[发明专利]一种复合式飞机结冰探测装置及方法

说明书

本发明适用于航空探测技术领域，提供了一种复合式飞机结冰探测装置及方法，该探测装置包括电容传感模块以及光纤传感模块，电容传感模块具有透明电容探测板，光纤传感模块具有光纤探测面；光纤传感模块和电容传感模块共用透明电容探测板，光纤探测面位于透明电容探测板下方。本发明通过将光纤探测面设置在透明电容探测板下方，从而将光纤探测面与电容传感模块的探测面积重叠，避免在透明电容探测板外额外设置光纤探测面，达到减少探测装置体积的目的。

技术领域

本发明属于航空探测技术领域，具体涉及一种复合式飞机结冰探测装置及方法。

背景技术

飞机结冰是影响飞行安全甚至导致灾难性事故的重要隐患之一，其将改变飞机气动性能，导致飞行性能降低，严重时将造成机毁人亡的事故；因此，必须及时探测飞机结冰情况，为飞行员的操纵策略提供参考，为启动和控制飞机防除冰系统提供真实、准确的输入条件。

目前，飞机结冰情况主要采用结冰传感器探测，其主要分为谐振式、电容式、光纤式等类型；其中，谐振式结冰传感器通过检测探冰棒固有频率的变化来判断结冰与否，其难以齐平安装于曲率半径较小的部分，并且灵敏度低；电容式结冰传感器根据介电常数的不同实现飞机表面冰、水、空气介质的区分，但难以实现飞机结冰厚度的探测；光纤式结冰传感器根据接收光信号强弱可实现结冰厚度的监测，但探测端面直接暴露于外界环境，其易受外界杂质的干扰。

为提高结冰传感器的探测准确性，提出多种结冰探测原理相结合的复合式结冰传感器，但是这种结冰传感器存在缺点：多种探测原理结合，导致需要的部件增多，使得结冰传感器的体积相应增大，安装在飞机表面时，对飞机本身的流场会产生较大干扰，对飞机的飞行产生影响，因此，需要一种体积小、探测准确性高的结冰传感器。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种复合式飞机结冰探测装置及方法，光纤传感模块和电容传感模块共用透明电容探测板，光纤探测面位于透明电容探测板下方，从而将光纤探测面与电容传感模块的探测面重叠，避免在透明电容探测板外额外设置光纤探测面，达到减少探测装置体积的目的。

本发明是这样实现的：

一种复合式飞机结冰探测装置，包括电容传感模块以及光纤传感模块，电容传感模块具有透明电容探测板，光纤传感模块具有光纤探测面；光纤传感模块与电容传感模块共用透明电容探测板，光纤探测面位于透明电容探测板下方。

在上述技术方案中，光纤传感模块和电容传感模块共用透明电容探测板，将光纤探测面与电容传感模块的探测面重叠，从而避免在透明电容探测板外额外设置光纤探测面，达到减少探测面积的目的，进而减小探测装置的体积，电容传感模块的探测面是指透明电容平板表面；另外，由于透明电容探测板与光纤探测面重叠，能够得到同一探测范围的两种探测数据，两种数据的探测结果相互结合，提高探测的准确率。

进一步的，电容传感模块还包括屏蔽电缆和电容解调电路，屏蔽电缆连接在透明电容探测板和电容解调电路之间，电容解调电路通过屏蔽电缆采集透明电容探测板的电容响应数据，并且，电容解调电路能够根据采集到的电容响应数据识别透明电容探测板表面的结冰状态。

进一步的，光纤传感模块还包括光源、光电探测器、发射光纤束，接收光纤束以及光信号解调电路；发射光纤束的发射光纤探头端面和接收光纤束的接收光纤探头端面构成光纤探测面；光源安装在发射光纤束的信号接收端，光电探测器一端与接收光纤束的信号输出端连接，另一端通过屏蔽电缆与光信号解调电路连接；发射光纤束用于将光源发出的调制光束传输至透明电容探测板，调制光束经过透明电容探测板出射后传输至结冰环境，结冰环境的光信号返回至接收光纤束，接收光纤束将返回的光信号传输至光电探测器，从而获取透明电容探测板表面结冰状态的光信号响应数据。

进一步的，光纤探测面的面积大小是透明电容探测板的表面积大小的90%~100%，光纤探测面的面积需要尽量大，在减少探测装置整体体积的同时，以得到尽量大范围的光信号响应数据，提高探测的准确率。