JP2001518603A - Electric arc monitoring system - Google Patents

Electric arc monitoring system

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JP2001518603A
JP2001518603A JP2000510035A JP2000510035A JP2001518603A JP 2001518603 A JP2001518603 A JP 2001518603A JP 2000510035 A JP2000510035 A JP 2000510035A JP 2000510035 A JP2000510035 A JP 2000510035A JP 2001518603 A JP2001518603 A JP 2001518603A
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arc
detector
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electric arc
signature
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JP2000510035A
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マイケル ティー パーカー
ホワード エム ジュニア ハム
ジェームス ジェイ キーナン
ルーク ピエール ベノイト
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ヘンドリー メカニカル ワークス
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/16Spectrum analysis; Fourier analysis
    • G01R23/18Spectrum analysis; Fourier analysis with provision for recording frequency spectrum
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/08Measuring electromagnetic field characteristics
    • G01R29/0807Measuring electromagnetic field characteristics characterised by the application
    • G01R29/0814Field measurements related to measuring influence on or from apparatus, components or humans, e.g. in ESD, EMI, EMC, EMP testing, measuring radiation leakage; detecting presence of micro- or radiowave emitters; dosimetry; testing shielding; measurements related to lightning
    • G01R29/0842Measurements related to lightning, e.g. measuring electric disturbances, warning systems

Abstract

(57)【要約】 電気アーク監視は、電気アークが、各フラクタル部分集合内に含まれている「アーク」を意味するすべての本質的な情報を含むフラクタル現象であるという発見を利用することにより達成される。これらのフラクタル部分集合は、アークスペクトル上で対数的に分散される。アークの監視は、振幅が電気アーク(22)のl/f特性に従ってさらに高く、隣接回路間での相互誘導がさらに低く、およびアークとアークシグナチャピックアップ(23)間の移動がアーク検出のための習慣的な高周波より長い低対数次数のフラクタル部分集合で最も有利に達成される。フラクタル部分集合変換は、偽警報の危険を削減する。アークシグナチャ部分は、位相はずれ経路で処理されるか、変調済み搬送波として扱われてよい。 (57) [Abstract] Electric arc monitoring uses the discovery that electric arcs are fractal phenomena that contain all the essential information that means the "arc" contained within each fractal subset. Achieved. These fractal subsets are logarithmically distributed over the arc spectrum. The monitoring of the arc is such that the amplitude is higher according to the l / f characteristic of the electric arc (22), the mutual induction between adjacent circuits is lower, and the movement between the arc and the arc signature pickup (23) is used for arc detection. It is most advantageously achieved with a low log order fractal subset longer than the customary high frequency. Fractal subset transformation reduces the risk of false alarms. The arc signature portion may be processed on an out-of-phase path or treated as a modulated carrier.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 (技術分野) 本発明の技術分野は、電気アークまたはスパークを監視し、検出し、示し、評
価し、信号で知らせるための方法および機器を含む。
TECHNICAL FIELD [0001] The technical field of the invention includes methods and equipment for monitoring, detecting, indicating, evaluating, and signaling electric arcs or sparks.

【0002】 (背景技術) 電気アークまたはスパークとして現れる無秩序な電磁エマネーションは、物質
に密接にリンクしており、そこでは電磁相互作用が電子を原子および分子内の原
子核に結合し、電磁放射線の根本的な単位は光子である。
BACKGROUND OF THE INVENTION Disordered electromagnetic emanations, manifested as electric arcs or sparks, are closely linked to matter, where electromagnetic interactions couple electrons to atoms and nuclei within molecules, causing the generation of electromagnetic radiation. The fundamental unit is a photon.

【0003】 実際のところ、電気アークおよびスパークのスペクトルは、実際には、DCか
ら無線周波数スペクトル全体を通し、およびマイクロ波赤外線スペクトルおよび
光スペクトルを通して広がる。
[0003] In practice, the spectrum of electric arcs and sparks actually extends from DC through the entire radio frequency spectrum and through the microwave infrared and optical spectrums.

【0004】 電気アークおよびスパーク現象の有効な活用は、電気アークランプ、電気溶接
、電気アーク型の冶金炉、衛星反動推進エンジン内のおよび大気圏外空間での推
進用のアーク型のイオンジェネレータ、内燃機関内でのスパークプラグ型の発火
、およびガス機器での電気スパーク発火を含む。
The effective use of electric arcs and spark phenomena include electric arc lamps, electric welding, electric arc type metallurgical furnaces, arc type ion generators for propulsion in satellite reaction propulsion engines and in outer space, internal combustion Includes spark plug type ignition in engines and electric spark ignition in gas appliances.

【0005】 残念なことに、電気照明、電気アーク溶接および冶金、ならびに内燃機関の発
火につながった電気アークまたはスパークの同じ質は、無秩序なアークの発生ま
たは火花を発することにより爆発または破壊的な火災を引き起こす電気的な故障
の点で破滅的な効果を持つ。
[0005] Unfortunately, the same qualities of electric lighting, electric arc welding and metallurgy, as well as electric arcs or sparks, which have led to the ignition of internal combustion engines, have caused explosion or destruction by the generation or sparking of chaotic arcs. It has catastrophic effects in terms of electrical failures that cause fires.

【0006】 例として、電気アークモニタは、ガレージ、自動車または電動車修理施設、ガ
ソリン(イギリス英語での「ガソリン(petrol)」)貯蔵所または計量分
配施設、ならびに偶発的な電気アークが損害の大きい爆発を引き起こすことのあ
るそれ以外の領域で有効だろう。
[0006] By way of example, electric arc monitors are garages, automobile or electric vehicle repair facilities, gasoline ("petrol" in British English) storage or dispensing facilities, and accidental electric arcs are costly. It will work in other areas that can cause an explosion.

【0007】 さらに、ヒューズおよびサーキットブレーカは、深刻な過負荷状態を防止する
ことができるが、それらは、一般的には、電気的な火災、および典型的には、ヒ
ューズがとんだり、サーキットブレーカがトリップするレベルを下回る電気電流
レベルでの火災に十分な熱を発する偶発的なアークおよびスパークからのそれ以
外の損害を防ぐには効果的ではない。したがって、信頼できるアーク監視は、大
多数の多岐に渡る電気回路できわめて望ましいだろう。
[0007] Fuses and circuit breakers can also prevent severe overload conditions, but they generally involve electrical fires and, typically, blown fuses and circuit breakers. It is not effective in preventing accidental arcs and other damage from sparks that generate enough heat for fires at electrical current levels below the tripping level. Therefore, reliable arc monitoring would be highly desirable in most diverse electrical circuits.

【0008】 これらは、言うまでもなく、信頼できるアークまたはスパークの監視が有効で
ある分野の代表的な例にすぎない。
These are, of course, only representative examples of the areas where reliable arc or spark monitoring is effective.

【0009】 この点での主要な停滞している問題点とは、従来の技術による開発が偽警報を
恐れて自然の経過をたどったという点である。偽警報の頻繁な発生は警報システ
ムの効用を無効にする可能性があるため、言うまでもなく、偽警報は警報システ
ムの悩みの種(bane)である。
A major stagnant problem in this regard is that the development with the prior art followed a natural course in fear of false alarms. Of course, false alarms are a bane of alarm systems, since frequent occurrences of false alarms can negate the utility of the alarm system.

【0010】 したがって、無線一斉送信および無線周波数セキュリティシステム信号から生
じる偽警報の可能性を削減しようとして、HAMPSHIRE、Michael Johnによる国際特許公開第WO90/04278号に開示されているよう
なアーク検出システムは、アーク信号シグナチャの約160kHzを下回り、約
180kHzを上回る周波数を拒否し、電気的な故障検出を約170kHzの中
心周波数での狭い20kHzバンドだけに向かう(leaving for)。
しかしながら、これは、アークシグナチャの発生を確実に検出すると同時に偽警
報の発生を等しく確実に防止するには、100kHz範囲で数十倍小さすぎるア
ーク検出用のサンプルを残した。
[0010] Thus, in an effort to reduce the possibility of false alarms arising from radio broadcast and radio frequency security system signals, an arc detection system such as that disclosed in International Patent Publication No. WO 90/04278 by HAMPSHIRE, Michael John. Reject frequencies below about 160 kHz and above about 180 kHz of the arc signal signature, leaving electrical fault detection only to a narrow 20 kHz band at a center frequency of about 170 kHz.
However, this leaves an arc detection sample that is several tens of times too small in the 100 kHz range to reliably detect the occurrence of the arc signature while at the same time reliably preventing false alarms.

【0011】 その欠点を回避するアーク検出システムは、すべてこれとともに参照してアメ
リカ合衆国用、および参照による組込みが許可されている他のすべての国向けに
ここに組み込まれている1990年10月24日に提出され、第WO92/08
143号として発表された、ヘンドリーメカニカルワークス(Hendry M
echanical Works)、発明者HAM、Jr.,Howard M
.、およびKEENAN、James J.,による第PCT/US90/06 113号から、および1994年12月13日に発行された米国特許第5,37
3,241号、および1995年12月19日に発行された第5,477,15
0号で明白である。また、参照は、すべてこれと共にここに参照による組込みが
許されているすべての国のために参照して組み込まれている、それらの対応する
EPO第507,782号(第90917578.8号)、および結果として生
じる欧州国家特許に従って、およびそれらの対応するオーストラリア特許第65
6128号、カナダ特許出願第2,093,420号、中国特許出願第9210
253.3号、日本特許出願第500428/91号、韓国特許出願(PCT)
第701219/93号、およびメキシコ特許第178914号(第92015
30号)に従ってされなければならない。そのシステムは、アークを示す信号が
、偽警報を引き起こす可能性のある外来(extraneous)狭帯域信号と
対照区別して検出される結合周波数に瞬間的なアークシグナチャ周波数を変換す
ることにより、偽警報を回避する。
An arc detection system that avoids its shortcomings is hereby incorporated by reference for the United States, and for all other countries where incorporation by reference is permitted, Oct. 24, 1990. And submitted to WO92 / 08
No. 143, Hendry Mechanical Works (Hendry M)
technical Works), HAM, Jr. , Howard M
, And KEENAN, James J. et al. PCT / US90 / 06113, and US Pat. No. 5,37, issued Dec. 13, 1994.
3,241 and 5,477,15 issued on December 19, 1995.
No. 0 is evident. Also, references are incorporated by reference for all countries where incorporation by reference is permitted herein, together with their corresponding EPO 507,782 (9099177.88.8), And in accordance with the resulting European Patent and their corresponding Australian Patent No. 65
No. 6128, Canadian Patent Application No. 2,093,420, Chinese Patent Application No. 9210
No. 253.3, Japanese Patent Application No. 500428/91, Korean Patent Application (PCT)
No. 701219/93, and Mexican Patent No. 178914 (No. 92015)
No. 30). The system provides a false alarm by converting the instantaneous arc signature frequency to a combined frequency where the signal indicative of the arc is detected in contrast to an extraneous narrowband signal that may cause a false alarm. To avoid.

【0012】 この背景に反して、それ以降に提出された従来の技術による出願の周波数選択
式アーク検出システムは、アーク検出に対する従来の技術によるアプローチの典
型的な代表として出現する。したがって、それは、100kHzから1メガヘル ツまでのようなキロヘルツ上限範囲内の周波数をおもに見るアーク検出に対する
多岐に亘るアプローチを提示する。しかしながら、これは、国によっては「長波
」および「中波」一斉送信バンドとしても知られている公衆A.M.無線一斉送
信バンドの大部分だけではなく、前述の第WO90/04278号参照で参照さ
れている制御システムまたはセキュリティシステムの無線周波数バンドの種類も
カバーする。したがって、場所によっては、人は数十の外来の信号干渉と競合し
なければならなかった。
[0012] Contrary to this background, the frequency-selective arc detection system of the prior art filed subsequently filed emerges as a typical representative of the prior art approach to arc detection. Thus, it presents a wide variety of approaches to arc detection that primarily look at frequencies within the upper kilohertz range, such as from 100 kHz to 1 megahertz. However, this is not the case with the public A.I.A. M. It covers not only the majority of the radio broadcast band, but also the type of radio frequency band of the control system or security system referred to in the aforementioned WO 90/04278. Thus, in some places, one had to compete with dozens of extraneous signal interferences.

【0013】 同様のことは、本来、そのそれぞれが50kHzの通過帯域を有し、その内の
3つがそれぞれ225kHz、525kHz、および825kHzという中心周
波数を有する4つの帯域フィルタから成り立っているくし形フィルタ配列の使用
を提案するその従来の技術による提案の点で別の実施態様に当てはまる。A.M
.一斉送信およびそのスペクトルの前述された制御システムおよびセキュリティ
システムの無線周波数バンド部分では、50kHzサンプルは、無秩序なアーク
シグナチャのマイナーな断片を表すだけであり、同時に起こる外来の信号からの
偽警報の危険を高める。また、これは、その従来の技術による提案が、そのくし
形フィルタ配列の4つのフィルタ構成要素の間でその検出プロセスを連続して回
転させるために、そのくし形フィルタ配列での55kHz帯域フィルタの効力に
も影響を及ぼす。
[0013] Similarly, a comb filter array consisting essentially of four bandpass filters, each of which has a passband of 50 kHz, three of which have center frequencies of 225 kHz, 525 kHz, and 825 kHz, respectively. This applies to another embodiment in terms of its prior art proposals which propose the use of A. M
. In the radio frequency band portion of the broadcast and its control and security systems described above, the 50 kHz sample only represents a minor piece of the disordered arc signature, and the danger of false alarms from contemporaneous extraneous signals. Enhance. Also, this is because the prior art proposal suggested that the 55 kHz bandpass filter in the comb filter array be used to continuously rotate the detection process between the four filter components of the comb filter array. Affects potency.

【0014】 低周波数領域まで思い切って進んだアーク検出での従来の努力が、成功しなか
ったことを示している、B,D,Russellらによる「低周波数電流構成要
素を使用するアーク発生故障検出技法−記録済みフィールドデータを使用する性
能評価」および「アーク発生故障および切替えイベント中の低周波数スペクトル
の動作」(電力送達に関するIEEE議事録、第3巻、第4号、1988年10
月、1485〜1500ページ)と題する記事から明らかなように信頼できるア
ーク検出には狭すぎた多様な低周波数バンドでの監視を達成した。
[0014] "Arc-generating fault detection using low-frequency current components" by B, D, Russell et al. Shows that previous efforts at arc detection that have taken the plunge into the low-frequency region have been unsuccessful. Techniques-Performance Evaluation Using Recorded Field Data "and" Operation of the Low Frequency Spectrum During Arcing Faults and Switching Events "(IEEE Minutes on Power Delivery, Vol. 3, No. 4, Oct. 1988)
(Monday, pages 1485-1500) achieved monitoring in a variety of low frequency bands that were too narrow for reliable arc detection.

【0015】 振り返ってみると、これらの進展は、おもに、アークシグナチャの無秩序な性
質から生まれ出るきわめて無作為な現象としての電気的なアークの知覚に対する
反応として出現する。しかしながら、この従来の技術による知覚は、無秩序なシ
ステムが決定論的な質を有しており、もし人が根元的な原理が何であるのか、お
よびそれらをどのようにして有効に使用できるようにするのかを発見することが
できるのであれば、無事に対処できるという事実を無視している。
In retrospect, these developments emerge primarily as a response to the perception of electric arcs as a very random phenomenon arising from the disordered nature of arc signatures. However, this prior art perception suggests that chaotic systems have a deterministic quality, so that if one were to understand the underlying principles and how to use them effectively, I ignore the fact that if I can find out what to do, I can cope safely.

【0016】 実際のところ、無秩序な電気的な電光でさえ、そのarboresqueな夜
間放電の間、およびその電光ボルトの分岐された構成内でなんらかの自己類似性
(self−similarity)を示す。
In fact, even disordered electrical lightning exhibits some self-similarity during its arborsque night discharge and within the branched configuration of its lightning volts.

【0017】 この点において、Benjamin Franklinによって、およびGe
org Christoph Lichtenbergによって18世紀になさ
れた先駆的な研究は、主題発明までずっと長い影を投げかけている。
In this regard, by Benjamin Franklin and Ge
Pioneering work done in the 18th century by org Christoph Lichtenberg casts a long shadow on the subject invention.

【0018】 特に、Franklinは、雷雨の中での有名なたこの実験を通して、電光が
電気的な現象であることを証明した。Lichtenbergは、その後、硫黄
などの細かい粉末を、電気的な放電が発生した絶縁表面上に振りかけることによ
って1777年に有名な「Lichtenberg数字」を作成した。電気的な
放電のこれらのLichtenberg数字の多くは、外観において電光に似て
おり、それ以外の場合にも、その分岐線のパターンにおいて、およびこのような
分岐線自体の中でも著しい自己類似性を示している。Manfred Schr
oederは、これを、「フラクタル、カオス、電力の法則(FRACTALS
,CHAOS,POWER LAWS)」(W.H.フリーマン社(W.H.F
reeman and Company)、1991年、196、197,21
5、および216ページ)と題する著書の中で拡散制限集合(diffusio
n−limited aggregation)(DLA)に比較した。また、
Kenneth Falconerも、「フラクタル幾何学」(ジョン・ウィリ
ー・アンド・サンズ(John Wiley&Sons)1990年)と題する
著書、270から273ページの中で、DLAモデルを気体中の電気的な放電に
適用した。
In particular, Franklin has proven through lightning experiments in thunderstorms that lightning is an electrical phenomenon. Lichtenberg then created the famous "Lichtenberg figure" in 1777 by sprinkling a fine powder, such as sulfur, over the insulating surface where the electrical discharge occurred. Many of these Lichtenberg numbers of electrical discharges resemble lightning in appearance, and otherwise exhibit significant self-similarity in their branch line patterns and within such branch lines themselves. ing. Manfred Schr
Oeder describes this as "the law of fractals, chaos, and power (FRACTALS).
, CHAOS, POWER LAWS) "(WH Freeman (WHF)
Leeman and Company), 1991, 196, 197, 21.
5 and 216) in the book diffusion-limited set (diffusio
Compared to n-limited aggregation (DLA). Also,
Kenneth Falconer also applied the DLA model to electrical discharges in gases in a book entitled "Fractal Geometry" (John Wiley & Sons, 1990), pages 270-273.

【0019】 背景として、フラクタルは、1975年にBenoit Mandelbro
tによって考えられ、名付けられ、最初に説明されたフラクタル幾何学での現象
である。フラクタル幾何学は、実際には、自然界がユークリッド型の幾何学に準
拠していないという事実の現れである。ユークリッド幾何学は、特徴的な大きさ
およびスケーリングに基づいている。自然界は、特定の大きさやスケーリングに
制限されていない。ユークリッド幾何学は、人造の物体に適しているが、自然の
構成を現実的に表すことができない。ユークリッド幾何学は公式によって説明さ
れるのに対し、自然現象の数学的な言語は再帰的なアルゴリズムである。
By way of background, fractals were introduced in 1975 by Benoit Mandelbro.
It is a phenomenon in fractal geometry that was considered, named, and first described by t. Fractal geometry is actually a manifestation of the fact that nature does not conform to Euclidean geometry. Euclidean geometry is based on characteristic size and scaling. Nature is not restricted to any particular size or scaling. Euclidean geometry is suitable for artificial objects, but cannot realistically represent natural configurations. Euclidean geometry is described by formulas, whereas the mathematical language of natural phenomena is a recursive algorithm.

【0020】 このような再帰性は、無秩序ではない場合にも破壊的な影響全体での自然の表
現であり、例えば、自己類似性または自己親和力(self−affinity
)と呼ばれている大きさおよびスケーリングでの変化に対する持続的な不変性に
出現する。フラクタルは、フラクタルの多様な小さい部分のそれぞれが全体の縮
小型レプリカを表すという点で自己類似している。このような小さい部分は、こ
こに「フラクタル部分集合」と呼ばれている。
Such recursiveness is a natural expression of the entire destructive effect, even if not disordered, such as self-similarity or self-affinity
) Appear in a persistent invariance to changes in size and scaling, called). Fractals are self-similar in that each of the various smaller parts of the fractal represents an entire reduced replica. Such small portions are referred to herein as "fractal subsets."

