CN105588591B - 用于探针加热器健康指示的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

描述了一种多功能探针线去结冰装置。多功能探针线去结冰装置可以包括多功能探针线、与所述多功能探针线并置的主加热器线，以及邻近主加热器线放置的牺牲线。牺牲线被配置以在主加热器线失效之前失效。

Description

用于探针加热器健康指示的系统和方法
技术领域
本公开内容涉及探针和附属系统，并且更具体地涉及用于评估探针加热器元件的剩余使用寿命的系统和方法。
背景技术
空气数据探针是重要的飞行仪表。集成式加热器元件阻止了冰在寒冷的操作环境期间积聚。然而，随着时间流逝，加热器元件可能遭受疲劳和热机械退化，这取决于不同的操作参数。历史上，这些失效曾经是不可预知的、麻烦的、并且导致了无法接受的停机时间。
发明内容
根据不同的实施例，多功能探针线去结冰装置在本文中被公开。多功能探针线去结冰装置可以包括多功能探针线、与多功能探针线并置的主加热器线、以及邻近主加热器线放置的牺牲线。牺牲线被配置成在主加热器线失效之前失效。
根据不同的实施例，用于确定主加热器线寿命的系统在本文中被描述。该系统可以包括一部分通道、放置在该一部分通道内的主加热器线、以及放置在该一部分通道内的牺牲线。牺牲线被配置成在主加热器线失效之前失效。
附图说明
本公开内容的主题在说明书的结束部分中被具体地指出并且清楚地要求。然而，当连同附图一起考虑时，对本公开内容更完整的理解可通过参考具体实施方式和权利要求而最佳地获得，其中相同的数字表示相同的元件。
图1A是根据不同的实施例的被配置用于确定探针加热器健康的系统的顶视图；
图1B是根据不同的实施例的被配置用于确定探针加热器健康的系统的顶视图；并且
图2是根据不同的实施例的用于确定探针加热器健康的系统和方法的示例性流程图。
具体实施方式
在此对示例性实施例的详细描述参考了附图，所述附图通过示意并通过它们最佳模式的方式示出了示例性实施例。虽然以充足的细节描述了这些示例性实施例以使本领域的技术人员能够实践本公开内容，但应该理解的是在不背离本公开内容的精神与范围的情况下，其它实施例可以被实现并且合理的改变可以被做出。因此，在本文中仅出于示意而非限制的目的，提出具体实施方式。例如，在方法或过程描述的任何一个中所叙述的步骤都可按照任何顺序执行而不一定局限于所给出的顺序。此外，任何对单数的引用都包括复数的实施方式，并且对超过一个组件或步骤的任何引用都可以包括单一实施方式或步骤。
包括通用航空飞机、无人机(UAV)、以及实验性或研究飞机在内的很多飞机都使用不同的空气数据传感器和信号处理电路以确定不同的飞行相关参数。例如，很多飞机都包括多个压力传感器以在飞机飞行期间和/或之前感应至少静态压力(Ps)和总压力(Pt)或者冲击压力(Qc)。基于由压力传感器所提供的压力信号，信号处理电路生成并提供表示不同的飞行相关参数的信号。这样的参数可以包括例如冲击压力、总压力、静态压力、以及飞机速度(例如如在马赫(M)中所测量的那样)、校准空速(CAS)、以及气压高度。根据不同的实施例，传感器和相关联的处理电路系统被一起封装到可以被称为空气数据模块(ADM)的东西中。
因此，ADM可以包括一个或更多的空气数据探针。这些探针有时候被称为电子多功能探针(MFP)或空气数据感应探针(ADSP)。例如压力探针可以是MFP。一种类型的电子MFP是由联合技术集团销售的SmartProbeTM。多功能探针通常包括接近探针本身设置的、作为其仪表封装一部分的处理电路系统，并且因此有时候被称为电子多功能探针空气数据计算机。
随着诸如飞行控制系统和失速保护系统的飞机系统变得更加高度地集成、复杂和自动化，被这些飞机系统所使用的空气数据信息的完整性日益变得更加重要。多功能探针的数据的质量可以被不同的情况影响。这些情况中的一个是冰积聚。为了帮助减少冰积聚和/或降低冰积聚的可能性，可以靠近多功能探针来实现加热系统。
