全文摘要
本实用新型公开了一种具有智能除冰功能的光纤式结冰传感器，包括壳体、光纤束、发热件和温度传感器，所述发热件和温度传感器通过导热胶粘剂粘贴于所述壳体的内壁；所述光纤束包括发射光纤束和接收光纤束，所述发射光纤束和接收光纤束的一端与结冰检测电路连接，所述发射光纤束和接收光纤束的另一端合并为集束光纤束，所述集束光纤束穿过所述壳体并与壳体表面构成探测端面；所述发热件与加热电路连接，所述温度传感器与测温电路连接，所述加热电路、测温电路和结冰检测电路分别与微控制器连接。本实用新型可在结冰厚度超过结冰传感器最大量程时，启动加热功能除掉结冰传感器表面的结冰，从而达到连续检测结冰厚度的目的。
主设计要求
1.一种具有智能除冰功能的光纤式结冰传感器，其特征在于：包括壳体、光纤束、发热件和温度传感器，所述光纤束、发热件和温度传感器设置于所述壳体的内部，所述发热件和温度传感器通过导热胶粘剂粘贴于所述壳体的内壁；所述光纤束包括发射光纤束和接收光纤束，所述发射光纤束和接收光纤束的一端与结冰检测电路连接，所述发射光纤束和接收光纤束的另一端合并为集束光纤束，所述集束光纤束穿过所述壳体并与壳体表面构成探测端面；所述发热件与加热电路连接，所述温度传感器与测温电路连接，所述加热电路、测温电路和结冰检测电路分别与微控制器连接。
设计方案
1.一种具有智能除冰功能的光纤式结冰传感器，其特征在于：包括壳体、光纤束、发热件和温度传感器，所述光纤束、发热件和温度传感器设置于所述壳体的内部，所述发热件和温度传感器通过导热胶粘剂粘贴于所述壳体的内壁；
所述光纤束包括发射光纤束和接收光纤束，所述发射光纤束和接收光纤束的一端与结冰检测电路连接，所述发射光纤束和接收光纤束的另一端合并为集束光纤束，所述集束光纤束穿过所述壳体并与壳体表面构成探测端面；
所述发热件与加热电路连接，所述温度传感器与测温电路连接，所述加热电路、测温电路和结冰检测电路分别与微控制器连接。
2.根据权利要求1所述的具有智能除冰功能的光纤式结冰传感器，其特征在于：所述结冰检测电路包括发光二极管、光电二极管以及与光电二极管连接的运放电路，所述运放电路与所述微控制器的输入端连接；所述发射光纤束通过法兰盘与所述发光二极管对接，所述接收光纤束通过法兰盘与所述光电二极管对接；所述发光二极管用于为所述发射光纤束提供光线，所述光电二极管用于接收所述接收光纤束返回的光线。
3.根据权利要求2所述的具有智能除冰功能的光纤式结冰传感器，其特征在于：还包括控制盒，所述加热电路、测温电路和微控制器设置于所述控制盒中，所述控制盒的外部设有输入接口和输出接口，所述发热件、温度传感器和电路板与所述输入接口电连接，所述输出接口用于连接外部器件。
4.根据权利要求2所述的具有智能除冰功能的光纤式结冰传感器，其特征在于：所述发射光纤束为一束，所述接收光纤束为三束，所述发光二极管为一个，所述光电二极管为三个。
5.根据权利要求4所述的具有智能除冰功能的光纤式结冰传感器，其特征在于：所述运放电路包括第一运放电路、第二运放电路和第三运放电路，所述第一运放电路、第二运放电路和第三运放电路的输入端分别与三个光电二极管连接，第一运放电路、第二运放电路和第三运放电路的输出端连接并接所述微控制器的输入端。
设计说明书
技术领域
本实用新型属于光电传感器技术领域，具体涉及一种具有智能除冰功能的光纤式结冰传感器。
背景技术
结冰是时常发生的一种自然现象，结冰可引起一系列的严重后果，飞机结冰影响飞行性能；输电线路结冰导致机械、电气性能下降；道路结冰造成车轮与路面摩擦作用大大减弱，容易造成交通事故。因此用于检测飞机、输电线、道路、建筑等物体表面结冰厚度的结冰传感器尤为重要，可对结冰灾害预测、记录及报警，为防除冰系统提供控制依据，在各个领域具有重大意义。
目前，国内外已经开发出多种基于不同检测机理的结冰检测方法和结冰传感器。其中，根据冰、水与空气的光学性质的不同检测结冰的光纤式结冰传感器，由于分辨率、灵敏度高、尺寸小、电磁兼容性好、无可动附件、可靠性高、信号处理简单的有点，越来越受到广泛的重视与应用。但现有光纤式结冰传感器由于工作原理的自身限制，有量程小的致命缺点，在自然条件下结冰传感器表面的冰层难以融化，一旦结冰传感器表面的结冰厚度超出结冰传感器本身的最大量程，结冰传感器将无法继续检测结冰厚度。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有光纤式结冰传感器功能上的不足，提供一种具有智能除冰功能的光纤式结冰传感器，可在结冰厚度超过结冰传感器最大量程时，启动加热功能除掉结冰传感器表面的结冰，从而达到连续检测结冰厚度的目的，有效提高光纤式结冰传感器检测范围。
