Measurement and characterisation methods for ICE sensors

Nowadays airplanes are important assets for transporting both people and freight. Indeed, every year, in Europe only, there are millions of flights for billions of passengers. However, although aircrafts have reached an acceptable level of safety and are more than widely used, ice accretions are still a serious threat since they can make it difficult, or even impossible, to control the vehicle they accumulate on. For this reason ice sensors are important in order to detect the starting of such phenomena and take adequate countermeasures. In this context, the development of an ice sensor as the fusion of three others was required. Therefore, some methodologies for performing related measures have been developed. Namely, such methods are about the measuring of the thickness of water and clear ice, if actually transparent, and the analysis of the particles of rime ice in order to better understand the way its structure could possibly influence the sensing. After the design and development of such approaches, they have been employed in some tests and experiments aimed at getting a better understanding of the behavior of a capacitive and a thermal sensor. The former can detect the presence of water, air or ice thanks to the reading of the capacity of two electrodes at different tones. The latter can discriminate between such substances by considering the time constant of the heating. In conclusion, a possible approach to be followed towards sensor fusion was proposed.

Al giorno d'oggi gli aerei sono risorse importanti sia per il trasporto di persone che di merci. Ogni anno, infatti, solo in Europa si effettuano milioni di voli per miliardi di passeggeri. Tuttavia, sebbene gli aerei abbiano raggiunto un livello di sicurezza soddisfacente e siano ampiamente utilizzati, gli accumuli di ghiaccio rappresentano ancora una seria minaccia poiché possono rendere difficile, se non impossibile, il controllo del veicolo su cui si formano. Per questo motivo i sensori di ghiaccio sono importanti per rilevare l'insorgere di tali fenomeni e adottare adeguate contromisure. In questo contesto si è reso necessario lo sviluppo di un sensore per il ghiaccio come unione di altri tre. Pertanto, sono state sviluppate alcune metodologie per l'esecuzione delle misure correlate. Vale a dire, tali metodi riguardano la misurazione dello spessore dell'acqua e del ghiaccio limpido, se effettivamente trasparente, e l'analisi delle particelle di brina ghiacciata per comprendere meglio il modo in cui la sua struttura potrebbe influenzare il rilevamento. Dopo la progettazione e lo sviluppo di tali approcci, questi sono stati impiegati in alcune prove ed esperimenti volti a comprendere al meglio il comportamento di un sensore capacitivo ed uno termico. Il primo è in grado di rilevare la presenza di acqua, aria o ghiaccio grazie alla lettura della capacità di due elettrodi a due diversi toni. Il secondo, invece, può discriminare tra tali sostanze considerando la costante di tempo del riscaldamento. In conclusione è stato proposto un possibile approccio da seguire verso la fusione dei sensori.