JPH0778412B2 - 着氷検知器 - Google Patents
着氷検知器Info
- Publication number
- JPH0778412B2 JPH0778412B2 JP61283972A JP28397286A JPH0778412B2 JP H0778412 B2 JPH0778412 B2 JP H0778412B2 JP 61283972 A JP61283972 A JP 61283972A JP 28397286 A JP28397286 A JP 28397286A JP H0778412 B2 JPH0778412 B2 JP H0778412B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- waveguide
- light receiving
- substrate
- incident
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、特に航空機の翼上に付着する氷の膜厚測定に
好適な検知器に関する。
好適な検知器に関する。
［従来の技術］ 航空機は寒冷地あるいは低温度の高空を飛ぶためしばし
ば翼に着氷を生じ、この着氷層の厚みを正確に検出する
ことが安全航行上重要となる。従来、この種の着氷検出
装置としては第３図に示すものが知られていた。
ば翼に着氷を生じ、この着氷層の厚みを正確に検出する
ことが安全航行上重要となる。従来、この種の着氷検出
装置としては第３図に示すものが知られていた。
図において24は航空機の機体外壁であり、外壁24の一部
に開口25を設け、開口25下部に気密状態で保護箱23を取
り付け、この保護箱23内に水晶振動子21を設置してあ
る。そして水晶振動子21に着氷ロッド22を垂直に固着す
るとともに、このロッド22の先端を開口25を通して機体
外に突出させてある。
に開口25を設け、開口25下部に気密状態で保護箱23を取
り付け、この保護箱23内に水晶振動子21を設置してあ
る。そして水晶振動子21に着氷ロッド22を垂直に固着す
るとともに、このロッド22の先端を開口25を通して機体
外に突出させてある。
上記の検出装置において、水晶振動子21には常に一定の
電圧が印加され、固有の振動数foで振動し、これに伴な
って着氷ロッド22も同一の振動数foで振動している。着
氷ロッド22の先端に氷26が付着すると、ロッド22全体の
重量が増加するためにその振動数が減少し、氷の付着量
とロッドの振動数との間には第４図に示すような比例関
係が成り立つ。
電圧が印加され、固有の振動数foで振動し、これに伴な
って着氷ロッド22も同一の振動数foで振動している。着
氷ロッド22の先端に氷26が付着すると、ロッド22全体の
重量が増加するためにその振動数が減少し、氷の付着量
とロッドの振動数との間には第４図に示すような比例関
係が成り立つ。
したがって水晶振動子21の振動数変化を測定することに
より、機体表面に付着した氷の厚さを推定することがで
きる。
より、機体表面に付着した氷の厚さを推定することがで
きる。
［発明が解決しようとする問題点］ 上述した従来の着氷検知器は、細長いロッドの先端に付
着した氷の重量から機体外壁の着氷層の厚みを間接的に
推定する方式であるため、充分な測定精度が得られない
という問題があった。また従来の装置は原理的に振動ロ
ッド先端を機体外壁よりも外側に突出させておく必要が
あり、且つ振動ロッドと外壁開口部との間は気密に封止
できないため振動ロッド周辺に凹空間を生じ、このた
め、気流を乱すような突部あるいは凹部があってはなら
ない翼には上述した着氷検出装置を設置することができ
ず、そこで従来は前記着氷検出装置をやむなく胴体に設
けて、胴体表面の着氷検出結果から翼表面の氷厚を推定
していたため、測定精度が一層低くなるという問題があ
った。
着した氷の重量から機体外壁の着氷層の厚みを間接的に
推定する方式であるため、充分な測定精度が得られない
という問題があった。また従来の装置は原理的に振動ロ
ッド先端を機体外壁よりも外側に突出させておく必要が
あり、且つ振動ロッドと外壁開口部との間は気密に封止
できないため振動ロッド周辺に凹空間を生じ、このた
め、気流を乱すような突部あるいは凹部があってはなら
ない翼には上述した着氷検出装置を設置することができ
ず、そこで従来は前記着氷検出装置をやむなく胴体に設
けて、胴体表面の着氷検出結果から翼表面の氷厚を推定
していたため、測定精度が一層低くなるという問題があ
った。
［問題点を解決するための手段］ 透光性基板（１）内に、単一の入射光導波路（２）およ
び間隔を置いて互いに平行に並ぶ複数の反射光受光導波
路群（3A〜3D）が設けられ、両導波路の一方の端部は前
記基板の同じ一側面（1B）に露出しかつ一直線上に配列
しており、前記一側面近傍における前記両導波路の径が
太くなっており、さらに前記受光導波路群のうち前記入
射光導波路（２）に最も近い受光導波路（3A）の光軸は
前記一側面において前記入射光導波路（２）の光軸と一
致しており、さらに両導波路の光軸の前記一側面法線に
