CN101472796A - 位置检测器 - Google Patents

Abstract

本发明的实施方式提供了一种用于检测直升机桨叶的位置的位置检测器，该位置检测器包括：传感器，其被设置为生成与直升机桨叶相对于该传感器的位置相应的信号，以及数据处理模块，其被设置为接收来自该传感器的信号且根据所接收的信号生成指示桨叶位置的输出，该传感器包括：掩模(M1)，其上形成有多个狭缝(S1～Sm)；透镜组件(RXL)，其具有视场且被设置为把入射光引导到该透镜组件的焦平面上；以及光检测器，其被设置为检测经过所述掩模中的多个狭缝中各个狭缝的照度水平且向所述数据处理模块提供指示所述照度水平的信号；其中所述掩模位于所述透镜组件的焦平面处且在所述掩模中形成的狭缝彼此呈角度地散开。

Description

位置检测器

技术领域

本发明涉及用于检测移动对象的位置的位置检测器。例如，希望能够在直升机旋翼装置的旋翼桨叶(rotor blade)旋转时沿着它们的长度在各个位置检测它们的垂直和旋转位置并且检测每个旋翼桨叶的桨叶俯仰角(blade pitch angle)，使得可以确定并随后校正旋翼装置中的任意或所有桨叶的偏差、定时和俯仰相对于任意给定基准位置的任何不一致性。

背景技术

例如，用于检测直升机旋翼桨叶的位置的已知技术包括(通过透镜)在传感器上生成桨梢(blade tip)的图像，使得移动的桨叶将产生可与桨叶位置相关的传感器输出，且使用传感器和转轴上的定时标记以生成用于测量桨叶的旋转位置的任何改变的定时基准信号。

另一已知的技术是使用在单个矩形孔上形成桨梢图像的传感器，该矩形孔的宽度小于图像宽度，且该矩形孔具有足够的孔长度以适应桨叶图像的所有可能的垂直移动。桨叶跨越孔的移动改变了通过孔的光量，这种变化被电子传感器检测到。由于不存在桨叶时传到传感器的光量也能测量到，可以计算这两个信号的比，得到与背景照明无关的对应于各桨叶的高度信号。然而，该技术不能用来检测任意给定桨叶的俯仰，因此如果任意给定桨叶与其他桨叶不在同一俯仰角度，尤其是如果该同一桨叶的旋转位置与其他桨叶不同，则会产生不明确的测量。在该技术中，传感器的校准极大地依赖于落在传感器上的光量。

还可以这样使用传感器，其中在多元件检测器(例如电视摄像机中使用的电荷耦合器件(CCD))上形成桨梢的图像。精确度受限于除以传感器单元数量之后的图像尺寸。当使用大量的单元以增加垂直精确度时，传感器需要花费更长的时间读出数据，由此减少了旋转精度测量。而且，不可能使用该技术来检测任意给定桨叶的俯仰，因此如果任意给定桨叶与其他桨叶不在同一俯仰角度，尤其是如果该同一桨叶的旋转位置与其他桨叶不同，则会产生不明确的测量。

其他已知技术包括将经过的桨梢的图像投影到作为测量装置的线性X-Y方格上或投影到检测器X-Y阵列上。

在所有上述技术中，测量依赖于背景(通常是白天的天空)和桨叶之间的光级对比度(light level contrast)。桨叶也可以被某些光源照明并且由传感器测量反射光，使得位置传感器能够用于弱光条件下。在大多数先前的方法中，为了将传感器读取的光量与桨叶位置的给定变化关联起来，需要测量背景照度，且执行某些补偿计算以将数据归一化为已知的中值。

而且根据现有技术，还知道可以按给定的角度间隔生成和定位精确的照明光束，使得经过该光束的桨叶产生光脉冲，其相关定时将随桨叶高度与光束角成一定线性关系而改变，然后这些脉冲被反射回到传感器并被检测到。该方法的精确度依赖于照明光束的精确性，因为光束的任意扩展(与投射光相关的自然物理现象)将降低该精确度。