【0021】 電気的なアークまたはスパーク監視は、一般的には、それ自体を、光、熱放射
線、およびマイクロ波スペクトルのかなり下の周波数バンド内に位置しているア
ークまたはスパークの電磁的なスペクトルの一部である、いわゆるアークシグナ
チャに向ける。
[0021] Electrical arc or spark monitoring generally refers to the electromagnetic spectrum of the arc or spark, which itself lies in a frequency band well below the light, thermal radiation, and microwave spectrum. Turn to so-called arc signatures that are part of

【0022】 この領域での問題は、隣接する監視されている回路の間での相互誘導からの偽
警報を含む。この点においては、参照は、アークが発生している監視されている
回路と、アークがその時点では発生していない隣接する監視されている回路の間
などの、相互誘導のための標準的な等式に従って持たれてよい。 In =2πfMIas/Zn (1) ここでは、Ias=電気的なアークがその瞬間に発生する監視されている回路内を
流れているアークシグナチャ電流; In =その瞬間にアークが発生していない監視されている隣接回路内のアーク
シグナチャにより誘導されている電流; M=相互インダクタンス; Zn =前記隣接回路のインピーダンス;および f=周波数
Problems in this area include false alarms from mutual induction between adjacent monitored circuits. In this regard, the reference is a standard for mutual guidance, such as between a monitored circuit where an arc is occurring and an adjacent monitored circuit where the arc is not occurring at that time. May be held according to equations. I n = 2πfMI as / Z n (1) where I as = arc signature current flowing in the monitored circuit where an electric arc occurs at the moment; I n = arc occurs at the moment and it is induced by the arc signature in adjacent circuit being monitored no current; M = mutual inductance; Z n = impedance of the adjacent circuits; and f = frequency

【0023】 隣接回路の間でのように、隣接する監視されている回路内で、アークが発生し
ている監視されている回路内を流れている電流Iasによって誘導されている電流
n は、その一字電流Iasの減少する周波数に伴い減少する。しかしながら、電
磁的なアークシグナチャは、その振幅の逆周波数(l/f)進行を近似している
特殊な形状により特徴付けられている。もしこれが前記等式(1)に入れられる
と、以下が得られ、 In =(2πfMIas/f)/Zn (2) そこでは、「f」は抹殺するので、以下、 In =2πMIas/Zn (3) すなわち、周波数に関係のない相互インダクタンスおよび二次電流In が得られ
る。このような考慮が、アークが監視されているアークシグナチャバンドの周波
数を引き下げることが、効果的に相互誘導、およびそこからの偽アーク警報を削
減しないだろうという従来の技術による結論につながった。
In adjacent monitored circuits, such as between adjacent circuits, the current I n induced by the current I as flowing in the monitored circuit where the arc is occurring is , Decreases with the decreasing frequency of the current Ias . However, electromagnetic arc signatures are characterized by a special shape that approximates the inverse frequency (l / f) progression of their amplitude. If this were put into equation (1) above, the following would be obtained: I n = (2πfMI as / f) / Z n (2) where “f” is obliterated, so that I n = 2πMI as / Z n (3) that is, no mutual inductance and the secondary current I n related to frequency. Such considerations have led to the prior art conclusion that reducing the frequency of the arc signature band for which the arc is being monitored will not effectively reduce cross-induction and false alarms therefrom.

【0024】[0024]

【発明の要約】SUMMARY OF THE INVENTION

新規の回路を利用する、および/またはこれまで活用されていなかった電気的
なアークシグナチャの特性を利用する改善された電気的なアーク監視システムを
提供することが、本発明の総合的な目的である。
SUMMARY OF THE INVENTION It is a general object of the present invention to provide an improved electrical arc monitoring system that utilizes new circuitry and / or takes advantage of the characteristics of previously unused electrical arc signatures. is there.

【0025】 電気的なアークからさらに長い距離をおき、これまでより漏話または誘導が少
ない信頼できるアーク監視を可能にすることが、本発明の実施態様の関連する目
的である。
It is a related object of embodiments of the present invention to provide a longer arc from the electrical arc and reliable arc monitoring with less crosstalk or induction.

【0026】 この点において、および一般的には、「監視」という表現は、電気的なアーク
またはスパークを監視し、検出し、示し、評価し、および/または信号で知らせ
ることを含み、ここに広義に使用されているが、「アーク」という言葉は、ここ
に、本質的に同じ現象であるとして交換できるようにして電気的なアークおよび
スパークをカバーするために総称的に使用されている。
In this regard, and generally, the expression “monitoring” includes monitoring, detecting, indicating, evaluating, and / or signaling an electrical arc or spark, where Although used broadly, the term "arc" is used generically herein to cover electrical arcs and sparks so that they can be interchanged as being essentially the same phenomenon.

【0027】 その1つの態様から、主題の発明は、電気的なアークが、これまで考えられて
いたようなその電磁放射線の可視の明るい部分でのフラクタル現象であるだけで
はなく、実際には空間の中への、または特定のアークが発生する回路のワイヤに
沿ったその電磁的なエマネーションのきわめて低い周波数までずっと下がるフラ
クタル現象であるという発見を利用している。したがって、「アーク」を意味す
るすべての必須情報は、各フラクタル部分集合に含まれているため、アーク監視
目的のためには、アークの電磁エマネーションのフラクタル部分集合を監視する
ことで十分である。
From one aspect, the subject invention is not limited to the fact that the electric arc is not only a fractal phenomenon in the visible bright part of the electromagnetic radiation as previously thought, but also in fact a spatial It exploits the discovery that it is a fractal phenomenon that falls far down to the very low frequency of its electromagnetic emanation into or along the wires of the circuit where the particular arc occurs. Therefore, for arc monitoring purposes, it is sufficient to monitor the fractal subset of the electromagnetic emanation of the arc, since all the essential information meaning "arc" is contained in each fractal subset. .

【0028】 アークのフラクタル性質がその可視領域に制限されていないが、実際にはその
シグナチャの毎秒数サイクルまでずっと下方に広がるという主題発明に従った実
現が、少なくとも1つの根本的な特徴および少なくとも1つの基準、すなわち以
下を過去に既知である電気的なアークの特徴に加える。
The realization according to the subject invention, in which the fractal nature of the arc is not restricted to its visible range, but actually extends down to several cycles per second of its signature, has been achieved with at least one fundamental feature and at least one One criterion, namely the following, is added to the previously known electrical arc characteristics.

【0029】 1.効果的な電気アーク監視のためのすべての必須情報は、アークシグナチャ
の任意のフラクタル部分集合の中に含まれており、それによって 2.目的ごとの監視周波数バンドの選択は、従来の技術による制約から解放さ
れ、真に、感度、検出速度、偽信号の防止または拒絶、希望されている移動の長
さ、および異なる環境でのアークシグナチャのアークから監視回路への伝達モー
ドの点での最適な交換(tradeoff)の結果となり得る。
[0029] 1. All essential information for effective electric arc monitoring is contained in any fractal subset of the arc signature, thereby: The choice of monitoring frequency band for each purpose is relieved of the limitations of the prior art, and is truly true of sensitivity, detection speed, prevention or rejection of spurious signals, desired travel length, and arc signatures in different environments. An optimal tradeoff in terms of the mode of transmission from the arc to the monitoring circuit can be the result.

【0030】 これらの原則に従い、主題発明は、監視されている回路での無秩序な性質の周
波数の広帯域範囲によって類型化されているアークシグナチャを有する電気的な
アークを監視するシステムにあり、さらに特定すると、監視されている回路に沿
った相対的に長い移動により特徴付けられているアークシグナチャのフラクタル
部分集合を選択し、アークシグナチャのそのフラクタル部分集合を監視すること
にある。
In accordance with these principles, the subject invention resides in a system for monitoring an electrical arc having an arc signature typified by a broadband range of frequencies of random nature in the circuit being monitored, and more particularly, The task is then to select a fractal subset of the arc signature that is characterized by relatively long travels along the circuit being monitored and monitor that fractal subset of the arc signature.

【0031】 この文脈での「相対的に」という表現は、アーク信号の考えられる移動の長さ
が、アークシグナチャの周波数に反比例するという事実を参照する。この点にお
いては、電気電流のよく知られている代数等式に対して参照が持たれてよい。 I=E/[R2 +(2πfL−1/2πfC)2 1/3 (4) ここでは、I=電気電流 E=電圧または電位 R=抵抗 f=周波数 L=インダクタンス、および C=電気回路のキャパシタンス
The expression “relatively” in this context refers to the fact that the possible length of the movement of the arc signal is inversely proportional to the frequency of the arc signature. In this regard, reference may be made to well-known algebraic equations of electrical current. I = E / [R 2 + (2πfL−1 / 2πfC) 2 ] 1/3 (4) where I = electric current E = voltage or potential R = resistance f = frequency L = inductance, and C = electric circuit Capacitance

【0032】 この等式から、本発明の実施態様の関連する利点が確認できる。つまり、最低
周波数または最長波長フラクタルの選択が、実際には、監視されている回路に沿
って移動するアークシグナチャのさまざまなフラクタルの最長の残存物の選択に
実質上等しいということである。ある点まで、人は、したがって監視されている
回路自体がアーク検出モニタ用の低域フィルタの機能を実行すると言うことがで
きる。したがって、本発明の実施態様は、大型回路を調査する能力、および中心
的なアーク検出監視ステーションを複数の異なる回路に提供する便利さを含む、
実際にはいくつかの理由から役立つ回路内でのアークの発生から相当の距離での
アーク監視を可能にする。
From this equation, the relevant advantages of embodiments of the present invention can be ascertained. That is, the selection of the lowest frequency or longest wavelength fractal is, in fact, substantially equal to the selection of the longest remnants of the various fractals of the arc signature traveling along the circuit being monitored. To a certain point, one can say that the circuit being monitored thus performs the function of a low-pass filter for the arc detection monitor itself. Thus, embodiments of the present invention include the ability to survey large circuits and the convenience of providing a central arc detection and monitoring station for a plurality of different circuits.
In practice it allows arc monitoring at a considerable distance from the occurrence of an arc in a circuit that is useful for several reasons.

【0033】 いずれにせよ、低アークシグナチャ周波数では、監視されている回路に沿った
アーク信号の考えられる移動は、より高いアークシグナチャ周波数に比べて長い
In any event, at low arc signature frequencies, the possible movement of the arc signal along the circuit being monitored is longer compared to higher arc signature frequencies.

【0034】 また、隣接する監視されている回路の間での相互誘導からの偽警報が、そこで
は分母の周波数係数「f」が等式(2)の分子の「f」を抹殺するだろう従来の
技術が前記に述べられた等式(1)から(3)に従い示したことにまったく反し
て、低いアークシグナチャ周波数で最低であることも分かる。
Also, false alarms from mutual induction between adjacent monitored circuits, where the frequency coefficient “f” in the denominator will obliterate the “f” in the numerator of equation (2) It can also be seen that, contrary to what the prior art showed according to equations (1) to (3) described above, it is lowest at low arc signature frequencies.

【0035】 しかしながら、その結論の誤った推論は、一定の考えられる放射線の影響が考
えられる場合に明らかになる。この点においては、λ/2およびλ/4の空中線
が優れたヘルツ(Hertizian)型およびマルコーニ(Marconi)
型の電磁放射体を構成することがよく知られている。多くの電話交換機、電気電
源およびその他の設備内の配線は、実際には、多くの場合、電気的なアーク検出
のために、従来の技術によって選択されている種類の無線周波数でこのような空
中線を形成する。設備内の配線の長さが、四分の一波長空中線を構成するには不
十分である場合にも、回路内での一定のリアクタンスが、相対的に短い導体を効
果的な放射体にするいっしょくたにされた(lumped)インピーダンス種類
の調整または「負荷」を提供することができる。
However, misleading conclusions become apparent when certain possible radiation effects are considered. In this regard, the λ / 2 and λ / 4 antennas have excellent Hertzian and Marconi types.
It is well known to constitute types of electromagnetic radiators. The wiring in many telephone exchanges, electrical power supplies and other equipment is, in fact, often such antennas at the type of radio frequency selected by the prior art for electrical arc detection. To form The constant reactance in the circuit makes relatively short conductors an effective radiator, even if the wiring lengths in the equipment are not sufficient to make up a quarter-wave antenna. An adjustment or "load" of the lumped impedance type can be provided.

【0036】 結果的に、監視のためにピックアップされたアークシグナチャのセグメントが
、本発明の1つの態様に従って超長波(VLF)とならない限り、ピックアップ
された電磁アークシグナチャが隣接する回路の間で伝達され、偽警報を生じさせ
る。
As a result, unless the segment of the arc signature picked up for monitoring is a very long wave (VLF) in accordance with one aspect of the present invention, the picked up electromagnetic arc signature propagates between adjacent circuits. And give rise to false alarms.

【0037】 したがって、本発明の実施態様に従ったさらに低い周波数フラクタルは、さら
に高い周波数を有するアークシグナチャより、隣接する回路で相互誘導を通して
よりスプリアスではない信号を誘導する。低周波フラクタルは、さらに高い周波
数でのアークシグナチャより、より効果的に隣接する回路の間の相互インダクタ
ンスから偽警報を回避する。
Thus, lower frequency fractals in accordance with embodiments of the present invention induce less spurious signals through mutual induction in adjacent circuits than arc signatures having higher frequencies. Low frequency fractals more effectively avoid false alarms from mutual inductance between adjacent circuits than arc signatures at higher frequencies.

【0038】 その結果、本発明の実施態様は、監視されている回路におけるアークの発生か
ら相当な距離でのアーク監視を可能にするだけではなく、隣接する監視されてい
る回路での偽警報も回避する。
As a result, embodiments of the present invention not only allow arc monitoring a significant distance from the occurrence of an arc in the monitored circuit, but also provide false alarms in adjacent monitored circuits. To avoid.

【0039】 本発明の関係する実施態様に従って、電気アークが30kHzを下回る周波数
でのアークシグナチャのフラクタル部分集合から検出される。新規IEEE電気
電子用語標準辞書、第5版(The New IEEE Standard D
ictionary of Electrical and Electron
ics Terms, Fifth Edition)(電気電子学会、199
3年)に従って、これが超長波(VLF)バンドの上限である。
According to a related embodiment of the invention, an electric arc is detected from a fractal subset of the arc signature at a frequency below 30 kHz. New IEEE Electrical and Electronic Terminology Standard Dictionary, 5th Edition (The New IEEE Standard D)
Ictionary of Electric and Electron
ics Terms, Fifth Edition) (IEEJ, 199)
3 years), this is the upper limit of the very long wave (VLF) band.

【0040】 本発明の現在好まれている実施態様は、そのIEEE標準辞書の中で3Hzか
ら3kHzまで広がると定義されているELF(極低周波)までその中から電気
アークが検出されるフラクタル部分集合を制限する。
A currently preferred embodiment of the present invention is a fractal part in which an electric arc is detected up to an ELF (extremely low frequency) defined in the IEEE standard dictionary as extending from 3 Hz to 3 kHz. Restrict sets.

【0041】 本発明の別の実施態様は、監視されているフラクタルをそのIEEE標準辞書
の中で200Hzから3500Hzまで広がるとして定義されている音声周波数
バンド(vf)を下回るアークシグナチャ周波数まで監視されているフラクタル
を制限する。
Another embodiment of the present invention is to monitor the fractal being monitored to an arc signature frequency below the audio frequency band (vf) defined in its IEEE standard dictionary as extending from 200 Hz to 3500 Hz. Limit the fractals that are present.

【0042】 その傾向(vein)では、本発明の追加の実施態様は、交流電源システム内
での標準回線周波数の第1高周波を下回るアークシグナチャ周波数に監視されて
いるフラクタル部分集合を制限する。
In its vein, additional embodiments of the present invention limit the fractal subset being monitored to an arc signature frequency below a first high frequency of the standard line frequency in an AC power system.

【0043】 本発明の実施態様は、交流電源システムにおいてほぼ標準回線周波数である周
波数から監視されているアークシグナチャフラクタル部分集合をも選択する。
Embodiments of the present invention also select an arc signature fractal subset that is being monitored from a frequency that is approximately a standard line frequency in an AC power supply system.

【0044】 本発明の関連する態様に従って、監視されている回路の無秩序な性質の周波数
の広帯域範囲によって類型化されているアークシグナチャを有する電気アークを
監視するための機器は、組み合わせて、そのアークに結合されている入力を有し
、監視されている回路に沿った相対的に長い移動によって特徴付けられているア
ークシグナチャのフラクタル部分集合に従った通過帯域を有し、アークシグナチ
ャのそのフラクタル部分集合用の出力を有する電気フィルタを備える。このよう
な機器は、電気フィルタの出力に結合されているアークシグナチャのそのフラク
タル部分集合用の検出器入力を有するカオス理論の広帯域信号検出器を含む。
According to a related aspect of the invention, an apparatus for monitoring an electric arc having an arc signature categorized by a broadband range of frequencies of the disordered nature of the circuit being monitored is combined with the arc. Having a passband according to a fractal subset of the arc signature characterized by a relatively long travel along the circuit being monitored, the fractal portion of the arc signature An electrical filter having an output for assembly is provided. Such equipment includes a chaotic theory broadband signal detector having a detector input for its fractal subset of the arc signature coupled to the output of the electrical filter.

【0045】 その別の態様から、本発明は、監視されている回路の無秩序な性質の周波数の
広帯域範囲上で伸びているアークシグナチャを有する電気アークを監視する方法
にある。この態様に従った本発明は、さらに具体的には、組み合わせで、互いと
位相はずれの2つの経路内のアークシグナチャの処理部分、および該アークシグ
ナチャのこのような位相はずれ部分から電気アークを監視することを備える改善
策にある。
From another aspect, the present invention is a method of monitoring an electric arc having an arc signature extending over a broadband range of frequencies of the disordered nature of the circuit being monitored. The invention in accordance with this aspect more particularly relates to the processing of the arc signature in two paths, out of phase with each other, in combination, and the monitoring of the electric arc from such out of phase portions of the arc signature There is a remedy that includes

【0046】 その関連する態様から、本発明は、監視されている回路内の無秩序な性質の周
波数の広帯域範囲により類型化されているアークシグナチャを有する電気アーク
を監視するための機器にある。この態様に従った本発明は、さらに具体的には、
組み合わせて、アークに結合されている入力を有し、アークシグナチャの部分に
対応する通過帯域を有し、アークシグナチャのこのような部分用の出力を有する
電気フィルタ、該電気フィルタの出力に接続されている入力を有し、増幅器出力
を有するインバート(inverting)増幅器、該電気フィルタの出力に接
続されている入力を有し、増幅器出力を有し、該インバート増幅器に並列である
非インバート(non−inverting)増幅器、およびインバート増幅器
と非インバート増幅器の増幅器出力に結合されている検出器入力を有するカオス
理論広帯域信号検出器を備える改善策にある。
From its related aspect, the present invention resides in an apparatus for monitoring an electric arc having an arc signature typified by a broadband range of disordered frequencies in a circuit being monitored. The invention according to this aspect, more particularly,
In combination, an electrical filter having an input coupled to the arc, having a passband corresponding to a portion of the arc signature, and having an output for such portion of the arc signature, connected to an output of the electrical filter. An inverting amplifier having an input and an amplifier output, a non-inverting (non-inverting) amplifier having an input connected to the output of the electrical filter, having an amplifier output, and in parallel with the inverting amplifier. Inverting amplifiers and chaotic theoretical broadband signal detectors with detector inputs coupled to the amplifier outputs of the inverting and non-inverting amplifiers.

【0047】 その別の態様から、本発明は、監視されている回路における無秩序な性質の周
波数の広帯域範囲上に広がっているアークシグナチャを有する電気アークを監視
する方法にあり、さらに具体的には、組み合わせて、電気アークを示す変調を有
する変調済み搬送波としてアークシグナチャを取扱うこと、および該変調済み搬
送波の変調を監視することにより該電気アークを監視することを含む改善策にあ
る。
From another aspect, the present invention resides in a method of monitoring an electric arc having an arc signature extending over a broadband range of disordered frequencies in a circuit being monitored, and more specifically, There are improvements that include treating the arc signature as a modulated carrier having a modulation indicative of an electric arc in combination, and monitoring the electric arc by monitoring the modulation of the modulated carrier.

【0048】 その関連する態様から、本発明は、監視されている回路における無秩序な性質
の周波数の広帯域範囲によって類型化されているアークシグナチャを有する電気
アークを監視するための機器にあり、さらに具体的には、組み合わせて、アーク
シグナチャ入力および搬送波変調出力を有する変調済み搬送波検出器を備える改
善策にある。
From its related aspects, the present invention resides in an apparatus for monitoring an electric arc having an arc signature typified by a broadband range of disordered frequencies in a circuit being monitored, and more specifically, Specifically, there is an improvement comprising, in combination, a modulated carrier detector having an arc signature input and a carrier modulation output.

【0049】 その類似した態様から、本発明は、監視されている回路における無秩序な性質
の周波数の広帯域範囲により類型化されているアークシグナチャを有する電気ア
ークを監視するための機器にあり、さらに特定すると、組み合わせて、アークシ
グナチャ入力および結合されている搬送波変調出力を有する結合変調済み搬送波
検出器を含む改善策にある。
From its analogous aspects, the present invention resides in an apparatus for monitoring an electric arc having an arc signature typified by a broadband range of frequencies of disordered nature in a circuit being monitored, and more particularly to an apparatus for monitoring an electric arc. Thus, in combination there is an improvement comprising a combined modulated carrier detector having an arc signature input and a combined carrier modulation output.

