JP2015072217A - Position locating method of distortion amount change place of insulated wire or cable - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、絶縁電線又はケーブルの歪み量変化箇所の位置標定方法に関する。 The present invention relates to a position locating method for a strain amount change portion of an insulated wire or cable.
従来、構造物の内部に2本の導体線を埋め込み、これらの導体線で構成される平行2線路の特性インピーダンスの変化を捉えることにより、その構造体内の導体線の周囲の領域における水分量の増加等を検出する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, by embedding two conductor wires inside a structure and capturing changes in the characteristic impedance of the parallel two lines composed of these conductor wires, the amount of moisture in the area around the conductor wires in the structure is reduced. A technique for detecting an increase or the like is known (for example, see Patent Document 1).
特許文献1によれば、水分量の変化により構造物の誘電率が変化することを利用し、誘電率に依存する特性インピーダンスの変化から水分量の変化を検出している。
According to
本発明の目的の1つは、絶縁電線又はケーブルの所定の部分において、その絶縁電線又はケーブルの歪み量変化箇所の位置を標定することのできる、絶縁電線又はケーブルの歪み量変化箇所の位置標定方法を提供することにある。 One of the objects of the present invention is to determine the position of a strain amount change point of an insulated wire or cable, which can determine the position of the strain amount change point of the insulated wire or cable in a predetermined part of the insulated wire or cable. It is to provide a method.
(1)本発明の一態様によれば、上記目的を達成するため、導体と絶縁体を有する絶縁電線又はケーブルの歪み量変化箇所の位置標定方法であって、前記絶縁電線又はケーブルの特性インピーダンスの大きさ若しくはその位相角又は特性インピーダンス変化に起因して変化する信号の周波数スペクトルを測定する工程と、前記周波数スペクトルを前記絶縁電線又はケーブル上の位置の関数である位置スペクトルに変換する工程と、前記位置スペクトルの波形から前記絶縁電線又はケーブル上の歪み量変化箇所の位置を標定する工程と、を含む絶縁電線又はケーブルの歪み量変化箇所の位置標定方法が提供される。 (1) According to one aspect of the present invention, in order to achieve the above object, there is provided a method for locating a strain amount change portion of an insulated wire or cable having a conductor and an insulator, wherein the characteristic impedance of the insulated wire or cable is as follows. Measuring a frequency spectrum of a signal that changes due to a magnitude or phase angle or characteristic impedance change thereof, and converting the frequency spectrum into a position spectrum that is a function of the position on the insulated wire or cable; And a step of locating the position of the strain amount change portion on the insulated wire or cable from the waveform of the position spectrum, and a method for locating the strain amount change portion of the insulated wire or cable.
(2)上記絶縁電線又はケーブルの歪み量変化箇所の位置標定方法において、前記導体は第1の導体及び第2の導体を含み、前記絶縁体の少なくとも一部は前記第1の導体と前記第2の導体との間に位置することが好ましい。 (2) In the position determining method of the strain amount change portion of the insulated wire or cable, the conductor includes a first conductor and a second conductor, and at least a part of the insulator includes the first conductor and the first conductor. It is preferable that it is located between two conductors.
(3)上記絶縁電線又はケーブルの歪み量変化箇所の位置標定方法において、前記周波数スペクトルをフーリエ逆変換により時間の関数のスペクトルである時間スペクトルに変換し、さらに前記絶縁体内での電気信号の速度を乗じることにより前記位置スペクトルに変換してもよい。 (3) In the position determining method of the distortion amount changing portion of the insulated wire or cable, the frequency spectrum is converted into a time spectrum which is a spectrum of a function of time by inverse Fourier transform, and the speed of the electric signal in the insulator You may convert into the said position spectrum by multiplying.
(4)上記絶縁電線又はケーブルの歪み量変化箇所の位置標定方法において、前記位置スペクトルの波形と前記絶縁電線又はケーブルの歪み量の変化が生じる前の状態での位置スペクトルの波形とを比較することにより、前記歪み量変化箇所の位置を標定してもよい。 (4) In the position locating method of the strain amount change portion of the insulated wire or cable, the waveform of the position spectrum is compared with the waveform of the position spectrum in a state before the change of the strain amount of the insulated wire or cable occurs. Thus, the position of the distortion amount changing portion may be determined.
(5)上記絶縁電線又はケーブルの歪み量変化箇所の位置標定方法において、前記ケーブルとしての同軸ケーブルの歪み量変化箇所の位置を標定してもよい。 (5) In the position determination method of the strain amount change portion of the insulated wire or cable, the position of the strain amount change portion of the coaxial cable as the cable may be determined.
(6)上記絶縁電線又はケーブルの歪み量変化箇所の位置標定方法において、前記絶縁電線としての絶縁平形コードの歪み量変化箇所の位置を標定してもよい。 (6) In the above-described method for locating the strain amount change portion of the insulated wire or cable, the position of the strain amount change portion of the insulated flat cord as the insulated wire may be located.
(7)上記絶縁電線又はケーブルの歪み量変化箇所の位置標定方法において、前記ケーブルとしての多芯ケーブルの歪み量変化箇所の位置を標定してもよい。 (7) In the position determination method of the strain amount change portion of the insulated wire or cable, the position of the strain amount change portion of the multicore cable as the cable may be determined.
(8)上記絶縁電線又はケーブルの歪み量変化箇所の位置標定方法において、前記周波数スペクトルの測定点数を内挿補間により増加した後、前記位置スペクトルに変換してもよい。 (8) In the position locating method of the distortion amount changing portion of the insulated wire or cable, the number of measurement points of the frequency spectrum may be increased by interpolation and then converted to the position spectrum.
