一种电阻型结冰探测器

技术领域

本发明属于飞行器用结冰探测技术，具体涉及一种电阻型结冰探测器，用于对飞行器所处高空结冰环境进行探测，输出结冰告警与结冰等级信号。

背景技术

结冰探测器应用于对飞行器所处环境的结冰状况进行探测，避免飞行器在高空穿云飞行时，大气探头、机翼、风挡等部位因结冰发生故障。

现有飞行器结冰探测器主要为图像式结冰探测器与振动筒类结冰探测器，图像式结冰探测器需要进行图像信号采集、处理、传输、分析(如专利号为CN102313510A,CN108128466A的专利)；振动筒类结冰探测器需进行振动筒激励、频率采集、频率信号处理解算(如专利号为CN105934005A,CN108082496A的专利)。两种结冰探测器均结构组成复杂，使用维护成本高。

发明内容

本发明的目的是：提供一种新的结构组成简单，体积小，重量轻，使用维护简单的飞行器用结冰探测器。

为解决此技术问题，本发明的技术方案是：

一种电阻型结冰探测器，所述结冰探测器利用正温度系数的铠装电阻加热器在不同结冰环境条件下，其通电电流不同达到探测飞行器的结冰情况；

所述结冰探测器包括结冰探头与解算器两部分；

所述结冰探头安装于飞机蒙皮外部，包括探头外壳、铠装电阻加热器、加热器转接端；

所述解算器安装于飞机蒙皮内部，包括安装法兰、壳体、采集解算电路与接插件。

电阻型结冰探测器的电阻随温度的变化公式如下：

R

式中，R

T

所述探头外壳选用高导热率的紫铜材料，探头壁厚0.7～1.5mm，保证良好的导热性，表面进行镀镍处理，保证良好的三防性能以及外观。

所述铠装电阻加热器的内丝材料选用正温度系数的镍铁合金，对温度变化比较敏感。

所述正温度系数≥0.0045/℃；优选，采用0.0051/℃。

所述加热器通过高频焊接于结冰探头内壁，且保证良好贴壁。

所述加热器转接端通过电路转接工艺将加热器转接为导线，且保证良好的绝缘特性。

所述安装法兰安装于飞机蒙皮，外部固定结冰探头，内部与壳体通过螺钉固定，安装法兰使用铝合金材料表面进行喷漆处理，保证良好的三防性能。

所述壳体用于封装内部元器件，固定采集解算电路板与接插件，壳体使用铝合金材料表面进行喷漆处理。

采集解算电路板连接通电导线与接插件，采集并监控加热器通电电流，进行电流信号对比并向外发出结冰告警信号与结冰等级信号。

接插件与外部机上其他系统交联，向外发送结冰告警信号并向铠装电阻加热器传输通电电源。

本发明的有益效果是：电阻型结冰探测器，提供一种新的结冰探测原理，所述结冰探测器利用正温度系数的铠装电阻加热器在不同结冰环境条件下，其通电电流不同达到探测飞行器的结冰情况。所述结冰探测器仅采集铠装电阻加热器通电电流并进行电流比对即可进行结冰告警信号与结冰等级信号输出，无需电磁激励、频率采集，探头也无需在长期使用中保持磁场中的不变的振动频率，无需架设飞行器外部图像采集探头，无需进行图像信号传输、采集、存储、处理。结冰信号采集、解算、传输数据量小。所述结冰探测器无电磁驱动线圈与频率采集处理电路，整体结构简单，体积小，重量轻，使用维护简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施的技术方案，下面将对本发明的实例中需要使用的附图作简单的解释。显而易见，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结冰探测器结构示意图；

图2为本发明的结冰探测器的系统交联示意图；

图3为为本发明的结冰探测器采集结算电路原理图；

其中，1-结冰探头、2-铠装电阻加热器、3-安装法兰、4-加热器转接端、5-壳体、6-采集解算电路板、7-接插件、8-本发明的结冰探测器、9-机上其他系统。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面将详细描述本发明实施例的各个方面的特征。在下面的详细描述中，提出了许多具体的细节，以便对本发明的全面理解。但是，对于本领域的普通技术人员来说，很明显的是，本发明也可以在不需要这些具体细节的情况下就可以实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例对本发明更好的理解。本发明不限于下面所提供的任何具体设置和方法，而是覆盖了不脱离本发明精神的前提下所覆盖的所有的产品结构、方法的任何改进、替换等。

在各个附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以避免对本发明造成不必要的模糊。

请参阅图1，本发明结冰探测器包括探头外壳、铠装电阻加热器、安装法兰、加热器转接头、壳体、采集解算电路板、接插件7部分。

结冰探头安装于机身蒙皮外部，处于飞机结冰环境中，探头材料选用导热率高的紫铜材料，探头壁厚0.7mm，保证良好的导热性，探头表面进行镀镍处理。

铠装电阻加热器焊接于结冰探头内部，其电阻随外部结冰环境变化而变化，通过高频焊接，将加热器焊接于结冰探头内壁，且保证良好贴壁；优选地，铠装电阻加热器内丝材料选用温度系数为0.0051/℃的镍铁合金。