在传统的系统中，加热器线可以是加热系统的一部分。加热器线可以横跨全部或一部分多功能探针的接线。通常，加热器线可以与多功能探针的接线并置。举例来说，加热器线可以被焖成多功能探针线并且被遮蔽在介电材料的包层内。介电材料可以是诸如二氧化硅包层的任何适合的介电材料。加热器线可以随着时间失效，诸如由于在激活期间的热机械应力。这可导致系统的停机时间，其中，功能探针耦接于该系统。
根据不同的实施例并且参考图1A，被配置用于确定加热器探针线状态的系统202被一般性地描绘。与上面所描述的系统相似，多功能探针线230可以被设置在介电材料的包层220内。被并置在包层220内的可以是主加热器线225。虽然被描绘为平行于彼此，但应该理解的是主加热器线可以围绕多功能探针线230的直径缠绕。另外，在包层220内并且基本上与主加热器线225并置的是牺牲线240。换句话说，邻近主加热器线225放置的可以是牺牲线240。虽然未被示出，但第二绝缘体可以按照需要覆盖牺牲线240。包层220可以穿过导管和/或通道270。
可以基于操作参数和主加热器线225设计选择来获知主加热器线225的失效率。可以在主加热器线225的操作寿命期间监控主加热器线225的操作参数。可以建立主加热器线225可能失效的时间阈值。牺牲线240可以被配置使得它在达到阈值时失效。以这种方式，牺牲线240可以提供对主加热器线225应在预定数量的使用周期和/或操作周期内被替换的指示。以这种方式，可继续使用多功能探针线230耦接于其的系统而没有不良效果和/或用于维修的停机时间。该系统可以随后被安全地下线和维修。
牺牲线240可以由任何所期望的材料制作。举例来说，牺牲线240可以由已知的诸如由于热机械应力引起的比主加热器线225的材料退化更快的材料制作。通常可能需要的是由基本上与主加热器线225相同的材料制作牺牲线240。在基本上恒定直径的线的情况下，牺牲线240可以具有与主加热器线225的直径相比更小的直径。牺牲线240可以具有与主加热器线225的直径相比更大的直径，只要在这种配置中牺牲线240被配置成在主加热器线225之前失效。在这个意义上，失效可以指可靠的电子导电性的损失。
根据不同的实施例，主加热器线225可以被确定成响应于引起牺牲线失效的情况而在预定数量的操作周期中失效。
根据不同的实施例，牺牲线240可以提供加热以帮助保护冰不在部分多功能探针线230上形成。举例来说，牺牲线240可以向多功能探针线230提供备用去结冰帮助。可以基于内置加热器控制器获得适当的热管理。
根据不同的实施例，牺牲线240可以被设计使得它不提供加热以帮助保护冰不在部分多功能探针线230上形成。换句话说，牺牲线240可以被配置成指示主加热器线225寿命并且不执行第二功能(例如加热)。可以监控牺牲线240的情况。举例来说，可由控制器监控牺牲线240。电流可以穿过牺牲线240。响应于电流的停止和/或电流向非预期水平的降低，可在系统的预定数量的操作周期内对于主加热器线225采取措施。举例来说，非预期的断路的牺牲线240电路可指示主加热器线225可能在预定数量的操作周期内失效，诸如在大约10和大约100个操作周期之间、在大约50和大约100个操作周期之间以及/或者在大约1和大约200个操作周期之间。
根据不同的实施例，在主加热器线225的整个寿命期间确定主加热器线225的剩余寿命也许难于精确预测。然而，可以了解的是在特定情况发生于操作中之后，主加热器线225的失效可能很快发生。牺牲线240的失效可指示这些特定情况已经发生。在这种情况下，在牺牲线240的失效不久之后并且响应于牺牲线240的失效而替换主加热器线225可能是理想的。如在本文中所使用的，“不久之后”可以指预定数量的操作周期，诸如在大约10和大约100个操作周期之间、在大约50和大约100个操作周期之间以及/或者在大约1和大约200个操作周期之间。
