CN1347630A

CN1347630A - 表面除冰的方法与系统

Info

Publication number: CN1347630A
Application number: CN00806373A
Authority: CN
Inventors: 维克托·彼得连科; 查里斯·沙利文
Original assignee: Dartmouth College
Current assignee: Dartmouth College
Priority date: 1999-03-01
Filing date: 2000-03-01
Publication date: 2002-05-01
Anticipated expiration: 2020-03-01
Also published as: JP2003530801A; AU4169900A; CA2365845C; KR100449411B1; EP1166599A1; US6653598B2; CA2365845A1; CN1181706C; US20020175152A1; EP1166599B1; DE60044394D1; EP1166599A4; DK1166599T3; KR20020001749A; ATE468000T1

Abstract

一种包括有铁电体、损耗性电介质、铁磁体或半导体材料的涂层(626)被布置在靠近物体(620)的附近,一个AC电流流过一个电导体(624),产生一个电磁场,该涂层(626)吸收来自电磁场的能量,由此产生热量来溶化物体(620)上的雪和冰。

Description

表面除冰的方法与系统

本申请是一个共同拥有和悬而未决的PCT申请PCT/US99/28330申请(1999年11月30日提出的)的继续，即是其中的一部分，并部分地基于序号为60/122,463(1999年3月1日申请的)、60/131,0829(1999年4月26日申请的)美国临时申请。现将所有这些申请并入此处，以作参考。

本发明的基金是通过美国国防部授权书#DAAH04-95-1-0189和美国国家科学基金会授权书#MSS-9302797提供的。

美国政府特许权。美国政府拥有这一发明的某些权利，这是由美国军队研究办公室所授权的转让书#DAAH04-95-1-0189中的条款所规定的。

本发明的背景

1.本发明的领域

本发明涉及表面除冰的方法、系统、以及结构。

2.对问题的陈述

附着在某些表面的冰可能会导致诸多的问题。例如，电力线上的冰加大了电力线的重量，从而会导致电力线的断裂。除了修复方面的开销外，最终的电力破坏将会导致数十亿美元的直接和间接的经济损失。暴露于结冰状态下的电力线较大的表面面积，以及许多电力线的远距离架设，迫切需要使用一种可靠的、每单位距离低开销的除冰系统。

飞机机翼上所积累的过量的冰，将会危及飞机及其乘客的安全。轮船船体上的冰将会使航行变得十分困难。拖冰带水的航行需要额外的能量开销，并将会引发某些不安全的因素。刮去形成于汽车挡风玻璃上的冰，是一件令大多数人颇感头痛的重复发生的麻烦事，任何残留的冰都将会遮挡驾使员的视线，从而带来难以预料的危险。

结冰和冰的附着，还将会给直升飞机的浆叶、以及公路交通带来麻烦。除去冰、雪和对冰、雪加以控制，每年需要花费数十亿美元的开销。冰还将会吸收附于金属、塑料、玻璃以及陶瓷上，每天都在不断地产生着各种各样的其它方面的麻烦。在事前技术中，处理冰的方法不尽相同，但大多数技术都离不开某种形式的刮削、溶化或者破碎处理。例如，飞机行业利用除冰液(例如溶纤剂)浸泡飞机的机翼，以溶化机翼上的冰。这一过程不仅开销高，而且污染环境，更何况对它的使用还将会危及乘客的人身安全。其它为飞机除冰的方法还包括沿飞机机翼的前端排列一条橡胶管，并给橡胶管周期性地充气，以破碎机翼上的冰。还有一些飞机把喷气引擎的热量重新导向机翼，以便溶化机翼上的冰。

然而，这些事前技术方法存在着很大的局限性，而且很难加以实现。首先，那些靠螺旋桨推进的飞机不具有喷气引擎。其次，从空气动力学上讲，在飞机机翼前端布设橡胶管，影响飞机的飞行。第三，除冰的费用是相当高的，每次除冰大约需要2500～3000美元。

对于许多类型的物体来说，普遍具有抗冰、雪的DC加热特性。而且对某些物体加热在技术上是不现实的。另外，较大的能量消耗以及复杂的加热装置常常会使加热过程的开销过于昂贵。

发明内容

本发明提供了去除电力线、飞机机翼等物体上所形成的冰或防止这些物体上结冰的系统与方法。

根据本发明，一个用于防止物体表现结冰和积雪的系统，包括一个与表面集成一起的电导体。这一电导体被配置成响应一个AC(交流)电流生成交变的电磁场。一个系统还包括一个与表面及电导体集成在一起的涂层，这一涂层的配置成响应交变的电磁场生成热量。涂层包括从由铁电体、高损耗电介体、半导体、以及铁磁体材料组成的一组材料中选择的一种材料。如果一个表面处于由流动在导体中的一个AC电流所生成的交变的电磁场中，则把一个导体与该表面“集成”在一起。如果涂层处于由流动在导体中的一个AC所生成的交变的电磁场中，以及如果由一个涂层所生成的热量防止了表面上的结冰，那么把该涂层与导体和表面“集成”在一起，实际上，就结构而言，通常把导体和涂层一并包含于一个希望防止在其上结冰和积雪的物体(例如电力线或飞机机翼)中。当把可生成热的涂层包含于表面中或直接物理与表面相接触时，加强了涂层与表面之间热传导。通常，导体自身的表面是加以保护的，例如，可以通过在机翼表面配置一个符合本发明的涂层和令AC电流穿过机翼流动来保护一个导电的飞机机翼的表面。通常，电力线的表面是一个密闭主导体的绝缘体的表皮。可以使用各种技术(包括光刻法)在被保护的物体的表面形成导体。

例如，在符合本发明的许多实施例中，已在电力线中提交了生成交变的电磁场的AC电流，从而致使涂层中可生成热量。在另一些实施例中，可以把一个专用的AC电源用于提供AC电流，例如在那些为飞机机翼除冰的系统中。

在一个典型的实施例中，表面包括涂层，例如一个可永久性地粘在电力线的表面的涂层。在其它一些例子中，可以把涂层嵌入在被保护的物体中，位于暴露于冰的表面之下。例如，可以把符合本发明的一个涂层作为封闭在飞机机翼中的一个层加以形成。或把一个涂层与被保护的涂层完全分离开，永久性地或临时性地在一个必需的距离内加以配置，以加热物体的表面。

