Оптоэлектронный сигнализатор обледенения

Авторы патента:

G08B19/02 - сигнализация, реагирующая на образование или ожидаемое образование льда (в сочетании с регистрацией условий погоды G01W 1/00)

Владельцы патента RU 2332724:

Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Мифотекс" (RU)

Изобретение относится к устройствам противообледенительных систем, предназначенных для защиты летательных аппаратов от обледенения и предотвращения его катастрофических последствий. Технический результат - устройство позволяет с высокой точностью фиксировать моменты начала и окончания процесса обледенения и оценивать интенсивность этого процесса. Сигнализатор обледенения включает в себя модулятор, управляющий оптическим излучателем, который через передающий световод, поляризатор, оптически прозрачный обогреваемый обтекатель излучателя, оптически прозрачный обтекатель фотоприемника с управляемым обогревом, анализатор и приемный световод оптически сопряжен с фотоприемником. Плоскость поляризации анализатора повернута на 90° относительно плоскости поляризации поляризатора. К выходу фотоприемника подключен вход блока обработки сигналов, а его выход соединен с входом устройства управления. Выход устройства управления подключен одновременно к входу индикатора наличия обледенения, входу управляемого обогревателя обтекателя фотоприемника и входу устройства измерения интенсивности обледенения. 1 ил.

Известные сигнализаторы (датчики) обледенения, которые применяются в противообледенительных системах, можно разделить на две группы - сигнализаторы косвенного и прямого действия.

Принципы работы сигнализаторов обледенения косвенного действия основаны на регистрации изменений электрофизических характеристик чувствительных элементов, входящих в их состав, которые возникают при наличии в окружающей атмосфере переохлажденных капель воды. К представителям таких устройств относятся, например, датчики, выпускаемые Казанским заводом «Электроприбор» ДО - 38, датчик, описанный в патенте US №7014357 В2 (2006 г.) и ряд других. Наряду с простотой реализации всем этим устройствам присущи общие недостатки - низкая достоверность точного определения факта начала и конца процесса обледенения, большое число ложных срабатываний.

Сигнализаторы прямого действия реагируют непосредственно на слой льда, образовавшийся на чувствительном элементе датчика, либо контрольной поверхности, которые находятся непосредственно в потоке охлажденного воздуха.

К известным устройствам этой группы относятся радиоизотопные сигнализаторы, которые регистрируют уменьшение β-излучения за счет экранирования источника излучения слоем льда. Ранее широко распространенные сигнализаторы этого типа сегодня, практически везде, сняты с эксплуатации вследствие очевидного недостатка - радиационного загрязнения окружающей среды.

Другими представителями сигнализаторов прямого действия являются вибрационные сигнализаторы, регистрирующие изменение частоты колебаний чувствительного элемента при увеличении его массы за счет нарастания на нем слоя льда. Устройства этого типа достаточно широко применяются в настоящее время (СО-121М, СО-121ВМ производства Арзамасского приборостроительного завода, СО-1М, DTL-2, DTL-4M производства АОКБ «Импульс» и др.). Недостатками этих сигнализаторов являются недостаточно высокая чувствительность, значительная масса и размеры, низкая помехозащищенность, большая инерционность.

Наиболее близким к задаче, решаемой настоящим изобретением, является сигнализатор обледенения, приведенный в патенте SU №743303 А1, кл. G08B 19/02. В этом устройстве для обнаружения и измерения толщины льда использованы источник излучения и фотоприемник, которые «... оптически сопряжены посредством расположенных под углом друг к другу передающего и приемного световодов, так что входной торец передающего световода лежит в плоскости излучения, выходной торец приемного световода лежит в плоскости приемника, а вторые торцы световодов скошены, расположены в плоскости обледенения и разделены диафрагмой». Это устройство выбрано нами в качестве прототипа.