本实用新型采用的技术方案为：一种具有智能除冰功能的光纤式结冰传感器，包括壳体、光纤束、发热件和温度传感器，所述光纤束、发热件和温度传感器设置于所述壳体的内部，所述发热件和温度传感器通过导热胶粘剂粘贴于所述壳体的内壁；所述光纤束包括发射光纤束和接收光纤束，所述发射光纤束和接收光纤束的一端与结冰检测电路连接，所述发射光纤束和接收光纤束的另一端合并为集束光纤束，所述集束光纤束穿过所述壳体并与壳体表面构成探测端面；所述发热件与加热电路连接，所述温度传感器与测温电路连接，所述加热电路、测温电路和结冰检测电路分别与微控制器连接。
进一步的，所述结冰检测电路包括发光二极管、光电二极管以及与光电二极管连接的运放电路，所述运放电路与所述微控制器的输入端连接；所述发射光纤束通过法兰盘与所述发光二极管对接，所述接收光纤束通过法兰盘与所述光电二极管对接；所述发光二极管用于为所述发射光纤束提供光线，所述光电二极管用于接收所述接收光纤束返回的光线。
进一步的，还包括控制盒，所述加热电路、测温电路和微控制器设置于所述控制盒中，所述控制盒的外部设有输入接口和输出接口，所述发热件、温度传感器和电路板与所述输入接口电连接，所述输出接口用于连接外部器件。
进一步的，所述发射光纤束为一束，所述接收光纤束为三束，所述发光二极管为一个，所述光电二极管为三个。
进一步的，所述运放电路包括第一运放电路、第二运放电路和第三运放电路，所述第一运放电路、第二运放电路和第三运放电路的输入端分别与三个光电二极管连接，第一运放电路、第二运放电路和第三运放电路的输出端连接并接所述微控制器的输入端。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型的发光二极管发出的光线通过发射光纤束传输至集束光纤束表面的结冰层，被结冰层反射的光线通过接收光纤束返回至光电二极管，根据接收光纤束返回光线的强弱变化规律可检测到集束光纤束表面结冰层的厚度。当集束光纤束表面结冰层持续增加到一定厚度时，进入结冰层的光将被吸收，通过接收光纤束返回的光线的强弱不再随结冰层厚度增加而规律变化，结冰检测电路检测到的信号不再有规律可循。此时，微控制器就会控制加热电路为通路状态，发热件开始发热，通过热传导使壳体周围的结冰层开始融化，进行表面除冰。温度传感器检测加热过程中壳体温度变化，当壳体温度高于一定温度值时，微控制器控制加热电路为开路状态，发热件停止发热。当壳体温度自然冷却至一定温度值时，微控制器又会控制加热电路为通路状态，发热件开始发热，以此循环加热来去除壳体表面的结冰层，通过测温电路和微控制器来控制加热温度，保护各个器件不因过热而损坏。当集束光纤束表面结冰层完全除掉时，结冰检测电路检测到结冰层厚度为零，微控制器控制加热电路为开路状态，发热件不再发热。此时，结冰检测电路继续结冰检测，从而实现连续检测结冰厚度的功能。
本实用新型在实现光纤式结冰传感器对其表面结冰层厚度检测的基本功能之外，还具有智能除冰功能。在光纤式结冰传感器表面的结冰层厚度超过最大量程时，启动加热除冰功能，除掉壳体表面的结冰层，且加热除冰过程中还可进行温度保护，可以达到连续结冰测量的目的，增强了光纤式结冰传感器的工作能力。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型的实施例的结构示意图；
图3是图2的A－A的剖视图；
图4是本实用新型的实施例的内部结构图；
图5是本实用新型的实施例的光纤束和电路板的结构示意图；
图6是本实用新型的实施例的控制盒的结构示意图；
图7是本实用新型的实施例的运放电路的原理图；
图8是本实用新型的实施例的加热电路的原理图；
图9是本实用新型的实施例的测温电路的原理图。
附图标记：1－壳体，2－光纤束，21－发射光纤束，22－接收光纤束，23－集束光纤束，3－发热件，4－温度传感器，5－法兰盘，6－电路板，61－发光二极管，62－光电二极管，7－控制盒，71－输入接口，72－输出接口，8－导热胶粘剂。
具体实施方式
下面结合本实用新型实施例中的附图，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6，一种具有智能除冰功能的光纤式结冰传感器，包括壳体1、光纤束2、发热件3和温度传感器4，所述光纤束2、发热件3和温度传感器4设置于所述壳体1的内部，所述发热件3和温度传感器4通过导热胶粘剂8粘贴于所述壳体1的内壁；所述光纤束2包括发射光纤束21和接收光纤束22，所述发射光纤束21和接收光纤束22的一端与结冰检测电路连接，所述发射光纤束21和接收光纤束22的另一端合并为集束光纤束23，所述集束光纤束23穿过所述壳体1并与壳体1表面构成探测端面；所述发热件3与加热电路连接，所述温度传感器4与测温电路连接，所述加热电路、测温电路和结冰检测电路分别与微控制器连接。