対する角度は、対称でありかつ前記基板と空気層の界面
での全反射臨界角ないしはそれより大きく、入射光導波
路端から出て前記一側面と空気層の界面、または付着し
た氷と空気層の界面（8A）で反射される光が前記受光導
波路群（3A〜3D）のいずれかに入射するようにした。以
下、前記一側面を検知面と呼ぶ。
び間隔を置いて互いに平行に並ぶ複数の反射光受光導波
路群（3A〜3D）が設けられ、両導波路の一方の端部は前
記基板の同じ一側面（1B）に露出しかつ一直線上に配列
しており、前記一側面近傍における前記両導波路の径が
太くなっており、さらに前記受光導波路群のうち前記入
射光導波路（２）に最も近い受光導波路（3A）の光軸は
前記一側面において前記入射光導波路（２）の光軸と一
致しており、さらに両導波路の光軸の前記一側面法線に
対する角度は、対称でありかつ前記基板と空気層の界面
での全反射臨界角ないしはそれより大きく、入射光導波
路端から出て前記一側面と空気層の界面、または付着し
た氷と空気層の界面（8A）で反射される光が前記受光導
波路群（3A〜3D）のいずれかに入射するようにした。以
下、前記一側面を検知面と呼ぶ。
［作 用］ 上記構成の検知器において、基板の検知面に付着物が無
いときは、入射光導波路端から出射した光は基板表面
（外気との界面）で全反射されて、反射光受光導波路群
のうち最も入射光導波路に近い側に位置する受光導波路
に入射する。基板の検知面上に透光性の付着物が有る場
合には、入射光導波路から出た光は屈折率差が小さくな
った上記界面は透過した後付着物の上表面（外気との界
面）で反射され、この反斜面の高さすなわち付着物の厚
みに応じて異なる受光導波路に入射する。したがって、
各受光導波路の光出力を常時モニタしていれば、出力光
強度がピークを示す受光導波路の位置によって検知器表
面に付着した透光性付着物の厚みを知ることができる。
そして上記検知器を例えば航空機の翼部分に、検知面を
翼表面と面一にして取り付けておけば翼表面の着氷層厚
みを正確に測定することができる。
いときは、入射光導波路端から出射した光は基板表面
（外気との界面）で全反射されて、反射光受光導波路群
のうち最も入射光導波路に近い側に位置する受光導波路
に入射する。基板の検知面上に透光性の付着物が有る場
合には、入射光導波路から出た光は屈折率差が小さくな
った上記界面は透過した後付着物の上表面（外気との界
面）で反射され、この反斜面の高さすなわち付着物の厚
みに応じて異なる受光導波路に入射する。したがって、
各受光導波路の光出力を常時モニタしていれば、出力光
強度がピークを示す受光導波路の位置によって検知器表
面に付着した透光性付着物の厚みを知ることができる。
そして上記検知器を例えば航空機の翼部分に、検知面を
翼表面と面一にして取り付けておけば翼表面の着氷層厚
みを正確に測定することができる。
［実 施 例］ 以下本発明を図面に示した実施例に基づいて詳細に説明
する。
する。
第１図、第２図で検知器10は、ガラス、プラスチック等
の透光性材料から成る平板状の基板１に、単一の入射光
導波路２、及び平行に等間隔をおいて多数（図示例では
４本）配列した反射光受光導波路3A,3B,3C,3Dを設けて
構成される。両導波路２及び3A〜3Dは基板の他部分より
も屈折率の大な領域から成り、例えばガラス基板の面を
所定の導波回路パターンの開口を設けたマスク材で被覆
し、この開口を通して基板ガラスの屈折率を増大させる
Li,Cs,Tl,Ag等のイオンを基板内に拡散させ、しかる後
にNa,K等のガラスの屈折率を減少させるイオンを拡散さ
せることにより、断面がほぼ円形の上記導波路を形成す
ることができる。入射光導波路２は、その一端が基板１
の一方の側面1Aに露出しており、他端は直交する基板側
面1B（検知面）に露出していて中間は曲り路となってい
る。
の透光性材料から成る平板状の基板１に、単一の入射光
導波路２、及び平行に等間隔をおいて多数（図示例では
４本）配列した反射光受光導波路3A,3B,3C,3Dを設けて
構成される。両導波路２及び3A〜3Dは基板の他部分より
も屈折率の大な領域から成り、例えばガラス基板の面を
所定の導波回路パターンの開口を設けたマスク材で被覆
し、この開口を通して基板ガラスの屈折率を増大させる
Li,Cs,Tl,Ag等のイオンを基板内に拡散させ、しかる後
にNa,K等のガラスの屈折率を減少させるイオンを拡散さ
せることにより、断面がほぼ円形の上記導波路を形成す
ることができる。入射光導波路２は、その一端が基板１
の一方の側面1Aに露出しており、他端は直交する基板側
面1B（検知面）に露出していて中間は曲り路となってい
る。
そして基板の検知面1B近傍において導波路径を太くして
あり、またその光軸を検知面法線に対し一定角θで傾け
てある。反射光受光導波路3A〜3Dは、検知面1Bの法線に
対して入射光導波路２と対称に配置され、太径側の端部
は基板の検知面1Bに露出していて入射光導波路２と共に
一直線上に並んでおり、また検知面1Bの法線に対し角度
θを成して傾けてある。そして受光導波路群3A〜3Dのう
ち、最も入射光導波路２に近い受光導波路3Aは、検知面
