[發明專利]結冰探測器

有效

• 申請號: 201210513812.7
• 申請日: 2012-12-04
• 公開（公告）號: CN103101627A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 史獻林;南國鵬;李革萍;辛旭東
• 申請（專利權）人: 中國商用飛機有限責任公司;中國商用飛機有限責任公司上海飛機設計研究院
• 主分類號: B64D15/20
• 分類號: B64D15/20
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 樓仙英;邵桂禮

技術領域

本發明涉及結冰探測領域，尤其涉及用于探測結冰條件的結冰探測裝置。

背景技術

當飛機在結冰條件下飛行時，在飛機機翼前緣、短艙前緣等部位極易產生結冰。飛機表面結冰將導致飛機操穩品質降級、飛行性能損失和飛行安全裕度下降。

當前大部分民機和運輸機都配備了飛行結冰探測系統。結冰探測系統可以在早期探測到飛機進入結冰氣象條件或飛機表面結冰，以發出結冰告警信息，提示飛行員手動啟動防冰系統，或者由結冰探測系統直接啟動防冰系統。因而，結冰探測是保障飛行安全的一項重要措施。

美國專利US?4,553,137公開了一種基于磁致伸縮材料的振動原理的結冰探測器。該結冰探測器的探頭由磁致伸縮材料制成，當飛機進入結冰條件，因結冰質量增加導致探頭振動頻率下降，降低到閥值后發出結冰信號。此類型的結冰探測器在B737、A340、A380、B747、B777、ERJ、CRJ、ARJ等型號的飛機上得到廣泛使用。這種結冰探測器安裝在飛機機頭部位，通過氣動分析和水滴遮蔽高度分析確定安裝位置，為飛機提供結冰告警。然而，這種磁致伸縮材料的探頭需要布置在支撐結構的磁場中，支撐結構較復雜，體積較大，而必需的電除冰又會導致其用電量較大；同時，這種探頭形狀為圓柱形，其因臨界溫度較低，而不易滿足近年來適航當局對主導式飛行結冰探測系統和過冷大水滴結冰條件的適航要求。

美國專利US?7,370,525公開了一種光電結冰探測器，美國專利US?4,461,178公開了一種超聲波結冰探測器。然而，這兩項專利技術都需要包括發射裝置和接收裝置，信號的處理由于結冰類型多樣而較為復雜，致使整個探測器結構復雜，可靠性較低。

在Chun?sheng?Yu和Qing?jin?Peng發表的論文《Icing?DetectionUsing?Image-based?3D?Shape?Recovery》(見Computer-Aided?Design&Applications，7(3)，2010，335-347)中，采用兩組攝像機獲得輸電線的結冰照片，通過圖像三維重構和對比獲得結冰形狀，以判斷輸電線是否結冰；美國COMBITECH公司在《Ice?detection?using?imageanalysis》(見http://winterwind.se/2012/download/16Combitech.pdf)中描述了采用照相機獲得葉片結冰照片，基于圖像分析監控風力發電機葉片結冰的技術。繼而，圖像處理技術被引入到結冰探測領域。然而，上述裝置采用現有攝像機或照相機獲得圖片，通過遠程信息傳將圖片信息傳遞到后方，由計算機進行圖像分析，判斷是否結冰。此種裝置體積大、重量重，無法在飛機上安裝布置，不能適用于飛機結冰探測系統。

發明內容

因此，本發明的目的是提供一種結構簡單、體積小、重量輕、可靠性高且易于在飛機上安裝布置的結冰探測器。

為此，根據本發明的一個方面，提供一種結冰探測器，包括：

結冰組件，其包括具有積冰表面的結冰桿；

至少一個視覺傳感器，其布置成能夠獲取所述積冰表面的圖像；

控制器，其與所述視覺傳感器電連接，所述控制器包括圖像對比模塊用于將來自所述視覺傳感器的所述圖像與所述積冰表面的初始圖像進行對比，從而判斷所述結冰桿表面是否結冰；

其中，所述至少一個視覺傳感器中的一個正對所述積冰表面布置。

在本發明的該方面，由于本發明基于圖像處理技術，具有無運動部件(結冰桿相對靜止而非振動)，技術成熟，可靠性更高；結冰桿與視覺傳感器位置協調布置，能夠更好地得到結冰桿的結冰圖像；另外，本發明的結構對于結冰桿的外形和布置形式等方面，可以具有較大的靈活性。

優選地，所述至少一個視覺傳感器中的另一個側對所述積冰表面布置。這進一步提高所獲得圖像的可靠性。

優選地，所述視覺傳感器為微型照相裝置。

進一步優選地，所述至少一個視覺傳感器中的每一個至少包括鏡頭和圖像傳感器，所述鏡頭用于獲取所述積冰表面的圖像，所述圖像傳感器電連接至并將圖像傳送至所述控制單元的所述圖像對比模塊。

又進一步優選地，所述結冰探測器還包括連接于所述結冰組件和所述控制器之間的法蘭盤，通過所述法蘭盤將結冰探測器安裝在飛機上。所述法蘭盤上設置有帶透明窗的凹室，所述視覺傳感器的所述鏡頭暴露在所述凹室中。通過法蘭盤上凹室的設置，可以使視覺傳感器的鏡頭正對和/或側對所述結冰桿的積冰表面，并通過透明窗為鏡頭提供了保護，防止鏡頭起霧。