RU2565416C1 - Icing indicator - Google Patents
Icing indicator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2565416C1 RU2565416C1 RU2014123890/08A RU2014123890A RU2565416C1 RU 2565416 C1 RU2565416 C1 RU 2565416C1 RU 2014123890/08 A RU2014123890/08 A RU 2014123890/08A RU 2014123890 A RU2014123890 A RU 2014123890A RU 2565416 C1 RU2565416 C1 RU 2565416C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- icing
- polarizer
- photodetector
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к средствам сигнализации и контроля и может быть использовано для дистанционного обнаружения обледенения элементов конструкции различных объектов, например летательных аппаратов.The invention relates to means of signaling and control and can be used for remote detection of icing structural elements of various objects, such as aircraft.
Известно устройство для определения наличия обледенения (авторское свидетельство SU №1837342 от 21.02.89, опубл. в Бюл. №32, 1993, МПК G08B 19/02), содержащее установленные в светозащитном корпусе источник света и поляризатор, контрольную поверхность, за которой установлен первый фотодатчик, находящийся перед размещенными во втором светозащитном корпусе анализатором и установленным за ним вторым фотодатчиком, схему измерения и сравнения тока фотодатчиков, включающую в себя первый и второй резисторы, первый, второй и третий микроамперметры, первый и второй источники стабилизированного напряжения.A device for determining the presence of icing (copyright certificate SU No. 1837342 of 02.21.89, published in Bul. No. 32, 1993, IPC G08B 19/02), containing a light source and a polarizer installed in a lightproof housing, a control surface behind which is installed the first photosensor, located in front of the analyzer located in the second lightproof housing and the second photosensor installed behind it, a circuit for measuring and comparing the photosensor current, including the first and second resistors, the first, second and third microammeters, the first and second swarm sources of stabilized voltage.
Это устройство формирует поляризованный световой поток, который проходит через оптически прозрачную контрольную поверхность, достигает первого фотодатчика и, пройдя через анализатор, достигает второго фотодатчика. При наличии льда на контрольной поверхности степень поляризации светового потока, прошедшего через лед, уменьшается, вследствие чего интенсивность светового потока за анализатором возрастает. По соотношению величин токов, протекающих в цепи первого и второго фотодатчиков, определяют наличие обледенения.This device generates a polarized light flux that passes through the optically transparent control surface, reaches the first photosensor and, passing through the analyzer, reaches the second photosensor. If there is ice on the control surface, the degree of polarization of the light flux passing through the ice decreases, as a result of which the light flux intensity behind the analyzer increases. The ratio of the currents flowing in the circuit of the first and second photosensors determines the presence of icing.
Недостатками первого аналога являются низкая помехозащищенность, нестабильность схемы измерения и сравнения тока фотодатчиков, нуждающейся в балансировке, отсутствие технических средств, автоматически формирующих сигнал оповещения о наличии обледенения, что в совокупности снижает надежность сигнализации.The disadvantages of the first analogue are low noise immunity, the instability of the measurement and comparison of the current of the photosensors that need balancing, the lack of technical means that automatically generate a warning signal about icing, which together reduces the reliability of the alarm.
Известен оптоэлектронный сигнализатор обледенения (патент РФ №2332724 от 05.02.2007, опубл. в Бюл. №24, 2008, МПК G08B 19/02), содержащий оптический излучатель, передающий и приемный световоды, фотоприемник, блок обработки сигналов и индикатор наличия обледенения, модулятор, подключенный к оптическому излучателю, оптически сопряженному через передающий световод, поляризатор, оптически прозрачный обогреваемый обтекатель излучателя, оптически прозрачный обтекатель фотоприемника с управляемым обогревом, анализатор и приемный световод с фотоприемником, к выходу которого подключен блок обработки сигналов, устройство управления, вход которого соединен с выходом блока обработки сигналов, а выход одновременно с входом индикатора наличия обледенения, управляющим входом оптически прозрачного обтекателя фотоприемника с управляемым подогревом и входом устройства измерения интенсивности обледенения.Known optoelectronic icing warning device (RF patent No. 2332724 of 02/05/2007, published in Bull. No. 24, 2008, IPC G08B 19/02), containing an optical emitter, transmitting and receiving optical fibers, a photodetector, a signal processing unit and an indicator of icing, a modulator connected to an optical emitter optically coupled through a transmitting optical fiber, a polarizer, an optically transparent heated radiator fairing, an optically transparent controlled-heat fairing photodetector, an analyzer and a receiving optical fiber with a photodetector, the output of which is connected to a signal processing unit, a control device, the input of which is connected to the output of the signal processing unit, and the output simultaneously with the input of the icing indicator, controlling the input of the optically transparent fairing of the photodetector with controlled heating and the input of the icing intensity measuring device.
В этом сигнализаторе обледенения плоскость поляризации анализатора повернута на 90° относительно плоскости поляризации поляризатора, поэтому в случае отсутствия льда на поверхности оптически прозрачного обтекателя фотоприемника излучение на выход анализатора не проходит и оптический сигнал через приемный световод на вход фотоприемника не поступает, при этом не формируется сигнал на выходе фотоприемника и устройство управления не выдает сигнал на индикатор наличия обледенения. Если на поверхности оптически прозрачного обтекателя фотоприемника появляется лед, то изменяется степень поляризации проходящего оптического излучения, вследствие чего увеличивается интенсивность оптического излучения за анализатором, что служит основанием для формирования сигнала оповещения о наличии обледенения.In this icing device, the analyzer’s plane of polarization is rotated 90 ° relative to the plane of polarization of the polarizer, therefore, in the absence of ice on the surface of the optically transparent fairing of the photodetector, radiation does not pass to the output of the analyzer and the optical signal does not arrive at the input of the photodetector, and no signal is generated at the output of the photodetector and the control device does not give a signal to the indicator of icing. If ice appears on the surface of the optically transparent fairing of the photodetector, then the degree of polarization of the transmitted optical radiation changes, as a result of which the intensity of the optical radiation behind the analyzer increases, which serves as the basis for the formation of a warning signal about icing.
Недостатком второго аналога низкая надежность сигнализации, поскольку как в случае отсутствия льда на контрольной поверхности при нормальном функционировании сигнализатора, так и при возникновении аварийной ситуации, например, в случае неисправности модулятора, оптического излучателя, передающего или приемного световодов, поляризатора, анализатора, подогреваемых обтекателей и фотоприемника сигнал на выходе фотоприемника не формируется, однако аналог не содержит технических средств, оповещающих о появлении этих и других подобных неисправностей.The disadvantage of the second analogue is the low reliability of the alarm, because both in the absence of ice on the control surface during normal operation of the signaling device, and in the event of an emergency, for example, in the event of a malfunction of the modulator, optical emitter, transmitting or receiving optical fibers, polarizer, analyzer, heated fairings and photodetector, the signal at the output of the photodetector is not formed, however, the analogue does not contain technical means notifying the appearance of these and other similar serviceability.
Известен сигнализатор обледенения (Ильин О. Сигнализатор обледенения. - Радио, 2010, №8, с. 40, 41), содержащий генератор импульсов, соединенный выходом с входом усилителя мощности, выход которого подключен к входу оптического излучателя, сопряженного оптически через передающий объектив, первый поляризатор, контрольную поверхность, второй поляризатор (анализатор) и приемный объектив с фотоприемником, к выходу которого подключен вход усилителя, соединенного выходом через последовательно включенные амплитудный детектор и интегратор с входом порогового устройства, подключенного выходом к входу узла индикации обледенения.Known icing warning device (Ilyin O. Icing warning device. - Radio, 2010, No. 8, p. 40, 41), containing a pulse generator connected to the output of the input of the power amplifier, the output of which is connected to the input of an optical emitter, coupled optically through a transmitting lens, a first polarizer, a control surface, a second polarizer (analyzer) and a receiving lens with a photodetector, the output of which is connected to the input of an amplifier connected by an output through a series-connected amplitude detector and an integrator with input p stratum device connected to the output node entry indicating icing.
