自动化的水滴测量和冰探测系统技术方案

本发明专利技术的名称为自动化的水滴测量和冰探测系统。用于探测结冰条件的方法和设备。设备包括传感器系统和结冰条件探测器。传感器系统配置来从飞行器外部的空气中收集水滴并且产生收集的水滴的许多图像。结冰条件探测器配置来使用来自传感器的许多图像，探测飞行器的许多类型的结冰条件的存在。

【技术实现步骤摘要】
自动化的水滴测量和冰探测系统
本公开一般地涉及探测结冰条件，并且具体地涉及探测飞行器的结冰条件。仍更具体地，本公开涉及探测过冷水滴，包括飞行器的过冷大液滴(SLD)。
技术介绍
在飞行中，当大气条件导致冰在飞行器的表面上形成时，飞行器上结冰可能发生。此外，该冰也可能在发动机内出现。飞行器表面上、发动机入口上以及其它位置上的冰形成是不期望的，并且潜在地对于操作飞行器是不安全的。当过冷液态水滴存在时，结冰条件可能出现。在这些例证性实例中，当水被冷却在水的所述凝固点以下但仍处于液体形式时，认为水是过冷的。结冰条件可通过液滴的大小、液态水含量、空气温度以及其它参数表征。这些参数可影响冰在飞行器上形成的速度和程度。当结冰发生时，飞行器不会如期望地运行。例如，飞行器机翼上的冰将引起飞行器在较低的迎角下停转并且具有增加的阻力。飞行器可具有防止结冰、去除冰或其一些组合的机构来处理这些结冰条件。例如，飞行器可包括结冰探测、防止以及去除系统。可使用防冻液、红外线加热以及其它合适的机构去除冰。可授权飞行器在不同类型的结冰条件期间运行。可授权一些飞行器在正常结冰条件中但是不在包括过冷大液滴的条件中运行。目前使用的传感器系统不能够在正常和过冷大液滴结冰条件之间做出区分。因此，期望具有考虑至少一些以上讨论的问题以及其它可能问题的方法和设备。
技术实现思路
在一个例证性实施方式中，设备包括传感器系统和结冰条件探测器。传感器系统配置来从飞行器外部的空气中收集水滴，并且产生所收集的水滴的许多图像。结冰条件探测器配置来使用来自传感器的该许多图像探测飞行器的许多类型的结冰条件的存在。在另一例证性实施方式中，结冰条件探测系统包括一组传感器单元和结冰条件探测器。该组传感器单元配置来产生关于飞行器外面的许多类型的结冰条件的信息。在该组传感器单元中的传感器单元包括许多探针——其配置来从飞行器外部的空气中收集水滴，以及照相机系统——其配置来产生许多通过该探针收集的水滴的许多图像。结冰条件探测器配置来使用该来自照相机系统的许多图像探测飞行器的该许多类型的结冰条件的存在。在仍另一例证性实施方式中，提供了用于探测结冰条件的方法。水滴从飞行器外部的空气中收集。产生所收集的水滴的许多图像。使用该来自传感器系统的许多图像，就飞行器的许多类型的结冰条件是否存在做出确定。此外，本公开包括根据以下条款的实施方式：条款1.设备，其包括：传感器系统，其配置来从飞行器外部的空气中收集水滴，并且产生所收集的水滴的许多图像；和结冰条件探测器，其配置来使用来自传感器系统的所述许多图像探测所述飞行器的许多类型的结冰条件的存在。条款2.条款1所述的设备，其中所述结冰条件探测器被进一步配置来响应于探测第一类型结冰条件和第二类型结冰条件中的至少一个的存在，执行操作。条款3.条款2所述的设备，其中所述操作选自产生警报、激活防结冰系统、产生日志记录(logentry)和发送报告中的至少一种。条款4.条款1所述的设备，其中所述传感器系统包括：许多探针，其配置来收集来自所述飞行器外部的空气中的水滴；和照相机系统，其配置来产生通过所述许多探针收集的所述水滴的许多图像。条款5.条款4所述的设备，其中所述许多探针配置来延伸进入飞行器外部的空气中，并且从所述飞行器外部的空气中缩回所述许多探针到所述飞行器的内部中。条款6.条款5所述的设备，其中所述许多探针配置来周期性地延伸进入所述飞行器外部的空气中，并且从所述飞行器外部的空气中缩回。