СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ НАЛИЧИЯ КРИСТАЛЛОВ ЛЬДА В ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ Российский патент 2022 года по МПК B64D15/20 G01W1/14 G01S17/00 G08B19/02 

Настоящее изобретение относится к области обнаружения условий обледенения в окружающей среде, в частности, оптическими устройствами на борту летательного аппарата, которые находятся в полете в атмосфере.

Когда самолет пролетает через облако, содержащее частицы воды в переохлажденном жидком состоянии, эти частицы вызывают аккрецию слоя льда на определенных участках летательного аппарата. Чтобы предотвратить возникновение такого явления, из документа FR 2 970 946 известен способ обнаружения льда, который позволяет обнаруживать такие аккреции льда. Однако способ обнаружения, описанный в этом документе, не позволяет обнаружить уже сформированные и присутствующие в атмосфере кристаллы льда.

Такие кристаллы льда не обрастают на борту летательного аппарата, но отскакивают от него. Такие уже сформированные кристаллы льда могут вызывать явления обледенения двигателя, приводящие к потерям энергии и/или явлениям, искажающим информацию, передаваемую датчиками скорости, угла или температуры летательного аппарата ... Поэтому важно обнаружить такие уже сформированные кристаллы льда.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение способа обнаружения присутствия кристаллов льда в окружающей среде. Для этой цели объектом настоящего изобретения является способ обнаружения присутствия кристаллов льда в окружающей среде, осуществляемый с помощью устройства для обнаружения при относительном перемещении относительно упомянутой окружающей среды, упомянутый способ содержит, по меньшей мере,

- этап излучения, в котором, по меньшей мере, одно оптическое излучение излучают устройством для обнаружения в окружающую среду;

- этап приема, на котором, по меньшей мере, часть излучаемого оптического излучения принимают устройством для обнаружения, причем упомянутая, по меньшей мере, часть принимаемого излучения включает в себя лучи в пределах первого диапазона длин волн и лучи в пределах второго диапазона длин волн;

отличающийся тем, что способ обнаружения дополнительно содержит, по меньшей мере:

- этап вычисления, на котором устройство для обнаружения рассчитывает сигнал Comp (t) сравнения, представляющий разностную величину, причем упомянутую разностную величину получают из следующей формулы:

при этом, R_λ1(t) является значением интенсивности во времени t лучей в первом диапазоне длин волн, и R_λ2(t) является значением интенсивности во времени лучей во втором диапазоне длин волн, и

- этап вычисления уровня шума, в котором вычисляют уровень шума сигнала Comp (t) сравнения

- этап сравнения с пороговым значением, в котором уровень шума сравнивают с заданным пороговым значением,

- этап связи, при котором передают сигнал, указывающий на обнаружение

присутствия кристаллов льда в окружающей среде, когда уровень шума превышает заданное пороговое значение.

Согласно некоторым конкретным вариантам осуществления способ обнаружения содержит одну или несколько из следующих характеристик, индивидуально или в сочетании друг с другом:

- способ обнаружения дополнительно содержит, по меньшей мере, этап выборки, в котором определяют окно времени.

- способ обнаружения дополнительно содержит, по меньшей мере:

- этап продолжения, в котором рассматривают следующее окно времени, сдвинутое во времени на длительность по отношению к окну времени, и/или

- этап цикла, в котором повторяют этап вычисления уровня шума и этап сравнения с пороговым значением;

- длительность сдвига меньше, чем длительность окна времени;

- способ обнаружения дополнительно содержит, по меньшей мере:

- этап приращения, при котором значение счетчика увеличивают, когда уровень шума превышает заданное пороговое значение, и/или

- этап подтверждения, в котором значение счетчика сравнивают с пороговым значением срабатывания.

- этап связи, на котором передают данные, когда значение счетчика превышает пороговое значение срабатывания.

