本申请涉及超声探测的,特别是涉及复合结冰探测装置及探测方法。
背景技术:
1、飞机、船舶等大型运输工具在低温行驶的过程中,其外表面会发生结冰现象,当其外表面的冰层达到一定厚度时,会启用自身配备的防除冰系统清理冰层,但是为了保证除冰时的效率,需先对外表面冰层的厚度进行获取。
2、相关技术中,获取冰层的厚度,且超声结冰探测传感器一般安装在探测对象易受结冰影响的区域的外表面,超声结冰探测传感器包括壳体和信号采集件,壳体内设有作用层组件,作用层组件包括沿壳体的内底壁从下往上依次同轴设置的匹配层、环形电极层、压电层和背衬层,信号采集件的信号线焊接在背衬层上,信号采集件的地线与壳体连接;通过匹配层、环形电极层和压电层的配合,实现超声波的发射,通过信号线将超声波刚抵达冰层的回波信号和抵达冰层远离探测对象一侧时的回波信号输至信号采集件,信号采集件再将回波信号传输至外接设备,以便外接设备根据这两个回波信号的时间差以及超声波在冰层内的传播速度计算冰层厚度。然而,由于在不同环境温度下,探测对象外表面所结的冰层的温度也会不一致,而超声波在不同温度的冰层中的传播速度也不一致,所以利用上述的超声结冰探测传感器对探测对象外表面的冰层进行探测时的精确性较低,导致最终得到的冰层厚度的准确性较低。
技术实现思路
1、基于此,有必要针对相关技术中的超声结冰探测传感器的探测精度不高而导致最终得到的冰层厚度的准确性低的问题,提供一种复合结冰探测装置及探测方法。
2、第一方面,本申请提供一种复合结冰探测装置,包括:
3、作用层组件,用于发射超声波;
4、温度测量件,用于实时生成与探测对象外表面的冰层的温度对应的电压信号;
5、信号采集件,用于接收超声波抵达冰层靠近探测对象一侧的外表面时所产生的第一回波信号、超声波抵达冰层远离探测对象一侧的外表面时所产生的第二回波信号和电压信号,以使外接设备根据电压信号确定冰层的温度,并根据预设的冰层温度与超声波的传播速度的映射关系表,确定与冰层的温度对应的超声波的实际传播速度。
6、在其中一个实施例中,复合结冰探测装置还包括壳体,作用层组件和温度测量件的一端均设置在壳体内,温度测量件的另一端伸出壳体并贯穿探测对象的外表面,温度测量件伸出壳体的一端的端面与探测对象的外表面平齐。
7、在其中一个实施例中,温度测量件包括陶瓷套管和热电偶,热电偶设置在陶瓷套管内,热电偶通过导线将电压信号传输至信号采集件,导线远离热电偶的一端贯穿壳体的侧壁与信号采集件连接。
8、在其中一个实施例中,复合结冰探测装置还包括延迟件,延迟件的一端设置在壳体内,延迟件位于壳体内的一端与作用层组件靠近探测对象的一侧连接,温度测量件与延迟件连接,延迟件的另一端伸出壳体并贯穿探测对象的外表面,且延迟件伸出壳体的一端的端面与探测对象的外表面平齐。
9、在其中一个实施例中,延迟件上贯穿设有通道,温度测量件靠近探测对象的一端与通道插接配合。
10、在其中一个实施例中,延迟件与探测对象可拆卸连接。
11、在其中一个实施例中,探测对象的外表面上预先贯穿设有螺纹通槽,延迟件包括延迟块,延迟块的外周壁上环设有螺纹接口,螺纹接口与螺纹通槽螺纹连接。
12、在其中一个实施例中,延迟件与壳体可拆卸连接。
13、在其中一个实施例中,作用层组件包括同轴且顺次连接的匹配层、压电层和背衬层,其中,匹配层远离压电层的一侧靠近探测对象,背衬层设置在压电层远离探测对象的一侧,作用层组件还包括环形电极层,环形电极层设置在压电层远离背衬层的一侧,环形电极层上贯穿设有安装缺口,匹配层与安装缺口卡嵌配合,环形电极层的极耳朝远离探测对象的一侧延伸。
14、第二方面,本申请提供一种复合结冰探测装置的探测方法,应用于第一方面提供的任一个复合结冰探测装置,该方法包括以下步骤:
15、利用作用层组件向探测对象的外表面一侧发射超声波,同时,利用温度测量件实时测量探测对象外表面的冰层的温度;