所述结冰检测电路包括发光二极管61、光电二极管62以及与光电二极管62连接的运放电路，所述运放电路与所述微控制器的输入端连接；所述发射光纤束21通过法兰盘5与所述发光二极管61对接，所述接收光纤束22通过法兰盘5与所述光电二极管62对接；所述发光二极管61用于为所述发射光纤束21提供光线，所述光电二极管62用于接收所述接收光纤束22返回的光线。所述结冰检测电路设置于电路板6上，所述电路板6安装于法兰盘5的下方。法兰盘5上设有通孔，光纤束2的一端安装于通孔的一端，发光二极管61和光电二极管62安装于通孔的另一端，发射光纤束21的一端与发光二极管61对接，接收光纤束22的一端与光电二极管62对接。发光二极管61发出的光线通过发射光纤束21传输至集束光纤束23表面的结冰层，被结冰层反射后通过接收光纤束22返回至光电二极管62，结冰检测电路根据接收光纤束22返回光线的强弱变化规律可检测到集束光纤束23表面结冰层的厚度。
所述发热件3设置于所述壳体1的两侧内壁，发热件3通过导热胶粘剂8与壳体1内壁粘合，温度传感器4通过导热胶粘剂8与壳体1内壁粘合。所述发热件3与加热电路连接，所述温度传感器4与测温电路连接，所述加热电路、测温电路和结冰检测电路分别与微控制器连接。本实施例中，加热电路、测温电路和微控制器设置于控制盒7中，控制盒7的外部设有输入接口71和输出接口72，发热件3、温度传感器4和电路板6与输入接口71电连接，所述输出接口72用于外接电源和对外数据传输。
参照图1、图7至图9，结冰检测电路将电信号转换为光信号射入发射光纤束21，光信号在结冰层折射、反射进入接收光纤束22，结冰检测电路再将光信号转换为电信号，通过分析不同接收光纤束22的电信号强弱计算出结冰层的厚度，并将该信息传送至微处理器。当集束光纤束23表面结冰层增加到一定厚度时，进入结冰层的光将被吸收，通过接收光纤束22返回的光线的强弱不再随结冰层厚度增加而规律变化，结冰检测电路检测到的信号不再有规律可循。此时，微控制器就会控制加热电路为通路状态，发热件3开始发热，发热件3散发的热量传导至壳体1，使整个壳体1的温度升高，壳体1周围的结冰层开始融化。由于本光纤式结冰传感器体积较小，通过发热件3传导的热量就足以使整个壳体1周围的结冰层快速融化，从而使集束光纤束23表面的结冰层也融化，实现为探测端面除冰的效果。在发热件3对壳体1加热的过程中，温度传感器4可检测壳体1温度变化，当壳体1温度高于一定温度值时，微控制器控制加热电路为开路状态，发热件3停止发热。当壳体1温度自然冷却至一定温度值时，微控制器又会控制加热电路为通路状态，发热件3开始发热，以此循环加热来去除壳体1表面的结冰层，通过测温电路和微控制器来控制加热温度，保护各个器件不因过热而损坏。当集束光纤束23表面结冰层完全除掉时，结冰检测电路检测到结冰层厚度为零，微控制器控制加热电路为开路状态，发热件3不再发热。此时，结冰检测电路继续结冰检测，从而实现连续检测结冰厚度的功能。
本实施例中，发射光纤束21为一束，接收光纤束22为三束，发光二极管61为一个，光电二极管62为三个。参照图7，所述运放电路包括第一运放电路、第二运放电路和第三运放电路，所述第一运放电路、第二运放电路和第三运放电路的输入端分别与三个光电二极管62连接，第一运放电路、第二运放电路和第三运放电路的输出端连接并接所述微控制器的输入端。通过三个运放电路将三束接收光纤束22的光信号转换为电信号，可检测不同厚度的结冰层或不同形状的结冰层，综合分析各接收光纤束22的光信号之间的关系，可提高检测精度。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920110002.4
申请日:2019-01-22
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:51(四川)
授权编号:CN209706754U
授权时间:20191129
主分类号:G01B11/06
专利分类号:G01B11/06;H05B1/02;G05D23/32
范畴分类:申请人:四川嘉瑞丰科技有限公司
第一申请人:四川嘉瑞丰科技有限公司
申请人地址:621000 四川省绵阳市涪城区绵安路35号（科技城软件产业园）
发明人:周志宏
第一发明人:周志宏
当前权利人:四川嘉瑞丰科技有限公司
代理人:贺理兴
代理机构:51217
代理机构编号:成都睿道专利代理事务所(普通合伙) 51217
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计