根据不同的实施例，并且参考图1B，被配置用于确定加热器探针线健康的系统302被描绘。与上文所描述的系统202相似，多功能探针线330可以被设置在介电材料的第一包层320内。被并置在第一包层320内的可以是主加热器线325。牺牲线340可以被放置在介电材料的分开的包层中，诸如第二包层315中。第一包层320和第二包层315可以被放置在导管和/或通道370内并且穿过导管和/或通道370。根据不同的实施例，第一包层320和第二包层315以及/或者多功能探针线330和主加热器线325可以被放置在分开的导管和/或通道中。这些通道可被以紧密接近的方式设置。举例来说，包括牺牲线340的通道和包括主加热器线325的通道可以邻近彼此放置。第二包层315和第一包层320可以由相同的材料制作。第二包层315可以比第一包层320更薄和/或更厚，并且被配置以促进牺牲线340在主加热器线325之前的失效。
根据不同的实施例并且参考图2，描绘了制造和使用被配置用于确定探针加热器状态的装置的方法401。最初，主加热器线225的参数可以被确定(步骤410)。所测量的典型参数可以包括加热元件阻抗(包括大小和相位、并联电容和电阻、串联电感、电阻和Q因子)和励磁涌流。举例来说，与所需参数相关联的阈值可以是与贯穿主加热器线的无法接受的微裂纹相关联的主加热器线225的直径。随着时间，微裂纹可出现在主加热器线225中。相似地，微裂纹可在牺牲线240中形成。牺牲线240可包括比主加热器225更小的直径。牺牲线240可以由与主加热器线225相同的材料在相同的过程中制作。换句话说，牺牲线240可以基于所需的参数被配置(步骤420)。牺牲线240和主加热器线225可以与通道的一部分并置(步骤430)。微裂纹可以比通过主加热器线225更快地通过牺牲线240传播。牺牲线240可以被控制器监控(步骤440)。牺牲线240的失效可指示替换主加热器线225应尽快发生(例如，在预定数量的使用周期和/或时间内)(步骤450)。
多功能探针线230和相应的通道370可被设置在任何所需的系统和/或装置上。多功能探针线230和相应的通道370可被设置在交通工具上，诸如在飞机的升面构造中。
虽然已相对于多功能探针线230描述了上文所描述的系统，但在本文中所述的系统是可应用于使用嵌入式加热器的其它系统的。举例来说，冰探测器、空气压力探针、空气数据探针、和其它系统可以使用在本文中所描述的系统。
已在本文中关于具体的实施例描述了好处、其它优势、以及问题的解决方案。此外，在本文中所包含的不同的图中所示出的连接线意图代表不同的元件之间的示例性的功能性关系和/或物理耦接。应注意的是很多替代的或额外的功能性关系或物理连接可出现在实际系统中。然而，可使任何好处、优势或解决方案发生或变得更明确的好处、优势或针对问题的解决方案、以及任何元件并不被认为是本公开内容的关键的、必需的、或者必要的特征或元件。据此，除了所附权利要求，本公开内容的范围不受其它内容的限制，在所附权利要求中，除非明确这样陈述否则对单数形式的元件的引用并不意在表示“一个且只有一个”，而是“一个或更多”。而且，当在权利要求中使用类似于“A、B、C中的至少一个”的短语时，意在将该短语解释为意指A单独可以出现在实施方式中、B单独可以出现在实施方式中、C单独可以出现在实施方式中、或者元件A、B、C的其它任何组合可以出现在单个实施方式中；例如，A和B、A和C、B和C、或A和B和C。
