CN108128468A - 图像式结冰探测器及结冰探测方法 - Google Patents

Abstract

一种结冰探测器包括第一和第二结冰探测元件，第一和第二结冰探测元件中分别设置有第一和第二温度传感器，并分别包括第一和第二探测表面。第二探测表面与第二探测表面之间形成不等于180°的角度。该结冰探测器还包括至少一个图像获取组件，该图像获取组件被设置成，对准第一结冰探测元件和第二结冰探测元件，用于采集所述第一结冰探测元件的所述第一探测表面上的第一图像和所述第二结冰探测元件的所述第二探测表面上的第二图像。还公开了用该结冰探测器进行的结冰探测方法。该结冰探测器及其探测方法能够提高对结冰情况探测的灵敏度和精度。

Description

图像式结冰探测器及结冰探测方法

技术领域

本发明涉及一种图像式结冰探测器，该结冰探测器安装在结冰表面上，并通过捕捉结冰图像来发出结冰信号。本发明还涉及一种结冰探测方法。

背景技术

结冰探测具有广泛的应用领域。例如，在北方冬季，需要对公路路面、风力发电机的叶片等部位、输电线路等需要进行结冰探测，以避免结冰对这些设施产生不利影响。此外，结冰探测对于飞机的飞行也有着十分重要的作用。在飞机飞行过程中，需要对诸如飞机机翼、尾翼、发动机气道等多个部位进行结冰探测，以防止这些部位结冰对飞行过程产生不利影响甚至导致安全事故。

目前，尤其是在飞机领域，已经开发出了多种用于结冰探测的装置，以帮助飞行员或飞机上的其他工作人员及时采取措施来避免结冰对飞机飞行产生的危害。

就结冰探测而言，目前主要采取以下的几种方式：

一种是所谓的“结冰探测”，即，将物体暴露在结冰条件中，当物体结冰时，设置在物体上的传感器可感测到该结冰情况，并且根据物体上的结冰情况间接地判断出气流中存在结冰条件。执行此种方式的探测器被称为“结冰探测器”。

还有一种是所谓的“结冰条件探测”，其中将物体暴露在具有结冰条件的环境中，例如暴露在具备结冰条件的气流中，设置在物体上的传感器感测该气流本身的参数，比如温度、含湿量等，这些参数可反映气流的结冰条件，因而可根据这些参数来直接判断气流中是否存在结冰条件。执行此种方式的探测器被称为“结冰条件探测器”。

常用的结冰探测器中包括基于磁致伸缩材料的振动原理的探测器、光电结冰探测器、超声波结冰探测器等。

此外，还有一种图像式结冰探测器，其能够捕捉飞机机翼等结冰表面上的结冰情况图像，并基于所捕捉到的图像来发出结冰信号。

在结冰探测领域，目前仍存在对结冰探测器进行改进的需求，以使该结冰探测器能够应用于更广泛的领域，并能够进一步提高探测精度。

发明内容

本发明是为解决以上现有技术所存在的问题而做出的，其目的是提供一种改进的图像式结冰探测器，其能够提高对结冰情况探测的精度，并降低误报警率。

本发明的结冰探测器包括第一和第二结冰探测元件，第一和第二结冰探测元件中分别设置有第一和第二温度传感器，并分别包括第一和第二探测表面。第二探测表面与第二探测表面之间形成不等于180°的角度。该结冰探测器还包括至少一个图像获取组件，该图像获取组件被设置成，对准第一结冰探测元件和第二结冰探测元件，用于采集所述第一结冰探测元件的所述第一探测表面上的第一图像和所述第二结冰探测元件的所述第二探测表面上的第二图像。

在上述结冰探测器的结构中，两个结冰探测元件各自的探测表面成不等于180°的角度，使得这两个探测表面相对于气流采取不同的位置和朝向，从而当遭遇结冰条件时，两个探测表面上的图像之间的差异更加显著。这能够提高对结冰条件探测的灵敏度和精度。

在一种具体实施例中，第一探测表面和第二探测表面之间的夹角小于180°。较佳地，第一探测表面和第二探测表面之间的夹角为钝角，例如可为135°。

在另一种具体实施例中，第一探测表面和第二探测表面之间的夹角大于180°。较佳地，第一探测表面和第二探测表面之间的夹角大于270°，例如可为315°。

较佳地，结冰探测器还包括至少一个控制器，控制器通过有线或无线的方式与第一温度传感器、第二温度传感器和图像获取组件相连接，且控制器被设置成，控制图像获取组件采集第一探测表面上的第一图像和第二探测表面上的第二图像，并通过比较第一图像和第二图像来确定是否存在结冰条件。