涂层可以配置为铁磁体材料，这一材料的配置成响应一个交变的磁场生成热量，也可以配置其它类型的涂层，以响应一个电容性AC电流生成热量。在这样的实施例中，导体中的AC电流建立了一个交变的电场(“AEF”)，这一交变的电场在涂层中生成一个电容性AC电流，电容AC电流致使涂层变热。在这样的实施例中，大地可以做为电容性AC电流的接收器(sink)、或把另一条电力线作为接收器、或可提供一个专门的接收器。涂层可以包括由半导体材料构成，半导体材料的配置成响应一个电容性AC电流生成热量。这样的一种半导体材料的例子是ZnO。涂层可以由铁电材料构成，铁电材料的配置成响应一个电容性AC电流生成热量。通常，铁电材料拥有一个随温度而变的介电常数，这种涂层在冰点以上的一个温度上拥有一个低介电常数，在冰点以下的一个温度上拥有一个高介电常数。例如，铁电体材料可以拥有一个250°K～277°K范围内的一个居里温度Tc。涂层可以由高损耗电介体材料构成，这种材料的配置，旨在响应一个电容性AC电流生成热量。可以对高损耗电介体材料加以选择，以使当把一个相当低频的AC电流用于防止结冰时，能够在40～50Hz范围内的一个AC频率上拥有最大的介电损耗。另一方面，当把相当高频的AC电流用于防止结冰时，高损耗电介体材料能够在0.5～300kHz范围内的一个AC频率上拥有最大的介电损耗。例如，如果涂层在6kHz的频率上拥有一个最大的介电损耗，那么通过把AC电流从低频60Hz转换到6kHz，可以“接通”除冰功能。通常，需对涂层的厚度加以选择，以相应于希望涂层所生成的热量。在一个特别简单的实施例中，高损耗电介体材料涂层为冰本身。在适合于电力线的实施例中，电源通常提供了100-1000kV范围内中的一个AC电流。

一个符合本发明的实施例可以包括一个导电壳，涂层配置在电导体和导电壳之间。例如一个围绕电力线的涂层的铝导电壳，从而形成了电力线的外表面。当不需要除冰时，通过电气地短路导体和导电壳，可以消除涂层中的电容性AC电流，因而涂层不生成热量，并且不会浪费能量。如同导体一样，可以通过光刻形成导电壳。一个实施例通常包括一个开关，用于控制短路导体和导电壳的电气连接。一个IGBT电源半导体开关是最合适的。一个实施例通常包括一个控制盒，这一控制盒从交变的电场获得其所需的能量。可以远程地对控制盒加以控制，例如通过一个射频信号或通过一个载波信号，也可以根据一个本地的传感器对控制盒本地地和自激地加以控制。例如，本地传感器可以包括一个温度传感器或一个阻抗传感器。一个典型的阻抗传感器由一个100kHz的阻抗传感器构成。在某些实施例中，一个控制盒可以包括一个能够作为一个电容天线的控制盒罩。一个实施例可以包括一系列控制盒，用以监视系统的不同的部分。例如，可以沿电力线每隔5km或每隔50km把一系列控制盒间隔开来。

一个实施例可以包括一个变压器，用于把拥有低压的AC电流转换成具有能够足以在涂层中生成热量的一个较高电压的AC电流。例如，这样的变压器可沿电力线，以适当的距离间隔加以放置。

在那些把冰做为涂层的实施例中，较佳的做法是包括一个调频的装置，用以调谐高频AC电，以使其匹配产生于导体中的高频电流的冰电介体加热和集肤效应加热的驻波效应。一个实施例可以包括一个改变高频AC电流的装置，以改变由冰电介体加热和集肤效应加热的驻波效应所产生的加热模式，从而可在不同的时刻于所有位置提供足够的热量，以防止结冰。

总而言之，AC电流流经一个电导体，建立了一个电磁场。一个涂层吸收电磁能，产生热量。来自涂层的热量在冰的溶点以上加热被保护物体的表面。涂层材料可以是一种铁电体、高损耗电介体、半导体、或铁磁体材料。在某些实施例中，涂层的介电或磁损耗特性取决于具体的温度。这些特性导致了对电磁能的吸收，并导致了仅当周围的温度下降到冰的溶点以下时才加热电线。在另外一些实施例中，对能量的吸收依赖于AC电流的频率。一个符合本发明的系统还可以包括一个导电壳，以致于可使涂层材料处于导体和导电壳之间。通过电气地短路导体和导电壳，可以“关闭”加热过程”，以节省能量。

在一个特殊的变体中，以高频(例如60kHz)把冰本身当作一个高损耗介电涂层。另外，也可以以高频把集肤效应加热与电介体加热结合在一起，以溶化电力线上的冰和积雪。

以下将结合所推荐的实施例对本发明进一步加以描述。通过以下的描述将可明显地发现：在不背离本发明的范围的情况下，那些熟悉这一技术的人可以对本发明进行各种各样的添加、裁剪、以及修改。

附图的简要描述

参照附图，可以对本发明有一个更加全面的了解，在这些附图中：

图1描述了适合于减少或去除具有涂层的电力线上的冰的一个

实施例；

图2描述的是根据本发明制造的一个具有涂层的电力线的断面图；

图3描述的是一个不具有涂层的电力线的一个等价的电路；

图4描述的是一个具有涂层的同样的电力线的一个等价的电路；

图5～7描述的是当使用不同厚度的电介体涂层时，作为电压的一个函数，对最大加热能量的计算结果，单位为每米瓦特；

图8描述的是，作为风速的一个函数，增量为10°C时，2.5cm的导体所传导的热量。

图9描述的是，当风速为10m/s时，作为导体直径的一个函数，所描绘的从半导体传导的热量；

图10描述的是一个1000MW的电力线上的1mm厚的ZnO涂层的一般化的加热能量对温度依赖，其中冰的溶点为273°K；

图11描述的是一个电路图，其中，把两个谐振等高线(contour)用于一个6kHz的电压传送到一个60Hz的电源供给装置；

图12描述的是一个电力线除冰系统，这一系统拥有一个可短路于导体的一个导电壳；

图13描述的是一个具有对加热过程的本地控制的电力线的改进的实施例，这一实施例拥有一个涂层、一个导电壳、一个控制盒、一个IGBT电源开关、以及一系列本地传感器；

图14描述了一个拥有一个安装在电力线上的变压器的实施例，其中的变压器用以向涂层提供能量；

图15描述的是符合本发明的一个一般化的结构和系统，这一结构和系统使用电介体、铁电体、铁磁体、或半导体涂层去除一个非活跃表面(即一个不具有一个内部AC电磁场)上的冰；

