[发明专利]一种基于谐振腔的结冰探测器

说明书

本发明涉及一种基于谐振腔的结冰探测器，包括结冰杆，所述结冰杆沿其轴向设置有多个周期排列的冰晶收集孔，冰晶收集孔由结冰杆的迎风面贯穿至背风面，冰晶收集孔内设置有金属网，冰晶收集孔靠近背风面的一侧设置有固定金属套，固定金属套中部设置有移动金属块，金属块与金属网之间设置有弹性压缩层，结冰杆靠近背风面的一侧设置有波导层，波导层的外围设置有金属板层，移动金属块与波导层之间形成谐振腔；该基于谐振腔的结冰探测器通过检测谐振腔的共振波长的变化，就可以检测到飞机结冰的状态，由于检测的光路设定在波导层中，谐振腔的共振波长对谐振腔的截面积变化，非常敏感，该基于谐振腔的结冰探测器具有更高的灵敏度、准确度。

技术领域

本发明属于飞机探测设备技术领域，具体涉及一种基于谐振腔的结冰探测器。

背景技术

飞行在空中遭遇到的结冰条件包括了适航条款14CFR 25部附录C常规过冷水滴结冰条件(水滴直径≤50um)，14CFR 25部附录O过冷大水滴结冰条件(50μm＜水滴直径＜500μm，称为冻毛毛雨；水滴直径≥500μm，称为冻雨)，和14CFR 33部附录D冰晶结冰条件。

冰晶结冰条件存在于高空对流风暴的外围区域，且不能被飞机的气象雷达探测到。当飞机进入冰晶结冰条件，冰晶在低温的飞机机体和发动机表面被反弹不会造成机体结冰，但是冰晶能够进入发动机内部，随着温度的上升，在压缩机叶片上融化产生结冰，导致叶片的叶尖翘曲和撕裂，进而导致发动机推力损失，发生喘振、失速、熄火等事故；并且冰晶可能堵塞皮托管和总温传感器探头，造成高度和温度数据异常，危及飞行安全。

飞行遭遇的结冰条件，约99％为常规过冷水滴结冰条件，飞机通常安装有结冰探测器。过冷大水滴、冰晶及混合态结冰条件约1％，但过冷水大水滴和冰晶结冰条件近年来导致了数起坠机事故，逐渐引起适航当局关注，陆续发布了14CFR 25部附录O过冷大水滴和14CFR 33部附录D冰晶结冰条件法律规章，用于提高飞行安全措施。但目前，还未有过冷水滴、冰晶结冰条件或混合态结冰条件探测装置实际应用在飞机的案例。

专利号为201910740817.5的专利申请，公开了一种结冰探测器，其主要包括结冰杆和第一光电传感器。结冰杆沿其延伸方向设有多个从迎风面贯通至背风面的冰晶收集孔。第一光电传感器设置在结冰杆的两个相对端部，并在结冰杆的迎风侧形成第一光路。当过冷水滴撞击到结冰杆结冰后，第一光路被部分或全部遮挡，第一光电传感器由此被激发并发出过冷水滴结冰信号。

然而，在实际应用中，该结冰探测器，依然存在缺陷，不能很好的检测飞机的结冰情况，特别容易受到干扰，从而造成检测信号的误差，存在很多的误报结冰的情况。

发明内容

本发明提供了一种基于谐振腔的结冰探测器，包括结冰杆，所述结冰杆沿其轴向设置有多个周期排列的冰晶收集孔，所述冰晶收集孔由结冰杆的迎风面贯穿至背风面，所述冰晶收集孔内设置有金属网，所述冰晶收集孔靠近背风面的一侧设置有固定金属套，所述固定金属套中部设置有移动金属块，所述金属块与金属网之间设置有弹性压缩层，所述结冰杆靠近背风面的一侧设置有波导层，所述波导层的外围设置有金属板层，所述移动金属块与波导层之间形成谐振腔。

所述波导层的内侧还设置有第二金属板层。

所述冰晶收集孔位于下方的一侧面为斜面。

所述金属网的为凸形，对应的弹性压缩层与金属网接触的面也为凸形。

所述冰晶收集孔的侧壁设置有加热元件。

所述波导层为二氧化硅、二氧化硅-二氧化锗、氧化锌、硫化物玻璃中的一种制成。