[发明专利]旋转物表面非接触式结冰探测器

说明书

技术领域

本发明涉及光电传感器，具体为旋转物表面非接触式结冰探测器，用于对直升机旋翼及其它旋转物体表面结冰状况进行实时探测。

背景技术

目前国外用于直升机旋翼结冰的方法主要有以下五种：(1)直升机旋翼结冰被动式红外探测方法通过红外探测器来探测过冷水滴在直升机旋翼表面结冰时释放出的热量，得到相应的直升机旋翼结冰信息。该方法要求高灵敏度的红外探测器，这样不但红外探测器价格昂贵，而且红外探测器很容易受到外界环境的干扰，影响测量结果。(2)基于时域反射的直升机旋翼结冰探测法是在直升机旋翼表面展向方向粘连一根传输导线，并在传输导线发射一个电磁脉冲，此电磁脉冲沿着传输导线传播，在传输导线阻抗发生变化的地方发生反射，由于冰和空气不同的介电特性得到不同的反射波形，从而推求直升机旋翼表面结冰的变化情况。(3)英国普莱西(Plessey)航空电子公司于上个世纪八十年代的发明结冰探测器，是通过探测外界的环境温度、大气压强和液态水含量作为结冰强度的度量标准。上述方法(2)和(3)都须接触冰表面，采用接触式方法测量。(4)声表面波法利用声表面波在传播过程中受到介质的材料参数和介质层厚度的影响，其频移或者相变的形式会发生改变的原理获得结冰信息。但是此方法容易受旋翼表面积水和环境温度变化的影响，还未见其实际应用的报导。(5)2004年美国公布一项激光能量反射的直升机旋翼结冰探测器专利(专利号US6819265B2)，这种探测器利用激光器向直升机旋翼表面发射激光脉冲，当直升机旋翼表面结冰时，通过激光反射能量的变化，可以对直升机飞行环境中的大气液态水含量(LiquidWater Content，简称LWC)进行测量，得到相应的直升机旋翼结冰信息。但是此项技术属于间接测量，也未见实际应用的报导。

国内的直升机旋翼结冰探测技术相对于西方发达国家而言，发展比较落后，到目前为止，国内没有任何一家单位可以提供相关技术或产品。

发明内容

本发明的目的在于提供一种旋转物表面非接触式结冰探测器，能以非接触方式直接探测直升机旋翼及其它旋转物体表面的结冰状态和范围。

旋转物表面非接触式结冰探测器，包括信号发生器12、激光驱动器1、激光探头、光电探测器3、信号预处理单元、高门限比较器7、高门限展宽器9、低门限比较器8、低门限展宽器10、信号处理器11和告警电路；

信号发生器12通过激光驱动器1驱动激光探头产生射向旋转物表面的激光脉冲，光电探测器3接收旋转物表面返回的光信号，将其转换为电信号，电信号经过信号预处理单元放大和提高信噪比后，分为两路：第一路经过高门限比较器7和高门限展宽器9到达信号处理器11，信号处理器11依据第一路信号判别旋转物表面沿弦向的结冰分布范围；第二路经过经低门限比较器8和低门限展宽器10到达信号处理器11，信号处理器11依据第二路信号判别旋转物表面经过光电探测器探头上方的渡越时间；信号处理器11依据两路信号的判别结果产生结冰告警信号并输出给告警电路。

本发明的技术效果体现在：本发明以非接触方式直接探测直升机旋翼及其它旋转物体表面的结冰状态和范围，通过发射小功率激光到被测旋转物表面，物体表面结冰部位因吸收造成反射光强度发生变化，实时探测接收光强度的变化即可探测结冰的状态信息，同时通过实时测量结冰部位的渡越时间，可判断结冰部位沿弦向的分布范围。采用非接触方式避免了可动部件测量信号的传递，适用于对直升机旋翼及其它旋转物体表面结冰状况进行实时探测。安装方便，确保不破坏直升机旋翼及旋转物体结构，同时信号传递无需通过集流环。

附图说明

图1为本发明的系统结构图；

图2为激光探头结构图；

图3为激光探头端面图；

图4为双阈值比较器输出信号图；

图5为双阈值比较展宽输出信号图。

具体实施方式

现结合图1至图5对本发明的一种具体实施方式详细说明。