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机械式结冰传感器是根据冰的机械特性检测结冰。
一种比较典型的机械式结冰传感器是基于压电效应的平膜式结冰传感器。检测原理是：平膜上有结冰时，结冰增大了平膜的刚度，使平膜的谐振频率增大。通过压电陶瓷的压电效应驱动平膜振动在其谐振频率上，通过压电陶瓷的逆压电效应实时监测其谐振频率。
需要注意的是，并非所有的电容式结冰传感器都是属于电学式的，有的是属于机械式的。
例如：美国NASA曾提出过一种微加工工艺制作的电容式结冰传感器，敏感结构是一个7微米厚度薄膜，整个薄膜为扩散硅层，作为电容的公共电极。用静电键合工艺将薄膜和一个有HF腐蚀的凹槽的pyrex玻璃键合到一起，将凹槽封闭为电容间隙。凹槽里有两个同心的方形电极，中心正方形的为驱动电极，外围回字形的为检测电极。驱动电极和公共电极之间加静电，平膜变形。检测电极和公共电极之间的电容称为检测电容。平膜上有结冰时，结冰增大了平膜刚度，使平膜变形量减小，检测电容两电极之间的距离增大，检测电容减小。通过检测电容的减小量来确定结冰厚度。
根据结冰传感器的安装方式，可将结冰传感器分为扁平安装结冰传感器和非扁平安装结冰传感器。扁平安装就是结冰传感器安装到被测物表面后，结冰检测面和物体表面平齐，这样传感器表面和物体表面的环境因素相同，可以更准确地感知物体表面结冰情况。非扁平安装结冰传感器安装后检测面和物体表面不平齐，表现为一个突出物。显然突出物表面与物体表面会有很大差异，如物体表面的层流流体到突出物处就有可能形成局部湍流。结冰传感器和被测物体表面环境因素不同，会造成结冰情况的不同，结冰传感器检测到的结冰就有可能不由物体表面一致。
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