В этом аналоге при появлении льда на контрольной поверхности происходит деполяризация отраженного ото льда оптического излучения, что вызывает возрастание уровня сигнала на входе фотоприемника и, как следствие, срабатывание порогового устройства, в результате чего узлом индикации формируется сигнал оповещения о наличии обледенения.In this analogue, when ice appears on the control surface, the optical radiation reflected from the ice is depolarized, which causes an increase in the signal level at the photodetector input and, as a result, the threshold device is triggered, as a result of which an icing warning signal is generated by the display unit.
Недостатками третьего аналога являются низкая информативность и надежность сигнализации, поскольку он не содержит технических средств, позволяющих производить оценку степени и интенсивности обледенения, а также оповещающих о наличии аварийной ситуации, произошедшей вследствие выхода из строя элементов сигнализатора.The disadvantages of the third analogue are the low informativeness and reliability of the alarm, since it does not contain technical means that make it possible to assess the degree and intensity of icing, as well as warning about the presence of an emergency that occurred as a result of failure of the alarm elements.
Известен сигнализатор обледенения (патент РФ №2335434 от 01.03.2007, опубл. в Бюл. №28, 2008, МПК B64D 15/22), предназначенный для контроля обледенения лопастей винта вертолета, состоящий из приемной оптической системы, фотоприемника, блока обработки сигналов, импульсного генератора, модулятора, выход которого подключен к управляющему входу импульсного генератора, а вход - к выходу синхронизатора, оптического излучателя, соединенного с выходом импульсного генератора и излучающего через передающую оптическую систему, поляризатор, оптически прозрачный обогреваемый обтекатель излучателя в направлении отражающей поверхности передней кромки лопасти винта вертолета и оптически сопряженный через оптически прозрачный обогреваемый обтекатель фотоприемника, анализатор и приемную оптическую систему с фотоприемником, соединенным с входом блока обработки сигналов, к выходу которого подключены входы индикатора наличия обледенения и устройства управления противообледенительной системой.Known icing signaling device (RF patent No. 2335434 dated 01.03.2007, published in Bul. No. 28, 2008, IPC B64D 15/22), designed to control icing of the helicopter rotor blades, consisting of a receiving optical system, a photodetector, a signal processing unit, pulse generator, modulator, the output of which is connected to the control input of the pulse generator, and the input to the output of the synchronizer, an optical emitter connected to the output of the pulse generator and radiating through a transmitting optical system, a polarizer optically transparent about heated radiator fairing in the direction of the reflecting surface of the leading edge of the rotor blade of the helicopter and optically coupled through an optically transparent heated fairing of the photodetector, an analyzer and a receiving optical system with a photodetector connected to the input of the signal processing unit, to the output of which are connected the inputs of the icing indicator and anti-icing control system .
В этом сигнализаторе плоскость поляризации анализатора повернута относительно плоскости поляризации поляризатора на угол, обеспечивающий отсутствие излучения, проходящего через анализатор при отражении от свободной ото льда поверхности. Поэтому в случае отсутствия льда на этой поверхности оптический сигнал через приемную оптическую систему на вход фотоприемника не поступает, и соответственно не формируются сигналы на индикатор наличия обледенения и на устройство управления противообледенительной системой. Если на контролируемой поверхности появляется лед, то изменяется степень поляризации отраженного оптического излучения, вследствие чего увеличивается интенсивность оптического излучения за анализатором, что служит основанием для формирования сигнала оповещения о наличии обледенения.In this detector, the plane of polarization of the analyzer is rotated relative to the plane of polarization of the polarizer by an angle, which ensures the absence of radiation passing through the analyzer when reflected from an ice-free surface. Therefore, in the absence of ice on this surface, the optical signal through the receiving optical system does not arrive at the input of the photodetector, and accordingly, signals are not generated to the icing indicator and to the anti-icing system control device. If ice appears on the controlled surface, the degree of polarization of the reflected optical radiation changes, as a result of which the intensity of the optical radiation behind the analyzer increases, which serves as the basis for the formation of a warning signal about the presence of icing.
Этот аналог определяет лишь факт начала и окончания обледенения, но не информирует о степени и интенсивности обледенения, поэтому информативность сигнализации аналога низкая. Кроме того, сигнал на выходе фотоприемника этого аналога может отсутствовать, например, и в случае неисправности оптического излучателя, передающей или приемной оптических систем, подогреваемых обтекателей и фотоприемника. При появлении этих и других подобных неисправностей данный сигнализатор становится неработоспособным, но поскольку он не содержит технических средств, оповещающих о возникновении аварийной ситуации, надежность сигнализации четвертого аналога низкая.This analogue determines only the fact of the beginning and end of icing, but does not inform about the degree and intensity of icing, therefore, the information content of the analogue signal is low. In addition, the signal at the output of the photodetector of this analogue may be absent, for example, in the event of a malfunction of the optical emitter, transmitting or receiving optical systems, heated fairings and a photodetector. When these and other similar malfunctions occur, this signaling device becomes inoperative, but since it does not contain technical equipment that notifies of an emergency, the reliability of the fourth analog alarm is low.
Известен сигнализатор обледенения (Ильин О. Сигнализатор обледенения. - Моделист-конструктор, 2011, №9, с. 23-25), предназначенный для контроля обледенения лопастных роторных агрегатов, содержащий передающее устройство, включающее в себя узел синхронизации, который сопряжен с лопастным ротором посредством обтюратора, закрепленного на его валу, первого оптического излучателя и первого фотоприемника, подключенного выходом к входу формирователя импульсов, соединенного выходом с первым выходом узла синхронизации, при этом первый выход узла синхронизации подключен к входу импульсного генератора, соединенного выходом с входом усилителя мощности, выход которого подключен к входу второго оптического излучателя, излучающего через передающую оптическую систему и поляризатор в направлении отражающей поверхности лопасти ротора и оптически сопряженный через поляризатор приемного устройства (анализатор), плоскость поляризации которого повернута на угол, обеспечивающий минимальный уровень проходящего через него отраженного оптического излучения, и приемную оптическую систему с фотоприемником, выход которого подключен к первому входу усилителя, вход стробирования которого соединен со вторым выходом узла синхронизации, при этом выход усилителя подключен через последовательно соединенные детектор, интегратор и узел сравнения (пороговое устройство) к входу узла индикации наличия обледенения.Known icing warning device (Ilyin O. Icing warning device. - Modeller, 2011, No. 9, p. 23-25), designed to control icing of rotor rotor assemblies, containing a transmitting device that includes a synchronization unit that is paired with a rotor rotor by means of a shutter mounted on its shaft, a first optical emitter and a first photodetector connected by an output to the input of a pulse shaper connected by an output to the first output of the synchronization unit, while the first output of the syn the ionization device is connected to the input of a pulse generator connected by the output to the input of a power amplifier, the output of which is connected to the input of a second optical emitter emitting through the transmitting optical system and the polarizer in the direction of the reflective surface of the rotor blade and optically coupled through the polarizer of the receiving device (analyzer), the plane of polarization of which is rotated by an angle that provides the minimum level of reflected optical radiation passing through it, and a receiving optical system with f a receiver, the output of which is connected to the first input of the amplifier, the gating input of which is connected to the second output of the synchronization unit, while the output of the amplifier is connected through a series-connected detector, integrator and comparison unit (threshold device) to the input of the icing presence indication unit.
