Sensor yang Lebih Baik Mendeteksi Pembentukan Es, Secara Waktu Nyata
Para peneliti dari University of British Columbia (UBC) di Okanagan telah meningkatkan respon real-time dari sensor es pesawat. Dengan antena tertanam, sensor yang disempurnakan sekarang dapat segera mengidentifikasi dua jenis data penerbangan penting:akumulasi es dan laju pencairan.
Saat ini, deteksi es di pesawat dilakukan dengan salah satu dari dua cara:dengan pemeriksaan mata kuno, atau dengan penginderaan impedansi. Penginderaan impedansi membutuhkan penumpukan dan kemudian pencairan es yang disimpan sebelum dapat dideteksi.
Sistem UBC menghilangkan ketergantungan pada konfirmasi visual dan kebutuhan akan air cair untuk merasakan penumpukan es, menurut peneliti utama dan Asisten Profesor UBC Mohammad Zarifi.
"Ini memungkinkan deteksi jauh sebelum pilot dapat menentukan secara visual apakah ada es," kata Zarifi kepada Tech Briefs .
(Dalam video di bawah ini, lihat bagaimana Glenn Research Center menggunakan kamera untuk memeriksa bagaimana penumpukan es berdampak pada mesin pesawat.)
Dengan memasukkan antena ke dalam sensor, hasil dari perangkat yang dikembangkan UBC dapat dibagikan secara real-time dengan operator untuk mengatasi penumpukan apa pun.
Sensor gelombang mikro, pada kenyataannya, adalah struktur nano optik yang dikenal sebagai resonator cincin-terpisah (SRR), yang beroperasi pada 5,82 GHz. Sensor, dengan kemampuan pemanasan internal, secara efektif membedakan antara air dan es dengan mendeteksi perubahan sifat dielektrik pada atau di sekitar permukaannya.
Air menyimpan lebih banyak energi listrik daripada es, dan SRR secara khusus dilengkapi untuk mengukur dua tingkat permitivitas tertentu.
Penelitian terkait teknologi dipublikasikan di jurnal Materi Terapan dan Antarmuka . Studi yang dipimpin oleh Prof. Zarifi, menunjukkan keefektifan SRR sebagai sensor pendeteksi es untuk aplikasi di mana es dan es sangat diminati, seperti di pesawat terbang, jalan raya, atau trotoar.
Sensor yang dipatenkan, yang mencakup lapisan pelindung, sekarang sedang diuji untuk disetujui oleh industri penerbangan. Tim UBC juga baru-baru ini mengumumkan pendanaan dari Departemen Pertahanan Nasional Kanada, yang akan memungkinkan para peneliti untuk melanjutkan pengembangan
Zarifi juga berkolaborasi dengan sejumlah perusahaan turbin angin untuk mengadaptasi sensor ke ladang angin.
Karena teknologi ini dapat mendeteksi es asin, yang membeku pada suhu yang lebih dingin, perangkat ini juga dapat membantu mendeteksi akumulasi pada rig minyak dan infrastruktur kelautan.
Dalam wawancara singkat dengan Tech Briefs di bawah ini, Prof. Zarifi menjelaskan mengapa perangkat ini menarik perhatian industri penerbangan dan energi terbarukan.
Ringkasan Teknologi :Siaran pers awal dari UBC mengatakan bahwa Anda menerima banyak minat dari industri penerbangan dan energi terbarukan, berdasarkan temuan awal Anda. Bisakah Anda mengatakan lebih banyak tentang ini? Apa yang menarik bagi industri penerbangan dan energi terbarukan? Dan bagaimana reaksi mereka kemudian menginformasikan langkah penelitian Anda selanjutnya?
Prof. Mohammad Hossein Zarifi :Minat awal yang diterima pada perangkat penginderaan es kami berasal dari aplikasi di mana sifat aerodinamis suatu struktur sangat penting. Perubahan kecil pada bentuk sayap pesawat atau bilah turbin angin karena pembentukan es dapat menyebabkan dampak drastis pada daya angkat atau daya yang dihasilkan oleh struktur ini.
Pekerjaan masa depan di industri kedirgantaraan pada sensor es ini adalah untuk meningkatkan sensitivitas perangkat terhadap pembentukan es dengan adanya cairan anti-icing yang biasanya disemprotkan untuk mengurangi kemungkinan terjadinya peristiwa lapisan es.