加热器转接端转接头焊接固定于结冰探头，将铠装电阻加热器转接为导线，转接通过紫铜套管进行，并灌胶保证绝缘性能。

安装法兰安装于飞机蒙皮，安装固定结冰探头，并与壳体通过螺钉固定，安装法兰使用铝合金材料表面进行喷漆处理。

壳体安装封装内部元器件，固定接插件与采集解算电路，壳体使用铝合金材料，表面进行喷漆处理。

采集解算电路连接铠装电阻加热器通电导线与接插件，进行电流信号对比并向外发出结冰告警信号与结冰等级信号；

如图2所示，接插件与外部机上其他系统交联，向外发送结冰告警信号并向铠装电阻加热器提供通电电源。

请参阅图3，采集解算电路分为电源处理电路、加温控制电路、加温电流检测电路和信号调理与采集电路。

电源处理电路用于实现对产品工作电源的滤波、储能、保护、缓启动、DC/DC转换等功能，为产品内各元器件提供工作电压；加温控制电路用于实现对铠装电阻加热器的加温控制功能；加温电流检测电路用于将铠装电阻加热器加温回路中的电流转换成直流电压模拟量，提供至信号调理与采集电路进行信号调理；信号调理与采集电路一方面实现对铠装电阻加热器的加温控制，另一方面通过采集到的加温检测信号向外发送结冰告警信号和结冰等级信号。

本发明结冰探测器结冰探测原理为高温度系数的铠装电阻加热器在不同结冰环境条件下，其通电电流不同，通过电流的大小来确定是否结冰以及结冰等级。

请参阅图1，本发明结冰探测器包括探头外壳、铠装电阻加热器、安装法兰、加热器转接头、壳体、采集解算电路板、接插件7部分。

结冰探头安装于机身蒙皮外部，处于飞机结冰环境中，探头材料选用导热率高的紫铜材料，探头壁厚0.7mm，保证良好的导热性，探头表面进行镀镍处理。

铠装电阻加热器焊接于结冰探头内部，其电阻随外部结冰环境变化而变化，通过高频焊接，将加热器焊接于结冰探头内壁，且保证良好贴壁；优选地，铠装电阻加热器内丝材料选用温度系数为0.0051/℃的镍铁合金。

加热器转接端转接头焊接固定于结冰探头，将铠装电阻加热器转接为导线，转接通过紫铜套管进行，并灌胶保证绝缘性能。

安装法兰安装于飞机蒙皮，安装固定结冰探头，并与壳体通过螺钉固定，安装法兰使用铝合金材料表面进行喷漆处理。

壳体安装封装内部元器件，固定接插件与采集解算电路，壳体使用铝合金材料，表面进行喷漆处理。

采集解算电路连接铠装电阻加热器通电导线与接插件，进行电流信号对比并向外发出结冰告警信号与结冰等级信号；

如图2所示，接插件与外部机上其他系统交联，向外发送结冰告警信号并向铠装电阻加热器提供通电电源。

请参阅图3，采集解算电路分为电源处理电路、加温控制电路、加温电流检测电路和信号调理与采集电路。

电源处理电路用于实现对产品工作电源的滤波、储能、保护、缓启动、DC/DC转换等功能，为产品内各元器件提供工作电压；加温控制电路用于实现对铠装电阻加热器的加温控制功能；加温电流检测电路用于将铠装电阻加热器加温回路中的电流转换成直流电压模拟量，提供至信号调理与采集电路进行信号调理；信号调理与采集电路一方面实现对铠装电阻加热器的加温控制，另一方面通过采集到的加温检测信号向外发送结冰告警信号和结冰等级信号。

本发明结冰探测器结冰探测原理为高温度系数的铠装电阻加热器在不同结冰环境条件下，其通电电流不同，通过电流的大小来确定是否结冰以及结冰等级。

本发明电阻型结冰探测器的电阻随温度的变化公式如下：

R

式中，R

结冰探测器的结冰探头内布置铠装电阻加热器，铠装电阻加热器通电加热过程中其热量传导至结冰探头外表面，当结冰探测器探头所处结冰环境变化时，铠装电阻加热器的热量传导会发生变化，导致铠装电阻加热器温度发生变化；由于铠装电阻加热器具有正温度系数，铠装电阻加热器温度变化时，其电阻会相应变化，相应地，其通电电流会发生变化。根据机上供电电源不同选取不同常温电阻R

当铠装电阻加热器通电电流I＜I

最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可以轻易想到各种等效的修改或者替换，这些修改或者替换都应该涵盖在本发明的保护范围之内。