В этом сигнализаторе обледенения поляризованный оптический луч достигает поверхности лопасти ротора и, отражаясь от нее, попадает на вход приемного устройства. При наличии в контролируемой зоне лопасти льда отраженное от него оптическое излучение деполяризуется. Отраженное оптическое излучение, у которого плоскость поляризации совпадает с плоскостью поляризации анализатора, проходит через анализатор с минимальным ослаблением, вследствие чего амплитуда сигнала на выходе фотоприемника, а следовательно, и напряжение сигнала на входе узла сравнения возрастает. Если напряжение на входе узла сравнения превышает пороговый уровень, то формируется сигнал оповещения о наличии обледенения, который воспроизводится узлом индикации.In this icing detector, a polarized optical beam reaches the surface of the rotor blade and, reflected from it, enters the input of the receiving device. If there is an ice blade in the controlled area, the optical radiation reflected from it is depolarized. The reflected optical radiation, in which the plane of polarization coincides with the plane of polarization of the analyzer, passes through the analyzer with minimal attenuation, as a result of which the amplitude of the signal at the output of the photodetector, and hence the signal voltage at the input of the comparison node, increases. If the voltage at the input of the comparison node exceeds the threshold level, then a warning signal about the presence of icing is generated, which is reproduced by the display node.
Недостатками пятого аналога являются низкая информативность и надежность сигнализации, поскольку он не содержит технических средств, позволяющих производить оценку степени и интенсивности обледенения, а также оповещающих о наличии аварийной ситуации, произошедшей вследствие выхода из строя элементов сигнализатора.The disadvantages of the fifth analogue are the low informativeness and reliability of the alarm, since it does not contain technical means that make it possible to assess the degree and intensity of icing, as well as warning about the presence of an emergency that occurred due to failure of the alarm elements.
Известен сигнализатор обледенения лопастей роторного агрегата (патент РФ №2473972 от 17.01.2012, опубл. в Бюл. №3, 2013, МПК G08B 19/02, B64D 15/22), содержащий передающее устройство, включающее в себя сопряженный с ротором синхронизатор, первый выход которого подключен к первому входу генератора импульсов, соединенного выходом с входом усилителя мощности, выход которого подключен к входу оптического излучателя, излучающего через передающую оптическую систему и поляризатор в направлении отражающей поверхности лопасти ротора и оптически сопряженный через анализатор и оптическую систему приемного устройства, содержащего индикатор наличия обледенения и пороговое устройство, с фотоприемником, выход которого подключен к первому входу усилителя, первый и второй счетчики-дешифраторы, при этом вход порогового устройства соединен с выходом усилителя, выход порогового устройства подключен к первому входу первого и к первому входу второго счетчиков-дешифраторов, второй вход первого и второй вход второго счетчиков-дешифраторов соединены соответственно со вторым и с третьим выходами синхронизатора, четвертый выход синхронизатора соединен с третьим входом первого и с третьим входом второго счетчиков-дешифраторов, пятый выход синхронизатора подключен ко второму входу генератора импульсов, вход стробирования усилителя соединен с первым выходом синхронизатора, N выходов первого и М выходов второго счетчиков-дешифраторов подключены соответственно к N и М входам индикатора наличия обледенения, содержащего N первых и М вторых элементов индикации, где N и М - целые числа больше нуля.A known indicator of icing of the blades of the rotor unit (RF patent No. 2473972 from 01/17/2012, published in Bul. No. 3, 2013, IPC G08B 19/02, B64D 15/22) containing a transmitting device including a synchronizer associated with the rotor, the first output of which is connected to the first input of the pulse generator, connected by the output to the input of the power amplifier, the output of which is connected to the input of the optical emitter emitting through the transmitting optical system and the polarizer in the direction of the reflective surface of the rotor blade and optically coupled through a an analyzer and an optical system of a receiving device containing an indicator of icing and a threshold device, with a photodetector, the output of which is connected to the first input of the amplifier, the first and second counters-decoders, while the input of the threshold device is connected to the output of the amplifier, the output of the threshold device is connected to the first input the first and the first input of the second counter-decoders, the second input of the first and second input of the second counter-decoders are connected respectively to the second and third outputs of the synchronizers RA, the fourth synchronizer output is connected to the third input of the first and third input of the second counter-decoders, the fifth synchronizer output is connected to the second input of the pulse generator, the amplifier gating input is connected to the first output of the synchronizer, N outputs of the first and M outputs of the second counter-decoders are connected, respectively to N and M inputs of the indicator of the presence of icing, containing N first and M second display elements, where N and M are integers greater than zero.
Этот аналог имеет высокую информативность сигнализации, так как позволяет не только обнаруживать наличие обледенения, но и получать информацию о распределении льда вдоль направления вращения лопастей, в частности, в зоне их наиболее интенсивного обледенения - передней кромки лопастей ротора.This analogue has a high informativeness of signaling, since it allows not only to detect the presence of icing, but also to obtain information about the distribution of ice along the direction of rotation of the blades, in particular, in the zone of their most intense icing - the leading edge of the rotor blades.
Недостатком шестого аналога является низкая надежность сигнализации, поскольку он не содержит технических средств, оповещающих о наличии аварийной ситуации, произошедшей вследствие выхода из строя элементов сигнализатора.The disadvantage of the sixth analogue is the low reliability of the alarm, since it does not contain technical equipment that informs about the presence of an emergency that occurred as a result of failure of the alarm elements.
Известен сигнализатор обледенения, предназначенный для контроля наличия льда на лопастях винта вертолета (патент РФ №2446080 от 27.09.2010, опубл. в Бюл. №9, 2012, МПК B64D 15/20, G08 19/02), содержащий приемную оптическую систему, фотоприемник, блок обработки сигналов, импульсный генератор, модулятор, выход которого подключен к управляющему входу импульсного генератора, а вход - к выходу синхронизатора, оптический излучатель, соединенный с выходом импульсного генератора, излучающий через передающую оптическую систему, поляризатор, оптически прозрачный обогреваемый обтекатель излучателя в направлении отражающей поверхности передней кромки лопасти винта вертолета и оптически сопряженный через оптически прозрачный обогреваемый обтекатель фотоприемника, анализатор и приемную оптическую систему с фотоприемником, соединенным с первым входом блока обработки сигналов, к первому выходу которого подключен вход устройства управления противообледенительной системой, фотоприемник выполнен в виде N фоточувствительных элементов, где N - целое число больше единицы, подключенных своими выходами соответственно к N входам блока обработки сигналов, первые N выходов которого соединены соответственно с N входами индикатора наличия обледенения, включающего в себя N элементов индикации, блок пороговых напряжений и блок аварийной сигнализации, при этом первый и второй выходы блока пороговых напряжений подключены соответственно к (N+1)-му и (N+2)-му входам блока обработки сигналов, вторые N выходов блока обработки сигналов соединены соответственно с N входами блока аварийной сигнализации, выход синхронизатора соединен с входом стробирования блока обработки сигналов, а анализатор повернут относительно поляризатора на угол, обеспечивающий неортогональность их плоскостей поляризации.Known icing warning device designed to control the presence of ice on the rotor blades of a helicopter (RF patent No. 2446080 from 09/27/2010, published in Bul. No. 9, 2012, IPC B64D 15/20, G08 19/02), containing a receiving optical system, photodetector, signal processing unit, pulse generator, modulator, the output of which is connected to the control input of the pulse generator, and the input to the synchronizer output, an optical emitter connected to the output of the pulse generator, radiating through a transmitting optical system, a polarizer, optically transparent heating blown radiator cowl in the direction of the reflecting surface of the leading edge of the rotor blade of the helicopter and optically coupled through an optically transparent heated fairing of the photodetector, an analyzer and a receiving optical system with a photodetector connected to the first input of the signal processing unit, to the first output of which is connected the input of the anti-icing control device, the photodetector made in the form of N photosensitive elements, where N is an integer greater than one connected by its outputs with respectively, to the N inputs of the signal processing unit, the first N outputs of which are connected respectively to the N inputs of the icing indicator, including N indication elements, the threshold voltage unit and the alarm unit, while the first and second outputs of the threshold voltage unit are connected respectively to (N +1) -th and (N + 2) -th inputs of the signal processing unit, the second N outputs of the signal processing unit are connected respectively to the N inputs of the alarm unit, the synchronizer output is connected to the gating input of the block signal processing, and the analyzer is rotated relative to the polarizer by an angle that ensures the nonorthogonality of their polarization planes.
