CN112697055B - 一种复合式飞机结冰探测器及结冰厚度测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合式飞机结冰探测器及结冰探测方法，属于航空探测技术领域，包括双电极复阻抗传感机构、多光谱光纤传感机构和复合式探头外框；双电极复阻抗传感机构与多光谱光纤传感机构的探测端面构成敏感表面并位于倾斜端面；双电极复阻抗传感机构采集待测环境中的复阻抗频率特性数据；多光谱光纤传感机构采集待测环境中的光谱响应数据，并结合复阻抗频率特性数据以识别敏感表面的冰层及水膜，同时对冰水混合相状态的水膜冻结、冰层融化的动态过程进行监测，从而实现结冰探测。本发明有效避免了单一原理类型传感器在复杂结冰环境中失效的问题，大幅提升了飞机结冰探测器的可靠性及精确度，对保障飞机防除冰系统的高效可靠运行具有现实意义。

Description

一种复合式飞机结冰探测器及结冰厚度测量方法

技术领域

本发明属于航空探测技术领域，更具体地，涉及一种复合式飞机结冰探测器及结冰厚度测量方法。

背景技术

飞机结冰主要发生在亚音速的民用飞机和军用飞机上，时至今日，由于飞机结冰已经导致了大量的航空事故。据统计，结冰易发部位为风挡、机翼和尾翼前缘、发动机进气道等。然而，现有飞机结冰传感器以外伸式谐振筒为主，难以齐平保型安装于前缘、唇口等曲率半径较小的部位。同时，现有传感器难以在冰水混合相态条件下可靠工作，无法应对溢流现象严重的过冷大水滴结冰环境。

专利申请CN110567357公开了一种动态应变压电陶瓷探测结冰传感器，通过逆压电效应及压电效应测量金属膜片与冰、水所组成系统的谐振频率，从而识别结冰、积水、干燥三种状态，同时测量结冰厚度。该专利申请原理清晰、测量分辨率高，但传感器的金属膜片直径较大且无法齐平保型安装于曲率半径较小的区域。同时，传感器所测量的系统谐振频率在冰水混合相态下不具备确切特征，因此无法识别混合相态，在过冷大水滴环境中该类型传感器有失效的风险。

专利申请CN209524883公开了一种用于检测飞机结冰速率的传感装置，通过平直的单波长光纤传感器测量由光纤端面返回的光强，从而解算出结冰厚度。该专利申请实现方便，可塑性高，但传感器仅仅依据单波长光强进行状态判断，从原理上无法区分结冰与积水状态，且难以在冰水混合相态下进行探测。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种复合式飞机结冰探测器及结冰厚度测量方法，其目的在于在一体化探头结构中集成双电极复阻抗传感器和多光谱光纤传感器，通过分别采集敏感表面的复阻抗频率特性数据及光谱响应数据识别敏感表面的冰层及水膜，实现高可靠性的精准结冰探测功能，由此解决现有探测器无法在冰水混合相态状态下进行探测识别的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种复合式飞机结冰探测器，该探测器包括：双电极复阻抗传感机构、多光谱光纤传感机构、复合式探头外框和识别模块；

所述复合式探头外框设有倾斜端面；

所述双电极复阻抗传感机构与所述多光谱光纤传感机构的探测端面分别设置于所述复合式探头外框内，两者的探测端面构成敏感表面并位于所述倾斜端面上；

所述复合式探头外框的倾斜端面用于与待探测环境接触；所述双电极复阻抗传感机构用于通过所述敏感表面采集待测环境中的复阻抗频率特性数据；所述多光谱光纤传感机构用于通过所述敏感表面采集待测环境中的光谱响应数据；所述识别模块用于根据所述复阻抗频率特性数据和光谱响应数据可识别敏感表面的冰层及水膜，同时对冰水混合相状态的水膜冻结、冰层融化的动态过程进行监测，从而实现结冰探测。

优选地，所述倾斜端面的倾斜角度

满足条件

其中NA为光纤数值孔径，n_i为入射介质的折射率，一般情况下入射介质为空气，n_i为1，n_core为光纤纤芯的折射率。

优选地，所述多光谱光纤传感机构包括发射光纤束、第一接收光纤束、第二接收光纤束、多光谱发光器件、第一光电接收器件和第二光电接收器件；

所述发射光纤束与所述第一接收光纤束的端部合并形成集成光纤束，所述集成光纤束与所述第二接收光纤束的楔形端面在所述复合式探头外框内构成探测端面；所述多光谱发光器件安装于所述发射光纤束的信号接收端；所述第一光电接收器件安装于所述第一接收光纤束的信号输出端；所述第二光电接收器件安装于所述第二接收光纤束的信号输出端；

