EP3158348A1 - Procédé de marquage de faisceaux de lignes électriques pour le diagnostic par réflectométrie et kit correspondant - Google Patents

Procédé de marquage de faisceaux de lignes électriques pour le diagnostic par réflectométrie et kit correspondant

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EP3158348A1
EP3158348A1 EP15733849.2A EP15733849A EP3158348A1 EP 3158348 A1 EP3158348 A1 EP 3158348A1 EP 15733849 A EP15733849 A EP 15733849A EP 3158348 A1 EP3158348 A1 EP 3158348A1
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EP
European Patent Office
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electrical
branch
branches
tag
markers
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15733849.2A
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German (de)
English (en)
Inventor
Florent LOETE
Michel Sorine
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Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique INRIA
ECOLE SUPERIEURE D'ELECTRICITE
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique INRIA
ECOLE SUPERIEURE D'ELECTRICITE
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Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique INRIA, ECOLE SUPERIEURE D'ELECTRICITE filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Publication of EP3158348A1 publication Critical patent/EP3158348A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/11—Locating faults in cables, transmission lines, or networks using pulse reflection methods
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/005—Testing of electric installations on transport means
    • G01R31/008—Testing of electric installations on transport means on air- or spacecraft, railway rolling stock or sea-going vessels
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/081—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors
    • G01R31/086—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors in power transmission or distribution networks, i.e. with interconnected conductors

Definitions

  • the present invention relates to the methods of diagnosis by reflectometry, the bundles of power lines and the corresponding kits.
  • the invention relates to a method for the diagnosis by reflectometry of a bundle of electrical lines comprising at least one entry point and a plurality of branches, such a bundle of shaft electrical lines and a diagnostic kit by reflectometry. such a beam.
  • the diagnosis of the network is then essential to detect and locate these defects.
  • OTDR is based on a technique similar to that of a radar system.
  • a wide spectral band signal is injected into the electrical beam and a part of the signal is reflected towards the injection point by each zone of impedance variation characteristic of the line (discontinuity for example) which is encountered by the signal.
  • the terms "reflected” and “reflected” will be understood as describing one or more electrical signals returned by the transmission medium used to transmit the broadband signal.
  • the analysis of the return delay of the echoes at the injection point informs about the position of the defects in the beam.
  • the document US 2011/0153235 proposes a method for detecting defects in a cabling, by using a graphical modeling of the responses. expected and making a comparison with the responses actually obtained.
  • the reference 902 thus indicates a detection of exceeding a difference threshold, representative of a defect.
  • a difference threshold representative of a defect.
  • the document WO 2010/043602 A1 describes a distributed reflectometry method making it possible to remove the ambiguity of localization of a fault in a complex beam by multiplying the measurement points in the network. More particularly, the complete system of reflectometry (signal generation, acquisition and processing) is duplicated in order to perform a signal injection at the ends of the cable bundle. A diagnosis is made from each end.
  • the system is duplicated at each end.
  • the ambiguity is lifted only after multiple operations, such as additional dismantling of trim in vehicles by the technician.
  • this method also requires communication to synchronize the measurements between the different units.
  • the present invention aims to overcome these disadvantages.
  • a method of the kind in question is characterized in that it comprises the following steps:
  • identifying a presence / absence of a fault in said branch by comparing the reflected signal allocated to said branch to a reflected signal model obtained by modeling the reflection of the test signal in said branch in the absence of a fault in said plugged.
  • electrical marker is meant here a component which may be typically devoid of communication means (without RFID chip, antenna or analog communication circuit) and / or data storage. Electrical markers, passive, perform a simple electrical marking. Such markers can be inserted into the branches when they are not present when the power lines are designed. The term "inserted" for the electrical marker therefore means, obviously, that the latter is added between two successive sections of the branch or at one end so as to extend this branch.
  • the electrical markers comprise passive and / or active linear and / or non-linear electric dipoles and / or quadrupoles;
  • the electric markers comprise low-pass filters
  • the low pass filters have different cutoff frequencies
  • the low pass filters have different cutoff slopes
  • the low pass filters are low pass filters of the order 1;
  • the low pass filters are low pass filters of 2nd order;
  • the injection step is implemented by a test signal generation module comprising a digital-to-analog converter and an injection coupling element;
  • the receiving step is implemented by an electrical signal detection module comprising a reception coupling element and an analog-digital converter.
  • the invention also relates to a bundle of electrical lines comprising at least one entry point and a plurality of branches, characterized in that it comprises a plurality of electrical markers each inserted on a branch of the beam, the electrical markers having different frequency characteristics from each other.
  • each electrical marker has an impedance equal to a characteristic impedance of the branch on which it is inserted, at least for electrical signal frequencies corresponding to service frequencies of the beam ( ⁇ );
  • the beam is a land vehicle, air, space or maritime or river transport vehicle equipment, arranged for its service operation on board said vehicle.
