FR3019307A1 - Procede de surveillance de l'etat de sante d'un cable electrique - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de surveillance de l'état de santé d'un câble électrique disposé entre un émetteur et un récepteur, ledit câble électrique étant configuré pour transmettre outre du courant électrique des données numériques de communication selon la technologie du courant porteur en ligne selon une modulation multi-porteuses, du type OFDM, ledit câble définissant un canal de transmission entre ledit émetteur et ledit récepteur, le procédé comprenant les étapes suivantes mises en œuvre dans un calculateur : mesures successives d'une fonction de transfert d'un canal de transmission ; détection d'au moins une variation entre les fonctions de transfert mesurées, ladite variation étant caractéristique d'un défaut dans ledit câble électrique.

Description

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL L'invention concerne le domaine de la surveillance de l'état de santé d'un câble électrique d'un aéronef en vue d'en détecter des anomalies.

ETAT DE LA TECHNIQUE Dans un aéronef, le câblage électrique est un élément critique dans le fonctionnement nominal des systèmes qui sont de plus en plus électriques : sa fiabilité influe largement sur la sécurité du vol. Les organismes de régulations FAA (en anglais, « Federal Aviation Administration ») et EASA (en anglais, « European Aviation Safety Agency ») requièrent à ce titre que le câblage soit considéré comme un système et non plus comme de simples éléments de transports de puissance et signaux. En outre, les systèmes aéronautiques doivent répondre à des exigences particulières en termes de surveillance de leur état et le concepteur doit être capable de déterminer les conséquences de tout type de défauts apparaissant dans son système. Une technique répandue pour surveiller un câble électrique est une technique d'inspection visuelle du câble. Cette technique est très coûteuse en temps. Afin d'éviter une intervention manuelle, on connait une technique de surveillance de l'état de santé d'un câble électrique fondée sur la réflectométrie. Cette technique consiste à transmettre un signal et en détecter un changement d'impédance. La réflectométrie permet non seulement de détecter mais aussi de localiser des défauts le long du câble électrique. Un problème avec cette solution est qu'elle ne permet que de détecter des défauts francs : circuits ouverts ou court circuits. Elle ne permet donc pas actuellement de détecter les défauts faibles comme des usures d'isolant, et donc elle ne permet pas de pouvoir alerter de manière prédictive un défaut avant qu'il n'apparaisse. D'autre part, elle ne permet pas de bien localiser les défauts dans un harnais complexe, présentant de multiples branches. En effet, la réflectométrie met en oeuvre un seul émetteur récepteur qui est installé en bout de ligne de sorte que la surveillance est globale et que la localisation du défaut reste assez imprécise. Enfin, cette technique ajoute une complexité et un poids non négligeable ce qui dans l'aéronautique est problématique, les critères de poids/volume étant drastiques.35 PRESENTATION DE L'INVENTION L'invention propose de pallier au moins un de ces inconvénients. A cet effet, l'invention propose un procédé de surveillance de l'état de santé d'un câble électrique disposé entre un émetteur et un récepteur, ledit câble électrique étant configuré pour transmettre outre du courant électrique des données numériques de communication selon la technologie du courant porteur en ligne selon une modulation multiporteuses, du type OFDM, ledit câble définissant un canal de transmission entre ledit émetteur et ledit récepteur, le procédé comprenant les étapes suivantes mises en oeuvre dans un calculateur : mesures successives d'une fonction de transfert d'un canal de transmission ; détection d'au moins une variation entre les fonctions de transfert mesurées, ladite variation étant caractéristique d'un défaut dans ledit câble électrique. L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible.

Une mesure d'une fonction de transfert consiste à émettre sur N porteuse(s) des données numériques d'estimation et à estimer le canal de transmission à partir de ces données numériques d'estimation. La détection d'au moins une variation est réalisée sur une fenêtre temporelle comprise entre 0 et 10 ms, afin de détecter des défauts intermittents ou francs.

La détection d'au moins une variation est réalisée sur une fenêtre temporelle égale à la durée d'un vol, afin de détecter des défauts caractéristiques d'une dégradation lente dudit câble électrique. Le procédé comprend, si une variation est détectée, une analyse du câble par une technique de réflectométrie afin de localiser et/ou confirmer un défaut.