所述发射光纤束用于将所述多光谱发光器件发出的调制光束传输至所述复合式探头外框的楔形端面上，所述调制光束经所述楔形端面倾斜出射后在所述敏感表面的冰层、水膜产生返回光束；所述第一接收光纤束和所述第二接收光纤束用于将所述返回光束分别传输至所述第一光电接收器件和所述第二光电接收器件，从而获取敏感表面冰层、水膜的光谱强度数据。

优选地，所述发射光纤束、所述第一接收光纤束和所述第二接收光纤束均为宽光谱光纤；

所述发射光纤束与所述第一接收光纤束采用均匀混合的方式排布于所述复合式探头外框的楔形端面上以构成上部窗口；

所述第二接收光纤束排布于所述楔形端面上构成下部窗口。

优选地，所述第一光电接收器件和所述第二光电接收器件均为铟镓砷光电管。

优选地，所述多光谱光纤传感机构所采集的光谱响应数据包括冰、水、冰水混合物的红外吸收及散射能力。

优选地，所述双电极复阻抗传感机构包括柔性电极薄膜、屏蔽电缆和复阻抗测量电路；所述柔性电极薄膜通过所述屏蔽电缆与所述复阻抗测量电路连接，且所述柔性电极薄膜与所述探测端面设置于同一敏感表面；

所述复阻抗测量电路用于通过所述屏蔽电缆驱动所述柔性电极薄膜内的双电极以测量所述柔性电极薄膜与所述敏感表面冰层、水膜组成系统的复阻抗数据。

优选地，所述柔性电极薄膜采用柔性印制电路板制成，其表面敷设有绝缘耐磨材料。

按照本发明的另一方面，提供了一种飞机结冰厚度测量方法，包括以下步骤：

采集待测环境中的复阻抗频率特性数据，并通过所述复阻抗频率特性数据判断弥散区间的频段以对冰与水进行识别；

采集待测环境中的光谱响应数据，表征冰、水、冰水混合物的红外吸收及散射能力，从而识别待测环境状态；

通过加权方式将两种识别结果相结合，得到待测环境的最终状态；

在得到待测环境最终状态后，将复阻抗频率特性数和光谱响应数据组合为特征向量，结合厚度数据标签对支撑向量回归模型进行训练，从而实现对结冰厚度的测量。

优选地，所述通过复阻抗频率特性数据对冰与水进行识别的方法是基于飞机结冰模型中弛豫现象的独立性，双电极复阻抗传感器对冰水混合物汇总的冰与水的弥散区间分别进行识别，具体包括：

构建飞机结冰模型，在飞机结冰模型中，将均匀冰水混合条件下的混合相状态的等效储能电容项表征为冰与水储能电容项的线性叠加；

在实际识别过程中，通过检测等效电容频率曲线的下降沿实现对弥散区间的识别。

优选地，所述采集待测环境中的光谱响应数据从而识别待测环境状态具体包括以下步骤：

将第一光电接收器件和第二光电接收器件接收到的调制光谱信号在调理后进行锁定放大，屏蔽环境光信号的干扰，以获取在不同波长处的有用光信号；

通过多个波长处的多个关键特征，以冰、水、冰水混合物、干燥四种状态的折射、反射、散射、吸收特性为规则依据进行识别。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1、本发明由于在一体化探头结构中集成了双电极复阻抗传感器和多光谱光纤传感器并通过分别采集敏感表面的复阻抗频率特性数据及光谱响应数据识别敏感表面的冰层及水膜，实现高可靠性的精准结冰探测功能，突破了传统单原理结冰探测器的功能局限性，有效避免了单一原理类型传感器在复杂结冰环境中失效的问题，大幅提升了飞机结冰探测器的可靠性及精确度，对保障飞机防除冰系统的高效可靠运行具有重大的意义；

2、本发明由于将复合式探头外框的一端设计为楔形端面，并结合双电极复阻抗传感机构中的柔性电极薄膜，可以使探测器齐平保型地安装于小曲率半径的结构表面，同时降低了飞行时的空气阻力；

