装备测量两特定介电常数水平。

相关技术研究发表于《应用材料与界面》 。Zarifi教授领导研究演示SRR作为结冰探测传感器用于冰霜高度关注应用，如飞机、道路、人行道。

含保护层专利传感器现接受航空业批准测试。UBC团队近期宣布获加拿大国防部资助，使研究人员继续开发。

Zarifi也与多家风机公司合作适配传感器进风电场。

因技术可感知咸冰（更低温冻结），设备额外可帮助探测钻井平台和海洋基础设施积累。

下面简短《Tech Briefs》采访中，Zarifi教授解释为何设备获航空和可再生能源行业关注。

Tech Briefs：UBC早期新闻稿 称基于初步发现收到航空和可再生能源行业极大兴趣。能多说些？什么引起航空和可再生能源行业兴趣？他们反应如何告知研究下一步？

Mohammad Hossein Zarifi教授： 初期兴趣来自气动性能极重要应用。飞机机翼或风机叶片因结冰微小形变可导致升力或发电量剧烈影响。

航空航天未来工作将增强设备对常喷洒防冰液存在下结冰形成灵敏度。

Tech Briefs：风机如何？

Mohammad Hossein Zarifi教授： 风机结冰检测不同。监测工程师可因同风速下发电量低于预期预测结冰形成。这些传感器可在发电影响前远早探测冰，给工程师充足时间开启除冰系统。基于风电行业工程师信息，我们信下一步是封装设备实地实施进一步表征准备工业应用。

Tech Briefs：传感器能探测什么？信息比今日飞机现有检测选项更有价值如何？

Mohammad Hossein Zarifi教授： 我们传感器能在表面肉眼可见前远早探测冰形成。也能提取冰厚度和沉积速率信息。这有价值因提供飞行中结冰事件飞行员早期预警，允许启动防冰系单或简单改变高度避免条件。

冰厚度指示对风机工作人员多重原因重要。首先若在风机下工作，想确定厚冰层不会脱落可能伤人。另一原因准确冰厚检测可告知工程师如何调整叶片桨距结冰事件中最大化发电。

Tech Briefs：天线纳入传感器后可能什么应用？

Mohammad Hossein Zarifi教授： 近期调查天线作传感器用途。对天线用于结冰检测感兴趣因能显著降低传感器阵列复杂度。若能实现不同频率工作发射天线阵列，数据传输至单接收天线，数据集中处理显著简化。这在需大面积结冰感应情况下有应用。

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刘易斯研究中心换能器可探测冰存在。

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Tech Briefs：下一步？正在做什么？

Mohammad Hossein Zarifi教授： 项目下一步封装传感器实地实施。也需进一步研究允许航空航天应用防冰材料存在下执行检测方法。

一切令人振奋因从多行业涌入兴趣，期待满足各应用独特挑战。无论挑战极端环境、海水喷雾、防冰材料、复杂气动结构，我们相信能实施成功结冰传感器。

研究获加拿大自然科学工程研究委员会发现基金、Mitacs加速基金、加拿大创新基金会和加拿大国防部拨款资助。

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