[發明專利]用于過冷空中水滴的飛行中多視場探測器

有效

• 申請號: 201010237308.X
• 申請日: 2010-07-23
• 公開（公告）號: CN101963676A
• 公開（公告）日: 2011-02-02
• 發明（設計）人: 馬克·D·雷;邁克爾·P·尼斯尼達爾
• 申請（專利權）人: 羅斯蒙特宇航有限公司
• 主分類號: G01V8/10
• 分類號: G01V8/10;G01N21/21;G01B11/08
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陳堯劍;沙捷

1.一種空中多視場水滴傳感器，包括：

照明部分，該照明部分包括：

第一光束發射器，該第一光束發射器被構造成輸出光束；和探測部分，該探測部分包括：

窗口，該窗口被構造成允許來自被所述光束照明的水滴的反向散射光從其穿過；

第一透鏡，該第一透鏡被構造成在所述反向散射光已經通過所述窗口之后聚焦所述反向散射光；

萬花筒，該萬花筒被構造成朝向圓-線轉換器的內反射表面引導已經通過所述第一透鏡的所述反向散射光的第一部分；

多視場子系統，該多視場子系統包括被構造成接收由所述圓-線轉換器反射的光的至少第一探測器；和

單視場子系統，該單視場子系統被構造成接收已經通過所述第一透鏡的所述反向散射光的第二部分，該第二部分未被所述圓-線轉換器反射。

2.如權利要求1所述的空中多視場水滴傳感器，進一步包括：

定位在所述圓-線轉換器的所述內反射表面和所述第一探測器之間的纖維光學板，所述纖維光學板被構造成傳送由所述圓-線轉換器反射的光學圖像。

3.如前述權利要求中任一項所述的空中多視場水滴傳感器，其中所述多視場子系統進一步包括：

第二探測器，所述第二探測器也被構造成接收由所述圓-線轉換器反射的光，其中：

第二探測器被構造成所探測的反射的、反向散射光所對應的視場角大于所述第一探測器所探測的視場角。

4.如權利要求3所述的空中多視場水滴傳感器，其中所述第一和第二探測器各包括探測器元件線性陣列。

5.如前述權利要求中任一項所述的空中多視場水滴傳感器，進一步包括：

定位在所述圓-線轉換器的焦平面和所述第一探測器之間的第一組光學元件，其中所述第一組光學元件放大來自所述圓-線轉換器的小視場反射；和

定位在所述圓-線轉換器的所述焦平面和所述第二探測器之間的第二組光學元件。

6.如權利要求5所述的空中多視場水滴傳感器，其中所述第一組光學元件包括：

至少兩個透鏡；和

置于所述兩個透鏡之間的帶通濾光器。

7.如前述權利要求中任一項所述的空中多視場水滴傳感器，其中：

所述圓-線轉換器包括具有變化斜率的錐形區域；并且

所述錐形區域的接近頂點的內反射表面的斜率小于1.0。

8.如前述權利要求中任一項所述的空中多視場水滴傳感器，其中所述單視場子系統包括光束截捕器。

9.如前述權利要求中任一項所述的空中多視場水滴傳感器，其中所述單視場子系統包括光敏二極管。

10.如前述權利要求中任一項所述的空中多視場水滴傳感器，進一步包括：

置于所述第一透鏡和所述單視場子系統之間的準直透鏡；其中：

所述準直透鏡的位置沿著所述傳感器的光學軸線軸向可調節。

11.如前述權利要求中任一項所述的空中多視場水滴傳感器，其中所述第一光束發射器包括由以下組成的組中的至少一個：

其輸出為線性偏振的發光二極管；和

激光器。

12.如前述權利要求中任一項所述的空中多視場水滴傳感器，進一步包括：

被構造成沿著所述傳感器的光學照明軸線反射所述光束的反射器。

13.如前述權利要求中任一項所述的空中多視場水滴傳感器，進一步包括：

處理器，所述處理器被構造成接收由所述多視場子系統和所述單視場子系統輸出的信號，并且基于來自兩個子系統的所述信號計算至少一個反映水滴狀態的參數。

14.如前述權利要求中任一項所述的空中多視場水滴傳感器，其中所述單視場子系統使用圓偏振的光以在水和冰晶之間進行辨別。