图16描述的是一条拥有一个AC电源供给装置的电力线的断面图，AC电源供给装置用以向电介体、铁电体、铁磁体材料或半导体涂层提供能量；

图17描述的是一个在具有相间隔的电极的结构的断面图；

图18描述了图17的一个实施例的顶视图；

图19描述的是一个包括一个基底表面的结构，间隔的线性电极在这一基底表面加以配置；

图20描述了一个把冰本身作为高损耗电介体涂层的除冰系统；

图21是一张加热能量(耗散的热量)w_h图，单位为每米瓦特，这张图是在电压为30kV时，针对一个5.1cm直径的电力线电缆上的一层冰，按频率的一个函数加以描绘的；

图22描述的是冰电介体加热、集肤效应加热、以及它们的总和的加热能量的一张图，单位为每米瓦特，这张图是沿一条电力线，以米m为单位，按距离的一个函数加以描绘的；

图23描述的是当对AC电流的频率加以调谐以平衡冰电介体加热和集肤效应加热，以最大化整个加热能力时，3000m距离的电力线上的结果；

图24描述的是50km的距离上的图23的改进的实施例中所计算的加热能量的百分比损耗。

推荐实施例的详细描述

本发明包括通过使用一个所配置的涂层，以吸收发射于一个AC电流的电磁能，防止物体的表面结冰和积雪的方法、系统、以及结构。这一吸收加加热了涂层，从而加热了表面，以防止结冰。尽管以下就电力线的除冰原理性地描述了符合本发明的各实施例，但人们很容易地领悟到：本发明可用于许多类型的应用中。

电力线的除冰

图1和图2描述的是适合于防止电力线100上结冰或除去电力线100上的冰的符合本发明的一个实施例。图2描述的是根据本发明构造的电力线100的断面图102。把一个厚度为“t″的涂层106敷在电力线104上。如这一技术中人们所熟悉的，通常一个主电力线104以60Hz的频率传输电力，但具有非常高的交变的电场，例如4000V/cm。处于一个交变的电磁场(例如由主电力线104所生成的交变的电磁场)中，涂层106生成热量。特别是，它展示了在AC周期上生成热量的滞后现象。因此，为了溶化电力线上的冰或防止电力线上结冰，热量的生成使用的是先前未使用过的能量。这一实施例利用的是已经存在的交变的电磁场，即因流经电力线的电流所产生的交变的电磁场。

如这一技术中人们所熟悉的，涂层106可以是一种铁磁体材料。实质上，铁磁体材料是一种陶瓷，这种陶瓷某些条件下，展示了非常高的介电常数(例如10000)和极高的介电损耗(例如

)。而在另外一些条件下，又具有相当低的介电常数(3～5)以及极小的电损耗。可以改变这一常数的一个条件是温度。通常，需对材料加以选择，以致于在冰点之上介电常数是低的，而在冰点温度之下介电常数是高的。当周围温度下降到冰点以下时，由于高介电常数和介电损耗，交变的电场(“AEF”)把涂层充分以加热。

更具体地说，当把一个铁电体或高损耗电介体材料放置在一个AEF中时，由于介电损耗，这一交变的电场加热材料，每立方米的加热能量是：

W = \frac{{ωϵϵ}_{0}}{4 π} \tan δ (\bar{E^{2}})

(1)

其中ω是一个相对介电常数(对于典型的铁电体来说，ω大约为10⁴)。ε₀是自由空间的介电常数(ε₀＝8.85E-12F/m)，ω是AC场的角频率(ω＝2πf，其中f是电力线的一个通常的频率，例如在传统的电力线中为60Hz，tanδ是介电损耗的正切，

是电场的平方的平均值。

铁电体的特点是，在所谓的居里温度T_c之下，具有非常大的ω和tanδ值，而在T_c之上，具有很小的ω和tanδ值。因此，在低于和靠近T_c的位置，介电损耗(或AC电场的加热能量)是非常高的。在那一温度之上，介电损耗下降了一个很大的倍数(例如10⁶)。这使得具有接近于或略高于溶化温度的T_c的铁电体成为涂层106(例如以上所描述的)的一个最佳的选择。当外部温度下降到溶点T_m之下，并由电场加热到T_m之上的一个温度以致于它们再次转换成通常的绝缘体(即不再大量吸收电场)时，这样的涂层吸收电能。

因此，当把这样的涂层放置在一个AC场中时，铁电体材料维持一个接近T_c并略高于T_m的恒定的温度。这种防止结冰的自我调节机制是非常经济的：在电力线上每米或在任何被保护的表面上每m²的最大加热能量，可以通过对涂层厚度改变与/或通过向涂层添加一种中性的(非铁电体的)的绝缘漆或塑料，增加或减少。符合本发明合适的铁电体材料的例子包括：

表3：铁磁体材料

名称配方 T_c(开氏绝对温度)

罗谢尔盐 NaKC₄H₄O₆4H₂O 255～297

氘水合物逻谢尔盐 NaKC₄H₂D₂O₆4H₂O 251～308

TGSe (NH₂CH₂COOH)₃H₂Se)4 295

钽酸钾 KT_a2/3N_b1/3O₃ 271

铌酸盐

硝酸铵 NH₄NO₃ 255，305

铌酸铅镁 Pb₃MgNb₂O₉ -273(0℃)

厚度“t”通常在0.5mm到10mm这一数量级上，但也可敷其它厚度，取决于涂层材料和所希望的加热程度。例如，通过改变厚度，表面108上的温度可以增加1～10度或10度以上。需要对厚度“t″进行选择，以致于可生成一个所希望的热量(即通常应为足以溶化电力线100的表面108上的冰和雪的热量)。

图3描述了一个不具有涂层106的电力线的等价的电路。那些熟悉这一技术的人将会理解对这一由电阻、电容、以及电感器所代表的电力线配置的使用。电容C_L是一个“线间电容”。不具有涂层，电容性AC电流I_c不用于生成热量。图4描述了具有一个电介体或铁电体涂层106的同样的电力线的一个等价的电路。在图4中，电阻R_c422和426以及电容C_c424和428代表涂层106。在图4中，一个流经线间的电容C_L和涂层的电容电流由I’430加以表示。I’430小于I_c，因为涂层106添加了电阻和电容。于是，由于涂层中的热耗散，其余的活跃负载中(R，R_用户)中的电力损耗减少。