条款7.条款5所述的设备，进一步包括：外壳，其中所述照相机系统位于所述外壳内，并且所述许多探针配置来从所述外壳延伸进入所述飞行器外部的空气中，并且从所述飞行器外部的空气中缩回进入所述外壳；以及发动机系统，其配置来移动所述许多探针以从所述外壳延伸进入所述飞行器外部的空气中，并且从所述飞行器外部的空气中缩回进入所述外壳。条款8.条款5所述的设备，其中所述结冰条件探测器配置来分析所述许多图像，以当所收集的水滴是冻结的水滴时，确定所述飞行器的结冰条件的类型。条款9.条款8所述的设备，其中所述结冰条件探测器位于所述飞行器中的所述照相机系统、外壳和计算机系统中的一个内。条款10.条款8所述的设备，其中所述结冰条件探测器配置来分析所述许多图像，以当所收集的水滴是冻结水滴时，通过将所述许多图像中的冻结水滴的大小与冻结水滴的液滴大小的液滴数据库比较，确定所述飞行器的结冰条件的类型。条款11.条款1所述的设备，其中所述许多类型的结冰条件包括第一类型结冰条件和第二类型结冰条件。条款12.条款11所述的设备，其中所述第一类型结冰条件由具有大约0.00465毫米直径至大约0.111毫米直径的第一数目大小的第一液滴引起，并且所述第二类型结冰条件由具有大约0.112毫米直径至大约2.2毫米直径的第二数目大小的第二液滴引起。条款13.条款11所述的设备，其中所述第二类型结冰条件是过冷大液滴类型的结冰条件。条款14.结冰条件探测系统，其包括：一组传感器单元，其配置来产生关于飞行器外面的许多类型的结冰条件的信息，其中所述组的传感器单元中的传感器单元包括许多探针——其配置来收集来自所述飞行器外部的空气中的水滴，和照相机系统——其配置来产生通过所述许多探针收集的所述水滴的许多图像；和结冰条件探测器，其配置来使用来自所述照相机系统的许多图像探测所述飞行器的许多类型的结冰条件的存在。条款15.条款14所述的结冰条件探测系统，进一步包括：防结冰系统，其配置来当所述许多类型的结冰条件的存在出现时，从所述飞行器表面去除冰。条款16.探测结冰条件的方法，所述方法包括：从飞行器外部的空气中收集水滴；产生所收集的水滴的许多图像；和使用来自传感器系统的所述许多图像，确定所述飞行器的许多类型的结冰条件是否存在。条款17.条款16所述的方法，其进一步包括：当所述许多类型的结冰条件存在时，执行操作。条款18.条款16所述的方法，其中所述收集步骤包括：移动许多探针，以延伸进入所述飞行器外部的空气中，并且从所述飞行器外部的空气中缩回进入所述飞行器内部；并且其中所述产生步骤包括：当所述许多探针从所述飞行器外部的空气中缩回进入所述飞行器内部时，产生作为冻结水滴的在所述许多探针上收集的所述水滴的图像。条款19.条款18所述的方法，其中所述收集步骤进一步包括：在产生所述图像之后以及在移动所述许多探针以延伸返回进入所述飞行器外部的空气中之前，熔化所述冻结水滴。条款20.条款16所述的方法，其中所述确定步骤包括：在第一类型结冰条件和第二类型结冰条件之间做出区分。特征和功能可以在本公开的各种实施方式中独立地完成，或可以在仍其它实施方式中结合，其中参看以下说明和附图可以理解进一步细节。附图说明被认为是例证性实施方式的特点的新颖特征在所附权利要求中阐述。然而，当结合附图阅读时，参看本公开的例证性实施方式的下列详述将最好地理解例证性实施方式，以及优选的使用方式、进一步的目标及其特征，其中：图1是根据例证性实施方式的飞行器的图解；图2是根据例证性实施方式的结冰条件探测环境的方框图的图解；图3是根据例证性实施方式的传感器单元的方框图的图解；图4是根据例证性实施方式的飞行器上的传感器单元的图解；图5是根据例证性实施方式的传感器单元的图解；图6是根据例证性实本文档来自技高网...

