光纖式結冰傳感器氣象結冰探測應用研究.pdf

1、氣象結冰條件是指決定飛機結冰嚴重程度的氣候條件。隨著結冰探測技術的發(fā)展與成熟，利用結冰信息反演氣象結冰條件的強度，為積冰區(qū)的預測提供了新途徑。
　　 無線電探空儀作為目前主要的高空觀測手段之一，僅測量了影響結冰強度的溫濕度等常規(guī)氣象條件。而各種類型結冰傳感器中以抗電磁干擾能力強、靈敏度高、重量低，尺寸小等優(yōu)點而著稱的光纖傳感器無疑是結冰探測未來發(fā)展方向。將光纖式結冰傳感器與無線電探空儀平臺相結合用于氣象結冰探測具有現實意義。

2、r>　　 本文首先介紹了氣象結冰條件的探測方法，闡釋了反射式光強調制型和透射式光強調制型光纖式結冰傳感器的基本原理。通過比較多種不同弱信號檢測方法，并在采用鎖定放大器（同步積分器+相關器）實驗比對后，選取了數字式取樣積分作為本系統(tǒng)信號檢測部分的關鍵技術。結合氣象結冰探測實際（由GTS1 附帶升空）需求，設計了高水滴捕獲率的反射式探頭和高冰厚量程的透射式探頭，同時配套設計了包括反射式單發(fā)射雙接收的小圓頭與楔形光纖探頭和透射式單發(fā)射單接收

3、的矩形光纖探頭。系統(tǒng)中信號檢測與處理部分研究內容包括：三極管開關驅動電路、光電接收電路、前置差分放大電路，數字式取樣積分器的軟件實現和PWM 信號低通濾波處理。為探索光纖傳感器在氣象結冰探測方面（低速氣流）可行性，進行了模擬氣象結冰環(huán)境（冷庫）實驗；同時該系統(tǒng)在實驗室進行了大量的基本結冰實驗，完成了光纖式結冰傳感器的輸出特性分析。
　　 試驗結果表明：光纖式結冰傳感器，用于氣象結冰探測是可行的，同時三種光纖傳感器分別側重高靈敏度