- способ обнаружения дополнительно содержит, по меньшей мере, этап сброса, в котором значение счетчика сбрасывают до нуля

- этап вычисления уровня шума содержит этап вычисления стандартного отклонения сигнала Comp (t) сравнения в рассматриваемом окне времени.

- этап вычисления уровня шума содержит этап вычисления преобразования Фурье сигнала сравнения в рассматриваемом окне времени.

Разумеется, различные признаки, изменения и/или варианты осуществления настоящего изобретения могут быть ассоциированы друг с другом в различных комбинациях, если они не являются несовместимыми друг с другом или не исключают друг друга.

Изобретение будет более понятным, а другие его признаки и достоинства станут очевидными после прочтения нижеприведенного подробного описания изобретения, содержащего варианты осуществления изобретения, представленные исключительно в качестве иллюстративных примеров со ссылкой на прилагаемые чертежи, представленные в качестве неограничивающих примеров. Эти варианты предназначены для полного понимания изобретения и описания его реализации и, при необходимости, поясняют его признаки и приведены со ссылкой на чертежи, на которых:

- Фиг. 1 представляет схематичный вид примера устройства для обнаружения льда, выполненного с возможностью осуществить способ обнаружения кристаллов льда согласно изобретению;

- Фиг. 2 представляет блок-схему первой части последовательности операций, способа обнаружения кристаллов льда согласно изобретению;

- Фиг. 3 представляет график разностного сигнала с течением времени;

- Фиг. 4 представляет блок-схему второй части последовательности операций, способа обнаружения кристаллов льда согласно изобретению;

- Фиг. 5 представляет блок-схему варианта второй части последовательности операций способа обнаружения кристаллов льда согласно изобретению; и

- Фиг. 6 представляет графики, соответствующие альтернативному варианту второй части способа в соответствии с изобретением.

Следует отметить, что на чертежах конструктивные и/или функциональные элементы, общие для различных вариантов осуществления изобретения, могут иметь одинаковые ссылочные позиции. Таким образом, если не указано иное, такие элементы имеют одинаковые конструктивные, размерные и материальные свойства.

Фиг. 1 представляет схематический вид варианта осуществления устройства 2 для обнаружения льда. Такое устройство 2 для обнаружения льда может быть использовано для реализации способа обнаружения в соответствии с изобретением.

В частности, устройство 2 для обнаружения льда может быть закреплено на внешней поверхности летательного аппарата, такое как крыло, хвост, фюзеляж, гондола двигателя или любое другое место, в частности, указанное изготовителем летательного аппарата.

Со ссылкой на фиг. 1 устройство 2 для обнаружения льда содержит

- передатчик 4, предпочтительно один передатчик 4, имеющий ось E-E излучения, и

- приемник 10, имеющий ось R-R приема.

Дополнительно, согласно примеру, показанному на фиг.1, устройство 2 для обнаружения льда также содержит выступ 8, содержащий целевую поверхность 6. Целевая поверхность 6 может быть рассеивающей или отражающей в зависимости от геометрии устройства 2 для обнаружения льда.

Устройство 2 для обнаружения льда может также содержать по меньшей мере одно средство оптической фильтрации, расположенное выше по потоку от приемника 10.

Согласно альтернативному варианту устройство 2 для обнаружения льда может содержать первое средство оптической фильтрации, расположенное выше по потоку от первой части приемника 10 и/или второе средство оптической фильтрации, расположенное выше по потоку от второй части приемника 10, предпочтительно отличающееся от первой части приемника 10.

В качестве примера средство оптической фильтрации является полосовым фильтром. В качестве альтернативы, устройство 2 для обнаружения льда может содержать первый фильтр нижних частот, расположенный выше по потоку от первой части приемника 10, и/или второй полосовой фильтр, расположенный выше по потоку от второй части приемника 10, который отличается от первой части приемника 10.

На фиг. 1 фильтрующее средство, в частности, первый фильтр нижних частот и второй полосовой фильтр, не показаны.

