一種一體化的結冰探測器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種新型一體化的結冰探測器，探測部分主要由敏感部件、解算部件組成，解算部件給敏感部件提供激勵信號，敏感部件探測冰層厚度，并將其轉化為電信號，提供結冰信號給解算部件。一體化設計減小了探測器體積和重量，提高了探測器對各種不同機型的適應性，針對目前迅速發展的無人機和直升機，一體化結冰探測器具有體積小，重量輕的優勢，具備普通結冰探測裝置沒有的抗電磁干擾能力。
【專利說明】
一種一體化的結冰探測器
技術領域
[0001 ]本發明屬于防除冰技術領域，涉及一種一體化的結冰探測器。
【背景技術】
[0002]結冰探測器作為飛機在結冰氣象條件下飛行時，用于探測飛機表面是否存在結冰的專用探測與告警設備。老式的結冰探測裝置都是由一個獨立的結冰傳感器進行結冰信號采集，再將采集到的信號送到后續一個獨立的電子部件進行結算，得出的結冰告警信號再由電子部件向飛機告警系統發送。由于結冰傳感器與電子部件互相獨立，在飛機上安裝時，彼此之間要通過長電纜線進行連接，結冰傳感器輸出的較小信號在通過電纜線傳輸過程中易受外界電磁干擾，且整套裝置存在重量大，體積大的缺點。
[0003]為滿足飛機結冰探測器的互換性要求及空間和重量控制的高要求，將傳統的結冰傳感器和結冰解算器進行集成，設計和開發了一種一體化的結冰探測器。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是:提供一種新型一體化的結冰探測器，同時具有結冰傳感器和結冰解算器的功能，且滿足新一代飛機對探測器體積和重量的要求。
[0005]本發明的技術方案是:一種一體化的結冰探測器，包括振動器組件1、執行和頻率電路板組件2、信號處理電路板組件3、電源電路板組件4、插座5、搭鐵線組件6、后蓋7和底座8 ；振動器組件I固定在底座8內部，執行和頻率電路板組件2、信號處理電路板組件3和電源電路板組件4通過支柱依次疊放在后蓋7內，后蓋7與底座8連接將探測器密封并對內部電路板進行保護，搭鐵線組件6和插座5安裝在后蓋7底部。
[0006]振動器組件I為敏感部件，設置有加熱組件；
[0007]執行和頻率電路板組件2、信號處理電路板組件3和電源電路板組件4構成解算部件；電源電路板組件4用于給執行和頻率電路板組件2、信號處理電路板組件3提供電源，同時也向敏感部件中的振動器組件提供激勵電源和防除冰電源;執行和頻率電路板組件2用于接收信號處理電路板組件3的控制指令;信號處理電路板組件3采集來自振動器組件的頻率信號，當頻率到達一定值時發出結冰告警指令和結冰探測器防除冰指令，同時解算飛機在當前環境的結冰速率，發送給飛機綜合管理計算機。
[0008]由解算部件提供工作電壓給執行和頻率電路板組件，執行和頻率電路板組件與振動器組件中的激勵線圈、反饋線圈形成一個反饋閉環的自激振蕩電路，與振動頭產生諧振，并將諧振頻率提供給結解算部件。
[0009]敏感部件的探頭在激勵信號和位于敏感部件上的電磁系統共同作用下，在滿足了一定的相位和振幅條件時，產生振蕩并達到穩定，此時的振動頻率即為敏感部件的工作頻率。當有冰沉積到敏感部件的振動頭上時，探頭質量發生變化，從而使振動頻率降低。
[0010]敏感部件探測冰層厚度，并將其轉化為電信號，提供結冰信號給解算部件的執行和頻率電路板組件。
[0011]本發明的具有的優點和有益效果是:本發明取消了傳統的結冰速率傳感器與解算器間要求電纜連接的限制，僅在產品內部用單芯屏蔽線連接，增強了產品的抗干擾能力；同時，敏感部件、解算部件一體化設計，排除了結冰傳感器或解算器互換性帶來的風險。
[0012]—體化設計減小了探測器體積和重量，不足原重量的1/3;提高了探測器對各種不同機型的適應性，針對目前迅速發展的無人機和直升機，一體化結冰探測器具有體積小，重量輕的優勢，具備普通結冰探測裝置沒有的抗電磁干擾能力。
[0013]整個結冰探測器作為一個LRU(外場可更換單元)，提高了探測器的維修性，外場采用更換探測器的方式進行維修，MTTR(平均修復時間)大幅度降低。
【附圖說明】
[0014]圖1為一體化結冰探測器的結構示意圖；
[0015]圖2為一體化結冰探測器的原理框圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合說明書附圖對本發明作進一步詳細說明。
[0017]—體化結冰探測器由振動器組件1、電源電路板組件4、執行和頻率電路板組件2和信號處理電路板組件3組成，如說明書附圖1、圖2。
[0018]振動器組件I探測冰層厚度，并將其轉化為電信號，提供反饋信號給執行和頻率電路板組件2。