【技术保护点】
设备，其包括：传感器系统206，其配置来从飞行器100外部的空气中收集水滴222以及产生收集的所述水滴222的许多图像224；和结冰条件探测器208，其配置来使用来自所述传感器系统206的所述许多图像224探测所述飞行器100的许多类型的结冰条件210的存在。

【技术特征摘要】
2013.01.02 US 13/732,7071.自动化的水滴测量和冰探测系统，其包括：传感器系统，其配置来从飞行器外部的空气中收集水滴以及产生收集的所述水滴的许多图像，所述传感器系统包括每个具有粘性部分的许多探针，其中所述传感器系统包括照相机系统，其配置来产生通过所述许多探针收集的所述水滴的许多图像，其中所述许多探针配置来：延伸进入飞行器外部的空气中，和从所述飞行器外部的空气中缩回进入所述飞行器的内部；和结冰条件探测器，其配置来使用来自所述传感器系统的所述许多图像探测所述飞行器的许多类型的结冰条件的存在，并分析所述许多图像，以当收集的所述水滴是冻结水滴时，通过将所述许多图像中的所述冻结水滴的大小与所述冻结水滴的液滴大小的液滴数据库比较，确定所述飞行器的结冰条件的第一类型和结冰条件的第二类型，其中所述第二类型结冰条件是过冷大液滴类型的结冰条件。2.根据权利要求1所述的自动化的水滴测量和冰探测系统，其中所述结冰条件探测器进一步配置来响应于探测所述第一类型结冰条件和所述第二类型结冰条件中的至少一个的存在，执行操作。3.根据权利要求2所述的自动化的水滴测量和冰探测系统，其中所述操作选自产生警报、激活防结冰系统、产生日志记录和发送报告中的至少一种。4.根据权利要求1所述的自动化的水滴测量和冰探测系统，其中所述许多探针配置来周期性地延伸进入所述飞行器外部的空气中，并且从所述飞行器外部的空气中缩回。5.根据权利要求1所述的自动化的水滴测量和冰探测系统，进一步包括：外壳，其中所述照相机系统位于所述外壳内，并且所述许多探针配置来从所述外壳延伸进入所述飞行器外部的空气中，并且从所述飞行器外部的空气中缩回进入所述外壳；和发动机系统，其配置来移动所述许多探针，以从所述外壳延伸进入所述飞行器外部的空气中，并且从所述飞行器外部的空气中缩回进入所述外壳。6.根据权利要求1所述的自动化的水滴测量和冰探测系统，其中所述结冰条件探测器位于所述飞行器内的所述照相机系统、外壳和计算机系统中的一个内。7.根据权利要求1所述的自动化的水滴测量和冰探测系统，其中所述第一类型结冰条件由具有0.00465毫米直径至0.111毫米直径的第一数目大小的第一液滴引起，并且所述第二类型结冰条件由具有0.112毫米直径至2.2毫米直径的第二数目大小的第二液滴引起。8.根据权利要求1所述的自动化的水滴测量和冰探测系统，其中所述传感器系统进一步包括：第一探针、第二探针和第三探针，每个配置来从所述飞行器外部的空气中收集所述水滴；发动机系统，其配置来周期性地和自动化地移动所述第一探针、所述第二探针和所述第三探针以从外壳延伸进入所述飞行器外部的空气中，并且从所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·S·梅斯，E·M·浪浩菲尔，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US