Передатчик 4 выполнен с возможностью излучать оптическое излучение, предпочтительно имеющее длину волны от 1,1 мкм до 1,7 мкм.

В соответствии с одним конкретным вариантом осуществления изобретения ось RR приема приемника 10 пересекает ось EE излучения передатчика 4. В частности, ось EE излучения передатчика 4 пересекает ось RR приема приемника, по существу, в плоскости, определяемой целевой поверхностью 6.

Выступ 8, также называемый зондом, предпочтительно имеет аэродинамический профиль. Такой аэродинамический профиль определен, в частности, Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства, также известным как NACA.

В частности, в варианте, показанном на фиг.1, выступ 8 имеет цилиндрическую форму, которая простирается перпендикулярно к наружной поверхности 12 летательного аппарата.

Кроме того, целевая поверхность 6 выполнена с возможностью обеспечивать отражение или рассеяние в зависимости от геометрии устройства 2 для обнаружения льда, по меньшей мере, части оптического излучения, излучаемого передатчиком 4.

Приемник 10 выполнен с возможностью захватывать по меньшей мере часть оптического излучения, рассеянного или отраженного целевой поверхностью 6.

Первое средство фильтрации способно фильтровать оптическое излучение в первой полосе λ₁ длины волны, в частности, составляющей от 1,3 до 1,45 мкм, более конкретно от 1,4 до 1,45 мкм, еще более предпочтительно 1,42 мкм.

Второе средство фильтрации способно фильтровать оптическое излучение во второй полосе λ₂ длины волны, в частности от 1,5 до 1,7 мкм, более конкретно от 1,5 до 1,6 мкм, еще более предпочтительно 1,55 мкм.

Свойства передачи в полосах λ₁ и λ₂ длины волны через лед и/или через жидкую воду различны.

Свойства полос λ₁ и λ₂ длин волн позволяют отличить наличие льда от наличия жидкой воды на оптическом пути, в частности, путем сравнения интенсивностей оптического излучения, захваченного в первой полосе λ₁ длины волны и во второй полосе λ₂ длины волны.

Устройство 2 для обнаружения также содержит компьютер 14. Более конкретно, компьютер 14 способен измерять, по меньшей мере:

• первую вариацию R_λ1(t) во времени в интенсивности оптического излучения в первой полосе λ₁ длины волны, захваченной, в частности, первой частью приемника 10, и

• вторую вариацию R_λ2(t) во времени в интенсивности оптического излучения во втором диапазоне λ₂ длины волны, захваченной, в частности, второй частью приемника 10.

Предпочтительно, в соответствии с изобретением, для сравнения вариаций во времени, первой вариации R_λ1(t) и второй вариации R_λ2(t), рассчитывают сигнал Comp (t) сравнения. Этот сигнал Comp (t) сравнения может, в частности, быть разностной величиной между первой вариацией R_λ1(t) и второй вариацией R_λ2(t). Эта разностная величина определяется по формуле:

В соответствии с изобретением вариацию сигнала Comp (t) сравнения во времени, рассчитанную компьютером 14, используют для определения и/или вывода о наличии и/или отсутствии льда в окружающей среде, в частности, такой как атмосфера.

В соответствии с одним конкретным вариантом осуществления изобретения сигнал Comp (t) сравнения представляет собой контрастный сигнал Comp (t), представляющий вариацию разностной величины излучения во времени.

В частности, для этой цели компьютер 14 связан с передатчиком 4 и приемником 10.

Согласно первому варианту передатчик 4 устройства 2 для обнаружения содержит два излучающих лазера. Первый лазер выполнен с возможностью излучать оптическое излучение в первой полосе λ1 длины волны, и второй лазер выполнен с возможностью излучать во второй полосе λ2 длины волны. Первый лазер и второй лазер, например, размещены внутри фюзеляжа летательного аппарата и направлены наружу через иллюминатор. В этом варианте осуществления изобретения устройство не содержит первое и второе средство оптической фильтрации для диапазонов λ₁ и λ₂ длин волн. Таким образом, первый лазер и второй лазер освещают целевую поверхность, на которую воздействует относительный поток атмосферной среды.

