结冰探测器制造技术

一种图像结冰探测器，包括：图像获取系统(1-A)和图像处理系统(2-A)，所述图像获取系统(1-A)能够获取物体表面的图像，所述图像处理系统(2-A)能够对所述图像进行分析，从而得到所述物体表面的结冰状况。并且，所述图像获取系统(1-A)还包括传像光纤束(104)。通过该探测器，在无需对图像获取系统(1-A)进行小型化设计的情况下，即能够满足在特殊空间要求下的应用要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种结冰探测装置，用于对物体表面的结冰状况进行探测，以获得是否结冰、结冰类型、结冰厚度和面积等信息。
技术介绍
在很多情况下，需要对物体的特定表面或部位的结冰状况进行探测和分析。例如在寒冷地区，需要对冬季公路路面的结冰状况进行监测，需要对风力发电机的叶片及部分转动部件的结冰状况进行探测，以及在飞机飞行过程中，对机体的多部位(如风挡、机翼尾翼前缘、发动机进气道等)的结冰现象进行监测，以避免结冰对飞行造成不利影响，防止结冰导致严重的飞行安全事故。需要注意的是，本申请中所涉及的词语“冰”应当包括各种冰、 霜及其混合物。迄今为止，人们已经设计和制造了多种用于结冰探测的装置，从而可以采取相应的措施来避免结冰危害的发生。但是，这些已有的结冰探测装置均存在各种缺陷和不足，从而极大地影响了其性能和适用范围。例如，较早的结冰探测装置包括放射线式、电导率式和差压式。其中，放射线式结冰探测装置会给人体健康带来很大的危害，电导率式结冰探测装置的可靠性较差，差压式的体积较大，结构比较复杂，响应速度较慢。此外，这几种结冰探测装置均只能给出结冰与否的定性探测结果，而不能给出关于结冰厚度和结冰速率的定量信息。现在广泛应用的是磁致伸缩振动筒式和压电膜片式结冰探测器，它们均能够给出一定冰厚范围内结冰厚度和结冰速率的定量信息。但它们也各有一定的缺陷磁致伸缩振动筒式结冰探测器结构复杂、生产工艺要求高、校准困难，并且无法齐平保形地安装于曲面部位(如飞行器机翼尾翼前缘)；压电膜片式结冰探测器虽然体积、重量较小，能够一定程度上实现曲面部位的齐平保形安装，但其敏感材料的生产要求较严，工艺较为复杂，装配比较困难。
技术实现思路
本专利技术一方面的目的在于提出一种新的图像结冰探测器，其包括图像获取系统和图像处理系统，所述图像获取系统能够获取物体表面的图像，所述图像处理系统能够对所述图像进行分析，从而得到所述物体表面的结冰状况，并且，所述图像获取系统包括传像光纤束。利用传像光纤束的良好传像性能，可以使得探测器的设置更加灵活，从而更好地适应各种特定的探测环境的需要。优选地，所述图像结冰探测器还包括图像固定装置，所述传像光纤束的前端对准待探测的物体表面，后端与所述图像固定装置相连。优选地，所述图像固定装置远离所述物体表面而设置。通过这一方案，使得探测器的前端仅包括传像光纤束的一部分及其辅助部件。这样，前端的尺寸和重量都大大减小，从而能够被安装在对空间重量有严格要求的应用中。此外，前端的结构非常简单稳定，可以适用于较为恶劣的应用环境。优选地，所述图像固定装置包括图像传感器。优选地，所述图像获取系统还包括设置在所述图像传感器之前的滤光镜。从而可以对系统中接收的电磁波范围进行有针对性的选择。优选地，所述图像获取系统还包括电磁波发射装置，用于照射所述物体表面。优选地，所述电磁波发射装置所发射的电磁波包括可见光、红外线和/或紫外线。 各种电磁波所特别适用的探测环境是各不相同的，针对结冰的可能范围对电磁波源进行选择，或者采用多种电磁波进行混合探测，都可以有效地提高探测的准确性。优选地，所述电磁波发射装置间歇地工作；或者当所述电磁波发射装置工作时，所述图像固定装置工作。这样可以显著提高设备的使用寿命。电磁波发射装置的工作频率可为 l-20Hz。优选地，所述电磁波发射装置包括发光光纤束。优选地，所述图像获取系统包括防冰装置和/或除冰装置，用于防止和/或消除在所述传像光纤束前端附近的结冰。并不是所有的应用中都需要进行防冰和/或除冰。在抵近待探测的物体表面的微观探测中，就是需要对传像光纤束前端附近的结冰进行探测。优选地，所述除冰装置包括微型电加热器。优选地，所述传像光纤束的前端处设置有聚焦镜头和保护镜头。优选地，图像获取系统还包括温度传感器。