【0050】 添付する図1は、ベルン条約およびすべての対応する国家法の元での最初の創
案(creation)としての著作権であり、アメリカ合衆国、カリフォルニ
ア、ゴレタ(Goleta,California)のヘンドリーメカニカルワ
ークス(Hendry Mechanical Works)が、この図が世界
知的所有権機関により公表され、その後は全世界の特許事務所によって公表され
ることを理解する著作権所有者である。
FIG. 1 of the accompanying drawings is copyright as the first creation under the Bern Convention and all corresponding national laws, and is provided by Hendry Mechanical Works, Goleta, Calif., United States of America. Hendry Mechanical Works) is the copyright owner who understands that this figure is published by the World Intellectual Property Organization and subsequently by patent offices worldwide.

【0051】[0051]

【発明を実施するモード】Mode for carrying out the present invention

図面は、いくつかの基本的なモード、および本発明のある態様を実施する好ま
れているモードも図解する。フラクタルジオメトリは、数学科学と同じほど視覚
的な技術であるため、図1は、対数螺線という点での本発明の実施(worki
ngs)を示す。アークシグナチャスペクトルは、従来、デカルト座標内で、周
波数という観点からプロットされるため、これは新規態様である。アークシグナ
チャの周波数は、それが中を移動する媒体とは主として無関係であるため、大き
な範囲まで、周波数という観点での思考およびプロットは正当化されたが、アー
クシグナチャの波長はより直接的に横切られている媒体に依存する。
The drawings also illustrate some basic modes and preferred modes of implementing certain aspects of the present invention. Since fractal geometry is a technique as visual as mathematical science, FIG. 1 illustrates the practice of the invention in terms of logarithmic spirals (worki).
ngs). This is a novel aspect because the arc signature spectrum is conventionally plotted in Cartesian coordinates in terms of frequency. Though the frequency of the arc signature is largely independent of the medium in which it travels, to a large extent the thinking and plotting in terms of frequency were justified, but the wavelength of the arc signature traversed more directly. Depends on the media being used.

【0052】 周波数に関する従来の技術の伝統的な焦点は、最初から、フラクタル性質の対
数現象としてのアークシグナチャの視覚化を妨害したが、本発明の現在説明され
ている態様に従った波長という点での思考およびプロットは、その現象の視覚化
、図による表記、および有益な活用につながる。
The traditional focus of the prior art on frequency has been to initially obscure the visualization of the arc signature as a logarithmic phenomenon of fractal nature, but in terms of wavelength according to the presently described aspects of the present invention. Thinking and plotting in, leads to visualization, graphical notation, and useful use of the phenomenon.

【0053】 この主旨では、図1の極座標系表記は、以下の基本的な等式から生じる。 r=exp(qλw )(5) ここでは、r=半径、 q=1より大きい成長係数、および λw =監視されている回路ワイヤなどの特定の媒体での波長という点での極性角
度である。
To this effect, the polar coordinate system notation of FIG. 1 results from the following basic equations: r = exp (qλ w ) (5) where r = radius, growth factor greater than q = 1, and λ w = polarity angle in terms of wavelength at the particular medium, such as the circuit wire being monitored. is there.

【0054】 図1の極座標系プロットは、約3億8千万年前に藻と最初の陸生(teres
tial)植物も生んだデボン紀期間中に地表に出現した螺旋形のアンモナイト
を含む、数え切れない自然界の物体の中で発生する対数成長螺旋を表している。
これらは、その後の約2億6千万年前の石炭紀期間で非常に顕著なフラクタル構
造を有するシダに成長し、そこではそれぞれの葉の構造が枝の構造の縮小レプリ
カであり、それぞれの枝はシダ植物または潅木のレプリカである。アンモナイト
は、約6千5百万年前の白亜紀期間の最後に絶滅したが、シダは、フラクタル構
造の数百万の自然界の物体とともに非常に生き生きしている。
The polar plot of FIG. 1 shows that algae and the first terrestrial (teres) were about 380 million years ago.
tial) Represents logarithmic growth spirals arising in countless natural objects, including spiral ammonites that appeared on the surface during the Devonian period, when plants also grew.
They grew into ferns with a very pronounced fractal structure during the Carboniferous period of about 260 million years ago, where each leaf structure was a reduced replica of the branch structure, The branches are replicas of ferns or shrubs. Ammonites became extinct at the end of the Cretaceous period, about 65 million years ago, but ferns are very alive with millions of fractal-structured natural objects.

【0055】 主題発明に必要とされる洞察力には幸運なことに、先駆的な数学者のJaco
b Bernoulliが1705年まで生きた領域は、数百万年前の海洋環境
であった。これが、おびただしい量のその他の石化物のとともに、豊富な石化さ
れたアンモナイトのあるその領域を提供した。
Fortunately, the insight needed for the subject invention is a pioneering mathematician, Jaco.
b The area where Bernoulli lived until 1705 was the marine environment millions of years ago. This provided that area with abundant petrified ammonite, along with numerous amounts of other petrogens.

【0056】 Bernoulliは、「Spira Mirabilis」(不思議な螺旋
)と題される彼の有名な約定(treaty)を捧げた対数螺線に非常に魅せら
れた。このような驚くべき特性の1つが、対数螺線が、それが多様は変化を通し
て持続するという点で完璧なフラクタルであることである。それは、拡大および
縮小に対し回転変位によりゆったりと(elegantly)反応し、それによ
ってその形状を、影響を受けずに保存する。対数螺線のこの特性およびそれ以外
の周知の特性は、それらが、図1などの波長という点で極座標系で見られた場合
に電気アークシグナチャが類似すると考えられる真にフラクタルな現象であるこ
とを明らかにする。
Bernoulli was fascinated by the logarithmic spiral devoted to his famous treaty, entitled “Spira Mirabilis” (a mysterious spiral). One such surprising property is that the logarithmic spiral is a perfect fractal in that the variety persists through change. It reacts elegantly with rotational displacement to enlargement and reduction, thereby preserving its shape unaffected. This and other well-known properties of logarithmic spirals are that they are truly fractal phenomena that would be considered similar in electric arc signature when viewed in polar coordinates in terms of wavelength, such as in FIG. To reveal.

【0057】 この点で、アンモナイト貝は、内部小室が、貝の中心で最も緊密に配置され、
その間隔が貝の成長螺旋に沿って対数的に増加した一連の間隔をあけて配置され
ている板であった中隔により仕切られていた、小室のある構造を有していた。し
たがって、隣接する中隔間の小室のサイズは、成長螺旋に沿って対数的に増加し
た。
In this regard, the ammonite shellfish has an internal compartment which is most closely located at the center of the shellfish,
It had a chambered structure, separated by a septum, a series of spaced plates whose logarithm increased logarithmically along the growth spiral of the shellfish. Thus, the size of the chamber between adjacent septum increased logarithmically along the growth helix.

【0058】 アンモナイト貝小室に類似して、示されている波長または周波数13の間の周
波数のサイズまたは波長間隔12も、電気アークシグナチャまたはスペクトル1
0での波長という点で対数的に増加する。
Similar to the ammonite shell compartment, the size of the frequencies or wavelength spacing 12 between the indicated wavelengths or frequencies 13 is also similar to the electric arc signature or spectrum 1.
It increases logarithmically in terms of wavelength at zero.

【0059】 電磁アークエマネーションのコアは、1ミクロンを下回る波長を示す図1の極
で<μと名前が付けられていた。すなわち、アークにより放射されているよく知
られている可視光を表している。それ以降の対数回転(turn)では、記号>
μが、電気溶接、冶金炉、および内燃機関発火での、および逆に爆発でのスパー
クの発生および電気アークによる破滅的な火災の開始での電気アークの活用の原
因となることがある赤外線放射およびマイクロ波を示すために示されてきた。
The core of the electromagnetic arc emanation was labeled <μ at the pole in FIG. 1 indicating a wavelength below 1 micron. That is, it represents the well-known visible light emitted by the arc. In subsequent log turns, the symbol>
Infrared radiation can cause μ to cause sparks in electric welding, metallurgical furnaces, and internal combustion engine ignition and, conversely, in explosions and the initiation of catastrophic fires by electric arcs And have been shown to show microwaves.

【0060】 それ以降、図1は、数列が増加する以下の周波数バンドを含む周波数と言う点
での電磁アークシグナチャの特定の部分を示す。
Thereafter, FIG. 1 shows a particular part of the electromagnetic arc signature in terms of frequencies including the following frequency bands in which the sequence increases.

【0061】 GHz=ギガヘルツ、 MHz=アークシグナチャ検出が従来の技術により実施され、テレビ放送およ
び無線信号からの外来(extraneous)信号が豊富であるメガヘルツ範
囲、 100kHz=アークシグナチャ検出も従来の技術によって広範囲に実施され
、無線一斉送信信号が豊富である百キロヘルツ範囲、 30kHz=従来の技術によるアーク検出の下限、 VLF=前述されたIEEE辞書により3kHzから30kHzまで広がると
して定義されている「超長波」、 ELF=そのIEEE辞書により3Hzから3kHzまで広がるとして定義さ
れている「極低周波」、 vf=そのIEEE辞書に従った200から3500Hzの範囲内の「音声周
波数」、 lf=欧州のシステムにおいては50Hz、またはアメリカのシステムにおい
ては60Hzである「回線周波数」。
[0061] GHz = gigahertz, MHz = arc signature detection implemented by conventional technology, megahertz range where extraneous signals from television broadcasts and radio signals are abundant, 100 kHz = arc signature detection also wide range by conventional technology A 100 kilohertz range where radio broadcast signals are abundant, 30 kHz = lower limit of arc detection according to the prior art, VLF = "ultra long wave" defined as extending from 3 kHz to 30 kHz by the aforementioned IEEE dictionary, ELF = "extremely low frequency" defined by the IEEE dictionary as extending from 3Hz to 3kHz, vf = "sound frequency" in the range of 200 to 3500Hz according to the IEEE dictionary, if = 50Hz in European systems Or It is 60Hz in the Rica system "line frequency".

【0062】 言うまでもなく、特許図面は、実際には電気アークの無秩序な性質を描くこと
はできない。むしろ、最小としての図1は、アークシグナチャの無秩序な発生に
おける瞬間的なモーメントという点で見られなければならない。それにも関わら
ず、図1は、描かれているアークシグナチャの対数フラクタル部分集合の統計的
な自己類似性を示している。
Needless to say, patent drawings cannot actually depict the disordered nature of electric arcs. Rather, FIG. 1 as a minimum must be seen in terms of instantaneous moments in the disorderly occurrence of the arc signature. Nevertheless, FIG. 1 shows the statistical self-similarity of the log fractal subset of the depicted arc signature.

【0063】 アンモナイトの類似を要約すると、描かれているアークシグナチャの対数性質
は、成長螺旋10の進化という点だけではなく、アンモナイト貝の前述された中
隔に対応するものによって個別に区切られている、波長という点での周波数間隔
12の対数的に進行する長さに対しても見られる。電気アークシグナチャという
点では、このような中隔は、このような周波数点間の間隔12が、増加する波長
または減少する波長という点でアークシグナチャに沿って対数的に分散されるよ
うに、一定の周波数を示す放射状の線13に相当する。
To summarize the similarity of ammonites, the logarithmic nature of the depicted arc signatures is not only in terms of the evolution of the growth spiral 10 but also individually separated by those corresponding to the aforementioned septum of the ammonite shell. And for the logarithmically proceeding length of the frequency interval 12 in terms of wavelength. In terms of electric arc signatures, such septum is constant such that the spacing 12 between such frequency points is logarithmically distributed along the arc signature in terms of increasing or decreasing wavelengths. Corresponds to a radial line 13 indicating the frequency of

【0064】 図1は、逆周波数または振幅という点での電気アークシグナチャの1/f依存
性も描く。図1のケースでは、これは、amax という値まで波長とともに増加す
る振幅として示している。これは、電気アークのフラクタル性質の別の表示であ
る。
FIG. 1 also depicts the 1 / f dependence of the electric arc signature in terms of inverse frequency or amplitude. In the case of FIG. 1, this is shown as an amplitude that increases with wavelength up to a value of a max . This is another indication of the fractal nature of the electric arc.

【0065】 l/fノイズという主題に関しては、Dres.rer.nat.Heinz
−Otto PeitgenおよびDietmar Saupeが、「フラクタ
ル画像の科学(THE SCIENCE OF FRACTAL IMAGES
)」(Springer−Verlag、ニューヨーク1988)と題されてい
る研究の39ページから44ページで、時間定数の特定の分布の同語反復的な仮
定以外、このようなノイズを生じさせる単純な数学的なモデルはないことを指摘
している。
Regarding the subject of 1 / f noise, see Res. rr. nat. Heinz
-Otto Peitgen and Dietmar Saupe, "The Science of Fractal Imaging (THE SCIENCE OF FRACTAL IMAGS)
) "(Springer-Verlag, New York 1988), on pages 39-44, a simple mathematical equation that produces such noise, except for the homologous repetitive assumption of a particular distribution of time constants. Point out that there is no such model.

【0066】 これは、一方では白色雑音に、他方ではブラウン運動にきわめて似ていない。
この点においては、それらは、ほとんどすべての音楽的なメロディーがl/fノ
イズを真似るという発見を物語っている。それらの真剣な研究に対して、これは
、「音楽が我々の世界が時間的に変化する特徴的なやり方を模倣している」こと
を示唆する。実際、1つのテーマに対するその多数の変形を伴う音楽はフラクタ
ルで満ち溢れている。
This is very similar to white noise on the one hand and Brownian motion on the other.
In this regard, they speak of the discovery that almost all musical melodies mimic l / f noise. For those serious studies, this suggests that "music mimics the characteristic way our world changes over time." In fact, music with its many variations on one theme is full of fractals.

【0067】 Dres.PeitgenおよびSaupeは、音楽と1/fノイズの両方が
無作為さと予言可能性の間で中間にあることも指摘している。最小のフレーズさ
え全体を反映する。したがって、それは電気アークシグナチャでもそうであり、
このような最小のフレーズがここでは「フラクタル部分集合」と呼ばれている。
Dres. Peitgen and Sauppe also point out that both music and 1 / f noise are intermediate between randomness and predictability. Even the smallest phrases reflect the whole. Therefore, it is also the case with electric arc signatures,
Such a minimal phrase is referred to herein as a "fractal subset".

【0068】 音楽でのライトモチーフのように、このようなフラクタル部分集合は、より完
全に後述されるように、フラクタル反復の制限図としてのアトラクターの性質を
有している可能性がある。
As with light motifs in music, such fractal subsets may have the property of an attractor as a restriction map of fractal iterations, as described more fully below.

【0069】 図1の表示という点で、本発明の好まれている実施態様は、アークシグナチャ
周波数の広帯域範囲の30kHzを下回るフラクタル部分集合から電気アークを
検出する。これは、前述されたVLF(超長波)範囲およびその範囲を下回る周
波数を含む。
In the context of the representation of FIG. 1, a preferred embodiment of the present invention detects electric arcs from a fractal subset below 30 kHz of the broad range of arc signature frequencies. This includes the VLF (Very Long Wave) range described above and frequencies below that range.

【0070】 さらに特定すると、本発明の実施態様は、その中から電気アークが検出され、
電気アークが、その中で、新規IEEE電気電子用語標準辞書第5版(電気電子
学会、1993年)によると3Hzから3kHzまで広がるとして定義されてい
るELF(極低周波)バンドまで監視されるフラクタル部分集合を制限する。
More specifically, embodiments of the present invention provide for detecting an electric arc therein,
A fractal in which the electric arc is monitored to an ELF (extremely low frequency) band in which the electric arc is defined as extending from 3 Hz to 3 kHz according to the new IEEE Electrical and Electronic Terminology Standard Dictionary 5th Edition (IEEJ, 1993). Restrict a subset.

【0071】 本発明の別の実施態様は、監視されているフラクタルを、200Hzから35
00Hzまで広がるとしてそのIEEE標準辞書の中で定義されている音声周波
数バンド(vf)を下回るアークシグナチャ周波数に監視されているフラクタル
を制限する。その主旨では、本発明の追加実施態様が、監視されているフラクタ
ル部分集合を、交流電源システム内での標準回線周波数の第1高周波を下回るア
ークシグナチャ周波数に制限する。本発明の実施態様は、交流電源システムにお
いてほぼ標準回線周波数(lf)である周波数から監視されているアークシグナ
チャフラクタル部分集合をも選択する。
Another embodiment of the present invention is to reduce the monitored fractal from 200 Hz to 35
Limit fractals being monitored to arc signature frequencies below the audio frequency band (vf) defined in the IEEE Standard Dictionary as extending to 00 Hz. To that effect, an additional embodiment of the present invention limits the fractal subset being monitored to arc signature frequencies below a first high frequency of the standard line frequency in the AC power system. Embodiments of the present invention also select a subset of the arc signature fractals being monitored from frequencies that are approximately the standard line frequency (If) in the AC power system.

【0072】 このようにして、本発明はその実施態様の中で、最適信号対雑音比を求めてa max という最大アークシグナチャ振幅までずっと指定されている状況で最良の総
体的な性能を示すだろうフラクタルを選択することができる。つまり、このよう
なケースでの信号は、私達がλw −ノイズとして前記に示したアークの1/f−
ノイズである。他方、「信号対雑音比」という表現での雑音は、アーク監視機器
の電子回路により作成されるような白色雑音およびブラウン雑音、および偽警報
または読取り値を発生させる可能性のある外来信号を含む。
Thus, the present invention, in its embodiment, determines the optimal signal-to-noise ratio by max The best total in a situation where it is specified all the way up to the maximum arc signature amplitude
You can select a fractal that will exhibit physical performance. That is, like this
In the case where the signal isw-1 / f of the arc indicated above as noise-
Noise. On the other hand, noise in the expression "signal-to-noise ratio" is
And brown noise and false alarms such as those created by electronic circuits
Or contains extraneous signals that may generate readings.

【0073】 言うまでもなく、用途に応じて、amax に到達する以外の目標もある可能性が
あるが、図1が描くように、成長螺旋10の外側の回転のさらに大きな部分にお
いて主題発明に従って選択されている多様な周波数フラクタルでのアークシグナ
チャ振幅は、依然として、従来の技術が研究の対象としなければならなかったこ
とより大幅に優れている。
It goes without saying that, depending on the application, there may be goals other than reaching a max , but as shown in FIG. 1, selected according to the subject invention in a larger part of the rotation outside the growth spiral 10. The arc signature amplitudes at the various frequency fractals being described are still significantly better than the prior art had to study.

【0074】 この点において、アークシグナチャから、amax という振幅または本発明の実
施態様に従ってそれに匹敵する振幅を生じさせるフラクタルを選択することは、
アークシグナチャの相互誘導(cross−induction)が問題となる
可能性のある別の優位点も持つ。例えば、複数の電気回路が、複数の対応するア
ーク検出器によって電気アークがないか監視されるケースを取り、アークがこれ
らの回路の1つで発生し、その回路に関係するアーク検出器がそれに応えるため
であると仮定する。
In this regard, selecting a fractal from the arc signature that produces an amplitude of a max or a comparable amplitude in accordance with embodiments of the present invention
Cross-induction of arc signatures has another advantage that cross-induction can be a problem. For example, taking the case where multiple electrical circuits are monitored for electrical arcs by multiple corresponding arc detectors, an arc occurs in one of these circuits, and the arc detector associated with that circuit is Suppose it is to respond.

【0075】 等式(1)から(4)で、およびそれらの後に前述されたことに従って、高振
幅(つまり、長波または低周波)のフラクタル部分集合をアーク監視プロセスに
選択することにより、本発明の好まれている実施態様は、個別に監視されている
隣接回路の間での相互誘導からの偽警報の従来の技術による危険を実際的に排除
しないにしても、最小限に抑える。
By selecting a high-amplitude (ie, long-wave or low-frequency) fractal subset for the arc monitoring process, according to equations (1) through (4) and those previously described thereafter. A preferred embodiment of the present invention minimizes, if not practically eliminates, the prior art danger of false alarms from mutual induction between individually monitored adjacent circuits.

【0076】 図2は、電気アーク22が発生する電気回路構成要素21の電気導体20を示
す。
FIG. 2 shows the electric conductor 20 of the electric circuit component 21 in which the electric arc 22 occurs.

【0077】 例として、回路構成要素21は、電話交換機の一部であってよいか、あるいは
以下の例を含む多種多様な電気回路または負荷から成る別のものであってもよい
By way of example, circuit component 21 may be part of a telephone exchange or may be another of a wide variety of electrical circuits or loads, including the following examples.

【0078】 内燃機関の研究、開発、および保守においては、各シリンダー内で最適スパー
クを確立し、維持することが重要である。したがって、信頼できるスパーク監視
システムは、最先端の内燃機関技術で潜在的に不可欠でないにしろ、きわめて望
ましい。
In research, development, and maintenance of an internal combustion engine, it is important to establish and maintain an optimal spark within each cylinder. Therefore, a reliable spark monitoring system is highly desirable, if not potentially essential, in state-of-the-art internal combustion engine technology.