3、本发明的探测器通过大量采用非金属材料，大幅降低了探测器的重量，降低了使用和维护的成本；

4、本发明的探测器结构紧凑，安装位置选择灵活，适应性强，具备在复杂结冰条件下稳定工作的能力；

5、本发明所提出的结冰厚度测量方法，根据双电极复阻抗传感机构采集待测环境中的复阻抗频率特性数据及多光谱光纤传感机构采集待测环境中的光谱响应数据，通过加权及特征层融合模型，实现高可靠性的精准结冰探测功能。

附图说明

图1是本发明实施例复合式飞机结冰探测器的结构示意图；

图2是本发明实施例复合式飞机结冰探测器中双电极复阻抗传感机构的相态弥散区间示意图；

图3是本发明实施例复合式飞机结冰探测器的结构示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：柔性电极薄膜101；屏蔽电缆102；复阻抗测量电路103；发射光纤束201；第一接收光纤束202；第二接收光纤束203；多光谱发光器件204；第一光电接收器件205；第二光电接收器件206；复合式探头外框301。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本发明提出了一种复合式飞机结冰探测器，该探测器采用了非相似性双原理裕度测量方法，在一体化探头结构中集成了双电极复阻抗传感机构和多光谱光纤传感机构。通过分别采集敏感表面的复阻抗频率特性数据及光谱响应数据识别敏感表面的冰层及水膜，同时对冰水混合相状态的水膜冻结、冰层融化的动态过程进行监测、所述探测器通过加权及特征层融合模型，实现高可靠性的精准结冰探测功能。探测器中的复阻抗传感器采用了柔性感知膜技术，结合光纤传感器端面抛光工艺，使复合式结冰探测器能够齐平保型地安装于小曲率半径的结构表面。

具体的，如图1所示，所述多光谱光纤传感机构由发射光纤束201、第一接收光纤束202、第二接收光纤束203、多光谱发光器件204、第一光电接收器件205和第二光电接收器件206组成，其中

多光谱发光器件204为多光谱LED，所述第一光电接收器件205和所述第二光电接收器件206均为铟镓砷光电管。

通过所述楔形多光谱光纤穿杆机构中的发射光纤束201将多光谱LED204的调制光束传输至复合式探头外框301的楔形端面，光束经斜端面倾斜出射后，在敏感表面的冰层、水膜、空气中经历折射、反射、散射、吸收等过程。所述第一接收光纤束202和所述第二接收光纤束203将返回的光束分别传输至铟镓砷光电管，从而获取表面冰层、水膜的光谱强度数据。

更进一步的说明，所述发射光纤束201、所述第一接收光纤束202和所述第二接收光纤束203均采用宽光谱光纤制成，光纤束由大量光纤原丝粘接形成，并在端面处抛光。在复合式探头外框301的楔形端面，所述发射光纤束201与所述第一接收光纤束202采用均匀混合排布的方式构成上部窗口，所述第二接收光纤束203构成下部窗口，两窗口紧密连接。所述多光谱发光器件204由多个近红外至中红外波段的发光二极管组成。

优选的，所述多光谱发光器件204应选取2至4种波长，如960nm、1400nm、1550nm等。

具体的，如图1所示，所述双电极复阻抗传感机构由柔性电极薄膜101、屏蔽电缆102和复阻抗测量电路103组成。其中

所述柔性电极薄膜101与所述发射光纤束201、所述第一接收光纤束202、所述第二接收光纤束203的探测端面组合安装于同一敏感表面，探测器依靠弛豫极化原理及多光谱光强调制原理同时对探测器敏感表面的结冰情况进行测量。

双电极复阻抗传感器中的复阻抗测量电路103经所述屏蔽线缆102驱动所述柔性电极薄膜101内的双电极，测量薄膜与表面冰层、水膜组成系统的复阻抗数据。

更进一步的说明，所述柔性电极薄膜101采用柔性印刷电路板工艺制成，其表面敷设聚酰亚胺等绝缘耐磨材料，电极由铜箔、导电纤维等材料构成，电极通过单芯屏蔽电缆与复阻抗测量电路103连接。

优选地，复阻抗测量频率区间选取在100Hz至100GHz范围，双电极图案可采用环状、梳状等多种不同形式与间距，以增加在不同厚度区间的测量灵敏度。

本发明中所述柔性电极薄膜101的厚度小于0.2mm，金属电极面积较小，因此具有重量轻、弯折性好的特点。同时，多光谱光纤传感机构在复合式探头外框301的楔形端面处仅采用了光纤原丝、粘接剂等非金属材料，具有重量轻、可打磨塑形的特点。复合式结冰探测器通过大量采用非金属材料，大幅降低了探测器的重量，结合非金属外壳，其重量可低于300g，提高了使用和维护的经济性。另一方面，在探测端面处的外形高可塑性使复合式结冰探测器能够齐平保型地安装于小曲率半径的结构表面，降低了飞行时的空气阻力，在特殊的应用场景中，以非金属材料为主的齐平保型设计降低了复合式结冰探测器的雷达可探测性。