Согласно второму варианту устройство 2 для обнаружения не содержит выступа 8. В такой конфигурации целевая поверхность 6 расположена непосредственно на внешней поверхности летательного аппарата.

Согласно третьему варианту передатчик 4 и приемник 10 устройства 2 для обнаружения расположены напротив друг друга и на расстоянии друг от друга. В такой конфигурации устройстве устройство 2 для обнаружения может обнаруживать кристаллы льда, проходящие между передатчиком 4 и приемником 10. В этом случае, ось E-E излучения и ось R-R приема являются преимущественно совпадающими. Поэтому они пересекаются друг с другом во множестве точек.

Обратимся теперь к фиг. 2, которая представляет собой блок-схему первой части последовательности операций способа обнаружения кристаллов льда согласно изобретению.

Способ обнаружения включает в себя первый этап 16, называемый этапом излучения 16, во время которого передатчик 4, в частности под управлением компьютера 14, излучает оптическое излучение на целевую поверхность 6. Согласно варианту, показанному на фиг. 1, излучаемое оптическое излучение рассеивается или отражается целевой поверхностью 6.

Затем все или часть этого излучения проходит через первое средство фильтрации и/или все или часть этого излучения проходит через второе средство фильтрации.

Согласно альтернативному варианту осуществления изобретения первая часть этого излучения проходит через первое средство фильтрации, а другая часть этого излучения проходит через второе средство фильтрации.

В результате, способ обнаружения включает в себя второй этап 18, называемый этапом 18 приема, во время которого оптическое излучение, в частности, рассеянное или отраженное целевой поверхностью, принимается приемником 10.

После приема оптического излучения, в частности, рассеянного или отраженного излучения, способ обнаружения содержит дополнительный этап, называемый этапом идентификации, во время которого устройство 2 для обнаружения льда фильтрует принятое оптическое излучение в соответствии с заданными диапазонами длин волн, в частности, согласно первому диапазону λ₁ длины волны и второму диапазону λ₂ длины волны.

В результате, способ обнаружения содержит дополнительный этап, называемый этапом отправки, на котором приемник 10 передает на компьютер 14 вариацию во времени характеристического параметра оптического излучения, такого как интенсивность излучения, в диапазонах длин волн, определенных на этапе идентификации, в частности, первую вариацию R_λ1(t) во времени интенсивности излучения в первом диапазоне λ₁ длины волны и вторую вариацию R_λ2(t) во времени интенсивности излучения во втором диапазоне λ₂ длины волны.

После этапа отправки способ обнаружения содержит дополнительный этап 20, называемый этапом 20 вычисления, на котором компьютер 14 вычисляет вариацию сигнала Comp (t) сравнения с течением времени.

Наличие кристаллов льда в окружающей среде, в частности, в атмосфере, пройденной оптическим излучением, излученным и/или отраженным, и/или рассеянным и принятым приемником 10, генерирует вариацию во времени интенсивности излучения, в частности, первую вариацию R_λ1(t) во времени интенсивности излучения в первом диапазоне λ₁ длины волны и/или вторую вариацию R_λ2(t) во времени интенсивности излучения во втором диапазоне λ2 длины волны, демонстрируя большие и резкие вариации амплитуды.

Сравнительное измерение вариации интенсивности оптического излучения, предпочтительно соответственно первой вариации R_λ1(t) и второй вариации R_λ2(t), затем позволяет обнаружить наличие кристаллов льда в окружающей среде, в частности, кристаллов льда, которые пересекают излучаемое и/или рассеянное, и/или отраженное излучение. Аналогично, согласно изобретению, также можно обнаружить наличие кристаллов льда, которые ударяют по целевой поверхности 6.

