一种图像式过冷大水滴结冰探测系统.pdf

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1、2015侄仪表技术与传感器2015第11期InstrumentTechniqueandSensoi’No．1】一种图像式过冷大水滴结冰探测系统胡文月，葛俊锋，叶林，张岩松(华中科技大学自动化学院，多谱信息处理技术重点实验室，湖北武汉430074)摘要：在飞机结冰问题中，过冷水滴粒径的不同会对飞机结冰产生不同的影响，当飞机遇到水滴粒径超过50m的过冷大水滴时，容易形成粗糙的冰脊，对飞机飞行安全造成严重威胁。文中介绍了一种图像式过冷大水滴结冰探测系统，通过设计特殊的探头外形结构，使不同粒径的水滴在探头的不同位置结冰，采集探头特定位置的图像并使用图像处理技术对其进行分析，得到该位置的

2、结冰厚度及其分布信息，判断过冷大水滴结冰的存在性。通过结冰风洞试验，验证了该系统具有区分常规结冰与SLD结冰的功能，并通过计算结冰边缘到探头边缘的距离，得到探头的结冰厚度及其分布信息，从而实现SLD结冰探测。关键词：结冰探测；过冷大水滴；结冰风洞试验；图像处理中图分类号：TH89文献标识码：A文章编号：1002—1841(2015)ll_0074—04SupercooledLargeDropletIcingDetectionSystemBasedonImageProcessingTechnologyHUWen—yue，GEJun—feng，YELin，ZHANGYah—song

3、(DepartmentofAutomation，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，KeyLaboratoryofMultispectralInformationProcessingofHUST，Wuhan430074，China)Abstract：Inaviation，iceaccretionontheaircraftwillbeinfluencedseriouslybythediametelotthesupelcooleddroplets．Roughiceridgeformseasilywhentheaircraftsuffer

4、sthesupercooledlargedropletfSID)whosediameterrangesfrom50FLnlto500Ixmandthusflightsecurityproblemoccurs．ThispaperdescribesaSIDicingdetectionsystem．Specialstructureofthedetec—torisdesigned，SOdropletswithdifferentdiameterwillfreezeindiferentpositions．hnagesobtinedfromeel’lainareaofthedeleetorw

5、ereanalyzedintheimageprocessingsystem．Thenthesystemgivestheinformationoftheicethiekllessanditsdistributioninthisarea，andnlakesthejudgementontheexistenceoftheSLDicing．TheresultsoftheicewindtunneltestSIlowsthatthedetectionsystemcandistinguishSIDicingfromnormalicing．Theinformationoftheicethiekn

6、essamlitsdistributionarecalculatedbytom—putingthedistancebetweeniceedgeandthedetectoredge，andthustheSLDicingcanbedetected．Keywords：icingdetection；supercooledlargedroplet；icingwindtunneltest；imageprocessing0引言美国专利US6269320B1描述了’一种SLD结冰探测器，气在飞机结冰气象条件的研究中，美国国家航空航天局曾在流通过探测器中的气流通道进入，并在探头前端形成气流漩大量

7、飞行试验的前提下，对液态水含量(LWC，LiquidWater涡，若水滴较小，则其质量较小，惯性较小，就不能突破气流漩Content)、水滴粒径(MVD，MedianVolumeDiameter)和温度等参涡，只有大水滴才能突破气流漩涡仃到传感器探头上；关国量进行量化，形成飞机的“结冰包线”，并作为飞机结冰安全防专利US20020158768A1介绍了另一种sID结冰探测器，专利护系统设计和验证的技术规范。。在该包线中，过冷水滴粒径中描述了探测器的4种主要实现形式，其基本设计思想是，探为15