在一个柱形导体上的一个铁电体或高损耗电介体涂层的加热能量W_h，由方程(2)加以表示：

W_{h} = \frac{V^{2} ω^{2} R {C_{L}}^{2}}{1 + ω^{2} R^{2} {(C_{L} + C_{C})}^{2}}

(2)

其中V是电压，ω是角频率(2πf)，R是涂层的活跃电阻(每米)，C_L是一个有效线间电容，以及C_c是涂层的电容(每米)。使用已知的技术可对C_L加以计算，并包括导体和电容性AC电流的各种接收器(例如其它相位线、地线以及大地)之间的交互。

当：

R = \frac{1}{ω (C_{L} + C_{C})}

(3)时，将产生最大能量。

把方程25和26结合在一起，将产生最大加热能量W_max：

W_{\max} = \frac{V^{2} ω {C_{L}}^{2}}{2 (C_{L} + C_{C})}

(4)

当频率f₀＝ω₀/2π涂层达到最大能量状态时，那么在任何其它频率f的加热能量可以以下列方程加以表示：

W_{h} = \frac{{2 W}_{\max} {(f / f_{0})}^{2}}{1 + {(f / f_{0})}^{2}}

(5)

例1下面针对Pb₃MgNb₂O₉为例对加热能量进行计算。在这一例子中，考察的是一个V₂＝10kV和线直径为1cm＝2×半径的中程电力线。因此，在线表面的电场强度是：

E \approx \frac{V}{\ln (\frac{L}{r}) r} \approx 3 kv / cm

(6)

其中，L是线间距离(L＝1m)。按以上所描述的进行替代，即E²＝3×10⁵V/m，ω＝2π×60Hz，ε＝104，以及tanδ＝10，计算出W(在1mm，60Hz的情况下)＝4.5×10⁵W/m³。从而，例如，一层1mm厚的薄膜，可生成450W/m²，这足以用于在通常情况下对冰的溶化。

在300kV、100kHz频率的情况下，能够以750kW/m²的速度加热一个1mm的Pb₃MgNb₂O₉涂层。

当施加于电力线时，一个线间电容C_L限制了涂层中可加以耗散的最大能量：

W_{\max} = \frac{{ωC}_{L}}{2} \cdot \bar{V^{2}}

(7)

对于2cm粗的、具有1m的线间距离的电线来说，

C_{L} &cong; 1.21 E - 11 F / m

。对于V＝350kV的一个电力线来说，

这是足以使1m长的电缆不结冰的能量。

例2

对于一个3相电力传输系统的1相的拥有不同的厚度的电介体涂层的导体来说，使用方程(4)，按电压的一函数可计算出最大加热能量W_max。将用到下列值：电力线的主导体的半径r--1.41cm；涂层的外表面的半径--1.41cm加相应的涂层厚度；线间距离--7.26m；相到接地线的距离--6.44m；相到大地的距离--20.24m；ε₀--8.85×10^-12；ε--2.0；频率--60Hz。图5描述了10mm厚的电介体涂层随电压变化的加热能量。图6描述了5mm厚的电介体涂层随电压变化的加热能量。图7描述了2mm厚的电介体涂层随电压变化的加热能量。已知为了保持电力线上不结冰，大约需要50W/m的热量。

除电介体涂层的厚度之外，热耗散还取决于电力线上吹过的风。如果风把足够相当多的热量从电力线上带走，那么，加热能量的增加变得十分必要。从一个ΔT为10°C的2.54cm的导体传导过来的热量可使用传统的方法加以计算。在图8的图中，把热传导描绘成吹向电力线的风的风速的一个函数。当风出现时，导体的直径也将影响热传导。在图9的图中，把热传导描绘为在10m/s风速和10℃的ΔT的情况下的导体的直径的一个函数。根据本发明，当涂层展示低介电常数和损耗时(即当涂层在“冰点”或某一其它所希望的温度之上时)，涂层306生成非常少的热量，因而线302消耗很少的能量，并具有很小的损耗。

那些熟悉这一技术的人将会领悟到：非此处所描述的物体的表面，也可以使用这些涂层加以处理。例如，可以把这样的一个涂层敷于一架飞机的机翼上，通过使涂层经受AC，特别是通过增加AC的电压和频率，也将提供溶化能力，如以上方程(4)中所描述的。

除了铁电体和电介体之外，几乎任何半导体涂层都将能够提供类似的功效。当半导体的导电率б和介电常数ω满足条件：

\frac{{ϵϵ}_{0}}{σ} = τ_{\max} = \frac{1}{2 Πf}

(8)

时，半导体将从外部AC电场吸收最大的能量。

其中ω是涂层的介电常数，ω₀是自由空间的介电常数，以及f是AC场的频率。因此，介电损耗依赖于导电率б。为了达到方程(4)的最大性能，涂层电介体导电率б应该满足条件：

б≈εε₀ω (9)

其中ω是涂层的介电常数，ω₀是自由空间的介电常数。对于一条60Hz且ε＝10的线来说，б＝3.4E-8(欧姆.M)^-1。对于许多未掺杂的半导体和低质量的绝缘体来说，这样的导电率是非常典型的。因此，这样的一个涂层是比较便宜的((某些这样的涂层为喷漆质量的涂层)，而且可以实现温度调节，因为半导体材料的导电率对温度有较强的依赖(例如呈指数形式的依赖)。

一种适合的半导体涂层材料是ZnO。图10描述了在一条1000MW的电力线上，1mm厚的ZnO涂层的标准化的加热能量对温度的依赖。其中冰的溶点为273°K。如图10中的曲线所暗示的那样，以上所描述的电介体加热类型的最佳状态通常仅在一个很窄的温度区间(例如-10℃≤T≤10℃)内得以满足，在这一区间内涂层将溶化冰，否则消耗很少的能量。那些熟悉这一技术的人将会领悟到：通常总可以使用掺杂物调整温度区间。

那些熟悉这一技术的人将会领悟到：以上所描述的铁电体和半导体涂层可以自我调节，以保持涂层温度接近于(或略高于)溶点。例如，如果电力线的电场把一个铁电体涂层过度加热，那么铁电体涂层自动经历一个从铁电到正常状态的相变换，在这一时刻，涂层停止吸收电场能量。因此，通过选择一个相变温度，可以根据每用户的需求和本地地区的各环境条件，对涂层温度加以调整。

在另一个实施例中，电力线的涂层306为这一技术中人们所熟悉的铁磁体材料。在之一情况中，涂层吸收由电力线所生成的磁场的能量。当T_c＝T_m时，一个铁电体涂层以与铁电体材料相同的方式溶化冰，即通过把电力线的AC电流所生成的一个磁场的能量转换成热量。