本発明によれば、絶縁電線又はケーブルの所定の部分において、その絶縁電線又はケーブルの歪み量変化箇所の位置を標定することのできる、絶縁電線又はケーブルの歪み量変化箇所の位置標定方法を提供することができる。 According to the present invention, there is provided a position locating method for a strain amount change portion of an insulated wire or cable, which can determine the position of the strain amount change portion of the insulated wire or cable in a predetermined portion of the insulated wire or cable. can do.
[実施の形態]
本発明者等は、高周波数帯域における絶縁電線又はケーブルの特性インピーダンスの大きさ及びその位相角並びに特性インピーダンス変化に起因して変化する電圧や電力等の信号のスペクトルが、絶縁電線又はケーブルの歪みにより変化することを見出した。
[Embodiment]
The inventors of the present invention have found that the magnitude of the characteristic impedance of the insulated wire or cable in the high frequency band, the phase angle thereof, and the spectrum of the signal such as voltage and power that change due to the characteristic impedance change are distorted by the insulated wire or cable. It has been found that changes.
具体的には、例えば、導体と導体の外周に設けられた絶縁体とで構成される一芯からなる絶縁電線、又は当該一芯からなる絶縁電線を1本以上用いてケーブル化した同軸ケーブルや多芯ケーブル、或いは絶縁平形コードなどからなるケーブルの特定の箇所の歪み量が変化すると、特性インピーダンスの大きさ及びその位相角並びに特性インピーダンス変化に起因して変化する電圧や電力等の信号の絶縁電線又はケーブル上の位置の関数で表されるスペクトル(位置スペクトル)の歪み量変化箇所に対応する位置のピークの高さが変化する。 Specifically, for example, a single-core insulated wire composed of a conductor and an insulator provided on the outer periphery of the conductor, or a coaxial cable formed by using one or more insulated wires composed of the single core, Insulation of signals such as voltage and power that change due to the magnitude and phase angle of the characteristic impedance and changes in the characteristic impedance when the amount of distortion at a specific point of the cable made of multi-core cable or insulated flat cord changes. The height of the peak of the position corresponding to the distortion amount changing portion of the spectrum (position spectrum) expressed as a function of the position on the electric wire or cable changes.
歪み量変化の原因としては、例えば、絶縁電線又はケーブルの屈曲や、接触する部材からの加圧等が挙げられる。具体的には、例えば、配電盤の中でケーブルに重なりが生じた場合に、重なり部分が圧迫されて歪みが生じる。また、ケーブルの一部分の位置が当初の敷設位置からずれ、ずれた部分の屈曲状態が変化し、歪み量が変化する。以下、ケーブルについて説明を行うが、絶縁電線についても同様である。 As a cause of the amount of distortion change, for example, bending of an insulated wire or cable, pressurization from a contacting member, and the like can be cited. Specifically, for example, when the cables overlap in the switchboard, the overlapping portions are pressed and distortion occurs. Further, the position of a part of the cable is shifted from the original laying position, the bent state of the shifted part is changed, and the amount of distortion is changed. The cable will be described below, but the same applies to the insulated wire.
本実施の形態によれば、特性インピーダンスの大きさ若しくはその位相角又は特性インピーダンス変化に起因して変化する電圧や電力等の信号の位置スペクトルは、ネットワークアナライザ、インピーダンスアナライザ等を用いて測定された特性インピーダンスの大きさ若しくはその位相角又は特性インピーダンス変化に起因して変化する電圧や電力等の信号の周波数の関数として表されるスペクトル(周波数スペクトル)を変換することにより得られる。例えば、フーリエ逆変換により周波数スペクトルを時間の関数で表されるスペクトルである時間スペクトルに変換し、さらにケーブルの導体間の絶縁体内での電気信号の速度を乗じることにより、位置スペクトルが得られる。 According to the present embodiment, the position spectrum of a signal such as a voltage or power that changes due to the magnitude or phase angle of the characteristic impedance or a change in the characteristic impedance is measured using a network analyzer, an impedance analyzer, or the like. It is obtained by converting a spectrum (frequency spectrum) expressed as a function of the frequency of a signal such as voltage or power that changes due to the magnitude of the characteristic impedance or its phase angle or a change in characteristic impedance. For example, the position spectrum is obtained by converting the frequency spectrum into a time spectrum which is a spectrum expressed as a function of time by inverse Fourier transform, and further multiplying by the speed of the electrical signal in the insulator between the conductors of the cable.
なお、ネットワークアナライザの周波数帯域(例えば、1〜1500MHz)は、インピーダンスアナライザの周波数帯域(例えば、1〜110MHz)よりも広く、位置分解能が高いため、本実施の形態においては、ネットワークアナライザを用いて特性インピーダンス変化に起因して変化する電圧や電力等の信号の周波数スペクトルを測定することが好ましい。 Note that the frequency band of the network analyzer (for example, 1 to 1500 MHz) is wider than the frequency band of the impedance analyzer (for example, 1 to 110 MHz) and has high position resolution. Therefore, in this embodiment, the network analyzer is used. It is preferable to measure the frequency spectrum of signals such as voltage and power that change due to characteristic impedance changes.
特性インピーダンスの大きさ及びその位相角並びに特性インピーダンス変化に起因して変化する電圧や電力等の信号の周波数スペクトルは、ケーブルの一端においてネットワークアナライザ等の測定装置を2本の導体に接続して測定される。ケーブルが3本以上の導体を含む場合は、任意の2本の導体に測定装置を接続する。測定装置はケーブルの端部以外に接続されてもよいが、高周波信号が接続部の両側に送られるためにスペクトル形状が複雑になること、歪み量変化箇所が接続位置のどちら側に存在するかを判断する必要があること等の理由により、ケーブルの端部またはその近傍に接続されることが好ましい。 The frequency spectrum of a signal such as voltage and power that changes due to the magnitude and phase angle of the characteristic impedance and the change in the characteristic impedance is measured by connecting a measuring device such as a network analyzer to two conductors at one end of the cable. Is done. When the cable includes three or more conductors, the measuring device is connected to any two conductors. The measuring device may be connected to other than the end of the cable, but the high frequency signal is sent to both sides of the connecting part, the spectrum shape becomes complicated, and on which side of the connection position the distortion amount change point exists It is preferable to be connected to the end of the cable or in the vicinity thereof for the reason that it is necessary to determine the above.