К недостаткам прототипа, препятствующим его эффективному применению в качестве сигнализатора обледенения для летательных аппаратов, следует отнести большие потери полезного сигнала в оптической системе, недостаточную чувствительность устройства, его низкую помехоустойчивость, отсутствие защиты от воздействия внешних факторов.

Целью изобретения является повышение чувствительности сигнализатора обледенения, достижение высокого быстродействия, помехоустойчивости и защищенности от воздействия внешних факторов, достоверности определения фактов начала и окончания обледенения, возможность оценки интенсивности процесса обледенения.

Цель изобретения достигается тем, что предлагаемое устройство включает в себя модулятор, управляющий оптическим излучателем, который, в свою очередь, через передающий световод, поляризатор, оптически прозрачный обогреваемый обтекатель излучателя, оптически прозрачный обтекатель фотоприемника с управляемым обогревом, анализатор и приемный световод оптически сопряжен с фотоприемником. Плоскость поляризации анализатора повернута на 90° относительно плоскости поляризации поляризатора. К выходу фотоприемника подключен вход блока обработки сигналов, а его выход соединен с входом устройства управления. Выход устройства управления подключен одновременно к входу индикатора наличия обледенения, управляющему входу обогреваемого обтекателя фотоприемника и входу устройства измерения интенсивности обледенения.

Изобретение поясняется чертежом.

На чертеже изображены модулятор 1, оптический излучатель 2, передающий световод 3, поляризатор 4, оптически прозрачный обогреваемый обтекатель излучателя 5, оптически прозрачный обтекатель фотоприемника с управляемым обогревом 6, анализатор 7, приемный световод 8, фотоприемник 9, блок обработки сигналов 10, устройство управления 11, индикатор наличия обледенения 12, устройство измерения интенсивности обледенения 13.

Оптоэлектронный сигнализатор обледенения работает следующим образом.

Оптический излучатель 2 излучает световые импульсы с частотой модулятора 1. Оптический сигнал проходит через передающий световод 3, поляризатор 4, оптически прозрачный обогреваемый обтекатель излучателя 5, оптически прозрачный обтекатель фотоприемника с управляемым обогревом 6, одновременно играющий роль контрольной поверхности для осаждения льда, и попадает на анализатор 7, плоскость поляризации которого повернута на 90° относительно плоскости поляризации поляризатора 4. Оптически прозрачный обогреваемый обтекатель излучателя 5 постоянно обогревается с помощью собственного обогревателя.

В случае отсутствия льда на поверхности оптически прозрачного обтекателя фотоприемника 6 излучение на выход анализатора 7 не проходит и оптический сигнал через приемный световод 8 на вход фотоприемника 9 не поступает. Соответственно, не формируется сигнал с блока обработки сигналов 10 в устройство управления 11, которое, в свою очередь, не выдает сигналов на индикатор наличия обледенения 12.

Если вследствие соответствующих условий окружающей среды на поверхности оптически прозрачного обтекателя фотоприемника 6 начнет формироваться пленка льда, то она вызовет изменение степени поляризации проходящего через нее излучения. В результате на выходе анализатора 7 появится излучение, которое через приемный световод 8 попадет на фотоприемник 9. С выхода фотоприемника 9 сигнал с излучателя, преобразованный в электрический сигнал, через блок обработки сигналов 10 поступит на устройство управления 11, которое сформирует сигнал управления на индикатор наличия обледенения 12, и одновременно на обогреватель оптически прозрачного обтекателя фотоприемника 6, включая его обогрев с целью сброса образовавшегося льда. После сброса льда деполяризующее воздействие последнего на излучение прекращается и сигнал на выходе анализатора 7 и соответственно устройства управления 11 пропадает, что приводит к выключению обогрева оптически прозрачного обтекателя фотоприемника 6.

Если условия окружающей среды не изменились и на контрольной поверхности оптически прозрачного обтекателя фотоприемника 6 вновь начнет формироваться лед, то вышеописанный процесс будет повторяться до тех пор, пока обледенение не прекратится.