较佳地，第一结冰探测元件中埋设有第一加热元件，和/或第二结冰探测元件中埋设有第二加热元件。

为了阻隔第一结冰探测元件和第二结冰探测元件之间的热和电的传导，较佳地在第一结冰探测元件和第二结冰探测元件之间设置有隔绝件。

较佳地，可以包括两个图像获取组件，分别采集上述第一图像和第二图像。

较佳地，第一结冰探测元件和第二结冰探测元件中的至少一个为透明元件。进一步地，在该透明元件中可设有发光元件。由此，有助于图像获取组件对第一结冰探测元件和第二结冰探测元件的表面图像采集。

较佳地，第一和第二探测表面中的至少一个为粗糙表面，以有助于在该表面上结冰。进一步较佳地，该粗糙表面包括呈规则形状的表面特征部，表面特征部的形状为以下类型中的一种：连续的同心圆、连续的矩形、连续的菱形、不连续的凸起或它们的组合。

本发明还涉及使用上述结冰探测器来进行结冰探测的方法，该方法包括：

a. 在遭遇结冰条件之前，由第一温度传感器检测第一结冰探测元件的第一探测表面上的温度，由第二温度传感器检测第二结冰探测元件的第二探测表面上的温度；

b. 当第一探测表面上的温度和第二探测表面上的温度中的至少一个达到接近冰点温度的预设温度之后，启动图像获取组件，以采集第一探测表面上的第一图像和第二探测表面上的第二图像；

c. 比较第一图像和第二图像，并得出第一图像和第二图像之间的差异性；以及

d. 当差异性的值高于第一阈值时，发出结冰信号。

通过比较相互呈非平角的角度的第一探测表面和第二探测表面上的表面图像，可更加灵敏地探测到结冰条件。

在一种具体的实施例中，第一探测表面和第二探测表面之间的夹角小于180°，并且在结冰探测过程中，第一探测表面平行于周围环境中的气流的方向，第二探测表面面对气流，以使气流能够撞击到第二探测表面上。

在另一种具体的实施例中，第一探测表面和第二探测表面之间的夹角大于180°，以形成尖角，并且在结冰探测过程中，尖角面对周围环境中的气流的方向。

较佳地，在第一结冰探测元件中埋设有第一加热元件，在第二结冰探测元件中埋设有第二加热元件，并且在步骤b中，启动第一加热元件，对第一结冰探测元件加热，防止在第一探测表面上结冰，以及使第二加热元件不工作，从而在遭遇结冰条件时，在第二探测表面上会结冰。由此，可使第一探测表面和第二探测表面的表面图像之间的差异更加显著。

进一步较佳地，该方法还可用于持续地检测结冰条件。为此，该方法还包括如下步骤：

e. 在发出结冰信号之后，启动第二加热元件，以使凝结在第二探测表面上的冰融化或脱落；

f. 停止第二加热元件，回到步骤b，并循环进行步骤b～f；以及

g. 通过预设程序或人工操作来终止对结冰条件的探测。

对于以上所述的方法，还能够可选地包括其他附加步骤，例如可以根据差异性达到的不同阈值来设定图像采集的间隔时间，等等，这将在下文中详细描述。

附图说明

图1示出了本发明的第一实施例的结冰探测器的结构示意图，其中示意性地示出了该结冰探测器的两个结冰探测元件相对于气流的设置朝向。

图2a示出了图1所示结冰探测器的一种示例性结构的示意图。

图2b示出了图1所示结冰探测器的另一种示例性结构的示意图。

图3示出了图1所示的结冰探测器安装在所要监测的气动表面上的示意图，其中显示该结冰探测器还包括控制器。

图4示出了结冰探测器的结冰探测元件的表面上的表面特征部的一种形式。

图5示出了结冰探测器的结冰探测元件的表面上的表面特征部的另一种形式。

图6示出了第一实施例的结冰探测器的操作方式的流程图。

图7a示出了本发明的第二实施例的结冰探测器的一种示意性结构的示意图。

图7b示出了本发明的第二实施例的结冰探测器的另一种示意性结构的示意图。

图8示出了本发明的第二实施例的结冰探测器上的结冰情况示意图。

图9示出了本发明的第二实施例的结冰探测器的整体结构示意图，其中该结冰探测器还包括控制器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的具体实施方式进行描述。应当理解，图中所示的只是本发明的优选实施方式，相关领域中的技术人员可以对其中的细节作各种等效的变化、改型和组合，而这些都在本发明所要求的保护范围之内。