特性インピーダンスの大きさ及びその位相角並びに特性インピーダンス変化に起因して変化する電圧や電力等の信号の周波数スペクトルは、高周波数帯域、例えば、下限を1MHz、上限を100〜1500MHzとする帯域で測定される。このとき、スプライン補間法等を用いた内挿補間により周波数スペクトルの測定点数を増やし、フーリエ逆変換後の時間スペクトルのS/N比を向上させてもよい。 The frequency spectrum of signals such as voltage and power that change due to the magnitude and phase angle of the characteristic impedance and changes in the characteristic impedance is measured in a high frequency band, for example, a band with a lower limit of 1 MHz and an upper limit of 100 to 1500 MHz. Is done. At this time, the number of measurement points of the frequency spectrum may be increased by interpolation using a spline interpolation method or the like to improve the S / N ratio of the time spectrum after inverse Fourier transform.
本実施の形態によれば、高周波数帯域におけるケーブルの特性インピーダンスの大きさ及びその位相角並びに特性インピーダンス変化に起因して変化する電圧や電力等の信号の位置スペクトルが、絶縁電線又はケーブルの歪みにより変化することを利用して、ケーブルの歪み量変化箇所の位置を標定することができる。 According to the present embodiment, the magnitude of the characteristic impedance of the cable in the high frequency band, the phase angle thereof, and the position spectrum of the signal such as voltage and power that change due to the characteristic impedance change are the distortion of the insulated wire or cable. The position of the cable distortion amount change location can be determined by utilizing the change due to the above.
例えば、敷設されたケーブルの特性インピーダンスの大きさ若しくはその位相角又は特性インピーダンス変化に起因して変化する電圧や電力等の信号の位置スペクトルを求め、その波形をリファレンススペクトルの波形と比較することにより、ケーブルの歪み量が変化している箇所の位置を標定することができる。この場合、ケーブルの屈曲や圧迫等に起因する歪み量変化が生じる前の状態、例えば、ケーブルの敷設当初の状態の位置スペクトル等をリファレンススペクトルとして用いることができる。 For example, by obtaining the position spectrum of a signal such as voltage or power that changes due to the magnitude of the characteristic impedance of the installed cable or its phase angle or characteristic impedance change, and comparing the waveform with the waveform of the reference spectrum The position of the portion where the amount of distortion of the cable is changed can be determined. In this case, a state before a change in the amount of distortion caused by bending or compression of the cable, for example, a position spectrum in the initial state of laying the cable can be used as the reference spectrum.
本実施の形態では、ケーブルの端部において特性インピーダンスの大きさ若しくはその位相角又は特性インピーダンス変化に起因して変化する電圧や電力等の信号の周波数スペクトルを測定し、位置スペクトルに変換することにより、歪み量変化箇所の位置を標定することができるため、ケーブルの歪み量変化箇所が端部から離れた位置や壁などに隔てられた位置に在る場合であっても、ケーブルの端部においてその歪み量変化箇所の位置を容易に標定することができる。このため、本実施の形態に係る絶縁電線又はケーブルの歪み量変化箇所の位置標定方法は、例えば、原子力発電設備や火力発電設備等の発電設備内において用いることができる。 In the present embodiment, by measuring the frequency spectrum of a signal such as voltage or power that changes due to the magnitude of the characteristic impedance or the phase angle or characteristic impedance change at the end of the cable, and converting it to a position spectrum. Because the position of the distortion amount change location can be determined, even if the distortion amount change location of the cable is located away from the end or at a position separated by a wall, etc. The position of the distortion amount change location can be easily determined. For this reason, the position location method of the distortion amount change location of the insulated wire or cable according to the present embodiment can be used, for example, in a power generation facility such as a nuclear power generation facility or a thermal power generation facility.
本実施の形態に係る絶縁電線又はケーブルは、第1の導体、第2の導体、及び第1の導体と第2の導体との間の絶縁体を有する絶縁電線又はケーブルであって、例えば、塩化ビニル絶縁平形(VFF)コード、又は同軸ケーブルである。また、有機絶縁体等により絶縁された絶縁電線を複数本用いてケーブル化した多芯ケーブルであってもよい。なお、コードとは、可撓性のある絶縁電線をいう。 The insulated wire or cable according to the present embodiment is an insulated wire or cable having a first conductor, a second conductor, and an insulator between the first conductor and the second conductor, for example, Vinyl chloride insulated flat type (VFF) cord or coaxial cable. Further, it may be a multi-core cable formed by using a plurality of insulated wires insulated by an organic insulator or the like. The cord refers to a flexible insulated wire.
図1(a)は、実施の形態に係る絶縁電線の例としての絶縁平形コードの断面図である。図1(b)は、実施の形態に係るケーブルの例としての3芯ケーブルの断面図である。 Fig.1 (a) is sectional drawing of the insulated flat cord as an example of the insulated wire which concerns on embodiment. FIG. 1B is a cross-sectional view of a three-core cable as an example of the cable according to the embodiment.