直升机旋翼测量领域的技术人员众所周知，为了以最有效的方式针对旋翼***的整体转动正确地调节主旋翼桨叶的飞行特性，在桨叶经过直升机前面的“前头(ahead)”位置之后应当立即测量桨叶的位置。作为第一近似，如果在该点或在该点附近桨叶是垂直的且旋转位置正确，则当桨叶旋转时其性能在其飞行路径上的其他点上也是正确的。对于较小的旋翼(诸如尾部旋翼)，应当在桨叶飞行路径不被直升机的尾桁(tailboom)附近流动的空气干扰的点实施测量。

因此，任何传感器都要在这些位置或其附近观察旋翼桨叶，并且为此，传感器通常被安装在直升机的外壳上，使其位置被设定为对桨叶的所需部分具有无限制的视场，并且因此，传感器的组件必须能够经受得住遇到的环境条件中的任何变化。或者，如果内部安装是可行的，使传感器通过直升机的玻璃顶盖观察桨叶，它需要被放置在直升机的普通飞行仪器附近且因此被设计成使得其操作不干扰该仪器(例如，罗盘、雷达和导航***)。然而，注意，也可以在任意其他旋转位置观察任意桨叶。

除了精确的桨梢跟踪，能够精确地测量桨梢的俯仰角以及沿着桨叶长度的其他点的桨叶垂直位置(在本申请中后者一般称为“桨叶中部跟踪”)对于直升机工业是显著的优点。这对于某些较大直径的旋翼而言尤其重要，其中，例如，当末梢正确地飞行时，在桨叶长度的中部飞得太高或太低的桨叶会在动态上不稳定且会以与桨叶长度和硬度以及转动速度相关的特定频率振荡，且这种振荡将导致对桨叶和/或整个旋翼装置的结构损坏。能够测量较小直径(通常较高速度)的尾部旋翼(作为另一示例，用于风扇、飞行器推进器以及类似的设备)中的桨叶俯仰也是相当重要的。

尽管本发明将被具体地描述为应用于风扇、推进器和直升机旋翼，应当意识到，其可用于检测其他移动对象或物体的位置，例如，移动悬臂的末端或其他旋转机械的组件的垂直偏差。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于检测直升机桨叶的位置的位置检测器，该位置检测器包括：传感器，其被设置为生成与直升机桨叶相对于传感器的位置相应的信号，以及数据处理模块，其被设置为接收来自该传感器的信号，且根据所接收的信号生成指示桨叶位置的输出，所述传感器包括：

掩模，其上形成有多个狭缝；

透镜组件，其具有视场且被设置为把入射光引导到该透镜组件的焦平面上；以及

光检测器，其被设置为检测经过所述掩模中的多个狭缝中各个狭缝的照度水平并向所述数据处理模块提供指示照度水平的信号；

其中所述掩模位于所述透镜组件的焦平面处并且在所述掩模中形成的狭缝彼此呈角度地发散。

所述数据处理模块优选地被配置为接收各狭缝的信号并对这些信号求和以生成合成信号，其中当桨叶在所述视场中时与该桨叶不在所述视场中时的合成信号幅值比指示了相对于所述传感器位置的桨叶高度。

作为附加或者替代的，所述数据处理模块可以被设置为接收各狭缝的信号并确定来自相邻狭缝的信号之间的时延，其中该时延指示了相对于所述传感器位置的桨叶高度。

所述掩模可以被设置成使得当桨叶经过所述透镜组件的视场时所述狭缝基本与所述桨叶纵向对准，且所述数据处理模块被设置为确定当所述桨叶经过各个狭缝时该狭缝的信号的变化率，所述信号的变化率与所述桨叶的俯仰角成比例。

所述数据处理模块可以被设置为根据所确定的桨叶俯仰角，修正所述合成信号幅值比所指示的所述桨叶相对于所述传感器位置的高度。

相邻狭缝之间的发散角优选地是均匀的且狭缝的数量优选地至少为3。

所述光检测器可以包括多个透镜，各透镜被设置为接收来自于相应狭缝的光，并使所接收的光耦合到相应的光纤中，各光纤被耦合到所述数据处理器。或者，所述光检测器包括一个或多个光敏元件，该光敏元件被设置为接收来自所述狭缝的光并将所接收的光转换为向所述数据处理模块发送的电信号。