Как показано на чертеже, сигнал о наличии обледенения с устройства управления 11 подается еще и на устройство измерения интенсивности обледенения 13, которая является важной информацией для пилотов летательных аппаратов при принятии решений.

Оптоэлектронный сигнализатор обледенения, состоящий из оптического излучателя, передающего и приемного световодов, фотоприемника, блока обработки сигналов и индикатора наличия обледенения, отличающийся тем, что в него введены: модулятор, который подключен к оптическому излучателю, оптически сопряженному через передающий световод, дополнительно введенные поляризатор, оптически прозрачный обогреваемый обтекатель излучателя, оптически прозрачный обтекатель фотоприемника с управляемым обогревом, анализатор и приемный световод с фотоприемником, к выходу которого подключен блок обработки сигналов; устройство управления, вход которого соединен с выходом блока обработки сигналов, а выход одновременно с входом индикатора наличия обледенения, управляющим входом оптически прозрачного обтекателя фотоприемника с управляемым подогревом и входом устройства измерения интенсивности обледенения.

Изобретение относится к области сигнальных устройств и предназначено для формирования сигнала раннего предупреждения о гололеде на дорогах. .

Способ и устройство формирования сигнала в зависимости от толщины жидкостной пленки на поверхности // 2223548

Изобретение относится к методам и устройствам определения толщины водяной пленки на поверхности дорожного полотна. .

Способ контроля температуры провода воздушной линии электропередачи и устройство для его осуществления // 2165122

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для краткосрочного прогнозирования гололедообразования и управления установкой плавки гололеда на воздушной линии электропередачи.

Устройство для группового контроля гололедной нагрузки на воздушных линиях электропередачи // 2162268

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для создания региональных групповых систем телеизмерения гололедных нагрузок с произвольным количеством пунктов контроля на различных линиях электропередачи в сетях с изолированной нейтралью.

Устройство для контроля гололедной нагрузки на воздушных линиях электропередачи // 2145119

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для контроля гололедной нагрузки на проводах линий электропередачи в сетях с изолированной нейтралью.

Устройство для контроля гололедной нагрузки линий электропередачи // 2145118

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для контроля гололедной нагрузки на проводах и грозозащитных тросах линий электропередачи. .

Сигнализатор обледенения // 2102791

Изобретение относится к средствам сигнализации и контроля и может быть использовано на транспорте, в промышленности и в быту. .

Способ определения наличия прозрачных кристаллических веществ // 1837342

Устройство для индикации льдообразования // 1594576

Изобретение относится к теплофизическим измерениям и может быть использовано для контроля обледенения газотурбинных установок. .

Способ обнаружения обледенения поверхности и устройство для предупреждения об образовании льда // 1521294

Способ обнаружения обледенения несущего винта вертолета // 2341414

Изобретение относится к области средств регистрации обледенения и предназначено для использования на винтокрылых летательных аппаратах

Сигнализатор обледенения // 2445707

Изобретение относится к средствам сигнализации и контроля и может быть использовано для дистанционного обнаружения обледенения различных поверхностей

Сигнализатор обледенения лопастей винта вертолета // 2446080

Изобретение относится к средствам регистрации обледенения и предназначено для использования на винтокрылых летательных аппаратах

Сигнализатор обледенения лопастей роторного агрегата // 2473972

Изобретение относится к области средств регистрации обледенения лопастей различных роторных агрегатов

Сигнализатор обледенения // 2530293

Изобретение относится к средствам сигнализации и контроля и может быть использовано для дистанционного обнаружения обледенения различных поверхностей. Технический результат - обеспечение возможности сигнализации о степени и интенсивности обледенения в зависимости от величины массы льда на контролируемой поверхности, а также обеспечение надежности этой сигнализации. Сигнализатор содержит узел индикации наличия обледенения, узел индикации степени обледенения, узел индикации превышения допустимой степени обледенения, устройство аварийной сигнализации, первое и второе пороговые устройства, первое и второе логические устройства, генератор импульсов, усилитель мощности, оптический излучатель, передающий объектив, поляризатор, контрольную поверхность для отложения льда, анализатор, приемный объектив, фотоприемник, усилитель, амплитудный детектор, интегратор, устройство преобразования усилия в напряжение и преобразователь частоты в напряжение. 1 ил.