本发明的一个实施例提出一种复合式飞机结冰厚度测量方法，包括以下步骤：

S1，双电极复阻抗传感机构采集待测环境中的复阻抗频率特性数据，并通过所述复阻抗频率特性数据判断弥散区间的频段以对冰与水进行识别。

具体的，双电极复阻抗传感机构所采集的复阻抗频域数据表征了冰、水、冰水混合物的复介电常数随频率的变化特性。依据德拜弛豫原理，冰与水具有处于不同频段的弥散区间，双电极复阻抗传感器通过复阻抗数据判断弥散区间的频段实现冰与水的识别。

更进一步的说明，所述通过复阻抗频率特性数据对冰与水进行识别的方法是基于飞机结冰模型中弛豫现象的独立性，双电极复阻抗传感器对冰水混合物汇总的冰与水的弥散区间分别进行识别，具体包括：

构建飞机结冰模型，在飞机结冰模型中，将均匀冰水混合条件下的混合相状态的等效储能电容项表征为冰与水储能电容项的线性叠加；

在实际识别过程中，通过检测等效电容频率曲线的下降沿实现对弥散区间的识别。

如图2所示，在飞机结冰模型中，对于均匀冰水混合条件下的混合相状态的等效储能电容项ε′_eqi，可大致表征为冰与水储能电容项的线性叠加，因此存在两个明显的弥散区间。在实际测量过程中，通过检测等效电容C_eqi频率曲线的下降沿实现对弥散区间的识别，其判断逻辑如下所示：

其中，f₁、f₂、f₃、f₄分别为冰与水弥散区间两侧的频率值，其取值范围分别在100Hz～1kHz、100kHz～200kHz、1MHz～5MHz、10GHz～50GHz为宜，ΔC_Ice、ΔC_Water分别为双电极复阻抗传感器对冰与水的弥散区间两侧电容差值的判断阈值，ΔC₀为在全频段内允许的噪声及漂移差值。

S2，多光谱光纤传感机构采集待测环境中的光谱响应数据，表征冰、水、冰水混合物的红外吸收及散射能力，从而识别待测环境状态。

具体的，将第一光电接收器件和第二光电接收器件接收到的调制光谱信号在调理后进行锁定放大，屏蔽环境光信号的干扰，以获取在不同波长处的有用光信号；

通过多个波长处的多个关键特征，以冰、水、冰水混合物、干燥四种状态的折射、反射、散射、吸收特性为规则依据进行识别。

具体而言，由于复合式探头外框的倾斜端面设计，使不同波长的光束在从发射光纤束端面出射的同时反射一部分能量直接耦合进所述第一接收光纤束、所述第二接收光纤束，提升多光谱光纤传感机构的静态工作点，增强在结冰及积水情况下的光强信号动态范围，进一步表征冰、水、冰水混合物的红外吸收及散射能力。

其中，倾斜端面的倾斜角度

满足条件

其中NA为光纤数值孔径，n_i为入射介质的折射率，一般情况下入射介质为空气，n_i为1，n_core为光纤纤芯的折射率。

第一光电接收器件、第二光电接收器件接收到的调制光谱信号在调理后进行锁定放大，屏蔽环境光信号的干扰，以获得在不同波长处的有用光信号。

进一步地，在波长λ_x及波长λ_y处的关键特征

的提取方法如下所示：

其中，

为波长λ_x处第一光电接收器件的有用光信号幅值，

为波长λ_y处第二光电接收器件的有用光信号幅值，k为依据几何光学模型确定的比例系数，以确保关键特征

随状态变化的动态特性在合适的范围内。通过多个波长处的多个关键特征

以冰、水、冰水混合物、干燥四种状态的折射、反射、散射、吸收特性为规则依据进行识别。例如，当吸收特性在光学模型中占主导地位时，比较水、冰吸收峰处的关键特征大小，从而识别当前状态。