【0079】 類似した主旨では、電気溶接がますますロボット化され、溶接アークまたは火
花の信頼できる監視は、大いに、自動化されている電気アーク溶接での研究、開
発およびアセンブリラインの品質管理および品質保証のためになる。さらに、多
くの現代的な電気スポット溶接プロセスは、電気アークの介入なしに、接合され
る加工物への即座の電気エネルギーの適用に依存する。実際には、例えば、加工
物の間の不完全な接触による電気アークの発生は、このようなジュール効果溶接
プロセスで結果として生じる溶接部を劣化させる。したがって、21での負荷は
、例えば、ロボットのまたはそれ以外のスポット溶接機器であってよい。そのケ
ースでは、電気アークモニタがスポット溶接プロセスを監督し、標準以下の溶接
部が介入するアークの発生によって生じているときを信号で知らせることができ
るだろう。これは、代わりに、例えば、溶接の前の加工物のよりよい清掃、また
はさらに親密な接触のための溶接中の加工物のよりよい圧縮を含む救済処置に対
する必要性を信号で知らせるだろう。
In a similar vein, electric welding is increasingly robotized and reliable monitoring of welding arcs or sparks is largely due to the quality control and quality assurance of research, development and assembly lines in automated electric arc welding. Benefit. Furthermore, many modern electric spot welding processes rely on the immediate application of electrical energy to the workpieces to be joined without the intervention of an electric arc. In practice, for example, the occurrence of an electric arc due to imperfect contact between the workpieces degrades the resulting weld in such a Joule effect welding process. Thus, the load at 21 may be, for example, a robot or other spot welding equipment. In that case, an electric arc monitor could supervise the spot welding process and signal when a substandard weld is being caused by an intervening arc. This would instead signal the need for a remedy, including, for example, better cleaning of the workpiece prior to welding, or better compression of the workpiece during welding for more intimate contact.

【0080】 また、水銀ランプやナトリウム灯などの最初の電気アークランプの現代の子孫
は、研究および開発に関して、および冶金炉およびそれ以外の炉の電気アーク型
ができるように、信頼できるアーク監視システムから高品質の性能の維持でため
になるだろう。
Also, modern offspring of the first electric arc lamps, such as mercury lamps and sodium lamps, provide a reliable arc monitoring system for research and development and to allow for electric arc types in metallurgical and other furnaces. It will be helpful in maintaining high quality performance from.

【0081】 同様に、アークおよびスパーク監視システムは、過剰なスパークの発生または
アークの発生によって無線干渉を作成する電気回路および設備での故障を検出し
、必要ならば排除するために有効だろう。
Similarly, arc and spark monitoring systems would be effective to detect and, if necessary, eliminate faults in electrical circuits and equipment that create radio interference due to excessive sparking or arcing.

【0082】 追加の例としては、いくつかのガス加熱機器が、電気スパークを取り扱う気体
燃料イグナイタを有する。このようなケースでは、特にサーモスタットが加熱装
置から遠い場合に、多くの場合、希望されているスパークが適切な点火のために
発生したかどうかを知ることが重要である。また、電気火花モニタは、故障およ
び高くつく機能停止が発生する前にイグナイタが交換を必要とするときを示すだ
ろう。
As an additional example, some gas heating devices have gaseous fuel igniters that handle electric sparks. In such a case, it is often important to know if the desired spark has occurred for proper ignition, especially when the thermostat is far from the heating device. Also, the electrical spark monitor will indicate when the igniter needs replacement before failure and expensive outages occur.

【0083】 さらに、電気アークは、例えば、静止軌道内に衛生を再度安定化させるため、
または衛星および宇宙プローブをその行程で推進するためなど、衛星反動推進エ
ンジンでおよび宇宙での推進システムで使用されるようになるアンモニアアーク
およびそれ以外のイオンジェネレータなどのイオン化装置で使用される。このよ
うなケースでは、電気アークモニタが、このようなイオンジェネレータの研究、
開発、保守および運転で有効だろう。
In addition, electric arcs, for example, to re-stabilize sanitation in geosynchronous orbit,
Or for use in satellite recoil propulsion engines, such as for propelling satellite and space probes on their journey, and in ionizing devices such as ammonia arc and other ion generators that will be used in space propulsion systems. In such a case, the electric arc monitor will be used to study such ion generators,
Will be effective in development, maintenance and operation.

【0084】 代わりに、その運転中に正常なスパークを生じさせる21での機械、回路構成
要素または機器は、有害なアーク発生がないか監視できるだろう。多くの例の1
つが、回転する整流器は、金属ブラシホルダーばねに接してこすれるため、その
炭素ブラシが磨耗すると多くの場合損傷を受ける電気モータの整流器に関する。
このような磨耗には激しいアーク発生が後に続くため、このような激しいアーク
発生が早期に検出されると、標準どおりの整流器スパーク発生とは区別されるよ
うに、予防処置に対する必要性を信号で知らせ、故障およびひどい損傷から設備
を救うことができるだろう。同じことは、その正常な運転でスパークおよびアー
クを生じさせる継電器および接触器に当てはまるが、誤動作や過剰な磨耗の場合
には過剰なアーク発生にさらされる。
Alternatively, the machine, circuit component or equipment at 21 that produces a normal spark during its operation could be monitored for harmful arcing. One of many examples
First, the rotating rectifier relates to a rectifier of an electric motor that is often damaged when its carbon brush is worn because it rubs against a metal brush holder spring.
Since such wear is followed by severe arcing, early detection of such severe arcing signals the need for preventive action, as distinguished from standard rectifier sparking. Notice, equipment could be saved from breakdowns and severe damage. The same is true for relays and contactors that produce sparks and arcs in their normal operation, but are subject to excessive arcing in the event of malfunction or excessive wear.

【0085】 同様に、ガソリン駆動式の自動車や石油駆動式の電動車より環境上フレンドリ
な車両としての電気自動車の再発は、信頼できる監視をさらに重要にする。特に
、このような電気車両は、典型的には夜間に再充電されなければならず、このよ
うな再充電の間に、酸素および水素などの可燃性の期待を生じさせる大型蓄電池
を備える。電気アーク発生は、このような大気中では大災害を引き起こすのは明
らかだろう。したがって、電気アークの発生がないかその環境を監視し、充電プ
ロセスを停止し、アーク発生の検出後ただちに警報を発すると、災害が防止でき
るだろう。
Similarly, the recurrence of electric vehicles as more environmentally friendly vehicles than gasoline-powered vehicles or oil-powered electric vehicles makes reliable monitoring even more important. In particular, such electric vehicles typically have to be recharged at night, and include large batteries that create flammable expectations, such as oxygen and hydrogen, during such recharging. It is clear that electric arcing can cause catastrophe in such atmospheres. Therefore, monitoring the environment for the occurrence of an electric arc, stopping the charging process, and issuing an alarm immediately after the detection of the arc may prevent a disaster.

【0086】 これらのすべてのケースでは、本発明はアーク検出の目的で電気アーク22の
シグナチャのフラクタル部分集合を選択する。このような選択において、本発明
は、監視されている回路20に沿ったアークシグナチャの相対的に長い移動、お
よび監視されている回路20を含む、隣接回路の間での相互誘導も目標とする。
In all these cases, the present invention selects a fractal subset of the signature of the electric arc 22 for arc detection purposes. In such an option, the present invention also targets relatively long travels of the arc signature along the circuit being monitored 20 and mutual guidance between adjacent circuits, including the circuit 20 being monitored. .

【0087】 本発明の好まれている実施態様に従って、アークシグナチャのフラクタル部分
集合は、アークシグナチャ振幅がさらに高く、ワイヤ(20)に沿ったアークシ
グナチャ移動がさらに長く、別々に監視されている隣接する回路(21,30)
の間でのアーク信号相互誘導が、さらに高い周波数でより、さらに低い、30k
Hzを下回る周波数バンドで選択される。
According to a preferred embodiment of the present invention, the fractal subset of the arc signature has a higher arc signature amplitude, a longer arc signature movement along the wire (20), and separately monitored neighbors. Circuits (21, 30)
Signal mutual induction between the lower, 30k
Selected in frequency bands below Hz.

【0088】 その場合、本発明は、アークシグナチャのフラクタル部分集合16から電気ア
ーク22を検出する。本発明の好まれている実施態様は、3Hzから3kHzま
で広がるとして前記に定義されているELF(極低周波)バンドなどの30kH
zを下回る、あるいは200Hzから広がると前記に定義されている音声周波数
バンド(vf)も下回るアークシグナチャのフラクタル部分集合から電気アーク
を検出する。
In that case, the present invention detects the electric arc 22 from the fractal subset 16 of the arc signature. A preferred embodiment of the invention is a 30 kHz frequency band, such as the ELF (extremely low frequency) band defined above as extending from 3 Hz to 3 kHz.
An electric arc is detected from a fractal subset of the arc signature below z, or below 200 Hz, also below the audio frequency band (vf) defined above.

【0089】 例として、図3は、対数メモリに示されているバンド15内の16でのアーク
シグナチャのこのようなフラクタル部分集合を示す。実際には、このような低周
波フラクタル部分集合16の選択が、アーク22が発生する回路20と別に監視
されている隣接回路30等の間などの相互誘導による偽警報を回避し、そこでは
アークは、瞬時に、または逆に、電気アークが発生し、別の監視回路19によっ
て監視される隣接回路と、アークがその点で発生しないときの回路20の間では
発生しない。
As an example, FIG. 3 shows such a fractal subset of the arc signature at 16 in band 15 shown in log memory. In practice, the selection of such a low-frequency fractal subset 16 avoids false alarms due to mutual induction, such as between the circuit 20 in which the arc 22 occurs and the adjacent circuit 30 being monitored separately, where the arc Does not occur instantaneously, or conversely, between an adjacent circuit monitored by another monitoring circuit 19 and the circuit 20 when the arc does not occur at that point.

【0090】 このような低周波フラクタル部分集合16の選択も、高周波で可能であるより
さらに長距離でワイヤ20に沿った遠隔場所からアーク22の検出を可能にする
。このような低周波バンドの選択により、偽警報への最低の露呈による最高の信
号対雑音比を求めて前述された1/fまたはλW 特性に従った検出プロセスのた
めの高振幅入力信号も生じる。
The selection of such a low frequency fractal subset 16 also allows for the detection of the arc 22 from a remote location along the wire 20 over longer distances than is possible at high frequencies. By selecting such a low frequency band, the high amplitude input signal for the detection process according to the 1 / f or λ W characteristics described above to determine the highest signal-to-noise ratio with the lowest exposure to false alarms is also obtained. Occurs.

【0091】 電話交換機での切替え過渡現象、多重化されている音声、およびそれ以外の場
合、および交流電源周波数の高周波に対する感度は、実際には排除されてよく、
アーク22とピックアップ23の間のアーク信号の許される移動距離は、公の交
流電源システムにおけるほぼ標準の回線周波数のより狭い周波数バンドを選択す
ることによって、高周波検出システムに比較して多重化されてよい。好ましくは
、その実施態様に従って、選択されたさらに狭い周波数バンドはその標準回線周
波数の第一次(first−order)高周波を下回る。
The switching transients in the telephone exchange, the multiplexed voice, and otherwise, and the sensitivity of the AC power supply frequency to high frequencies may actually be eliminated,
The allowed travel distance of the arc signal between the arc 22 and the pick-up 23 is multiplexed relative to a high frequency detection system by selecting a narrower frequency band of approximately the standard line frequency in public AC power systems. Good. Preferably, according to that embodiment, the selected narrower frequency band is below the first-order high frequency of its standard line frequency.

【0092】 図3の助けを借りて図解されている実施態様に従って、選択されているアーク
シグナチャフラクタル部分集合は、欧州型のシステムの場合には50Hzを下回
って、アメリカ型のシステムの場合には60Hzを下回るなどの回線周波数を下
回るフィルタ通過帯域15であってよい。
According to the embodiment illustrated with the help of FIG. 3, the selected arc signature fractal subset is below 50 Hz for a European type system and for an American type system. The filter passband 15 may be below the line frequency, such as below 60 Hz.

【0093】 したがって、本発明の好まれている実施態様に従ったアーク監視は、アークシ
グナチャスペクトルの低い端部に集中すると言ってよい。
Thus, arc monitoring according to a preferred embodiment of the present invention may be said to be centered on the low end of the arc signature spectrum.

【0094】 アーク22の検出が発生するアークシグナチャ16または通過帯域15のフラ
クタル部分集合は、電気アーク22の周波数の広帯域範囲の少なくとも対数十進
(decade)の少なくとも4分の1をカバーする。
The fractal subset of the arc signature 16 or passband 15 at which the detection of the arc 22 occurs covers at least a quarter of the logarithmic decimal of the broadband range of frequencies of the electric arc 22.

【0095】 これが、検出のバンドを170kHz中心周波数での20kHz内への検出の
バンドを制限することによって、点を見失った前述された第WO90/0427
8号での従来の技術のアプローチの現れの欠点を克服する。しかし、170kH
zの領域内の20kHzの範囲が、それ以外の信号から区別されるように「アー
ク」を意味する情報を含む特定の対数十進の小さな部分でしか過ぎないことを考
慮すると、これは、検出のために利用できる特定の対数十進内のアークシグナチ
ャ情報のほんの少しのパーセントしか残さなかった。
This is because of limiting the band of detection to within 20 kHz at the 170 kHz center frequency, the previously mentioned WO 90/0427 which lost the point.
8 overcomes the drawbacks of the appearance of the prior art approach. However, 170 kh
Considering that the 20 kHz range in the region of z is only a small part of the logarithmic decimal which contains information meaning "arc" as distinguished from the other signals, this is It left only a small percentage of the arc signature information within a particular logarithmic decimal available for detection.

【0096】 前述されたその後に提出された出願に開示されているくし形フィルタの大部分
の帯域フィルタ構成要素のケースでは、状況はそれほどよくない。第1帯域フィ
ルタ構成要素以外のすべてが、実際には1MHzより少ない100kHzから1
ヘルツをカバーする第5対数十進に属している中央周波数を有する。これらの構
成要素のすべてが50kHz帯域幅を有するので、それらは、他のエラー信号か
ら、またはピックアップ外来信号から区別されるようなアークの検出のために特
定の対数十進でのアークシグナチャ情報の少ないパーセンテージだけを通すこと
ができる。そのくし形フィルタ配列の構成要素間で検出を回転することにより、
その従来の技術による提案は、55kHz領域でのその最低周波数構成要素をも
っともよく利用する機会も見失う。
In the case of most of the bandpass filter components of the comb filter disclosed in the above-mentioned later filed application, the situation is not very good. Everything except the first bandpass filter component is actually 100 kHz to 1
It has a center frequency that belongs to the fifth logarithmic decimal covering hertz. Since all of these components have a 50 kHz bandwidth, they provide arc signature information in a specific logarithmic decimal for arc detection as distinguished from other error signals or from pickup extraneous signals. Only a small percentage can be passed. By rotating the detection between the components of the comb filter array,
The prior art proposal also misses the opportunity to make best use of its lowest frequency component in the 55 kHz range.

【0097】 一例として、本発明は、図2に示されている回路構成要素で実践してよい。そ
の回路構成要素では、無秩序な性質の周波数の広帯域範囲によって類型化される
アークシグナチャを有する電気アーク22が、そのアークに結合されている入力
26を有し、監視されている回路に沿った相対的に長い移動および隣接する回路
間の低相互誘導によって特徴付けられているアークシグナチャのフラクタル部分
集合16に対応する通過帯域を有し、アークシグナチャのそのフラクタル部分集
合の出力27を有する電気フィルタ25の力を借りて検出される。アークシグナ
チャのそのフラクタル部分集合16の検出器入力を有するカオス理論の広帯域信
号検出器回路構成要素は、図2の追加コースで開示されているような、電気フィ
ルタのその出力に結合されてよい。
As an example, the present invention may be practiced with the circuit components shown in FIG. In that circuit component, an electric arc 22 having an arc signature typified by a broadband range of frequencies of disordered nature has an input 26 coupled to the arc and a relative arc along the circuit being monitored. Filter 25 having a passband corresponding to the fractal subset 16 of the arc signature characterized by a relatively long travel and low mutual induction between adjacent circuits, and having an output 27 of that fractal subset of the arc signature. Detected with the help of A broadband signal detector circuit component of chaos theory having a detector input of its fractal subset 16 of the arc signature may be coupled to its output of an electrical filter, as disclosed in the additional course of FIG.

【0098】 アークシグナチャピックアップ23は、例えば、片側が接地および直列電流制
限抵抗器に、背中合わせに接続されている2つの高速ダイオードの力を借りて、
異常に大きい入力過渡現象をクリップするための従来のピーク間リミッタを表し
ていることがあるインピーダンス24に成端するクランプオン(clamp−o
n)変流器などの、従来の種類であってよい。
The arc signature pickup 23 may, for example, be powered by two high speed diodes connected back to back on one side to a ground and series current limiting resistor,
Clamp-on terminating at impedance 24, which may represent a conventional peak-to-peak limiter for clipping abnormally large input transients
n) It may be of a conventional type, such as a current transformer.

【0099】 ピックアップまたは変圧器23は、例えば、最小の挿入損失で25Hzから5
0Hzの範囲で周波数に敏感であるように巻きつけられてよい。このような変圧
器23は、監視される回線20の回りで締め付けられてよい。ホール効果センサ
は、本発明の実践で利用されてよいアーク信号ピックアップの別の例を提示し、
それは有線型または無線型のその他のセンサの使用まで広がる。それ以外の監視
されている回路30等には、似ている、または類似したピックアップ123およ
び監視回路19が具備されてよい。
The pick-up or transformer 23 is, for example, 5 to 25 Hz with minimal insertion loss.
It may be wound to be frequency sensitive in the range of 0 Hz. Such a transformer 23 may be clamped around the monitored line 20. Hall effect sensors provide another example of an arc signal pickup that may be utilized in the practice of the present invention;
It extends to the use of other sensors, wired or wireless. Other monitored circuits 30 and the like may be provided with similar or similar pickups 123 and monitoring circuits 19.

【0100】 ピックアップされているアークシグナチャ信号またはフラクタル部分集合16
は、アークシグナチャピックアップ13に接続されている入力26を有する低域
フィルタ25を通過される。この実施態様の試作品においては、このフィルタの
構成は、2個の継続接続されている第3位バタワースフィルタの構成であるが、
それ以外の構成およびその他の種類のフィルタが、本発明の範囲内で選択されて
よい。
The arc signature signal or fractal subset 16 being picked up
Is passed through a low pass filter 25 having an input 26 connected to the arc signature pickup 13. In the prototype of this embodiment, the configuration of this filter is that of two continuously connected third-order Butterworth filters,
Other configurations and other types of filters may be selected within the scope of the present invention.

【0101】 図3の利得対周波数プロットは、選択されているさらに狭い周波数バンド15
でほとんど減衰がないこのようなフィルタの典型的な応答特性41を示す。
The gain versus frequency plot of FIG. 3 shows the narrower frequency band 15 selected.
Shows a typical response characteristic 41 of such a filter with little attenuation.

【0102】 本発明の範囲内では、通過帯域15は、10Hzから100Hzなどの対数十
進全体をカバーすることができるだろう。本発明の実施態様に従って、監視され
ているアークシグナチャフラクタル16または通過帯域15は、D.C.から1
0Hzまでの十進が対数十進よりむしろ標準通りの十進である限りは、電気アー
ク22の周波数の広帯域範囲の多くとも1対数十進をカバーする。
Within the scope of the present invention, passband 15 could cover the entire logarithmic decimal, such as 10 Hz to 100 Hz. In accordance with an embodiment of the present invention, the monitored arc signature fractal 16 or passband 15 may include a D.C. C. From 1
As long as the decimal up to 0 Hz is standard decimal rather than logarithmic decimal, it covers at most logarithmic decimal of the broadband range of frequencies of the electric arc 22.

【0103】 この点においては、図3は、通過帯域15でのフィルタ特性41の上部の対数
十進の約半分だけしか示していない。これは、明白に信頼できるアーク検出に本
発明の図解されている実施態様を提供した。状況に応じて、アークシグナチャ1
6のフラクタルは、図3に図示されているより少なくなることがあるが、偽警報
の同時排除による信頼できるアーク検出のために、電気アークの周波数の広帯域
の対数十進の少なくとも4分の1をカバーする必要がある。
In this regard, FIG. 3 shows only about half of the upper logarithmic decimal of the filter characteristic 41 in the passband 15. This provided an illustrated embodiment of the present invention for clearly reliable arc detection. Arc Signature 1 depending on the situation
The fractal of FIG. 6 may be less than that shown in FIG. 3, but for reliable arc detection by simultaneous elimination of false alarms, at least a quarter of the broadband logarithmic decimal of the frequency of the electric arc. One needs to be covered.

【0104】 原則的には、ここに開示されている本発明の態様は、好まれているELF(極
低周波)バンド以外の周波数バンドに適用することが可能で、主題の出願人は、
ELFバンドのためだけではなく、10から20kHz領域だけでなく複数キロ
へルツでの運転のためにも、図2に示されている回路構成要素のモデルを構築し
た。
In principle, the aspects of the present invention disclosed herein can be applied to frequency bands other than the preferred ELF (extremely low frequency) band, and the subject applicant has:
A model of the circuit components shown in FIG. 2 was built not only for the ELF band, but also for operation at multiple kilohertz as well as in the 10-20 kHz region.