<第一实施例>

图1示出了本发明的第一实施例的结冰探测器1的结构示意图，其中显示了结冰探测器1相对于可能具备结冰条件的气流A的位置。图2a和2b示出了本发明的第一实施例的结冰探测器1进一步的结构示意图。

如图1和2a、2b所示，结冰探测器1包括第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20。当遇到具备结冰条件的气流时，在第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20的表面上会结冰。

在图中显示，第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20互相间直接连接。而在一种较佳的结构中，在第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20之间还可设置隔绝件（未示出），该隔绝件例如可为绝热绝缘的密封条，由此阻隔第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20之间的热和电的传导。在本发明中，第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20如图1和2中所示的那样互相成角度地布置。更具体地来说，第一结冰探测元件10的第一探测表面13与第二结冰探测元件20的第二探测表面23之间呈小于180°的角度。在此，所谓的第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20的探测表面即第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20的面向气流A或者说与气流A相接触的表面。

此外，第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20较佳地可包括透明元件，从而特别是其各自的探测表面由透明材料构成，这样可以更加有利于图像获取组件40获取第一探测表面13和第二探测表面23上的表面图像。

还较佳的是，第一探测表面13和第二探测表面23之间的夹角α为钝角，而在图1和2中所示的一个优选的示例性结构中，第一探测表面13和第二探测表面23之间的夹角α为大约135°。

在结冰探测器1安装到探测位置时，第一结冰探测元件10的第一探测表面13与气流A的方向大致平行，而第二结冰探测元件20的第二探测表面23则面向气流A的方向，使得气流A能够撞击第二探测表面23，如图1中更清楚地示出的。

通过这样的设置，在遭遇到结冰条件时，气流A会与第二探测表面23撞击，但不会或基本不会撞击第一探测表面13，从而在结冰条件下，第一探测表面13和第二探测表面23之间的图像差异会更加显著，或者甚至只在第二探测表面23上结冰，如图1中用附图标记3示意性地示出的。

进一步地，回到图2a，在第一结冰探测元件10上设置有第一温度传感器11，第一温度传感器11可用来监测第一结冰探测元件10的表面温度。该第一温度传感器11例如可以嵌设在第一结冰探测元件10中，并且可以是例如微型温度传感器。在第一结冰探测元件10中还优选地埋设有第一加热元件12，例如电加热膜，该第一加热元件12能够对第一结冰探测元件10进行加热，以使第一结冰探测元件10保持在所需要的温度下，或者，该第一加热元件12也可以用于在第一结冰探测元件10上结冰之后对第一结冰探测元件10加热以使凝结在第一结冰探测元件10上的冰融化或脱落。

类似地，在第二结冰探测元件20中设置有第二温度传感器21，用于监测第二结冰探测元件20的表面温度。第二温度传感器21的设置方式可与第一温度传感器11相同，即，可嵌设在第二结冰探测元件20中，并且也可以是一个微型温度传感器。并且，在第二结冰探测元件20中也可优选地埋设有诸如电加热膜之类的第二加热元件22，以用于对第二结冰探测元件20进行加热，使第二结冰探测元件20保持在所需要的温度下，或者使凝结在第二结冰探测元件20上的冰融化或脱落。

进一步地，虽然图中显示在第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20的每一个中都只设置一个温度传感器，但也可根据需要，例如出于提高测量精度的考虑等，在第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20中的至少一个上设置多于一个的温度传感器。

本发明的结冰探测器1还包括图像获取组件40，该图像获取组件40例如为微型照相机、光传感器等。例如，在图2a中示出了形式为摄像头的图像获取组件40。图像获取组件40对准第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20，用以获取第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20的表面上的图像，如图1所示。较佳地，结冰探测器1可以只包括一个图像获取组件40，该图像获取组件40被设置成可以同时获取第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20的表面上的图像。