В частности, сравнительное измерение может предпочтительно быть выполнено путем вычисления:

- сигнала Comp (t) сравнения во времени, и

- уровня шума B сигнала Comp (t) сравнения.

Фиг.3 представляет пример кривой, представляющей сигнал Comp (t) сравнения во времи в случае, когда сигнал Comp (t) сравнения является разностным сигналом Comp (t). Как можно видеть на этом чертеже, разностный сигнал Comp (t), является особенно «возбужденным» при наличии кристаллов льда.

С этой целью ранее описанные этапы, а именно, этап 16 излучения, этап 18 приема, этап идентификации, этап отправки и этап 20 вычисления, продолжают выполнять со временем, в частности, в течение всего времени полета.

В результате, изобретение обеспечивает дополнительные этапы 22-30 для способа обнаружения, в соответствии с изобретением, наличия кристаллов льда в окружающей среде.

В зависимости от природы оптического излучения, излучаемого передатчиком 10, дополнительные этапы 22-30 касаются дискретных или непрерывных данных.

Таким образом, если передатчик 10 испускает импульсное оптическое излучение с заданной частотой, то после приема излучения для каждого испускаемого импульса получают точку в сигнале Comp (t) сравнения. Сигнал Comp (t) сравнения, полученный после приема излучения, является дискретным. Затем точки сигнала Comp (t) сравнения обрабатывают на этапах 22-30 способа обнаружения согласно изобретению.

Если передатчик излучает непрерывное оптическое излучение, то сигнал Comp (t) сравнения, полученный после приема излучения, является непрерывным. В этом случае, сигнал Comp (t) сравнения также обрабатывают на этапах 22-30 способа обнаружения в соответствии с изобретением.

На фиг.4 показана схема, подробно описывающая дополнительные этапы 22-30 в качестве второй части этапов способа обнаружения кристаллов льда согласно изобретению.

Более конкретно, во время этапа 22, называемого этапом 22 выборки, в момент времени t_i компьютер 14 рассматривает выборку сигнала Comp (t) сравнения. Выборка находится в окне FT_i времени, содержащем:

- в случае дискретного сигнала Comp (t) сравнения, определенное количество точек сигнала Comp (t) сравнения, вычисленных непосредственно перед временем t_i, и

- в случае непрерывного сигнала Comp (t) сравнения, часть сигнала Comp (t) сравнения, вычисленную непосредственно перед временем t_i.

На шаге 24, называемом этапом 24 вычисления уровня шума, компьютер 14 вычисляет уровень шума В сигнала Comp (t) сравнения для рассматриваемого окна FT_i времени.

В одном конкретном варианте осуществления изобретения, предпочтительно, уровень шума В сигнала Comp (t) сравнения равен значению стандартного отклонения σ сигнала Comp (t) сравнения.

Во время этапа 26, называемого этапом 26 сравнения порогового значения, уровень шума B сравнивают с заданным пороговым значением S. Затем,

- если уровень шума B превышает пороговое значение S, компьютер 14 передает сигнал, указывающий на обнаружение наличия кристаллов льда в окружающей среде, такой как атмосфера, на этапе 28, называемым этапом 28 связи, в частности, в кабину, и

- если уровень шума B ниже порогового значения S, то выполняется этап 30, называемый этапом 30 продолжения, на котором в момент времени t_{i + 1} рассматривают новое следующее окно FT_{i + 1} времени, чтобы повторить вычисление уровня шума B сигнала Comp (t) сравнения и компьютер 14 рассматривает сигнал Comp (t) сравнения, дискретный или непрерывный, в следующем окне FT_{i + 1} времени, который следует за окном FT_i времени.

Этап 28 связи представляет собой этап обнаружения наличия кристаллов льда.

Аналогичным образом, при необходимости, этап 30 продолжения может быть инициирован после передачи сигнала обнаружения на этапе 28 связи.

Преимущественно, следующее окно FT_{i + 1} времени имеет такую же длительность, как окно FT_i. времени Следующее окно FT_{i + 1} времени смещают во времени на длительность D. Предпочтительно, длительность D сдвига меньше, чем длительность окна времени.

