專利名稱：冰霜層或液體存在的檢測與清除裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冰霜層或液體的檢測與清除裝置，其用于檢測和清除
存在形成于航空結(jié)構(gòu)外表面上的冰霜層，或者檢測和清除存在滲入到結(jié)構(gòu) 內(nèi)和/或結(jié)構(gòu)材料內(nèi)的液體，水霜層或液體的存在可能在大面積表面上或在 結(jié)構(gòu)的一些區(qū)域中局部形成。
背景技術(shù)：
-配置檢測與清除裝置，其適于方便地放置在易接近或不易接近 的欲控制結(jié)構(gòu)的表面上，或者放置在結(jié)構(gòu)內(nèi)部，同時保持可忽略不計的質(zhì) 量和體積，且其運(yùn)行僅需很低的電功率， 為了除去冰霜層，所述覆蓋體優(yōu)選固定在所述結(jié)構(gòu)外表面的一部 分上，并吻合結(jié)構(gòu)的形狀。 下文參閱參照以下附圖給出的說明，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)越性 將得到更好的理解，附圖如下

圖1A示出本發(fā)明的第一實(shí)施方式，其中，所述裝置具有兩個導(dǎo) 體件子網(wǎng)絡(luò)2a、 2b。 為了除去存在的液體，所述覆蓋體插入結(jié)構(gòu)內(nèi)部，固定在結(jié)構(gòu)的 內(nèi)表面上，或者所述覆蓋體例如在結(jié)構(gòu)的制造階段，直接納入結(jié)構(gòu)的材料 中。 在這兩個實(shí)施方式中，下?lián)闲灾С屑驌闲阅だ谜澈喜牧线B接 于結(jié)構(gòu)的表面。
[39j 如圖1A和1B所示，電容傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成水霜層或液體的存在 的檢測部件。
[40
實(shí)際上，當(dāng)水霜或液體進(jìn)入絕緣材料中時，水霜或液體的存在引 起埋置有導(dǎo)體件的材料的介電常數(shù)s變化，這種介電變化引起由導(dǎo)體件形 成的電容器的接線端子處的電容變化。比較測得的電容值的平均值與相應(yīng) 于冰霜層或液體不存在的數(shù)值的參考電容值的平均值，其差可定量地指示 冰霜層或液體的存在。表示冰霜層或液體有效存在的閾值是固定的。
[41有利地，導(dǎo)體件的尺寸和布置確定成其適于檢測由絕緣材料的介 電常數(shù)變化引起的電容變化。每個導(dǎo)體件與相鄰的導(dǎo)體件隔開一段足以確 保適合電絕緣的距離。
[42除水霜部件也由埋置在絕緣材料中的、為電阻加熱元件的導(dǎo)體件 構(gòu)成，當(dāng)所述裝置以清除模式工作時，所述電阻加熱元件能通過焦耳效應(yīng) 消耗電功率。
[43這些導(dǎo)體件采用金屬電阻材料、例如銀合金或銅合金制成。導(dǎo)體 件網(wǎng)絡(luò)通過掩膜(masque)光學(xué)平版印刷法、繼而配以等離子金屬化工序 或任何其它淀積法而獲得。導(dǎo)體件的尺寸約為十?dāng)?shù)微米。[44導(dǎo)體件埋置在其中的絕緣材料優(yōu)選采用具有高電容率的材料族 中的一種材料制成。
[45為了控制和起動所述裝置，它還具有界面電子儀器。優(yōu)選地，該 界面電子儀器也集成在每個電容傳感器網(wǎng)絡(luò)的周邊。所述界面具有控制電 路8和微處理器9，所述控制電路8將導(dǎo)體件連接于電源箱，所述微處理 器9將導(dǎo)體件網(wǎng)絡(luò)連接于電源箱11。每行或每列的導(dǎo)體件由控制電路單獨(dú) 控制，從而萬一一行或一列的導(dǎo)體件發(fā)生故障，網(wǎng)絡(luò)仍繼續(xù)工作。
[46圖2示意性地示出例如覆蓋一結(jié)構(gòu)表面的一區(qū)域的一組三個電容 傳感器網(wǎng)絡(luò)的控制電路的實(shí)施例。電源箱分別通過電流的輸入和輸出線 201a、 201b、 202a、 202b、 203a、 203b連4妾于三個網(wǎng)絡(luò)101、 102、 103， 電源箱本身連接于直流電壓源或交流電壓源。每個網(wǎng)絡(luò)與電源箱的接線獨(dú) 立于相鄰網(wǎng)絡(luò)的接線，以便最大限度地減少裝置發(fā)生故障的危險。
[47有利地，可將待除冰霜的結(jié)構(gòu)表面分成一系列欲除冰霜區(qū)段，使 裝置呈網(wǎng)絡(luò)布置在結(jié)構(gòu)表面上以便形成覆蓋相關(guān)表面的毯體，以確保為每 個區(qū)段除冰或清除液體。網(wǎng)絡(luò)的密度一方面取決于待覆蓋表面的尺寸，另 一方面取決于相關(guān)區(qū)域的危險程度。有利地，萬一裝置之一發(fā)生故障，這
種網(wǎng)絡(luò)構(gòu)形可繼續(xù)確^:消除和去水霜功能。