  • the invention further relates to a diagnostic kit by reflectometry of a bundle of electrical lines comprising at least one entry point and a plurality of branches, characterized in that it comprises:
  • test signal generating module adapted to be connected to the entry point and to inject a test signal into the beam from the entry point
  • an electrical signal detection module adapted to be connected to the input point and to receive a set of reflected signals produced by reflections of the test signal in the branches of the beam;
  • a processing module adapted to be connected to the detection module and to analyze the whole signals reflected by identifying the electrical markers and assigning each reflected signal to one of the branches of the beam according to the frequency characteristic of the electric marker inserted on said branch, and to identify a presence / absence of a defect in said branch comparing the reflected signal assigned to said branch to a reflected signal model obtained by modeling the reflection of the test signal in said branch in the absence of a fault in said branch.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a diagnostic device reflectometry according to the invention
  • Fig. 2 is a diagram showing a frequency characteristic of an electrical marker of the device of Fig. 1;
  • Figure 3 is a diagram illustrating the various steps of a diagnostic method by reflectometry according to the invention.
  • Figure 1 illustrates a device 10 diagnostic reflectometry of a beam ⁇ of power lines.
  • the beam ⁇ has a complex topology and comprises at least one entry point 12 and a plurality of branches 14.
  • Each branch 14 is connected to a system ⁇ ' x having an own input impedance Z x .
  • the device 10 comprises a plurality of electrical markers TAG X each inserted on one of the branches 14 of the beam ⁇ .
  • Each electrical marker TAG X has a frequency characteristic, or frequency signature, known to it, all the frequency characteristics being different from each other.
  • each electrical tag TAG X has an impedance Z TAGx equal to a characteristic impedance Z c of the branch 14 on which it is inserted, at least for frequencies f of the electrical signal corresponding to the frequencies of service f ser v beam ⁇ .
  • Z TAGx impedance Z c of the branch 14 on which it is inserted, at least for frequencies f of the electrical signal corresponding to the frequencies of service f ser v beam ⁇ .
  • the impedance Z TAGx is adapted to the characteristic impedance Z c of the branch 14 on which it is inserted, on the useful frequency band (s).
  • the electrical markers TAG X are "transparent" on the spectral band (s) of the useful signals of the beam ⁇ .
  • the impedance Z TAGx of the electrical marker TAG X may be equal to an impedance of an input stage of the system ⁇ ' x at the frequencies of the useful signals of the beam ⁇ .
  • the electrical markers TAG X may comprise dipoles and / or passive and / or active linear and / or non-linear electrical quadrupoles, in particular filters. It is understood that the electrical markers may be devoid of auxiliary power source (passive markers case).
  • TAG X Electric markers may thus comprise low-pass filters, e.g., low-pass filters of the 1st order and low-pass filters of 2nd order and generally of low-pass filters of nth order.
  • electrical markers may include any filter whose presence is detectable.
  • f c represents the cutoff frequency of low pass TAG X. This cut-off frequency f c is different from the service frequencies f ser v of the beam ⁇ .
  • the electrical markers TAG X can be inserted anywhere on the corresponding branch 14, for example at the beginning, in the middle, at the end or else be integrated in the input stage of the corresponding system ⁇ ' x .
  • the electrical markers TAG X are inserted on the last branches 14 of the bundle ⁇ , but it is of course possible to insert them on any branches, for example on the last-to-last branches and more generally on the nth branches of the ⁇ beam. In these cases, we do not isolate the systems ⁇ ' x individually but we isolate sets of systems ⁇ ' x .
  • the device 10 further comprises a test signal generation module adapted to be connected to the input point 12 and to inject a test signal into the beam ⁇ from the input point 12.
  • the production module 20 comprises, for example, a digital-to-analog converter DAC connected to an injection coupling element 22 itself connected to the entry point 12.
  • the test signal is a multifrequency signal with a broad spectral band, typically a pulse.
  • the test signal advantageously has nonzero spectral components in an extended spectral range which contains the cutoff frequencies of all electrical markers.
  • the device 10 further comprises an electrical signal detection module adapted to be connected to the input point 12 and to receive a set of reflected signals produced by reflections of the test signal in the branches 14 of the beam ⁇ .
  • the detection module 30 comprises, for example, a reception coupling element 32 connected to the entry point 12 and an analog-digital converter ADC connected to the reception coupling element 32.
  • the device 10 also comprises a processing module 40 adapted to be connected to the detection module 30 and to analyze all the reflected signals.
  • the invention relates both to embedded devices and landed devices.
  • the on-board device comprises at least the beam ⁇ provided with the entry point 12 and the branches 14, and the electrical markers TAG X inserted permanently on the branches 14.
  • This may include land vehicle (automobile, bus, etc.), air (airplane, helicopter, etc.), space (rocket, satellite, etc.) or marine (surface) vehicle equipment. or submarine) or fluvial.