【0105】 好まれている実施態様に従って、アークシグナチャの周波数の広帯域範囲の残
りにおいてより少ない外来信号がある、さらに狭い周波数バンド15またはフラ
クタル部分集合16が選択される。この点においては、図3に図解されている実
施態様は、電話交換機内での多大な切替え過渡現象、多重化音声信号、交流電源
周波数の高周波、制御システムまたはセキュリティシステムからの信号、および
無線一斉送信信号の影響がない、約10Hzかあ50Hzを下回るまでをカバー
する狭周波数帯域15を示す。しかし、本発明のすべての実施態様が、超長波範
囲内の、およびそれを下回る運転に制限されることが意図されているわけではな
い。
According to a preferred embodiment, a narrower frequency band 15 or fractal subset 16 is selected, where there is less extraneous signal in the rest of the broadband range of frequencies of the arc signature. In this regard, the embodiment illustrated in FIG. 3 includes extensive switching transients in the telephone exchange, multiplexed audio signals, high frequency AC power, signals from control or security systems, and wireless broadcasts. A narrow frequency band 15 covering up to about 10 Hz or below 50 Hz without influence of a transmission signal is shown. However, not all embodiments of the invention are intended to be limited to operation within and below the very longwave range.

【0106】 図2に従って、フィルタ25の出力27が、ここでは非線形プロセッサ42と
呼ばれているものでの非線形処理に適用される。例として、このような非線形プ
ロセッサは、振幅および周波数が無秩序に変化するピックアップされた電気アー
クシグナチャセグメントを含む、フィルタ25によって通される信号を復調する
「変調済み搬送波検出器」とも呼ばれている復調器を備えてよい。本発明のこの
態様およびそれ以外の態様は、電気アーク22を示す変調を有する変調済み搬送
波としてアークシグナチャのフラクタル部分集合を取り扱い、このような変調済
み搬送波での1つまたは複数の変調を監視することによって電気アークを監視す
る。
According to FIG. 2, the output 27 of the filter 25 is applied to a non-linear processing in what is here called a non-linear processor 42. By way of example, such a non-linear processor is also called a "modulated carrier detector" that demodulates the signal passed by the filter 25, including the picked-up electric arc signature segments of varying amplitude and frequency. A demodulator may be provided. This and other aspects of the invention treat the fractal subset of the arc signature as a modulated carrier having a modulation indicative of the electric arc 22 and monitor one or more modulations on such a modulated carrier. To monitor the electric arc.

【0107】 監視されている回路内での無秩序な性質の周波数の広帯域範囲によって類型化
されているアークシグナチャを有する電気アークを監視するための機器は、例え
ば、アークシグナチャ入力27および搬送波変調出力43を有する非線形プロセ
ッサ42内で復長期または変調済み搬送波検出器を含む。
Equipment for monitoring an electric arc having an arc signature typified by a broadband range of disordered frequencies in the circuit being monitored includes, for example, an arc signature input 27 and a carrier modulation output 43. And a modulated or modulated carrier detector in a non-linear processor 42 having

【0108】 例として、アークシグナチャのフラクタル部分集合は、振幅変調済み搬送波と
して処理されてよく、その場合、電気アークは、例えば、このような振幅変調済
み搬送波で変調を回復することによって、およびそれからこのような回復された
変調から振幅を検出することによって、このような振幅変調済み搬送波の変調を
監視することによって監視されてよい。
As an example, the fractal subset of the arc signature may be treated as an amplitude modulated carrier, in which case the electric arc may be restored, for example, by restoring the modulation on such an amplitude modulated carrier, and By detecting the amplitude from such recovered modulation, it may be monitored by monitoring the modulation of such an amplitude modulated carrier.

【0109】 したがって、非線形プロセッサ42は、27で無秩序に変化する振幅に応えて
このような無秩序に変化する振幅の関数として43でAC信号を生じさせるAM
検出器または復調器であってよい。他方、回路構成要素23から27によって誤
ってピックアップされたさらに安定した信号は、このようなAC信号を生じさせ
ない。したがって、非線形プロセッサ42は、ピックアップされたアークシグナ
チャを、ラジオまたはテレビの放送、無線周波数セキュリティシステムまたは電
気アーク以外のその他のソースから生じる信号から区別する第1段階である。
Accordingly, the non-linear processor 42 generates an AC signal at 43 as a function of such randomly varying amplitude at 43 in response to the randomly varying amplitude at 27.
It may be a detector or a demodulator. On the other hand, more stable signals erroneously picked up by circuit components 23 to 27 will not produce such an AC signal. Thus, the non-linear processor 42 is the first step in distinguishing the picked-up arc signature from signals originating from radio or television broadcasts, radio frequency security systems or other sources other than electric arcs.

【0110】 したがって、非線形プロセッサ42は、このようにして実際には、このような
監視されている搬送波電気アーク22の検出のような変調または振幅を監視する
ことによってその変調を監視することができる振幅変調済み、またはAM搬送波
としてピックアップされたアークシグナチャを取り扱う。少なくとも、AM検出
のケースでは、このような「変調」は、依然としてその「搬送波」を含む。この
ような搬送波は、非線形プロセッサまたはAM検出器42の出力43に接続され
ている帯域フィルタ44などの手段によってその変調から取り除かれてよい。例
として、帯域フィルタ44は、第3位バタワースフィルタ、または類似した応答
をするフィルタを備えてよい。このようなフィルタの好まれている応答は、原則
的に、利得が希望されているように、または必要に応じて調整されてよいという
点を除き、図3に示されている特性41に従ってよい。例として、フィルタ44
は、20または30Hzを下回る周波数の交流信号を通し、生じるか、またはそ
の点までの回路構成要素内で発生する可能性のあるスパイクおよびその他の高速
信号を拒絶してよい。
Thus, the non-linear processor 42 can thus actually monitor the modulation by monitoring the modulation or amplitude, such as the detection of the monitored carrier electric arc 22. Handles arc signatures that have been amplitude modulated or picked up as AM carriers. At least in the case of AM detection, such "modulation" still includes its "carrier". Such a carrier may be removed from its modulation by means such as a non-linear processor or a bandpass filter 44 connected to the output 43 of the AM detector 42. By way of example, bandpass filter 44 may comprise a third-order Butterworth filter, or a filter with a similar response. The preferred response of such a filter may in principle follow the characteristic 41 shown in FIG. 3, except that the gain may be adjusted as desired or required. . As an example, the filter 44
May pass AC signals at frequencies below 20 or 30 Hz and reject spikes and other high-speed signals that may occur or occur in circuit components up to that point.

【0111】 「アーク」を表す回復された変調は、帯域フィルタ44の出力45で出現する
The recovered modulation representing the “arc” appears at the output 45 of the bandpass filter 44.

【0112】 本発明のこの態様の実施態様に従って、アークシグナチャ入力、および結合さ
れている搬送波変調出力を有する結合されている変調済み搬送波検出器が、電気
アークを監視する上で使用されてよい。
In accordance with an embodiment of this aspect of the invention, a combined modulated carrier detector having an arc signature input and a combined carrier modulation output may be used in monitoring the electric arc.

【0113】 この点において、このような結合された変調済み搬送波検出器は、AM検出器
または両方のFM検出器のような類似した種類の変調済み搬送波検出器であって
よい。この例は、それに従って類似した種類の変調済み搬送波検出器が直列接続
されている図2に示されている。
In this regard, such a combined modulated carrier detector may be a similar type of modulated carrier detector such as an AM detector or both FM detectors. This example is shown in FIG. 2 according to which a modulated carrier detector of a similar type is connected in series.

【0114】 特に、帯域フィルタ44の出力45は、例えば、その出力47でピックアップ
されたアークシグナチャの関数として変化する信号レベルを生じさせるためのA
M復調器または検出器であってよい第2復調器46に接続されている。
In particular, the output 45 of the bandpass filter 44 may be, for example, an A for generating a signal level that varies as a function of the arc signature picked up at its output 47.
It is connected to a second demodulator 46, which may be an M demodulator or a detector.

【0115】 本発明の範囲内では、類似した種類の変調済み搬送波検出器が非線形プロセッ
サ42内でのように、並列接続されてよい。
Within the scope of the present invention, similar types of modulated carrier detectors may be connected in parallel, as in non-linear processor 42.

【0116】 本発明の広い態様の中では、例えば、周波数変調、位相変調、または搬送波抑
制済み、または単一側波帯変調のために開発されたものなどのそれ以外の型また
は種類の復調技法が使用されてよいことが理解されなければならない。
Within the broad aspects of the invention, other types or types of demodulation techniques, such as, for example, those developed for frequency modulation, phase modulation, or carrier suppressed, or single sideband modulation It must be understood that may be used.

【0117】 したがって、非線形プロセッサ42は、例えば、出力43で、電気アークシグ
ナチャ内で発生するような位相または周波数の無秩序な変化に応えて信号を生じ
させるFM復調器を含んでよい。この点において、結合された変調済み搬送波検
出器は、42でFM検出器、および直列で接続されている46でAM検出器など
のさまざまな種類の変調済み搬送波検出器を含んでよい。
Thus, the non-linear processor 42 may include, for example, an FM demodulator at the output 43 that produces a signal in response to random changes in phase or frequency as occurs in an electric arc signature. In this regard, the combined modulated carrier detector may include various types of modulated carrier detectors, such as an FM detector at 42 and an AM detector at 46 connected in series.

【0118】 本発明の現在説明されている実施態様に従って、アークシグナチャは、前記第
1様式と前記第2様式の両方で変調されている前記搬送波の第1変調および第2
変調を監視することにより監視される。
In accordance with the presently described embodiments of the present invention, the arc signature comprises a first modulation and a second modulation of the carrier modulated in both the first mode and the second mode.
Monitored by monitoring the modulation.

【0119】 例として、さまざまな種類の変調済み搬送波検出器が、AM検出器およびFM
検出器を含み、このようなAM検出器およびFM検出器は並列で接続されている
By way of example, various types of modulated carrier detectors may include an AM detector and an FM detector.
A detector including such an AM detector and an FM detector are connected in parallel.

【0120】 一例として、非線形プロセッサ42は、その共通する入力として27を有し、
図4に示されているようなAND要素414に接続されている個別出力を有する
、並列接続されているAM復調器およびFM復調器412と413を含んでよい
As an example, nonlinear processor 42 has 27 as its common input,
It may include AM and FM demodulators 412 and 413 connected in parallel, with individual outputs connected to AND elements 414 as shown in FIG.

【0121】 AND−要素414は、AM復調器412が27でピックアップされた信号の
無秩序な振幅変化に応え、FM復調器413が27でのその信号の無秩序な位相
または周波数変化に応える両方である場合にだけ43で出力信号を提供する。
The AND-element 414 is both where the AM demodulator 412 responds to random amplitude changes of the signal picked up at 27 and the FM demodulator 413 responds to random phase or frequency changes of the signal at 27. Only in case 43 will the output signal be provided.

【0122】 その場合、これは、AM一斉送信信号または制御信号およびFM一斉送信信号
または制御信号などの外来信号からの偽信号に対する追加の保護手段を提供し、
ピックアップ済みの信号が、それらが無秩序な振幅変動だけではなく、電気アー
クシグナチャを特徴付ける無秩序な位相または周波数変動も表示する場合に、電
気アークから生じるとして表されるだけであることを保証する。
In that case, this provides additional protection against spurious signals from extraneous signals, such as AM broadcast or control signals and FM broadcast or control signals,
It is assured that the picked-up signals are only represented as originating from the electric arc if they display not only chaotic amplitude fluctuations but also chaotic phase or frequency fluctuations characterizing the electric arc signature.

【0123】 好ましくは、検出の速度を高めるために、半波整流または検出の代わりに、全
波整流または検出が42および46で使用される。このような加速された速度は
、代わりに、信号対雑音比が最大であり、外来信号52が図3の故意に誇張され
ている描写でさえ最小である図3に示されている15などのさらに低い周波数バ
ンドの選択を可能にする。言い替えると、全波整流または検出を選択することに
よって、さらに低い検出周波数とのさらに低い検出速度の引き換え(trade
off)が軽減される。このようにして、前述されたさらに高いおよびさらにエ
ラーの影響が少ない検出感度が、検出での不快な遅延なしに実現される。
Preferably, instead of half-wave rectification or detection, full-wave rectification or detection is used at 42 and 46 to increase the speed of detection. Such accelerated velocities may instead be such as 15 shown in FIG. 3 where the signal-to-noise ratio is maximum and the extraneous signal 52 is minimal even in the deliberately exaggerated depiction of FIG. Allows for the selection of lower frequency bands. In other words, by selecting full-wave rectification or detection, trade-off of lower detection speed with lower detection frequency (trade).
off) is reduced. In this way, the higher and less error-sensitive detection sensitivity described above is achieved without an unpleasant delay in detection.

【0124】 46での検出プロセスからの出力47で生じるアークを示す信号の時間が調整
され、レベルが48で検知される。従来のRC型またはそれ以外のタイミング回
路構成要素、および従来のコンパレータ回路構成要素が、アーク検出器が、図6
に関してここにさらに完全に説明されるような、切替え過渡現象、接点跳動、通
常の整流器アーク発生、およびその他の過渡現象、無害なアークに応えるのを妨
げるために、47で使用されてよい。このようにして警報回路構成要素50は、
指定されている危険時間期間の間だけそれら自体を維持するアークだけに応答す
る。
The time of the signal indicating the arc occurring at the output 47 from the detection process at 46 is adjusted and the level is detected at 48. The conventional RC type or other timing circuit component, and the conventional comparator circuit component are the same as those shown in FIG.
May be used at 47 to prevent switching transients, contact bouncing, normal rectifier arcing, and other transients, harmless arcs, as described more fully herein. In this way, the alarm circuit component 50
Responds only to arcs that maintain themselves only for the specified critical time period.

【0125】 回路構成要素47は、アーク22が発生し、すべての検出基準がここに説明さ
れているように満たされる場合に、警報状態でラッチするための従来のリセット
可能なラッチ装置を含んでよい。多様な制御回路は、可聴警報、遠隔火災警報等
を提供するため、あるいは影響を及ぼされている回線20内で電力を停止するた
めに、この時点で付勢されてよい。この種の回路は、本質的に既知であるため、
ブロック50だけがこのような制御回路および警報回路の考えられる存在を表す
ように示された。
Circuit component 47 includes a conventional resettable latching device for latching in an alarm condition when arc 22 occurs and all detection criteria are met as described herein. Good. Various control circuits may be activated at this point to provide audible alerts, remote fire alerts, etc., or to shut down power within the affected line 20. For this type of circuit is essentially known,
Only block 50 has been shown to represent the possible presence of such control and alarm circuits.

【0126】 図2の実施態様は、ピックアップされたアーク信号の帯域幅を十分なアーク情
報を含むフラクタル部分集合より大幅に少なくなるまで狭めることなく、外来信
号からの偽警報をゆったりと回避する。例えば、このような回避された外来信号
は、テレビ信号、無線一斉送信信号、多様な制御信号、高調波、および無秩序な
アーク信号の広いバンドに比較して帯域幅で相対的に狭いその他の信号を含む。
The embodiment of FIG. 2 gently avoids false alarms from extraneous signals without reducing the bandwidth of the picked-up arc signal to much less than a fractal subset containing sufficient arc information. For example, such avoided extraneous signals include television signals, radio broadcast signals, various control signals, harmonics, and other signals that are relatively narrow in bandwidth compared to a wide band of chaotic arc signals. including.

【0127】 それ自体が無秩序な性質である信号のようないくつかの外来信号は、無秩序な
アークシグナチャとのその混乱を回避するために、なんらかの共通モードの拒絶
またはそれ以外の処理を受けなければならない可能性がある。外来信号のこのよ
うな拒絶は、本発明の以下の実施態様の事情などで、ピックアップされた信号が
それら自体に対するビートであるときにゆったりと生じる。
Some extraneous signals, such as signals that are themselves disorderly in nature, must undergo some common mode rejection or other processing in order to avoid their confusion with the disordered arc signature. May not be possible. Such rejection of extraneous signals occurs slowly when the picked-up signals are beats for themselves, such as in the context of the following embodiments of the invention.

【0128】 この点で、本発明の実施態様に従った改良点は、アーク22から、周波数バン
ド15内でのフラクタルアークシグナチャ部分集合16を引き出し、図3に示さ
れているようなそのフラクタル部分集合または周波数バンド15とは異なる周波
数バンド18内のアーク信号17にそのフラクタルアークシグナチャ部分集合1
6を変換し、電気アークに典型的なカオス理論の広帯域特性をそのアーク信号1
7の中で検出する。本発明の好まれている実施態様は、フラクタル部分集合16
を、図3の17に示されるような周波数変換にさらしてから、周波数変換後にそ
のフラクタル部分集合から電気アーク22を検出する。例としてであって、制限
としてではなく、フラクタル部分集合16は、それ自体に付加され、電気アーク
22は、図3および図5に開示されているように、それ自体に付加されているフ
ラクタル部分集合から検出されてよい。
In this regard, an improvement in accordance with an embodiment of the present invention is that the fractal arc signature subset 16 in frequency band 15 is derived from arc 22 and its fractal portion as shown in FIG. The fractal arc signature subset 1 is added to an arc signal 17 in a frequency band 18 different from the set or frequency band 15.
6 is converted to its arc signal 1
7 to be detected. The preferred embodiment of the present invention is a fractal subset 16
Is subjected to a frequency conversion as shown at 17 in FIG. 3, and after the frequency conversion, the electric arc 22 is detected from the fractal subset. By way of example, and not by way of limitation, the fractal subset 16 is attached to itself, and the electric arc 22 is applied to the fractal portion attached to itself, as disclosed in FIGS. It may be detected from the set.

【0129】 特に、図5に示されている回路構成要素の構成要素142は、監視されている
周波数バンド内で発生する外来信号が、アーク検出プロセスに影響を及ぼすのを
妨げる。その技法に従って、アークシグナチャの監視されているフラクタル部分
集合16内の狭帯域外来信号が、そのフラクタルからの電気アークの検出の前に
、そのフラクタルの残りを基準にしてエネルギーで減少する。このような構成要
素は、電気フィルタ回路構成要素25の出力27に結合されているアークシグナ
チャフラクタル部分集合16用に変換器入力127および227を有し、フィル
タ回路構成要素25の通過帯域15とは異なる周波数バンド18内でアークシグ
ナチャセグメント17に対する変換器出力43を有する周波数変換器142であ
ってよい。それから、電気アークに典型的なカオス理論広帯域特性が、例えば、
カオス理論の広帯域信号検出器によって、このような変換済みのアーク信号17
から検出される。
In particular, component 142 of the circuit components shown in FIG. 5 prevents extraneous signals occurring within the monitored frequency band from affecting the arc detection process. In accordance with that technique, the narrow-band extraneous signal in the monitored fractal subset 16 of the arc signature is reduced in energy relative to the rest of the fractal prior to detection of an electric arc from the fractal. Such a component has transducer inputs 127 and 227 for an arc signature fractal subset 16 coupled to an output 27 of an electrical filter circuit component 25, and has a passband 15 of the filter circuit component 25. There may be a frequency converter 142 having a converter output 43 for the arc signature segment 17 in different frequency bands 18. Then, the chaos theory broadband characteristic typical of an electric arc, for example,
Such a converted arc signal 17 is obtained by a broadband signal detector based on chaos theory.
Is detected from.

【0130】 例としてであって、制限としてではなく、入力端子および出力端子26と45
は、図2および図5で同じであってよく、それによって回路の残りは、さらに完
全に前述された図2の機器でのように図5に関して同じであってよい。
By way of example, and not by way of limitation, the input and output terminals 26 and 45
May be the same in FIGS. 2 and 5, so that the rest of the circuit may be the same with respect to FIG. 5, as in the apparatus of FIG. 2 described more fully above.

