基于正交试验的叉指电极式覆冰监测传感器优化设计

作     者：彭赛 谭爱国 王海文 王龙 廖红华 钟建伟 杨勇超 PENG Sai;TAN Ai-guo;WANG Hai-wen;WANG Long;LIAO Hong-hua;ZHONG Jian-wei;YANG Yong-chao

作者机构：湖北民族大学智能科学与工程学院湖北恩施445000 

出 版 物：《电工电气》 (Electrotechnics Electric)

年 卷 期：2025年第1期

页      面：19-25页

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(62341305) 

主　　题：叉指电极 正交试验 覆冰监测 传感器结构参数 

摘      要：为优化用于监测光伏板覆冰厚度的叉指电极式传感器结构参数,增大传感器覆冰监测性能指标,提出了一种考虑多因素共同作用的正交试验设计方法。通过comsol有限元仿真软件建立了一种处于覆冰状态的3D叉指电极模型,并使用三维有限元法,对叉指电极的金属化因子、叉指间距、叉指长度和叉指对数进行单因素仿真分析和多因素作用正交试验。选取上述四个参数为优化变量,以电极电容值、灵敏度和最大探测深度作为性能评判指标,得到了四种结构参数对电极性能影响主次关系以及电极结构参数最佳正交优化组合,并将电极结构参数优化前后进行覆冰性能对比。结果表明,电极最佳参数组合为电极金属化因子0.6、叉指间距0.3 mm、叉指对数12对、叉指长度80 mm,电极电容值增加87.25%、电极灵敏度增加98.6%、电极探测深度增加2.3%、电极尺寸减少24.7%。该方法能够有效提升叉指电极在覆冰监测中的性能。