CN113759436B - 一种带自加热功能的入水检测传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带自加热功能的入水检测传感器，包括入水探测器、加热丝和温度传感器，温度传感器设置于入水探测器上，加热丝布置于入水探测器壳体的外表面。本发明提高了入水检测感应准确性，提高了航空救生的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及航空救生技术领域，具体涉及一种带自加热功能的入水检测传感器。
背景技术
直升机在海域或水域飞行时若遇紧急情况需要迫降水面时，一般由安装于机腹下的入水检测传感器感知入水信号。入水检测传感器在空气介质和水介质中分别输出不同信号，用于识别是否入水。水与空气在诸多参数上都有很大不同，根据这些参数差异就有多种方法可以实现入水检测。目前，公知的入水检测方法有电导法、热导法、浮力法、超声波法、压差法、电容法、光敏法等。不同的方法采用不同的入水探测材料，其中光敏法采用棱镜原理，利用探测材料处于空气中，光在探测材料界面处发生全反射，在水中发生折射，两种不同介质环境中的变化，实现入水与非入水的检测。当空气环境温度达到零下摄氏度时，在雨天、雾天等空气湿度较大的环境下，入水探测材料表面会很快结冰，容易造成错误判断，误输出入水信号。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种带自加热功能的入水检测传感器，提高了入水检测感应准确性，提高了航空救生的安全性。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种带自加热功能的入水检测传感器，包括入水探测器、加热丝和温度传感器，温度传感器设置于入水探测器上，加热丝布置于入水探测器壳体的外表面。
按照上述技术方案，入水探测器包括光学探头。
按照上述技术方案，光学探头为圆锥形。
按照上述技术方案，光学探头通过聚砜材料注塑成型。
按照上述技术方案，光学探头的尾端连接有壳体，温度传感器设置于壳体内腔，壳体内腔与大气连通。
按照上述技术方案，电热丝为加热电阻丝，加热电阻丝环绕布置于光学探头的外表面。
按照上述技术方案，加热电阻丝为Cr20Ni80镍铬合金丝。
按照上述技术方案，加热电阻丝的功率为4～8W；加热电阻丝的长度为0.375m。
按照上述技术方案，温度传感器为铂电阻。
按照上述技术方案，还包括控制器，控制器分别与温度传感器和入水探测器连接。
本发明具有以下有益效果：
采用感知环境温度变化，开启或关闭加热功能，使入水探测材料表面不会结冰，或者结冰后快速融化，防止直升机在高空低温区、寒带湿冷区发生因入水检测传感器入水探测材料表面结冰而发生的误输出，提高了入水检测感应准确性，提高了航空救生的安全性，尤其适用于直升机。
附图说明
图1是本发明实施例中带自加热功能的入水检测传感器的结构示意图；
图2是本发明实施例中温度传感器的电路连接原理图；
图3是本发明实施例中光学探头的电路连接原理图；
图4是本发明实施例中恒流电路的原理图；
图5是本发明实施例中V/F转换电路的原理图；
图中，1-光学探头，2-加热电阻丝，3-铂电阻，4-壳体，5-第一光耦，6-第二光耦。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
参照图1～图5所示，本发明提供的一个实施例中的带自加热功能的入水检测传感器，包括入水探测器、加热丝和温度传感器，温度传感器设置于入水探测器上，加热丝布置于入水探测器壳体的外表面。
进一步地，入水探测器包括光学探头1。
进一步地，光学探头1为圆锥形。
进一步地，光学探头1通过聚砜材料注塑成型；聚砜材料具有工作温度范围宽；热膨胀系数小；耐盐雾、酸性大气、霉菌、砂尘等环境等优点。
进一步地，光学探头1的尾端连接有壳体4，温度传感器设置于壳体4内腔，壳体4内腔与大气连通。
进一步地，电热丝为加热电阻丝2，加热电阻丝2环绕布置于光学探头1的外表面。
进一步地，加热电阻丝2为Cr20Ni80镍铬合金丝。
进一步地，加热电阻丝2的功率为4～8W；加热电阻丝2的长度为0.375m。
进一步地，温度传感器为PT1000铂电阻3。
进一步地，还包括控制器，控制器分别与温度传感器和入水探测器连接。
进一步地，铂电阻3与一个29K高精度电阻组成一个惠斯通电桥的桥臂，另外三个桥臂采用30K高精度电阻，铂电阻3阻值随着温度的变化而变化，当桥臂电阻发生变化时，惠斯通电桥的差分电压发生变化，将差分电压用放大器AD620放大后，输入LM111比较器，实现感受到特定温度值时启动或关闭加热功能。
进一步地，LM111比较器与控制器连接。