图2b示出了采用了另一种形式的图像获取组件40的结冰探测器1的结构。如图2b所示，图像获取组件40呈光纤传感组件的形式。具体来说，在第一结冰探测元件10上连接有至少一个、较佳地多个第一光纤传感器41，具体较佳地是第一光纤传感器41的一端埋设或一体形成在第一结冰探测元件10中。相应地，以相同方式，在第二结冰探测元件20上连接有至少一个、较佳地多个第二光纤传感器42。这些第一光纤传感器41和第二光纤传感器42的另一端会聚到一起，形成光纤束43。该光纤束43可收集从第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20上的第一/第二光纤传感器41、42得到的相关探测表面上的图像。该光纤传感器组件形式的图像获取组件40具有能耗低的优势。并且，各光纤传感器可以集成在第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20各自的透明元件中，从而避免在空中的低温条件下因起雾而难以成像或无法工作的问题，进而提高结冰探测器1的运行可靠性和使用寿命。

在另一种较佳的实施结构中，可以对应于第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20设置两个图像获取组件40，分别用于获取第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20的表面上的图像。并且，在一种较佳的设置中，两个图像获取组件40的设置参数也可不同。例如，可以将第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20中的一个的操作方式设定为不加热，此时，可以将与之相对应的图像获取组件40的图像采集时间延长；同时，可对第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20中的另一个进行加热，使其表面上不结冰，相应地，与之相对应的图像获取组件40的采集时间可以缩短。这样，可以减少不必要的图像采集时间，以节约能源。

当然，也可根据需要针对第一结冰探测元件10或第二结冰探测元件20之一或每一个设置两个或更多的图像获取组件40。此外，也可以根据需要在第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20的基础上进一步设置附加的结冰探测元件，这也在本发明的保护范围之内。

较佳地，可以将第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20的第一探测表面13和第二探测表面23中的至少一个设置成粗糙表面，这一方面使得第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20的表面更容易结冰，从而使结冰探测器1对结冰条件更加敏感，另一方面，该粗糙表面也有助于图像获取组件40对第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20的表面进行识别。例如，如图4和5所示的，在第二结冰探测元件20的第二结冰探测表面23形成为粗糙表面。

粗糙表面可以通过多种方式来实现，例如，可以在第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20的表面上形成表面特征部24。该表面特征部24可以是规则的形状，比如同心圆、矩形、菱形等，例如，图4中示出了形成在第二结冰探测元件20的表面上的呈矩形的表面特征部24。

表面特征部24也可为断续的凸起，例如图5中示出，在第二结冰探测元件20的表面上形成有多个凸起所构成的阵列，以构成第二结冰探测元件20上的表面特征部24。

在图4和5中只在第二结冰探测元件20的表面上显示出表面特征部24，不过本领域技术人员可知，在第一结冰探测元件10上也可形成有表面特征部24。此外，除了图中所示出的规则形状之外，表面特征部24也可以是不规则的形状。

为了能够更好地帮助图像获取组件40对第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20的表面进行图像采集，可以在第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20内设置发光单元，对第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20的表面进行照明，从而更清楚地显现出第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20的表面情况。例如，在第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20为透明材料的情形中，可以在第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20中嵌设LED元件阵列。

结冰探测器1还可选地包括控制器50。例如，图3中示出了本发明的结冰探测器1安装在所要监测的气动表面4上的示意图。从中可以看到，该控制器50与第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20所组成的组件（或称探头）相接触或连接在一起，进而可以与第一结冰探测元件10的第一加热元件12和第二结冰探测元件20中的第二加热元件22相连接，以控制这些加热元件的发热。控制器50与第一和第二加热元件12、22之间可通过电缆连接。控制器50还可与第一温度传感器11和第二温度传感器21相连接，接收第一温度传感器11和第二温度传感器21所检测到的第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20的表面温度。进一步地，控制器50还与图像获取组件40相连接，用于控制图像获取组件40，对第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20的表面进行图像采集。控制器50与第一温度传感器11、第二温度传感器21和图像获取组件40之间可通过信号线连接。

除了以上提到的电缆、信号线等有线连接方式之外，控制器50与第一加热元件12、第二加热元件22、第一温度传感器11、第二温度传感器21和图像获取组件40之间的连接也可以无线方式来实现。

此外，在附图所示的结构中只示意性地示出了一个整体的控制器50，不过本领域技术人员可知，也可设置多个控制器，分别用于接收温度信息、控制加热元件、控制图像获取组件40等，而且这些控制器之间也可以是互相联通的。

