CN209524883U - 一种用于检测飞机结冰速率的传感装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及结冰检测技术领域，公开了一种用于检测飞机结冰速率的传感装置，包括光纤式结冰传感器、安装组件以及解算器，所述光纤式结冰传感器通过所述安装组件安装于飞机蒙皮表面，所述解算器与所述光纤式结冰传感器电连接。所述解算器包括机箱以及安装于机箱内部的电路板，所述电路板集成设置有嵌入式微控制器，所述机箱的外部设置有航空连接器。本实用新型采用高精度的光纤式结冰传感测量飞机重要部位的结冰厚度，通过解算器测算出结冰速率，并将结冰速率信号传输至飞机的控制系统，飞机的控制系统可根据结冰速率信号控制机载除冰装置对飞机重点部位加热除冰。
Description
技术领域
本实用新型涉及结冰检测技术领域，具体而言，涉及一种用于检测飞机结冰速率的传感装置。
背景技术
飞机在云中飞行时，云中过冷水滴或降雨过程中的过冷雨滴碰到飞机机体后极易结冰。飞机结冰的特点是结冰速度快、危害巨大，因此被航空界认定为影响飞行的六大气象因素之一。飞机机体容易结冰的位置主要在机体的迎风部位，如机翼前缘、尾翼前缘、风挡、发动机进气道前缘、桨叶、天线等。飞机结冰的危害是显而易见的，例如，风挡结冰会影响驾驶员的视野；飞机的温度、压力传感器(空速管)结冰导致仪表指示失真；机翼、尾翼、发动机进气道前缘等迎风面结冰会改变气动特性、增加重量，导致飞行性能、操稳特性恶化(升力减小、阻力增大、力矩特性改变)，威胁飞机安全。因此一种可靠有效的结冰检测装置对于飞机的航行安全尤为重要。
结冰检测设备能给出飞机航行中结冰的信息,高性能结冰传感器还能定量给出结冰严重程度的信息,为飞控系统调整飞机航线避开结冰区域提供依据，或配合机载除冰装置对飞机重点部位加热除冰,尽量避免飞机结冰带来的严重危害，减小飞机在结冰气象条件下失事的可能性。目前，国内外对于飞机结冰安全问题相当重视,无论是相关研究的基础设施，还是飞机结冰传感器及探测系统的关键技术研发,都给予了巨大的人力和财力投入。飞机结冰检测的传感器种类及探测方法已发展到十几种，如基于目测法、摄像法、红外线阻断法、红外线能量反射法、光学法的结冰传感器,基于电流脉冲法、平衡电桥法、温差法、热流法的结冰传感器，基于电容法、电导法的电学法结冰传感器，基于障碍法、压差法、谐振法的机械法结冰传感器，基于超声波脉冲回波法、微波谐振法、声表面波法的结冰传感器。随着新技术的发展,一些老式结冰检测方法和设备(如基于目测法、障碍法、射线法等技术的设备)，由于其自身存在的较大缺点,目前已基本被淘汰。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术中的缺点，提供一种用于检测飞机结冰速率的传感装置。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种用于检测飞机结冰速率的传感装置，包括光纤式结冰传感器、安装组件以及解算器，所述光纤式结冰传感器通过所述安装组件安装于飞机蒙皮表面，所述解算器与所述光纤式结冰传感器电连接。
进一步的，所述解算器包括机箱以及安装于机箱内部的电路板，所述电路板集成设置有嵌入式微控制器，所述机箱的外部设置有航空连接器。
进一步的，所述航空连接器包括第一航空连接器和第二航空连接器，所述第一航空连接器通过航空线缆与所述光纤式结冰传感器连接，所述第二航空连接器用于连接飞机的控制系统。
进一步的，所述安装组件包括盖体、与盖体连接的底座、以及设置于底座的耳板，所述盖体安装于所述光纤式结冰传感器的尾端，所述耳板设置有用于穿过螺钉的螺孔，所述底座通过耳板与飞机蒙皮固定连接。
进一步的，所述光纤式结冰传感器包括发射光纤束、接收光纤束、以及发射光纤束与接收光纤束集合而成的集束光纤束，所述发射光纤束连接有光发射电路，所述接收光纤束连接有信号检测电路。
进一步的，所述信号检测电路包括依次连接的光电转换电路、滤波电路、信号提取电路以及信号放大电路，光电转换电路用于将接收光纤束返回的光转换成电信号，滤波电路用于过滤所述电信号，信号放大电路用于放大所述电信号。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型集成了先进的光纤法测冰技术，采用高精度的光纤式结冰传感测量飞机重要部位的结冰厚度，通过解算器测算出结冰速率，并将结冰速率信号传输至飞机的控制系统，飞机的控制系统可根据结冰速率信号控制机载除冰装置对飞机重点部位加热除冰。本实用新型结构紧凑、安装简单、维护方便且成本低廉，具有极广阔应用前景和市场价值。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为图1的左视图；
图3为图2的A-A剖视图；
图4为本实用新型的光纤式结冰传感器和安装组件的结构示意图；
图5为本实用新型的电路结构图。
附图标记：10-光纤式结冰传感器，20-安装组件，21-盖体，22-底座，23-耳板，24-螺孔，25-空腔，30-解算器，31-机箱，32-第一航空连接器，33-第二航空连接器，34-电路板，40-航空线缆。
具体实施方式
为使本实用新型目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参照图1至图4，一种用于检测飞机结冰速率的传感装置，包括光纤式结冰传感器10、安装组件20以及解算器30，所述光纤式结冰传感器10通过所述安装组件20安装于飞机蒙皮表面，所述解算器30安装在飞机内部，所述解算器30与所述光纤式结冰传感器10电连接。所述解算器30包括机箱31以及安装于机箱31内部的电路板34，所述电路板34集成设置有嵌入式微控制器，所述机箱31的外部设置有航空连接器。所述航空连接器包括第一航空连接器32和第二航空连接器33，所述第一航空连接器32通过航空线缆40与所述光纤式结冰传感器10连接，所述第二航空连接器33用于连接飞机的控制系统。所述安装组件20包括盖体21、与盖体21连接的底座22、以及设置于底座22的耳板23，所述盖体21安装于所述光纤式结冰传感器10的尾端，所述耳板23设置有用于穿过螺钉的螺孔24，所述底座22通过耳板23与飞机蒙皮固定连接。所述底座22内部设置有与所述盖体21连通的空腔25，所述航空线缆40穿过所述空腔25与光纤式结冰传感器10连接。光纤式结冰传感器10与底座22呈一定角度，该角度可根据不同飞机外形与安装位置调整，使光纤式结冰传感器10的探测端正对来流方向。
