谐振式飞机结冰探测传感器仿真及实验研究
作者:
作者单位:

1.南京航空航天大学航空学院, 南京 210016;2.南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室, 南京 210016

作者简介:

通讯作者:

朱程香,女,副教授,E-mail:cxzhu@nuaa.edu.cn。

中图分类号:

V248.1

基金项目:

国家自然科学基金(11832012)。


Simulation and Experimental Study of Aircraft Icing Detection Sensor by Resonant
Author:
Affiliation:

1.College of Aerospace Engineering ,Nanjing University of Aeronautics & Astronautics,Nanjing 210016,China;2.State Key Laboratory of Mechanics and Control of Mechanical Structures,Nanjing University of Aeronautics & Astronautics,Nanjing 210016,China

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    摘要:

    为实现飞机表面积冰厚度非接触式高精度测量,建立压电传感器、铝板及冰层组成的有限元仿真模型,通过机电阻抗分析法研究了飞机结冰厚度对系统谐振频率及阻抗的影响规律,获得压电传感器设计参数;搭建地面冷环境实验平台,采用阻抗分析仪测量不同结冰温度和积冰厚度作用下的系统谐振频率。结果表明:基于压电传感器的谐振探测法能够有效测量基体表面0.2~5 mm厚度的冰层,可有效测量不同温度下积冰厚度;系统谐振频率与结冰温度及基体表面结冰厚度成反比关系,而系统电阻抗与结冰厚度成正比关系。

    Abstract:

    In order to study the non-contact high-precision measurement of ice thickness on aircraft surface, the three-dimensional finite element simulation model composed of piezoelectric sensor, aluminum plate and ice layer is established. The influence of ice thickness on the resonant frequency and impedance of the system is studied to obtain the design parameters of piezoelectric sensor. In this paper, the ground cold environment experimental platform is built, and the impedance analyzer is used to measure the resonant frequency of piezoelectric sensor under different icing temperature and icing thickness. It is found that the icing temperature is inversely proportional to the resonant frequency of the system. The resonant frequency of the system is inversely proportional to the icing temperature and the icing thickness of the substrate surface, while the electrical impedance of the system is directly proportional to the icing thickness. The experimental results show that the resonant piezoelectric sensor can effectively measure the 0.2—5 mm thick ice layer on the substrate surface.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

王岩,王渊,朱程香,朱春玲.谐振式飞机结冰探测传感器仿真及实验研究[J].南京航空航天大学学报,2022,54(2):267-273

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  • 收稿日期:2021-08-13
  • 最后修改日期:2021-12-10
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  • 在线发布日期: 2023-02-22
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