【0131】 本発明の示されている実施態様は、さらに低い周波数でのさらに低速の検出の
固有の引き換えも軽減する。特に、選択されているアーク信号フラクタル部分集
合16をさらに低い周波数バンド15から、図3に示されているようなさらに高
い周波数バンド18またはさらに高く変換することにより、本発明の現在説明さ
れている実施態様は、外来信号が少なく、回路間の相互結合(cross−co
upling)が低く、ピックアップされたアーク信号の実際の移動距離がバン
ド15を超える周波数でより高い、さらに低い周波数バンド15から生じるアー
クシグナチャフラクタル部分集合16のさらに高い周波数バンド18に対応する
検出速度を実現する。と同時に、本発明の示されている好まれている実施態様は
、さらに高い周波数バンド18に対応しているさらに速い検出速度のために、回
路間でのさらに低い相互結合、およびさらに低い周波数バンド15に対応してい
る影響画及ぼされている改選20に沿った考えられるさらに長い移動距離を実現
する。回線20で発生しているアーク22は、図2、図4、図5または図6の回
路構成要素に対応するが、その時点でアークが発生していない、アークピックア
ップ123およびアーク監視回路19が個別に備えられている隣接する回線での
アーク警報状態の解放なしに、そのアークからかなりの距離でこのような回線2
0からピックアップされてよい。
The illustrated embodiment of the present invention also mitigates the inherent tradeoff of slower detection at lower frequencies. In particular, the present invention of the invention is now described by transforming a selected arc signal fractal subset 16 from a lower frequency band 15 to a higher frequency band 18 or higher as shown in FIG. The embodiment has less extraneous signals and cross-coupling between circuits.
The detection speed corresponding to the higher frequency band 18 of the arc signature fractal subset 16 resulting from the lower frequency band 15 is lower, the actual distance traveled of the picked arc signal is lower at frequencies above band 15, and the actual distance traveled of the picked arc signal is lower. Realize. At the same time, the illustrated preferred embodiment of the present invention provides lower interconnection between circuits and lower frequency bands for faster detection speeds corresponding to higher frequency bands 18. A possible longer travel distance along the affected refining 20 corresponding to 15 is realized. The arc 22 generated in the line 20 corresponds to the circuit component in FIG. 2, FIG. 4, FIG. 5, or FIG. 6, but the arc pickup 123 and the arc monitoring circuit 19 in which no arc is generated at that time. Such a circuit 2 may be located at a considerable distance from the arc without release of the arc alarm condition on a separately provided adjacent line.
It may be picked up from zero.

【0132】 すでに示されているように、フィルタ回路構成要素25の通過帯域は、周波数
の前記広帯域範囲の残りの中でより、少ない外来信号のある場所に配置されてよ
い。このような通過帯域は、ELF(極低周波)バンド内、またはvf(音声周
波数)バンドを下回るか、あるいは交流電源システムでの標準回線周波数の第1
高周波を下回っているか、あるいは交流電源システム内のほぼ標準回線周波数で
あるか、および/またはその対数十進からのアーク信号の信頼できる検出のため
に十分な情報を提供するために、電気アークの周波数の広帯域範囲の対数十進の
少なくとも4分の1をカバーしてよい。
As already indicated, the passband of the filter circuit component 25 may be located at a location with less extraneous signals than in the rest of the broadband range of frequencies. Such passbands may be within the ELF (extremely low frequency) band, or below the vf (voice frequency) band, or the first of the standard line frequencies in AC power systems.
The electric arc is below the high frequency, or near the standard line frequency in the AC power system, and / or provides sufficient information for reliable detection of the arc signal from its logarithmic decimal. May cover at least a quarter of the logarithmic decimal of the broadband range of the frequency.

【0133】 図5の周波数変換器142は、図2の非線形プロセッサ42を構成してよい。
例として、構成要素142は、フィルタリングされたピックアップ済みアーク信
号を受信するために単独回線27に接続されている第1入力および第2入力12
7と227を有する乗算器を含んでよい。これは、信号をそれ自体と混合し、そ
の出力43で総計および差異の積を作成するという最終的な影響を持つ。例とし
て、構成要素142は、型AD633の4カドランド乗算器であってよい。しか
し、本発明の範囲内では、ダイオードまたは非線形回路は、選択されたフラクタ
ル部分集合16のそれ自体との相互変調のために使用されてよい。
The frequency converter 142 in FIG. 5 may constitute the nonlinear processor 42 in FIG.
By way of example, component 142 may include a first input 12 and a second input 12 connected to single line 27 for receiving a filtered picked-up arc signal.
A multiplier having 7 and 227 may be included. This has the net effect of mixing the signal with itself and producing at its output 43 the product of the sum and the difference. By way of example, component 142 may be a four-quadrant multiplier of type AD633. However, within the scope of the present invention, diodes or non-linear circuits may be used for intermodulation of the selected fractal subset 16 with itself.

【0134】 例として、図5は、実際には、アークシグナチャフラクタル部分集合16を、
そのさらに高いバンド18でのさらに低い端部でそれ以降のフィルタなどにより
、いくぶん切り捨てられている可能性のあるアーク信号17の別個の周波数バン
ド18としてそのフラクタル部分集合の周波数バンド15を二倍にするために、
ミキサ142内のそれ自体にアークシグナチャフラクタル部分集合16を付加す
る。そのフィルタは、図2の回路内の前述されたフィルタ44に類似してよいが
、図3の51に示されるようなさらに狭い帯域特性を有してよい。
As an example, FIG. 5 shows that in fact the arc signature fractal subset 16 is
Double the frequency band 15 of the fractal subset as a separate frequency band 18 of the arc signal 17 that may have been somewhat truncated, such as by subsequent filtering at the lower end at the higher band 18. To do
Add the arc signature fractal subset 16 to itself in the mixer 142. The filter may be similar to the previously described filter 44 in the circuit of FIG. 2, but may have a narrower band characteristic as shown at 51 in FIG.

【0135】 機器用語(terms)では、構成要素142などの周波数変換器が、電気フ
ィルタ回路構成要素25の出力27に結合されているアークシグナチャフラクタ
ル部分集合16のために127と227などの2つの変換器入力を有し、アーク
シグナチャフラクタル部分集合の周波数バンド15の二倍またはそれ以外の場合
それより高い周波数でアークシグナチャ信号の変換器出力43を有する。
In instrument terms (terms), a frequency converter, such as component 142, is coupled to two outputs, such as 127 and 227, for arc signature fractal subset 16 that is coupled to output 27 of electrical filter circuit component 25. It has a converter input and has a converter output 43 of the arc signature signal at twice or otherwise higher frequency band 15 of the arc signature fractal subset.

【0136】 構成要素142は、実際には、ピックアップされ、希釈されない場合には、偽
警報を生じさせる可能性のある標準通りの人造の非カオス理論信号を希釈する。
乗算器またはある維持段階142は、単に入力の周波数を二倍にする以上のこと
を行う。それは、また、他の出力227で発生しているすべての周波数に対して
、1つの入力127で発生しているすべての周波数の影響を緩和する(beat
s)。これにより、出力は、他の入力でのすべての周波数から加算、および減算
されている1つの入力でのすべての個別周波数の総計を表示する。両方の入力が
連続する周波数を含むため、結果は、入力で含まれているものよりさらに高い周
波数およびさらに低い周波数での非常に豊富な周波数の混合である。人造信号は
、通常、別個の単一周波数、あるいは最悪でも周波数の狭い広がりであるため、
このような信号は43での出力に強力に寄与するためのスペクトルの幅を持たな
い。このような人造信号は、さらに広いノイズまたはアークシグナチャ連続体に
対し影響を緩和する狭いソースを構成し、その結果は出力での非常に弱い構成要
素である。
Component 142, in effect, dilutes a standard man-made non-chaotic theoretical signal that, if not picked up and undiluted, could cause a false alarm.
A multiplier or some maintenance stage 142 does more than simply double the frequency of the input. It also mitigates the effect of all frequencies occurring at one input 127 against all frequencies occurring at other outputs 227 (beat
s). This causes the output to display the sum of all individual frequencies at one input being added and subtracted from all frequencies at the other input. Since both inputs include consecutive frequencies, the result is a very rich mixture of frequencies at higher and lower frequencies than those contained in the inputs. Because artificial signals are usually discrete single frequencies or, at worst, narrow spreads of frequencies,
Such a signal has no spectral width to contribute strongly to the output at 43. Such an artificial signal constitutes a narrow source that mitigates the effect on wider noise or arc signature continuum, the result being a very weak component at the output.

【0137】 このようにして、アークからの連続体スペクトルの総体的な強さは、24でな
どのリミッタまたはフィルタ回路構成要素などによって通される離散構成要素ま
たは人造の構成要素の強さに比較して高められる。これが、この実施態様の偽警
報を生じさせるだろう信号を拒絶することのできる能力の本質である。しかしな
がら、入力時にノイズがない浮動する搬送波は、無秩序なノイズに対する相対的
な感度が変調済みの搬送波に対してより大きい場合にも、それらが十分な強さを
持っているのであれば後者は依然として出力に到達することができ、したがって
アークとして間違えられる可能性のあるレベルを生じさせることができるため、
それに十分な強さがあると、アークとして依然として誤認されることがるだろう
In this way, the overall strength of the continuum spectrum from the arc is compared to the strength of discrete or artificial components passed by, for example, a limiter or filter circuit component such as at 24. To be enhanced. This is the essence of this embodiment's ability to reject signals that would cause false alarms. However, floating carriers that are noise-free at the input will still have the latter, even if their relative sensitivity to disordered noise is greater than to the modulated carrier, provided that they are strong enough. The output can be reached, thus creating a level that can be mistaken for an arc,
If it is strong enough, it will still be mistaken for an arc.

【0138】 したがって、変換器または乗算器142の出力は、図3に示されているように
反応特性51を有することのある帯域フィルタ144の入力に送られる。51で
図3に示されている型の応答特性は、例えば、帯域幅フィルタ、クォーツフィル
タ、LC共鳴フィルタ、およびこのような種類の機能を達成するそれ以外の回路
構成要素の実用可能増幅器型によって実現されてよい。
Thus, the output of the converter or multiplier 142 is sent to the input of a bandpass filter 144, which may have a response characteristic 51 as shown in FIG. The response characteristics of the type shown in FIG. 3 at 51 are, for example, by viable amplifier types of bandwidth filters, quartz filters, LC resonance filters, and other circuit components that accomplish these types of functions. It may be realized.

【0139】 分かるように、特性51は、例えばバンド15内で低域フィルタ25によって
通される根本的な周波数に対する最小応答を表示し、私達の例では、その総計ま
たはそれ以外の変調積が、周波数変換済みアークシグナチャ信号17の通過帯域
範囲18に該当するピックアップ済みアークシグナチャフラクタル部分集合16
の周波数だけに対する応答を表示する。
As can be seen, the characteristic 51 indicates the minimum response to the fundamental frequency passed by the low-pass filter 25, for example in band 15, and in our example, the sum or other modulation product is The picked-up arc signature fractal subset 16 corresponding to the pass band range 18 of the frequency-converted arc signature signal 17
Display the response for only the frequency of.

【0140】 帯域フィルタ144は、例えば80Hzなどの通過帯域のどちらかの側で数ヘ
ルツ内にある周波数構成要素だけを通すだろう。これが、乗算器142の出力内
のさらに高い周波数のサンプルを次の段階46に送達する。通過帯域は50ヘル
ツ、あるいは第1フィルタ25のそれ以外の選択されたカットオフを上回るため
、この段階144は、このようなカットオフより高い周波数に、混合プロセスで
増大された(boosted)信号を渡すだけである。これは、実際には、無秩
序ではない信号がこの段階を通るのを防ぐ。
The bandpass filter 144 will only pass frequency components that are within a few hertz on either side of the passband, eg, 80 Hz. This delivers the higher frequency samples in the output of multiplier 142 to the next stage 46. Since the passband is 50 Hertz, or above any other selected cutoff of the first filter 25, this step 144 reduces the boosted signal in the mixing process to frequencies above such cutoff. Just pass it. This effectively prevents non-chaotic signals from passing through this stage.

【0141】 原則的には、乗算器または段階142は、どちらかの入力127と227で直
流がない場合、およびこのような乗算器または段階142が完璧に効率的である
場合に、最初の入力周波数(例えば、50Hzを下回る)のどれかを通過させて
はならない。しかしながら、どちらの仮定も実践では常に正しいわけではない。
したがって、さらに高い周波数の通過帯域フィルタ144を使用すると、処理さ
れていないまたは混合されていない最初の周波数の効果的な拒絶が実現される。
In principle, the multiplier or stage 142 will have the first input if there is no DC at either input 127 and 227 and if such a multiplier or stage 142 is perfectly efficient. Do not pass any of the frequencies (eg, below 50 Hz). However, neither assumption is always correct in practice.
Thus, the use of a higher frequency passband filter 144 provides effective rejection of the first unprocessed or unmixed frequency.

【0142】 10kHzと20kHzの間で制限されているバンドなどの検出周波数のさら
に高いバンドが本発明の中で選択された場合、一例として、帯域中心周波数の交
互の選択肢は、乗算器142の出力43での差異構成要素を検出するはるかに低
い周波数(つまり500Hz)であるだろう。これは、フィルタ25と144な
どの回路構成要素で利用されているさまざまなフィルタの応答でのはるかに幅広
い分離を可能にするだろう。
If a higher detection frequency band, such as a band limited between 10 kHz and 20 kHz, is selected in the present invention, as an example, the alternate choice of band center frequency is the output of multiplier 142 There will be a much lower frequency (ie 500 Hz) to detect the difference component at 43. This will allow for a much wider separation in the response of the various filters utilized in circuit components such as filters 25 and 144.

【0143】 どちらのケースでも、142での周波数変換または相互変調は、集約的な共通
モードまたは類似する拒絶によって、アークシグナチャセグメント16内でピッ
クアップされた外来信号52のエネルギーを大幅に削減する。
In either case, frequency conversion or intermodulation at 142 significantly reduces the energy of the extraneous signal 52 picked up in the arc signature segment 16 due to intensive common mode or similar rejection.

【0144】 乗算器142の出力43は、ピックアップされ、フィルタリングされた無秩序
なアークシグナチャフラクタル部分集合16の無秩序な周波数総計または差異信
号のバージョンを表す。
The output 43 of the multiplier 142 represents a version of the disordered frequency sum or difference signal of the picked up and filtered disordered arc signature fractal subset 16.

【0145】 本発明の範囲内で構成要素142は、前述されたAMまたはFM検出器、ある
いは例えば図4の結合されたAM検出器およびFM検出器412と413も含む
。このようなケースでは、1つまたは複数の検出器が、アーク監視の目的のため
に、振幅および/または周波数、あるいは17で示されているように、変換済み
のアークシグナチャでのその他の種類の変調を検出する。
Components 142 within the scope of the present invention also include the AM or FM detectors described above, or, for example, the combined AM and FM detectors 412 and 413 of FIG. In such a case, one or more detectors may be used for arc monitoring purposes, such as amplitude and / or frequency, or other types of transformed arc signatures, as shown at 17. Detect modulation.

【0146】 図6は、外来信号のエネルギーが、インバート増幅器および非インバート増幅
器242と342を互いに組にすることにより、効果的な共通モードまたは類似
した拒絶にさらされる本発明の別の実施態様を示す。例として、インバート増幅
器242は、帯域幅フィルタ25の出力27に接続されている入力327を有し
、非インバート増幅器342は、ピックアップされたアーク信号がそれを通して
処理される前述された帯域フィルタ25のその出力27に接続されている入力4
27を有する。
FIG. 6 illustrates another embodiment of the present invention where the energy of the extraneous signal is exposed to an effective common mode or similar rejection by pairing the inverting and non-inverting amplifiers 242 and 342 with each other. Show. By way of example, the inverting amplifier 242 has an input 327 connected to the output 27 of the bandwidth filter 25, and the non-inverting amplifier 342 has the input 327 of the bandpass filter 25 described above through which the picked-up arc signal is processed. Input 4 connected to its output 27
27.

【0147】 インバート増幅器242は、ミキサ442に接続されている出力421を有し
、非インバート増幅器342は、そのミキサ442に接続されている出力422
を有する。
The inverting amplifier 242 has an output 421 connected to the mixer 442, and the non-inverting amplifier 342 has an output 422 connected to the mixer 442.
Having.

【0148】 図6の実施態様での電気フィルタ25は、図2から図5の実施態様での電気フ
ィルタ25と同じであってよい。このようなフィルタは、2つに分割されてよく
、端子26の間で、インバート増幅器242用の第1フィルタ、および非インバ
ート増幅器342用の第2フィルタを提供する。フィルタ25は、図4と図5の
実施態様の中で、または実施態様のために同様に分割され、入力端子26から検
出器412と413、または乗算器または周波数変換器入力127と227まで
の別個のフィルタ経路を提供する。
The electrical filter 25 in the embodiment of FIG. 6 may be the same as the electrical filter 25 in the embodiments of FIGS. Such a filter may be split in two, providing between terminal 26 a first filter for inverting amplifier 242 and a second filter for non-inverting amplifier 342. The filter 25 is divided between or for the embodiments of FIGS. 4 and 5 and similarly from the input terminal 26 to the detectors 412 and 413 or to the multiplier or frequency converter inputs 127 and 227. Provide a separate filter path.

【0149】 例として、ミキサ442は、421と422にある入力端子と前述された出力
端子43の間のOR要素構成で相互接続されている2つのダイオードなどの従来
の構成要素から構成されてよい。しかしながら、その実施態様の範囲内では、構
成要素442は、前述された変調器142などの変調器を含む。この点では、お
よび一般的には、27でのフィルタリングされたアークシグナチャ部分またはセ
グメントと端子43の間の図6の回路構成要素は、図2に示されている非線形プ
ロセッサ42に対応してよい。43でのこのようなプロセッサ42または242
,342および442の出力はフィルタリングされるか、それ以外の場合には2
44で処理されてよい。例えば、回路244は、図2から図5に関して前述され
た帯域フィルタ4426または144に対応している帯域フィルタを含んでよい
。代わりに、またはさらに、図6の構成要素244は、例を挙げると、市販され
ている440HzのIF増幅器などの標準IF増幅器を含むことがある。
By way of example, mixer 442 may be comprised of conventional components such as two diodes interconnected in an OR element configuration between the input terminals at 421 and 422 and the output terminal 43 described above. . However, within its implementation, component 442 includes a modulator, such as modulator 142 described above. In this regard, and generally, the circuit components of FIG. 6 between the filtered arc signature portion or segment at 27 and the terminal 43 may correspond to the non-linear processor 42 shown in FIG. . Such a processor 42 or 242 at 43
, 342 and 442 are filtered or otherwise 2
44. For example, circuit 244 may include a bandpass filter corresponding to bandpass filter 4426 or 144 described above with respect to FIGS. Alternatively or additionally, component 244 of FIG. 6 may include a standard IF amplifier, such as, for example, a commercially available 440 Hz IF amplifier.

【0150】 方法の項では、図6の実施態様は、16に示されているようなフラクタルセグ
メントまたは互いに位相はずれしている2つの経路327と427内のアークシ
グナチャのさらに高い周波数セグメントを処理し、アークシグナチャのこのよう
な位相はずれセグメントまたは部分から電気アーク22を検出する。
In the method section, the embodiment of FIG. 6 handles fractal segments as shown at 16 or higher frequency segments of the arc signature in the two paths 327 and 427 that are out of phase with each other. , Detect arcs 22 from such out-of-phase segments or portions of the arc signature.

【0151】 機器の用途では、図6に示されている実施態様は、第1信号経路327から4
21で電気フィルタ出力27に接続されている、ここに「インバート増幅器」2
42と呼ばれている第1位相プロセッサの入力327を有し、第2信号経路42
7から422で電気フィルタ出力27に接続されている、ここに「非インバート
増幅器」342と呼ばれている第2位相プロセッサの入力427を有する。つま
り、このような第1位相プロセッサおよび第2位相プロセッサは、180°また
はそれ以外の場合は互いに位相はずれである。
For equipment applications, the embodiment shown in FIG.
21 connected to the electrical filter output 27, here the "inverting amplifier" 2
42, having an input 327 of the first phase processor, referred to as
It has an input 427 of a second phase processor, here referred to as a “non-inverting amplifier” 342, connected at 7 to 422 to the electrical filter output 27. That is, such a first phase processor and a second phase processor are 180 ° out of phase with each other.

【0152】 出力421および422が互いにより位相はずれとなるほど、図6の実施態様
での外来狭帯域信号52の共通モードまたは類似拒絶は大きくなる。図2から図
5の実施態様は、このようにして、このようなフラクタル部分集合からの電気ア
ーク22の検出の前に、前述された、またはフラクタル部分集合16またはアー
クシグナチャの他のフラクタルの52で図3に示されている狭帯域外来信号がそ
れに応じて、このようなフラクタル部分集合部の残りを基準にしてエネルギーで
減少する特徴を互いと共用する。
The more the outputs 421 and 422 are out of phase with each other, the greater the common mode or similar rejection of the extraneous narrowband signal 52 in the embodiment of FIG. The embodiments of FIGS. 2-5 thus provide for the detection of an electric arc 22 from such a fractal subset prior to the detection of the fractal subset 16 or other fractal 52 of the arc signature. 3 accordingly share with each other the energy-decreasing features with respect to the rest of such fractal subsets.