16、利用信号采集件采集超声波抵达冰层靠近探测对象一侧的外表面时所产生的第一回波信号、超声波抵达冰层远离探测对象一侧的外表面时所产生的第二回波信号和温度测量件测得的关于冰层的温度的电压信号;
17、利用外接设备对电压信号进行分析并确定冰层的温度,根据预设的冰层温度与超声波的传播速度的映射关系表,确定与冰层的温度对应的超声波的实际传播速度,根据超声波的实际传播速度和接受到源于同一超声波的第一回波信号、第二回波信号时的时间差,得到冰层的厚度。
18、上述复合结冰探测装置及探测方法,其中复合结冰探测装置包括作用层组件、温度测量件和信号采集件,其中,作用层组件用于发射超声波;温度测量件用于实时生成与探测对象外表面的冰层的温度对应的电压信号;信号采集件用于接收超声波抵达冰层靠近探测对象一侧的外表面时所产生的第一回波信号、超声波抵达冰层远离探测对象一侧的外表面时所产生的第二回波信号和电压信号,以使外接设备根据电压信号确定冰层的温度,并根据预设的冰层温度与超声波的传播速度的映射关系表,确定与冰层的温度对应的超声波的实际传播速度。本申请通过温度测量件实时生成与探测对象外表面的冰层的温度对应的电压信号,以便外接设备先根据电压信号确定冰层的温度,再根据预设的冰层温度与超声波的传播速度的映射关系表,确定与冰层的温度对应的超声波的实际传播速度,从而实现对冰层不同温度下的超声波的传播速度的及时修正,进而提升外接设备在探测时根据与冰层的温度对应的超声波的实际传播速度以及源于同一超声波的第一回波信号和第二回波信号的时间差计算冰层厚度时的准确性。
1.一种复合结冰探测装置,其特征在于,所述复合结冰探测装置包括:
2.根据权利要求1所述的复合结冰探测装置,其特征在于,所述复合结冰探测装置还包括壳体,所述作用层组件和所述温度测量件的一端均设置在所述壳体内,所述温度测量件的另一端伸出所述壳体并贯穿探测对象的外表面,所述温度测量件伸出所述壳体的一端的端面与所述探测对象的外表面平齐。
3.根据权利要求2所述的复合结冰探测装置,其特征在于,所述温度测量件包括陶瓷套管和热电偶,所述热电偶设置在所述陶瓷套管内,所述热电偶通过导线将所述电压信号传输至所述信号采集件,所述导线远离所述热电偶的一端贯穿所述壳体的侧壁与所述信号采集件连接。
4.根据权利要求1-3任一项所述的复合结冰探测装置,其特征在于,所述复合结冰探测装置还包括延迟件,所述延迟件的一端设置在所述壳体内,所述延迟件位于所述壳体内的一端与所述作用层组件靠近所述探测对象的一侧连接,所述温度测量件与所述延迟件连接,所述延迟件的另一端伸出所述壳体并贯穿所述探测对象的外表面,且所述延迟件伸出所述壳体的一端的端面与所述探测对象的外表面平齐。
5.根据权利要求4所述的复合结冰探测装置,其特征在于,所述延迟件上贯穿设有通道,所述温度测量件靠近所述探测对象的一端与所述通道插接配合。
6.根据权利要求4所述的复合结冰探测装置,其特征在于,所述延迟件与所述探测对象可拆卸连接。
7.根据权利要求6所述的复合结冰探测装置,其特征在于,所述探测对象的外表面上预先贯穿设有螺纹通槽,所述延迟件包括延迟块,所述延迟块的外周壁上环设有螺纹接口,所述螺纹接口与所述螺纹通槽螺纹连接。
8.根据权利要求4所述的复合结冰探测装置,其特征在于,所述延迟件与所述壳体可拆卸连接。
9.根据权利要求2所述的复合结冰探测装置,其特征在于,所述作用层组件包括同轴且顺次连接的匹配层、压电层和背衬层,其中,所述匹配层远离所述压电层的一侧靠近所述探测对象,所述背衬层设置在所述压电层远离所述探测对象的一侧,所述作用层组件还包括环形电极层,所述环形电极层设置在所述压电层远离所述背衬层的一侧,所述环形电极层上贯穿设有安装缺口,所述匹配层与所述安装缺口卡嵌配合,所述环形电极层的极耳朝远离所述探测对象的一侧延伸。
10.一种复合结冰探测装置的探测方法,其特征在于,应用于权利要求1-9中任一项所述的复合结冰探测装置,所述方法包括以下步骤:
