一种光纤式结冰探测仪的制作方法

本实用新型涉及结冰检测技术领域，具体而言，涉及一种光纤式结冰探测仪。

背景技术：

飞机在云中飞行时，云中过冷水滴或降雨过程中的过冷雨滴碰到飞机机体后极易结冰。飞机结冰的特点是结冰速度快、危害巨大，因此被航空界认定为影响飞行的六大气象因素之一。因此一种可靠有效的结冰检测装置对于飞机的航行安全尤为重要，需开展飞机结冰速率与强度的实验测量方法研究，获得结冰速率和强度随风速、温度、水滴直径、液态水含量等条件的变化规律。一些老式结冰检测方法和设备(如基于目测法、障碍法、射线法等技术的设备)，由于其自身存在的较大缺点,目前已基本被淘汰。新型结冰检测方法及其设备以其高性能及独特特点正在逐渐取代传统检测方法及其设备，其中光学式结冰传感器具有高灵敏度、高可靠性、抗干扰和易安装等特点,具有极广阔的应用前景。

光学式结冰传感器根据冰、水与空气的光学性质的不同来检测结冰情况。光学式结冰传感器为光纤式结冰传感器，是用两根同心结构的光纤，中心圆形为发射光纤，可以发出红外光；外围圆环形为接收光纤，可以接受和检测散射和反射回来的红外光。光纤探头端面是一个平面玻璃，玻璃上没有结冰时，发射光纤发射的红外光全部透光玻璃端面进入空气，接收光纤接收不到任何红外光；当玻璃端面上有结冰时，发射光纤发出的部分红外光由于被冰层散射和反射而被接收光纤接受。通过检测接收光纤接收到的红外光的强弱，达到检测结冰的目的。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种光纤式结冰探测仪，与现有光纤式结冰传感器相比，能够增大仪器测量冰厚的量程。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种光纤式结冰探测仪，包括壳体以及安装于壳体内的光纤式结冰传感器，所述壳体设置有多个不同弧度的弧面，每个弧面的弧度递增设置；所述光纤式结冰传感器设置有多个，每个光纤式结冰传感器探测端的剖面弧度递增设置；所述光纤式结冰传感器探测端镶嵌于对应的弧面并与所述弧面形成整体的探测端面。

进一步的，所述弧面包括第一弧面、第二弧面、第三弧面以及第四弧面，所述第二弧面的弧度大于第一弧面的弧度，所述第三弧面的弧度大于第二弧面的弧度，所述第四弧面的弧度大于第三弧面的弧度；所述光纤式结冰传感器包括第一光纤式结冰传感器、第二光纤式结冰传感器、第三光纤式结冰传感器以及第四光纤式结冰传感器，所述第二光纤式结冰传感器探测端的剖面弧度大于第一光纤式结冰传感器探测端的剖面弧度，所述第三光纤式结冰传感器探测端的剖面弧度大于第二光纤式结冰传感器探测端的剖面弧度，所述第四光纤式结冰传感器探测端的剖面弧度大于第二光纤式结冰传感器探测端的剖面弧度；所述第一光纤式结冰传感器的探测端镶嵌于第一弧面，所述第二光纤式结冰传感器的探测端镶嵌于第二弧面，所述第三光纤式结冰传感器的探测端镶嵌于第三弧面，所述第四光纤式结冰传感器的探测端镶嵌于第四弧面。

进一步的，所述壳体内安装有控制主板，所述第一光纤式结冰传感器、第二光纤式结冰传感器、第三光纤式结冰传感器以及第四光纤式结冰传感器分别与所述控制主板电连接。

进一步的，所述壳体内设置有多个加热片，所述加热片通过螺钉固定安装于所述弧面的内侧。

进一步的，还包括支架以及与支架连接的底座，所述支架的内部和底座的内部设置有相互连通的空腔。

进一步的，所述壳体由铝合金材料制成。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过在壳体设置多个不同弧度的弧面，壳体内部设置多个光纤式结冰传感器，每个光纤式结冰传感器探测端的剖面弧度递增设置，将光纤式结冰传感器探测端分别镶嵌于对应的弧面，形成多弧面的探测端面。本实用新型利用结构设计，联合多个光纤式结冰传感器叠加测量来增大仪器的量程。

附图说明

图1为本实用新型的主视图；

图2为本实用新型的壳体的局部示意图；

图3为本实用新型的俯视图；

图4为图3的A-A剖视图；

图5为本实用新型的光纤式结冰传感器探测端的剖面弧度示意图。

附图标记：100-壳体，110-弧面，111-第一弧面，112-第二弧面，113-第三弧面，114-第四弧面，120-光纤式结冰传感器，121-第一光纤式结冰传感器，122-第二光纤式结冰传感器，123-第三光纤式结冰传感器，124-第四光纤式结冰传感器，130-控制主板，140-加热片，200-支架，210-空腔，300-底座。