1B近くにおいて端部を入射光導波路２と重複させてあ
る。
あり、またその光軸を検知面法線に対し一定角θで傾け
てある。反射光受光導波路3A〜3Dは、検知面1Bの法線に
対して入射光導波路２と対称に配置され、太径側の端部
は基板の検知面1Bに露出していて入射光導波路２と共に
一直線上に並んでおり、また検知面1Bの法線に対し角度
θを成して傾けてある。そして受光導波路群3A〜3Dのう
ち、最も入射光導波路２に近い受光導波路3Aは、検知面
1B近くにおいて端部を入射光導波路２と重複させてあ
る。
また受光導波路群3A〜3Dの他端部は、検知面1Bに直交す
る基板側面1Cに露出している。そして両導波路２及び3A
〜3Dの、検知面1Bに面しない側の端部には光ファイバ５
……を接続する。この接続作業を容易化するため、上記
全導波路は基板側面1A,1C近くで光軸が基板側面に対し
直交する回路パターンとしてある。上記検知器10は、例
えば航空機の機体壁６に設けた開口部７に、その検知器
1Bを機体外側に向けて、且つ機体外表面と同一面として
取り付ける。また入射光導波路２に接続した光ファイバ
５の他端は光源、例えば波長0.85μｍの半導体レーザに
接続し、受光導波路3A〜3D端に接続した光ファイバ５…
…の他端は光検出器に接続する。今、基板の検知面1B上
に着氷が無く大気が接触している場合、入射光導波路２
内を伝搬する光は検知面1Bに露出した端部で全反射さ
れ、この入射光導波路２と端部を共通にする第一の反射
光受光導波路3Aに入射する。すなわち、導波路の光軸と
検知面法線との成す角θを空気層との全反射臨界角と同
一ないしはそれよりも大に予め設定しておく。
る基板側面1Cに露出している。そして両導波路２及び3A
〜3Dの、検知面1Bに面しない側の端部には光ファイバ５
……を接続する。この接続作業を容易化するため、上記
全導波路は基板側面1A,1C近くで光軸が基板側面に対し
直交する回路パターンとしてある。上記検知器10は、例
えば航空機の機体壁６に設けた開口部７に、その検知器
1Bを機体外側に向けて、且つ機体外表面と同一面として
取り付ける。また入射光導波路２に接続した光ファイバ
５の他端は光源、例えば波長0.85μｍの半導体レーザに
接続し、受光導波路3A〜3D端に接続した光ファイバ５…
…の他端は光検出器に接続する。今、基板の検知面1B上
に着氷が無く大気が接触している場合、入射光導波路２
内を伝搬する光は検知面1Bに露出した端部で全反射さ
れ、この入射光導波路２と端部を共通にする第一の反射
光受光導波路3Aに入射する。すなわち、導波路の光軸と
検知面法線との成す角θを空気層との全反射臨界角と同
一ないしはそれよりも大に予め設定しておく。
次に、検知器10の検知面1B上に氷層８が生成した場合、
検知器の検知面1Bの表面（氷との界面）における法線に
対する全反射臨界角が相対的に大になり、したがって入
射光導波路２の伝搬光は上記界面で全反射されずに透過
した後、氷層８の上面（大気との界面）8Aで全反射さ
れ、前述の受光導波路3Aよりも入射光導波路２から離れ
た位置にある受光導波路3B〜3Dのいずれかに入射する。
そして氷層８の厚みｄが大であるほど反射点９は第１図
で右方向に移動し、入射光導波路２からより遠い位置に
ある受光導波路に入射することになる。したがって、各
受光導波路3A〜3Dの出力光パワーを光検出器でモニター
すれば、氷層８の存否あるいはその厚みを検知すること
ができる。
検知器の検知面1Bの表面（氷との界面）における法線に
対する全反射臨界角が相対的に大になり、したがって入
射光導波路２の伝搬光は上記界面で全反射されずに透過
した後、氷層８の上面（大気との界面）8Aで全反射さ
れ、前述の受光導波路3Aよりも入射光導波路２から離れ
た位置にある受光導波路3B〜3Dのいずれかに入射する。
そして氷層８の厚みｄが大であるほど反射点９は第１図
で右方向に移動し、入射光導波路２からより遠い位置に
ある受光導波路に入射することになる。したがって、各
受光導波路3A〜3Dの出力光パワーを光検出器でモニター
すれば、氷層８の存否あるいはその厚みを検知すること
ができる。
以上本発明を図示例に基づいて説明したが、本発明は図
示例以外に種々の変形が可能であり、例えば入射光導波
路２及び受光導波路3A〜3Dのファイバ接続端は、検知面
1Bの対向面1D側に設けてもよい。ただし図示例のように
検知面の直交面側に接続した方が光ファイバケーブルの
配線スペースを節約できる利点がある。また受光導波路
3A〜3Dの本数、間隔は任意に設定することができる。
示例以外に種々の変形が可能であり、例えば入射光導波
路２及び受光導波路3A〜3Dのファイバ接続端は、検知面
1Bの対向面1D側に設けてもよい。ただし図示例のように
検知面の直交面側に接続した方が光ファイバケーブルの
配線スペースを節約できる利点がある。また受光導波路
3A〜3Dの本数、間隔は任意に設定することができる。
また本発明は、航空機の着氷検出に限らず、一般に透光
性の有る固体あるいは液体の付着物の検出に広く適用す
ることができる。
性の有る固体あるいは液体の付着物の検出に広く適用す