VFF(PVC Flat Flexible)コード等の絶縁平形コード10は、第1の導体11と、第2の導体13と、第1の導体11及び第2の導体13を被覆する絶縁体12とを有する。第1の導体11及び第2の導体13は、例えば、すずめっき軟銅線である。絶縁体12は、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン等の絶縁材料からなる。第1の導体11及び第2の導体13の半径rは、例えば、半径0.09mmの素線50本が撚られていると0.75mmであり、第1の導体11の中心と第2の導体13の中心との距離Dは、例えば、3.1mmである。
An insulating
3芯ケーブル40は、第1の導体41a、第2の導体41b、第3の導体41cと、第1の導体41a、第2の導体41b、第3の導体41cをそれぞれ被覆する絶縁体42と、第1の導体41a、第2の導体41b、第3の導体41cの周囲に設けられた押さえテープ43と、押さえテープ43の周囲に設けられたシース44と、第1の導体41a、第2の導体41b、第3の導体41cと押さえテープ43との隙間に充填された介在物45とを有する。第1の導体41a、第2の導体41b、第3の導体41cは、例えば、すずめっき銅の同心円形より線である。絶縁体42は、例えば、難燃性EPゴムからなる。シース43は、例えば、特殊クロロプレンからなる。第1の導体41a、第2の導体41b、第3の導体41cの半径は、例えば、1.2mmであり、絶縁体42の厚さは、例えば、0.8mmであり、シース44の厚さは、例えば、1.5mmである。
The three-
図2は、本実施の形態に係るケーブルの例としての同軸ケーブルの断面図である。 FIG. 2 is a cross-sectional view of a coaxial cable as an example of a cable according to the present embodiment.
同軸ケーブル20は、第1の導体21と、第1の導体21の周囲に設けられた絶縁体22と、絶縁体22の周囲に設けられた第2の導体23と、第2の導体23の周囲に設けられたジャケット24とを有する。第1の導体21及び第2の導体23は、例えば、それぞれすずめっき軟銅線及びすずめっき軟銅線編組である。絶縁体22は、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン等の絶縁材料からなる。ジャケット24は、ポリ塩化ビニル等の絶縁材料からなる。第1の導体21の半径r1は、例えば、0.45mmであり、絶縁体22の外半径r2は、例えば、1.45mmである。
The
図3は、本実施の形態に係る絶縁電線及びケーブルの歪み量変化箇所の位置標定方法の流れを表すフローチャートである。以下に、絶縁平形コード10を絶縁電線の例として、3芯ケーブル40及び同軸ケーブル20をケーブルの例として用いて、本実施の形態に係る絶縁電線及びケーブルの歪み量変化箇所の位置標定方法の一例を図3のフローチャートに沿って説明する。
FIG. 3 is a flowchart showing the flow of the position locating method of the distortion amount changing portion of the insulated wire and cable according to the present embodiment. Below, the insulated
まず、絶縁平形コード10(同軸ケーブル20、3芯ケーブル40)の一端において、第1の導体11及び第2の導体13(第1の導体21及び第2の導体23、又は第1の導体41a、第2の導体41b、第3の導体41cの内の2本)にはネットワークアナライザ等の測定装置を接続し、特性インピーダンスの大きさ又はその位相角又は特性インピーダンス変化に起因して変化する電圧や電力等の信号の周波数スペクトルを測定する(ステップS1)。なお、絶縁平形コード10(同軸ケーブル20、3芯ケーブル40)の他端において、第1の導体11と第2の導体13(第1の導体21と第2の導体23、又は第1の導体41a、第2の導体41b、第3の導体41cの内の2本)は短絡されていても開放されていてもよく、任意の抵抗等で終端されていてもよい。
First, at one end of the insulated flat cord 10 (
次に、内挿補間により特性インピーダンスの大きさ又はその位相角又は特性インピーダンス変化に起因して変化する電圧や電力等の信号の周波数スペクトルの測定点数を増やす(ステップS2)。なお、この工程は省略してもよい。 Next, the number of measurement points of the frequency spectrum of a signal such as voltage or power that changes due to the magnitude of the characteristic impedance or its phase angle or characteristic impedance change by interpolation is increased (step S2). This step may be omitted.
次に、周波数スペクトルをフーリエ逆変換により時間の関数のスペクトルである時間スペクトルに変換し、さらに絶縁体内での電気信号の速度を乗じることにより位置スペクトルに変換する(ステップS3)。 Next, the frequency spectrum is converted into a time spectrum which is a spectrum of a function of time by inverse Fourier transform, and further converted into a position spectrum by multiplying by the speed of the electric signal in the insulator (step S3).
次に、得られた位置スペクトルの波形から絶縁平形コード10、同軸ケーブル20又は3芯ケーブル40の歪み量変化箇所の位置を特定する。具体的には、絶縁平形コード10、同軸ケーブル20又は3芯ケーブル40の敷設当初の状態の位置スペクトルあるいは歪み量の変化が与えられる以前の状態で計測した位置スペクトルをリファレンススペクトルとして用いて、得られた絶縁平形コード10、同軸ケーブル20又は3芯ケーブル40の位置スペクトルの波形をリファレンススペクトルの波形と比較することにより、歪み量変化箇所の位置を標定することができる。例えば、得られた絶縁平形コード10、同軸ケーブル20又は3芯ケーブル40の位置スペクトルとリファレンススペクトルの差分スペクトルのピーク位置から歪み量変化箇所の位置を標定する。
Next, the position of the distortion amount changing portion of the insulated
(特性インピーダンス)
一般に、絶縁電線及びケーブルの電気的な性質は、直列接続された、導体の抵抗R及びインダクタンスL、並びに並列接続された、導体間の絶縁体の静電容量CとコンダクタンスGで表され、特性インピーダンスの大きさZ0及びその位相角θはこれらの関数で与えられる。
(Characteristic impedance)
In general, the electrical properties of insulated wires and cables are expressed by the resistance R and inductance L of conductors connected in series, and the capacitance C and conductance G of insulators connected between the conductors in parallel. The impedance magnitude Z 0 and its phase angle θ are given by these functions.