[0019]振動器組件I的探頭在激勵信號和位于振動器組件上的電磁系統共同作用下，在滿足一定的相位和振幅條件時，產生振蕩并達到穩定，此時的振動頻率即為振動器組件的工作頻率。當有冰沉積到振動器組件的振動頭上時，探頭質量發生變化，從而使振動頻率降低。
[0020]由電源電路板組件4提供工作電壓給振動器組件I，執行和頻率電路板組件2與激勵線圈、反饋線圈形成一個反饋閉環的自激振蕩電路，與振動頭產生諧振，并將諧振頻率提供給執行和頻率電路板組件。執行和頻率電路板組件主要接收信號處理電路板組件的控制指令，控制加熱器的工作狀態。
[0021]電源電路板組件4主要用于向執行和頻率電路板組件2和信號處理電路板組件3提供電源，同時也向振動器組件I提供激勵電源和防除冰電源。
[0022]信號處理電路板組件3主要由單片機、晶振和up監控器組成，通過單片機采集執行和頻率電路板組件傳輸的頻率信號，當頻率到達一定值時發出結冰告警指令和探測器防除冰指令，同時解算飛機所在當前環境的結冰速率，發送給飛機綜合管理計算機。
[0023]探測器的加熱電路即加熱組件，加熱組件包括振動頭加熱器組件和迎風面加熱器組件。飛機提供28VDC電源給結冰探測器，由結冰探測器信號處理電路板組件控制振動器加熱電路的通斷。當結冰探測器檢測到敏感部件反饋的頻率信號下降到一定值時，即探測器振動頭沉積冰層到一定厚度時，執行除冰指令，接通加熱電源，加熱組件開始工作。持續加熱1s后，斷開加熱電源，加熱組件停止加熱。在1s內，振動頭上的冰層除掉。振動頭加熱器組件和迎風面加熱器組件均采用鎧裝加熱器，振動頭加熱器組件消耗的功率為60W，其加熱電阻值為0.65?0.75 Ω，加熱絲為鎳鉻合金。迎風面加熱器組件消耗的功率為200W，其加熱電阻值為2.3±0.15 Ω，加熱絲為鎳鉻合金。一體化的結冰探測器探測模式下功耗不超過30W，除冰模式下功耗不超過300W。
[0024]探測器通過RS422信號給飛機綜合管理計算機發送告警信號和結冰速率信號。當振動頭上的冰層厚度達到0.5 ±0.2mm時，結冰探測器發送告警信號給飛機，當冰層厚度達至IJ1.0 ±0.2_時，結冰探測器開始加熱除冰，并根據結冰時間解算結冰速率發送給飛機，結冰速率分為弱結冰、中度結冰、強結冰和極強結冰。不同結冰速率信號代表的結冰速率如下:弱結冰:JBv(結冰速率)<0.6mm/min;中度結冰:0.6mm/min < JBv<l.0mm/min;強結冰:1.0mm/min < JBv < 2.0mm/min;?弓雖結ftK: JBv>2.0mm/min。
[0025]探測器具備上電自檢和循環自檢功能，并以422總線信號輸出自檢結果。
[0026]取消了傳統的結冰速率傳感器與解算器間要求電纜連接的限制，僅在產品內部用單芯屏蔽線連接，增強了產品的抗干擾能力；同時，敏感部件、解算部件一體化設計，排除了結冰傳感器或解算器互換性帶來的風險。
[0027]—體化設計減小了探測器體積和重量，不足原重量的1/3 ;提高了探測器對各種不同機型的適應性，針對目前迅速發展的無人機和直升機，一體化結冰探測器具有體積小，重量輕的優勢，具備普通結冰探測裝置沒有的抗電磁干擾能力。
[0028]整個結冰探測器作為一個LRU(外場可更換單元)，提高了探測器的維修性，外場采用更換探測器的方式進行維修，MTTR(平均修復時間)大幅度降低。
【主權項】
1.一種一體化的結冰探測器，其特征在于:包括振動器組件(I)、執行和頻率電路板組件(2)、信號處理電路板組件(3)、電源電路板組件(4)、插座(5)、搭鐵線組件(6)、后蓋(7)和底座(8);振動器組件(I)固定在底座(8)內部，執行和頻率電路板組件(2)、信號處理電路板組件(3)和電源電路板組件(4)通過支柱依次疊放在后蓋(7)內，后蓋(7)與底座(8)連接將探測器密封并對內部電路板進行保護，搭鐵線組件(6)和插座(5)安裝在后蓋(7)底部； 振動器組件(I)為敏感部件，設置有加熱組件； 執行和頻率電路板組件(2)、信號處理電路板組件(3)和電源電路板組件(4)構成解算部件；電源電路板組件(4)用于給執行和頻率電路板組件(2)、信號處理電路板組件(3)提供電源，同時也向敏感部件中的振動器組件提供激勵電源和防除冰電源;執行和頻率電路板組件(2)用于接收信號處理電路板組件(3)的控制指令;信號處理電路板組件(3)采集來自振動器組件的頻率信號，當頻率到達一定值時發出結冰告警指令和結冰探測器防除冰指令，同時解算飛機在當前環境的結冰速率，發送給飛機綜合管理計算機。
【文檔編號】B64D15/22GK105857621SQ201610296824
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月6日
【發明人】徐弘煒, 郭玉東
【申請人】武漢航空儀表有限責任公司