环境温度不仅是控制加热器工作的主要参数，也可以在进行结冰状况判定时予以考虑，以求进一步提高探测的准确度。本专利技术另一方面的目的在于提出一种新的飞行器结冰探测器，其包括根据本专利技术第一个方面的图像结冰探测器。优选地，传像光纤束的前端可以靠近待探测的物体表面而设置，用于对所述物体表面进行近距离的微观探测。优选地，传像光纤束的前端远离待探测的物体表面而设置，用于对所述物体表面进行远距离的宏观探测。传像光纤束的应用使得图像结冰探测器的探头尺寸更小、结构更简单，并且能够耐受更恶劣的环境，从而能够便于安装到各种对尺寸和环境有严格要求的应用中。其广泛应用于运输、电力设备、野外作业设备和制冷设备等多种领域的结冰探测，以及满足各种飞行器的结冰探测应用需求。附图说明在对本专利技术的实施方式进行详细描述的过程中，将参照下列附图图1是根据本专利技术第一优选实施方式的图像结冰探测器中的图像获取系统的示意图；图2是根据本专利技术第一优选实施方式的图像结冰探测器中的图像处理系统的示意图；图3是根据本专利技术第二优选实施方式的图像结冰探测器的示意图，其中显示了微观探测的布置方式；图4是根据本专利技术第三优选实施方式的图像结冰探测器的示意图，其中显示了宏观探测的布置方式；图5是根据本专利技术第四优选实施方式的图像结冰探测器的示意图，其中显示了探测器从冰层侧面进行探测的布置方式。具体实施例方式下面将参照附图来对本专利技术的优选实施方式进行详细描述。根据本专利技术第一优选实施方式的图像结冰探测器主要包括图像获取系统和图像处理系统，前者用于从物体表面获取图像，然后由后者对所获取的表面图像进行计算和分析，从而最终得到物体表面的结冰状况。首先参照图1，其显示的是上述第一优选实施方式的图像结冰探测器的图像获取系统1-A。其中，图像获取系统I-A的核心部件是传像光纤束104，其能够在前端接收物体的表面图像，并将该表面图像沿着其中的光纤传输至与其后端相连的其它部件。传像光纤束 104本身的结构和原理已被相关领域的技术人员所熟知，并不属于本专利技术的范围。并且作为一个成熟的技术，传像光纤束已经在很多领域(例如胃窥镜)中得到了广泛的应用，因此这里不再赘述。而在本实施方式中采用传像光纤束104的优势在于，由于传像光纤束104能够实现对图像的高质量传播，因此可以将物体表面的图像完整地传输至远离物体表面的位置， 并最终由布置在远离物体表面位置的图像固定装置接收。这一优势对于某些特殊的应用来说是非常重要的。在一个例子中，对待探测的物体表面附近的空间尺寸有严格要求(例如飞行器的机翼)，此时只有满足尺寸条件的设备才被允许安装。而现有的成像设备很难满足这一尺寸要求，因而无法得到应用。但是通过传像光纤束，可以仅将尺寸非常小的传像光纤束的前端设置在物体表面(例如机翼)附近，而将其后端连接至位于远离机翼位置的成像设备上，例如位于机舱内部。这样，即使是现有的体积较大的成像(包括照相和摄像)设备也能得到应用。通过上述方法，在未对图像获取系统进行小型化设计的情况下，即可实现与小型化设计相同的效果。而在另一个例子中，待探测的物体表面的环境比较恶劣。此时通过传像光纤束，可以使得成像设备远离物体表面而设置，而在物体表面附近仅保留传像光纤束。由于传像光纤束本身结构简单，不容易发生损坏，因此可以方便地适用于各种探测环境，并且可以保护对相对易损坏的成像设备。在实际应用中，所采用的传像光纤的尺寸、光纤数量以及光纤束的排列模式，可以根据不同应用场合和具体实本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种图像结冰探测器，包括：图像获取系统（１－Ａ）和图像处理系统（２－Ａ），所述图像获取系统（１－Ａ）能够获取物体表面的图像，所述图像处理系统（２－Ａ）能够对所述图像进行分析，从而得到所述物体表面的结冰状况，其特征在于，所述图像获取系统（１－Ａ）包括传像光纤束（１０４）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈迎春，叶林，张淼，葛俊峰，冯丽娟，刘铁军，周峰，
申请(专利权)人：中国商用飞机有限责任公司，中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院，华中科技大学，
类型：发明
国别省市：31