  • the disembarked device may consist of a reflectometry diagnostic kit comprising the electrical markers TAG X , the production module 20, the receiving module 30 and the processing module 40.
  • the method of OTDR diagnosis includes the following steps.
  • a first step S50 consists of inserting the electrical markers TAG X on the branches 14 of the bundle ⁇ .
  • a test signal is injected into the beam ⁇ from the entry point 12.
  • Part of the test signal is then reflected in the different branches 14 thus generating reflected signals.
  • All of these reflected signals are then received by the detection module 30 in a step S54, then analyzed by the processing module 40.
  • the processing module 40 identifies the electrical markers and assigns, in a step S56, each signal reflected at one of the branches 14 according to the frequency characteristic of the electrical marker TAG X inserted on this branch 14.
  • the processing module 40 compares, in a step S58, each reflected signal assigned to a branch 14 to a corresponding signal model obtained by modeling the reflection of the test signal in the corresponding branch 14 in the absence of a fault in this branch. 14.
  • the model takes into account the frequency signatures of TAG X electrical markers and the complex du beam topology.
  • the invention therefore proposes a method and devices, on-board or off-shore, simple to implement and inexpensive, to unambiguously identify and locate a fault in a line by electrically marking each of the branches using filters. of an electrical beam with a particular frequency signature.
  • the electrical markers considered in the present invention do not disturb the useful signals carried by the beam.
  • the cost of a filter depends on its complexity but nevertheless remains much lower than that of a complete OTDR system.
  • the invention applies in particular to electrical harnesses having a critical role from an operational safety point of view, particularly in the field of transport (automotive but especially aeronautical), nuclear power and public networks (monitoring the theft of cables ).
  • the invention can be applied to perform a diagnosis when an incident is detected in the network or simply to carry out a diagnosis of monitoring the state of the network.
  • the analysis of the reflected signals which is carried out by the processing module has been described above in the frequency domain (FDR for Frequency Domain Reflectometry).
  • FDR Frequency Domain Reflectometry
  • the reflection coefficient at the point of entry of the beam, and therefore at the injection point of the test signal is affected by the frequency signatures of the electrical markers.
  • the processing module can perform equivalent way a temporal analysis of the reflected signals (TDR for Time Domain Reflectometry).
  • TDR Time Domain Reflectometry
  • each echo from a marked branch is convoluted by the impulse response of the corresponding electrical marker.
  • the transition from one to the other and vice versa is done by inverse Fourier transform and Fourier transform respectively.
  • the invention results from the principle of inserting different markers in separate branches of the beam, so that the signal which is reflected by one of the branches can be identified as coming undoubtedly from this branch. . The eventual alteration of the reflected signal then reveals a defect present in this branch.
  • the invention is compatible with several modes of analysis of reflected signals, which the skilled person can implement without difficulty.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
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Abstract

Procédé de diagnostic par réflectométrie d'un faisceau de lignes électriques comportant un point d'entrée et une pluralité de branches,comprenant les étapes suivantes: insertion (S50) de marqueurs électriques présentant des caractéristiques fréquentielles différentes sur les branches du faisceau;injection (S52) d'un signal de test dans le faisceau à partir du point d'entrée; réception (S54) d'un ensemble de signaux réfléchis produits par des réflexions du signal de test dans les branches; analyse de l'ensemble des signaux réfléchis en identifiant les marqueurs et en attribuant (S56) chaque signal réfléchi à l'une des branches d'après la caractéristique fréquentielle du marqueur inséré sur cette branche; et identification d'une présence/absence d'un défaut dans cette branche en comparant (S58) le signal réfléchi attribué à cette branche à un modèle de signal réfléchi obtenu en modélisant la réflexion du signal de test dans cette branche en l'absence de défaut dans cette branche.

Description

Procédé de marquage de faisceaux de lignes électriques pour le diagnostic par réflectométrie et kit correspondant
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne les procédés de diagnostic par réflectométrie, les faisceaux de lignes électriques et les kits correspondants.
Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé de diagnostic par réflectométrie d'un faisceau de lignes électriques comportant au moins un point d'entrée et une pluralité de branches, un tel faisceau de lignes électriques en arbre et un kit de diagnostic par réflectométrie d'un tel faisceau.
ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION
Les systèmes électroniques complexes interconnectés sont de plus en plus présents dans notre vie quotidienne et leurs défaillances peuvent avoir des conséquences importantes en termes humains, économiques et sociaux, particulièrement pour des applications critiques de sûreté de fonctionnement.
C'est pour cette raison que les réseaux d' interconnexion filaire sont maintenant regardés comme des systèmes critiques et que leur diagnostic commence tout juste à être considéré dans l'industrie.
En effet, avec l'augmentation des longueurs cumulées de câbles (environ 4 km dans une voiture moderne et jusqu'à 400 km dans un avion de transport civil) et l'évolution de la sensibilité aux défauts des réseaux en raison des complexités de conception, divers problèmes dus aux câbles électriques peuvent surgir au niveau système.