【0153】 少なくとも図3および図5に示されている実施態様においては、フラクタル部
分集合16は、図3に示されているような周波数変換にさらされ、電気アーク2
2がこのような周波数変換の後にこのようなフラクタル部分集合から検出される
。例として、フラクタル部分集合16は、図5に関して前記に開示されているか
、図6に関して言及されたように、相互変調されるか、あるいはそれ自体に付加
されてよく、電気アークは、このような相互変調された、またはそれ自体に付加
されたフラクタル部分集合から検出される。図4の実施態様は、並列の異なる種
類の検出または復調の変形を付加し、図6の実施態様が位相はずれ処理の変形を
付加する。
In at least the embodiments shown in FIGS. 3 and 5, the fractal subset 16 is subjected to a frequency conversion as shown in FIG.
2 are detected from such a fractal subset after such a frequency transformation. By way of example, the fractal subset 16 may be intermodulated or added to itself as disclosed above with respect to FIG. 5, or as mentioned with respect to FIG. It is detected from a fractal subset that is intermodulated or added to itself. The embodiment of FIG. 4 adds a variant of parallel different types of detection or demodulation, and the embodiment of FIG. 6 adds a variant of out-of-phase processing.

【0154】 どちらのケースでも、アークシグナチャ部分のフラクタル部分集合は、電気ア
ーク22を示す変調を有する変調済み搬送波として取り扱われてよく、このよう
な電気アークは外来信号の追加拒絶のためにこのような変調済みの搬送波から検
出されてよい。図2に関して前記に開示されている復調器システムは、図6の実
施態様の中でも使用することができ、その端子47は、変調のどの多様なシステ
ムが前述されたのかに関して、図2の時間およびレベル検知警報回路構成要素4
8から50の入力端子47と同じであってよい。
In either case, the fractal subset of the arc signature portion may be treated as a modulated carrier having a modulation indicative of the electric arc 22, such an electric arc being so due to additional rejection of the extraneous signal. May be detected from any modulated carrier. The demodulator system disclosed above with respect to FIG. 2 can also be used in the embodiment of FIG. 6, the terminal 47 of which is connected to the time and time of FIG. Level detection alarm circuit component 4
The input terminals 47 of 8 to 50 may be the same.

【0155】 言うまでもなく、広帯域信号は、それが無秩序な周波数変更を表示しない限り
アークシグナチャではない。したがって、関心のある領域での広帯域であるだけ
ではなく、アークシグナチャがそうであるように性質で無秩序であり、例えば、
RC構成要素58により決定される時間期間の間、持続される外乱または信号の
ピックアップを検出し、表示するために、コンパレータ55を含む段階が図7に
示されるように提供されてよい。
Needless to say, a wideband signal is not an arc signature unless it indicates a disorderly frequency change. Thus, not only is the broadband in the region of interest, but also chaotic in nature, as are the arc signatures, for example,
A stage including a comparator 55 may be provided as shown in FIG. 7 to detect and indicate disturbance or signal pickup sustained for a time period determined by the RC component 58.

【0156】 図7は、本発明の追加実施態様に従って図2、図4、図5および図6のシステ
ムでの多様な段階で使用することができる、考えられるまたは実際のアーク発生
の光学インジケータの回路図である。
FIG. 7 illustrates a possible or actual arcing optical indicator that can be used at various stages in the systems of FIGS. 2, 4, 5 and 6 in accordance with additional embodiments of the present invention. It is a circuit diagram.

【0157】 例として、信号のアーク監視回路構成要素を通る進行の表示は、プロトタイプ
が54で図7に示されている3つの類似した機能ブロックまたは差異インジケー
タによって達成されてよい。
By way of example, an indication of the progress of a signal through the arc monitoring circuit component may be achieved by three similar functional blocks or difference indicators whose prototype is shown at 54 in FIG.

【0158】 このような回路54は、短期過渡現象に対する応答を妨げるために、低域フィ
ルタおよびRCタイミング構成要素58を通して回路入力57に接続されている
その非インバート入力56を有する実用可能増幅器55を含む。その実用可能増
幅器のインバート入力60は、コンパレータレベル抵抗器61と62に接続され
る。その実用可能増幅器55は、ノイズ削減、早期のまたは過剰な切替えの防止
などの目的のために、フィードバックコンデンサまたはその他のインピーダンス
65、および66に示されているような単一方向電流伝導性素子を含むことがあ
るフィードバック回路64を有する。例として、実用可能増幅器55は、LM3
5BAN型であってよい。
Such a circuit 54 includes a workable amplifier 55 having its non-inverted input 56 connected to a circuit input 57 through a low-pass filter and RC timing component 58 to prevent response to short-term transients. Including. The invert input 60 of the operational amplifier is connected to comparator level resistors 61 and 62. The operational amplifier 55 includes a unidirectional current conducting element such as that shown in feedback capacitors or other impedances 65 and 66 for purposes such as noise reduction, preventing premature or excessive switching. There is a feedback circuit 64 that may be included. As an example, the operational amplifier 55 is an LM3
It may be a 5BAN type.

【0159】 インジケータ回路54は、直列抵抗器73と74、および1組の抵抗器75と
76を含む抵抗器を通して偏向されているトランジスタ71と72によって切り
替えられている発光ダイオードつまりLED68と69を備える。トランジスタ
71と72は、例えば、2N2222型であってよい。
The indicator circuit 54 comprises light emitting diodes or LEDs 68 and 69 which are switched by transistors 71 and 72 which are deflected through resistors including series resistors 73 and 74 and a set of resistors 75 and 76. . Transistors 71 and 72 may be, for example, of the type 2N2222.

【0160】 抵抗器78は、トランジスタ72をコンパレータ実用可能増幅器55の出力に
接続する。トランジスタ71は、直列接続されている抵抗器75と76を通して
、通常ONに偏向される。これが、例えば、緑色のLEDであってよい第1LE
D68をONにする。逆に、第2LED69は赤のLEDであってよい。しかし
、第2トランジスタ72およびしたがって赤のLED69は、その点でオフに偏
向される。
[0160] A resistor 78 connects the transistor 72 to the output of the comparator enabled amplifier 55. Transistor 71 is normally deflected ON through resistors 75 and 76 connected in series. This is the first LE which may be, for example, a green LED
Turn on D68. Conversely, the second LED 69 may be a red LED. However, the second transistor 72 and thus the red LED 69 are deflected off at that point.

【0161】 監視されているフラクタル部分集合または関心のあるそれ以外のバンドでの周
波数を有する信号は、図2、図4、および図5の実施態様での非線形プロセッサ
42または変調器142またはミキサ442の出力43で発生し、それによって
それに接続されている回路54の入力57で、コンパレータ55の出力が正にな
り、トランジスタ72をONにし、トランジスタ71をOFFにする。これが、
赤いLED69をONにし、緑色のLED68をOFFにし、それによって観察
者に対し、アーク検出のための関心のある周波数が、例えば、電気アーク22を
示している可能性があるが、必ずしも示していない外乱を通して発生しているこ
とを示す。回路54の利得は、状態を切り替える際のはっきりとした遷移を回避
するために調整されてよい。これは、ユーザが、赤および緑色のLEDの色の混
合を測定することによって、その点での信号の振幅に対する「定性感覚」を獲得
するのを助ける。単一方向の電流伝導性素子66は、図7の回路が図2、図4、
図5、および図6の回路のどれかでそのように使用される場合には、省略されて
よい。
The signals having frequencies in the fractal subset or other bands of interest that are being monitored may be transmitted to the nonlinear processor 42 or modulator 142 or mixer 442 in the embodiments of FIGS. 2, 4 and 5. At the input 43 of the circuit 54 connected thereto, the output of the comparator 55 goes positive, turning on the transistor 72 and turning off the transistor 71. This is,
The red LED 69 is turned on and the green LED 68 is turned off, so that the frequency of interest for arc detection to the observer may indicate, for example, but not necessarily the electric arc 22. Indicates that it is occurring through disturbance. The gain of circuit 54 may be adjusted to avoid sharp transitions when switching states. This helps the user gain a "qualitative sensation" for the amplitude of the signal at that point by measuring the mixture of red and green LED colors. The unidirectional current conducting element 66 is similar to the circuit of FIG.
If so used in any of the circuits of FIGS. 5 and 6, it may be omitted.

【0162】 代わりに、表示回路54の端子57は、図2、図5、または図6の端末45に
接続されてよいか、あるいは図7に示されている回路の複製がその端子45に、
およびそれによって帯域フィルタまたはIF増幅器44、144、または244
の出力にそのように接続されてよい。
Alternatively, terminal 57 of display circuit 54 may be connected to terminal 45 of FIG. 2, 5, or 6, or a copy of the circuit shown in FIG.
And thereby a bandpass filter or IF amplifier 44, 144 or 244
May be so connected.

【0163】 その場合、このような表示段階54は、その赤のLEDを通して、例えば、監
視されているフラクタル部分集合、つまり、アークシグナチャの周知のクリテリ
ウム(criterium)において、関心のある帯域幅での広帯域信号の発生
を示す。このような回路54での利得の調整は、再び、ユーザに、赤と緑色のL
EDの色の混合を測定することによって、その点でのピックアップされた広帯域
信号に関して「定性感覚」を与えてよい。
[0163] In that case, such a display step 54 can be performed through the red LED, for example, in the fractal subset being monitored, ie the well-known criterium of the arc signature, at the bandwidth of interest. 4 illustrates the generation of a wideband signal. Adjusting the gain in such a circuit 54 again provides the user with a red and green L.
Measuring the color mixture of the ED may give a "qualitative sensation" with respect to the broadband signal picked up at that point.

【0164】 しかしながら、広帯域信号は、それが無秩序な周波数変更を表示しない限りア
ークシグナチャではない。したがって、図7に示されている回路構成要素は、図
2、図4、図5および図6に示されている監視回路での最終表示段階として使用
されてよい。例えば、回路54の入力端子57は、図2に示されている警報出力
端子49に接続されてよい。事実上、端子57から実用可能増幅器55までの図
7の回路構成要素は、図2に示されている前述されたタイミングおよびレベル検
知回路構成要素48内のタイミング回路58として、およびコンパレータ55と
して使用されてよい。
However, a wideband signal is not an arc signature unless it indicates a chaotic frequency change. Thus, the circuit components shown in FIG. 7 may be used as a final display stage in the monitoring circuit shown in FIGS. 2, 4, 5, and 6. For example, input terminal 57 of circuit 54 may be connected to alarm output terminal 49 shown in FIG. In effect, the circuit components of FIG. 7 from terminal 57 to operational amplifier 55 are used as timing circuit 58 in the previously described timing and level sensing circuit component 48 shown in FIG. May be.

【0165】 回路構成要素54は、このようにして、関心のある領域での広帯域であるだけ
ではなく、アークシグナチャがそうであるように性質で無秩序でもあり、例えば
、RC構成要素58によって決定される時間期間の間持続される外乱または信号
のピックアップを検出し、表示するために使用されてよい。
The circuit component 54 is thus not only broadband in the region of interest, but also chaotic in nature as the arc signature is, for example, as determined by the RC component 58. It may be used to detect and display disturbances or signal pickups that are sustained for a period of time.

【0166】 関心のある範囲での広帯域周波数での外乱または信号は無秩序に発生し、変化
するので、回路構成要素48および端子49でのコンパレータ55の出力は正に
なり、トランジスタ72をONにし、トランジスタ71をOFFにする。これが
赤のLED69をONにし、緑色のLED68をOFFにし、それによって、観
察者に対し、アーク22の回線20での発生を示す。
Since the disturbances or signals at wideband frequencies in the range of interest occur and change randomly, the output of comparator 55 at circuit component 48 and terminal 49 goes positive, turning on transistor 72, The transistor 71 is turned off. This turns on the red LED 69 and turns off the green LED 68, thereby indicating to the observer the occurrence of the arc 22 on line 20.

【0167】 図7の助けを借りて示されている実施態様は、このようにして、考えられる電
気アークの事前警告を、好ましくは2つの段階または3つの段階で提供し、監視
されているフラクタル部分集合の帯域幅で、またはそれ以外の場合には、例えば
これらの図2、図4、図5、図6および図7に関して前述された関心のある帯域
幅で無秩序な広帯域信号の発生の表示で最高潮になる。
The embodiment shown with the help of FIG. 7 thus provides a pre-warning of possible electric arcs, preferably in two or three phases, and the fractal being monitored Indication of the occurrence of disordered broadband signals at the bandwidth of the subset, or otherwise at the bandwidths of interest described above with respect to, for example, FIGS. 2, 4, 5, 6, and 7. At the climax.

【0168】 ここに開示されている原則および回路構成要素は、前述されたように多様なア
ーク監視機能で利用されてよい。前述されたような内燃機関または電気点火、電
気溶接、および電気照明などの分野での研究、開発、および保守などの使用のケ
ースでは、図2に示されている型の回路構成要素が、図4、図5、および図6に
示されている型の回路構成要素がある場合、およびない場合に、端子47まで利
用されてよい。図7に示されている信号表示段階およびさらに精密な信号表示お
よび評価の段階の種類がこのようなケースで使用されてよい。
The principles and circuit components disclosed herein may be utilized in a variety of arc monitoring functions as described above. In the case of use such as research, development and maintenance in internal combustion engines or fields such as electric ignition, electric welding, and electric lighting as described above, circuit components of the type shown in FIG. Terminals 47 may be utilized with and without circuit components of the type shown in FIGS. 4, 5 and 6. The types of signal display steps shown in FIG. 7 and more precise signal display and evaluation steps may be used in such cases.

【0169】 この広範囲な開示は、当業者に対し、本発明の精神および範囲内の多様な修正
および変化を明らかにするか、あるいは提案するだろう。
This extensive disclosure will make or suggest various modifications and variations within the spirit and scope of the invention to those skilled in the art.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

主題の発明およびその多様な態様と目的は、本発明の書面による説明も構成す
る添付図面内の例として図解されている、その好まれている実施態様の以下の詳
細な説明からさらに容易に明らかになり、そこでは類似する参照番号が、同様の
または同等な部分を示す。
The subject invention and its various aspects and objects will be more readily apparent from the following detailed description of a preferred embodiment thereof, illustrated by way of example in the accompanying drawings that also constitute a written description of the invention. Where similar reference numbers indicate similar or equivalent parts.

【図1】 波長という点で電気アークシグナチャスペクトルの極座標系表記であり、本発
明の実施態様に従ったアーク監視用フラクタル部分集合の選択を図解する。
FIG. 1 is a polar coordinate system representation of an electric arc signature spectrum in terms of wavelength, illustrating the selection of a fractal subset for arc monitoring according to an embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施態様に従った電気アーク監視システムのブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of an electric arc monitoring system according to an embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の現在好まれている実施態様を図解する周波数対利得グラフを示す。FIG. 3 shows a frequency versus gain graph illustrating a currently preferred embodiment of the present invention.

【図4】 図2のシステムで使用されてよいか、それ以外の場合、本発明の実施態様に従
ってアークを監視するための回路構成の概略図である。
FIG. 4 is a schematic diagram of circuitry for monitoring an arc that may be used in the system of FIG. 2 or otherwise in accordance with an embodiment of the present invention.

【図5】 図2のシステムで使用されてよいか、それ以外の場合、本発明の実施態様に従
ってアークを監視するための別の回路構成の概略図である。
FIG. 5 is a schematic diagram of another circuit configuration that may be used in the system of FIG. 2 or otherwise monitor an arc in accordance with an embodiment of the present invention.

【図6】 図2のシステムで使用されてよいか、それ以外の場合、やはり本発明の実施態
様に従ってアークを監視するための追加回路構成の概略図である。
FIG. 6 is a schematic diagram of additional circuitry that may be used in the system of FIG. 2 or otherwise for monitoring an arc, also in accordance with an embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の追加実施態様に従って、図2、図4、図5および図6のシステムの多
様な段階で使用することのできるアーク発生または実際のアーク発生の光学イン
ジケータの回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram of an arcing or actual arcing optical indicator that can be used at various stages of the system of FIGS. 2, 4, 5 and 6, according to additional embodiments of the present invention. .

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(GH,KE,LS,MW,S D,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG ,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL,AM,AT ,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA, CH,CN,CU,CZ,DE,DK,EE,ES,F I,GB,GE,GH,HU,IL,IS,JP,KE ,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS, LT,LU,LV,MD,MG,MK,MN,MW,M X,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE ,SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT, UA,UG,US,UZ,VN,YU,ZW (72)発明者 ベノイト ルーク ピエール アメリカ合衆国91011 カリフォルニア ラカナダ スターダストロード 5322 ス ターライトメサ Fターム(参考) 2G014 AA00 AB00 AC18 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (81) Designated country EP (AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, KE, LS, MW, SD, SZ, UG, ZW) , EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GE, GH, HU, IL, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS , LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZW (72) Inventor Benoit Luke Pierre 9101 California La Canada Stardust Road 5322 Starlight Mesa F-term (reference) 2G014 AA00 AB00 AC18