また、導体間の絶縁体の静電容量CとコンダクタンスGは、導体間の絶縁体の比誘電率εr、導電率σの関数として表されるが、σは極めて小さく、Gは0とみなせる。また、絶縁電線及びケーブルの特性インピーダンスの大きさZ0及びその位相角θを導体間の絶縁体の比誘電率εrの関数として表すことができる。以下に、一例として、絶縁平形コード10及び同軸ケーブル20の特性インピーダンスの大きさZ0と導体間の絶縁体の比誘電率εrの関係について説明する。
The capacitance C and conductance G of the insulator between the conductors are expressed as a function of the relative dielectric constant ε r and conductivity σ of the insulator between the conductors, but σ is extremely small and G can be regarded as 0. . Also, the characteristic impedance magnitude Z 0 and the phase angle θ of the insulated wire and cable can be expressed as a function of the relative dielectric constant ε r of the insulator between the conductors. As an example, the relationship between the characteristic impedance magnitude Z 0 of the insulating
絶縁平形コード10において、第1の導体11及び第2の導体13の半径をr、第1の導体11の中心と第2の導体13の中心との距離をD、真空の透磁率をμ0、絶縁体12の比透磁率をμr、真空の誘電率をε0、絶縁体12の比誘電率をεrとすると、絶縁平形コード10の単位長さ当たりのインダクタンスL[H/m]は、長さが無限であるとして、近似的に以下の式1のように表される。
In the insulated
絶縁平形コード10の単位長さ当たりの静電容量C[F/m]は、r<<Dとして、近似的に以下の式2のように表される。
The capacitance C [F / m] per unit length of the insulating
絶縁平形コード10の高周波領域(例えば1MHz以上)における特性インピーダンスの大きさZ0[Ω]は、抵抗R=0、コンダクタンスG=0、絶縁体12の比透磁率μr=1として、近似的に以下の式3のように表される。
The characteristic impedance magnitude Z 0 [Ω] in the high frequency region (for example, 1 MHz or more) of the insulating
絶縁平形コード10に歪み量の変化が生じるときには、主に第1の導体11の中心と第2の導体13の中心との距離Dが変化する。式3に示されるように、絶縁平形コード10の特性インピーダンスの大きさZ0は距離Dに依存するため、歪み量の変化より距離Dが変化すると、特性インピーダンスの大きさZ0が変化する。
When a change in distortion occurs in the insulated
このため、特性インピーダンスの大きさZ0を得ることにより、絶縁平形コード10の歪み量変化箇所の位置を標定することができる。なお、距離Dが変化しない場合であっても、第1の導体11又は第2の導体13の半径rがある程度変化すれば、歪み量の変化を検知してその位置を標定することができる。
Therefore, by obtaining the characteristic impedance magnitude Z 0 , the position of the distortion amount change portion of the insulating
なお、多芯ケーブルの特性インピーダンスの大きさZ0を測定する場合には、そのうちの2本の導体にネットワークアナライザ等の測定装置を接続して測定すればよく、この場合、特性インピーダンスの大きさZ0は近似的に式3と一致する。例えば、3芯ケーブル40の特性インピーダンスの大きさZ0を測定する場合は、第1の導体41a、第2の導体41b、第3の導体41cのうちの任意の2本にネットワークアナライザ等の測定装置を接続して測定を行う。そして、測定装置を接続した2本の導体の中心間距離をD、各々の半径をrとして、式3から特性インピーダンスの大きさZ0を求めることができる。
In the case of measuring the magnitude Z 0 characteristic impedance of the multi-core cable may be measured by connecting a measurement device such as a network analyzer to the two conductors of which this case, the characteristic impedance magnitude Z 0 approximately agrees with Equation 3. For example, when measuring the magnitude Z 0 of the characteristic impedance of the three-
また、一芯の絶縁電線の場合には、特性インピーダンスの解析解は記述不能であるが、実際にネットワークアナライザ等の測定装置につないで測定回路を構成すれば、用いた帰還線との間で特性インピーダンスが定まる。また、帰還線がない場合には、対象ケーブルと回路を構成するように補助線を配置し、それらの線間の特性インピーダンスを測定してもよい。さらに、補助線の配置も困難な場合には、絶縁電線のみを測定装置に繋ぎ、いわゆる他端開放状態として測定することも可能である。 In addition, in the case of a single-core insulated wire, the analytical solution of characteristic impedance cannot be described, but if a measurement circuit is actually connected to a measurement device such as a network analyzer, it can be connected to the feedback line used. Characteristic impedance is determined. Further, when there is no feedback line, an auxiliary line may be arranged so as to constitute a circuit with the target cable, and the characteristic impedance between these lines may be measured. Furthermore, when it is difficult to dispose the auxiliary line, it is also possible to connect only the insulated wire to the measuring device and measure in a so-called open state at the other end.
