DE2707009C2

DE2707009C2 - Eiswarensensor

Info

Publication number: DE2707009C2
Application number: DE19772707009
Authority: DE
Inventors: Hartmut Ing.(Grad.) 8035 Gauting Euer
Original assignee: Apparatebau Gauting GmbH
Current assignee: Apparatebau Gauting GmbH
Priority date: 1977-02-18
Filing date: 1977-02-18
Publication date: 1984-12-06
Also published as: DE2707009A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Eiswarnsensor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Eiswarnsensor der vorstehend bezeichneten Art ist generell bereits bekannt (US-PS 23 59 787). Bei dem betreffenden bekannten Eiswarnsensor wird auf optischem Wege festgestellt, ob sich auf einer Detektionsfläche eine Eisschicht befindet. Die betreffende Fläche ist die Grundfläche eines Prismas, die bündig in einer Flugzeugaußenhaut, insbesondere in einer Tragfläche, angeordnet ist. Der Lichtstrahl, der aus einer Lichtquelle auf die betreffende Grundfläche des Prismas trifft, wird dort total reflektiert und gelangt in einen Lichtdetektor. Beim Aufwachsen einer Eisschicht auf der Grundfläche des Prismas ändert sich der Sprung in dem Brechungsindex an dieser Grundfläche, da der Brechungsindex von Eis verschieden ist von dem Brechungsindex von Luft. Dadurch verändert sich der Grenzwinkel der Totalreflexion, so daß im Ergebnis weniger Licht in den Lichtdetektor gelangt. Der betreffende Detektor zeigt auf diese Weise die Bildung einer Eisschicht an. Von Nachteil dabei ist, daß sich an der Grundfläche des Prismas auch dann eine Änderung in dem Sprung des Brechungsindexes ergibt, wenn sich auf der Flugzeugaußenhaut und damit auf der Grundfläche des Prismas eine Wasserschicht, z. B. infolge von Regen ausgebildet. Auch in diesem Fall würde weniger Licht in den Lichtdetektor einfallen und fälschlicherweise die Bildung einer Eisschicht anzeigen.

Es ist ferner bekannt (DE-OS 25 30 357), zur Anzeige einer Eisbildung und zur Einleitung einer Enteisung, in unmittelbare Nähe einer Testfläche einen Kanal münden zu lassen, dessen öffnung in einem bestimmten Abstand auf die betreffende Testfläche gerichtet ist und durch den ein gasförmiges Medium auf die betreffende Testfläche auftrifft wobei hinter der genannten öffnung ein Meßfühler und eine eisbefreiende Einrichtung vorgesehen sind. Von Nachteil dabei ist jedoch, daß nicht nur der Aufbau und die Wartung sehr aufwendig sind, sondern daß überdies verhältnismäßig viel Platz benötigt wird, was für die Luftfahrt nachteilig ist Die Testflächen sind im übrigen nicht bündig mit der Flugzeugstruktur angeordnet weshalb sie erosions- und korrosionsempfindlich sind.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde einen Eiswarnsensor zu schaffen, bei dem mit relativ geringem Aufwand eine sichere Unterscheidung zwischen dem Vorhandensein von Wasser und von Eis ermöglicht ist

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch den im Anspruch 1 gekennzeichneten Eiswarnsensor.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß mit einem insgesamt relativ geringen Aufwand eine sichere Unterscheidung zwischen dem Vorhandensein von Wasser und von Eis möglich ist wobei zugleich ein robuster und einen geringen Platzbedarf erfordernder Aufbau ermöglicht ist, wie er insbesondere im militärischen Anwendungsfällen von Bedeutung ist Damit eignet sich die vorliegende Erfindung besonders günstig für den Einsatz in Flugzeugen und in den Fällen, in denen eine leichte Wartung vorzusehen ist.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch einen Eiswarnsensor, F i g. 2 eine Draufsicht auf eine Detektionsfläche,

F i g. 3 ein Blockschaltbild.

F i g. 1 zeigt eine Detektionsfläche 1 (z. B. aus Saphir), das von einer Lichtquelle 2 beleuchtet wird. Bei Vereisung entsteht eine starke Streulichtkomponente, die über eine bikonvexe Sammellinse 3 einem Lichtdetektor 4 zugeführt wird.

Das empfangene Streulicht wird in einer Elektronik-Einheit aufbereitet und als Ausgangsinformation »Eis: Ja oder Nein« zur Verfügung gestellt. Um die Gesamtfunktion lückenlos zu testen, ist es erforderlich, eine reflektierende Fläche, wie sie durch Vereisung der von einem Deckglas gebildeten Detektionsfläche 1 entsteht, zu simulieren. Dies wird dadurch erreicht, daß in dem Strahlengang ein Flüssigkristall S angeordnet ist Der Flüssigkristall S ist im Normalzustand transparent Beim Anlegen einer Spannung (Test) bildet sich eine geordnete Kristallstruktur, die zu einer reflektierenden Fläche führt. Außen mit der Flugzeughaut 6 ist die Detektionsfläche 1 bündig. Weiterhin ist aus dem Querschnitt die Vereisung 7, das Gehäuse 8, die bikonkave Linse 9 mit der Deckglasbeleuchtung 10, die Elektronik-Einheit 11, das reflektierte Streulicht 12 und ein Steckeranschluß 13 zu ersehen.

F i g. 2 zeigt den Streulicht-Bereich 14 und den Hautfeld-Bereich 15.

F i g. 3 zeigt im Blockschaltbild die Detektionsfläche 1, den Deckglas-Temperaturfühler 16, den Flüssigkristall 5, das photoelektrische Sender/Empfänger System mit abgestimmter Wellenlänge und Empfindlichkeit mit gepulster Sendeleistung 18, eine Reflektor-»Ein«-Steuerung 19, eine Reflektorheizung mit Temperaturfühler 20, eine konstante Heizleistungsquelle 21, einen Befehlsgeber »Test« 22, einen Impulsverstärker 23, einen Erregerfrequenz-Generator 24, einen frequenzselektiven Signalverstärker 25, einen Befehlsspeicher 26, einen Diskriminator 27, einen Zeitmessungs-Diskriminator 28,

einen Befehlsgeber »Vereisungsstärke« 29, einen Ausgang Vereisung ja/Nein 30 und einen Ausgang über die Vereisungsstärke 31.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

10

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45

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55

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Claims

Patentansprüche:

1. Eiswarnsensor mit einer Detektionsfläche (1) aus hartem, erosionsbeständigem Glas, die bündig in der Flugzeugaußenhaut (15) liegt, mit einer Lichtquelle (2), die Licht auf die Innenseite der Detektionsfläche (1) wirft und mit einem Lichtdetektor (4), der die Intensität des von der Detektionsfläche (1) zurückgeworfenen Lichtes feststellt, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtdetektor (4) die Intensität des von der Detektionsfläche (1) durch Streuung zurückgeworfenen Lichtes ermittelt

2. Eiswarnsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Lichtquelle (2) emittierte Licht in einem Wellenlängenbereich liegt, in dem das Reflexionsvermögen von Eis maximal ist und daß der Lichtdetektor (4) auf diesem Wellenlängenbereich abgestimmt ist.

3. Eiswarnsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionsfläche (1) mit einer konstanten Heizleistungsquelle (21) und einer Temperaturmeßeinrichtung (16) versehen ist

4. Eiswarnsensor nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang zwischen der Lichtquelle (2) und dem Lichtdetektor (4) ein Flüssigkristall (5) angeordnet ist.

5. Eiswarnsensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß der Flüssigkristall (5) eine Heizung mit einem Temperaturfühler (20) aufweist.