CN1673035A - 装在飞行器上的结冰探测装置 - Google Patents

Abstract

一种用于装在飞行器上的结冰探测装置(100)，包括一个振动针(110)和一个立柱(120)，振动针(110)从立柱(120)延伸到空气中，并且能在振动装置的作用下，以一谐振频率振动，振动针的谐振频率对堆积在其表面上的冰敏感，其特征在于该探测装置包括一个至少能冷却探测装置(100)的一部分的冷却系统。

Description

装在飞行器上的结冰探测装置

技术领域

本发明涉及一种用于飞行器，例如飞机上的结冰探测装置，用于探测飞行器表面结冰。

背景技术

结冰探测通常用于航空领域中，用于指示飞行过程中飞行器周围空气的结冰存在。由于结冰会降低一些飞行器部件的性能，如机翼或发动机进气部件的空气动力性能，还会增加飞行器的重量，因此可靠并准确地探测是非常重要的。该结冰可能导致飞行器升力的损失和控制能力的降低。

结冰探测装置包括一个伸入飞行器周围气流中的延伸部分，通常装在飞行器上特别容易结冰的位置，例如机头或机翼，以探测最早的结冰信号。

如附图1所示，一种已知的结冰探测装置100包括：

--立柱120；和

--装在立柱120上、伸入周围空气中的延长针110。

针110构成了一个对振动敏感的元件，通常由一个磁致伸缩或压电装置激发，该装置的固有振动频率对结冰堆积敏感，这样，当针110上有结冰堆积时，针110的质量发生变化，从而振动频率也随之变化直到超过一个设定的探测阈值。那么就会触发一个结冰探测信号。

任选地，为了执行新的结冰探测，这种探测装置100还包括一个加热系统，该加热系统设计用于暂时除去针110上的结冰。从而，结冰探测装置100可以进行连续的探测/除冰循环。

通常使用一个焦耳效应加热系统。

但是，这种结冰探测装置100用于结冰条件附近(周围空气的静态温度接近0℃)的探测时有一个主要的缺点。实际上，当飞行器穿过空气时，会使它周围环境的空气动力场发生变化(局部压力和速度)。探测装置100也要承受这种气流空气动力特征的变化。因此，探测装置100的平衡温度将低于气流的总温度(考虑了速度影响的温度)，而高于飞行器飞行环境的静态温度，也称为OAT(外界空气温度)。平衡温度高于OAT的值会随着飞行器速度的增加而增加。

因此，当OAT等于或稍低于冰点温度时，即使现有技术中的探测装置已经处于结冰的环境中，也无法探测到结冰。

飞行器速度的降低会导致探测装置100的平衡温度接近冰点，这会在感应元件上出现结冰，从而导致过早探测。

本领域的技术人员知道，如果针110以选择合适的角度和方向倾斜，针110部分表面上的温度将会降低。如附图3所示，文献US4,333,004公开了一个这种类型的倾斜针110。

然而，该系统无法使平衡温度大幅降低，也无法对这种降低的温度值采取任何控制。

如附图18所示，文献US4,570,881提供了一种结冰探测器130，其包括一个弹性膜132，膜上装有一个压电转换器131，在电激励作用下，压电转换器可以使膜132以一个谐振频率振动，当膜上出现结冰堆积而使刚度发生变化时，膜的振动频率会随之改变。结冰探测器130还包括一个珀耳帖效应(Peltier effect)冷却及加热系统135，可以在膜的结冰/除冰循环中冷却及加热。

因此，该结冰探测器130的感应元件的特征在于平衡温度较低。

但是，该结冰探测器130的探测面积较小，因此探测的可靠性可能不够高。

此外，该结冰探测器仅提供了一个探测表面而没有扩展到飞机的三维方向上(如前面所述的针110那样)，这使得探测结果的质量下降。

最后，采用珀耳帖效应意味着除冰功率的量级与冷却功率的量级(只有几瓦)一样。而感应元件表面快速除冰需要的功率要高得多(几十瓦)。因此，珀耳帖系统无法快速除冰以进行新的探测。