同軸ケーブル20において、第1の導体21の半径をr1、絶縁体22の外半径をr2、真空の透磁率をμ0、絶縁体22の比透磁率をμr、真空の誘電率をε0、絶縁体22の比誘電率をεrとすると、同軸ケーブル20の単位長さ当たりのインダクタンスL[H/m]は、ケーブル長が無限であるとして、近似的に以下の式4のように表される。
In the
同軸ケーブル20の単位長さ当たりの静電容量C[F/m]は、以下の式5のように表される。
The electrostatic capacity C [F / m] per unit length of the
同軸ケーブル20の高周波領域における特性インピーダンスの大きさZ0[Ω]は、抵抗R=0、コンダクタンスG=0、絶縁体22の比透磁率μr=1として、近似的に以下の式6のように表される。
The characteristic impedance magnitude Z 0 [Ω] in the high-frequency region of the
同軸ケーブル20に歪み量の変化が生じるときには、主に絶縁体22の外半径r2が変化する。式6に示されるように、同軸ケーブル20の特性インピーダンスの大きさZ0は外半径r2に依存するため、歪み量の変化より外半径r2が変化すると、特性インピーダンスの大きさZ0が変化する。
When a change amount of distortion occurs in the
このため、特性インピーダンスの大きさZ0を得ることにより、同軸ケーブル20の歪み量変化箇所の位置を標定することができる。
For this reason, by obtaining the characteristic impedance magnitude Z 0 , the position of the distortion amount changing portion of the
一般に、同軸ケーブル20、絶縁平形コード10及び3芯ケーブル40に同程度の外力を加えた場合、同軸ケーブル20の歪み量変化箇所における外半径r2の変化は、絶縁平形コード10と3芯ケーブル40の歪み量変化箇所における距離Dの変化よりも大きい場合が多い。このため、同軸ケーブル20の方が、絶縁平形コード10や3芯ケーブル40と比較して、歪み量変化箇所の位置を精度よく標定することができる。
In general, when the same external force is applied to the
また、一般に、同軸ケーブル20は絶縁平形コード10や3芯ケーブル40と比較して信号の減衰が小さいため、高い周波数帯域で周波数スペクトルを測定することができる。このため、歪み量変化箇所の位置を精度よく標定することができる。
In general, since the
〔実施例1〕
実施例1として、長さ約10mmの小さい領域をクランプで挟んで歪みを発生させたときの、同軸ケーブル20の特性インピーダンス変化に起因して変化する入射電磁波と反射電磁波の電力強度比の位置スペクトルの変化をネットワークアナライザにより測定した。
[Example 1]
As Example 1, the position spectrum of the power intensity ratio between the incident electromagnetic wave and the reflected electromagnetic wave that changes due to the change in the characteristic impedance of the
まず、長さ30mの同軸ケーブル20の一端(測定端)をネットワークアナライザに接続した。そして、1〜100MHz、1〜800MHz、及び1〜1500MHzの周波数帯域で特性インピーダンス変化に起因して変化する入射電磁波と反射電磁波の電力強度比の周波数スペクトルを測定した。続いて、同軸ケーブル20の測定端から約5.5mの領域をクランプで挟み、歪みを発生させた後、同様の測定を行った。
First, one end (measurement end) of the
次に、得られた周波数スペクトルを高速フーリエ逆変換により時間の関数のスペクトルである時間スペクトルに変換し、さらに絶縁体22内での電気信号の速度を乗じることにより、同軸ケーブル20上の位置の関数である位置スペクトルに変換した。
Next, the obtained frequency spectrum is converted into a time spectrum which is a spectrum of a function of time by inverse fast Fourier transform, and further multiplied by the speed of the electric signal in the insulator 22 to thereby change the position on the
図4は、実施例1に係る、同軸ケーブルをクランプで挟んだときの状態を概略的に表す側面図である。本測定においては、挟まれる箇所のクランプ31から力を加えられる方向(図4における垂直方向)の直径が半分程度になるように、同軸ケーブル20をクランプ31で挟んだ。
FIG. 4 is a side view schematically illustrating a state when the coaxial cable is clamped according to the first embodiment. In this measurement, the
なお、本測定に用いられた同軸ケーブル20の第1の導体21は半径0.45mmのすずめっき軟銅線であり、絶縁体22は外半径1.45mmのポリエチレンからなる層であり、第2の導体23はすずめっき軟銅線編組であり、ジャケット24は外半径4mmのポリ塩化ビニル層である。
The first conductor 21 of the
図5(a)、(b)は、1〜100MHzの周波数帯域での同軸ケーブルの特性インピーダンス変化に起因して変化する入射電磁波と反射電磁波の電力強度比の位置スペクトルを示す。図6(a)、(b)は、1〜800MHzの周波数帯域での同軸ケーブルの特性インピーダンス変化に起因して変化する入射電磁波と反射電磁波の電力強度比の位置スペクトルを示す。図7(a)、(b)は、1〜1500MHzの周波数帯域での同軸ケーブルの特性インピーダンス変化に起因して変化する入射電磁波と反射電磁波の電力強度比の位置スペクトルを示す。 FIGS. 5A and 5B show the position spectrum of the power intensity ratio between the incident electromagnetic wave and the reflected electromagnetic wave that change due to the characteristic impedance change of the coaxial cable in the frequency band of 1 to 100 MHz. FIGS. 6A and 6B show the position spectrum of the power intensity ratio between the incident electromagnetic wave and the reflected electromagnetic wave that change due to the change in the characteristic impedance of the coaxial cable in the frequency band of 1 to 800 MHz. FIGS. 7A and 7B show the position spectra of the power intensity ratio of the incident electromagnetic wave and the reflected electromagnetic wave that change due to the characteristic impedance change of the coaxial cable in the frequency band of 1 to 1500 MHz.
図5(a)、図6(a)、及び図7(a)は、クランプで挟む前の状態でのスペクトルであるリファレンススペクトル(点線)とクランプで挟んだ状態でのスペクトル(実線)を示す。図5(b)、図6(b)、図7(b)は、それぞれ図5(a)、図6(a)、図7(a)に示されるクランプで挟んだ状態のスペクトルとリファレンススペクトルの差分スペクトルを示す。 5 (a), 6 (a), and 7 (a) show a reference spectrum (dotted line) that is a spectrum before being clamped and a spectrum (solid line) that is clamped. . FIGS. 5 (b), 6 (b), and 7 (b) show the spectrum and the reference spectrum sandwiched between the clamps shown in FIGS. 5 (a), 6 (a), and 7 (a), respectively. The difference spectrum of is shown.