Способ контроля температуры проводов линий электропередачи // 2547837

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для непрерывного контроля температуры проводов линий электропередачи. В способе контроля температуры проводов линий электропередачи с использованием температурного коэффициента α активного сопротивления проводов, согласно изобретению измеряют напряжение и ток в первом местоположении на линии электропередачи, измеряют напряжение и ток во втором местоположении на линии электропередачи, при этом измеренные напряжения и токи в первом и втором местоположениях синхронизированы по времени с возможностью совместной обработки указанных измерений напряжений и токов, по измеренным напряжениям и токам в первом и втором местоположениях определяют полное сопротивление линии электропередачи между первым и вторым местоположениями, из определенного полного сопротивления линии при температуре To проводов линии электропередачи определяют активное сопротивление Ro линии электропередачи между первым и вторым местоположениями, определяют текущее активное сопротивление R линии электропередачи между первым и вторым местоположениями и по известному температурному коэффициенту α активного сопротивления проводов линии определяют текущую температуру T проводов линии электропередачи по формуле T=To+(R-Ro)/(α·Ro). Изобретение обеспечивает расширение эксплуатационных возможностей за счет обеспечения непрерывного контроля температуры проводов линий электропередачи. 1 ил.

Летательный аппарат // 2553605

Летательный аппарат (1) содержит фюзеляж (2) и устройство обнаружения (10) наличия льда, вызванного отвердеванием переохлажденных жидких капель (20), имеющих размер выше порогового значения. Устройство обнаружения (10) имеет первый участок (15) для накопления капель (20), который расположен так, чтобы быть видимым изнутри фюзеляжа (2). Изобретение направлено на упрощение летательного аппарата. 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

Способ определения неисправности средств устранения обледенения зонда для измерения физического параметра // 2565341

Изобретение касается способа определения неисправности средств устранения обледенения зонда для измерения физического параметра авиационного двигателя, включающего последовательные этапы, на которых: измеряют первое значение (Т1) физического параметра с помощью зонда, перед запуском двигателя; активируют средства устранения обледенения зонда; по истечении заданного промежутка времени (t2-t1) с начала устранения обледенения, измеряют второе значение (Т2) параметра с помощью зонда; сравнивают два значения и генерируют сигнал о неисправности, если разность между этими двумя значениями ниже заданного порога. Измеренным с помощью зонда параметром является температура или давление. Целью изобретения является простое, эффективное и экономичное решение. 3 з.п ф-лы, 1 ил.

Автоматизированное измерение капель воды и система обнаружения льда // 2586914

Группа изобретений относится к авиационной технике, а именно к устройствам для обнаружения условий обледенения летательных аппаратов. Устройство содержит систему с датчиками и детектор условия обледенения. Система с датчиками выполнена с возможностью отбора капель воды из воздуха снаружи летательного аппарата и формирования определенного количества изображений собранных капель воды. Детектор условия обледенения выполнен с возможностью обнаружения определенного количества типов условий обледенения летательного аппарата с использованием указанного определенного количества изображений, полученных от системы с датчиками. Достигается более точное и подробное получение информации об условиях обледенения летательного аппарата. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 13 ил.

Устройство для обнаружения критических состояний поверхности // 2619160

Устройство для обнаружения критических состояний поверхности конструктивного элемента содержит закрепленную на поверхности частично гибкую пластину с интегрированным в нее герметично уплотненным датчиком обнаружения критических состояний поверхности, накопитель электрической энергии, приспособление для генерирования электрической энергии, управляющий блок регистрации и обработки сигналов датчиков, блок беспроводной передачи данных. Обеспечивается обнаружение критических состояний различных поверхностей. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.