[发明专利]一种结冰探测装置及结冰探测方法

说明书

本发明适用于飞行器结冰探测技术领域，提供了一种结冰探测装置及结冰探测方法，包括：探测部，所述探测部安装在飞行器蒙皮表面；光传感器，所述光传感器设置在所述探测部所覆盖的下方区域内；所述光传感器包括基板、光发射模块和光接收模块，所述光发射模块和光接收模块均安装在所述基板上，所述光发射模块包括光发射电路和半导体光发射单元，所述光接收模块包括感光单元；所述感光单元环绕阵列设置于所述半导体光发射单元周围；信号处理单元，所述信号处理单元连接所述光传感器。感光单元结构尺寸可以做到更小，每一个感光单元均会对接收到的入射光进行处理，将光信号转化为电信号，最终可以得到探测部表面的结冰冰型、冰结构以及冰厚度等信息。

技术领域

本发明属于结冰探测领域，本发明涉及一种结冰探测装置，尤其是涉及一种结冰探测方法。

背景技术

飞机在飞行中遇到结冰气象时机翼、机头及发动机等部位会发生结冰，对飞行安全产生重大隐患。为了保证飞行安全，现在飞机上大都配有结冰传感器，探测飞机上是否结冰。

当前常见的结冰传感器为光纤式结冰传感器，其结构由探测端面、光发射电路、光信号检测电路、信号处理电路组成，探测端面与光发射电路和光信号检测电路之间分别是发射光纤束和接收光纤束。工作原理为：光发射电路产生一定波段的光，由发射光纤入射到探测端面的积冰中，光在冰内发生反射、折射和散射等作用后有一定的光入射到接收光纤中，光信号检测电路将接收光纤中的光信号转换为电信号，由信号处理电路进行处理进而根据光电流与冰厚的关系得到结冰信息。

在光纤式结冰传感器中，入射到接收光纤内的光强决定了光电流的大小，对结冰传感器的灵敏度、精度等性能有重要影响。由于受到接收光纤结构限制，从而导致入射角的限制，只有在入射角内的光束才能入射到接收光纤中，这很大程度上限制了结冰传感器的性能。此外，光信号检测电路只能将接收光纤束中的光信号叠加后一起转换成电信号，无法得到入射光的空间分布特征，影响了结冰传感器感知到的结冰信息。

发明内容

本发明的目的是提供，

一种结冰探测装置，包括：

探测部，所述探测部安装在飞行器蒙皮表面；

光传感器，所述光传感器设置在所述探测部所覆盖的下方区域内；所述光传感器包括基板、光发射模块和光接收模块，所述光发射模块和光接收模块均安装在所述基板上，所述光发射模块包括光发射电路和半导体光发射单元，所述光接收模块包括感光单元；所述感光单元环绕阵列设置于所述半导体光发射单元周围；

信号处理单元，所述信号处理单元连接所述光传感器。

优选地，所述探测部为透光材质。

优选地，所述探测部的外表面与所述飞行器的蒙皮表面平滑过渡。

优选地，所述光传感器的表面形状与所述探测部的表面形状相互匹配。

优选地，还包括电路板，所述光传感器安装在所述电路板上，所述电路板固定安装在飞行器蒙皮的内侧。

优选地，还包括支撑垫，所述支撑垫设置于所述电路板与所述蒙皮之间，所述光传感器位于所述电路板与所述蒙皮之间的间隙内。

优选地，所述半导体光发射单元设置于所述光传感器的中心区域，所述感光单元阵列分布设置于所述光传感器的外围。

优选地，所述感光单元环形阵列设置并形成第一环形阵列和第二环形阵列，所述光传感器设置于所述第一环形阵列与所述第二环形阵列之间的区域内。

优选地，所述半导体光发射单元采用红外光发射材料，所述感光单元采用光敏材料。

优选地，一种使用上述的结冰探测装置的结冰探测方法，包括步骤如下：

步骤10：所述光传感器发射并接收光信号，并将接收的光信号转换为电信号；