[实用新型]光纤式结冰传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于光电传感器，具体涉及一种光纤式结冰传感器，用于对物体表面结冰状况进行检测。

背景技术

目前用于飞机结冰探测的结冰传感器有许多不足：放射线式对人体身体健康有害；电导率式可靠性较差；差压式体积大、结构复杂。而且这几种结冰传感器均不能给出关于结冰严重程度的定量信息。最近出现的磁致伸缩振动筒式和压电谐振膜片式结冰传感器，能够给出一定冰厚范围内结冰严重程度的定量信息，但磁致伸缩振动筒式结冰传感器体积和重量较大，结构复杂，生产成本高，只能安装于机身部分，不能齐平保形安装于飞机的某些部位，如机翼前缘，且最小检出限还不尽人意(国外0.254mm，国内约为0.300mm)。压电谐振膜片式结冰传感器虽然体积、重量较小，能齐平保形安装于机上曲面部位，最小检出限性能达0.10mm左右，比磁致伸缩振动筒式良好，但对敏感材料要求较严，生产成本较高，信号处理比较复杂。

发明内容

本实用新型提供一种光纤式结冰传感器，目的在于能更微型化，重量更轻，灵敏度和最小检出下限性能更好，同时不需敏感材料，生产成本较低，信号处理比较简单。

本实用新型的一种光纤式结冰传感器，包括发射光纤束和接收光纤束，其特征在于：所述发射光纤束和接收光纤束端部并成集中光纤束，集中光纤束的端面构成探测头端面；发射光纤束另一端装有发射电路，接收光纤束另一端装有信号检测电路，信号检测电路由光电二极管和前置放大电路串联组成。

所述的光纤式结冰传感器，其特征在于：发射光纤束和接收光纤束在集中光纤束的端面分布形式为随机均匀分布、同心圆分布或者半圆分布。

所述的光纤式结冰传感器，其特征在于：所述探测头端面的外形为螺纹结构；所述发射光纤束和接收光纤束端部装有带螺纹结构的连接头，用于分别连接发射电路及信号检测电路。

发射光纤束和接收光纤束端部合并形成Y型传导光纤束，构成本实用新型的基本结构，集中光纤束的端面构成探测头端面，旋入被测物体表面。当被测物体表面无结冰发生时，发光器件的发射光沿发射光纤束、集中光纤束传输并通过探测头端面射入空气，光电二极管探测不到任何发射光。当被测物体表面有冰结成时，发射光在冰层内产生反射光、散射光以及发射光的透射、吸收等现象，其中的冰层-空气界面的反射光以及在冰层内的部分散射光经过探测头端面进入接收光纤束，信号检测电路中光电二极管将接收光纤束所获得的光能量转换成电流，并经前置放大电路转换放大为电压信号。在一定冰厚范围内，此电压信号的大小为与冰厚呈良好的单值函数关系，故获取了电压信号就可实现对冰层厚度的检测。

本实用新型尺寸小，重量轻，可多点分布，电磁兼容性较好，无可动附件，可靠性高，信号处理简单；适用于对物体表面结冰状况进行检测。

附图说明

图1为本实用新型的原理图；

图2为本实用新型的电路部分原理图；

图3为本实用新型实施例的构造图；

图4为本实用新型实施例的端面结构俯视图，发射光纤束和接收光纤束在集中光纤束的端面同心圆分布；

图5为发射光纤束和接收光纤束在集中光纤束的端面随机均匀分布的实施状态；

图6为发射光纤束和接收光纤束在集中光纤束的端面半圆分布的实施状态。

具体实施方式

现结合图1至图4对本实用新型具体说明。

在图1中，发射光纤束7和接收光纤束4端部并成集中光纤束8，其端面构成探测头端面3，其外形结构为一金属螺纹，便于旋入被测物体表面2达到齐平安装目的。发射电路中发光器件6工作波长为近红外，以消除背景光中的可见光对检测电路的干扰。当被测物体表面2无结冰发生时，发光器件6的发射光沿发射光纤束7、集中光纤束8传输并通过探测头端面3射入空气，光电二极管5探测不到任何发射光。当被测物体表面2有冰结成时，发射光在冰层1内产生如图中RL所示的反射光，和如图中SL所示的散射光，以及发射光的透射、吸收等现象，其中的冰层-空气界面的反射光以及在冰层内的部分散射光经过探测头端面3进入接收光纤束4，信号检测电路中光电二极管5将接收光纤束4所获得的光能量转换成电流，并经前置放大电路转换放大为电压信号。

在图2中，包括光电二极管5的光电检测电路，实际上是一个将光转换成电流再转换成电压的变换器。光电二极管5将接收光纤束4所获得的光能量转换成电流，并经前置放大电路转换放大为电压信号Vo。