図5(a)、(b)、図6(a)、(b)、及び図7(a)、(b)の横軸は、同軸ケーブル20の測定端を基準とした位置(m)を表す。図5(a)、図6(a)、及び図7(a)の縦軸は入射電磁波と反射電磁波の電力強度比(反射電磁波電力/入射電磁波電力)Iから算出した10log10Iであるゲイン[dB]である。なお、差分スペクトルを示す図5(b)、図6(b)、及び図7(b)の縦軸はΔゲイン[dB]と表記する。
5 (a), 5 (b), 6 (a), 6 (b) and 7 (a), 7 (b), the horizontal axis indicates the position (m) with respect to the measurement end of the
図5(b)、図6(b)、及び図7(b)のいずれに示される差分スペクトルも、測定端から5.5m近傍にピークを有し、クランプで挟むことにより同軸ケーブル20に生じた歪みが検知されていることを示している。
The differential spectrum shown in any of FIGS. 5B, 6B, and 7B has a peak in the vicinity of 5.5 m from the measurement end, and is generated in the
図5(b)、図6(b)、及び図7(b)は、測定に用いる周波数帯域が大きいほど差分スペクトルにおけるピークが急峻になり、同軸ケーブル20の歪み量変化箇所の位置標定の精度が増すことを示している。図5(b)に示されるピークは比較的なだらかな形状を有し、同軸ケーブル20の歪み量変化箇所の位置を正確に標定することが難しい。一方、図6(b)及び図7(b)に示されるピークは急峻であり、同軸ケーブル20の測定端から5.5mの位置の歪み量が変化していることを確認できる。
5 (b), 6 (b), and 7 (b) show that the peak in the difference spectrum becomes steeper as the frequency band used for the measurement is larger, and the accuracy of the location determination of the distortion amount changing portion of the
なお、歪み量が変化する箇所の長さが大きいほど、歪み量変化箇所の位置の標定は容易になる。本実施例における測定結果は、上記実施の形態の歪み量変化箇所の位置標定方法を用いることにより、長さ約10mmという小さい領域に生じた歪み量変化であっても位置を標定することができることを示している。 Note that as the length of the portion where the amount of distortion changes is larger, the location of the position where the amount of distortion changes is easier. The measurement results in the present example can be used to determine the position even if the distortion amount changes in a small area of about 10 mm in length by using the method for locating the distortion amount changing portion of the above embodiment. Is shown.
また、図5(a)、(b)、図6(a)、(b)、及び図7(a)、(b)の縦軸は、入射電磁波の電力と反射電磁波の電力の強度比を信号としているが、この信号のもととなる物理量は、特性インピーダンス変化に起因して変化する物理量であればよく、例えば、電圧や電流であってもよい。すなわち、特性インピーダンス変化に起因して変化する入射電力と反射電力の強度比の位置スペクトルの代わりに、特性インピーダンス変化に起因して変化する入射電圧と反射電圧の強度比の位置スペクトルや、特性インピーダンス変化に起因して変化する入射電流と反射電流の強度比の位置スペクトルを測定した場合であっても、同様に同軸ケーブル20の歪み量が変化している箇所の位置を標定することができる。
5 (a), (b), FIGS. 6 (a), (b), and FIGS. 7 (a), (b), the vertical axis indicates the intensity ratio of the incident electromagnetic wave power to the reflected electromagnetic wave power. Although it is a signal, the physical quantity that is the basis of this signal may be a physical quantity that changes due to a change in characteristic impedance, and may be, for example, a voltage or a current. That is, instead of the position spectrum of the intensity ratio between the incident power and the reflected power that changes due to the characteristic impedance change, the position spectrum of the intensity ratio between the incident voltage and the reflected voltage that changes due to the characteristic impedance change, or the characteristic impedance Even when the position spectrum of the intensity ratio of the incident current and the reflected current that changes due to the change is measured, the position of the portion where the distortion amount of the
次に、同軸ケーブル20からクランプを外し、ネットワークアナライザにより1〜800MHzの周波数帯域で特性インピーダンス変化に起因して変化する入射電磁波と反射電磁波の電力強度比の周波数スペクトルを測定した。
Next, the clamp was removed from the
図8(a)、(b)は、クランプを外した後の、1〜800MHzの周波数帯域での同軸ケーブル20の特性インピーダンス変化に起因して変化する入射電磁波と反射電磁波の電力強度比の位置スペクトルを示す。
8A and 8B show the positions of the power intensity ratios of the incident electromagnetic wave and the reflected electromagnetic wave that change due to the change in the characteristic impedance of the
図8(a)は、リファレンススペクトル(点線)とクランプを外した状態でのスペクトル(実線)を示す。図8(b)は、図8(a)に示されるクランプを外してから約1分経過した時点でのスペクトルとリファレンススペクトルの差分スペクトルを示す。 FIG. 8A shows a reference spectrum (dotted line) and a spectrum (solid line) with the clamp removed. FIG. 8B shows a difference spectrum between the spectrum and the reference spectrum when about 1 minute has passed since the clamp shown in FIG. 8A was removed.