Le diagnostic du réseau est alors essentiel pour détecter et localiser ces défauts.
Aujourd'hui par exemple, un garagiste peut mettre jusqu'à 2 jours pour trouver et réparer un défaut de câblage, parfois après avoir changé des composants (ECU, connecteur, etc.) sains et coûteux. Il apparaît par exemple que 70% des calculateurs renvoyés aux fabricants sont exempts de défauts.
Dans le domaine de l'aéronautique, la perte d'exploitation d'un AOG (Aircraft On Ground) à cause d'une panne est voisine d' 1 à 2 M€ par jour.
A l'heure actuelle, la technique la plus prometteuse et majoritairement employée pour le diagnostic de faisceaux ou harnais électriques est la réflectométrie .
La réflectométrie est basée sur une technique similaire à celle d'un système radar.
En particulier, un signal à large bande spectrale est injecté dans le faisceau électrique et une partie du signal est réfléchie vers le point d'injection par chaque zone de variation d'impédance caractéristique de la ligne (discontinuité par exemple) qui est rencontrée par le signal. Bien entendu, dans tout ce qui suit, les termes « réfléchi » e t « réfléchis » seront compris comme qualifiant un ou des signaux électriques retournés par le médium de transmission ayant servi à transmettre le signal à large bande spectrale.
On obtient ainsi une série d'échos dont les amplitudes dépendent de la topologie du faisceau et des éventuels défauts s'y trouvant. L'analyse de ces amplitudes permet d'identifier la nature des défauts, c'est-à-dire s'il s'agit de défauts francs, par exemple des circuits ouverts ou des courts-circuits, ou de défauts non-francs (variations localisées mais régulières d' impédance caractéristique) .
L'analyse du délai de retour des échos au point d'injection renseigne sur la position des défauts dans le faisceau .
Ainsi le document US 2011/0153235 propose une méthode pour détecter des défauts dans un câblage, par utilisation d'une modélisation graphique des réponses attendues et en réalisant une comparaison avec les réponses effectivement obtenues. Sur les figures 8 et 9 de ce document, la référence 902 indique ainsi une détection de dépassement d'un seuil de différence, représentative d'un défaut. Cependant en pratique, lorsqu'il existe une pluralité de divisions du faisceau, il n'est pas assuré que le défaut puisse être aisément localisé.
En tout état de cause, dans de nombreux cas, il reste une ambiguïté concernant le positionnement du défaut. Par exemple, si un défaut apparaît au-delà d'une épissure, c'est-à-dire au-delà d'une division du faisceau en plusieurs branches, il est impossible de savoir simplement et rapidement sur quelle branche il se trouve à partir de mesures en un seul point. Cette ambiguïté constitue une difficulté lors des opérations de maintenance et de réparation, avec un enjeu économique qui peut être majeur pour certains domaines d'application.
Le document WO 2010/043602 Al décrit une méthode de réflectométrie distribuée permettant de lever l'ambiguïté de localisation d'un défaut dans un faisceau complexe en multipliant les points de mesure dans le réseau. Plus particulièrement, le système complet de réflectométrie (génération de signal, acquisition et traitement) est dupliqué afin de réaliser une injection de signal aux extrémités du faisceau de câbles. Un diagnostic est donc réalisé à partir de chaque extrémité.
Dans le cas embarqué, le système est dupliqué à chaque extrémité. Dans le cas d'une intervention manuelle, l'ambiguïté n'est levée qu'après de multiples opérations, comme des démontages supplémentaires de garnitures dans les véhicules par le technicien. De plus, cette méthode nécessite en outre une communication pour synchroniser les mesures entre les différentes unités.
Tout ceci se traduit donc par une perte considérable de temps et d'argent. OBJETS DE L'INVENTION
La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients .
A cet effet, un procédé du genre en question est caractérisé en ce qu' il comprend les étapes suivantes :
insertion de marqueurs électriques sur les branches du faisceau, les marqueurs électriques présentant des caractéristiques fréquentielles différentes les unes des autres ;
- injection d'un signal de test dans le faisceau à partir du point d'entrée ;
réception d'un ensemble de signaux réfléchis produits par des réflexions du signal de test dans les branches du faisceau ;
- analyse de l'ensemble des signaux réfléchis en identifiant les marqueurs électriques et en attribuant chaque signal réfléchi à l'une des branches du faisceau d'après la caractéristique fréquentielle du marqueur électrique inséré sur ladite branche ; et
- identification d'une présence/absence d'un défaut dans ladite branche en comparant le signal réfléchi attribué à ladite branche à un modèle de signal réfléchi obtenu en modélisant la réflexion du signal de test dans ladite branche en l'absence de défaut dans ladite branche.