具体实施方式

为使本实用新型目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

参照图1至图4，一种光纤式结冰探测仪，包括壳体100以及安装于壳体100内的光纤式结冰传感器，所述壳体100设置有多个不同弧度的弧面110，每个弧面110的弧度递增设置；所述光纤式结冰传感器120设置有多个，每个光纤式结冰传感器120探测端的剖面弧度递增设置；所述光纤式结冰传感器120探测端镶嵌于对应的弧面110并与所述弧面110形成整体的探测端面。本实施例中，所述弧面包括第一弧面111、第二弧面112、第三弧面113以及第四弧面114，所述第二弧面112的弧度大于第一弧面111的弧度，所述第三弧面113的弧度大于第二弧面112的弧度，所述第四弧面114的弧度大于第三弧面113的弧度。所述光纤式结冰传感器包括第一光纤式结冰传感器121、第二光纤式结冰传感器122、第三光纤式结冰传感器123以及第四光纤式结冰传感器124，所述第二光纤式结冰传感器122探测端的剖面弧度大于第一光纤式结冰传感器121探测端的剖面弧度，所述第三光纤式结冰传感器123探测端的剖面弧度大于第二光纤式结冰传感器122探测端的剖面弧度，所述第四光纤式结冰传感器124探测端的剖面弧度大于第二光纤式结冰传感器122探测端的剖面弧度。所述第一光纤式结冰传感器121的探测端镶嵌于第一弧面111，所述第二光纤式结冰传感器122的探测端镶嵌于第二弧面112，所述第三光纤式结冰传感器123的探测端镶嵌于第三弧面113，所述第四光纤式结冰传感器124的探测端镶嵌于第四弧面114。

现有的光纤式结冰传感器通常包括发射光纤束、接收光纤束、发射光纤束和接收光纤束的端部集合而成的集束光纤束，集束光纤束的端面构成光纤式结冰传感器的探测端。发射光纤束连接有光发射电路，接收光纤束连接有信号检测电路，光发射电路可向发射光纤束发射特定光谱的光，当光纤式结冰传感器的探测端有结冰时，光在冰层中发生反射、衍射或折射，接收光纤束能够接收反射、衍射或折射后返回的光，信号检测电路将接收光纤束接收的光转换为电信号，根据电信号的变化来判断结冰情况。当光纤式结冰传感器探测端的结冰持续增加到一定厚度时，进入冰层的光将被吸收，通过接收光纤束返回的光的强弱不再随冰厚增加而规律变化，信号检测电路检测到的信号不再有规律可循，结冰冰厚达到最大量程，光纤式结冰传感器无法继续检测结冰冰厚。单个光纤式结冰传感器由于自身测量原理的限制，只能测量一定厚度的结冰，即达到最大量程hmax。

本实用新型利用结构设计，联合多个光纤式结冰传感器叠加测量来增大仪器的量程。参照图5，设第一光纤式结冰传感器探测端的剖面弧度为R1，对应的水滴收集率为β1，对应的结冰速度为V1；第二光纤式结冰传感器探测端的剖面弧度为R2，对应的水滴收集率为β2，对应的结冰速度为V2；第三光纤式结冰传感器探测端的剖面弧度为R3，对应的水滴收集率为β3，对应的结冰速度为V3；第四光纤式结冰传感器探测端的剖面弧度为R4，对应的水滴收集率为β4，对应的结冰速度为V4。剖面弧度不同对应的水滴收集率也不同，水滴收集率不同，结冰快慢也就不同，剖面弧度越小，水滴收集率越大，结冰速度越快。由于R1＜R2＜R3＜R4，因此β1＞β2＞β3＞β4，V1＞V2＞V3＞V4。

结冰速度越快，光纤式结冰传感器越快达到最大量程，即第一光纤式结冰传感器最先达到最大量程，其次第二光纤式结冰传感器达到最大量程，再次第三光纤式结冰传感器达到最大量程，最后第四光纤式结冰传感器达到最大量程。当第一光纤式结冰传感器达到最大量程hmax时，第一光纤式结冰传感器停止检测，第二光纤式结冰传感器继续检测，此时第一光纤式结冰传感器探测端面冰厚为h1。当第二光纤式结冰传感器达到最大量程hmax时，可得到在第一光纤式结冰传感器达到最大量程后，至第二光纤式结冰传感器达到最大量程时的结冰厚度Δh1＝hmax-h1。

以此类推，当第二光纤式结冰传感器达到最大量程hmax时，第二光纤式结冰传感器停止检测，第三光纤式结冰传感器继续检测，此时第三光纤式结冰传感器探测端面冰厚为h2。当第三光纤式结冰传感器达到最大量程hmax时，可得到在第二光纤式结冰传感器达到最大量程后，至第三光纤式结冰传感器达到最大量程时的结冰厚度Δh2＝hmax-h2。当第三光纤式结冰传感器达到最大量程hmax时，第三光纤式结冰传感器停止检测，第四光纤式结冰传感器继续检测，此时第四光纤式结冰传感器探测端面冰厚为h3。当第四光纤式结冰传感器达到最大量程hmax时，可得到在第三光纤式结冰传感器达到最大量程后，至第四光纤式结冰传感器达到最大量程时的结冰厚度Δh3＝hmax-h3。本光纤式结冰探测仪最终可达到的最大检测结冰厚度H＝hmax+Δh1+Δh2+Δh3，本光纤式结冰探测仪的量程比单个光纤式结冰传感的最大量程hmax增加了Δh1+Δh2+Δh3。

参照图4，所述壳体100内安装有控制主板130，所述第一光纤式结冰传感器121、第二光纤式结冰传感器122、第三光纤式结冰传感器123以及第四光纤式结冰传感器124分别与所述控制主板130电连接。所述壳体100内设置有多个加热片140，所述加热片140通过螺钉固定安装于所述弧面110的内侧。当壳体100表面覆盖的冰层厚度达到本光纤式结冰探测仪的最大量程时，可启动加热片140，加热片140的热量传导至壳体100表面，使冰层融化。本光纤式结冰探测仪还包括支架200以及与支架200连接的底座300，所述支架200的内部和底座300的内部设置有相互连通的空腔210。壳体100内部的控制主板130通过导线与外部设备信号连接，所述空腔210用于穿过所述导线。所述壳体100由铝合金材料制成，铝是面心立方晶格，没有同素异构体，低温下不存在像铁素体钢那样的脆性转变，使壳体100更加耐腐蚀。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。