那些熟悉这一技术的人将会领悟到：非此处描述的物体的表面也可以用这些涂层加以处理。例如，可以把这样的一个涂层敷在于一架飞机的机翼上，通过使涂层经受AC，特别是通过增加AC的电压和频率，也将提供溶化的能力，如以上方程(4)中所描述的。

可以使用一个包含在较高频率(范围在0.5到300kHz之间)时拥有最大介电损耗的损耗电介材料的涂层。当导体中的一个AC电流拥有40～500Hz范围的低频率时，那么由于电介体加热，实际上将不存在耗散的能量。当AC电流拥有一个接近于其最大介电损耗频率的频率时，那么加热过程发生。通过在高、低AC频率之间进行转换，加热过程可以在“接通”和“关闭”之间转换。使用以上的方程2～5，对一个给定的电介体涂层材料的加热能量和操作状态集加以计算。电介体涂层的加热能量对频率的强依赖，表现为为什么电力线会被加热，例如当施加6kHz电压而不是60Hz的AC时。把一个独立的电源供给装置做为能源，可以提供高频率的AC电流。或者把这一技术中人们所熟悉的频率放大器用于放大一个低频电源供给装置的输出，以产生高频AC电流。图11中描述了在一个两相系统中使用高频AC电流防止电力线结冰的一个实施例的有代表性的电路图的草图。在图11中，把处于230kV和60Hz状态下的一个电源线供给装置440连接于一个第一电源线442和一个第二电源线444。在另一端把一个用户446连接于电源线442、444。第一电源线442包括电路单元447，电路单元447包括一个与电容450并行的电感448。第一电源线442还包括串行单元453，串行单元453包括一个与电容456并行的电感454，串行单元453与电路单元447串连。涂层电源供给装置452运行在6kHz的频率和23kV的电压上。涂层电源供给装置452连接于第一电源线谐振电路458。第一电源线谐振电路458连接于两个串行电路单元447和453之间的电力线442。涂层电源供给装置452连接于一个第二电源线谐振电路460，电源线谐振电路460连接于第二电力线444。两个电源线谐振电路458和460，用于防止一个6kHz的电压传送于60Hz的电源供给装置440和用户446。

图12说明的是包含一个导电壳的实施例的一个例子。图12描述了一个电源线500的一个断面图。电源线500包括一系列柱形层。电源线500的中心是一个钢芯502。钢芯502的周围是主导体504，通常为铝材料。在主导体的外侧是一个涂层506，通常为高损耗电介体、铁电体、或半导体涂层。一个外层导电壳508包围涂层506，这一导电壳通常为铝材料。这一实施例提供了一种灵活的除冰技术，在这一技术中，使用传统的50～60Hz的电场对涂层加热。这一除冰技术是可完全加以控制的，可以将其“接通”或“关闭”。因此，在无冰或雪的状态下，不会浪费电能。参照图12的结构，为了关闭加热过程，开关512把主导体504电气地连接于一个导电壳508，涂层位于它们之间。这提供了跨越铁电体、高损耗电介体或半导体506的零电位差，因此具有零加热能量。导电壳508可以是极薄的(0.1～1mm)，因此是十分便宜的。导电壳508可以包括铝或其它金属或任何导电的或半导体材料，例如，注入了碳的聚氨脂。当与AC导体相连接时(在大多数时间内)，它增加了整个电缆的导电性。“接通”和“关闭”之间的转换，可通过一个射频控制的远程开关加以实现。通常，电力线公司大约每100km安装一个这样的简单的(与线路的电压相比是低电压的、低功率的)开关。于是，高损耗电介体涂层的开发变得十分便宜和十分简单，因为这一开发不必进行精确的“温度调节”。较多样化的(和较便宜的)材料可用作涂层。因而，这些特性提供了一个可有选择地接通或关闭电力线加热过程的电开关。除了电力线外，同样的结构和方法也可用于其它物体，以防止结冰和积雪或除去冰雪。这样的一个系统具有很多优点。首先，可通过开关512完全控制除冰过程，以根据需求除去电力线上的冰。其次，加热电线的能级可得以变化。另外，除了高压电力线外，这一实施例还适用于低压电力线(低于100～345kV)。图13描述了除冰系统520的一个结构图。除冰系统520包括一个拥有本地、自激控制和交换的实施例。电力线522包括主导体524、电介体涂层526以及导电壳528。当关闭开关532时，导电壳528和导体524可相互间电气地短路。较佳的做法是，令开关532为一个IGBT电源开关，这种电源开关几乎不要求电能。控制盒534包括控制盒罩536，控制盒罩536可做为一种电容天线，从交变的AEF收集能量，并把所收集到的能量提供给电源供给装置538。电源供给装置538以0.1W的能量级把能量提供给控制盒534。控制盒534还包括温度传感器540和阻抗传感器542，用于检测结冰情况。较佳的做法是，令阻抗传感器542为一个100kHz的阻抗传感器。控制器逻辑544处理来自温度传感器540和阻抗传感器542的信号，从而激活开关532，以打开或关闭加热过程。

图14描述了一个包括连接于一个变压器570的电力线550的实施例。电力线550包括主导体552、涂层556、以及导电壳558。变压器570包括由一个线圈574覆盖的一个铁电体芯572。线圈574连接于导电壳558和主导体552。变压器570以传统的方式加以运作。例如，在图14中，沿主导体552的一个10cm的间隔的电压降通常为1毫伏。变压器570通常以这样低的电压把60Hz的AC电流转换成一个拥有100V～200V量级电压的60Hz的AC电流，足以建立一个能够导致涂层506在200～400米量级的一段距离上生成除冰所需的热量。

图15描述了符合本发明的一个使用电介体、铁电体或半导体涂层去除一个非活跃的表面(即一个不具有内部AC电场的表面)上的冰的一般化的结构和系统600。在图15中，一个叶形电极604配置在一个结构或物体的表面602上，以避免结冰。一个电介体606配置在叶形电极604上。叶形电极608位于铁电体涂层606上。叶形电极604、608把对AC电能的请求提供给铁电体涂层606。AC电能从一个标准的AC电源供给装置610上获得。较佳的做法是，在具有结构600的电路中，在施加了AC电能之后，令一个冰检测系统612(例如一个参照图13加以描述的检测系统)告诉电源供给装置610结构600上什么地方存在着冰。需对AC的频率和涂层厚度进行选择，以能够按所希望的量(例如，能够避免在一架飞机的机翼上结冰的量)生成热量。这一实施例也适用于电力线。例如，图16描述了电力线620，这一电力线620拥有一个钢芯622、主导体624、涂层626以及导电壳628。一个60Hz的AC电源供给装置630与开关632串连地加以放置，位于主导体624和导电壳628之间。