发明内容

本发明的第一个目的是构造一个安装在飞行器上的探测装置，其可以在接近开始结冰的温度附近的OAT下探测结冰。

本发明的第二个目的是准确、可靠、可调地执行探测。

本发明的第三个目的是使探测不受水滴大小的影响。

本发明的第四个目的是在探测装置上实现连续的结冰/除冰循环，从而除冰更迅速。

因此，本发明的第一个方面提供了一个用于装在飞行器上的结冰探测装置，该装置包括一个振动针和一个立柱，振动针从立柱延伸至空气中，并且能在振动装置的作用下以一谐振频率振动，振动针的谐振频率对堆积在其表面上的冰敏感，探测装置还包括至少能使其一部分冷却的冷却系统。

这种结冰探测装置优选包括下列特征中的一个或多个：

--冷却系统包括一个压缩/膨胀热泵系统；

--冷却系统包括一个珀耳帖效应系统；

--针至少包含上述冷却系统的一部分；

--针至少有两个开口，开口至少由一个通道相连，从而形成局部冷却针表面的冷却气流，从而构成上述冷却系统；

--探测装置还包括一个装在立柱上的弹性膜装置，该振动膜能在振动装置的作用下，以一个对堆积在其表面上的冰敏感的谐振频率振动，该振动膜至少由上述冷却系统的一部分冷却；

--该膜位于立柱的前表面，也就是立柱对着气流的表面；

--立柱前表面是一斜面，该斜面与气流方向成一定角度；

--上述斜面为凹面；

--膜装置位于立柱的侧面，即相对于立柱对着气流的表面，膜位于该表面的侧面；

--该探测装置还包括一个测量针温度的温度传感器；

--该探测装置还包括一个能测量振动膜温度的温度传感器；

--该结冰探测装置包括至少一个温度传感器，其能测量表示周围空气总或静态温度的温度，并与控制冷却系统的装置相连。

--该结冰探测装置至少包括一个能测量周围空气总温度或静态温度的温度传感器，该传感器连接到一个决定由针还是膜向处理装置提供结冰探测数据的装置上，这种决定依据至少由温度传感器提供的温度数据而确定。