Следующее окно FT_{i + 1} времени содержит определенное количество точек или часть сигнала Comp (t) сравнения, вычисленную непосредственно перед временем t_{i +1}.

На следующем этапе 32, также называемом этапом 32 цикла, процесс возвращается к этапу вычисления уровня шума, на котором компьютер 14 определяет уровень шума B в следующем окне FT_{i + 1} времени.

Предпочтительно, этап 24 вычисления уровня шума, этап 26 сравнения пороговой величины, этап 28 связи, этап 30 продолжения и этап 32 цикла повторяют для обработки сигнала Comp (t) сравнения во времени в течение всего или части продолжительности полета. Преимущественно способ обнаружения в соответствии с изобретением реализуют непрерывно в течение всего времени полета.

Далее приведено описание со ссылкой на фиг. 5, которая представляет вариант второй части способа обнаружения в соответствии с изобретением. В этом варианте этап 24 вычисления уровня шума, этап 26 сравнения пороговой величины, этап 30 продолжения и этап 32 цикла идентичны этапу 24 вычисления уровня шума, этапу 26 сравнения пороговой величины, этапу 30 продолжения и этапу 32 цикла способа обнаружения, которые описаны со ссылкой на фиг. 4, их описание будет опущено.

Если во время этапа 26 сравнения пороговой величины уровень шума B превышает пороговое значение S, тогда компьютер 14 увеличивает значение Cj счетчика на этапе 34, называемом этапом 34 приращения.

В результате на этапе 36, называемом этапом 36 подтверждения, значение Cj счетчика сравнивают с пороговым значением Sa срабатывания. Затем,

- если значение Cj превышает пороговое значение Sa срабатывания, компьютер 14 передает сигнал, указывающий на обнаружение наличия кристаллов льда в окружающей среде, такой как атмосфера, на этапе 38, называемом этапом 38 связи, в частности в кабину экипажа и, кроме того, компьютер 14 может инициализировать значение Cj счетчика равным нулю на этапе 40, называемом этапом 40 сброса, и

- если значение Cj меньше порогового значения Sa срабатывания, выполняют этап 30 продолжения, в течение которого рассматривается новое следующее окно FT_{i + 1} времени для повторения вычисления уровня шума B в сигнале Comp (t) сравнения.

В этом варианте осуществления изобретения этап 38 связи представляет собой этап обнаружения наличия кристаллов льда.

На фиг.6 показаны графики, соответствующие другому варианту второй части способа в соответствии с изобретением. В такой конфигурации этап 26 сравнения порогового значения дополнительно содержит этап вычисления среднего значения ранее рассчитанного уровня шума, в частности, используя множество вычисленных значений уровня шума B, и этап сравнения вычисленного среднего значения с низким пороговым значением Sb и высоким пороговым значением Sh.

Затем, если вычисленное среднее значение превышает высокое пороговое значение Sh, компьютер 14 передает сигнал, указывающий на обнаружение наличия кристаллов льда в атмосфере, на этапе 28 или этапе 38 связи, в частности в кабину.

При необходимости, дополнительно, если передается сигнал, указывающий на обнаружение наличия кристаллов льда в окружающей среде, такой как атмосфера, компьютер 14 не прекращает передавать сигнал, указывающий обнаружение кристаллов льда в окружающей среде, до тех пор пока среднее рассчитанное значение на каждой итерации, не опускается ниже нижнего порогового значения Sb.

Согласно другому варианту, вычисляется уровень шума B из вычисления преобразования Фурье для сигнала Comp (t) сравнения в окне FT_i времени.

Разумеется, изобретение не ограничивается описанными выше вариантами, которые представлены только в качестве примеров. Изобретение охватывает различные модификации, альтернативные формы и другие варианты, которые могут быть понятны специалистам в области настоящего изобретения, и в частности, любая комбинация описанных выше режимов работы, которые могут применяться отдельно или в ассоциации.

