冰与水检测系统的制作方法

文档序号:19164512发布日期:2019-11-19 20:14阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种用于对关注区域内的冰和/或水进行检测的系统,所述系统包括:

检测系统,所述检测系统在所述关注区域暴露于具有下述谱带中的波长的电磁辐射时,对所述关注区域的辐射率进行测量,所述谱带包含描述由冰和水对电磁辐射的吸收的曲线上的交叉点,所述检测系统对在具有在所述交叉点的第一侧的谱带中的波长的第一频带(λ1)中的所述辐射率进行测量以及输出第一频带信号(rλ1),所述检测系统对在具有在所述交叉点的第二相对侧的谱带中的波长的第二频带(λ2)中的所述辐射率进行测量以及输出第二频带信号(rλ2);以及

处理单元,所述处理单元确定所述第一频带信号与所述第二频带信号的比率(γ=rλ1/rλ2),所述处理单元比较所述比率与预定临界比率范围,以及输出下述确定信号,所述确定信号指示:当所述比率在所述预定临界比率范围中的第一范围内时存在冰和当所述比率在所述预定临界比率范围中的第二范围内时存在水中的至少之一。

2.根据权利要求1所述的系统,还包括:

温度传感器,所述温度传感器确定所述关注区域的温度以及输出温度信号,

其中,所述处理单元比较所述温度信号与预定临界温度范围,以及响应于此输出所述确定信号。

3.根据权利要求1所述的系统,其中,所述处理单元确定所述关注区域中的镜面反射的存在,所述处理单元响应于所述镜面反射来输出所述确定信号。

4.根据权利要求1所述的系统,还包括:

辅助相机,所述辅助相机对所述关注区域进行成像以及输出辅助相机输出,

其中,所述处理单元基于所述辅助相机输出来确定所述关注区域上的镜面反射的存在,所述处理单元响应于所述镜面反射而输出所述确定信号。

5.根据权利要求1所述的系统,其中,所述处理单元计算在所述关注区域内检测到的水滴的有效半径,以及响应于此输出所述确定信号。

6.根据权利要求1所述的系统,还包括:

第二检测系统,所述第二检测系统对在0.5μm至0.7μm范围内的非吸收谱带中的辐射率进行测量,以及输出第二检测系统信号,

其中,所述处理单元使用所述第二检测系统信号、所述第一频带信号以及所述第二频带信号来验证检测以及计算在所述关注区域内检测到的水滴的有效半径,以及响应于此输出所述确定信号。

7.根据权利要求1所述的系统,还包括:

第二检测系统,所述第二检测系统对在3.0μm至5.0μm范围内的吸收谱带中的辐射率进行测量,以及输出第二检测系统信号,

其中,所述处理单元使用所述第二检测系统信号、所述第一频带信号以及所述第二频带信号来验证检测以及计算在所述关注区域内检测到的水滴的有效半径,以及响应于此输出所述确定信号。

8.根据权利要求1所述的系统,其中,所述检测系统包括一个或更多个检测器,所述一个或更多个检测器中的每个检测器对具有在覆盖所述交叉点的谱带中的所述波长的所述电磁辐射是灵敏的。

9.根据权利要求8所述的系统,其中,所述一个或更多个检测器包括至少两个检测器,所述至少两个检测器中的第一检测器对所述交叉点的所述第一侧的第一频谱范围是灵敏的,以及所述至少两个检测器中的第二检测器对所述交叉点的所述第二相对侧的第二频谱范围是灵敏的,所述第一频谱范围和所述第二频谱范围至少部分是不同的。

10.根据权利要求1所述的系统,其中,所述检测系统包括至少一个相机,所述至少一个相机对具有包含所述交叉点的谱带中的所述波长的所述电磁辐射是灵敏的。

11.根据权利要求10所述的系统,其中,所述检测系统还包括可操作地耦接至所述至少一个相机的两个或更多个频谱滤波器,所述两个或更多个频谱滤波器中的第一频谱滤波器在所述交叉点的所述第一侧的谱带(λ1)中是灵敏的,以及所述两个或更多个频谱滤波器中的第二频谱滤波器在所述交叉点的所述第二相对侧的谱带(λ2)中是灵敏的,所述第一频谱范围和所述第二频谱范围至少部分是不同的。

12.根据权利要求1所述的系统,还包括:

数据显示系统,所述数据显示系统响应于所述确定信号而显示标记。

13.根据权利要求1所述的系统,还包括:

响应于所述确定信号的基于空中的交通工具的除冰或防冰系统。

14.根据权利要求1所述的系统,还包括:

响应于所述确定信号的基于空中的交通工具的飞行控制系统。

15.根据权利要求1所述的系统,还包括:

响应于所述确定信号的基于地面的交通工具的制动控制系统。

16.根据权利要求1所述的系统,还包括:

光源,所述光源在从2.05μm至2.30μm的关注的谱带输出光能,所述光源照亮所述关注区域。

17.根据权利要求16所述的系统,其中,所述光源选自:激光器、卤素灯、红外灯以及发光二极管。

18.一种用于对关注区域内的冰进行检测的方法,所述方法包括:

测量所述关注区域的在交叉点的第一侧的谱带中的第一谱带处的第一辐射率(rλ1);

测量所述关注区域的在所述交叉点的第二相对侧的第二谱带处的第二辐射率(rλ2);

计算所述第一辐射率与所述第二辐射率的辐射率比率(γ=rλ1/rλ2);

响应于所述辐射率比率在预定临界辐射率比率范围内而输出冰存在警告,以及

响应于所述第一辐射率大于预定临界辐射率而输出镜面反射存在警告。

19.一种用于对关注区域内的过冷液态水滴进行检测的方法,所述方法包括:

测量所述关注区域的在交叉点的第一侧的谱带中的第一谱带处的第一辐射率(rλ1);

测量所述关注区域的在所述交叉点的第二相对侧的第二谱带处的第二辐射率(rλ2);

计算所述第一辐射率与所述第二辐射率的辐射率比率(γ=rλ1/rλ2);

确定所述辐射率比率是否在预定临界辐射率比率范围内,

测量所述关注区域的温度;以及

响应于所述辐射率比率在所述预定临界辐射率比率范围内并且所述温度在预定临界温度范围内而输出过冷液态水滴存在警告。

20.一种用于对关注区域内的过冷大液滴(sld)进行检测的方法,所述方法包括:

测量所述关注区域的在交叉点的第一侧的第一谱带处的第一辐射率(rλ1);

测量所述关注区域的在所述交叉点的第二相对侧的第二谱带处的第二辐射率(rλ2);

计算所述第一辐射率与所述第二辐射率的辐射率比率(γ=rλ1/rλ2);

确定所述辐射率比率是否在预定临界辐射率比率范围内;

测量所述关注区域的温度,并且确定所述温度是否在预定临界温度范围内;

计算液滴有效半径;以及

响应于所述辐射率比率在所述预定临界辐射率比率范围内、所述液滴有效半径大于预定临界液滴半径并且所述温度在所述预定临界温度范围内而输出过冷大液滴存在警告。

21.一种用于对关注区域内的水物质进行检测的方法,所述方法包括:

测量所述关注区域的在非吸收频带上的第一谱带(λ1)处的第一辐射率(rλ1);

测量所述关注区域的在吸收频带上的第二谱带(λ2)处的第二辐射率(rλ2);

计算所述第一辐射率与所述第二辐射率的辐射率比率(γ=rλ1/rλ2);以及

响应于所述辐射率比率在冰、液态水或雪的预定临界辐射率比率范围内(γcrit1<γ<γcrit2)而输出指示冰、液态水或雪的存在的信号。

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