根据本发明的第二方面，提供了一种检测直升机旋翼桨叶的位置的方法，所述方法包括以下方法步骤：

提供第一传感器，所述第一传感器具有被设置为在焦平面处聚集入射光的透镜组件以及位于所述透镜组件的焦平面处且形成有多个呈角度地发散的狭缝的掩模；

检测当所述旋翼桨叶经过所述透镜组件的视场时通过所述多个狭缝中各个狭缝的照度幅值，且提供指示所述照度幅值的信号；以及

对各个狭缝的所述幅值信号进行求和以提供合成信号，其中当桨叶在所述传感器视场内与桨叶不在所述传感器视场内时的信号幅值比指示了相对于所述传感器位置的桨叶高度。

另外，所述狭缝可以被设置为当所述桨叶经过所述透镜组件的视场时基本平行于所述桨叶，且所述透镜组件的视场被设置为使得所述桨梢处于所述视场内。然后，可以确定来自相邻狭缝的信号之间的时延，所述时延与相对于所述传感器位置的桨叶高度成比例。

作为附加或者替代的，当所述桨梢经过狭缝时幅值信号的变化率与所述桨叶的俯仰角成比例。

或者，所述狭缝被设置为在所述桨叶经过所述透镜组件的视场时基本垂直于所述桨叶，且所述透镜组件的视场被设置为使得所述桨叶的中间部分在所述透镜组件的视场内。

作为附加或者替代的，第一传感器可以设置有狭缝，该狭缝被设置为当所述桨叶经过所述透镜组件的视场时基本平行于所述桨叶，且根据所述第一传感器生成的信号确定所述桨叶的俯仰角，第二传感器设置有狭缝，该狭缝被设置为当所述桨叶经过所述透镜组件的视场时基本垂直于所述桨叶，且根据所述第二传感器生成的信号确定所述桨叶相对于所述第二传感器位置的高度，且根据所述第一传感器确定的桨叶俯仰角修正所述第二传感器的桨叶高度信号。

附图说明

参考附图，下面通过说明性示例仅示例性地描述本发明的实施方式，附图中：

图1是使用根据本发明的传感器的直升机的示意性侧视图；

图2和图3是传感器及其构成部件的实施方式的示意图；

图4是桨叶按图2所示的方向BL1通过传感器而产生的信号的示例；

图5是桨叶按图2所示的方向BL2通过传感器而产生的信号的示例；以及

图6示出了用于说明桨叶俯仰测量的桨叶截面。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的实施方式的位置检测器，该位置检测器包括一个或多个传感器，该传感器被安装到直升机机身中任意或全部的典型位置SN1、SN2、SN3上，且被设置为在旋转的直升机桨叶经过各传感器视场V1、V2和V3时观察桨叶的部分。位置检测器优选地在适于观察旋翼桨叶的位置处一体地附接在直升机机身上。或者，位置检测器可以由人和任意合适的临时夹具保持在这种位置处。

图2示意性例示了包括在位置检测器的一个实施方式中的传感器。该传感器包括透镜组件RXL，该透镜组件RXL包括视场足够宽的一个或多个光学元件，从而在不需要重新定位传感器的情况下观察在任意所需径向高度或位置处的通过桨叶，且具有入射光会聚的焦平面。当传感器位于位置SN1或SN3时，生成的图像将如图2中的BL1所示，这是桨梢跟踪和桨叶俯仰角测量的情况。当传感器位于位置SN2或SN3中进行桨叶中部跟踪时，将生成图2中所示的桨叶的图像BL2。应当注意在本发明的实施方式中，不需要透镜组件生成桨叶的聚焦图像，而是仅需要在其焦平面处收集入射到传感器上的光，如下面更详细解释的，因为在本发明的实施方式中，关心的是入射光的幅值。

