CN105857621A - 一种一体化的结冰探测器 - Google Patents

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徐弘炜
郭玉东
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Wuhan Aviation Instrument Co Ltd
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    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D15/00—De-icing or preventing icing on exterior surfaces of aircraft
    • B64D15/20—Means for detecting icing or initiating de-icing
    • B64D15/22—Automatic initiation by icing detector

Abstract

本发明涉及一种新型一体化的结冰探测器，探测部分主要由敏感部件、解算部件组成，解算部件给敏感部件提供激励信号，敏感部件探测冰层厚度，并将其转化为电信号，提供结冰信号给解算部件。一体化设计减小了探测器体积和重量，提高了探测器对各种不同机型的适应性，针对目前迅速发展的无人机和直升机，一体化结冰探测器具有体积小，重量轻的优势，具备普通结冰探测装置没有的抗电磁干扰能力。

Description

一种一体化的结冰探测器
技术领域
本发明属于防除冰技术领域，涉及一种一体化的结冰探测器。
背景技术
结冰探测器作为飞机在结冰气象条件下飞行时，用于探测飞机表面是否存在结冰的专用探测与告警设备。老式的结冰探测装置都是由一个独立的结冰传感器进行结冰信号采集，再将采集到的信号送到后续一个独立的电子部件进行结算，得出的结冰告警信号再由电子部件向飞机告警***发送。由于结冰传感器与电子部件互相独立，在飞机上安装时，彼此之间要通过长电缆线进行连接，结冰传感器输出的较小信号在通过电缆线传输过程中易受外界电磁干扰，且整套装置存在重量大，体积大的缺点。
为满足飞机结冰探测器的互换性要求及空间和重量控制的高要求，将传统的结冰传感器和结冰解算器进行集成，设计和开发了一种一体化的结冰探测器。
发明内容
本发明的目的是：提供一种新型一体化的结冰探测器，同时具有结冰传感器和结冰解算器的功能，且满足新一代飞机对探测器体积和重量的要求。
本发明的技术方案是：一种一体化的结冰探测器，包括振动器组件1、执行和频率电路板组件2、信号处理电路板组件3、电源电路板组件4、插座5、搭铁线组件6、后盖7和底座8；振动器组件1固定在底座8内部，执行和频率电路板组件2、信号处理电路板组件3和电源电路板组件4通过支柱依次叠放在后盖7内，后盖7与底座8连接将探测器密封并对内部电路板进行保护，搭铁线组件6和插座5安装在后盖7底部。
振动器组件1为敏感部件，设置有加热组件；
执行和频率电路板组件2、信号处理电路板组件3和电源电路板组件4构成解算部件；电源电路板组件4用于给执行和频率电路板组件2、信号处理电路板组件3提供电源，同时也向敏感部件中的振动器组件提供激励电源和防除冰电源；执行和频率电路板组件2用于接收信号处理电路板组件3的控制指令；信号处理电路板组件3采集来自振动器组件的频率信号，当频率到达一定值时发出结冰告警指令和结冰探测器防除冰指令，同时解算飞机在当前环境的结冰速率，发送给飞机综合管理计算机。
由解算部件提供工作电压给执行和频率电路板组件，执行和频率电路板组件与振动器组件中的激励线圈、反馈线圈形成一个反馈闭环的自激振荡电路，与振动头产生谐振，并将谐振频率提供给结解算部件。
敏感部件的探头在激励信号和位于敏感部件上的电磁***共同作用下，在满足了一定的相位和振幅条件时，产生振荡并达到稳定，此时的振动频率即为敏感部件的工作频率。当有冰沉积到敏感部件的振动头上时，探头质量发生变化，从而使振动频率降低。
敏感部件探测冰层厚度，并将其转化为电信号，提供结冰信号给解算部件的执行和频率电路板组件。
本发明的具有的优点和有益效果是：本发明取消了传统的结冰速率传感器与解算器间要求电缆连接的限制，仅在产品内部用单芯屏蔽线连接，增强了产品的抗干扰能力；同时，敏感部件、解算部件一体化设计，排除了结冰传感器或解算器互换性带来的风险。
一体化设计减小了探测器体积和重量，不足原重量的1/3；提高了探测器对各种不同机型的适应性，针对目前迅速发展的无人机和直升机，一体化结冰探测器具有体积小，重量轻的优势，具备普通结冰探测装置没有的抗电磁干扰能力。
整个结冰探测器作为一个LRU(外场可更换单元)，提高了探测器的维修性，外场采用更换探测器的方式进行维修，MTTR(平均修复时间)大幅度降低。
附图说明
图1为一体化结冰探测器的结构示意图；
图2为一体化结冰探测器的原理框图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步详细说明。
一体化结冰探测器由振动器组件1、电源电路板组件4、执行和频率电路板组件2和信号处理电路板组件3组成，如说明书附图1、图2。
振动器组件1探测冰层厚度，并将其转化为电信号，提供反馈信号给执行和频率电路板组件2。
振动器组件1的探头在激励信号和位于振动器组件上的电磁***共同作用下，在满足一定的相位和振幅条件时，产生振荡并达到稳定，此时的振动频率即为振动器组件的工作频率。当有冰沉积到振动器组件的振动头上时，探头质量发生变化，从而使振动频率降低。
由电源电路板组件4提供工作电压给振动器组件1，执行和频率电路板组件2与激励线圈、反馈线圈形成一个反馈闭环的自激振荡电路，与振动头产生谐振，并将谐振频率提供给执行和频率电路板组件。执行和频率电路板组件主要接收信号处理电路板组件的控制指令，控制加热器的工作状态。
电源电路板组件4主要用于向执行和频率电路板组件2和信号处理电路板组件3提供电源，同时也向振动器组件1提供激励电源和防除冰电源。
信号处理电路板组件3主要由单片机、晶振和up监控器组成，通过单片机采集执行和频率电路板组件传输的频率信号，当频率到达一定值时发出结冰告警指令和探测器防除冰指令，同时解算飞机所在当前环境的结冰速率，发送给飞机综合管理计算机。
探测器的加热电路即加热组件，加热组件包括振动头加热器组件和迎风面加热器组件。飞机提供28VDC电源给结冰探测器，由结冰探测器信号处理电路板组件控制振动器加热电路的通断。当结冰探测器检测到敏感部件反馈的频率信号下降到一定值时，即探测器振动头沉积冰层到一定厚度时，执行除冰指令，接通加热电源，加热组件开始工作。持续加热10s后，断开加热电源，加热组件停止加热。在10s内，振动头上的冰层除掉。振动头加热器组件和迎风面加热器组件均采用铠装加热器，振动头加热器组件消耗的功率为60W，其加热电阻值为0.65～0.75Ω，加热丝为镍铬合金。迎风面加热器组件消耗的功率为200W，其加热电阻值为2.3±0.15Ω，加热丝为镍铬合金。一体化的结冰探测器探测模式下功耗不超过30W，除冰模式下功耗不超过300W。
探测器通过RS422信号给飞机综合管理计算机发送告警信号和结冰速率信号。当振动头上的冰层厚度达到0.5±0.2mm时，结冰探测器发送告警信号给飞机，当冰层厚度达到1.0±0.2mm时，结冰探测器开始加热除冰，并根据结冰时间解算结冰速率发送给飞机，结冰速率分为弱结冰、中度结冰、强结冰和极强结冰。不同结冰速率信号代表的结冰速率如下：弱结冰：JBv(结冰速率)<0.6mm/min；中度结冰：0.6mm/min≤JBv<1.0mm/min；强结冰：1.0mm/min≤JBv≤2.0mm/min；极强结冰：JBv>2.0mm/min。
探测器具备上电自检和循环自检功能，并以422总线信号输出自检结果。
取消了传统的结冰速率传感器与解算器间要求电缆连接的限制，仅在产品内部用单芯屏蔽线连接，增强了产品的抗干扰能力；同时，敏感部件、解算部件一体化设计，排除了结冰传感器或解算器互换性带来的风险。
一体化设计减小了探测器体积和重量，不足原重量的1/3；提高了探测器对各种不同机型的适应性，针对目前迅速发展的无人机和直升机，一体化结冰探测器具有体积小，重量轻的优势，具备普通结冰探测装置没有的抗电磁干扰能力。
整个结冰探测器作为一个LRU(外场可更换单元)，提高了探测器的维修性，外场采用更换探测器的方式进行维修，MTTR(平均修复时间)大幅度降低。

