[发明专利]光纤式结冰传感器及冰外部形貌的识别方法

权利要求书

1.一种可识别冰外部形貌的光纤式结冰传感器，其特征在于，包括：

多组光纤通道，所述多组光纤通道的一端汇聚形成检测端面，所述检测端面与目标设备的待测表面平齐；

多个检测单元，与所述多组光纤通道的另一端通信连接，用于检测所述待测表面在各组光纤通道处的冰厚信息，其中，每个检测单元各自与一组光纤通道通信连接；

曲线拟合模块，与所述多个检测单元通信连接，用于根据各个检测单元得到的冰厚信息对所述待测表面的冰外部形貌进行曲线拟合；其中，

所述多组光纤通道中的任意一组光纤通道包括发射通道和接收通道，其中，所述发射通道用于将该组光纤通道对应的检测单元发射的第一信号光传输至所述待测表面，所述接收通道用于将所述待测表面的结冰中返回的第二信号光传输至所述对应的检测单元；

所述对应的检测单元包括发射单元和接收单元，其中，所述发射单元用于产生所述第一信号光，并将所述第一信号光发射至所述发射通道，所述接收单元用于接收所述第二信号光，并基于所述第二信号光得到所述待测表面在该组光纤通道处的冰厚信息；其中，

所述发射单元包括Gold编码器、驱动电源、激光器，其中，

所述Gold编码器用于根据所述对应的检测单元的编号生成Gold码，并根据所述Gold码生成包含Gold码信息的本征信号，其中，任意两个检测单元的编号互不相同；

所述驱动电源用于根据所述本征信号来驱动所述激光器产生所述第一信号光，以使所述第一信号光包含Gold码信息。

2.如权利要求1所述的光纤式结冰传感器，其特征在于，所述第一信号光通过以下公式来表示：

，

其中，i表示检测单元的编号，表示第i个检测单元发射的第一信号光，表示第i个检测单元的光强信号，表示第i个检测单元对应的Gold码，表示第一信号光的载波频率，t表示时间，表示相位。

3.如权利要求1所述的光纤式结冰传感器，其特征在于，所述接收单元包括光电转换模块、信号相关模块、冰厚响应模块，其中，

所述光电转换模块用于将接收到的所述第二信号光转换为第一电信号；

所述信号相关模块用于对所述第一电信号和所述本征信号进行信号相关操作，以得到第二电信号；

所述冰厚响应模块用于根据预先确定的冰厚响应特性曲线从所述第二电信号中提取出所述待测表面在该组光纤通道处的冰厚信息。

4.如权利要求3所述的光纤式结冰传感器，其特征在于，所述Gold编码器还用于根据所述光电转换模块的性能参数来确定所述本征信号的频率。

5.如权利要求3所述的光纤式结冰传感器，其特征在于，所述信号相关模块包括乘法器和低通滤波器，其中，

所述乘法器用于对所述第一电信号和所述本征信号进行乘法操作；

所述低通滤波器用于对所述乘法操作的结果进行滤波操作，以得到所述第二电信号。

6.如权利要求1所述的光纤式结冰传感器，其特征在于，所述多组光纤通道呈线型排列，所述曲线拟合模块用于根据以下多项式函数来对所述待测表面的冰外部形貌进行曲线拟合：

，

其中，表示坐标x处的结冰厚度，表示多项式函数中第m项的拟合系数，n表示多项式的总项数，其中，n为奇数。

7.如权利要求6所述的光纤式结冰传感器，其特征在于，在所述多个检测单元的数量超过7的情况下，n为5。

8.一种冰外部形貌的识别方法，其特征在于，包括：利用如权利要求1至7中任一项所述的光纤式结冰传感器，得到目标设备的待测表面的冰外部形貌的拟合曲线，并且将所述拟合曲线作为所述冰外部形貌的识别结果。