[发明专利]基于光纤结冰传感器探测冰厚的方法、传感器、介质

权利要求书

1.一种基于光纤结冰传感器探测冰厚的方法，其特征在于，在待测物面布置光纤结冰传感器，所述光纤结冰传感器包括发送光纤（1）、第一接收光纤（2）、第二接收光纤（3）和判别光纤（4），发送光纤（1）、第一接收光纤（2）、第二接收光纤（3）和判别光纤（4）一端集束形成探测端；在探测端，第一接收光纤（2）、第二接收光纤（3）、发送光纤（1）和判别光纤（4）依次排列；所述判别光纤（4）迎光端面与其轴线呈倾斜状态，第一接收光纤（2）和第二接收光纤（3）迎光端面与其各自的轴线垂直；所述发送光纤（1）另一端设有发光元件，第一接收光纤（2）、第二接收光纤（3）和判别光纤（4）另一端设有光电检测器件；

所述方法包括如下步骤：

S100，获取当前环境温度T，获取光纤结冰传感器第一接收光纤接收光强、第二接收光纤接收光强和判别光纤接收光强；

S200，将判别光纤接收光强和当前环境温度T输入至冰型预测模型库中，获取冰型，冰型包括明冰、混合冰和霜冰；

S300，将冰型和当前环境温度T输入到冰型-温度-拟合函数库中，获取当前冰型和温度对应的拟合函数，其中光强调制函数，为冰层厚度；

S400，将第一接收光纤接收光强和第二接收光纤接收光强带入 拟合函数中，计算得到冰层厚度h。

2.根据权利要求1所述的一种基于光纤结冰传感器探测冰厚的方法，其特征在于，步骤S200中，冰型预测模型库的冰型判别规则为：

在环境温度为T的情况下，判别光纤接收光强＜A mV时，为明冰；判别光纤接收光强＞B mV时，为霜冰，不满足上述两条件为混合冰；A为在环境温度为T冻结明冰的情况下，随冰厚变化判别光纤接收光强的最大值；B为环境温度为T冻结霜冰的情况下，随冰厚变化判别光纤接收光强的最小值。

3.根据权利要求2所述的一种基于光纤结冰传感器探测冰厚的方法，其特征在于，冰型预测模型库的建立包括如下步骤：

S201，在实验室仿真环境模拟各个温度冻结明冰，测量并记录各个温度下，随明冰冰厚变化判别光纤接收光强的最大值A；

在实验室仿真环境模拟各个温度冻结霜冰，测量并记录各个温度下，随霜冰冰厚变化判别光纤接收光强的最小值B；

上述明冰冰厚和霜冰冰厚的变化范围一致；

S202，归纳各个温度下冻结明冰时，判别光纤接收光强的最大值A，得到明冰、温度和判别光纤接收光强最大值A的列表；

归纳各个温度下冻结霜冰时，判别光纤接收光强的最小值B，得到霜冰、温度和判别光纤接收光强最小值B的列表；

S203，整合步骤S202中两个列表，得到冰型预测模型库。

4.根据权利要求1所述的一种基于光纤结冰传感器探测冰厚的方法，其特征在于，步骤S300中，冰型-温度-拟合函数库的建立包括如下步骤：

S301，在实验室仿真环境模拟各个温度冻结明冰，测量并记录不同明冰冰厚时，第一接收光纤接收光强和第二接收光纤接收光强的值；

在实验室仿真环境模拟各个温度冻结混合冰，测量并记录不同混合冰冰厚时，第一接收光纤接收光强和第二接收光纤接收光强的值；

在实验室仿真环境模拟各个温度冻结霜冰，测量并记录不同霜冰冰厚时，第一接收光纤接收光强和第二接收光纤接收光强的值；

S302，根据S301所记录的数据，绘制各个温度下冻结明冰时，光强调制函数随冰厚变化的曲线，光强调制函数；

绘制各个温度下冻结混合冰时，光强调制函数随冰厚变化的曲线，光强调制函数；

绘制各个温度下冻结霜冰时，光强调制函数随冰厚变化的曲线，光强调制函数；

S303，对步骤S302中所有的曲线进行函数拟合，得到各个拟合函数和；

S304，记录各拟合函数并记录各拟合函数所对应的温度和冰型，得到冰型-温度-拟合函数库。

5.根据权利要求4所述的一种基于光纤结冰传感器探测冰厚的方法，其特征在于，步骤S303中，当冻结明冰时，采用二次函数对曲线拟合；当冻结混合冰或霜冰时，采用高斯函数对曲线进行拟合。