--该结冰探测装置包括一个能测量针均衡温度和/或膜温度的温度传感器，通过合适的冷却系统这些温度被转化成周围空气的总或静态温度；

--当至少由传感器测量的温度低于大约-5℃时，将针获得的数据提供给处理装置，而对于更高的温度，将膜获得的数据提供给处理装置；

--结冰探测装置还包括一个除冰系统；

--除冰和冷却功能由同一设备完成。

附图说明

通过下面的说明，将使本发明的其他特征和优点更加清楚。这些说明仅仅是说明性的，而对本发明没有限制性，同时应该参考以下附图阅读这些说明：

--图1表示一个结冰探测系统的透视图，

--图2表示根据本发明的第一种结冰探测装置的示意性剖视图，包括第一种冷却系统，

--图3表示根据本发明的第一种结冰探测装置的示意性侧视图，包括第二种冷却系统，

--图4表示根据本发明的第一种结冰探测装置的示意性侧视图，包括第二种冷却系统，

--图5表示图3中所示的第一种结冰探测装置的纵向剖视图。

--图6表示根据本发明的第一种结冰探测装置的示意性剖视图，剖线沿着振动针，振动针构成该图的一部分，振动针包括第二冷却系统。

--图7表示根据本发明的第一种结冰探测装置的示意性剖视图，剖线沿着振动针，振动针构成该图的一部分，振动针包括一个第二冷却系统的变形，

--图8表示根据本发明的第二种结冰探测装置的透视图，并且该装置包括一个振动膜。

--图9表示图8中所示的第二种探测装置的第一种结构的详细剖视图，剖面通过振动膜。

--图10表示图8中所示的探测装置的第二种结构的详细剖视图，剖面通过振动膜。

--图11中的三条曲线表示结冰过程中振动膜的工作情况，并表示了振动频率、热量和探测信号随时间的变化情况。

--图12至17表示根据本发明的包括振动膜的探测装置，其不同结构的透视图。

--图18表示一个包括珀耳帖系统的振动膜结冰探测器的剖视图。

--图19表示从振动膜侧观察图18中所示的振动膜结冰探测器。

具体实施方式

如图1所示，一个根据本发明的结冰探测装置100包括：

--立柱120；

--装在立柱120上，伸入周围空气中的延长针110，该延长针通常横在气流的方向上；

--一个冷却探测装置至少一部分的系统(图1中未表示)。

立柱120可以是对称翼型或椭圆形。

连接法兰140通常用于将探测装置100固定在飞行器外面的连接表面上并且将该装置保持在其位置上。

一个通过连接表面向飞行器内部延伸的箱体(未示出)固定在法兰140上，该箱体用来容纳和保护操作探测装置100的必要电气接头和线路。特别地，该箱体中包括用于向探测装置100中的探测器供电及控制探测器频率激励的各种电子设备、电路板和电子元件，这些电子器件用于测量、供电、电磁屏蔽、连接等。

这种结冰探测装置100在其进入的气流中出现结冰时产生信号。

如前所述，探测原理基于一个机械振荡器，即针110。

将电激励产生的针110谐振频率选定成对气流速度、气流中的杂质(沙石、灰尘等)、雨水及污染物(碳氢化合物等)不敏感。该谐振频率定为高于大约20kHz，因此它对空气的振动频谱不敏感，而在针表面出现结冰时有足够的能量产生信号。

针110的振荡频率根据下列关系取决于针110表面上堆积的冰的质量：

$f=2\mathrm{\π}\sqrt{\frac{k}{m}}---\left(1\right)$

冰的质量决定于敏感元件的俘获特性及气流的局部LWC(液态水含量)，而LWC本身又取决于水滴的速度和飞行器的几何形状。

因此，当针110振荡频率的下降到低于一个设定的临界阈值时，将产生结冰探测信号。

为了改善结冰俘获效率，并且在飞行器运动导致的气动干扰较小的区域进行测量，针110必须伸入周围空气中足够的距离。

首先，它必须足够长。

典型地，针110伸入测量气流大约45至65毫米。

因此它近似垂直地从立柱120上延伸出来。

然而，在一个特别的，有时优选的实施例中，针110以一个给定的角度，向一个由气流顺流方向决定的方向延伸。

例如，该角度可能与气流流动方向成0°至大约40°的角。

针110这种倾斜的主要目的是在针110表面上形成过压区域，为了：

--降低针壁的温度，从而改善冰点附近的结冰探测，并且

--通过使冰滑下针110的表面，以便于除冰(如果探测装置100装有除冰系统)。

此外，针110可以是平行六面体或其他任何形状，只要这种形状的截面从立柱140处的较大截面变到针末端的较小截面。

变截面形状，如圆锥或每一节均比前一节小的叠加圆柱，最好是平行六面体，使针110整个表面的结冰探测保持一致，如文献EP03290582.0(本申请的参考文献)中所介绍的形状。

上文讨论的飞行器周围空气特性的变化(由于飞行器在空气中快速运动，导致飞行器周围的空气动力场产生变化)作为距飞行器表面的距离的函数来影响温度，还影响水滴的凝结外形，水滴外形的改变取决于水滴的尺寸。例如，由位置决定，靠近飞行器表面的水滴(例如直径为50μm级)比小水滴(例如直径为20μm级)更大，而且随着与飞行器表面距离的增加，这种趋势将相反。这种与距离相关产生的水滴尺寸的差异能达到几厘米。