В этом аналоге поляризованный оптический луч достигает поверхности передней кромки лопасти несущего винта вертолета, отражается от нее, а затем, пройдя через оптически прозрачный обогреваемый обтекатель фотоприемника, анализатор и приемную оптическую систему, попадает на N фоточувствительных элементов фотоприемника, преобразующего принятое оптическое излучение в электрический сигнал. Если вследствие соответствующих условий окружающей среды на каких-либо участках отражающей поверхности передней кромки лопасти появляется лед, то отраженное от этих участков оптическое излучение деполяризуется.In this analogue, the polarized optical beam reaches the surface of the leading edge of the rotor blade of the helicopter, is reflected from it, and then, passing through the optically transparent heated fairing of the photodetector, the analyzer and the receiving optical system, it enters N photosensitive elements of the photodetector that converts the received optical radiation into an electrical signal . If, due to appropriate environmental conditions, ice appears in some areas of the reflecting surface of the leading edge of the blade, the optical radiation reflected from these areas is depolarized.
Отраженное оптическое излучение, у которого плоскость поляризации совпадает с плоскостью поляризации анализатора, проходит через него с минимальным ослаблением, вследствие чего уровень сигнала на выходе фоточувствительных элементов фотоприемника, в поле зрения которых попадают участки, покрытые льдом, возрастает. Когда амплитуда какого-либо из этих сигналов превышает верхний уровень порогового напряжения, блок обработки сигналов формирует на своем соответствующем N-м выходе сигнал на включение N-го элемента индикации индикатора наличия обледенения.The reflected optical radiation, in which the plane of polarization coincides with the plane of polarization of the analyzer, passes through it with minimal attenuation, as a result of which the signal level at the output of the photosensitive elements of the photodetector, in the field of view of which are areas covered with ice, increases. When the amplitude of any of these signals exceeds the upper level of the threshold voltage, the signal processing unit generates a signal at its corresponding Nth output to turn on the Nth icing indicator indicator element.
Этот аналог информирует не только о факте наличия обледенения, но и о распределении льда вдоль передней кромки лопасти, а также о степени и интенсивности ее обледенения в зависимости от величины площади поверхности лопасти, покрытой льдом, что позволяет рациональным образом управлять энергетическими затратами противообледенительной системы вертолета. Кроме того, пятый аналог формирует аварийный сигнал о наличии неисправности оптического излучателя, передающей или приемной оптических систем, поляризатора, анализатора, подогреваемых обтекателей, одного или нескольких фоточувствительных элементов фотоприемника, что повышает надежность сигнализации.This analogue informs not only about the fact of icing, but also about the distribution of ice along the leading edge of the blade, as well as about the degree and intensity of icing, depending on the surface area of the blade covered with ice, which makes it possible to rationally control the energy costs of the helicopter anti-icing system. In addition, the fifth analogue generates an alarm signal about the presence of a malfunction of the optical emitter, transmitting or receiving optical systems, polarizer, analyzer, heated fairings, one or more photosensitive elements of the photodetector, which increases the reliability of the alarm.
Также известен сигнализатор обледенения лопастей несущего винта вертолета (патент РФ №2507125 от 23.05.2012, опубл. в Бюл. №5, 2014, МПК B64D 15/20), содержащий синхронизатор, сопряженный посредством механизма вращения несущего винта с лопастью, приемную оптическую систему, фотоприемник, выполненный в виде N линейно расположенных фоточувствительных элементов, где N - целое число больше единицы, подключенных своими выходами соответственно к N входам блока обработки сигналов, (N+1)-й и (N+2)-й входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам блока пороговых напряжений, а N вторых выходов - соответственно к N входам блока аварийной сигнализации, вход стробирования блока обработки сигналов соединен с первым выходом синхронизатора и с входом модулятора, выход модулятора подключен к управляющему входу импульсного генератора, выход импульсного генератора соединен с входом оптического излучателя, излучающего через передающую оптическую систему, поляризатор, оптически прозрачный обогреваемый обтекатель излучателя в направлении отражающей поверхности лопасти несущего винта вертолета и оптически сопряженный через оптически прозрачный обогреваемый обтекатель фотоприемника, анализатор, повернутый относительно поляризатора на угол, обеспечивающий неортогональность их плоскостей поляризации, и приемную оптическую систему с фотоприемником, многоэлементный индикатор наличия обледенения, устройство управления противообледенительной системой, блок памяти и регистр сдвига, при этом N первых входов блока памяти подключены соответственно к N первым выходам блока обработки сигналов, М вторых входов блока памяти подключены соответственно к М выходам регистра сдвига, где М - целое число больше единицы, первый и второй входы регистра сдвига соединены соответственно с первым и вторым выходами синхронизатора, второй вход регистра сдвига подключен к (М+1)-му входу блока памяти, (М+2)-й вход блока памяти подключен к третьему выходу синхронизатора, N×M выходов блока памяти подключены соответственно к N×M входам индикатора наличия обледенения, содержащего N×M элементов индикации, расположенных в виде двумерной матрицы, состоящей из N строк и М столбцов, выход индикатора наличия обледенения соединен с входом устройства управления противообледенительной системой.Also known is an icing rotor blade icing warning device (RF patent No. 2507125 of 05.23.2012, published in Bul. No. 5, 2014, IPC
Этот сигнализатор обледенения лопастей несущего винта вертолета обладает высокой информативностью сигнализации, поскольку сигнализирует о появлении льда не только на передней кромке лопасти, степени и интенсивности ее обледенения, но также информирует о наличии обледенения и его параметрах в поперечном направлении лопасти, в том числе и в зоне возможного обледенения задней кромки лопасти, что позволяет рациональным образом управлять энергетическими затратами, необходимыми для работы противообледенительной системы вертолета. Кроме того, аналог формирует аварийный сигнал о наличии неисправности при выходе из строя оптического излучателя, передающей или приемной оптических систем, обогреваемых обтекателей, поляризатора или анализатора, одного или нескольких фоточувствительных элементов фотоприемника, а также других подобных неисправностей, что повышает надежность сигнализации.This helicopter rotor blade icing indicator has a high informational content of the alarm, since it signals the appearance of ice not only on the leading edge of the blade, the degree and intensity of icing, but also informs about the presence of icing and its parameters in the transverse direction of the blade, including in the zone possible icing of the trailing edge of the blade, which makes it possible to rationally control the energy costs necessary for the operation of the anti-icing system of the helicopter. In addition, the analogue generates an alarm signal about the presence of a malfunction in case of failure of the optical emitter, transmitting or receiving optical systems, heated fairings, polarizer or analyzer, one or more photosensitive elements of the photodetector, as well as other similar malfunctions, which increases the reliability of the alarm.
Недостатком седьмого и восьмого аналогов является невысокая чувствительность, поскольку в этих устройствах анализатор повернут относительно поляризатора на угол, обеспечивающий неортогональность их плоскостей поляризации, в результате чего в отсутствии льда на контролируемой поверхности на выходе анализатора имеется некоторый уровень оптического излучения который маскирует сигнал, появляющийся на входе фотоприемника при наличии обледенения, что снижает надежность сигнализации.The disadvantage of the seventh and eighth analogs is the low sensitivity, because in these devices the analyzer is rotated relative to the polarizer by an angle ensuring the non-orthogonality of their polarization planes, as a result of which there is some level of optical radiation in the absence of ice on the controlled surface of the analyzer that masks the signal appearing at the input photodetector in the presence of icing, which reduces the reliability of the alarm.