Claims (1)

1.一种一体化的结冰探测器，其特征在于：包括振动器组件(1)、执行和频率电路板组件(2)、信号处理电路板组件(3)、电源电路板组件(4)、插座(5)、搭铁线组件(6)、后盖(7)和底座(8)；振动器组件(1)固定在底座(8)内部，执行和频率电路板组件(2)、信号处理电路板组件(3)和电源电路板组件(4)通过支柱依次叠放在后盖(7)内，后盖(7)与底座(8)连接将探测器密封并对内部电路板进行保护，搭铁线组件(6)和插座(5)安装在后盖(7)底部；
振动器组件(1)为敏感部件，设置有加热组件；
执行和频率电路板组件(2)、信号处理电路板组件(3)和电源电路板组件(4)构成解算部件；电源电路板组件(4)用于给执行和频率电路板组件(2)、信号处理电路板组件(3)提供电源，同时也向敏感部件中的振动器组件提供激励电源和防除冰电源；执行和频率电路板组件(2)用于接收信号处理电路板组件(3)的控制指令；信号处理电路板组件(3)采集来自振动器组件的频率信号，当频率到达一定值时发出结冰告警指令和结冰探测器防除冰指令，同时解算飞机在当前环境的结冰速率，发送给飞机综合管理计算机。
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