因此，文献EP 03290582.0(本申请的参考文献)中推荐使用锥形针110优化水滴探测的一致性，以补偿飞行器周围不同气流中产生水滴凝结和尺寸的不一致。

有利地，针110在一个频率范围内受一个电压控制的压电陶瓷机械激励，该频率范围包括针110的机械谐振频率，且该机械谐振频率对结冰堆积敏感。

一个第二压电陶瓷产生一个由针110谐振频率决定的电压，该电压信息构成探测信息。

在一个实施例中，采用的谐振频率可以在20至30kHz范围内。

结冰堆积将造成针110本征频率的下降。实际上，结冰堆积增大了针110的质量。

为了改善探测装置100在接近冰点(接近0℃)的OAT下的结冰探测能力，探测装置100包括一个冷却其至少一部分的系统。

根据本发明的第一种结冰探测装置

在根据本发明的第一种结构中，冷却探测装置100的系统位于针110外表面下。因此，它的温度T_finger比探测装置100周围流动的空气温度T_air低，从而随着水滴出现，当飞行器大多数敏感零件上出现结冰时，针110表面上形成结冰堆积。

所以，该冷却装置加速了结冰探测。

针110的冷却系统可以有不同的特性。

非限定性地，它可以基于：

(1)珀耳帖效应的概念；

(2)冷却液在针110的壁中循环的概念；

(3)使用一种压缩和膨胀性气体在针壁中循环的热泵原理。

关于第(2)项并见图3至7所示，冷却液可以在针110内的冷却液循环装置中循环，针110包括至少一个从外侧进入的空气入口117、至少一个朝着外侧的空气出口119，和至少一个在空气入口与空气出口119间的空气循环通道116。

气流沿着方向300流至针110(在针表面112上，也称为“前缘”，它首先出现可能的结冰堆积)，然后绕过针110。由于内部通道入口117与出口119间的压力差，一部分空气将进入入口117，通过空气循环通道116，然后从出口119流出。

局部静态温度低于针前缘温度的进气在针110中循环，从而使针110冷却。

该现象可以解释成，针110恢复周围空气总温度(T_air)(该温度高于周围空气静态温度，或OAT)的能力下降。

从而，进入气流中的针110的表面(或整个针体)温度Tp满足以下关系：

                   OAT≤Tp≤T_tair

针110恢复周围空气总温度Tt_air的能力由下面公式定义的针110恢复系数β衡量：

$T_P=\mathrm{OAT}*(1+\mathrm{\β}\frac{\mathrm{\γ}-1}{2}{M}^2)$

其中：M是飞行器的马赫数，

      OAT是飞行器飞行介质的静态温度，

      空气的γ为1.4。

因此，当OAT和M的值固定，而系数β下降(β在0和1之间)时，针110的表面温度Tp减小。

针110表面上入口117和出口119的存在降低了针110的恢复系数β，导致接触气流的表面温度Tp减小。

于是，针110的表面温度Tp接近OAT。

从而，Tp比取决于气流速度的Tt_air低几度。

这些入口117和出口119可以沿着针110的前缘设置在针110表面的任何位置(见图6和7)，结冰在针110的前缘上堆积。

如图3至5所示，针110的入口117位于沿着气流方向300的弦中点。

根据针110的形状选择入口117在针110表面上的位置，使恢复系数β最小，并防止水滴进入针110内部。

根据空气入口117位于针110的哪个侧面，空气入口117可以与针110的表面相匹配，处于相同或相对的高度。特别地，它们可以沿着针110的主轴纵向分布。特别地，为了使流入针110的空气均衡，入口可以对称于主轴。

如图3所示，针110有一些小空气入口117，每一个入口都近似为圆形。

如图4所示，在针110的一侧表面上有一个长槽形的大空气入口117。

然而，空气入口117或空气出口119可以是任何形状(正方形、三角形、长方形、椭圆形等)，和任何尺寸。

如图3至5所示，空气出口119可以位于针110的末端。

选择开口117和119的尺寸，使足够的空气流入针110内部。由于针110顶端的负压效应，在针110内部，空气从下部(立柱120的端部)流到上部(针110的末端119)，这主要是由于该水平面上的空气流速很高。