Ringkasan Teknologi : Bagaimana dengan turbin angin?
Prof. Mohammad Hossein Zarifi :Deteksi es pada turbin angin dilakukan secara berbeda. Insinyur yang memantau turbin dapat memprediksi pembentukan es karena penurunan produksi listrik dibandingkan dengan produksi yang diharapkan pada kecepatan angin yang sama. Sensor ini akan memiliki kemampuan untuk mendeteksi es jauh sebelum pembangkit listrik terkena dampak dan memberikan waktu yang cukup bagi insinyur untuk mengaktifkan sistem penghilang lapisan es. Berdasarkan informasi yang kami terima dari para insinyur di industri angin, kami yakin langkah selanjutnya adalah mengemas perangkat dan menerapkannya di lapangan untuk melakukan karakterisasi lebih lanjut dan mempersiapkannya untuk aplikasi industri.
Ringkasan Teknologi :Apa yang dapat dideteksi oleh sensor Anda, dan bagaimana informasi sensor lebih berharga daripada opsi deteksi saat ini yang tersedia di pesawat saat ini?
Prof. Mohammad Hossein Zarifi :Sensor kami mampu mendeteksi pembentukan es jauh sebelum Anda dapat melihatnya terjadi di permukaan. Kami juga dapat mengekstrak informasi seperti ketebalan es dan laju pengendapan. Ini berharga karena memberikan peringatan dini kepada pilot yang mengalami peristiwa lapisan es dalam penerbangan, memungkinkan mereka untuk mengaktifkan sistem anti lapisan es atau sekadar mengubah ketinggian untuk menghindari kondisi tersebut.
Indikasi ketebalan es penting bagi orang yang bekerja di turbin angin karena berbagai alasan. Pertama-tama adalah jika Anda bekerja di bawah turbin, Anda ingin memastikan bahwa lapisan es tebal tidak akan jatuh dan mungkin melukai seseorang. Alasan lain untuk pendeteksian ketebalan es yang akurat adalah karena hal ini dapat memberi tahu insinyur cara memasang bilah turbin untuk memaksimalkan keluaran daya selama peristiwa es.
Ringkasan Teknologi :Aplikasi apa yang dimungkinkan setelah Anda dapat memasukkan antena ke dalam sensor?
Prof. Mohammad Hossein Zarifi :Baru-baru ini, kami telah menyelidiki penggunaan antena sebagai sensor. Kami tertarik menggunakan antena untuk pendeteksian es karena antena dapat secara signifikan mengurangi kerumitan susunan sensor. Jika kita dapat menerapkan susunan antena pemancar, yang beroperasi pada frekuensi yang berbeda, dan mengirimkan data ke satu antena penerima, pemusatan dan pemrosesan data akan disederhanakan secara signifikan. Ini memiliki aplikasi jika perlu melakukan penginderaan es di atas permukaan yang luas.
Lebih Banyak Inovasi Sensor di Ringkasan Teknologi
Pelajari tentang sensor es berbasis roda NASA untuk kendaraan.
Transduser dari Lewis Research Center dapat mendeteksi keberadaan es.
Buka Sensor &Test Knowledge Hub kami.
Ringkasan Teknologi :Apa berikutnya? Apa yang sedang Anda kerjakan sekarang?
Prof. Mohammad Hossein Zarifi :Langkah selanjutnya dalam proyek ini adalah mengemas sensor dan mengimplementasikannya di lapangan. Kami juga perlu menyelidiki lebih lanjut metode yang memungkinkan kami melakukan deteksi dengan adanya bahan anti-icing untuk aplikasi luar angkasa.
Semuanya sangat menarik karena kami memiliki arus minat yang begitu besar dari berbagai industri dan karenanya kami berharap dapat memenuhi tantangan unik yang dikenakan oleh setiap aplikasi. Apa pun tantangannya, kondisi lingkungan yang ekstrem, semprotan laut, bahan anti-es, atau struktur aerodinamis yang rumit, kami yakin kami mampu menerapkan sensor es yang berhasil.
Penelitian ini didanai oleh National Sciences and Engineering Research Council of Canada Discovery Grant, Mitacs Accelerate Grant, dan hibah dari Canada Foundation for Innovation, dan Departemen Pertahanan Nasional Kanada.
Bagaimana menurutmu? Bagikan pertanyaan dan komentar Anda di bawah.