В качестве прототипа выбран сигнализатор обледенения (патент РФ №2445707 от 17.11.2010, опубл. в Бюл. №8, 2012, МПК G08B 19/02), содержащий узел индикации превышения допустимой степени обледенения, подключенный входом к выходу первого порогового устройства, генератор импульсов, соединенный выходом с входом усилителя мощности, выход которого подключен к входу оптического излучателя, сопряженного оптически через передающий объектив, поляризатор, контрольную поверхность для осаждения льда, анализатор и приемный объектив с фотоприемником, к выходу которого подключен вход усилителя, соединенного выходом с последовательно включенными детектором и интегратором, сопряженное с формирователем импульсов устройство вращения плоскости поляризации анализатора, имеющее с ним кинематическую связь, устройство измерения коэффициента амплитудной модуляции, узел индикации степени обледенения, второе пороговое устройство, логическое устройство и устройство аварийной сигнализации, при этом выход формирователя импульсов подключен к первому входу логического устройства, второй вход которого соединен с выходом второго порогового устройства, вход которого соединен с выходом интегратора, выход логического устройства подключен к входу устройства аварийной сигнализации, вход устройства измерения коэффициента амплитудной модуляции подключен к выходу усилителя, а выход - к входу узла индикации степени обледенения и входу первого порогового устройства.An icing signaling device was selected as a prototype (RF patent No. 2445707 of 11/17/2010, published in Bul. No. 8, 2012, IPC G08B 19/02), which contains an indication unit for exceeding the permissible degree of icing, connected by an input to the output of the first threshold device, a generator pulses connected by the output to the input of the power amplifier, the output of which is connected to the input of an optical emitter, coupled optically through a transmitting lens, a polarizer, a control surface for ice deposition, an analyzer and a receiving lens with a photodetector, to the output of which о the input of the amplifier is connected, connected by the output to the detector and the integrator connected in series, the analyzer’s plane of rotation of the plane of polarization, coupled to the pulse shaper, having kinematic connection with it, an amplitude modulation coefficient measuring device, an icing degree indication unit, a second threshold device, a logic device and an emergency device alarm, while the output of the pulse shaper is connected to the first input of the logical device, the second input of which is connected is connected with the output of the second threshold device, the input of which is connected to the integrator output, the output of the logic device is connected to the input of the alarm device, the input of the amplitude modulation coefficient measuring device is connected to the amplifier output, and the output is connected to the input of the icing degree indication unit and the input of the first threshold device.
В прототипе поляризованный оптический луч достигает контрольной поверхности для осаждения льда и, отражаясь от нее, проходит через вращающийся анализатор, а затем попадает на вход фотоприемника. Благодаря вращению плоскости поляризации анализатора происходит амплитудная модуляция выходного сигнала фотоприемника. Коэффициент амплитудной модуляции содержит информацию о степени обледенения поверхности для осаждения льда. Эта информация поступает на вход узла индикации степени обледенения. Если степень обледенения превышает допустимый уровень, то приводится в действие узел индикации превышения допустимой степени обледенения, а при выходе из строя элементов сигнализатора формируется сигнал на включение устройства аварийной сигнализации.In the prototype, a polarized optical beam reaches a reference surface for ice deposition and, reflected from it, passes through a rotating analyzer, and then enters the photodetector input. Due to the rotation of the plane of polarization of the analyzer, the amplitude modulation of the output signal of the photodetector occurs. The amplitude modulation coefficient contains information about the degree of icing of the surface for ice deposition. This information is fed to the input of the icing degree indication unit. If the degree of icing exceeds the permissible level, then the display unit for exceeding the permissible degree of icing is activated, and when the alarm elements fail, a signal is generated to turn on the alarm device.
Недостатком прототипа является низкая надежность сигнализации вследствие низкой помехоустойчивости тракта формирования и обработки амплитудно-модулированного сигнала, несущего информацию о наличии и степени обледенения.The disadvantage of the prototype is the low reliability of the signaling due to the low noise immunity of the path of formation and processing of the amplitude-modulated signal, which carries information about the presence and degree of icing.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение надежности сигнализации сигнализатора обледенения.The problem to which the invention is directed, is to increase the reliability of the alarm signaling icing.
Поставленная задача решается благодаря тому, что в сигнализаторе обледенения, содержащем узел индикации степени обледенения, узел индикации превышения допустимой степени обледенения, вход которого подключен к выходу первого порогового устройства, генератор импульсов, соединенный выходом с входом усилителя мощности, выход которого подключен к входу оптического излучателя, сопряженного оптически через передающий объектив, первый поляризатор, сопряженный кинематически с устройством вращения поляризатора и входом формирователя импульсов, контрольную поверхность для осаждения льда, второй поляризатор и приемный объектив с фотоприемником, выход которого соединен с входом усилителя, последовательно включенные первый детектор, первый интегратор и второе пороговое устройство, выход которого соединен с первым входом логического устройства, подключенного вторым входом к выходу формирователя импульсов, а выходом - к входу устройства аварийной сигнализации, предусмотрены следующие отличия: в него введены коммутатор, первый и второй фильтры, второй детектор, второй интегратор и вычислительное устройство, первый вход коммутатора соединен с выходом усилителя, второй вход коммутатора подключен к выходу формирователя импульсов, первый и второй выходы коммутатора соединены соответственно с входом первого и с входом второго фильтров, выход первого фильтра соединен с входом первого детектора, выход второго фильтра подключен к входу второго детектора, выход которого соединен с входом второго интегратора, подключенного выходом к входу первого порогового устройства, первый и второй входы вычислительного устройства подключены соответственно к выходу первого и выходу второго интеграторов, выход вычислительного устройства соединен с входом узла индикации степени обледенения, вход генератора импульсов подключен к выходу формирователя импульсов, первый поляризатор содержит N элементов, где N - натуральное число, поляризованных ортогонально относительно его оси вращения и разделенных в плоскости вращения первого поляризатора оптически прозрачными промежутками.The problem is solved due to the fact that in the icing device, comprising an icing degree indication unit, an indication of exceeding the permissible icing degree, the input of which is connected to the output of the first threshold device, a pulse generator connected by the output to the input of the power amplifier, the output of which is connected to the input of the optical emitter optically coupled through a transmitting lens, a first polarizer kinematically coupled to a polarizer rotation device and an input of a pulse former ow, a control surface for ice deposition, a second polarizer and a receiving lens with a photodetector, the output of which is connected to the amplifier input, the first detector, the first integrator and the second threshold device connected in series with the output of the logic device connected to the output of the shaper by the second input pulses, and the output to the input of the alarm device, the following differences are provided: a switch, the first and second filters, the second detector, the second integral are introduced into it torus and computing device, the first input of the switch is connected to the output of the amplifier, the second input of the switch is connected to the output of the pulse shaper, the first and second outputs of the switch are connected respectively to the input of the first and input of the second filter, the output of the first filter is connected to the input of the first detector, the output of the second filter connected to the input of the second detector, the output of which is connected to the input of the second integrator, connected by the output to the input of the first threshold device, the first and second inputs of the computing device The devices are connected respectively to the output of the first and the output of the second integrator, the output of the computing device is connected to the input of the icing degree indication unit, the input of the pulse generator is connected to the output of the pulse shaper, the first polarizer contains N elements, where N is a natural number polarized orthogonally relative to its rotation axis and separated in the plane of rotation of the first polarizer by optically transparent gaps.