空气循环通道116可以是任何形状，只要使入口117与出口119相连。

例如，它可以是柱形或截锥形，沿着针110的轴纵向延伸，如图5所示。

它还包括一个在针110外壁114与在针110内部的、围绕针110轴线延伸的第二柱体111之间的空间。

例如，第二柱体111，如图5、6和7所示，可以是形状为柱形或截锥形，沿着针110的轴线延伸。

在本发明的一个可选及优选结构中，该实心柱体111包括一个除冰系统。

这种加热系统111被设计成不与针110的内表面114接触，使空气通过所述通道116流入针110中，

更通常的是，为了通过焦尔效应消除结冰堆积，针110可以包括一个加热系统，例如，优选地由一个钢管保护。

只要针110的振动频率超过结冰探测阈值，加热系统就被触发。

如图7所示，在一个特定的结构中，针110的前缘112的内表面具有一个齿形形状113。

从而，针110的表面温度Tp甚至低于其平衡温度。

前缘112内表面的齿形形状113增大了空气与针110的热交换面积，因此，由于内部空气流动和针壁齿113产生通过针壁112的热交换，暴露在外部气流300中的针壁温度将降低。

在热交换面积和针110内部的通道116的尺寸间折衷优化，使齿113的尺寸和形状适应这种折衷。

任选地，通道116有一个狭窄部分(例如通过设置一个壁118，封闭一部分对着气流的初始通道116)，从而加强内壁对着气流部分的通风，增大空气流速，从而增加了内壁与空气之间的热交换。

根据选择的冷却针110的方案，该冷却系统可以是可逆的，当达到探测阈值时，可以用于针110除冰。因此，它将针110的针壁加热到超过0℃，消除结冰，以使针110的频率回到正常操作过程中的值，换句话说，也就是没有结冰堆积时的值。

特别地，这种可逆冷却系统可以采用一个珀耳帖效应装置来实现，该装置用于冷却，而通过改变系统直流供电的方向可以实现加热。

在另一种结构中，加热系统可以与冷却系统分离。

例如，图5表示了由通风口117和通道116组成的冷却系统，该冷却系统与中央加热系统111分离。

一个针110中的可调冷却系统(例如一个珀耳帖效应系统)对结冰探测有一些好处。

·由于利用针110温度和表示总气流温度的温度(例如在立柱120上测量)的反馈，可将针110冷却到低于立柱120外壁的温度，可以始终保持同样的温差，例如针110的温度比立柱120的温度低4℃。

特别地，在采样误差范围内，通过设置在立柱120和针110壁上或壁内的温度传感器，可以测量这两个零件的温度。

·该冷却系统可以主要依据马赫信息和总气流温度，利用计算机，将针110前缘的温度调节到周围空气的静态温度或者OAT。

·该冷却系统可以使针110的温度稳定在略低于0℃或者一直固定在0℃。这种系统可以提供探测“Ludlam效应”的方法[“Ludlam效应”是一种当飞行器在OAT接近0℃的环境中运动时产生的现象；由于空气动力场的扰动，一些飞行器零件的表面温度将低于临界冰点。从而在这些零件上产生结冰堆积]。