在本文中提供了系统、方法和装置。在本文中的具体实施方式中，对“不同实施例”、“一个实施例”、“一实施例”、“一示例实施例”等的引用指示了所描述的实施例可以包括特定的特征、结构或特点，但是每一个实施例可以不一定包括特定的特征、结构或特点。而且，这样的短语并不一定指的是相同的实施例。进一步地，当特定的特征、结构或特点被关于实施例描述时，其主张的是无论是否明确描述，关于其它实施例影响这样的特征、结构或特点都在本领域的技术人员的知识范围内。在阅读本说明书之后，如何以替代的实施例实施本公开内容对于相关领域(一个或多个)的技术人员将是显而易见的。在整个附图中，使用不同的交叉影线来表示不同的部件，但并不一定表示相同的或不同的材料。
另外，在本公开内容中并没有元件、组件或方法步骤是意图专做民用的，无论所述元件、组件或方法步骤是否被明确地叙述在权利要求中。在本文中并没有权利要求元件是要根据美国法典第35章第112(f)条的规定来解释的，除非使用短语“用于……的装置”来清楚地叙述该元件。如在本文中所使用的，术语“包括”、“包含”、或其的任何其它变体意图涵盖非排他性包含内容，使得包含一列元件的过程、方法、物品或装置并不只包括那些元件，而是可以包括未清楚列出的其它元件，或是本身固有这样的过程、方法、物品或装置。

Claims (15)

1.一种用于确定主加热器线寿命的系统，所述系统包括：
一部分通道；
布置在所述一部分通道内的主加热器线；以及
布置在所述一部分通道内的牺牲线，其中所述牺牲线被配置成在所述主加热器线之前失效，
其中，所述牺牲线的失效指示替换所述主加热器线应该在预定数量的操作周期内发生。
2.根据权利要求1 所述的用于确定主加热器线寿命的系统，其特征在于，所述主加热器线被并置在多功能探针线内。
3.根据权利要求1 所述的用于确定主加热器线寿命的系统，其特征在于，所述主加热器线和所述牺牲线被遮蔽在一段介电材料内。
4.根据权利要求 1所述的用于确定主加热器线寿命的系统，其特征在于，所述主加热器线被遮蔽在第一段介电材料内；并且其中，所述牺牲线被遮蔽在第二段介电材料内。
5.根据权利要求1 所述的用于确定主加热器线寿命的系统，其特征在于，所述主加热器线和所述牺牲线包括相同的材料。
6.根据权利要求1 所述的用于确定主加热器线寿命的系统，其特征在于，所述主加热器线和所述牺牲线包括不同的直径。
7.根据权利要求1 所述的用于确定主加热器线寿命的系统，其特征在于，所述牺牲线被配置成响应于与所需参数相关联的正在被超过的阈值而失效。
8.根据权利要求1 所述的用于确定主加热器线寿命的系统，其特征在于，所述主加热器线被确定成响应于使所述牺牲线失效的情况而在预定数量的操作周期内失效。
9.根据权利要求1 所述的用于确定主加热器线寿命的系统，其特征在于，所述牺牲线指示所述主加热器线寿命。
10.根据权利要求1 所述的用于确定主加热器线寿命的系统，所述系统进一步包括被配置成监控所述牺牲线的操作情况的控制器。
11.根据权利要求1 所述的用于确定主加热器线寿命的系统，其特征在于，所述主加热器线围绕多功能探针线的直径缠绕。
12.根据权利要求1 所述的用于确定主加热器线寿命的系统，其特征在于，所述主加热器线和与所述主加热器线并置的牺牲线围绕多功能探针线的直径缠绕。
13.一种多功能探针线去结冰装置，所述装置包括：
多功能探针线；
与所述多功能探针线并置的主加热器线；以及
邻近所述主加热器线放置的牺牲线，其中所述牺牲线被配置成在所述主加热器线之前失效，
其中，所述牺牲线的失效指示替换所述主加热器线应该在预定数量的操作周期内发生。
14.根据权利要求13 所述的多功能探针线去结冰装置，其特征在于，所述主加热器线和所述牺牲线被遮蔽在一段介电材料内。
15.根据权利要求13 所述的多功能探针线去结冰装置，其特征在于，所述主加热器线被遮蔽在第一段介电材料内；并且其中，所述牺牲线被遮蔽在第二段介电材料内。
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