Grâce à ces dispositions, il est possible de lever l'ambiguïté de localisation d'un défaut par réflectométrie entre des branches différentes d'un réseau électrique de topologie complexe, de manière simple et peu coûteuse, en marquant électriquement les branches du réseau avec des signatures fréquentielles particulières sans perturber le fonctionnement normal du réseau.
Par marqueur électrique, on désigne ici un composant qui peut être typiquement dépourvu de moyen de communication (sans puce RFID, antenne ou circuit de communication analogue) et/ou de mémorisation de données. Les marqueurs électriques, passifs, réalisent un marquage simplement électrique. De tels marqueurs peuvent être insérés dans les branches lorsqu' ils ne sont pas présents dès la conception des lignes électriques. Le terme « inséré » pour le marqueur électrique signifie donc, évidemment, que ce dernier est ajouté entre deux tronçons successifs de la branche ou à une extrémité de façon à prolonger cette branche.
Dans divers modes de réalisation du procédé selon l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes :
les marqueurs électriques comprennent des dipôles et/ou des quadripôles électriques linéaires et/ou non linéaire passifs et/ou actifs ;
- les marqueurs électriques comprennent des filtres passe-bas ;
au moins certains des filtres passe-bas présentent des fréquences de coupure différentes ;
au moins certains des filtres passe-bas présentent des pentes de coupure différentes ;
au moins certains des filtres passe-bas sont des filtres passe-bas du 1er ordre ;
au moins certains des filtres passe-bas sont des filtres passe-bas du 2eme ordre ;
- l'étape d'injection est mise en œuvre par un module de production de signal de test comprenant un convertisseur numérique-analogique et un élément de couplage d'injection ; et
l'étape de réception est mise en œuvre par un module de détection de signaux électriques comprenant un élément de couplage de réception et un convertisseur analogique-numérique .
L'invention a également pour objet un faisceau de lignes électriques comportant au moins un point d'entrée et une pluralité de branches, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de marqueurs électriques chacun inséré sur une branche du faisceau, les marqueurs électriques présentant des caractéristiques fréquentielles différentes les unes des autres.
Dans divers modes de réalisation du faisceau selon l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes :
chaque marqueur électrique possède une impédance égale à une impédance caractéristique de la branche sur laquelle il est inséré, au moins pour des fréquences de signal électrique correspondant à des fréquences de service du faisceau (∑) ; et
le faisceau est un équipement de véhicule terrestre, aérien, spatial ou de véhicule de transport maritime ou fluvial, disposé pour son fonctionnement de service à bord dudit véhicule.
L'invention a en outre pour objet un kit de diagnostic par ré flectométrie d'un faisceau de lignes électriques comportant au moins un point d'entrée et une pluralité de branches, caractérisé en ce qu'il comprend :
une pluralité de marqueurs électriques chacun adapté pour être inséré sur une branche du faisceau (∑), les marqueurs électriques présentant des caractéristiques fréquentielles différentes les unes des autres ;
- un module de production de signal de test adapté pour être connecté au point d'entrée et pour injecter un signal de test dans le faisceau à partir du point d' entrée ;
un module de détection de signaux électriques adapté pour être connecté au point d'entrée et pour recevoir un ensemble de signaux réfléchis produits par des réflexions du signal de test dans les branches du faisceau ; et
un module de traitement adapté pour être connecté au module de détection et pour analyser l'ensemble des signaux réfléchis en identifiant les marqueurs électriques et en attribuant chaque signal réfléchi à l'une des branches du faisceau d'après la caractéristique fréquentielle du marqueur électrique inséré sur ladite branche, et pour identifier une présence/absence d'un défaut dans ladite branche en comparant le signal réfléchi attribué à ladite branche à un modèle de signal réfléchi obtenu en modélisant la réflexion du signal de test dans ladite branche en l'absence de défaut dans ladite branche.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
L' invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un de ses modes de réalisation, donné uniquement à titre d'exemple non limitatif en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
- la Figure 1 est un schéma illustrant un dispositif de diagnostic par réflectométrie selon 1' invention;
la Figure 2 est un schéma représentant une caractéristique fréquentielle d'un marqueur électrique du dispositif de la Figure 1; et
la Figure 3 est un schéma illustrant les différentes étapes d'un procédé de diagnostic par réflectométrie selon l'invention.
DESCRIPTION PLUS DETAILLEE
Sur les différentes Figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires.
La Figure 1 illustre un dispositif 10 de diagnostic par réflectométrie d'un faisceau ∑ de lignes électriques.
Le faisceau ∑ présente une topologie complexe et comporte au moins un point d'entrée 12 et une pluralité de branches 14.
Chaque branche 14 est connectée à un système ∑'x ayant une impédance d'entrée propre Zx.
Le dispositif 10 comprend une pluralité de marqueurs électriques TAGX chacun inséré sur l'une des branches 14 du faisceau ∑.
Chaque marqueur électrique TAGX présente une caractéristique fréquentielle, ou signature fréquentielle, connue qui lui est propre, toutes les caractéristiques fréquentielles étant différentes les unes des autres.
