专利名称：进近坡度指示器现场测试仪的制作方法
技术领域：
本发明公开了精密进近坡度指示器现场测试仪的发明，此发明涉及视觉航标，现 场测试仪，更确切地说，它提供了一个地面测试和校验进近坡度指示器PAPI和VASI的便携 式仪器。
背景技术：
进近坡度指示器PAPI和VASI系统依赖多波束光的颜色变化引导飞机沿正确坡度 着陆。由于坡度大小对于安全着陆十分重要，各国航空管理部门都要求定期测试和维护进 近坡度指示器系统以提高飞机着陆安全性。安全评价的最重要参数如下1.光垂直指示角度，如果角度过低或过高，飞机降落时可能发生意外。2.光强，航空管理部门规定了进近坡度指示器的光强，如果光强过强，飞行员可能 感到耀眼；如果光强过弱，可视距离不够。3.过渡区宽度，红光和白光过渡区宽度要求小于3分弧(0. 05度)。如果过渡区 宽度过大，飞行员将读取不到明确信号，增加飞行错误的机会。还有三个相关参数也很重要4.光强分布，现在的PAPI使用白炽灯灯泡、光强分布较均勻。但是下一代PAPI使 用若干发光二极管作为光源，可能有个别发光二极管失效，并且影响特定区域光强。因此， 测量光强分布是很重要的。5.横向倾斜角度，PAPI光束涵盖横向左右+/-10度。PAPI或其光学路径中的任 何水平倾斜，垂直指示角度在左侧的则可能不同于在右侧高度。即使中央垂直指示角度是 正确的，但在外围的垂直指示角度是错误的。6.过渡区宽度分布，由于光学系统的变化，光束红白色过渡区宽度在对其水平末 端可能会更大。传统进近坡度指示器检测方法包括陆基和空中校飞，其各自利与弊如下1.在常用的测试中，使用气泡水准仪或数字式水准仪测量安装基板的角度，测试 方法简单易行。但是，因为没有直接测量光束，可能因光源或光学元件移动误判。而且不能 测量光束过渡区宽度和光强分布。2.另一种较先进的测试，直接装一个经纬仪在PAPI的顶部，在指示灯LHA的前面 20至30米架设靶竿，测量靶竿处的光束参数。因为观察太靠近PAPI而且光束直径较大，光 束参数特别是过渡区宽度不能被准确测量。在实验室条件下，可使用相同的设置而采取更 远的距离约300米，不过无法适用于现场测试。3.飞行检查，由飞行员在空中对光束进行测量，可测量各项参数，测量准确，但成 本高，并且天上地下配合调整比较麻烦。

发明内容
本发明提供了一种便于携带，使用方便的目视进近坡度指示器现场测试仪。
本发明是这样实现的一种进近坡度指示器现场测试仪，前端有一个聚焦透镜，尾端有一个靶面板，两个 电子倾斜传感器、一个控制器、一个电池、一个指南针和至少一对光电探测器，测试仪还包 含一个倾斜角可调的壳体，靶面板上设有标尺和倾斜的狭缝。更进一步的方案是所述的倾斜的狭缝包括两个中狭缝位于靶面板中心，且两 个中狭缝以铅垂线轴对称，和两个倾斜的边狭缝位于靶面板左端及右端，以铅垂线轴对 称。更进一步的方案是所述的倾斜的狭缝可以用彩色直线性CCD传感器替代。更进 一步的方案是所述的倾斜的狭缝可以用棒透镜替代。更进一步的方案是所述的控制器包含电子倾斜传感器及光电探测器的温度补偿 电路。更进一步的方案是所述的光电探测器和狭缝可以用高分辨率彩色CCD传感器替 代，控制器上有微处理器根据CCD传感器的数据计算出所需参数垂直指示角度、红-白光 束的过渡区宽度和光强分布。更进一步的方案是所述进近坡度指示器现场测试仪可以发展为自动测试站，它 包括一个可旋转的平台，计算机和进近坡度指示器现场测试仪。被测PAPI置于一个可旋 转的平台上。进近坡度指示器现场测试仪置于PAPI前面，收集光电及倾角数据。计算机根 据数据计算出所需参数垂直指示角度、红-白光束的过渡区宽度和光强分布。由于平台可 连续旋转，可以得到光强连续分布曲线。更进一步的方案是所述的进近坡度指示器现场测试仪，还包括一个附件，附件可 以产生垂直方向零度和3度倾斜的激光束用以校正测试仪的电子倾斜角度传感器及角度 定标，一个标定的光功率计可用于光强测量部分定标本发明中的进近坡度指示器现场测试仪大大改善现有的测试方法。