ることができる。
［発明の効果］ 本発明によれば、検知面上の付着物を界面反射光の受光
で検出するようにしたので、航空機の着氷検知器に適用
した場合、検知面を機体外表面と面一にして外壁面とほ
ぼ同一の着氷条件のもとで氷層厚みを検出することがで
きる。また突出部を生じないので、翼上の任意の位置に
取り付けることができる。
で検出するようにしたので、航空機の着氷検知器に適用
した場合、検知面を機体外表面と面一にして外壁面とほ
ぼ同一の着氷条件のもとで氷層厚みを検出することがで
きる。また突出部を生じないので、翼上の任意の位置に
取り付けることができる。
以上により翼の着氷検出精度を従来に比べて大幅に向上
させることができる。
させることができる。
また、検知部は全光式であり、光ファイバを用いて検知
部と胴体内の信号処理部を接続することにより、燃料タ
ンクが設置されている翼においても安全に着氷検知を行
なうことができる。
部と胴体内の信号処理部を接続することにより、燃料タ
ンクが設置されている翼においても安全に着氷検知を行
なうことができる。
さらに、検知部を従来装置に比べて小形化でき、且つ銅
線よりも軽量の光ファイバを用いるので全体のシステム
を軽量にすることができる。
線よりも軽量の光ファイバを用いるので全体のシステム
を軽量にすることができる。
第１図は本発明の一実施例を示す側面図、第２図は第１
図の平面図、第３図は従来の着氷検出装置を示す側断面
図、第４図は従来装置における測定原理を示すグラフで
ある。 １……透光性基板、1B……検知面、２……入射光導波
路、3A,3B,3C,3D……反射光受光導波路、５……光ファ
イバ、６……機体壁、７……開口、８……着氷層、10…
…検知器
図の平面図、第３図は従来の着氷検出装置を示す側断面
図、第４図は従来装置における測定原理を示すグラフで
ある。 １……透光性基板、1B……検知面、２……入射光導波
路、3A,3B,3C,3D……反射光受光導波路、５……光ファ
イバ、６……機体壁、７……開口、８……着氷層、10…
…検知器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥田 英次 大阪府大阪市東区道修町４丁目８番地 日 本板硝子株式会社内 (72)発明者 近藤 俊雄 東京都狛江市和泉本町１丁目35番１号 東 京航空計器株式会社内 (72)発明者 西出 健一 東京都狛江市和泉本町１丁目35番１号 東 京航空計器株式会社内 (72)発明者 ▲吉▼田 純一 東京都狛江市和泉本町１丁目35番１号 東 京航空計器株式会社内 (56)参考文献 特開 昭52−141256（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】透光性基板内に、単一の入射光導波路およ
び間隔をおいて互いに平行に並ぶ複数の反射光受光導波
路群が設けられ、両導波路の一方の端部は前記基板の同
じ一側面に露出しかつ一直線上に配列しており、前記一
側面近傍における前記両導波路の径が太くなっており、 さらに前記受光導波路群のうち前記入射光導波路に最も
近い受光導波路の光軸は前記一側面において前記入射光
導波路の光軸と一致しており、 さらに両導波路の光軸の前記一側面法線に対する角度
は、対称でありかつ前記基板と空気層界面での全反射臨
界角ないしはそれより大きく、 入射光導波路端から出て前記基板の一側面と空気層の界
面、または付着した氷と空気層の界面で反射される光
が、前記受光導波路群のいずれかに入射するようにした
ことを特徴とする着氷検知器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61283972A JPH0778412B2 (ja) | 1986-11-28 | 1986-11-28 | 着氷検知器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61283972A JPH0778412B2 (ja) | 1986-11-28 | 1986-11-28 | 着氷検知器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63135810A JPS63135810A (ja) | 1988-06-08 |
| JPH0778412B2 true JPH0778412B2 (ja) | 1995-08-23 |
Family
ID=17672614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61283972A Expired - Lifetime JPH0778412B2 (ja) | 1986-11-28 | 1986-11-28 | 着氷検知器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0778412B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2882590B1 (fr) * | 2005-02-28 | 2007-05-11 | Airbus France Sas | Sonde pour la mesure de l'epaisseur d'une accretien de givre sur une surface |