En particulier et comme représenté sur la Figure 2, chaque marqueur électrique TAGX possède une impédance ZTAGx égale à une impédance caractéristique Zc de la branche 14 sur laquelle il est inséré, au moins pour des fréquences f de signal électrique correspondant aux fréquences de service fserv du faisceau ∑. Ainsi, la présence des marqueurs électriques TAGX ne perturbe pas les signaux utiles qui sont véhiculés par le faisceau ∑ lors d'une utilisation de celui-ci qui correspond à sa fonction de service.
Autrement dit, l'impédance ZTAGx est adaptée à l'impédance caractéristique Zc de la branche 14 sur laquelle il est inséré, sur la(les) bande(s) utile(s) de fréquences .
En d'autres termes encore, les marqueurs électriques TAGX sont « transparents » sur la (les) bande (s) spectrale (s) des signaux utiles du faisceau ∑.
En variante, l'impédance ZTAGx du marqueur électrique TAGX peut être égale à une impédance d'un étage d'entrée du système ∑'x, aux fréquences des signaux utiles du faisceau ∑ .
Les marqueurs électriques TAGX peuvent comprendre des dipôles et/ou des quadripôles électriques linéaires et/ou non linéaires passifs et/ou actifs, notamment des filtres. On comprend que les marqueurs électriques peuvent être dépourvus de source auxiliaire de puissance électrique (cas des marqueurs passifs) .
Pour les applications envisagées ici, les signaux utiles sont généralement des signaux basse ou moyenne fréquence. Les marqueurs électriques TAGX peuvent ainsi comprendre des filtres passe-bas, par exemple des filtres passe-bas du 1er ordre et des filtres passe-bas du 2eme ordre et plus généralement des filtres passe-bas du nieme ordre.
Encore plus généralement, les marqueurs électriques peuvent comprendre tout filtre dont la présence est détectable .
Afin de les différencier les uns des autres, au moins certains de ces filtres passe-bas peuvent présenter des fréquences de coupure différentes et/ou des pentes de coupure différentes. Sur la Figure 2, fc représente la fréquence de coupure du filtre passe-bas TAGX. Cette fréquence de coupure fc est différente des fréquences de service fserv du faisceau ∑.
Les marqueurs électriques TAGX peuvent être insérés partout sur la branche 14 correspondante, par exemple au début, au milieu, à la fin ou encore être intégrés dans l'étage d'entrée du système ∑'x correspondant.
Sur la Figure 1, les marqueurs électriques TAGX sont insérés sur les dernières branches 14 du faisceau ∑, mais il est bien entendu possible de les insérer sur n'importe quelles branches, par exemple sur les avant- dernières branches et plus généralement sur les n iemes branches du faisceau ∑. Dans ces cas-là, on n'isole pas les systèmes ∑'x individuellement mais on isole des ensembles de systèmes ∑'x.
Le dispositif 10 comprend en outre un module de production 20 de signal de test adapté pour être connecté au point d'entrée 12 et pour injecter un signal de test dans le faisceau ∑ à partir du point d'entrée 12.
Le module de production 20 comprend par exemple un convertisseur numérique-analogique DAC relié à un élément de couplage d'injection 22 lui-même relié au point d'entrée 12. Le signal de test est un signal multifréquentiel à large bande spectrale, typiquement une impulsion. Le signal de test possède avantageusement des composantes spectrales non nulles dans un intervalle spectral étendu qui contient les fréquences de coupure de tous les marqueurs électriques .
Le dispositif 10 comprend en outre un module de détection 30 de signaux électriques adapté pour être connecté au point d'entrée 12 et pour recevoir un ensemble de signaux réfléchis produits par des réflexions du signal de test dans les branches 14 du faisceau ∑.
Le module de détection 30 comprend par exemple un élément de couplage de réception 32 relié au point d'entrée 12 et un convertisseur analogique-numérique ADC relié à l'élément de couplage de réception 32.
Le dispositif 10 comprend également un module de traitement 40 adapté pour être connecté au module de détection 30 et pour analyser l'ensemble des signaux réfléchis .
L'invention concerne aussi bien des dispositifs embarqués que des dispositifs débarqués.
Le dispositif embarqué comprend au moins le faisceau ∑ muni du point d'entrée 12 et des branches 14, et les marqueurs électriques TAGX insérés de façon permanente sur les branches 14.
Il peut s'agir notamment d'un équipement de véhicule terrestre (automobile, autobus, etc.), aérien (avion, hélicoptère, etc.), spatial (fusée, satellite, etc.) ou de véhicule de transport maritime (de surface ou sous-marin) ou fluvial.
Le dispositif débarqué peut consister en un kit de diagnostic par réflectométrie comprenant les marqueurs électriques TAGX, le module de production 20, le module de réception 30 et le module de traitement 40.