该传感器还包括置于透镜组件的焦平面上的平面不透明掩模M1，其中制造了彼此呈角度地发散的多个细狭缝S1-Sm。在本发明的优选实施方式中，设置了三个狭缝。各狭缝的最小长度等于桨叶在传感器视场内任意极端位置中的桨叶图像的最大偏移。各狭缝的宽度明显小于桨叶在透镜组件的图像面处的图像的宽度，由此确保了桨叶的位置在高度或俯仰上的微小变化将产生通过各狭缝的光中的可测量的变化。

该传感器还包含当桨叶图像使得狭缝的任意部分变模糊时检测和测量通过狭缝的光量的装置。在图2所示的优选实施方式中，安装了多个细长的透镜L1-Ln以观察各狭缝的背面、收集通过狭缝的光并使该光会聚到多个光纤光波导F1-Fp上，该光纤光波导被设置为向接口和控制模块(未示出)中的多个电子检测器发送所接收到的光。在图3中示出的替代实施方式中，透镜L1-Ln和光纤F1-Fp可以用具有足够的有源区域来接收通过狭缝面M1的所有光的电子检测器PD阵列(诸如CCD阵列)代替，在这种情况下，对于该优选实施例，传感器将仍精确地工作，但是将丧失电学无源的优点。如果狭缝间隔足以使得在依次使下一狭缝的任意部分变模糊之前桨叶图像能够完成经过给定狭缝，假设透镜Ln的视场足以收集通过所有m个狭缝的光，则可以使用单个检测装置Ln、Fn来代替多个检测装置。

末梢跟踪模式中的桨叶测量

为了测量桨梢的位置，传感器定向为使其狭缝S1-Sm平行于桨叶长度，由此产生如图2所示的图像BL1。当桨叶图像在狭缝之间移动时，产生如图4所示的信号。当在传感器的视场中没有桨叶因而未在狭缝上产生图像时，传感器生成背景信号电平Vbk。当桨叶开始跨越狭缝时，信号电平迅速以第一变化率下降。由于桨叶的俯仰，出现信号水平的第二变化率，使所产生的信号具有幅值Hb1-Hbm，其最小幅值比暗电平Vd大幅值Vbd。因而可以根据该信号针对各桨叶确定桨叶在传感器的视场中(减小的光水平)与桨叶不在视场中(最大光水平)时通过狭缝的照度比。进一步的可视化是传感器产生的信号近似从传感器观察的桨梢。因此，应当意识到，如果桨梢相对于传感器(因而相对于直升机机身)向上或向下移动，将容易确定背景照度Vbk与桨叶末端处于视场中时的照度Hb1-Hbm之间的信号幅值变化，因而直接表示桨梢位置。各个桨叶之间的照度比(因而信号电平)中的变化表示单个桨叶被不正确定位，而所有桨叶的信号电平比的均等的变化仅与旋翼装置在正常飞行条件下整体倾斜时相符。

举例而言，对于10米直径和0.3米的末梢宽度的、在末梢可以相对于中部位置具有±0.5米的整体垂直偏移的典型直升机旋翼桨叶，可能希望测量出精度为0.1％的等于±0.5mm的偏移。例如，如果传感器安装在距离桨梢4米的地方(如桨梢跟踪的位置SN1处)且透镜组件具有40mm的焦距，在具有1米的视场的传感器基板M1上形成的图像长度将为10mm。对于1mm的桨梢位置垂直变化，图像将移动10μm。

下面的讨论解释了本发明的传感器通过在不透明掩模中包括多个狭缝而提供的优点。如果桨叶模块的形状是理想平坦的，但是在其表面上具有1平方毫米的凸起缺陷，希望检测这种特征，且桨梢图像相对于传感器的整个视场的垂直位置接近单个狭缝的顶部(由此允许几乎最多的光通过狭缝)，该缺陷会在狭缝中显现为10平方微米。缺陷的面积与10mm长的狭缝的总面积的比将决定检测装置为识别该幅值的特征所需的精确度。如果狭缝长为10mm且宽为250μm，在其总面积上将可以具有25,000个这种特征，因此检测装置必须能够分辨25,000之一。如果狭缝宽度为125μm，则精确度仅需要12,500之一，但是对于相同的整体传感器性能，检测器灵敏度将需要增加2倍，因为通过狭缝的总光量减半。检测器中的电子噪声将以与增益成特定关系的方式增加，且在极限情况下，对于给定的狭缝尺寸，当噪声能量的量等于来自特征的入射光能量时，可以确定传感器精度。