下面将结合图6示出的流程图来具体描述第一实施例的结冰探测器1的操作方法：

在一开始，结冰探测器1未处于结冰条件中，例如是在干空气中，因此第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20的表面上都没有结冰，为清洁表面，即，第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20的表面呈基本相同的特征。并且，第一结冰探测元件10的第一探测表面13被布置成与将要遭遇的气流A的方向大致平行，而第二结冰探测元件20的第二探测表面23则被布置成面对气流A，以使得气流A能够撞击到第二探测表面23上。从另一方面来说，在进行结冰探测的过程中，第一探测表面13和第二探测表面23中至少一个不与结冰表面齐平地设置。

此时，第一结冰探测元件10的第一温度传感器11和第二结冰探测元件20的第二温度传感器21对第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20的第一探测表面13和第二探测表面23上的表面温度进行检测。该温度检测是以预定的时间间隔持续进行。

当检测到第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20中至少一个的表面温度T降低到邻近冰点的预设温度T₀，例如降低到1℃或以下、或者2℃或以下时，表明有可能存在结冰的风险，此时进入步骤S1。在此步骤S1中，第一加热元件12例如通过控制器50的控制启动，将第一结冰探测元件10的表面温度维持在冰点以上，例如30℃或以上。这可确保持第一探测表面13清洁，不结冰。同时，第二加热元件22不工作。

此后，进入步骤S2，其中，控制器50启动图像获取组件40，对第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20的第一探测表面13和第二探测表面23进行图像采集。该图像采集可以以第一时间间隔t₁（比如5s）来进行。在图像获取组件40采集到第一探测表面13和第二探测表面23上的表面图像之后，比较第一探测表面13的表面图像和第二探测表面23的表面图像。

可选地，若第一探测表面13的表面图像和第二探测表面23的表面图像之间的差异性的值V高于阈值V₁但低于阈值V₂时，进入步骤S3，将图像获取的时间间隔调整为第二时间间隔t₂，该第二时间间隔小于第一时间间隔t₁，比如可以是2s。

进一步地，若第一探测表面13的表面图像和第二探测表面23的表面图像之间的差异性的值V高于阈值V₃时，其中阈值V₃大于阈值V₂，则判定处于结冰条件，进入步骤S4，发出结冰信号。结冰信号可以按需要持续一段时间，例如可以在除冰期间以及在除冰之后进行下一次结冰探测之前持续发出结冰信号。在此，该结冰信号可以是声音信号、光信号等。

此处，所谓的“差异性”可以参照第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20各自的第一探测表面13的表面图像和第二探测表面23的表面图像上清洁表面的面积来确定。例如，当第二结冰探测元件20的表面上结冰时，第二结冰探测元件20上的清洁表面会减少，比较第一结冰探测元件10和第二结冰探测元件20上的清洁表面的比值，可确定第一结冰探测元件10的表面和第二结冰探测元件20的表面之间的差异性。进一步地，差异性的阈值V₁~V₃可以基于具体的机型、飞行条件等情况来设定，例如可将这些阈值分别设定为5％、10％、20％等。

基于该结冰信号，例如飞行员之类的飞机上的工作人员可采取防冰措施，以防止结冰或去除结冰表面上已凝结的冰。

本发明的结冰探测器1还可用于持续地进行结冰条件的探测。具体来说，在上述步骤S4中，当发出的结冰信号之后，开启第二结冰探测元件20中的第二加热元件22，将第二探测表面23加热到冰点以上，例如加热到2℃以上，并持续一段时间，例如持续20s，以确保凝结的冰能够融化或脱落，从而去除凝结在第二结冰探测元件20表面上的冰。

在除冰之后，将获取图像的时间间隔调整为第三时间间隔t₃，该第三时间间隔t₃小于第二时间间隔t₂，例如为1s。

接着，回到步骤S2，并循环进行步骤S2-S4，以持续地探测是否存在结冰条件。

最后，若要结束结冰探测器1对结冰条件的探测，可以通过预设程序或者人工操作来终止对结冰条件的持续探测，例如，在飞机的结冰条件探测的应用场合，可在预设程序中将结冰探测器1设置成当飞机着陆之后停止结冰条件探测的操作，也可以在飞机着陆之后手动地停止结冰探测。在以上的方法中，对于所公开的第一实施例的结冰探测器1的结构来说，由于第一结冰探测元件10的第一探测表面13与气流A的方向大致平行，从而气流A不大会撞击到第一探测表面13上，因此即使选择停止第一加热元件12对第一结冰探测元件10的加热，在第一探测表面13上结冰的可能性也比较小，换言之，可以在步骤S1中选择关闭第一加热元件12。