Claims (65)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】監視されている回路での無秩序な性質の周波数の広帯域範囲に
より類型化されているアークシグナチャを有する電気アークを監視する方法にお
いて、改善策が、組み合わせて、 前記監視されている回路に沿った相対的に長い移動および隣接する回路の間で
の低相互誘導により特徴付けられている前記アークシグナチャのフラクタル部分
集合を選択することと、 前記アークシグナチャの前記フラクタル部分集合から前記電気アークを監視す
ることを含む。
1. A method for monitoring an electric arc having an arc signature categorized by a broadband range of frequencies of disordered nature in the circuit being monitored, wherein an improvement is combined with the method of monitoring the electric arc. Selecting a fractal subset of the arc signature that is characterized by relatively long travels along a circuit and low mutual induction between adjacent circuits; and selecting the electrical fractal subset from the fractal subset of the arc signature. Including monitoring the arc.
【請求項2】前記フラクタル部分集合が、周波数の前記広帯域範囲の対数十
進から選択される、請求項1に記載される方法。
2. The method of claim 1 wherein said fractal subset is selected from the logarithmic decimal of said wideband range of frequencies.
【請求項3】前記断片(fraction)が電気アークの周波数の前記広
帯域範囲の対数十進の少なくとも4分の1をカバーする、請求項1に記載される
方法。
3. The method of claim 1, wherein said fraction covers at least a quarter of the logarithmic decimal of said broadband range of electric arc frequencies.
【請求項4】前記フラクタル部分集合が、30kHzを下回る周波数帯域か
ら選択される、請求項1に記載される方法。
4. The method of claim 1, wherein the fractal subset is selected from a frequency band below 30 kHz.
【請求項5】フラクタル部分集合の前記選択が、ELF(極低周波)帯域ま
で周波数で制限される、請求項1に記載される方法。
5. The method of claim 1, wherein said selection of a fractal subset is frequency limited to an ELF (extremely low frequency) band.
【請求項6】フラクタル部分集合の前記選択がvf(音声周波数)帯域を下
回るまで周波数で制限される、請求項1に記載される方法。
6. The method of claim 1, wherein said selection of a fractal subset is frequency limited until below a vf (speech frequency) band.
【請求項7】前記フラクタル部分集合が、交流電源システムでの標準回線周
波数の第1高周波を下回って選択される、請求項1に記載される方法。
7. The method of claim 1, wherein the fractal subset is selected below a first high frequency of a standard line frequency in an AC power system.
【請求項8】前記フラクタル部分集合が、交流電源システムのほぼ標準回線
周波数で周波数帯域から選択される、請求項1に記載される方法。
8. The method of claim 1 wherein said fractal subset is selected from a frequency band at approximately standard line frequency of an AC power system.
【請求項9】前記アークシグナチャの前記フラクタル部分集合内の狭帯域外
来信号が、前記電気アークの前記フラクタル部分集合からの検出の前に、前記フ
ラクタル部分集合の残りを基準にしてエネルギーで減少する、請求項1、2、3
、4、5、6、7または8に記載される方法。
9. The narrowband extraneous signal in the fractal subset of the arc signature decreases in energy with respect to the remainder of the fractal subset prior to detection of the electric arc from the fractal subset. Claims 1, 2, 3
The method according to 4, 5, 6, 7 or 8.
【請求項10】前記フラクタル部分集合が、周波数変換にさらされ、 前記電気アークが、前記周波数変換後に前記フラクタル部分集合から検出され
る、請求項1、2、3、4、5、6、7または8に記載される方法。
10. The fractal subset is subjected to a frequency transform, and the electric arc is detected from the fractal subset after the frequency transform. Or the method described in 8.
【請求項11】前記フラクタル部分集合がそれ自体に付加され、 前記電気アークが、それ自体に付加されているフラクタル部分集合から検出さ
れる、請求項10に記載される方法。
11. The method of claim 10, wherein the fractal subset is applied to itself, and wherein the electric arc is detected from a fractal subset applied to itself.
【請求項12】前記フラクタル部分集合が、互いと位相はずれの2つの経路
で処理され、 前記電気アークが、前記互いと位相はずれの2つの経路で処理されているフラ
クタル部分集合から監視される、請求項1、2、3、4、5、6、7または8に
記載される方法。
12. The fractal subset is processed on two paths out of phase with each other, and the electric arc is monitored from the fractal subset being processed on the two paths out of phase with each other. A method according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 or 8.
【請求項13】前記フラクタル部分集合が、前記電気アークを示す変調を有
する変調済み搬送波として取り扱われ、 前記電気アークが、前記変調済み搬送波の変調を監視することにより監視され
る、請求項1、2、3、4、5、6、7、または8に記載される方法。
13. The method of claim 1, wherein the fractal subset is treated as a modulated carrier having a modulation indicative of the electric arc, and the electric arc is monitored by monitoring modulation of the modulated carrier. The method according to 2, 3, 4, 5, 6, 7, or 8.
【請求項14】前記フラクタル部分集合が、振幅変調済みの搬送波として取
り扱われ、 前記電気アークが、前記振幅変調済みの搬送波の変調を監視することによって
監視される、請求項13に記載される方法。
14. The method of claim 13, wherein the fractal subset is treated as an amplitude modulated carrier, and wherein the electric arc is monitored by monitoring modulation of the amplitude modulated carrier. .
【請求項15】前記電気アークが、前記振幅変調済みの搬送波で変調を回復
することによって、およびそれから回復された変調から振幅を検出することによ
って監視される、請求項14に記載される方法。
15. The method of claim 14, wherein the electric arc is monitored by restoring modulation on the amplitude modulated carrier and by detecting amplitude from the restored modulation.
【請求項16】前記フラクタル部分集合が、周波数変調済みの搬送波として
取り扱われ、 前記電気アークが、前記周波数変調済み搬送波の変調を監視することによって
監視される、請求項13に記載される方法。
16. The method of claim 13, wherein the fractal subset is treated as a frequency modulated carrier, and wherein the electric arc is monitored by monitoring the modulation of the frequency modulated carrier.
【請求項17】前記フラクタル部分集合が、第1様式と異なる第2様式の両
方で変調されている搬送波として取り扱われ、 前記電気アークが、前記第1様式と前記第2様式の両方で変調されている前記
搬送波の第1変調および第2変調を監視することによって監視される、請求項1
3に記載される方法。
17. The fractal subset is treated as a carrier modulated in both a first mode and a second mode different from the first mode, and wherein the electric arc is modulated in both the first mode and the second mode. Monitoring the first and second modulations of the carrier being monitored.
3. The method according to 3.
【請求項18】考えられる電気アークの事前警告を提供することを含む、請
求項1、2、3、4、5、6、7、または8に記載される方法。
18. The method of claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, or 8 including providing a prior warning of possible electric arcs.
【請求項19】前記事前警告が段階で提供される、請求項16に記載される
方法。
19. The method of claim 16, wherein said advance warning is provided in stages.
【請求項20】前記フラクタル部分集合の帯域幅で周波数を有する信号の発
生を表示することを含む、請求項1、2、3、4、5、6、7または8に記載さ
れる方法。
20. A method as claimed in claim 1, comprising indicating the occurrence of a signal having a frequency in the bandwidth of the fractal subset.
【請求項21】前記フラクタル部分集合の帯域幅での広帯域信号の発生を表
示することを含む、請求項1、2、3、4、5、6、7または8に記載される方
法。
21. The method of claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, or 8 comprising indicating the occurrence of a wideband signal in the bandwidth of the fractal subset.
【請求項22】前記フラクタル部分集合の帯域幅でのカオス理論の広帯域信
号の発生を表示する、請求項1,2、3、4、5、6、7または8に記載される
方法。
22. A method as claimed in claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, or 8 indicating the occurrence of a broadband signal of chaotic theory in the bandwidth of the fractal subset.
【請求項23】監視されている回路で無秩序な性質の周波数の広帯域範囲で
広がるアークシグナチャを有する電気アークを監視する方法において、改善策が
、組み合わせて、 互いに位相はずれの2つの経路内の前記アークシグナチャの部分を処理するこ
とと、 前記アークシグナチャの前記位相はずれ部分から前記電気アークを監視するこ
ととを含む。
23. A method of monitoring an electric arc having an arc signature that extends over a wide range of frequencies of disordered nature in the circuit being monitored, an improvement wherein the remedy is combined in the two paths out of phase with each other. Processing a portion of the arc signature; and monitoring the electric arc from the out-of-phase portion of the arc signature.
【請求項24】監視されている回路での無秩序な性質の周波数の広帯域範囲
で広がるアークシグナチャを有する電気アークを監視する方法で、改善策が、組
み合わせて、 変調済みの搬送波として前記アークシグナチャを取り扱うことと、 前記電気アークを示す変調を有することと、前記変調済みの搬送波の変調を監
視することにより、前記電気アークを監視することとを含む。
24. A method for monitoring an electric arc having an arc signature extending over a wide range of frequencies of disordered nature in the circuit being monitored, wherein a remedy is to combine the arc signature as a modulated carrier. Handling; having a modulation indicative of the electric arc; and monitoring the electric arc by monitoring the modulation of the modulated carrier.
【請求項25】前記アークシグナチャが、振幅変調済み搬送波として取り扱
われ、 前記電気アークが、前記振幅変調済み搬送波の変調を監視することにより監視
される、請求項24に記載される方法。
25. The method of claim 24, wherein the arc signature is treated as an amplitude modulated carrier, and wherein the electric arc is monitored by monitoring modulation of the amplitude modulated carrier.
【請求項26】前記電気アークが、前記振幅変調済み搬送波での変調を回復
することによって、およびそれから回復された変調から振幅を検出することによ
って監視される、請求項25に記載される方法。
26. The method of claim 25, wherein the electric arc is monitored by restoring modulation on the amplitude modulated carrier and by detecting amplitude from the restored modulation.
【請求項27】前記アークシグナチャが、周波数変調済み搬送波として取り
扱われ、 前記電気アークが、前記周波数変調済み搬送波の変調を監視することによって
監視される、請求項24に記載される方法。
27. The method of claim 24, wherein the arc signature is treated as a frequency modulated carrier, and wherein the electric arc is monitored by monitoring modulation of the frequency modulated carrier.
【請求項28】前記アークが、第1様式と異なる第2様式の両方で変調され
た搬送波として取り扱われ、 前記電気アークが、前記第1様式と前記第2様式の両方で変調された前記搬送
波の第1変調および第2変調を監視することによって監視される、請求項24に
記載される方法。
28. The method of claim 28, wherein the arc is treated as a carrier modulated in both a first mode and a second mode different from the first mode, and wherein the electric arc is modulated in both the first mode and the second mode. 25. The method of claim 24, wherein the method is monitored by monitoring a first modulation and a second modulation of the first.
【請求項29】監視されている回路での無秩序な性質の周波数の広帯域範囲
により類型化されているアークシグナチャを有する電気アークを監視するための
機器において、改善策が、組み合わせて、 前記アークに結合されている入力を有し、前記監視されている回路に沿った相
対的に長い移動および隣接する回路の間の低相互誘導によって特徴付けられてい
る前記アークシグナチャのフラクタル部分集合に対応する通過帯域を有し、アー
クシグナチャの前記フラクタル部分集合の出力を有する電気フィルタと、 電気フィルタの前記出力に結合されている前記アークシグナチャの前記フラク
タル部分集合用の検出器入力を有するカオス理論の広帯域信号検出器とを備える
29. In an apparatus for monitoring an electric arc having an arc signature typified by a broadband range of frequencies of disordered nature in the circuit being monitored, remedies are combined with said arc. Passage corresponding to a fractal subset of the arc signature characterized by relatively long travel along the monitored circuit and low mutual induction between adjacent circuits having inputs coupled thereto. An electrical filter having a band and having an output of the fractal subset of the arc signature; and a chaotic theory broadband signal having a detector input for the fractal subset of the arc signature coupled to the output of the electrical filter. A detector.
【請求項30】前記通過帯域が、周波数の前記広帯域範囲の対数十進内にあ
る、請求項29に記載される機器。
30. The apparatus of claim 29, wherein said passband is within logarithmic decimal of said wideband range of frequencies.
【請求項31】前記通過帯域が30kHzを下回る、請求項29に記載され
る機器。
31. The apparatus according to claim 29, wherein said pass band is below 30 kHz.
【請求項32】前記通過帯域が、周波数の前記広帯域範囲の残りにおいてよ
り外来信号が少ないところである、請求項29に記載される機器。
32. The apparatus of claim 29, wherein said passband is where less extraneous signals are in the remainder of said wideband range of frequencies.
【請求項33】前記通過帯域がELF(極低周波)帯域内にある、請求項2
9に記載される機器。
33. The system according to claim 2, wherein said pass band is within an ELF (extremely low frequency) band.
9. The device according to 9.
【請求項34】前記通過帯域がvf(音声周波数)帯域を下回る、請求項2
9に記載される機器。
34. The system according to claim 2, wherein said pass band is lower than a vf (voice frequency) band.
9. The device according to 9.
【請求項35】前記通過帯域が、交流電源システムの標準回線周波数の第1
高周波を下回る、請求項29に記載される機器。
35. The system according to claim 31, wherein said pass band is a first line frequency of a standard line frequency of an AC power supply system.
30. The device of claim 29, which is below a high frequency.
【請求項36】前記通過帯域が、交流電源システムのほぼ標準回線周波数で
ある、請求項29に記載される機器。
36. The apparatus according to claim 29, wherein said pass band is approximately a standard line frequency of an AC power supply system.
【請求項37】前記通過帯域が、電気アークの周波数の前記広帯域範囲の対
数十進の少なくとも4分の1をカバーする、請求項29に記載される機器。
37. The apparatus of claim 29, wherein said passband covers at least a quarter of the logarithmic decimal of said broadband range of electric arc frequencies.
【請求項38】前記通過帯域が、電気アークの周波数の前記広帯域範囲の対
数十進以下をカバーする、請求項29に記載される機器。
38. The apparatus of claim 29, wherein said passband covers less than the logarithmic decimal of said wide range of frequencies of the electric arc.
【請求項39】前記電気フィルタの前記出力に接続されている入力を有し、
前記検出器入力に接続されている増幅器出力を有するインバート増幅器と、 前記電気フィルタの前記出力に接続されている入力を有し、前記検出器入力に
接続されている増幅器出力を有する非インバート増幅器と、 を含む、請求項29に記載される機器。
39. An input having an input connected to the output of the electrical filter;
An inverting amplifier having an amplifier output connected to the detector input; a non-inverting amplifier having an input connected to the output of the electrical filter and having an amplifier output connected to the detector input. 30. The device of claim 29, comprising:
【請求項40】前記カオス理論の広帯域信号検出器が、電気フィルタの前記
出力に結合されている変調済み搬送波検出器を含む、請求項29に記載される機
器。
40. The apparatus of claim 29, wherein said chaotic theory broadband signal detector comprises a modulated carrier detector coupled to said output of an electrical filter.
【請求項41】前記変調済み搬送波検出器が、AM検出器である、請求項4
0に記載される機器。
41. The modulated carrier detector is an AM detector.
Equipment described in item 0.
【請求項42】前記変調済み搬送波検出器が、FM検出器である、請求項4
0に記載される機器。
42. The modulated carrier detector is an FM detector.
Equipment described in item 0.
【請求項43】前記カオス理論の広帯域検出器が、結合された搬送波検出器
を含む、請求項40に記載される機器。
43. The apparatus of claim 40, wherein said chaotic theory broadband detector comprises a coupled carrier detector.
【請求項44】前記フラクタル部分集合のための、および電気フィルタの前
記出力に結合されている前記アークシグナチャセグメントでの狭帯域外来信号の
ための変換器入力を有し、前記アークシグナチャセグメントのための、およびフ
ラクタル部分集合を基準にした減少されたエネルギーの狭帯域外来信号のための
変換器出力を有し、前記カオス理論の広帯域信号検出機に接続されているエネル
ギー変換器と、 を含む、請求項29、30、31、32、33,34、35、36、37、38
、39、40、41、42、または43に記載される機器。
44. A converter input for the fractal subset and for a narrowband extraneous signal at the arc signature segment coupled to the output of an electrical filter, for the arc signature segment. An energy converter having a transducer output for a narrowband extraneous signal of reduced energy with respect to a fractal subset and connected to the chaotic theory broadband signal detector. Claims 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38
, 39, 40, 41, 42, or 43.
【請求項45】電気フィルタ回路構成要素の前記出力に結合されている前記
フラクタル部分集合のための変換器入力を有し、前記通過帯域とは異なる周波数
帯域での前記フラクタル部分集合の変換器出力を有し、前記カオス理論の広帯域
信号検出器に接続されている、請求項29、30、31、32、33、34、3
5、36,37、38、39、40、41、42または43に記載される機器。
45. A converter output for said fractal subset coupled to said output of an electrical filter circuit component, said converter output of said fractal subset in a frequency band different from said passband. 29. The device of claim 29, 30, 31, 31, 32, 33, 34, 3 connected to the chaotic theory broadband signal detector.
The device according to 5, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42 or 43.
【請求項46】電気フィルタの前記出力に結合されている前記フラクタル部
分集合のための2つの変換器入力を有し、前記アーク信号の異なる周波数帯域と
して、前記フラクタル部分集合の周波数帯域の2倍の周波数帯域内の前記フラク
タル部分集合用の変換器出力を有し、前記カオス理論の広帯域信号検出器に接続
されている、請求項29、30、31、32、33、34、35、36、37、
38、39、40、41、42または43に記載される機器。
46. The fractal subset having two transducer inputs coupled to the output of an electrical filter, wherein the different frequency bands of the arc signal are twice the frequency band of the fractal subset. 29. The apparatus of claim 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, having a transducer output for the fractal subset in a frequency band of 37,
The device according to 38, 39, 40, 41, 42 or 43.
【請求項47】電気フィルタの前記出力に結合されている前記フラクタル部
分集合のための変調器入力を有し、前記カオス理論の広帯域信号検出器に接続さ
れている前記電気アークを示す変調を有する変調済みの搬送波のための変調器出
力を有する変調器と、 変調器検出器を含む前記カオス理論の広帯域信号検出器と、 を含む、請求項29、30、31、32,33、34、35、36、37、38
、39、40、41,42、または43に記載される機器。
47. A modulator having a modulator input for said fractal subset coupled to said output of an electrical filter and having a modulation indicative of said electric arc connected to said chaotic theory broadband signal detector. 36. A modulator having a modulator output for a modulated carrier; and a broadband signal detector of the chaos theory including a modulator detector. , 36, 37, 38
, 39, 40, 41, 42, or 43.
【請求項48】電気フィルタの前記出力に結合されている前記フラクタル部
分集合のための変調器入力を有し、前記カオス理論の広帯域信号検出器に接続さ
れている前記電気アークを示す振幅変調を有する振幅変調済み搬送波のための変
調器出力を有する変調器と、 振幅変調検出器を含む前記カオス理論の広帯域信号検出器と、 を含む、請求項29、30、31、32、33、34、35、36、37、38
、39,40,41、42または43に記載される機器。
48. An amplitude modulator having a modulator input for said fractal subset coupled to said output of an electrical filter, said amplitude modulation indicative of said electric arc being connected to said chaotic theory broadband signal detector. 29. A modulator having a modulator output for an amplitude modulated carrier having the modulator, and a broadband signal detector of the chaos theory including an amplitude modulation detector. 35, 36, 37, 38
, 39, 40, 41, 42 or 43.
【請求項49】前記振幅変調検出器が、前記振幅変調済み搬送波で変調を回
復する第1段階、および前記アークシグナチャを示す振幅を回復された変調から
検出する第2段階を含む、請求項48に記される機器。
49. The amplitude modulation detector includes a first step of restoring modulation on the amplitude modulated carrier and a second step of detecting an amplitude indicative of the arc signature from the restored modulation. Equipment marked in.
【請求項50】前記電気フィルタに結合される電気アーク事前警告インジケ
ータを含む、請求項29、30、31、32、33、34、35、36、37、
38、39、40、1、42、または43に記載される機器。
50. An electric arc pre-warning indicator coupled to said electric filter, comprising: an electric arc pre-warning indicator.
The device according to 38, 39, 40, 1, 42 or 43.
【請求項51】前記カオス理論の広帯域信号検出器に結合されている電気ア
ーク事前警告インジケータを含む、請求項29、30、31、32、33、34
、35、36、37、38,39、40、41、42、または43に記載される
機器。
51. An electric arc pre-warning indicator coupled to the chaotic theory broadband signal detector.
, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, or 43.
【請求項52】前記カオス理論の広帯域信号検出器に結合されている広帯域
信号インジケータを含む、請求項29、30、31、32、33、34、35、
36、37、38、39、40、41、42、または43に記載される機器。
52. A broadband signal indicator coupled to said chaotic theory broadband signal detector.
The device according to 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42 or 43.
【請求項53】前記インジケータが、前記カオス理論の広帯域信号検出器に
結合されている広帯域カオス理論信号インジケータである、請求項52に記載さ
れる機器。
53. The apparatus of claim 52, wherein said indicator is a broadband chaos theory signal indicator coupled to said chaos theory broadband signal detector.
【請求項54】監視されている回路での無秩序な性質の周波数の広帯域範囲
により類型化されているアークシグナチャを有する電気アークを監視するための
機器において、改善策が、組み合わせて、 前記アークに結合されている入力を有し、前記アークシグナチャの部分に対応
している通過帯域を有し、アークシグナチャの前記部分のための出力を有する電
気フィルタと、 前記電気フィルタの前記出力に接続されている入力を有し、増幅器出力を有す
るインバート増幅器と、 前記電気フィルタの前記出力に結合されている入力を有し、増幅器出力を有す
る非インバート増幅器と、 前記インバート増幅器および非インバート増幅器の前記増幅器出力に結合され
ている検出器入力を有するカオス理論の信号検出器とを備える。
54. In an apparatus for monitoring an electric arc having an arc signature typified by a broadband range of frequencies of disordered nature in the circuit being monitored, the remedies are combined with the arc. An electrical filter having a coupled input, a passband corresponding to a portion of the arc signature, and an output having an output for the portion of the arc signature; and an electrical filter connected to the output of the electrical filter. An inverting amplifier having an input and an amplifier output; a non-inverting amplifier having an input coupled to the output of the electrical filter and having an amplifier output; and the amplifier output of the inverting amplifier and the non-inverting amplifier. And a chaotic theory signal detector having a detector input coupled to the input signal.
【請求項55】監視されている回路での無秩序な性能の周波数の広帯域範囲
によって類型化されているアークシグナチャを有する電気アークを監視するため
の機器において、改善策が、組み合わせて、 アークシグナチャ入力および搬送波変調出力を有する変調済み搬送波検出器と
を備える。
55. In an apparatus for monitoring an electric arc having an arc signature typified by a broadband frequency of random performance in the circuit being monitored, the remedies combine arc signature input. And a modulated carrier detector having a carrier modulation output.
【請求項56】前記変調済み搬送波検出器が、AM検出器である、請求項5
5に記載される機器。
56. The modulator of claim 5, wherein the modulated carrier detector is an AM detector.
The device according to item 5.
【請求項57】前記変調済み搬送波検出器が、FM検出器である、請求項5
5に記載される機器。
57. The modulated carrier detector is an FM detector.
The device according to item 5.
【請求項58】監視されている回路での無秩序な性能の周波数の広帯域範囲
によって類型化されているアークシグナチャを有する電気アークを監視するため
の機器において、改善策が、組み合わせて、 アークシグナチャ入力、および結合されている搬送波変調出力を有する結合さ
れている変調済み搬送波検出器とを備える。
58. In an apparatus for monitoring an electric arc having an arc signature typified by a wideband range of random performance frequencies in the circuit being monitored, the remedies combine arc signature input. And a combined modulated carrier detector having a combined carrier modulation output.
【請求項59】前記結合されている変調済み搬送波検出器が、類似した種類
の変調済みの搬送波検出器である、請求項58に記載される機器。
59. The apparatus of claim 58, wherein said combined modulated carrier detector is a similar type of modulated carrier detector.
【請求項60】前記類似した種類の変調済みの搬送検出器が、直列接続され
ている、請求項59に記載される機器。
60. The apparatus according to claim 59, wherein said modulated carrier detectors of a similar type are connected in series.
【請求項61】前記類似した種類の変調済みの搬送波検出器が、並列接続さ
れている、請求項59に記載される機器。
61. The apparatus of claim 59, wherein said similar type of modulated carrier detectors are connected in parallel.
【請求項62】前記結合されている変調済み搬送波検出器が、さまざまな種
類の変調済み搬送波検出器を含む、請求項58に記載される機器。
62. The apparatus of claim 58, wherein said coupled modulated carrier detector comprises various types of modulated carrier detectors.
【請求項63】前記さまざまな種類の変調済み搬送検出器が、AM検出器お
よびFM検出器を含む、請求項62に記載される機器。
63. The apparatus of claim 62, wherein the various types of modulated carrier detectors include an AM detector and an FM detector.
【請求項64】前記AM検出器およびFM検出器が、並列に接続されている
、請求項63に記載される機器。
64. The apparatus according to claim 63, wherein said AM detector and FM detector are connected in parallel.
【請求項65】前記AM検出器および前記FM検出器に接続されている入力
を有し、前記結合されている搬送波変調出力として出力を有するAND要素を含
む、請求項64に記載される機器。
65. The apparatus of claim 64, further comprising an AND element having an input connected to said AM detector and said FM detector, and having an output as said coupled carrier modulation output.
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