然而，在本发明的实施方式中，如果两个狭缝在图像面上彼此相邻，每个狭缝具有其自己的检测装置，则当桨叶图像依次经过每个狭缝时，来自各狭缝的信号被单独地检测。通过在数据处理和控制模块中临时存储各个信号，随后可以对它们进行相加。假设在桨叶经过传感器视场时背景照度没有明显改变，与桨叶的实际位置相关的信号的部分将线性相加，因此噪声信号减小到√2分之一，因此改善了信噪比。如果添加了m个狭缝，噪声将减小到√m分之一。

如果狭缝彼此相邻放置但是呈角度地发散，如在本发明的实施方式及图2所示，来自桨叶的给定部分的各检测器信号之间存在与桨叶图像沿着各狭缝的位置成比例的时延。换句话说，离得最远的狭缝的部分的各检测器信号之间比靠得最近的狭缝的部分的各检测器信号之间的延时大。因为各个狭缝之间的角度优选地恒定，经过正交于发散图形的中线的路径的桨叶会从各个狭缝产生相同的信号幅值，因此对于多个平行狭缝而言，噪声减小率相同，即，为√m。然而，假设在桨叶经过传感器视场的期间桨叶速度没有显著变化，如果来自各个检测装置的信号还按照它们的实际时间关系相加到一起，则所得的信号的频率将直接与任意给定狭缝上的桨叶图像位置成比例。

因此可以得出多个桨叶位置的测量结果，这些测量结果在一定程度上与m个狭缝(即，m个值)以及m-1个时间(间隔)值的发散模式无关，可以对该m个值应用噪声减小技术，产生根据到达检测装置的光信号的幅值得出的位置度量，而该m-1个时间(间隔)值可以被求平均以产生单个信号或者被用于利用快速傅立叶变换(FFT)处理以与中间频率竞争，但是在与时间相关的情况下，以与到达检测器的光信号的幅值无关的方式描述刀片位置。然后这些位置值可以被单独地报告和/或求平均以产生单个位置值，但是在任何情况下，所得的测量结果将比从单个狭缝得到的测量结果更加精确。

桨叶中部跟踪模式中的桨叶测量

对于桨叶中部跟踪，传感器被定向使其狭缝S1-Sm垂直于桨叶长度，由此产生如图2所示的图像BL2，且当图像在狭缝之间移动时，产生如图5所示的信号。当在传感器的视场中没有桨叶时，传感器产生背景电平信号Vbk。当桨叶经过各个狭缝时，产生区域AB的信号，其最低点是暗电平Vd之上的Vbd。当桨叶进入视场且开始使得狭缝的起点模糊时，进入狭缝的光量将以线性方式减小，产生信号中的“下降”沿R1。当所有桨叶都经过狭缝的起始区域时，进入狭缝的光量恒定，直到桨叶经过狭缝的全部长度为止，且当它移出狭缝的末端区域时开始产生“上升”沿R2。当桨叶以这种方式经过狭缝时，形成的信号的区域AB(以阴影线示出)将与桨叶离透镜的距离直接成比例地变化，因此测量脉冲的区域可以直接读出桨叶在给定基准位置上的高度。注意当桨叶改变其垂直位置时，脉冲的区域在宽度和高度上都将改变，因此可以通过测量脉冲宽度的定时法或者测量脉冲高度的幅值法或者二者相结合来确定桨叶高度的变化，所得的结果被组合或独立地报告。