S3，通过加权方式将所述双电极复阻抗传感机构及所述多光谱光纤传感机构的识别结果相结合，得到待测环境的最终状态。

S4，在得到待测环境最终状态后，通过特征层融合模型对结冰厚度进行测量。

具体的，所述探测器通过加权及特征层融合模型，实现高可靠性的精准结冰探测功能，具体包括：双电极复阻抗传感机构及多光谱光纤传感机构均具备识别冰、水、冰水混合物、干燥四种状态的能力，在状态识别方面，以权重向量w将二者的识别结果相结合，得到最终的状态，其加权方式如下所示：

S＝w_Z·Z+w_Y·Y

其中，权重向量w表征在四种状态下两种传感机构的权重，具体数值根据两种传感器对各个状态的识别准确率确定，每种状态下两种传感器的权重和为1。Z与Y为双电极复阻抗传感机构及多光谱光纤传感机构对当前状态的识别结果，在向量中识别出的状态为1，其余状态为0。S为结果向量，取向量中值最大的元素对应的状态为最终识别状态。

在状态识别的基础上，通过特征层融合模型进行结冰厚度测量，将所有

以及

等关键参数组合为特征向量，结合厚度数据标签对支撑向量回归模型进行训练，从而实现对结冰厚度的测量。

下面结合具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。

如图3所示，本发明的探测器在一体化探头结构中集成了双电极复阻抗传感机构和多光谱光纤传感机构，由复合式探头外框301、发射光纤束201、第一接收光纤束202、第二接收光纤束203、多光谱LED204、第一铟镓砷光电管205、第二铟镓砷光电管206、柔性电极薄膜101、屏蔽线缆102、复阻抗测量电路103构成。发射光纤束201、第一接收光纤束202、第二接收光纤束203的探测端面与柔性电极薄膜101组合安装于同一敏感表面。

本实施例中所述复合式探头外框301的楔形端面长约15mm，宽约6mm，并且可打磨为较小曲率半径的曲面形式，与飞机蒙皮间的台阶差不高于1mm，缝隙不宽于1mm。

发射光纤束201、第一接收光纤束202、第二接收光纤束203以及屏蔽线缆102的直径小于3mm，长度在50mm至1000mm区间范围内可调整。

本实施例中，所述柔性电极薄膜101与多光谱光纤传感机构在复合式探头外框301的楔形端面处呈叠加安装形式。在多光谱传感机构的端面外围贴装柔性电极薄膜101，部分电极从多光谱光纤传感机构的第一接收光纤束202、第二接收光纤束203端面中间穿过。上部窗口包含了发射光纤束201及第一接收光纤束202，所述上部窗口长约6mm，宽约2mm。下部窗口为第二接收光纤束203，所述下部窗口长约3mm，宽约2mm，中间横穿光纤端面的电极宽约2mm。通过将两类传感器叠加安装于同一位置，可消除局部结冰状态不均衡对测量带来的影响，进一步提升复阻抗及多光谱探测结果的一致性，增强探测器的可靠性。

更进一步的说明，在本实施例中，f₁、f₂、f₃、f₄分别取100Hz、200kHz、1MHz、20GHz，同时，ΔC_Ice、ΔC_Water、ΔC₀分别取2pF、3pF、1pF。多光谱LED发射包含960nm、1200nm、1400nm、1550nm的单波长光束，复合式探头外框301的楔形端面为45°。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复合式飞机结冰探测器，其特征在于，该探测器包括：双电极复阻抗传感机构、多光谱光纤传感机构、复合式探头外框和识别模块；

所述复合式探头外框设有倾斜端面；

所述双电极复阻抗传感机构与所述多光谱光纤传感机构的探测端面分别设置于所述复合式探头外框内，两者的探测端面构成敏感表面并位于所述倾斜端面上；

所述多光谱光纤传感机构包括发射光纤束(201)、第一接收光纤束(202)和第二接收光纤束(203)；所述发射光纤束(201)与所述第一接收光纤束(202)的端部合并形成集成光纤束，所述集成光纤束与所述第二接收光纤束(203)的楔形端面在所述复合式探头外框(301)内构成探测端面；

所述发射光纤束(201)与所述第一接收光纤束(202)采用均匀混合的方式排布于所述复合式探头外框(301)的楔形端面上以构成上部窗口；所述第二接收光纤束(203)排布于所述楔形端面上构成下部窗口；

所述复合式探头外框的倾斜端面用于与待探测环境接触；所述双电极复阻抗传感机构用于通过所述敏感表面采集待测环境中的复阻抗频率特性数据；所述多光谱光纤传感机构用于通过所述敏感表面采集待测环境中的光谱响应数据；所述识别模块用于根据所述复阻抗频率特性数据和光谱响应数据可识别敏感表面的冰层及水膜，同时对冰水混合相状态的水膜冻结、冰层融化的动态过程进行监测，从而实现结冰探测。