En référence à la Figure 3, le procédé de diagnostic par réflectométrie du faisceau ∑ comprend les étapes suivantes.
Une première étape S50 consiste à insérer les marqueurs électriques TAGX sur les branches 14 du faisceau ∑ .
Il est à noter que lorsqu'il s'agit d'un dispositif embarqué, cette étape a déjà été mise en œuvre lors de la fabrication ou de l'installation du faisceau ∑ à bord du véhicule .
Ensuite, dans une étape S52 mise en œuvre par le module de production 20, un signal de test est injecté dans le faisceau ∑ à partir du point d'entrée 12.
Une partie du signal de test est alors réfléchie dans les différentes branches 14 générant ainsi des signaux réfléchis.
L'ensemble de ces signaux réfléchis est alors reçu par le module de détection 30 dans une étape S54, puis analysé par le module de traitement 40.
En particulier, le module de traitement 40 identifie les marqueurs électriques et attribue, dans une étape S56, chaque signal réfléchi à l'une des branches 14 d'après la caractéristique fréquentielle du marqueur électrique TAGX inséré sur cette branche 14.
Le module de traitement 40 compare ensuite, dans une étape S58, chaque signal réfléchi attribué à une branche 14 à un modèle de signal correspondant obtenu en modélisant la réflexion du signal de test dans la branche 14 correspondante en l'absence de défaut dans cette branche 14.
Le modèle prend bien entendu en compte les signatures fréquentielles des marqueurs électriques TAGX et la topologie complexe du faisceau ∑.
En fonction des résultats de cette comparaison, il est alors possible d'identifier la présence ou l'absence d'un défaut dans la branche 14. L' invention propose donc un procédé et des dispositifs, embarqués ou débarqués, simples à mettre en œuvre et peu coûteux, permettant d'identifier et de localiser sans ambiguïté un défaut dans une ligne en marquant électriquement à l'aide de filtres chacune des branches d'un faisceau électrique avec une signature fréquentielle particulière.
De plus, les marqueurs électriques considérés dans la présente invention ne perturbent pas les signaux utiles véhiculés par le faisceau.
Plus la structure des marqueurs est complexe, ou en d'autres termes plus la signature fréquentielle des marqueurs est spécifique, plus il sera facile d'affecter les signaux réfléchis aux branches respectives. Le coût d'un filtre dépend de sa complexité mais demeure néanmoins bien inférieur à celui d'un système complet de réflectométrie .
L'invention s'applique en particulier aux faisceaux électriques ayant un rôle critique d'un point de vue sûreté de fonctionnement, notamment dans le domaine du transport (automobile mais surtout aéronautique) , du nucléaire et des réseaux publics (surveillance des vols de câbles) .
Bien entendu, l'invention peut être appliquée pour effectuer un diagnostic lorsqu'un incident est détecté dans le réseau ou tout simplement pour effectuer un diagnostic de contrôle de l'état du réseau.
L'analyse des signaux réfléchis qui est effectuée par le module de traitement a été décrite ci-dessus dans le domaine fréquentiel (FDR pour Frequency Domain Reflectometry) . Dans une telle analyse spectrale, le coefficient de réflexion au point d'entrée du faisceau, donc au point d'injection du signal de test, est affecté par les signatures fréquentielles des marqueurs électriques .
Mais le module de traitement peut effectuer de façon équivalente une analyse temporelle des signaux réfléchis (TDR pour Time Domain Reflectometry) . Dans ce cas, chaque écho provenant d'une branche marquée est convolué par la réponse impulsionnelle du marqueur électrique correspondant. Le passage de l'un à l'autre et vice-versa se fait respectivement par transformée de Fourier inverse et transformée de Fourier.
L'Homme du métier comprendra que l'invention résulte du principe d' insérer des marqueurs différents dans des branches séparées du faisceau, pour que le signal qui est réfléchi par l'une des branches puisse être identifié comme provenant de façon certaine de cette branche. L'altération éventuelle du signal réfléchi révèle alors un défaut présent dans cette branche. Toutefois, l'invention est compatible avec plusieurs modes d'analyse des signaux réfléchis, que l'Homme du métier saura mettre en œuvre sans difficulté .

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de diagnostic par réflectométrie d'un faisceau (∑) de lignes électriques comportant au moins un point d'entrée (12) et une pluralité de branches (14), caractérisé en ce qu' il comprend les étapes suivantes :
insertion (S50) de marqueurs électriques (TAGX) sur les branches (14) du faisceau (∑), les marqueurs électriques (TAGX) présentant des caractéristiques fréquentielles différentes les unes des autres ;
injection (S52) d'un signal de test dans le faisceau (∑) à partir d'un point d'entrée déterminé (12) ;
réception (S54), du côté du point d'entrée déterminé (12), d'un ensemble de signaux réfléchis produits par des réflexions du signal de test dans les branches (14) du faisceau (∑) ;
analyse de l'ensemble des signaux réfléchis en identifiant les marqueurs électriques (TAGX) et en attribuant (S56) chaque signal réfléchi à l'une des branches (14) du faisceau (∑) d'après la caractéristique fréquentielle du marqueur électrique (TAGX) inséré sur ladite branche (14) ; et
identification d'une présence/absence d'un défaut dans ladite branche (14) en comparant (S58) le signal réfléchi attribué à ladite branche (14) à un modèle de signal réfléchi obtenu en modélisant la réflexion du signal de test dans ladite branche (14) en l'absence de défaut dans ladite branche (14) .