因为存在m个狭缝且从每个狭缝检测的信号(除噪声之外)将相同，与原先的末梢跟踪方法一样，可以将来自所有狭缝的信号加在一起，获得信噪比的提高。

举例而言，对于0.3米宽的能够在沿着其长度的某一点离其正常位置具有±0.25米的整体垂直偏移的典型的直升机旋翼桨叶，可能希望测量出精度为0.5％的等于±1.25mm的偏移。如果传感器安装在距离桨叶(例如)2米的地方(如桨叶中部跟踪的位置SN2处)且透镜组件具有40mm的焦距，0.3米宽的桨叶在传感器基板M1上形成的图像宽度为3mm。对于1.25mm的桨叶位置垂直变化，图像宽度改变7.5μm。

为正确地比较旋翼装置中多个桨叶的桨叶中部位置，所有桨叶的俯仰角必须相同。如果桨叶具有不同的桨叶俯仰角，它们的显现宽度将不同，如上所述，这在不知道桨叶俯仰的情况下会被解释为桨叶距传感器的距离的变化。因此能够测量桨叶俯仰角是十分重要的。如上所述，可以根据执行根据本发明的桨梢跟踪时产生的信号得出俯仰角。再次参照图2，且如上所述，作为当桨梢经过各个狭缝时俯仰的结果，直接出现信号幅值的第二变化率。因此，可以根据信号A1-Am的角度直接确定桨叶俯仰角。应当意识到角度A1-Am不必等于桨叶的俯仰角，而可以与桨叶俯仰角成比例。对于不同的桨叶设计，比例函数也不同，且必须在不同的俯仰角对桨叶相对于传感器的不同位置读出一系列信号来对检测器进行理想的校准。因此，必须利用两个传感器来执行结合了桨叶俯仰校正的精确的桨叶中部跟踪。

图6示出了绕着固定点(X1，Y1)以俯仰角旋转的典型桨叶的截面。利用传感器，当桨梢经过传感器时，可以测量所有相关的X和Y值，尤其是点(X0，Y0)和(X2，Y2)。已知桨叶宽度度量X0-X2和桨叶的物理尺寸，可以计算距离X1-X2和Y1-Y2以及俯仰角Pa。

假设通过在明亮的背景下(如自然的白天中的天空)，或反衬暗的背景(如暗的建筑物墙面或黑暗的天空)在桨叶下方进行人工照明，并反转检测信号的极性，来操作传感器，使得桨叶及其背景之间有足够的对比度，将在狭缝上形成图像。

本发明的检测器还可以用作自动增益控制***(AGC)的一部分以测量当没有桨叶在视场中时落到检测器上的环境光，并且把这种测量结果用于改变与检测装置相关的增益以补偿背景或桨叶照度的变化，如果对于不同的日光照度需要这种补偿的话，从而无需为了AGC而设置单独的检测器。

尤其有利的且具有商业重要性的是能够使用同一传感器来在桨叶长度方向上的任意位置测量旋翼桨梢、旋翼桨叶的位置以及测量桨叶在其安装轴上的俯仰角。同样认为是显著的优点的是本发明的优选实施方式采用电学无源的传感器，由此消除了在现有直升机仪表的附近的安装问题且允许比包含电子组件的设备更加宽范围的环境操作条件范围。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1、一种用于检测直升机桨叶的位置的位置检测器，该位置检测器包括：传感器，其被设置为生成与直升机桨叶相对于该传感器的位置相应的信号，以及数据处理模块，其被设置为接收来自所述传感器的信号且根据所接收的信号生成指示所述桨叶位置的输出，所述传感器包括：

掩模，其上形成有多个呈角度发散的狭缝；

透镜组件，其具有视场且被设置为将入射光引导到该透镜组件的焦平面上，所述掩模位于该焦平面处；以及

光检测器，其被设置为检测经过所述掩模中的多个狭缝中各个狭缝的照度水平并向所述数据处理模块提供指示所述照度水平的信号；

其中所述数据处理模块被设置为接收各狭缝的信号并对这些信号求和以生成合成信号，其中当桨叶在所述透镜组件的视场中时与桨叶不在该视场中时的合成信号幅值比指示了相对于所述传感器位置的桨叶高度。

2、根据权利要求1所述的位置检测器，其中所述数据处理模块被设置为接收各狭缝的信号并确定来自相邻狭缝的信号之间的时延，其中所述时延指示了相对于所述传感器位置的桨叶高度。

