[发明专利]结冰探测器

说明书

技术领域

本发明涉及结冰探测领域，尤其涉及用于探测结冰条件的结冰探测装置。

背景技术

当飞机在结冰条件下飞行时，在飞机机翼前缘、短舱前缘等部位极易产生结冰。飞机表面结冰将导致飞机操稳品质降级、飞行性能损失和飞行安全裕度下降。

当前大部分民机和运输机都配备了飞行结冰探测系统。结冰探测系统可以在早期探测到飞机进入结冰气象条件或飞机表面结冰，以发出结冰告警信息，提示飞行员手动启动防冰系统，或者由结冰探测系统直接启动防冰系统。因而，结冰探测是保障飞行安全的一项重要措施。

美国专利US 4,553,137公开了一种基于磁致伸缩材料的振动原理的结冰探测器。该结冰探测器的探头由磁致伸缩材料制成，当飞机进入结冰条件，因结冰质量增加导致探头振动频率下降，降低到阀值后发出结冰信号。此类型的结冰探测器在B737、A340、A380、B747、B777、ERJ、CRJ、ARJ等型号的飞机上得到广泛使用。这种结冰探测器安装在飞机机头部位，通过气动分析和水滴遮蔽高度分析确定安装位置，为飞机提供结冰告警。然而，这种磁致伸缩材料的探头需要布置在支撑结构的磁场中，支撑结构较复杂，体积较大，而必需的电除冰又会导致其用电量较大；同时，这种探头形状为圆柱形，其因临界温度较低，而不易满足近年来适航当局对主导式飞行结冰探测系统和过冷大水滴结冰条件的适航要求。

美国专利US 7,370,525公开了一种光电结冰探测器，美国专利US 4,461,178公开了一种超声波结冰探测器。然而，这两项专利技术都需要包括发射装置和接收装置，信号的处理由于结冰类型多样而较为复杂，致使整个探测器结构复杂，可靠性较低。

在Chun sheng Yu和Qing jin Peng发表的论文《Icing DetectionUsing Image-based 3D Shape Recovery》(见Computer-Aided Design&Applications，7(3)，2010，335-347)中，采用两组摄像机获得输电线的结冰照片，通过图像三维重构和对比获得结冰形状，以判断输电线是否结冰；美国COMBITECH公司在《Ice detection using imageanalysis》(见http://winterwind.se/2012/download/16Combitech.pdf)中描述了采用照相机获得叶片结冰照片，基于图像分析监控风力发电机叶片结冰的技术。继而，图像处理技术被引入到结冰探测领域。然而，上述装置采用现有摄像机或照相机获得图片，通过远程信息传将图片信息传递到后方，由计算机进行图像分析，判断是否结冰。此种装置体积大、重量重，无法在飞机上安装布置，不能适用于飞机结冰探测系统。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种结构简单、体积小、重量轻、可靠性高且易于在飞机上安装布置的结冰探测器。

为此，根据本发明的一个方面，提供一种结冰探测器，包括：

结冰组件，其包括具有积冰表面的结冰杆；

至少一个视觉传感器，其布置成能够获取所述积冰表面的图像；

控制器，其与所述视觉传感器电连接，所述控制器包括图像对比模块用于将来自所述视觉传感器的所述图像与所述积冰表面的初始图像进行对比，从而判断所述结冰杆表面是否结冰；

其中，所述至少一个视觉传感器中的一个正对所述积冰表面布置。

在本发明的该方面，由于本发明基于图像处理技术，具有无运动部件(结冰杆相对静止而非振动)，技术成熟，可靠性更高；结冰杆与视觉传感器位置协调布置，能够更好地得到结冰杆的结冰图像；另外，本发明的结构对于结冰杆的外形和布置形式等方面，可以具有较大的灵活性。

优选地，所述至少一个视觉传感器中的另一个侧对所述积冰表面布置。这进一步提高所获得图像的可靠性。

优选地，所述视觉传感器为微型照相装置。

进一步优选地，所述至少一个视觉传感器中的每一个至少包括镜头和图像传感器，所述镜头用于获取所述积冰表面的图像，所述图像传感器电连接至并将图像传送至所述控制单元的所述图像对比模块。

又进一步优选地，所述结冰探测器还包括连接于所述结冰组件和所述控制器之间的法兰盘，通过所述法兰盘将结冰探测器安装在飞机上。所述法兰盘上设置有带透明窗的凹室，所述视觉传感器的所述镜头暴露在所述凹室中。通过法兰盘上凹室的设置，可以使视觉传感器的镜头正对和/或侧对所述结冰杆的积冰表面，并通过透明窗为镜头提供了保护，防止镜头起雾。