所述光纤式结冰传感器10包括发射光纤束、接收光纤束、以及发射光纤束、接收光纤束集合而成的集束光纤束，所述发射光纤束连接有光发射电路，所述接收光纤束连接有信号检测电路。集束光纤束一端与壳体表面齐平，加工成弧形端面，构成光纤式结冰传感器的探测端。发射光纤束和接收光纤束通过法兰盘固定在壳体内部，法兰盘上安装电路板，电路板上设置光发射电路和信号检测电路，信号检测电路与航空线缆连接。
光发射电路向发射光纤束发射特定光谱的光，当光纤式结冰传感器探测端有结冰时，光在冰层中发生反射、衍射或折射，接收光纤束能够接收反射、衍射或折射后返回的光。参照图5，信号检测电路包括光电转换电路、滤波电路、信号提取电路以及信号放大电路。光电转换电路将接收光纤束返回的光转换成电信号，该电信号经滤波电路、信号提取电路进行过滤、提取，然后通过信号放大电路将电信号放大，最后输出电压信号，根据电压信号的变化来判断光纤式结冰传感器探测端的结冰厚度。光纤式结冰传感器测得的结冰厚度电压信号通过航空线缆传输至解算器的嵌入式微控制器，嵌入式微控制器的模拟数字转换单元将结冰厚度电压信号转换成数字信号，同时嵌入式微控制器的计时器记录当前结冰厚度对应的时间戳，每次采集的结冰厚度数字信号及对应的时间戳保存在嵌入式微控制器的内部存储器。嵌入式微控制器根据结冰厚度数字信号差与时间戳差值的比率计算出结冰速率。解算器将得到的结冰速率信号通过第二航空连接器传输至飞机控制系统。因光纤式结冰传感器与飞机在同一结冰气象条件下，根据光纤式结冰传感器探测端的结冰厚度与结冰速率可直接推导出飞机相应部位的结冰厚度与结冰速率。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种用于检测飞机结冰速率的传感装置，其特征在于：包括光纤式结冰传感器、安装组件以及解算器，所述光纤式结冰传感器通过所述安装组件安装于飞机蒙皮表面，所述解算器与所述光纤式结冰传感器电连接。
2.根据权利要求1所述的用于检测飞机结冰速率的传感装置，其特征在于：所述解算器包括机箱以及安装于机箱内部的电路板，所述电路板集成设置有嵌入式微控制器，所述机箱的外部设置有航空连接器。
3.根据权利要求2所述的用于检测飞机结冰速率的传感装置，其特征在于：所述航空连接器包括第一航空连接器和第二航空连接器，所述第一航空连接器通过航空线缆与所述光纤式结冰传感器连接，所述第二航空连接器用于连接飞机的控制系统。
4.根据权利要求1所述的用于检测飞机结冰速率的传感装置，其特征在于：所述安装组件包括盖体、与盖体连接的底座、以及设置于底座的耳板，所述盖体安装于所述光纤式结冰传感器的尾端，所述耳板设置有用于穿过螺钉的螺孔，所述底座通过耳板与飞机蒙皮固定连接。
5.根据权利要求4所述的用于检测飞机结冰速率的传感装置，其特征在于：所述底座内部设置有与所述盖体连通的空腔，所述光纤式结冰传感器与所述解算器通过航空线缆连接，所述航空线缆穿过所述空腔。
6.根据权利要求1所述的用于检测飞机结冰速率的传感装置，其特征在于：所述光纤式结冰传感器包括发射光纤束、接收光纤束、以及发射光纤束与接收光纤束集合而成的集束光纤束，所述发射光纤束连接有光发射电路，所述接收光纤束连接有信号检测电路。
7.根据权利要求6所述的用于检测飞机结冰速率的传感装置，其特征在于：所述信号检测电路包括依次连接的光电转换电路、滤波电路、信号提取电路以及信号放大电路，光电转换电路用于将接收光纤束返回的光转换成电信号，滤波电路用于过滤所述电信号，信号放大电路用于放大所述电信号。
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| CN201920617687.1U CN209524883U (zh) | 2019-04-30 | 2019-04-30 | 一种用于检测飞机结冰速率的传感装置 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114132512A (zh) * | 2022-02-07 | 2022-03-04 | 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 | 一种光纤结冰传感器探头及调节方法 |
| CN114162331A (zh) * | 2022-02-14 | 2022-03-11 | 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 | 一种结冰探测装置及结冰探测方法 |
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| CN114162331A (zh) * | 2022-02-14 | 2022-03-11 | 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 | 一种结冰探测装置及结冰探测方法 |
| CN114162331B (zh) * | 2022-02-14 | 2022-04-29 | 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 | 一种结冰探测装置及结冰探测方法 |
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