Между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь, а именно: по сравнению с прототипом повышается надежность сигнализации сигнализатора обледенения.Between the totality of the essential features of the claimed object and the achieved technical result there is a causal relationship, namely: in comparison with the prototype, the reliability of the signaling of the icing warning device is increased.
На фиг.1 представлена структурная схема сигнализатора обледенения;Figure 1 presents the structural diagram of the icing alarm;
на фиг.2 приведены временные диаграммы напряжений в характерных точках структурной схемы (для наглядности изображения масштаб по осям абсцисс и ординат не соблюден); на фиг.3 изображена схематично конструкция первого поляризатора, содержащего четыре (N=4) элемента, поляризованных ортогонально относительно его оси вращения (направление вектора поляризации указано соответствующими стрелками) и разделенных в плоскости вращения первого поляризатора оптически прозрачными промежутками.figure 2 shows the time diagram of the stresses at the characteristic points of the structural diagram (for clarity of the image, the scale along the axes of abscissas and ordinates is not observed); figure 3 shows schematically the design of the first polarizer containing four (N = 4) elements polarized orthogonally relative to its axis of rotation (the direction of the polarization vector is indicated by the corresponding arrows) and separated by optically transparent gaps in the plane of rotation of the first polarizer.
Сигнализатор обледенения содержит (см. фиг.1): узел индикации степени обледенения 1; узел индикации превышения допустимой степени обледенения 2; первое пороговое устройство 3; генератор импульсов 4; усилитель мощности 5; оптический излучатель 6; передающий объектив 7; первый поляризатор 8; устройство вращения первого поляризатора 9; формирователь импульсов 10; контрольную поверхность для осаждения льда 11; второй поляризатор 12; приемный объектив 13; фотоприемник 14; усилитель 15; коммутатор 16; первый фильтр 17; второй фильтр 18; первый детектор 19; второй детектор 20; первый интегратор 21; второй интегратор 22; второе пороговое устройство 23; логическое устройство 24; устройство аварийной сигнализации 25; вычислительное устройство 26. Первый поляризатор 8 содержит N элементов 27, поляризованных ортогонально относительно его оси вращения и разделенных в плоскости вращения первого поляризатора 8 оптически прозрачными промежутками.The icing warning device comprises (see FIG. 1): an icing degree indication unit 1; node indicating the excess of the permissible degree of icing 2;
Первый поляризатор 8 сопряжен кинематически с устройством вращения поляризатора 9 и с входом формирователя импульсов 10. Узел индикации степени обледенения 1 подключен входом к выходу вычислительного устройства 26. Узел индикации превышения допустимой степени обледенения 2 соединен входом с выходом первого порогового устройства 3. Вход генератора импульсов 4 подключен к выходу формирователя импульсов 10. Генератор импульсов 4 соединен выходом с входом усилителя мощности 5. Выход усилителя мощности 5 подключен к входу оптического излучателя 6. Оптический излучатель 6 сопряжен оптически через передающий объектив 7, первый поляризатор 8, контрольную поверхность для осаждения льда 11, второй поляризатор 12 и приемный объектив 13 с фотоприемником 14. Выход фотоприемника 14 соединен с входом усилителя 15. Выход усилителя 15 соединен с первым входом коммутатора 16. Второй вход коммутатора 16 подключен к выходу формирователя импульсов 10. Первый и второй выходы коммутатора 16 соединены соответственно с входом первого 17 и с входом второго 18 фильтров. Выход первого фильтра 17 соединен с входом первого детектора 19, выход которого подключен к входу первого интегратора 21. Выход первого интегратора 21 соединен с входом второго порогового устройства 23 и с первым входом вычислительного устройства 26. Выход второго порогового устройства 23 подключен к первому входу логического устройства 24. Второй вход логического устройства 24 соединен с выходом формирователя импульсов 10. Выход второго фильтра 18 подключен к входу второго детектора 20, выход которого соединен с входом второго интегратора 22. Выход второго интегратора 22 подключен к входу первого порогового устройства 3 и ко второму входу вычислительного устройства 26.The
Сигнализатор обледенения работает следующим образом. Пусть на интервале времени от t0 до t5 (см. фиг.2) лед на контрольной поверхности для осаждения льда 11 отсутствует. После включения сигнализатора в момент времени t0 устройство вращения поляризатора 9, сопряженное кинематически с первым поляризатором 8, приводит первый поляризатор 8 во вращение вокруг его оси. В результате этого вращения соответствующие N-e элементы 27 первого поляризатора 8 на временных интервалах от t1 до t2, от t3 до t4, от t5 до t6 и т.д. (см. фиг.2) пересекают оптическую ось сигнализатора обледенения. Формирователь импульсов 10, вход которого сопряжен кинематически с первым поляризатором 8, при вращении первого поляризатора 8 формирует на своем выходе последовательность прямоугольных импульсов напряжения U10, период повторения которых равен Т. Низкий уровень напряжения U10 формируется во время пересечения оптической оси сигнализатора обледенения соответствующим N-м элементом 27 первого поляризатора 8, а высокий уровень напряжения U10 - при отсутствии такого пересечения.The icing warning device operates as follows. Let on the time interval from t 0 to t 5 (see figure 2) ice on the control surface for precipitation of
Последовательность прямоугольных импульсов напряжения U10 поступает на вход генератора импульсов 4. При высоком уровне напряжения U10 генератор импульсов 4 вырабатывает на своем выходе импульсное напряжение U4 частотой F1, а при низком уровне напряжения U10 - частотой F2.The sequence of rectangular voltage pulses U 10 is supplied to the input of the pulse generator 4. With a high voltage level U 10, the pulse generator 4 generates a pulse voltage U 4 with a frequency of F 1 at its output, and with a low voltage level of U 10 with a frequency of F 2 .
С выхода генератора импульсов 4 импульсы напряжения U4, усиленные по мощности усилителем 5, поступают на вход оптического излучателя 6, модулируя попеременно с частотами F1 и F2 интенсивность его излучения. Промодулированное импульсное оптическое излучение, пройдя через передающий объектив 7 и вращающийся первый поляризатор 8, попадает на контрольную поверхность для осаждения льда 11 и, отразившись от нее, достигает второго поляризатора 12. Оптические сигналы, промодулированные с частотами F1 и F2, распространяясь в среде, находящейся между первым 8 и вторым 12 поляризаторами, претерпевают одинаковое ослабление, поэтому отношение их интенсивности на выходе первого поляризатора 8 и на входе второго поляризатора 12 одинаково.From the output of the pulse generator 4, voltage pulses U 4 , amplified by the power of the amplifier 5, are fed to the input of the optical emitter 6, modulating the radiation intensity alternately with frequencies F 1 and F 2 . The modulated pulsed optical radiation, passing through the transmitting lens 7 and the rotating
Поскольку плоскость поляризации второго поляризатора 12 ортогональна плоскости поляризации N-го элемента 27 первого поляризатора 8 в момент пересечения этим элементом оптической оси сигнализатора обледенения, то при отсутствии льда на контрольной поверхности для осаждения льда 11 через второй поляризатор 12 проходит оптическое излучение, промодулированное с частотой F1, а оптическое излучение, промодулированное с частотой F2, через второй поляризатор 12 не проходит.Since the plane of polarization of the
Прошедшее через второй поляризатор 12 оптическое излучение фокусируется приемным объективом 13 на чувствительном элементе фотоприемника 14. Фотоприемник 14 преобразует оптическое излучение в электрический сигнал, который подается на вход усилителя 15 и усиливается им по амплитуде в полосе частот, включающей в себя частоты F1 и F2. Амплитуда выходного напряжения усилителя 15 U15 пропорциональна интенсивности оптического излучения, поступившего на чувствительный элемент фотоприемника 14.The optical radiation transmitted through the
С выхода усилителя 15 напряжение U15 поступает на первый вход коммутатора 16, на второй вход которого подается последовательность прямоугольных импульсов напряжения U10 с выхода формирователя импульсов 10. При высоком уровне напряжения U10 первый вход коммутатора 16 подключается к своему первому выходу, а при низком уровне напряжения U10 - ко второму выходу. В результате этого при отсутствии обледенения контрольной поверхности для осаждения льда 11 на первом выходе коммутатора 16 появляются импульсы напряжения U161, следующие с частотой F1, амплитуда которых равна амплитуде выходного напряжения усилителя 15 U15. Напряжение сигнала на втором выходе коммутатора 16 U162 при этом отсутствует.From the output of the
Первый фильтр 17 выделяет из выходного напряжения коммутатора 16 U161 сигнал с частотой F1. Первый детектор 19 преобразует выходное напряжение первого фильтра 17 в однополярное импульсное напряжение U19, которое сглаживается первым интегратором 21, в результате чего на выходе первого интегратора 21 формируется постоянное напряжение U21, амплитуда которого пропорциональна амплитуде сигнала на выходе усилителя 15 U15.The first filter 17 extracts from the output voltage of the switch 16 U 161 a signal with a frequency of F 1 . The first detector 19 converts the output voltage of the first filter 17 into a unipolar pulse voltage U 19 , which is smoothed by the first integrator 21, as a result of which a constant voltage U 21 is formed at the output of the first integrator 21 , the amplitude of which is proportional to the signal amplitude at the output of the amplifier 15 U 15 .