它在地面直接 测量光束的光学参数。一个高精度透镜把光束成像到靶面上，靶面位于透镜的焦点处，靶面 上的像与远处飞行员看到的光束图像是相似的，从靶面能准确地测量出光束的垂直指示角 度、过渡区宽度、光强分布和水平倾斜角度。进近坡度指示器现场测试仪包含电源，便于携 带，使用方便，并可通过附件自我校正。可用于PAPI安装，维修，可望替代昂贵的飞机校飞， 降低机场运行成本。本发明可能会体现在许多不同的外形、设计或配置。为便于理解其原理，将引用附 图及图中零件描述。但是本发明并不局限于附图所示。


图1为本发明实施例一的结构示意图；图2为本发明实施例一靶面端的前视图；图3为本发明实施例二的结构示意图；图4为本发明实施例三的结构示意图。
具体实施例方式实施例一
图1及图2显示了目视进近坡度指示器现场测试仪的基本结构。图1显示了目视进近坡度指示器现场测试仪112侧面视图，包括聚焦透镜102， 一个靶面109、一个电子横向倾斜角度传感器104、一个电子垂直倾斜角度传感器105、一个 控制器106、电池108、带手柄的筒型外壳103，指南针107用于测量PAPI方位。图2显示靶面端的前视图。开关203为电源开关。数字表204显示水平倾角；数 字表205显示垂直倾斜角度。几个光电探测器206测量光束强度。数字表201显示光强测 量数据。开关202可选择所显示的光电探测器。狭缝208用来测量光束中央垂直指示角度 和过渡区宽度207和209可用于测量在光束的横向倾斜角度，左右端指示角度和左右端过 渡区宽度。通光孔210标明光电探测器校准时放置标准光功率计的位置。测试仪底部有一 个三脚架110，111。三个脚长短可调。一条腿位于镜头端，两条腿位于在靶面端。三脚架可 折叠，或拆卸分装以便携带。测试仪的操作遵循如下过程。一个完整的目视进近坡度指示 器系统PAPI包括四个或几个指示灯LHA。对四个指示灯需分别测量。参考图1。a.把测试仪架设在指示灯101前面。面对指示灯透镜。调整支撑脚110来使测试 仪与LHA投影镜头中心等高，以便收集所有从该LHA发出的光线。b.水平指示对齐方式-保持测试仪镜头端固定并在水平方向旋转。如果必要，使 用指南针107，使测试仪与该LHA同向。用单腿110作为一个的枢纽，易于旋转。c.测量垂直指示角，调整两个支撑脚111高度使红白色过渡线居于几个斜缝208， 207，209的中间。此时数字表205显示该指示灯的垂直指示角度，数字表204显示该LHA的 横向倾斜角度。d.过渡区的红白色转换线很容易看到，但难以衡量它的宽度，因为它对应于少于 3分弧，靶面上小于半毫米。本测试仪采用一斜缝放大器放大红白过渡区。斜缝稍微倾斜而 且宽度远小于靶面上的过渡区线。放大倍数取决于倾斜角度，如果α代表缝隙水平倾斜角 度，放大因子M= Ι/tana。缝隙放大了过渡区宽度，缝隙旁的刻度直接标明成垂直过渡区 宽度。使用靶面中间斜缝可以测量光束中央过渡区宽度。用一对相反方向倾斜斜缝测量可 以减少视觉误差，提高测量精度。光束的两端过渡区宽度可以由两端的狭缝207和209测 量。若要提高测量精度，狭缝可以由彩色直线性CCD感应器替代。通过测量红光和白光之 间的强度比率，可以比人眼更准确地判断过渡区宽度。e.光强分布测量，靶面显示了 PAPI要求的全视角，左右+/-10度，上下+/-4度，光 强分布一目了然。测试仪包括至少一对位于靶面上的光电探测器206用于定量测试。一对 光电探测器分别定标在白色和红色。光束强度可以用光电探测器测量。使用一个开关202 来选择要显示在数字表上的光电探测器的测量值。调节脚架111的长度和位置可以测量 PAPI要求的全视角内任何角度。如果一个指示灯包含几个投影镜头，重复测量所有投影镜 头。从一个LHA发出光的强度是从所有投影镜头总光强。过渡区宽度是所有的投影镜头的 平均过渡区宽度，加上所有垂直指示角的差异。为确保准确性，测试仪可以用附件进行定期校正。