[48j圖2作為說明示出的裝置由三個鄰接布置的傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，它 們也可按均勻的或隨機(jī)的間隔分開布置。整體形成將固定在關(guān)鍵表面的一 區(qū)域上的撓性覆蓋體。當(dāng)表面寬大時，多個裝置按網(wǎng)絡(luò)加以布置，或以隨 機(jī)的間隔，按照清除水霜層或液體的最佳構(gòu)形加以布置。
[49電源箱11通過傳輸盒10與位于駕駛艙的儀表板14相連接，以 顯示運(yùn)行參數(shù)和控制所述裝置。
[50在實(shí)時防護(hù)冰霜或防護(hù)液體裝置方面，微處理器具有存儲器和微 分分析器，所述存儲器儲存關(guān)聯(lián)于(parc()叩le)導(dǎo)體件的參考電容值表， 所述微分分析器對電容傳感器測得的電容值相對于參考表的電容值進(jìn)行微 分分析。參考電容值表通過建立模型或經(jīng)過實(shí)驗(yàn)預(yù)先確定。
[51微分分析器具有狀態(tài)信號S的發(fā)生器，該發(fā)生器的特征為參考 電容值和傳感器測得的電容值之差產(chǎn)生的微分平均值，超過表示結(jié)構(gòu)表面 存在水霜層或結(jié)構(gòu)中存在液體的閾值。狀態(tài)信號S由微處理器朝電源箱傳輸，以啟動電流通過導(dǎo)體件輸送。
[52電流在一組電容傳感器網(wǎng)絡(luò)中的輸送可以是順序輸送，以便進(jìn)行 順序加熱。在圖2上，三個網(wǎng)絡(luò)101、 102和103—個接一個依次凈皮加熱。 這種輸送也可以是在三個網(wǎng)絡(luò)中的同時輸送。
[53為獲得合乎要求的除水霜或液體汽化而消耗的所需功率很小。實(shí) 際上，根據(jù)閾值，檢測裝置能較早地預(yù)測冰霜或液體的形成，此外，在除 水霜階段，水霜層與導(dǎo)體件網(wǎng)絡(luò)直接接觸。電流在導(dǎo)體件中的通過導(dǎo)致直 接與裝置表面接觸的冰霜融化，從而引起水霜層脫落。同樣，表面融化所 需的溫度升高使用較小的功率。 一般來說，需要在導(dǎo)體件中輸送以進(jìn)行充 分去除水霜的電流為5毫安至10毫安。
[54j 有利地，本發(fā)明的裝置連接于在飛行器飛行期間測量飛行器結(jié)構(gòu) 表層的濕度和溫度的測量部件。所述測量部件可^f艮據(jù)冰霜形成條件自動起 動所述裝置于冰霜檢測模式。
[55但是，冰霜或液體的檢測與清除裝置可由駕駛員手動起動，以進(jìn) 行預(yù)防性處理。在這種情況下，所述裝置直接按清除運(yùn)行模式被啟動，這 樣，導(dǎo)體件被持續(xù)地供給電流。
[56本發(fā)明的裝置使電子界面連接于電容傳感器網(wǎng)絡(luò)，可僅在存在冰 霜層或液體的情況下，以最佳響應(yīng)時間起動裝置的清除功能，從而可使裝 置的耗電量最佳化。
權(quán)利要求
1.冰霜層或液體的檢測與清除裝置，其用于檢測和清除在航空結(jié)構(gòu)(6)的外表面上形成的冰霜層，或者檢測和清除滲入到所述航空結(jié)構(gòu)和/或構(gòu)成所述航空結(jié)構(gòu)的材料中的液體，其特征在于，所述裝置具有至少一對導(dǎo)體件子網(wǎng)絡(luò)(2a，2b)，每個導(dǎo)體件子網(wǎng)絡(luò)包括至少一系列導(dǎo)體件(3)，所述導(dǎo)體件子網(wǎng)絡(luò)布置成第一子網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)體件(3)和第二子網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)體件(3)之間的嵌置形成電容傳感器網(wǎng)絡(luò)(1)，所述導(dǎo)體件埋置在絕緣材料(4)中，每個導(dǎo)體件子網(wǎng)絡(luò)集成于一撓性支承件(5，5a，5b)中，整體形成撓性覆蓋體(1)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述撓性支承件(5) 與所述航空結(jié)構(gòu)(6)的表面相垂直地進(jìn)行布置，從而所述絕緣材料(4) 直接與冰霜層接觸并接近結(jié)構(gòu)的表面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述撓性支承件(5a, 5b)布置在與所述航空結(jié)構(gòu)(6)的表面的平面相平行的平面中，構(gòu)成所 述覆蓋體的外表面(7)的支承件(5a)局部多孔，以便冰霜或液體進(jìn)入到 所述絕緣材料(4 )中。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l至3所述的裝置，其特征在于，所述覆蓋體固定在 所述航空結(jié)構(gòu)(6)的所述表面的一部分上，并吻合所述航空結(jié)構(gòu)的形狀。