Выходное напряжение первого интегратора 21 U21 и выходное напряжение второго интегратора 22 U22 поступают соответственно на первый и на второй вход вычислительного устройства 26, которое вычисляет коэффициент D, равный отношению величины напряжения на выходе второго интегратора 22 U22 к величине напряжения на выходе первого интегратора 21 U21, и формирует на своем выходе напряжение U26, пропорциональное коэффициенту D. Выходное напряжение вычислительного устройства 26 U26 поступает на вход узла индикации степени обледенения 1, индикатор которого проградуирован в условных единицах степени обледенения, пропорциональных коэффициенту D. В отсутствии льда на контрольной поверхности для осаждения льда 11 коэффициент D равен нулю и узел индикации степени обледенения 1 не активизирован.The output voltage of the first integrator 21 U 21 and the output voltage of the second integrator 22 U 22 are respectively supplied to the first and second input of the computing device 26, which calculates the coefficient D equal to the ratio of the voltage value at the output of the second integrator 22 U 22 to the voltage value at the output of the first integrator 21 U 21 , and generates at its output a voltage U 26 proportional to the coefficient D. The output voltage of the computing device 26 U 26 is supplied to the input of the icing unit 1, the indicator of which it is calibrated in arbitrary units of icing proportional to the coefficient D. In the absence of ice on the control surface for
Если на интервале времени от t5 до t10 (см. фиг.2) вследствие соответствующих условий окружающей среды на контрольной поверхности для осаждения льда 11 образуется лед, то поляризованное оптическое излучение, промодулированное с частотой F2, отразившись ото льда, изменит степень поляризации. В результате оптическое излучение, промодулированное с частотой F2, пройдет через второй поляризатор 12 и достигнет фотоприемника 14, вследствие чего на выходе усилителя 15 в моменты времени пересечения соответствующими N-ми поляризующими элементами 27 первого поляризатора 8 оптической оси сигнализатора (на фиг.2 см. временные интервалы от t5 до t6, от t7 до t8, от t9 до t10) появятся импульсы напряжения U15, следующие с частотой F2, амплитуда которых пропорциональна степени обледенения контрольной поверхности для осаждения льда 11. Характер распространения неполяризованного оптического излучения, промодулированного с частотой F1, при этом не изменяется, и в соответствующие моменты времени на выходе усилителя 15 будут по-прежнему присутствовать импульсы напряжение U15, следующие с частотой F1.If in the time interval from t 5 to t 10 (see FIG. 2) ice is formed on the control surface to precipitate
Второй фильтр 18 выделяет из выходного напряжения коммутатора 16 U162 сигнал с частотой F2. Второй детектор 20 преобразует выходное напряжение второго фильтра 18 в однополярное импульсное напряжение U20, которое сглаживается вторым интегратором 22, в результате чего на выходе второго интегратора 22 формируется постоянное напряжение U22, амплитуда которого пропорциональна амплитуде сигнала на выходе усилителя 15 U15 при появлении льда на контрольной поверхности для осаждения льда 11.The second filter 18 extracts from the output voltage of the switch 16 U 162 a signal with a frequency of F 2 . The second detector 20 converts the output voltage of the second filter 18 into a unipolar pulse voltage U 20 , which is smoothed by the second integrator 22, as a result of which a constant voltage U 22 is formed at the output of the second integrator 22 , the amplitude of which is proportional to the signal amplitude at the output of the amplifier 15 U 15 when ice appears on a control surface for precipitation of
Коэффициент D, вычисленный вычислительным устройством 26, а также выходное напряжение вычислительного устройства 26 U26 в этом случае пропорциональны степени обледенения контрольной поверхности для осаждения льда 11. Наличие обледенения и степень обледенения отображаются индикатором узла индикации степени обледенения 1. Если степень обледенения поверхности для осаждения льда 11 превысит допустимый уровень, то выходное напряжение второго интегратора 22 U22 станет больше напряжения срабатывания первого порогового устройства 3 Uпорог 3, в результате чего на выходе первого порогового устройства 3 появится напряжение высокого уровня U3, приводящее в действие узел индикации превышения допустимой степени обледенения 2.The coefficient D calculated by the computing device 26, as well as the output voltage of the computing device 26 U 26 in this case are proportional to the degree of icing of the control surface for
При нормальном функционировании сигнализатора обледенения величина выходного напряжения первого интегратора 21 U21 превышает напряжение срабатывания второго порогового устройства 23 Uпорог 23, в результате этого на выходе второго порогового устройства 23 формируется напряжение высокого уровня, которое поступает на первый вход логического устройства 24. Наличие на первом входе логического устройства 24 напряжения U23 высокого уровня и наличие на втором входе этого устройства последовательности прямоугольных импульсов напряжения U10 с периодом повторения Т классифицируется логическим устройством 24 как нормальное функционирование сигнализатора обледенения, при этом логическое устройство 24 формирует на своем выходе напряжение низкого уровня U24, которое не активизирует устройство аварийной сигнализации 25.During normal operation of the icing detector, the output voltage of the first integrator 21 U 21 exceeds the response voltage of the second threshold device 23 U threshold 23 , as a result of which a high level voltage is generated at the output of the second threshold device 23, which is supplied to the first input of the logical device 24. the input of the logic device 24 voltage U 23 high level and the presence on the second input of this device a sequence of rectangular pulses of voltage U 10 with per At the repetition rate, T is classified by the logic device 24 as the normal functioning of the icing warning device, while the logic device 24 generates at its output a low level voltage U 24 that does not activate the alarm device 25.