附件可以产生垂直方向零度和 3度倾斜的激光束用以校正测试仪的电子倾斜角度传感器及角度定标。一个标定的光功率 计可用以光强测量部分定标。实施例二图3显示测试仪另一种可能的结构，包括聚焦透镜102，一个靶面板109，一个高分辨率彩色CCD传感器301，一个电子水平倾斜角度传感器104，一个电子垂直倾斜角度传 感器105，一个控制板106，电池108，和三个可调式支腿110，111。在测试过程中，一个高分 辨率彩色CCD传感器301采集靶面上的光强，颜色数据；控制板微处理器根据这些数据计算 出过渡区宽度和光强分布；加上电子倾斜角度传感器输出的测试仪倾斜角度数据，计算出 PAPI光束的指示角度及横向倾斜角度。实施例三图4所示为PAPI自动测试站包括计算机401，旋转平台402和一个测试仪112。 被测试的PAPI LHA 101放置在旋转的平台上。彩色直线性CCD传感器位于靶面板的中心。 光学传感器表面位于聚焦透镜102的焦点。计算机控制平台旋转，采集和分析测试仪的数 据。数据包括彩色直线性CCD传感器和电子倾斜角度传感器输出。计算机401根据这些 数据计算出PAPI光束的光强分布，过渡区宽度，指示角度及横向倾斜角度。由于平台可连 续旋转，计算机401可以得到光强连续分布曲线。
权利要求
1.进近坡度指示器现场测试仪，其特征在于前端有一个聚焦透镜，尾端有一个靶面板， 两个电子倾斜传感器、一个控制器、一个电池、一个指南针和至少一对光电探测器，测试仪 还包含一个倾斜角可调的壳体，靶面板上设有标尺和倾斜的狭缝。
2.根据权利要求1所述的进近坡度指示器现场测试仪，其特征在于所述的倾斜的狭缝 包括两个中狭缝位于靶面板中心，且两个中狭缝以铅垂线轴对称，和两个倾斜的边狭缝 位于靶面板左端及右端，以铅垂线轴对称。
3.根据权利要求2所述的进近坡度指示器现场测试仪，其特征在于所述的倾斜的狭缝 可以用彩色直线性CCD传感器替代。
4.根据权利要求2所述的进近坡度指示器现场测试仪，其特征在于所述的倾斜的狭缝 可以用棒透镜替代。
5.根据权利要求1至权利要求4任一权利要求所述的进近坡度指示器现场测试仪，其 特征在于所述的控制器包含电子倾斜传感器及光电探测器的温度补偿电路。
6.根据权利要求1所述的进近坡度指示器现场测试仪，其特征在于所述的光电探测器 和狭缝可以用高分辨率彩色CCD传感器替代，控制器上有微处理器根据CCD传感器的数据 计算出所需参数垂直指示角度、红-白光束的过渡区宽度和光强分布。
7.根据权利要求3所述进近坡度指示器现场测试仪可以发展为自动测试站.它包括 一个可旋转的平台，计算机和进近坡度指示器现场测试仪，被测PAPI置于一个可旋转的平 台上，进近坡度指示器现场测试仪置于PAPI前面，收集光电及倾角数据，计算机根据数据 计算出所需参数垂直指示角度、红-白光束的过渡区宽度和光强分布，平台可连续旋转得 到光强连续分布曲线。
8.根据权利要求1所述的进近坡度指示器现场测试仪，其特征在于还包括一个附件， 附件可以产生垂直方向零度和3度倾斜的激光束用以校正测试仪的电子倾斜角度传感器 及角度定标，一个标定的光功率计可用于光强测量部分定标。
全文摘要
本发明公开了一种进近坡度指示器现场测试仪FTI，专为在进行安装和定期维修机场进近坡度指示器PAPI，VASI中使用。FTI是一个独立和便携式的仪器，它能准确地测量PAPI最重要的几个参数，如垂直指示角度、红-白光束的过渡区宽度和光强分布。除了能用于当前的白炽灯PAPI测量，FTI也能准确地测量下一代发光二极管LED PAPI特定参数。其测试方法是通过测量聚焦到靶面板的PAPI光束。由于测量精度和可靠性高，FTI提供了PAPI主要参数地面测量，可望替代昂贵的飞机校飞，从而降低机场运行成本。
文档编号G01J1/42GK102080968SQ20101017492
公开日2011年6月1日 申请日期2010年4月30日 优先权日2009年11月27日
发明者田勇, 田荣生 申请人:田荣兰, 田荣生