进一步地，光学探头1内的光敏芯体分别与两个运算放大电路的一端连接，一个运算放大电路的另一端与V/F转换电路的一端连接，V/F转换电路的另一端经电路与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极经恒流电路与第一光耦5连接，第一光耦5与控制器连接；另一个运算放大电路的另一端与光耦及滤波电路的一端连接，光耦及滤波电路的另一端经电阻与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极与第二光耦6连接，第二光耦6分别与恒流电路和控制器连接。
光学探头1内的光敏芯体输出的mV级信号，分成两路，一路由运算放大电路放大后进入V/F转换电路，V/F转换电路将放大后的电压信号转换为方波频率信号后驱动Q1三极管，三极管导通时，恒流电路输出约12mA的电流，使接收端的第一光耦5导通，第一光耦5输出端检测到低电平，三极管关断时，第一光耦5输出端检测到高电平，由此可检测到第一光耦5输出端的方波频率信号。传感器在空气中和水中光敏芯体输出的电压值不同，使得模拟信号输出的频率不同，由此可检测传感器的出入水状态，此一路为模拟输出信号。
光敏芯体输出的另一路经运算放大电路放大后进入光耦及滤波电路，当传感器在空气中时，光耦及滤波电路输出低电平，Q2关闭，恒流电路无输出电流，使接收端的第二光耦6输出端为高电平；当传感器浸入水中时，光耦及滤波电路输出高电平，Q2导通，恒流电路输出约12mA的电流，使接收端的第二光耦6输出端为低电平。传感器入水和出水其输出电平状态不同，由此可检测传感器的出入水状态，此一路为数字输出信号。
恒流电路由CW117和电阻组成，通过调节R的阻值控制输出电流值。
电压/频率转换电路由电压/频率转换芯片SG131及一些电阻电容构成，根据芯片工作原理，得出频率为：
当RL、Rt、Ct和Rs的大小一定时，输出频率f与输入电压Vin成正比关系，实现V/F转换。充电时间由Rt和Ct决定，典型值取Rt＝6.8kΩ，Ct＝0.01μF，RL＝100kΩ，CL＝1μF。Rin和Cin组成低通滤波器，可减少输入电压中的干扰脉冲，有利于提高转换精度，电容Ci可取0.1μF，Rin取100kΩ。电阻Rs可用来调整Rt、Ct和RL引起的误差。用47Ω的电阻和1μF的电容串联接地可以提高线性度。CL尽量选择漏电流小的电容。
本发明的工作原理：温度感知方案：温度传感器的感温敏感元件采用进口高精度PT1000铂电阻3，整温区精度≤0.5％FS，测量精度理论上能满足≤1％FS的精度要求。在入水探测材料后端设计一个与大气相通的腔体，将铂电阻3安装于腔体内壁，用于感知环境温度。
温度控制方案：铂电阻3与一个29K高精度电阻组成一个惠斯通电桥的桥臂，另外三个桥臂采用30K高精度电阻，铂电阻3阻值随着温度的变化而变化，当桥臂电阻发生变化时，惠斯通电桥的差分电压发生变化，将差分电压用AD620放大后，输入LM111比较器，实现感受到特定温度值时启动或关闭加热功能。
入水探测材料方案：采用聚砜材料注塑成圆锥形作为光学探头1，聚砜材料具有工作温度范围宽；热膨胀系数小；耐盐雾、酸性大气、霉菌、砂尘等环境等优点。
加热方案：加热电阻丝2选用Cr20Ni80镍铬合金丝，表1为镍铬合金丝的主要技术参数。
表1加热电阻丝主要技术指标
| 参数 | 技术指标 |
| 直径 | 0.15mm |
| 材料 | Cr20Ni80 |
| 每米电阻 | 63.94Ω/m |
| 每米重量 | 0.1456g/m |
| 使用最高温度 | 1200℃ |
| 熔点 | 1400℃ |
| 密度 | 8.4g/cm3 |
| 导热系数 | 60.3KJ/m·h·℃ |
加热电阻丝2按照功率6W设计，依据表1中参数和公式(1)和公式(2)，计算出电阻丝的长度为0.375m。
式中：
R为加热电阻丝的电阻值，单位Ω；
P为加热电阻丝的功率，单位W；
U为供电电压，单位V；
L为加热电阻丝的长度，单位m；
A为加热电阻丝的每米电阻值，单位Ω/m；
将0.375m常电阻丝环绕在聚砜材料椎体表面，实现入水探测材料表面加热。
综上所述，本发明先感知环境温度，再判断是否启动加热功能，加热材料环绕在入水探测材料表面，使入水探测材料在零摄氏度以下环境温度下不会结冰，即使结冰也能迅速融化。
以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种带自加热功能的入水检测传感器，其特征在于，包括入水探测器、加热丝和温度传感器，温度传感器设置于入水探测器上，加热丝布置于入水探测器壳体的外表面；
入水探测器包括光学探头；
还包括控制器，控制器分别与温度传感器和入水探测器连接；
