[发明专利]光纤式结冰传感器及冰外部形貌的识别方法

说明书

公开一种光纤式结冰传感器及冰外部形貌的识别方法，光纤式结冰传感器包括：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。该光纤式结冰传感器能够高效地对冰外部形貌进行测量，从而精确地识别出相关部件表面的冰外部形貌。

技术领域

本公开总体说来涉及结冰探测技术领域，更具体地讲，涉及一种光纤式结冰传感器及冰外部形貌的识别方法。

背景技术

结冰传感器作为防除冰系统的重要组成部分，通过直接或间接方法确定待测表面的结冰厚度、结冰速率等结冰状态信息，依此对结冰严重程度进行判定，进而为防除冰系统提供输入、保障飞机飞行安全。目前，已经成熟的结冰探测方法包括机械法、电学法、热学法、波导法等，并成功发展出磁致伸缩、超声波、平膜式等各类结冰传感器。其中，光纤式结冰传感器由于结构简单、便于安装、精度和灵敏度高、抗干扰等优势，逐渐成为相关领域的研究热点，其工程应用也越来越广泛。目前，现有的光纤式结冰传感器以单点测量为主，一般只给出待测表面结冰严重程度信息，未涉及到单点或单部件的冰外部形貌测量，无法给出结冰外部形貌信息。而实际上，结冰外部形貌信息是开展飞机结冰后气动特性预测及其分析时所需关注的重要基础信息。

发明内容

本公开提供一种光纤式结冰传感器及冰外部形貌的识别方法，从而高效地对冰外部形貌进行测量，以精确地识别出相关部件表面的冰外部形貌。

在一个总的方面，提供一种可识别冰外部形貌的光纤式结冰传感器，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。

可选地，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。

可选地，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。

可选地，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。