这些不同功能的目的是为了提高对接近冰点(0℃附近)的OAT的结冰探测能力。

可以通过位于上述结冰探测装置100箱体中的电子部件控制这些冷却功能。

根据本发明的第二种结冰探测装置100

如图8所示，探测装置100还包括振动膜装置130，其通过电激励使一个弹性膜产生机械振动。

振动膜装置130优选为圆形。

如图9所示，振动膜装置130与立柱120侧壁齐平，或如图10所示，略微突出立柱侧壁。

该振动膜装置130与其所在的侧壁形状相适应。

针110和振动膜装置130的振动膜在一个频率范围内受一个电压控制的压电陶瓷机械激励，该频率范围包括它们相应的机械谐振频率，且该机械谐振频率对结冰堆积敏感。

一个第二压电陶瓷产生一个由针110谐振频率决定的电压，该电压信息构成探测信息。

优选地，针110使用的谐振频率处于20至30kHz范围内。

优选地，膜装置130中的膜的谐振频率处于约1kHz至约50kHz之间内。

如前所述，结冰堆积降低针110的本征频率，选择的本征频率对沙、水、油等不敏感。

结冰堆积增大膜的谐振频率，因为结冰堆积增加膜的质量m，使膜的刚度k增大(前述公式(1)也可用于该膜)。

与针110不同，如水、沙或油等材料的堆积，随着质量m的增加，会导致膜的振动频率降低。从而可以将膜上的结冰堆积与其他物质的堆积区分开。

当探测到结冰，触发“结冰”信号时，优选地，触发敏感元件和立柱120的除冰。

在立柱120中使用嵌在立柱120侧壁中的加热丝除冰，同时，通过热传导使膜除冰。

一旦结冰消除完毕，停止除冰，并且在指定时间后开始一个新的探测。

为了说明，如图11所示，图中第一条曲线表示两次连续除冰操作之间膜振荡频率随时间的变化，可以看到，在除冰之后，结冰逐渐积累，直到在t₀时刻(根据除冰系统冷却及重新形成结冰的时间而定)超过探测阈值。

如图11中的第三条曲线所示，当结冰量使膜130的频率超过一个探测阈值(在t₁时刻)时，膜130开始除冰，然后停止。优选地，除冰在t₁之后，在t₁+Δt时刻(这种情况Δt等于2秒)停止，Δt是为了通过确保针110除冰良好，以保护系统。

如图11中的第二条曲线所示，在t₀时刻发送一个“探测到结冰”的信号(将它的特征信号发送到飞行器驾驶舱以通知操作人员和/或管理装置)。结冰探测信号的持续时间为常数。如这里所述，它从超过频率阈值开始持续60秒。膜装置130可以位于多个位置。

如图12所示，膜装置130从而可以位于立柱120相对于气流的前缘上，换句话说，面对着空气入口300(其位置可以沿着黑色双箭头移动)。膜从而直接面对着气流和冰粒。该位置能提供最大的俘获参数，因此，能改善探测时间。

如图13所示，膜装置130也可以位于立柱120的一个侧面上，换句话说，位于接近面向气流表面的表面上。由于恢复现象，该位置使得可将膜温降低到总气流温度以下。由于恢复，对于NACA外形，该位置可以得到该形状最低的壁温。从而，对于接近0℃的OAT，在未冷却的振动针110结冰之前，通过水滴沿着膜的外轮廓流动而积累的冰，位于立柱120侧面的膜可以进行结冰探测。

因此，在大约0℃，膜的探测能力比未冷却的振动针110强。

如图14和15所示，立柱120上的直接迎风表面可以是倾斜的，以在其表面上容纳膜装置130，因为结冰条件类型是由该斜面与空气引导面的所选夹角的函数来确定的。

作为变化，如图16所示，该斜面还可以凹成一个槽。

位于这些倾斜的、平的或凹表面上的膜对大冰粒(MVD＞100μm)的堆积敏感，这些冰粒太大，而无法向针110偏移或移动。从而，在存在大冰粒的情况下，膜探测结冰比针110快。

如图17所示，膜装置130位于立柱120上，处在针110的底部。

图18和19表示可用于本发明目的的一个膜装置130的例子。

该装置与文献US 4,570,881中公开的装置相似，包括一个弹性膜132，一个压电单元131固定在其内表面上。对压电单元131施加一个交变电压(通过电缆136b，回路通过电缆136a)，使压电单元开始振动，且该振动传到膜132上。膜132悬挂在一个金属板133上，金属板133在绝缘环134上延伸。绝缘环134的内表面由一个散热片136封闭。珀耳帖元件135与散热片136热连接，且金属板133位于绝缘环134的内侧。膜132与金属板133热连接。珀耳帖元件135与一个直流电源相连(通过电缆137a和137b)。

装在膜132下面的珀耳帖型系统135通过改变电源供电的电流方向，将膜132冷却或加热到低于或高于周围空气温度或参考温度。

该探测装置100可以包括一个紧靠在膜装置130侧面的温度探针，以测量膜温，一个位于立柱120侧壁上的温度探针，以测量周围空气的总或静态温度，该温度可用作参考。

这两个温度探针和该珀耳帖系统一个可能的用途是，通过跟踪系统，将膜温调节到低于周围空气或参考温度(例如小于2℃)。

另一个可能的用途是将膜温调节到一个低于0℃的恒温，从而潜在地探测上述“Ludlam效应”。

测量周围空气温度还能有助于确定在哪个温度范围内使用针110或膜132进行探测的效果更好。

因此，例如，在高于-5℃的总温度下，使用冷却的膜132可能更加明智，因为在这些接近0℃的温度下它对结冰堆积更敏感。在这种情况下，“探测到结冰”信息可能来源于膜132而不是针110。