Если на интервале времени от t10 до t12 (см. фиг.2) нормальное функционирование сигнализатора обледенения нарушается, например, вследствие выхода из строя оптического излучателя 6, передающего 7 и приемного 13 объективов или фотоприемника 14, а также при появлении других подобных неисправностей, то уровень напряжения на выходе первого интегратора 21 U21 становится ниже напряжения срабатывания второго порогового устройства 23 Uпорог 23, при этом второе пороговое устройство 23 формирует на своем выходе напряжение U23 низкого уровня. Если на интервале времени от t12 до t14 первый поляризатор 8 прекратит вращаться вследствие выхода из строя устройства вращения поляризатора 9, то формирователь импульсов 10 соответственно прекратит формировать на своем выходе импульсы напряжения U10. Наличие на первом входе логического устройства 24 напряжения U23 низкого уровня или отсутствие на втором входе логического устройства 24 последовательности прямоугольных импульсов напряжения U10 с периодом повторения Т классифицируется логическим устройством 24 как аварийное состояние сигнализатора обледенения, при этом логическое устройство 24 формирует на своем выходе напряжение высокого уровня U24, которое активизирует устройство аварийной сигнализации 25.If in the time interval from t 10 to t 12 (see figure 2) the normal functioning of the icing detector is interrupted, for example, due to the failure of the optical emitter 6, transmitting 7 and receiving 13 lenses or
После естественного или принудительного прекращения обледенения поверхности для осаждения льда 11, а также после устранения аварийной ситуации сигнализатор обледенения вновь готов к работе (на фиг.2 см. интервал времени от t14 и далее).After the natural or forced termination of the icing of the surface for precipitation of
Если контрольная поверхность для осаждения льда 11 оптически прозрачна, то сигнализатор обледенения может функционировать в режиме прямого, а не отраженного луча. Для этого оптический излучатель 6, передающий объектив 7, первый поляризатор 8 и второй поляризатор 12, приемный объектив 13, фотоприемник 14 размещают по разные стороны этой поверхности, сориентировав их надлежащим образом относительно оптической оси сигнализатора обледенения.If the control surface for the deposition of
Таким образом, в предлагаемом сигнализаторе обледенения контроль наличия обледенения и его параметров производится посредством двух зондирующих контрольную поверхность для осаждения льда оптических сигналов, различающихся по поляризационным характеристикам, частоте модуляции и разнесенных по времени, соотношение амплитуд которых после прохождения тракта обработки сигналов несет информацию о параметрах обледенения контрольной поверхности для осаждения льда, что обеспечивает высокую чувствительность и помехозащищенность сигнализатора обледенения, и, кроме того, он содержит технические средства, оповещающие о возникновении аварийной ситуации при выходе из строя его элементов, что в совокупности обеспечивает высокую надежность сигнализации.Thus, in the proposed icing warning device, the presence of icing and its parameters is controlled by two optical signals probing the control surface for ice precipitation, differing in polarization characteristics, modulation frequency and spaced in time, the ratio of the amplitudes of which after passing through the signal processing path carries information about the icing parameters control surface for ice deposition, which provides high sensitivity and noise immunity of signals icing congestion, and, in addition, it contains technical means that inform about the occurrence of an emergency in case of failure of its elements, which together provides high reliability of the alarm.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014123890/08A RU2565416C1 (en) | 2014-06-10 | 2014-06-10 | Icing indicator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014123890/08A RU2565416C1 (en) | 2014-06-10 | 2014-06-10 | Icing indicator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2565416C1 true RU2565416C1 (en) | 2015-10-20 |
Family
ID=54327193
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014123890/08A RU2565416C1 (en) | 2014-06-10 | 2014-06-10 | Icing indicator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2565416C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2791724C1 (en) * | 2022-11-23 | 2023-03-13 | Олег Петрович Ильин | Ice detector |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5523959A (en) * | 1994-04-25 | 1996-06-04 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Ice detector and deicing fluid effectiveness monitoring system |
| US5596320A (en) * | 1995-04-28 | 1997-01-21 | Optical Sensor Consultants Inc. | System for detection of ice, water, glycol solution, and other chemical species |
| EP1577654A1 (en) * | 2004-03-17 | 2005-09-21 | Narita International Airport Corporation | Road-ice detecting sensor, method for installing same, and road-ice detecting method |
| RU2335434C1 (en) * | 2007-03-01 | 2008-10-10 | Закрытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Предприятие "Мифотекс" | Icing indicator of helicopter propeller blades |
| RU2445707C1 (en) * | 2010-11-17 | 2012-03-20 | Олег Петрович Ильин | Icing indicator |
| RU2446080C1 (en) * | 2010-09-27 | 2012-03-27 | Олег Петрович Ильин | Helicopter rotor blade icing warning indicator |
| RU2473972C1 (en) * | 2012-01-17 | 2013-01-27 | Олег Петрович Ильин | Signalling device for icing over blades of rotor aggregate |
| RU2507125C2 (en) * | 2012-05-23 | 2014-02-20 | Олег Петрович Ильин | Helicopter rotor blade icing warning indicator |
-
2014
- 2014-06-10 RU RU2014123890/08A patent/RU2565416C1/en active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5523959A (en) * | 1994-04-25 | 1996-06-04 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Ice detector and deicing fluid effectiveness monitoring system |
| US5596320A (en) * | 1995-04-28 | 1997-01-21 | Optical Sensor Consultants Inc. | System for detection of ice, water, glycol solution, and other chemical species |
| EP1577654A1 (en) * | 2004-03-17 | 2005-09-21 | Narita International Airport Corporation | Road-ice detecting sensor, method for installing same, and road-ice detecting method |
| RU2335434C1 (en) * | 2007-03-01 | 2008-10-10 | Закрытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Предприятие "Мифотекс" | Icing indicator of helicopter propeller blades |
| RU2446080C1 (en) * | 2010-09-27 | 2012-03-27 | Олег Петрович Ильин | Helicopter rotor blade icing warning indicator |
| RU2445707C1 (en) * | 2010-11-17 | 2012-03-20 | Олег Петрович Ильин | Icing indicator |
| RU2473972C1 (en) * | 2012-01-17 | 2013-01-27 | Олег Петрович Ильин | Signalling device for icing over blades of rotor aggregate |
| RU2507125C2 (en) * | 2012-05-23 | 2014-02-20 | Олег Петрович Ильин | Helicopter rotor blade icing warning indicator |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2791724C1 (en) * | 2022-11-23 | 2023-03-13 | Олег Петрович Ильин | Ice detector |
| RU2809346C1 (en) * | 2023-05-24 | 2023-12-11 | Олег Петрович Ильин | Ice detector |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7986408B2 (en) | Apparatus and method for in-flight detection of airborne water droplets and ice crystals | |
| US2237193A (en) | Detection of objects by electromagnetic rays | |
| US9041926B2 (en) | Apparatus and method for in-flight detection of airborne volcanic ash | |
| JP5168674B2 (en) | Multi-field detector working in flight for supercooled suspended water droplets | |
| US4277170A (en) | Laser beacon and optical detector system for aircraft collision hazard determination | |
| US20070097350A1 (en) | Variable polarization attenuator | |
| US3335285A (en) | Photoelectric system for detecting objects in a zone including vibrating light source | |
| WO2014132074A2 (en) | Ice detection | |
| EA036635B1 (en) | Distributed optical fiber perimeter security system, sound restoration system and method | |
| US3641549A (en) | Electro-optical perimeter intrusion alarm | |
| US3462224A (en) | Polarization pyrometer | |
| RU2335434C1 (en) | Icing indicator of helicopter propeller blades | |
| US3827807A (en) | Star scanner | |
| RU2565416C1 (en) | Icing indicator | |
| RU2446080C1 (en) | Helicopter rotor blade icing warning indicator | |
| RU2791724C1 (en) | Ice detector | |
| US5123730A (en) | Apparatus for optical remote wind sensing | |
| RU2473972C1 (en) | Signalling device for icing over blades of rotor aggregate | |
| RU2445707C1 (en) | Icing indicator | |
| RU2507125C2 (en) | Helicopter rotor blade icing warning indicator | |
| US9631923B2 (en) | Real-time non-linear optical strain gauge system | |
| EP3973317A1 (en) | Polarization filtering in lidar system | |
| US3219642A (en) | Infraxred v viewing system | |
| RU2530293C2 (en) | Icing indicator | |
| SE459052B (en) | SET TO DETECT EXTERNAL POWER ON AN OPTICAL CABLE |