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les marqueurs électriques (TAGX) comprennent des dipôles et/ou des quadripôles électriques linéaires et/ou non linéaire passifs et/ou actifs.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les marqueurs électriques (TAGX) comprennent des filtres passe-bas.
4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel au moins certains des filtres passe-bas présentent des fréquences de coupure (fc) différentes.
5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, dans lequel au moins certains des filtres passe-bas présentent des pentes de coupure différentes.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel au moins certains des filtres passe-bas sont des filtres passe-bas du 1er ordre.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, dans lequel au moins certains des filtres passe-bas sont des filtres passe-bas du 2eme ordre.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l'étape d'injection est mise en œuvre par un module de production (20) de signal de test comprenant un convertisseur numérique-analogique (DAC) et un élément de couplage d'injection (22) .
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel l'étape de réception est mise en œuvre par un module de détection (30) de signaux électriques comprenant un élément de couplage de réception (32) et un convertisseur analogique-numérique (ADC) .
10. Faisceau (∑) de lignes électriques comportant au moins un point d'entrée (12) et une pluralité de branches (14), caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de marqueurs électriques (TAGX) chacun inséré sur une des branches (14) du faisceau (∑), les marqueurs électriques (TAGX) présentant des caractéristiques fréquentielles différentes les unes des autres, qui permettent de caractériser une branche par rapport aux autres dans des réflexions internes au faisceau induites par un signal de test injecté depuis un point déterminé lors d'un diagnostic par réflectométrie, chacun des marqueurs électriques (TAGX) étant de préférence choisi dans le groupe qui rassemble : - les dipôles et/ou les quadripôles électriques linéaires et/ou non linéaire passifs et/ou actifs ; et
- les filtres passe-bas.
11. Faisceau (∑) selon la revendication 10, dans lequel chaque marqueur électrique (TAGX) possède une impédance (ZTAGx) égale à une impédance caractéristique (Zc) de la branche (14) sur laquelle il est inséré, au moins pour des fréquences (f) de signal électrique correspondant à des fréquences de service (fserv) du faisceau (∑) .
12. Faisceau (∑) selon la revendication 10 ou 11, le faisceau (∑) étant un équipement de véhicule terrestre, aérien, spatial ou de véhicule de transport maritime ou fluvial, disposé pour son fonctionnement de service à bord dudit véhicule.
13. Kit de diagnostic par r é f 1 e c t orné t r i e d'un faisceau (∑) de lignes électriques comportant au moins un point d'entrée (12) et une pluralité de branches (14), caractérisé en ce qu' il comprend :
une pluralité de marqueurs électriques (TAGX) chacun adapté pour être inséré sur une des branches (14) du faisceau (∑), sachant que les marqueurs électriques (TAGX) présentent des caractéristiques fréquentielles différentes les unes des autres et sont adaptés pour transférer une signature dans des signaux réfléchis produits dans les branches (14) par des réflexions d'un signal de test lors d'un diagnostic par r é f 1 e c t ométrie, chacun desdits marqueurs électriques étant de préférence choisi dans le groupe qui rassemble :
- les dipôles et/ou les quadripôles électriques linéaires et/ou non linéaire passifs et/ou actifs ; et
- les filtres passe-bas ;
un module de production (20) de signal de test adapté pour être connecté à un point d'entrée déterminé (12) et pour injecter un signal de test dans le faisceau (∑) à partir du point d'entrée déterminé (12) ;
- un module de détection (30) de signaux électriques adapté pour être connecté au point d'entrée déterminé (12) et pour recevoir un ensemble de signaux réfléchis produits par des réflexions du signal de test dans les branches (14) du faisceau (∑) ; et
un module de traitement (40) adapté pour être connecté au module de détection (30) et pour analyser l'ensemble des signaux réfléchis en identifiant les marqueurs électriques et en attribuant chaque signal réfléchi à l'une des branches (14) du faisceau (∑) d'après la caractéristique fréquent ielle du marqueur électrique
(TAGX) inséré sur ladite branche (14), et pour identifier une présence/absence d'un défaut dans ladite branche (14) en comparant le signal réfléchi attribué à ladite branche
(14) à un modèle de signal réfléchi obtenu en modélisant la réflexion du signal de test dans ladite branche (14) en l'absence de défaut dans ladite branche (14) .
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