3、根据权利要求1或2所述的位置检测器，其中所述掩模被设置成使得当桨叶经过所述透镜组件的视场时所述狭缝基本与所述桨叶纵向对准，且所述数据处理模块被设置为确定当所述桨叶经过各个狭缝时该狭缝的信号的变化率，所述信号的变化率与所述桨叶的俯仰角成比例。

4、根据从属于权利要求2时的权利要求3所述的位置检测器，其中所述数据处理模块被设置为根据所确定的桨叶俯仰角，修正所述合成信号幅值比所指示的相对于所述传感器位置的桨叶高度。

5、根据前述任一权利要求所述的位置检测器，其中相邻狭缝之间的发散角是均匀的。

6、根据前述任一权利要求所述的位置检测器，其中所述狭缝的数量至少为3。

7、根据前述任一权利要求所述的位置检测器，其中所述光检测器包括多个透镜，各透镜被设置为接收来自相应狭缝的光，并使所接收的光耦合到相应的光纤中，各光纤被耦合到所述数据处理器。

8、根据权利要求1至6中任意一项所述的位置检测器，其中所述光检测器包括一个或多个光敏元件，所述光敏元件被设置为接收来自所述狭缝的光并将所接收的光转换为向所述数据处理模块发送的电信号。

9、一种检测直升机旋翼桨叶的位置的方法，该方法包括以下方法步骤：

提供第一传感器，所述第一传感器具有被设置为在焦平面处聚集入射光的透镜组件、以及位于所述透镜组件的焦平面处且其上形成有多个呈角度地发散的狭缝的掩模；

检测当所述旋翼桨叶经过所述透镜组件的视场时通过所述多个狭缝中各个狭缝的照度幅值，且提供指示所述照度幅值的信号；以及

对各狭缝的所述幅值信号进行求和以提供合成信号，其中当桨叶在所述传感器的视场内时与桨叶不在所述传感器的视场内时的信号幅值比指示了相对于所述传感器位置的桨叶高度。

10、根据权利要求9所述的方法，其中所述狭缝被设置为当所述桨叶经过所述透镜组件的视场时基本平行于所述桨叶，且所述透镜组件的视场被设置为使得所述桨叶的末梢处于所述视场内。

11、根据权利要求10所述的方法，其中，确定来自相邻狭缝的信号之间的时延，所述时延与相对于所述传感器位置的桨叶高度成比例。

12、根据权利要求10或11所述的方法，其中当桨叶末梢经过狭缝时幅值信号的变化率与所述桨叶的俯仰角成比例。

13、根据权利要求11所述的方法，其中所述狭缝被设置为在所述桨叶经过所述透镜组件的视场时基本垂直于所述桨叶，且所述透镜组件的视场被设置为使得所述桨叶的中间部分位于所述透镜组件的视场内。

14、根据权利要求12所述的方法，其中：

第一传感器设置有狭缝，该狭缝被设置成当所述桨叶经过所述透镜组件的视场时基本平行于所述桨叶，且根据所述第一传感器生成的信号确定所述桨叶的俯仰角；

第二传感器设置有狭缝，该狭缝被设置为当所述桨叶经过所述透镜组件的视场时基本垂直于所述桨叶，且根据所述第二传感器生成的信号确定所述桨叶相对于所述第二传感器位置的高度；以及

根据所述第一传感器确定的桨叶俯仰角修正所述第二传感器的桨叶高度信号。

Claims (15)

1、一种用于检测直升机桨叶的位置的位置检测器，该位置检测器包括：传感器，其被设置为生成与直升机桨叶相对于该传感器的位置相应的信号，以及数据处理模块，其被设置为接收来自所述传感器的信号且根据所接收的信号生成指示所述桨叶位置的输出，所述传感器包括：