L'invention concerne également un dispositif de surveillance de l'état de santé d'un câble électrique configuré pour transmettre outre du courant électrique des données numériques de communication selon le technologie du courant porteur en ligne, le dispositif comprenant un émetteur et un récepteur disposés entre deux extrémités du câble à surveiller, le récepteur comprenant un calculateur configuré pour mettre en oeuvre un des procédés ci-dessus. Les avantages de l'invention sont multiples. L'utilisation d'émetteur/récepteur CPL (Courant Porteur en Ligne) pour émettre et analyser des signaux dédiés par exemple à la surveillance ou au contrôle permet de s'affranchir plus simplement des problèmes liés aux embranchements. En effet, en réflectométrie, la réflexion du signal sur les embranchements limite l'utilisation de la technologie dès lors que des branches apparaissent dans le cheminement. En outre, l'invention permet de mutualiser l'électronique complexe nécessaire à la transmission de données CPL et celle nécessaire au diagnostic de l'état du câble. Dans le cas de transmission CPL, cela permet donc de ne pas ajouter de complexité industrielle ni de poids/volume pour l'ajout de la fonction de surveillance du câble. PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - La figure 1 illustre schématiquement une implémentation d'un procédé de surveillance de l'état de santé d'un câble selon un mode de réalisation de l'invention ; - La figure 2 illustre schématiquement des étapes d'un procédé selon un mode de de réalisation de l'invention ; - La figure 3 illustre des exemples de fonction de transfert d'un canal de transmission OFDM. Sur l'ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION On a illustré sur la figure 1 un câble électrique C lequel doit être surveillée. Pour ce faire, un émetteur E et un récepteur R sont disposés, respectivement entre deux extrémités du câble électrique C à surveiller.

Un tel câble électrique est évidemment configuré pour transmettre du courant électriques mais également des données numériques de communication selon la technologie du courant porteur en ligne (CPL). Telle que connue en soit, la technologie CPL consiste à superposer à du courant électrique un signal de plus haute fréquence et de faible énergie.

Les données de communication sont transportées sur le câble électrique C selon une modulation multi-porteuses du type OFDM (en anglais, « Orthogonal Frequency-Division Multiplexing »). Ainsi, le câble électrique définit un canal de transmission.

Telle que connue en soi la modulation OFDM sert à répartir sur le canal de transmission les données de communication qui sont des données numériques sur un nombre N de sous-porteuses. Le nombre N de sous-porteuses est typiquement une puissance de 2 et est généralement N=256, N=512 ou encore N=1024. Ce nombre N de sous-porteuses peut toutefois être arbitrairement choisi mais on préfère une puissance de 2 pour simplifier les calculs pour la Transformée de Fourier impliquée dans la modulation OFDM. Pour surveiller l'état de santé du câble électrique afin d'en détecter un éventuel défaut, un procédé de surveillance de l'état de santé du câble électrique C est mis en oeuvre dans un calculateur 10 disposé dans le récepteur R. On décrit ci-après, en relation avec la figure 2, un procédé de surveillance de l'état de santé du câble électrique C. Le procédé consiste notamment à mesurer MES de manières successives plusieurs fonctions de transfert du canal de transmission définies par le câble électrique et en détecter DET des variations éventuelles qui sont caractéristiques d'un ou plusieurs défaut(s) du câble électrique C. Les mesures MES successives de la fonction de transfert du canal de transmission consistent en les sous-étapes suivantes. Au niveau de l'émetteur E, on alloue ALL un nombre de sous-porteuses N' inférieur au nombre de porteuses N allouées à la transmission OFDM à l'estimation du canal de transmission (avec NSN). En particulier, ces N' porteuses sont allouées aux données numériques d'estimation destinées à l'estimation du canal. Ces données d'estimation sont connues à l'avance de l'émetteur E et récepteur R et sont connues sous l'expression « données pilotes ».

Dans le cas où le nombre de porteuses N' allouées aux données numériques d'estimation est inférieur au nombre de porteuse N allouées au canal de transmission, le nombre N-N' de porteuses restant est alloué aux données utiles DU de communication qui sont alors transmises TRANS au récepteur R sur ces porteuses, en même temps que les données d'estimation.

En effet, on note qu'au niveau du récepteur R pour démoduler les données utiles, ce dernier aura besoin de la fonction de transfert du canal afin de mettre en oeuvre un traitement d'égalisation EGA afin de d'obtenir les données utiles démodulées DD. Une fois cette allocation réalisée on estime EST en tant que telle au niveau du récepteur R la fonction de transfert. Pour ce faire, l'émetteur envoie des données connus du 35 récepteur, avec une amplitude fixée. Le récepteur utilise ces données pour déterminer/estimer la fonction de transfert du canal (c'est-à-dire le module et la phase, pour chaque fréquence). Chaque estimation du canal est alors mémorisée MEM dans une mémoire du récepteur pour traitement ultérieur.

Une fois ces mesures MES réalisées, la détection DET des variations consiste à mettre en oeuvre les étapes suivantes. On a illustré sur la figure 3 des exemples de fonction de transfert du canal (dB) estimée en fonction de la fréquence (MHz). Comme on peut le voir sur cette figure, une fonction de transfert du canal est fonction de la fréquence. Ainsi, pour détecter DET une variation on va comparer COMP les unes par rapport aux autres des fonctions de transfert successives ce dernier devant sans défaut être constant d'une mesure à l'autre, un défaut étant caractérisé par une déviation des valeurs de la fonction de transfert.