对AC电源的使用具有很多的优点。首先，可通过开关614对除冰过程完全地加以控制，以根据需求除去电力线上的冰。其次，加热电线的能级可得以变化。另外，除了高压外，这一实施例还适用于低压(低于100～345kV)情况。

符合本发明的实施例还提供了间隔的电极配置，如以图17～19中所描述的。图17描述的是具有相间隔的电极706的一个结构700断面图。基底表面702通常由一个涂层704和一个外层部导电层加以覆盖。穿过外部导电层和绝缘体层，孔708向下延伸到基底表面，形成相间隔的电极706。间距712通常为10～100μm。通常情况下，外部电极层706的总厚度大约在10μm的数量级上。图18描述的是如图17所描述的符合本发明的一个实施例的顶视图。那些熟悉这一技术的人将会领悟到：可以对电极的间隔进行不同的配置。例如，在图19中，一个结构720包括基底表面722，线性电极724配置在基底表面722上。较佳的做法是，令线性电极724的间隔为10～50μm，每一个电极的宽度为10～50μm。符合本发明的间隔的电极的制造方法的一个例子包括：用聚氨脂涂敷表面；敷一层光阻材料；用光曝光定义电极网格状线的暴露区域(例如图17中的孔、图19中的条)；去除暴露的区域以暴露聚氨脂；敷石墨粉，加热，以把石墨扩散到聚氨脂中，这一方法使电极十分耐用并具有抗腐蚀性。实质上，所得到的结构包含一个由掺杂了碳(一种导体)的塑料所形成的一个电极网格，通过光刻形成精确的图案。

在以上所描述的这些实施例中，把一个电介体涂层配置在一条电力线上，把线间电场或一个专门施加的AC电压用于加热涂层，从而溶化冰。在本发明的另一个实施例(描述于图20)中，把冰本身做为介电涂层。图20中描述的是一个三相电力传输系统中三个典型的电力线802，每一个电力线802包含一个钢芯804。钢芯804由铝主导体806包围，并由冰810覆盖。电场线812代表一个高频线间电场。冰是一种高损耗介电体，当频率为所谓的杜比频率fD时，具有最大介电损耗。当放置在具有这一频率和足够的强的交变的电场中时，冰将溶化。这是一个与使用开放式高损耗电介体涂层(即无外部导电层)的机制相同的机制，如图2中所描述的，但现在是把冰作为涂层。图22描述的是一个5.1cm直径的电力线电缆上的一冰层在电压为30kV的情况下把加热能量(所耗散的热量)Wh描绘成频率的一个函数的一张图(单位为每米瓦)。在这些条件下，所需的每米50～150W的加热能量是在大约50kHz的频率上获得的。因而，为了减少或消除电力线上的冰，可把一个高频率的AC电压施加于电缆，例如，在50Hz～150Hz的频率范围内。当不存在冰时，将不存在对电能的消耗，这提供了解决结冰问题的一个便宜和简单的方案。当冰出现在电缆上时，系统将作为一个由AC电场所加热的电介体涂层运作，并将溶化冰。电缆上的水不吸收AC电能，因为水在微波频率范围内拥有最大介电损耗。同样的原理适用于电冰箱和飞机。当冰出现时，可通过在主导体中提供高频率AC电流，“接通”冰电介体加热过程；使用低频率(例如60Hz)AC，可以“关闭”这一过程。

在符合本发明的又一个实施例中，把集肤效应加热过程用于溶化长距离电力线上的冰。一个磁场把电流推向导体的表面，例如，在60kHz的高频电流流入铝的情况下，电流流入0.35mm导体的外部。对于一条直径为2.5cm的电力线来说，这一电流的拥入，把阻抗增加了大约20倍左右。若电流为221安培，将导致大约50W/m的最大加热能量。与冰电介体加热不同，即使当无冰出现时，集肤效应加热过程也将会发生。因此，集肤效应加热的能量耗散仅可通过使用低频率AC电流加以“关闭”。

本发明的又一个实施例把高频(“HF”)冰电介体加热和HF集肤效应加热结合在一起。冰介电损耗和集肤效应都受到驻波现象的影响，如图22中所描述的。然而，通过使用已知的频率调节装置，两种效应的加热过程的高峰和低谷可以互相补偿。图23中的图描述了这一实施例的这些效应。在图23中，把加热能量W_h(单位为每米瓦特)描绘成以米为单位的距电源的距离的函数。图23显示：在一个3000m的距离上，整个热效应是相当稳定的，稳定在大约50W/m。在一个改进的实施例中，流经电力线的电流的频率是变化的，以平衡导体各空间位置的热效应。图24描述了一个50km距离上的图20的改进的实施例的所计算出的热效应的衰减百分比。图24的数据表明：使用位于中心的一个单一的驱动器，可以对一条100km的电力线加热和除冰。例如，一个长度为50km的电力线的电源应为60kHz，约3.25MW。具有一个50W/m的总加热能量、25W/m的传送性损耗，剩25W/m的净加热能量，计算表明：通过每10～20分钟在电力线之间交换一次加热过程，大约3小时可以把0.5cm厚的冰从一个三相传输系统的三个相中去除。

符合本发明的各实施例，都提供了用于防止物体表面结冰和从物体表面除冰的简单、可靠、以及便宜的系统和方法。尽管已就电力线的除冰，对这些实施例原理性地进行了描述，但此处所描述的结构和方法也适用于许多其它类型的物体。由于可以在不背离本发明的范围的情况下，对以上所描述的装置与方法进行某些改动，所以本申请试图把包含于以上描述中或在附图中所说明的所有内容说明性地加以解释，广义而非局限地进行了说明。

Claims

1.一个防止物体表面结冰和积雪的系统，包括：

一个与上述表面集成在一起的电导体，该导体的配置成响应一个AC电流生成一个交变的电磁场；

一个与上述表面和上述电导体集成在一起的涂层，该涂层的配置成响应上述交变的电磁场生成热量，上述的涂层包括从由铁电体、高损耗电介体、半导体、以及铁磁体材料所组成的材料组中所选择的一种材料。