Испускаемое излучение содержит лучи в пределах первого диапазона λ₁ длины волны и лучи в пределах второго диапазона λ₂ длины волны.

Устройство 2 для обнаружения перемещается относительно окружающей среды. Это относительное движение может быть вызвано движением летательного аппарата относительно окружающей среды, например, когда летательный аппарат находится в полете, или может возникнуть в результате движения ветра относительно летательного аппарата, припаркованного на земле, или движения воздуха, приводимого в движение пропеллером самолета или вертолета, или движения воздуха, всасываемого воздухозаборником.

Таким образом, изобретение относится к способу обнаружения наличия кристаллов льда в атмосфере для летательных аппаратов. Способ реализуется устройством 2 для обнаружения, содержащим по меньшей мере один передатчик 4, имеющий ось EE излучения, приемник 10, имеющий ось RR приема, пересекающую ось EE излучения по меньшей мере в одной точке, и компьютер 14, соединенный с передатчиком 4 и с приемником 10. Способ включает в себя следующие этапы:

- испускание 16 излучения в атмосферу;

- прием 18 по меньшей мере части испускаемого излучения, указанная по меньшей мере часть принятого излучения включает в себя лучи в первом диапазоне λ₁ длины волны и лучи во втором диапазоне λ₂ длины волн, при этом способ также содержит следующие этапы:

- вычисление 20 сигнала Comp (t) сравнения, представляющего изменение разностной величины во времени t, причем разностную величину определяют из следующей формулы:

, где

R_λ1(t) - интенсивность во времени t лучей в пределах первого диапазона λ₁ длин волн и R_λ2(t) - интенсивность во времени лучей в пределах второго диапазона λ₂ длин волн,

- рассмотрение 22 текущего окна FT_i времени в разностном сигнале Comp (t),

- определение 24 уровня шума В разностного сигнала в рассматриваемом окне времени,

- сравнение 26 упомянутого уровня шума B с заданным пороговым значением S и, когда упомянутый уровень шум превышает заданное пороговое значение S, передачу сигнала, указывающего на обнаружение наличие кристаллов льда в атмосфере, и

- повторение этапов определения и сравнения при рассмотрении следующего окна FT_{i + 1} времени, причем упомянутое следующее окно FT_{i + 1} времени смещают во времени на длительность D относительно текущего окна FT_i времени.

В качестве варианта этап определения содержит этап вычисления стандартного отклонения разностного сигнала в рассматриваемом окне времени.

В качестве варианта этап определения содержит этап вычисления преобразования Фурье для разностного сигнала в рассматриваемом окне времени.

В качестве варианта этап повторения дополнительно содержит следующие этапы:

- когда уровень шума B превышает упомянутое заданное пороговое значение S, увеличение 34 значения Cj счетчика;

- сравнение 36 значения Cj счетчика с порогом предупреждения Sa,

- когда значение Cj счетчика превышает пороговое значение Sa предупреждения, передачу сигнала, указывающего на обнаружение наличия кристаллов льда, и инициализацию 40 значения Cj счетчика на ноль;

- когда значение Cj счетчика ниже порогового значения Sa предупреждения, повторение этапа 24 определения при рассмотрении следующего окна времени.

В варианте, длительность D сдвига меньше, чем длительность окна времени.

В варианте первый диапазон λ₁ длин волн составляет от 1,5 до 1,7 мкм, в частности, от 1,5 до 1,6 мкм, более предпочтительно 1,55 мкм, а второй диапазон λ₂ длин волн составляет от 1,3 до 1,45 мкм, в частности, между 1,4 и 1,45 мкм, более конкретно - 1,42 мкм.

В варианте, сигнал сравнения равен или равен K × Comp (t), где K является действительным числом.