<第二实施例>

图7a示出了本发明的第二实施例的结冰探测器100的一种示例性的结构示意图，图7a则示出了该结冰探测器100的另一种示例性的结构示意图。

如图7a所示，结冰探测器100包括第一结冰探测元件110和第二结冰探测元件120。从中可见，图示的第一结冰探测元件110和第二结冰探测元件120是直接连接在一起的，不过在进一步较佳的结构中，也可以如第一实施例中所提到的那样在第一结冰探测元件110和第二结冰探测元件120之间设置隔绝件，用于阻隔第一结冰探测元件110和第二结冰探测元件120之间的热和电的传导。

第一结冰探测元件110包括第一温度传感器111和第一加热元件112，第二结冰探测元件120包括第二温度传感器121和第二加热元件122。结冰探测器100还包括图像获取组件140，用于获取第一结冰探测元件110的第一探测表面113和第二结冰探测元件120的第二探测表面123的表面图像。在图7a所示的结构中，该图像获取组件140呈摄像头的形式。

此外，结冰探测器100还可包括与第一实施例的控制器50相同或类似的控制器（在图7中未示出）。

与第一实施例不同的是，在第二实施例的结冰探测器100中，第一结冰探测元件110的第一探测表面113和第二结冰探测元件120的第二探测表面123之间形成大于180°的夹角β。该夹角β较佳地为大于270°，并且在一种优选的具体结构中，夹角β可315°。这样，第一结冰探测元件110和第二结冰探测元件120相互之间形成尖角，该尖角可面对着可能存在结冰条件的气流A，从而便于在第一结冰探测元件110的第一探测表面113和第二结冰探测元件120的第二探测表面123上收集气流A中的过冷水滴，进而有助于提高结冰探测器100的探测灵敏度和精度。

在图7b所示的结构中，图像获取组件140呈光纤传感组件的形式。具体来说，在第一结冰探测元件110上连接有至少一个、较佳地多个第一光纤传感器141，具体较佳地是第一光纤传感器141的一端埋设或一体形成在第一结冰探测元件110中。相应地，以相同方式，在第二结冰探测元件120上连接有至少一个、较佳地多个第二光纤传感器142。这些第一光纤传感器141和第二光纤传感器142的另一端会聚到一起，形成光纤束143。该光纤束143可收集从第一结冰探测元件110和第二结冰探测元件120上的第一/第二光纤传感器141、142得到的相关结冰表面上的图像。

图8示出了第二实施例的结冰探测器100上的结冰示意图，其中示意性地示出了积冰3在结冰探测器100的第一探测表面113和第二探测表面123上的形成情况。

图9则示出了结冰探测器100的整体结构示意图。从中可以看到，由第一结冰探测元件110和第二结冰探测元件120所组成的组件（也称为探头）通过支撑件160而与控制器150相连接。当然，此处的支撑件160也可省略，探头可以如第一实施例中所示的那样直接连接在控制器150上。从另一方面来说，该支撑件160也可应用在第一实施例中。

第二实施例的结冰探测器100的操作方法与上述第一实施例的结冰探测器1的操作方法基本类似，所不同的是，不需要第一结冰探测元件110或第二结冰探测元件120中的一个的探测表面与气流A平行地设置，从而第一结冰探测元件110和第二结冰探测元件120可以都面向气流A的方向，允许气流A撞击到第一结冰探测元件110的第一探测表面113和第二结冰探测元件120的第二探测表面123上。而且，在第二实施例中，第一结冰探测元件110和第二结冰探测元件120可以是互相等同的，即，在步骤S1中，可以选择对第一结冰探测元件110和第二结冰探测元件120中的任意一个进行加热，而对另一个不加热。

Claims (18)