2.根据权利要求1所述的一种复合式飞机结冰探测器，其特征在于，所述倾斜端面的倾斜角度

满足条件

其中NA为光纤数值孔径，n_i为入射介质的折射率，一般情况下入射介质为空气，n_i为1，n_core为光纤纤芯的折射率。

3.根据权利要求1或2所述的一种复合式飞机结冰探测器，其特征在于，所述多光谱光纤传感机构还包括多光谱发光器件(204)、第一光电接收器件(205)和第二光电接收器件(206)；

所述多光谱发光器件(204)安装于所述发射光纤束(201)的信号接收端；所述第一光电接收器件(205)安装于所述第一接收光纤束(202)的信号输出端；所述第二光电接收器件(206)安装于所述第二接收光纤束(203)的信号输出端；

所述发射光纤束(201)用于将所述多光谱发光器件(204)发出的调制光束传输至所述复合式探头外框(301)的楔形端面上，所述调制光束经所述楔形端面倾斜出射后在所述敏感表面的冰层、水膜产生返回光束；所述第一接收光纤束(202)和所述第二接收光纤束(203)用于将所述返回光束分别传输至所述第一光电接收器件(205)和所述第二光电接收器件(206)，从而获取敏感表面冰层、水膜的光谱强度数据。

4.根据权利要求3所述的一种复合式飞机结冰探测器，其特征在于，所述发射光纤束(201)、所述第一接收光纤束(202)和所述第二接收光纤束(203)均为宽光谱光纤。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种复合式飞机结冰探测器，其特征在于，所述多光谱光纤传感机构所采集的光谱响应数据包括冰、水、冰水混合物的红外吸收及散射能力。

6.根据权利要求5所述的一种复合式飞机结冰探测器，其特征在于，所述双电极复阻抗传感机构包括柔性电极薄膜(101)、屏蔽电缆(102)和复阻抗测量电路(103)；所述柔性电极薄膜(101)通过所述屏蔽电缆(102)与所述复阻抗测量电路(103)连接，且所述柔性电极薄膜(101)与所述探测端面设置于同一敏感表面；

所述复阻抗测量电路(103)用于通过所述屏蔽电缆(102)驱动所述柔性电极薄膜(101)内的双电极以测量所述柔性电极薄膜(101)与所述敏感表面冰层、水膜组成系统的复阻抗数据。

7.根据权利要求6所述的一种复合式飞机结冰探测器，其特征在于，所述柔性电极薄膜(101)采用柔性印制电路板制成，其表面敷设有绝缘耐磨材料。

8.一种基于权利要求1-7任一项所述的复合式飞机结冰探测器的飞机结冰厚度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

采集待测环境中的复阻抗频率特性数据，并通过所述复阻抗频率特性数据判断弥散区间的频段以对冰与水进行识别；

采集待测环境中的光谱响应数据，表征冰、水、冰水混合物的红外吸收及散射能力，从而识别待测环境状态；

通过加权方式将两种识别结果相结合，得到待测环境的最终状态；

在得到待测环境最终状态后，将复阻抗频率特性数和光谱响应数据组合为特征向量，结合厚度数据标签对支撑向量回归模型进行训练，从而实现对结冰厚度的测量。

9.根据权利要求8所述的一种飞机结冰厚度测量方法，其特征在于，所述通过复阻抗频率特性数据对冰与水进行识别的方法是基于飞机结冰模型中弛豫现象的独立性，双电极复阻抗传感器对冰水混合物汇总的冰与水的弥散区间分别进行识别，具体包括：

构建飞机结冰模型，在飞机结冰模型中，将均匀冰水混合条件下的混合相状态的等效储能电容项表征为冰与水储能电容项的线性叠加；

在实际识别过程中，通过检测等效电容频率曲线的下降沿实现对弥散区间的识别。

10.根据权利要求9所述的一种飞机结冰厚度测量方法，其特征在于，所述采集待测环境中的光谱响应数据从而识别待测环境状态具体包括以下步骤：

将第一光电接收器件和第二光电接收器件接收到的调制光谱信号在调理后进行锁定放大，屏蔽环境光信号的干扰，以获取在不同波长处的有用光信号；

通过多个波长处的多个关键特征，以冰、水、冰水混合物、干燥四种状态的折射、反射、散射、吸收特性为规则依据进行识别。

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