2.如权利要求1所述的系统，还包括一个能够提供AC电流的AC电源。

3.如权利要求2所述的系统，其中，上述的AC电源能够提供一个电压在100～1000kV范围内的AC电流。

4.如权利要求1所述的系统，其中，上述的物体包含电导体。

5.如权利要求1所述的系统，其中，上述的电导体通过光刻形成。

6.如权利要求5所述的系统，包括一系列通过光刻形成的间隔开来的电导体。

7.如权利要求5所述的系统，包括一系列通过光刻形成的线性的电导体。

8.如权利要求1所述的系统，其中，上述的表面包括上述的涂层。

9.如权利要求1所述的系统，还包括一个针对电容性AC电流的接收器。

10.权利要求1所述的系统，其中，上述的涂层为铁磁体材料，这一材料的配置成响应一个交变的电磁场生成热量。

11.如权利要求1所述的系统，其中，上述的涂层由半导体材料构成，这一材料的配置成响应一个电容性AC电流生成热量。

12.如权利要求11所述的系统，其中，上述的半导体材料包含ZnO。

13.如权利要求1所述的系统，其中，上述的涂层包括铁电体材料，这一材料的配置成响应一个电容性AC电流生成热量。

14.如权利要求13所述的系统，其中，上述的铁电材料拥有一个随温度而变化的介电常数，在冰点以上时，上述的涂层拥有一个低介电常数，在冰点以下，上述的涂层拥有一个高介电常数。

15.如权利要求13所述的系统，其中，上述的铁磁体材料拥有一个250°K～277°K范围内的居里温度。

16.如权利要求1所述的系统，其中，上述的涂层包括高损耗电介体材料，这一材料的配置成响应一个电容性AC电流生成热量。

17.如权利要求16所述的系统，其中，当AC频率处于40～500Hz的范围中的一个AC频率时，高损耗电介体材料拥有最大的介电损耗。

18.如权利要求16所述的系统，其中，当AC频率处于0.5～300kHz的范围中的一个AC频率时，高损耗电介体材料拥有最大的介电损耗。

19.如权利要求16所述的系统，其中，上述的损耗电介体材料为冰。

20.如权利要求1所述的系统，其中，上述的涂层具有一定的厚度，需对该厚度进行选择，以相应于希望上述的涂层所生成的热量。

21.如权利要求1所述的系统，还包括一个导电壳，上述的涂层配置在上述的电导体和该导电壳之间。

22.如权利要求21所述的系统，其中，上述的导电壳由铝构成。

23.如权利要求21所述的系统，其中，上述的导电壳通过光刻形成。

24.如权利要求23所述的系统，包括一系列通过光刻形成的间隔开来的导电壳。

25.如权利要求23所述的系统，包括一系列通过光刻形成的线性的导电壳。

26.如权利要求21所述的系统，其中，通过电气连接可把上述的电导体和上述的导电壳电气地短路。

27.如权利要求26所述的系统，还包括一个用于控制上述的电气连接的开关。

28.如权利要求27所述的系统，其中，上述的开关由一个IGBT电源半导体开关构成。

29.如权利要求27所述的系统，还包括一个控制盒，该控制盒能够从一个交变的电场获得其所需的能量。

30.如权利要求29所述的系统，其中，可以远程地对上述的控制盒加以控制。

31.如权利要求30所述的系统，其中，可以通过一个射频信号远程地对上述的控制盒加以控制。

32.如权利要求30所述的系统，其中，可以通过一个载波信号远程地对上述的控制盒加以控制。

33.如权利要求29所述的系统，其中，可以根据一个本地传感器的输入本地和自激地对上述的控制盒加以控制。

34.如权利要求33所述的系统，其中，上述的本地传感器由一个温度传感器构成。

35.如权利要求33所述的系统，其中，上述的本地传感器由一个阻抗传感器构成。

36.如权利要求35所述的系统，其中，上述的阻抗传感器由一个100kHz的阻抗传感器构成。

37.如权利要求29所述的系统，其中，上述的控制盒包括一个控制盒罩，该控制盒罩能够做为一个电容天线。

38.如权利要求29所述的系统，包括一系列间隔开来的控制盒。

39.如权利要求2所述的系统，还包括一个变压器，该变压器增加低压AC电流的电压。

40.如权利要求2所述的系统，其中，上述的AC电源能够提供40～500Hz范围内的低频AC电流。

41.如权利要求2所述的系统，其中，上述的AC电源能够提供0.5～300kHz范围内的高频AC电流。

42.如权利要求2所述的系统，包括能够提供40～500Hz范围内的低频AC电流的一个低频AC电源以及能够提供0.5～300kHz范围内的高频AC电流的一个AC电源。

43.如权利要求42所述的系统，其中，AC电流能够在低频AC电流和高频AC电流之间转换。

44.如权利要求1所述的系统，还包括一个高频阻抗测量设备，用于检测冰。

45.如权利要求1所述的系统，其中，上述的涂层为冰，而且还包括一个用于调频上述高频AC电流的装置，用于匹配冰电介体加热和集肤效应加热。

46.如权利要求1所述的方法，其中上述的涂层为冰，而且还包括一个用于改变上述高频AC电流的装置，用于改变由冰电介体加热和集肤效应加热的驻波效应所产生的加热模式。

47.如权利要求1所述的系统，其中，上述的物体为电力线，上述的电导体是电力线的一个主导体，以及上述的涂层包围该主导体。

48.如权利要求47所述的系统，还包括一系列电力线。

49.如权利要求47所述的系统，其中，上述的主导体由铝构成。

50.如权利要求47所述的系统，还包括一个导电壳。

51.如权利要求50所述的系统，其中，上述的导电壳由铝构成。

52.如权利要求47所述的系统，其中，上述的涂层为冰，上述的AC电源能够提供0.5～300kHz范围内的高频AC电流。

53.如权利要求52所述的系统，还包括一个能够提供40～500Hz范围内的低频AC电流的低频AC电源。

54.如权利要求53所述的系统，其中，AC电流能够在低频AC电流和高频AC电流之间转换。

55.一个防止物体表面结冰和积雪的系统，包括：

一个与上述表面集成在一起的电导体，该电导体的配置成响应一个AC电流生成一个交变的电磁场；

56.如权利要求55所述的系统，还包括一个能够提供具有0.5～300kHz范围内的一个频率的高频AC电流。

57.如权利要求55所述的系统，还包括一个与上述电导体集成在一起的涂层。

58.如权利要求55所述的系统，还包括一个能够提供40～500Hz范围内的低频AC电流的低频AC电源，以及一个用于关闭上述的高频AC电流的装置。

59.一种防止物体表面结冰和积雪的方法，包括：

提供一个与上述表面集成在一起的电导体，该导体的配置成响应一个AC电流生成一个交变的电磁场；

提供一个与上述表面和上述电导体集成在一起的涂层，该涂层的配置成响应上述交变的电磁场生成热量，上述的涂层包括从由铁电体、高损耗电介体、半导体、以及铁磁体材料所组成的材料组中所选择的一种材料。