Dans la fonction de transfert, un défaut franc affecte toutes les fréquences. En général, les basses fréquences s'atténuent moins avec la distance et sont donc bien visibles. S'agissant des défauts non francs, qui sont moins visibles, un traitement de l'information peut s'avérer nécessaire pour améliorer l'information. La comparaison COMP des fonctions de transfert peut se faire sur une fenêtre temporelle comprise entre 0 et 10 ms (fenêtre temporelle courte), afin de détecter des défauts intermittents ou francs. De manière alternative ou complémentaire, la comparaison COMP des fonctions de transfert peut se faire sur une fenêtre temporelle comprise égale à la durée d'un vol (fenêtre temporelle longue), afin de détecter des défauts caractéristiques d'une dégradation lente dudit câble électrique. S'il s'avère qu'une variation est détectée DET alors le câble électrique C présente un défaut sinon le câble C ne présente pas de défaut. La variation de la fonction de transfert ainsi détectée peut être soit lente VAR_LENTE ou rapide VAR_RAPIDE.

Une telle interprétation permet de caractériser finement le type de défaut. Dans le cas d'une variation lente VAR_LENTE le défaut est caractérisé par une atténuation de la fonction de transfert de plus en forte en fonction de la fréquence. Dans le cas d'une variation rapide VAR_RAPIDE soit le défaut est intermittent et se traduit par une alternance dans la fonction de transfert. Des mesures effectuées, toutes les millisecondes permettent de faire des comparaisons le long de la fonction afin de détecter la rapidité de variation de la fonction de transfert. De manière complémentaire, une fois un ou plusieurs défauts détecté(s), on peut mettre en oeuvre sur le câble électrique une étape de localisation LOC du défaut au moyen de la technique connue de la réflectométrie. Comme déjà évoqué, le principe repose sur la transmission d'un signal qui lors d'un changement d'impédance va subir une réflexion, le changement d'impédance étant caractéristique d'un défaut. La réflectométrie est principalement utilisée dans le domaine temporel ou le domaine fréquentiel. La différence est que dans le domaine temporel, l'analyse des signaux réfléchis donne des informations sur la composition du milieu contrairement au domaine fréquentiel dont c'est l'analyse de l'onde stationnaire qui donne ces mêmes informations. Une augmentation d'impédance crée une réflexion qui renforce l'impulsion d'origine alors qu'une baisse crée une réflexion qui s'oppose à l'impulsion originale.

Dans le cas où le câble est en court-circuit à un moment (soit une impédance nulle), l'onde est envoyée le long du câble et arrivée au court-circuit va être réfléchie et retourne vers la source. Une fois l'onde arrivée au point source, on observe une chute de tension, ainsi on en déduit la présence d'un court-circuit sur le câble. En outre, en connaissant la vitesse de propagation du signal dans le milieu, on peut déterminer la distance au court- circuit.

Claims (6)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de surveillance de l'état de santé d'un câble électrique (C) disposé entre un émetteur (E) et un récepteur (R), ledit câble électrique (C) étant configuré pour transmettre outre du courant électrique des données numériques de communication selon la technologie du courant porteur en ligne selon une modulation multi-porteuses, du type OFDM, ledit câble définissant un canal de transmission entre ledit émetteur et ledit récepteur, le procédé comprenant les étapes suivantes mises en oeuvre dans un calculateur (10) : mesures (MES) successives d'une fonction de transfert d'un canal (C) de transmission ; détection (DET) d'au moins une variation entre les fonctions de transfert mesurées, ladite variation étant caractéristique d'un défaut dans ledit câble électrique.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel une mesure (MES) d'une fonction de transfert consiste à émettre (EME) sur N porteuse(s) des données numériques d'estimation et à estimer (EST) le canal de transmission à partir de ces données numériques d'estimation.
3. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la détection (DET) d'au moins une variation est réalisée sur une fenêtre temporelle comprise entre 0 et 10 ms, afin de détecter des défauts intermittents ou francs.
4. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 2, dans lequel la détection (DET) d'au moins une variation est réalisée sur une fenêtre temporelle égale à la durée d'un vol, afin de détecter des défauts caractéristiques d'une dégradation lente dudit câble électrique.
5. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant si une variation est détectée, une analyse du câble par une technique de réflectométrie afin de localiser et/ou confirmer un défaut.
6. 6. Dispositif de surveillance de l'état de santé d'un câble électrique (C) configuré pour transmettre outre du courant électrique des données numériques de communication selon le technologie du courant porteur en ligne, le dispositif comprenant un émetteur (E) et un récepteur (R) disposés entre deux extrémités du câble à surveiller, le récepteur (R)comprenant un calculateur configuré pour mettre en oeuvre un procédé selon l'une des revendications précédentes.5