Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Elektronik

Ny sensor giver næste generation af isdetektion

UBCO kandidatstuderende Kiana Mirshahidi og Ben Wiltshire demonstrerer, hvor lille og bærbar den lille isdetektionssenor er. Enheden har mange forgreninger, især for flyindustrien. Kredit:UBCO

En ny sensor, der kan registrere isophobning i realtid, kan være en game-changer, når det kommer til flyselskabernes sikkerhed og effektivitet.

To tydeligt forskellige forskerhold - det ene, der designer mikrobølgesensorer og mikroelektroniksystemer, og den anden, der undersøger isafvisende materialer og ekstreme væskeafvisende kræfter forenede kræfter for denne seneste forskning, der kommer ud af UBC Okanagan's School of Engineering.

Forskerne havde til formål at udvikle en sensor, der kunne registrere det præcise øjeblik, hvor is begynder at dannes på en overflade. På grund af deres høje følsomhed, lav strøm, let fremstilling, og plan profil, holdet valgte at bruge mikrobølgeresonatorer. Enheden, forklarer adjunkt Kevin Golovin, vil gøre det lettere at opdage og håndtere isophobning på fly, bemærker, at der har været en del flyselskabstragedier direkte forbundet med iskolde flyvinger.

"De isdetektionssystemer, der bruges i dag, er ret rudimentære. F.eks. piloter opdager visuelt is på flyvinger før afisning under flyvning, " siger Golovin, der driver Okanagan Polymer Engineering Research and Applications Lab. "Og på asfalten, bekræfter, at luftfartøjet er fri for is, efter at afisning også er udført ved visuel inspektion, som er modtagelig for menneskelige fejl og miljøændringer."

Plane mikrobølgeresonatorsensorer er simple spor af metal aflejret på en plastik, og alligevel er de mekanisk robuste, følsom og nem at fremstille, forklarer adjunkt Mohammad Zarifi, leder af UBCOs Microelectronics and Advanced Sensors Laboratory.

"Sensorerne giver et komplet billede af isforholdene på enhver overflade, som en flyvinge. De kan registrere, når vandet rammer vingen, spore faseovergangen fra vand til is, og mål så tykkelsen af ​​isen, mens den vokser, alt sammen uden at ændre den aerodynamiske profil af vingen."

Parret, sammen med kandidatstuderende Benjamin Wiltshire og Kiana Mirshahidi, har for nylig offentliggjort deres forskningsresultater i Sensorer og aktuatorer B:Kemisk . Dette er den første rapport om brug af mikrobølgeresonatorer til at detektere frost eller isophobning, siger Zarifi. Det omvendte er også muligt, og sensorerne kan registrere, når is smeltes væk under afisning, tilføjer han.

Og sensorernes følsomhed og præcision betyder, at detekteringen sker i realtid. Det kunne gøre både jord- og afisning under flyvning hurtigere, billigere og meget mere effektivt.

"Resonatoren registrerede frostdannelse inden for sekunder efter, at sensoren var afkølet til under frysepunktet, " forklarer Wiltshire, undersøgelsens første forfatter. "Det tog omkring to minutter ved -10C for frosten at blive synlig på resonatoren med det blotte øje - og det er i ét lille område under ideelle laboratorieforhold. Forestil dig at prøve at opdage is over et helt vingefang under en snestorm."

Plane mikrobølgeresonatorenheder har for nylig vist betydelig ydeevne inden for sansning, overvågning og karakterisering af fast stof, flydende og gasformige materialer. Imidlertid, forskning i påvisning af is og frost er ikke blevet gennemført før nu, siger Zarifi, på trods af de klare fordele ved realtid, følsom og robust isdetektion til transport- og sikkerhedsapplikationer.

"Dette er en helt ny metode til at detektere isdannelse hurtigt og præcist, " siger Zarifi. "Radiofrekvens- og mikrobølgeteknologien kan endda gøres trådløs og kontaktløs. Jeg ville ikke blive overrasket, hvis flyselskaber begynder at tage teknologien i brug selv til denne kommende vinter."


Varme artikler