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l至3所述的裝置，其特征在于，所述覆蓋體插入到 所述航空結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，固定在所述航空結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面上，或裝入構(gòu)成所述 航空結(jié)構(gòu)的材料中。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述航空結(jié) 構(gòu)的表面被分成一 系列的除冰霜區(qū)段，所述裝置具有一組電容傳感器網(wǎng)絡(luò)， 以確保為每個區(qū)段去除冰霜或除去液體。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述導(dǎo)體件 (3 )的尺寸和布置確定成其適于檢測由于進(jìn)入所述絕緣材料中的冰霜或液體的存在而引起的電容變化。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述裝置還具有界面電子儀器，所述界面電子儀器布置在至少一電容傳感器網(wǎng)絡(luò)的周 邊，以控制所述導(dǎo)體件，所述界面電子儀器具有至少一用于確保為所述導(dǎo)體件供電的控制電路(8)以及一微處理器(9)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述微處理器(9)具 有存儲器和微分分析器，所述存儲器儲存關(guān)聯(lián)于導(dǎo)體件的參考電容值表， 所述微分分析器對測得的電容值相對于所述參考電容值表的電容值進(jìn)行微 分分析。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述參考電容值表通 過建立模型或經(jīng)過實(shí)驗(yàn)預(yù)先確定。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9和10所述的裝置，其特征在于，所述微分分析器 具有狀態(tài)信號S的發(fā)生器，該發(fā)生器的特征在于參考電容值與電容傳感 器的接線端子處測得的電容值之差產(chǎn)生的微分平均值，超過表示所述航空 結(jié)構(gòu)的表面存在水霜層或者在航空結(jié)構(gòu)內(nèi)和/或在所述航空結(jié)構(gòu)的材料中 存在液體的閾值，所述狀態(tài)信號S由所述^L處理器(9)朝所述控制電路(8)傳輸，以啟動電流經(jīng)過所述導(dǎo)體件的輸送。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的裝置，其特征在于，輸送到所述導(dǎo)體件中 的電流為5毫安至10毫安。
13. 航空器，其具有根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的檢測和清除冰 霜層或液體存在的檢測與清除裝置，其特征在于，所述裝置通過傳輸盒(10 ) 連接至位于駕駛搶的儀表板(14)，以顯示運(yùn)行參數(shù)和控制所述裝置。
全文摘要
本發(fā)明的目的涉及冰霜層或液體的檢測與清除裝置，其用于檢測和清除在航空結(jié)構(gòu)(6)的表面上形成的冰霜層，或者檢測和清除滲入到結(jié)構(gòu)內(nèi)和/或結(jié)構(gòu)材料中的液體。根據(jù)本發(fā)明，所述裝置具有至少一對導(dǎo)體件子網(wǎng)絡(luò)(2a，2b)，每個導(dǎo)體件子網(wǎng)絡(luò)包括至少一系列導(dǎo)體件(3)，所述導(dǎo)體件子網(wǎng)絡(luò)布置成第一子網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)體件(3)和第二子網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)體件(3)之間的嵌置形成電容傳感器網(wǎng)絡(luò)(1)，所述導(dǎo)體件埋置在絕緣材料(4)中，每個導(dǎo)體件子網(wǎng)絡(luò)集成在一撓性支承件(5，5a，5b)中，整體因此形成撓性覆蓋體。
文檔編號B64D15/00GK101495373SQ200780028317
公開日2009年7月29日 申請日期2007年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月1日
發(fā)明者M-A·德斯梅 申請人:空中客車法國公司