令一个AC电流流入上述的电导体，以产生一个围绕上述的涂层的交变的电磁场。

60.如权利要求59所述的方法，其中，上述的AC电流拥有一个在100～1000kV范围内的一个电压。

61.如权利要求59所述的方法，其中，上述的物体包含电导体。

62.如权利要求59所述的方法，其中，上述的电导体通过光刻形成。

63.如权利要求59所述的方法，包括一系列通过光刻形成的间隔开来的电导体。

64.如权利要求59所述的方法，包括一系列通过光刻形成的线性的电导体。

65.如权利要求59所述的方法，其中，上述的表面包括上述的涂层。

66.如权利要求59所述的方法，其中，交变的电磁场包括一个交变的磁场，以及上述的涂层为铁磁体材料，这一材料的配置成响应一个交变的磁场生成热量。

67.如权利要求59所述的方法，其中，上述的交变的电磁场在上述的涂层中生成一个电容AC电流，以及上述的涂层包括半导体材料，这一材料的配置成响应上述的电容性AC电流生成热量。

68.如权利要求59所述的方法，其中，上述的半导体材料包括ZnO。

69.如权利要求59所述的方法，其中，上述的交变的电磁场在上述的涂层中生成一个电容AC电流，以及上述的涂层包括铁电材料，这一材料的配置成响应上述的电容性AC电流生成热量。

70.如权利要求69所述的方法，其中，上述的铁电体材料拥有一个随温度而变化的介电常数，在冰点以上时，上述的涂层拥有一个低介电常数，在冰点以下，上述的涂层拥有一个高介电常数。

71.如权利要求69所述的方法，其中，上述的铁磁体材料拥有一个

250°K～277°K范围内的居里温度T_c。

72.如权利要求59所述的方法，其中，上述的交变的电磁场在上述的涂层中生成一个电容性AC电流，以及上述的涂层包括高损耗电介体材料，这一材料的配置成响应上述的电容性AC电流生成热量。

73.如权利要求72所述的方法，其中，当AC频率处于40～500Hz的范围中时，上述的高损耗电介体材料拥有最大的介电损耗。

74.如权利要求72所述的方法，其中，当AC频率处于0.5～300kHz的范围中时，上述的高损耗电介体材料拥有最大的介电损耗。

75.如权利要求72所述的方法，其中，上述的高损耗电介体材料为冰。

76.如权利要求59所述的方法，其中，上述的涂层具有一定的厚度，需对该厚度进行选择，以相应于希望上述的涂层所生成的热量。

77.如权利要求59所述的方法，还包括提供一个导电壳，上述的涂层配置在上述的电导体和该导电壳之间。

78.如权利要求77所述的方法，其中，上述的导电壳由铝构成。

79.如权利要求77所述的方法，还包括电气地短路上述的电导体和上述的导电壳。

80.如权利要求77所述的方法，还包括操作一个用于控制上述短路的一个开关。

81.如权利要求80所述的方法，其中，上述的开关由一个IGBT电源半导体开关构成的开关。

82.如权利要求80所述的方法，还包括一个控制盒，该控制盒能够从一个交变的电场获得其所需的能量。

83.如权利要求82所述的方法，还包括远程地控制上述的控制盒。

84.如权利要求83所述的方法，包括通过一个射频信号远程地控制上述的控制盒。

85.如权利要求83所述的方法，包括通过一个载波信号远程地控制上述的控制盒。

86.如权利要求82所述的方法，包括使用一个本地传感器的输入本地控制上述的控制盒。

87.如权利要求86所述的方法，其中，上述的本地传感器由一个温度传感器构成。

88.如权利要求86所述的方法，其中，上述的本地传感器由一个阻抗传感器构成。

89.如权利要求88所述的方法，其中，上述的阻抗传感器由一个100kHz的阻抗传感器构成。

90.如权利要求82所述的方法，其中，上述的控制盒包括一个控制盒罩，该控制盒罩做为一个电容天线。

91.如权利要求59所述的方法，包括令上述的拥有40～500Hz范围内的一个频率的低频AC电流流入上述的电导体。

92.如权利要求59所述的方法，包括令上述的拥有0.5～300kHz范围内的一个频率的高频AC电流流入上述的电导体。

93.如权利要求59所述的方法，包括令一个40～500Hz范围内的一个低频AC电流流动，然后令一个拥有0.5～300kHz范围内的一个高频AC电流流动。

94.如权利要求93所述的方法，包括操作一个变压器，以把上述的低频AC电流转换成上述的高频AC电流。

95.如权利要求93所述的方法，包括在上述的低频AC电流和上述的高频AC电流之间进行转换。

96.如权利要求59所述的方法，其中，上述的物体为一个电力线，上述的电导体是上述的电力线的主导体，以及上述的涂层包围上述的主导体。

97.如权利要求96所述的方法，其中，上述的主导体由铝构成。

98.如权利要求96所述的方法，还包括提供一个导电壳，上述的涂层位于上述的主导体和该导电壳之间。

99.如权利要求98所述的方法，其中所述的导电壳包含铝。

100.如权利要求98所述的方法，还包括电气地短路上述的主导体和上述的导电壳。

101.如权利要求100所述的方法，还包括操作一个用于控制上述的短路的一个开关。

102.如权利要求96所述的方法，还包括进行高频阻抗测量，以检测冰。

103.如权利要求96所述的方法，其中上述的涂层为冰，而且还包括一个用于调频上述的高频AC电流的装置来匹配冰电介体加热和集肤效应加热。

104.如权利要求96所述的方法，其中，上述的涂层为冰，而且还包括改变上述的高频AC电流，以改变由驻波效应所产生的加热模式。

105.一个防止物体表面结冰和积雪的方法，包括：

令一个拥有0.5～300kHz范围内的一个频率的高频AC电流流动。

106.如权利要求105所述的方法，还包括上述的表面上的一个冰涂层。

107.如权利要求105所述的方法，其中，上述的物体为电力线。

108.如权利要求105所述的方法，还包括关闭上述的高频AC电流的装置。