光学探头内的光敏芯体分别与两个运算放大电路的一端连接，一个运算放大电路的另一端与V/F转换电路的一端连接，V/F转换电路的另一端经电路与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极经恒流电路与第一光耦连接，第一光耦与控制器连接；另一个运算放大电路的另一端与光耦及滤波电路的一端连接，光耦及滤波电路的另一端经电阻与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极与第二光耦连接，第二光耦分别与恒流电路和控制器连接。
2.根据权利要求1所述的带自加热功能的入水检测传感器，其特征在于，光学探头为圆锥形。
3.根据权利要求1所述的带自加热功能的入水检测传感器，其特征在于，光学探头通过聚砜材料注塑成型。
4.根据权利要求1所述的带自加热功能的入水检测传感器，其特征在于，光学探头的尾端连接有壳体，温度传感器设置于壳体内腔，壳体内腔与大气连通。
5.根据权利要求1所述的带自加热功能的入水检测传感器，其特征在于，电热丝为加热电阻丝，加热电阻丝环绕布置于光学探头的外表面。
6.根据权利要求5所述的带自加热功能的入水检测传感器，其特征在于，加热电阻丝为Cr20Ni80镍铬合金丝。
7.根据权利要求5所述的带自加热功能的入水检测传感器，其特征在于，加热电阻丝的功率为4～8W；加热电阻丝的长度为0.375m。
8.根据权利要求1所述的带自加热功能的入水检测传感器，其特征在于，温度传感器为铂电阻。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008019531A1 (fr) * | 2006-08-10 | 2008-02-21 | Waikei Huen | Générateur haute fréquence |
| CN102109618A (zh) * | 2009-12-28 | 2011-06-29 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 入水检测传感器 |
| CN106382984A (zh) * | 2016-10-21 | 2017-02-08 | 中国科学院南海海洋研究所 | 一种用于南北极极地光学测量防冰冻探头 |
| CN206321236U (zh) * | 2016-12-02 | 2017-07-11 | 武汉航空仪表有限责任公司 | 一种防除冰探头部件 |
| CN207380271U (zh) * | 2017-10-25 | 2018-05-18 | 湖南赛能环保科技有限公司 | 一种低温防结冰的气象监测仪 |
| CN208119043U (zh) * | 2018-04-10 | 2018-11-20 | 深圳市新正虹塑胶电子有限公司 | 一种新型可视倒车雷达 |
| CN109264009A (zh) * | 2018-11-21 | 2019-01-25 | 航宇救生装备有限公司 | 一种光敏复合式入水检测装置 |
| CN211508717U (zh) * | 2020-03-21 | 2020-09-15 | 郑州科技学院 | 一种电气设备监控系统 |
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008019531A1 (fr) * | 2006-08-10 | 2008-02-21 | Waikei Huen | Générateur haute fréquence |
| CN102109618A (zh) * | 2009-12-28 | 2011-06-29 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 入水检测传感器 |
| CN106382984A (zh) * | 2016-10-21 | 2017-02-08 | 中国科学院南海海洋研究所 | 一种用于南北极极地光学测量防冰冻探头 |
| CN206321236U (zh) * | 2016-12-02 | 2017-07-11 | 武汉航空仪表有限责任公司 | 一种防除冰探头部件 |
| CN207380271U (zh) * | 2017-10-25 | 2018-05-18 | 湖南赛能环保科技有限公司 | 一种低温防结冰的气象监测仪 |
| CN208119043U (zh) * | 2018-04-10 | 2018-11-20 | 深圳市新正虹塑胶电子有限公司 | 一种新型可视倒车雷达 |
| CN109264009A (zh) * | 2018-11-21 | 2019-01-25 | 航宇救生装备有限公司 | 一种光敏复合式入水检测装置 |
| CN211508717U (zh) * | 2020-03-21 | 2020-09-15 | 郑州科技学院 | 一种电气设备监控系统 |
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