| RU2734576C1 (ru) * | 2020-06-09 | 2020-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью «Современные транспортные технологии» | Способ определения толщин оптически прозрачных и мутных сред |
| JP7644628B2 (ja) | 2021-03-19 | 2025-03-12 | 株式会社Subaru | 着氷検出装置 |
| CN118565356B (zh) * | 2024-07-03 | 2024-12-13 | 中国民用航空飞行学院 | 一种飞机冰层厚度监测方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52141256A (en) * | 1976-05-20 | 1977-11-25 | Komatsu Mfg Co Ltd | Apparatus for measuring minute distance |
-
1986
- 1986-11-28 JP JP61283972A patent/JPH0778412B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63135810A (ja) | 1988-06-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5748091A (en) | Fiber optic ice detector | |
| KR100682800B1 (ko) | 광 센서 | |
| CA1082053A (en) | Optical material level probe | |
| US4745293A (en) | Method and apparatus for optically measuring fluid levels | |
| US4870292A (en) | Fibre optic sensor for liquid level and other parameters | |
| DE68900277D1 (de) | Biologische nachweisvorrichtung. | |
| CN113636086B (zh) | 一种基于导光板的结冰探测装置及结冰探测方法 | |
| FI95080B (fi) | Menetelmä ja laitteisto levyn pinnalla olevien epäpuhtauksien havaitsemiseksi | |
| GB2158939A (en) | Monitoring condition of surface | |
| EP0196168A1 (en) | Fiber optic doppler anemometer | |
| US4372165A (en) | Apparatus for measuring fluid flow | |
| WO2001011582A1 (en) | Optical ice detector | |
| JPS6450908A (en) | Apparatus for measuring inclination of component element | |
| EP0355134B1 (en) | Optical fluid level sensor | |
| JPH0778412B2 (ja) | 着氷検知器 | |
| JPH06281575A (ja) | オイル劣化度センサ | |
| GB2185308A (en) | Optical waveguide material sensor | |
| JPS63132139A (ja) | 液体屈折率計 | |
| EP0116746A3 (en) | Apparatus and method for measuring refractive index of liquids | |
| JPS5826226A (ja) | 液面検知装置 | |
| US4730109A (en) | Apparatus and method for measuring electric field by electroreflectance | |
| US5224188A (en) | Eccentric core optical fiber | |
| EP0227911A2 (en) | Optical air data measurement system | |
| JPS5444587A (en) | Flaw inspecting system of transparent objects | |
| JPS60222816A (ja) | 光電的接点 |