另一方面，在低于-5℃的总温度下，特别地，使用针110将改善“探测到结冰”信息的响应时间和测量的可靠性。于是，针110将用于结冰探测。

因此，箱体中可能设置一个控制系统，根据从两个温度传感器接收的数据，决定处理装置首先处理两种分别来源于这两个探测器(即，针110或膜132)的信息中的哪一种。

因此，这两种结冰探测器都可以使用。

根据本发明的第三种结冰探测装置100

这种探测装置是前两种探测装置的结合，换句话说，它包括一个第一种结冰探测装置中所述的冷却针110和一个第二种结冰探测装置中所述的冷却振动膜装置130。

优选地，针110和膜装置130每个都包括一个上述的除冰系统。

Claims (17)

1.一种用于装在飞行器上的结冰探测装置，包括一个振动针和一个立柱，振动针从立柱延伸到空气中，并且能在振动装置的作用下，以一个对堆积在振动针表面上的冰敏感的谐振频率振动，包括一个能冷却至少探测装置的一部分的冷却系统。

2.如权利要求1所述的结冰探测装置，其特征在于，该冷却系统包括一个压缩/膨胀热泵系统。

3.如权利要求1所述的结冰探测装置，其特征在于，该冷却系统包括一个珀耳帖效应系统。

4.如权利要求1所述的结冰探测装置，其特征在于，该针包括所述的冷却系统的至少一部分。

5.如权利要求4所述的结冰探测装置，其特征在于，该针包括至少两个开口，开口由至少一个通道相连，从而产生能局部冷却针表面的冷却气流，从而至少部分地构成所述的冷却系统。

6.如权利要求1至5中任何一项所述的结冰探测装置，其特征在于，还包括一个装在立柱上的弹性膜装置，该振动膜能在振动装置的作用下，以一个对堆积在膜表面上的冰敏感的谐振频率振动，并被所述冷却系统的至少一部分冷却。

7.如权利要求6所述的结冰探测装置，其特征在于，该膜装置位于立柱的前表面，也就是立柱对着气流的表面。

8.如权利要求7所述的结冰探测装置，其特征在于，该立柱的前表面是斜面，该斜面与气流方向成一个设定的角度。

9.如权利要求8所述的结冰探测装置，其特征在于，所述斜面为凹面。

10.如权利要求6所述的结冰探测装置，其特征在于，该膜装置位于立柱的侧面，也就是说，相对于立柱(120)对着气流的表面膜装置位于该表面的侧面。

11.如权利要求4所述的结冰探测装置，其特征在于，包括一个能测量所述针温度的温度传感器。

12.如权利要求4所述的结冰探测装置，其特征在于，包括一个温度传感器，其能测量表示膜温度的温度。

13.如权利要求1、11或12所述的结冰探测装置，其特征在于，包括至少一个温度传感器，其能测量表示周围空气总或静态温度的温度，并与控制冷却系统的装置相连。

14.如权利要求6所述的结冰探测装置，其特征在于，包括至少一个温度传感器，其能测量表示周围空气总或静态温度的温度，并与决定针或膜中哪一个向处理装置提供结冰探测数据的装置相连，这种决定依据至少一个温度传感器提供的温度数据。

15.如权利要求14所述的结冰探测装置，其特征在于，当由至少一个传感器测量的温度低于大约-5℃时，从针获得的数据将被提供给处理装置，而在更高的温度，从膜获得的数据将被提供给处理装置。

16.如上述权利要求中任何一项所述的结冰探测装置，其特征在于，还包括一个除冰系统。

17.如权利要求16所述的结冰探测装置，其特征在于，该除冰系统的除冰和冷却系统的冷却由同一个装置执行。

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