В варианте, сигнал (Comp (t)) сравнения представляет собой вариацию разностной величины или вариацию любого другого сигнала, позволяющего сравнивать интенсивности оптических излучений R_λ1(t) и R_λ2(t).

Изобретение относится к способу обнаружения наличия кристаллов льда в окружающей среде. Для обнаружения наличия кристаллов льда испускают оптическое излучение в окружающую среду с устройства излучения при его перемещении в отношении нее, принимают по меньшей мере часть этого излучения, вычисляют определенным образом сигнал сравнения интенсивностей лучей, вычисляют уровень его шума, сравнивают с пороговым значением и передают сигнал обнаружения наличия кристаллов льда при превышении порогового значения. Обеспечивается повышение точности обнаружения кристаллов льда в окружающей среде. 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ обнаружения наличия кристаллов льда в окружающей среде, осуществляемый с помощью устройства (2) обнаружения, при его относительном перемещении в отношении указанной окружающей среды, включающий, по меньшей мере:

этап (16) излучения, на котором устройство (2) обнаружения испускается по меньшей мере одно оптическое излучение в окружающую среду;

этап (18) приема, на котором устройство (2) обнаружения принимает по меньшей мере часть указанного испускаемого оптического излучения, причем указанная по меньшей мере часть принятого излучения включает в себя лучи в пределах первого диапазона (λ₁) длин волн и лучи в пределах второго диапазона (λ₂) длин волн;

отличающийся тем, что также содержит, по меньшей мере,

этап (20) вычисления, на котором с помощью устройства (2) обнаружения вычисляют сигнал (Comp (t)) сравнения, представляющий разностную величину, причем указанную разностную величину получают из следующей формулы:

где R_λ1(t) - интенсивность во времени t лучей в первом диапазоне (λ₁) длин волн и R_λ2(t) - интенсивность во времени t лучей во втором диапазоне (λ₂) длин волн, и

этап (24) вычисления уровня шума, на котором вычисляют уровень шума (B) указанного сигнала (Comp (t)) сравнения,

этап (26) сравнения порогового значения, на котором сравнивают уровень шума (B) с заданным пороговым значением (S),

этап (28) связи, на котором передают сигнал, указывающий на обнаружение наличия кристаллов льда в окружающей среде, если уровень шума (В) превышает заданное пороговое значение (S).

2. Способ обнаружения по п.1, который также содержит, по меньшей мере, этап (22) выборки, на котором задают окно (FT_i) времени.

3. Способ обнаружения по п.1, который также содержит, по меньшей мере:

этап продолжения (30), на котором рассматривают следующее окно (FT_i+1) времени, сдвинутое во времени на длительность (D) относительно окна (FT_i) времени, и/или

этап (32) цикла, на котором повторяют этап (24) вычисления уровня шума и этап (26) сравнения порогового значения.

4. Способ обнаружения по п.3, в котором длительность (D) сдвига меньше, чем длительность указанного окна времени.

5. Способ обнаружения по п.3 или 4, который также содержит, по меньшей мере:

этап (34) приращения, на котором увеличивают значение (Cj) счетчика, когда уровень шума (B) превышает заданное пороговое значение (S), и/или

этап подтверждения (36), на котором сравнивают значение (Cj) счетчика с пороговым значением (Sa) срабатывания.

6. Способ обнаружения по п.5, в котором на этапе (38) связи выполняют передачу, если значение (Cj) счетчика превышает пороговое значение (Sa) срабатывания.

7. Способ обнаружения по п.6, который также содержит, по меньшей мере, этап (40) сброса, на котором значение счетчика (Cj) инициализируют на нуль.

8. Способ обнаружения по любому из пп.1-7, в котором на этапе (24) вычисления уровня шума вычисляют стандартное отклонение сигнала (Comp (t)) сравнения в рассматриваемом окне времени.

9. Способ обнаружения по любому из пп.1-8, в котором на этапе (24) вычисления уровня шума вычисляют преобразование Фурье сигнала сравнения в рассматриваемом окне времени.