掩模，其上形成有多个狭缝；

透镜组件，其具有视场且被设置为把入射光引导到该透镜组件的焦平面上；以及

光检测器，其被设置为检测经过所述掩模中的多个狭缝中各个狭缝的照度水平并向所述数据处理模块提供指示所述照度水平的信号；

其中所述掩模位于所述透镜组件的焦平面处且在所述掩模中形成的狭缝彼此呈角度地发散。

2、根据权利要求1所述的位置检测器，其中所述数据处理模块被设置为接收各狭缝的信号并对这些信号求和以生成合成信号，其中当桨叶在所述视场中时与该桨叶不在视场中时的合成信号幅值比指示了相对于传感器位置的桨叶高度。

3、根据权利要求1或2所述的位置检测器，其中所述数据处理模块被设置为接收各狭缝的信号并确定来自相邻狭缝的信号之间的时延，其中所述时延指示了相对于传感器位置的桨叶高度。

4、根据前述任一权利要求所述的位置检测器，其中所述掩模被设置成使得当桨叶经过所述透镜组件的视场时所述狭缝基本与所述桨叶纵向对准，且所述数据处理模块被设置为确定当所述桨叶经过各个狭缝时该狭缝的信号的变化率，所述信号的变化率与所述桨叶的俯仰角成比例。

5、根据从属于权利要求2时的权利要求4所述的位置检测器，其中所述数据处理模块被设置为根据所确定的桨叶俯仰角，修正所述合成信号幅值比所指示的相对于所述传感器位置的桨叶高度。

6、根据前述任一权利要求所述的位置检测器，其中相邻狭缝之间的发散角是均匀的。

7、根据前述任一权利要求所述的位置检测器，其中所述狭缝的数量至少为3。

8、根据前述任一权利要求所述的位置检测器，其中所述光检测器包括多个透镜，各透镜被设置为接收来自相应狭缝的光，并使所接收的光耦合到相应的光纤中，各光纤被耦合到所述数据处理器。

9、根据权利要求1至7中任意一项所述的位置检测器，其中所述光检测器包括一个或多个光敏元件，所述光敏元件被设置为接收来自所述狭缝的光并将所接收的光转换为向所述数据处理模块发送的电信号。

10、一种检测直升机旋翼桨叶的位置的方法，该方法包括以下方法步骤：

提供第一传感器，所述第一传感器具有被设置为在焦平面处聚集入射光的透镜组件以及位于所述透镜组件的焦平面处且形成有多个呈角度地发散的狭缝的掩模；

检测当所述旋翼桨叶经过所述透镜组件的视场时通过所述多个狭缝中各个狭缝的照度幅值，且提供指示所述照度幅值的信号；以及

对各狭缝的所述幅值信号进行求和以提供合成信号，其中当桨叶在所述传感器的视场内时与当该桨叶不在所述传感器的视场内时的信号幅值比指示了相对于所述传感器位置的桨叶高度。

11、根据权利要求10所述的方法，其中所述狭缝被设置为当所述桨叶经过所述透镜组件的视场时基本平行于所述桨叶，且所述透镜组件的视场被设置为使得所述桨叶的末梢处于所述视场内。

12、根据权利要求11所述的方法，其中，确定来自相邻狭缝的信号之间的时延，所述时延与相对于所述传感器位置的桨叶高度成比例。

13、根据权利要求11或12所述的方法，其中当桨叶末梢经过狭缝时幅值信号的变化率与所述桨叶的俯仰角成比例。

14、根据权利要求10所述的方法，其中所述狭缝被设置为在所述桨叶经过所述透镜组件的视场时基本垂直于所述桨叶，且所述透镜组件的视场被设置为使得所述桨叶的中间部分位于所述透镜组件的视场内。

15、根据权利要求13所述的方法，其中：

第一传感器设置有狭缝，该狭缝被设置成当所述桨叶经过所述透镜组件的视场时基本平行于所述桨叶，且根据所述第一传感器生成的信号确定所述桨叶的俯仰角；

第二传感器设置有狭缝，该狭缝被设置为当所述桨叶经过所述透镜组件的视场时基本垂直于所述桨叶，且根据所述第二传感器生成的信号确定所述桨叶相对于所述第二传感器位置的高度；以及

根据所述第一传感器确定的桨叶俯仰角修正所述第二传感器的桨叶高度信号。

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