1.一种结冰探测器，其特征在于，所述结冰探测器包括：

第一结冰探测元件，所述第一结冰探测元件中设置有第一温度传感器，并包括第一探测表面；

第二结冰探测元件，所述第二结冰探测元件中设置有第二温度传感器，并包括第二探测表面，其中，所述第一探测表面与所述第二探测表面之间形成不等于180°的角度；以及

至少一个图像获取组件，所述图像获取组件被设置成，对准第一结冰探测元件和第二结冰探测元件，采集所述第一结冰探测元件的所述第一探测表面上的第一图像和所述第二结冰探测元件的所述第二探测表面上的第二图像。

2.如权利要求1所述的结冰探测器，其特征在于，所述第一探测表面和所述第二探测表面之间的夹角小于180°。

3.如权利要求2所述的结冰探测器，其特征在于，所述第一探测表面和所述第二探测表面之间的夹角为钝角。

4.如权利要求1所述的结冰探测器，其特征在于，所述第一探测表面和所述第二探测表面之间的夹角大于180°。

5.如权利要求1所述的结冰探测器，其特征在于，所述第一探测表面和所述第二探测表面之间的夹角大于270°。

6.如权利要求1所述的结冰探测器，其特征在于，所述结冰探测器还包括至少一个控制器，所述控制器通过有线或无线的方式与所述第一温度传感器、所述第二温度传感器和所述图像获取组件相连接，且所述控制器被设置成，控制所述图像获取组件采集所述第一探测表面上的第一图像和所述第二探测表面上的第二图像，并通过比较所述第一图像和所述第二图像来确定是否存在结冰条件。

7.如权利要求1所述的结冰探测器，其特征在于，所述第一结冰探测元件中埋设有第一加热元件，和/或所述第二结冰探测元件中埋设有第二加热元件。

8.如权利要求1所述的结冰探测器，其特征在于，在所述第一结冰探测元件和所述第二结冰探测元件之间设置有隔绝件。

9.如权利要求1所述的结冰探测器，其特征在于，包括两个所述图像获取组件，分别采集所述第一图像和所述第二图像。

10.如权利要求1～9中任一项所述的结冰探测器，其特征在于，所述第一结冰探测元件和所述第二结冰探测元件中的至少一个为透明元件。

11.如权利要求10所述的结冰探测器，其特征在于，在透明元件中设有发光元件。

12.如权利要求1～9中任一项所述的结冰探测器，其特征在于，所述第一探测表面和所述第二探测表面中的至少一个为粗糙表面。

13.如权利要求12所述的结冰探测器，其特征在于，所述粗糙表面包括呈规则形状的表面特征部，所述表面特征部的形状为以下类型中的一种：连续的同心圆、连续的矩形、连续的菱形、不连续的凸起或它们的组合。

14.使用如权利要求1所述的结冰探测器来进行结冰探测的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

a. 在遭遇结冰条件之前，由所述第一温度传感器检测所述第一结冰探测元件的第一探测表面上的温度，由所述第二温度传感器检测所述第二结冰探测元件的所述第二探测表面上的温度；

b. 当所述第一探测表面上的温度和所述第二探测表面上的温度中的至少一个达到接近冰点温度的预设温度之后，启动所述图像获取组件，以采集所述第一探测表面上的所述第一图像和所述第二探测表面上的所述第二图像；

c. 比较所述第一图像和所述第二图像，并得出所述第一图像和所述第二图像之间的差异性；以及

d. 当所述差异性的值高于第一阈值时，发出结冰信号。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述第一探测表面和所述第二探测表面之间的夹角小于180°，并且在结冰探测过程中，所述第一探测表面平行于周围环境中的气流的方向，所述第二探测表面面对所述气流，以使所述气流能够撞击到所述第二探测表面上。

16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述第一探测表面和所述第二探测表面之间的夹角大于180°，以形成尖角，并且在结冰探测过程中，所述尖角面对周围环境中的气流的方向。

17.如权利要求15或16所述的方法，其特征在于，在所述第一结冰探测元件中埋设有第一加热元件，在所述第二结冰探测元件中埋设有第二加热元件，并且在步骤b中，启动所述第一加热元件，对所述第一结冰探测元件加热，防止在所述第一探测表面上结冰，以及使所述第二加热元件不工作，从而在遭遇结冰条件时，在所述第二探测表面上会结冰。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：

e. 在发出结冰信号之后，启动所述第二加热元件，以使凝结在所述第二探测表面上的冰融化或脱落；

f. 停止所述第二加热元件，回到步骤b，并循环进行步骤b～f；以及

g. 通过预设程序或人工操作来终止对结冰条件的探测。