図8(a)、(b)の横軸は、同軸ケーブル20の測定端を基準とした位置(m)を表す。図8(a)の縦軸は入射電磁波と反射電磁波の電力強度比(反射電磁波電力/入射電磁波電力)Iから算出した10log10Iであるゲイン[dB]である。なお、差分スペクトルを示す図8(b)の縦軸はΔゲイン[dB]と表記する。
The horizontal axes in FIGS. 8A and 8B represent the position (m) with the measurement end of the
図8(b)に示される差分スペクトルにおいては、測定端から約5.5mの位置にピークが確認できる。これは、クランプを外してから約1分後においても歪みが残っていることを示している。なお、より大きな歪みが同軸ケーブル20に生じた場合は、クランプを外してから1日経過した後であっても、差分スペクトルに歪みに対応するピークを確認することができ、歪み量変化箇所の位置を標定することができる。
In the differential spectrum shown in FIG. 8B, a peak can be confirmed at a position of about 5.5 m from the measurement end. This indicates that distortion remains even about 1 minute after the clamp is removed. In addition, when a larger distortion occurs in the
〔実施例2〕
実施例2として、L字アングルに載せる、又は2つのL字アングルで挟むことにより歪み量を変化させたときの、同軸ケーブル20の特性インピーダンス変化に起因して変化する入射電磁波と反射電磁波の電力強度比の位置スペクトルの変化をネットワークアナライザにより測定した。
[Example 2]
As Example 2, the power of the incident electromagnetic wave and the reflected electromagnetic wave that change due to the change in the characteristic impedance of the
まず、長さ30mの同軸ケーブル20の一端(測定端)をネットワークアナライザに接続した。そして、1〜800MHzの周波数帯域で特性インピーダンス変化に起因して変化する入射電磁波と反射電磁波の電力強度比の周波数スペクトルを測定した。続いて、測定端から約15.5mの部分がL字アングルの頂点に接触するように、同軸ケーブル20をL字アングル上に載せ、歪みを発生させた後、同様の測定を行った。さらに、別のL字アングルを同軸ケーブル20上に載せ、2つのL字アングルで同軸ケーブル20を挟んだ後、同様の測定を行った。その後、上側のL字アングルを同軸ケーブル20上から外し、再び同様の測定を行った。
First, one end (measurement end) of the
次に、得られた周波数スペクトルを高速フーリエ逆変換により時間の関数のスペクトルである時間スペクトルに変換し、さらに絶縁体22内での電気信号の速度を乗じることにより、同軸ケーブル20上の位置の関数である位置スペクトルに変換した。
Next, the obtained frequency spectrum is converted into a time spectrum which is a spectrum of a function of time by inverse fast Fourier transform, and further multiplied by the speed of the electric signal in the insulator 22 to thereby change the position on the
図9(a)、(b)は、実施例2に係る、それぞれ同軸ケーブルをL字アングルに載せた状態、及び2つのL字アングルで挟んだ状態を概略的に表す側面図である。なお、同軸ケーブル20を2つのL字アングル32で挟んだときに、図9(b)に示される状態を保持するために、図示しないクランプにより2つのL字アングル32を上下方向から挟んで固定した。
FIGS. 9A and 9B are side views schematically showing a state in which the coaxial cable is mounted on an L-shaped angle and a state sandwiched between two L-shaped angles, respectively, according to the second embodiment. When the
なお、本測定に用いられた同軸ケーブル20の構成は、実施例1の測定に用いられた同軸ケーブル20の構成と同一である。また、L字アングル32のL字の一辺の長さは3cmである。
The configuration of the
図10(a)は、同軸ケーブルをL字アングルに載せる前の状態でのスペクトルであるリファレンス(点線)と、載せた後の状態でのスペクトル(実線)を示す。図10(b)は、図10(a)に示される同軸ケーブルをL字アングルに載せた後の状態のスペクトルとリファレンススペクトルの差分スペクトルを示す。 FIG. 10A shows a reference (dotted line) that is a spectrum before the coaxial cable is placed on the L-shaped angle, and a spectrum (solid line) after the coaxial cable is placed. FIG.10 (b) shows the difference spectrum of the spectrum of the state after mounting the coaxial cable shown by Fig.10 (a) on an L-shaped angle, and a reference spectrum.
図11(a)は、リファレンススペクトル(点線)と、同軸ケーブルを2つのL字アングルで挟んだ後の状態でのスペクトル(実線)を示す。図11(b)は、図11(a)に示される同軸ケーブルを2つのL字アングルで挟んだ後の状態のスペクトルとリファレンススペクトルの差分スペクトルを示す。 FIG. 11A shows a reference spectrum (dotted line) and a spectrum (solid line) after a coaxial cable is sandwiched between two L-shaped angles. FIG. 11B shows a difference spectrum between a spectrum in a state after the coaxial cable shown in FIG. 11A is sandwiched between two L-shaped angles and a reference spectrum.
図12(a)は、リファレンススペクトル(点線)と、同軸ケーブルを2つのL字アングルで挟んだ後に上側のL字アングルを外した後の状態でのスペクトル(実線)を示す。図12(b)は、図12(a)に示される同軸ケーブルを2つのL字アングルで挟んだ後に上側のL字アングルを外した後の状態のスペクトルとリファレンススペクトルの差分スペクトルを示す。 FIG. 12A shows a reference spectrum (dotted line) and a spectrum (solid line) after the coaxial cable is sandwiched between two L-shaped angles and then the upper L-shaped angle is removed. FIG. 12B shows a difference spectrum between the spectrum and the reference spectrum after the upper L-shaped angle is removed after the coaxial cable shown in FIG. 12A is sandwiched between two L-shaped angles.
図10(a)、(b)、図11(a)、(b)、及び図12(a)、(b)に示される同軸ケーブル20の特性インピーダンス変化に起因して変化する入射電磁波と反射電磁波の電力強度比の位置スペクトルは、1〜800MHzの周波数帯域での周波数スペクトルの測定により得られたものである。
Incident electromagnetic waves and reflections that change due to changes in the characteristic impedance of the
図10(a)、(b)、図11(a)、(b)、及び図12(a)、(b)の横軸は、同軸ケーブル20の測定端を基準とした位置(m)を表す。図10(a)、図11(a)、及び図12(a)の縦軸は入射電磁波と反射電磁波の電力強度比(反射電磁波電力/入射電磁波電力)Iから算出した10log10Iであるゲイン[dB]である。なお、差分スペクトルを示す図10(b)、図11(b)、及び図12(b)の縦軸はΔゲイン[dB]と表記する。
10 (a), 10 (b), 11 (a), 11 (b), and 12 (a), 12 (b), the horizontal axis represents the position (m) with respect to the measurement end of the
図10(b)、図11(b)、及び図12(b)のいずれに示される差分スペクトルも、測定端から15.5m近傍にピークを有し、L字アングルに載せた状態、2つのL字アングルで挟んだ状態、又は2つのL字アングルで挟んだ後に上側のL字アングルを外した状態において、同軸ケーブル20に生じた歪み量の変化が検知されていることを示している。
The difference spectrum shown in any of FIGS. 10 (b), 11 (b), and 12 (b) has a peak in the vicinity of 15.5 m from the measurement end and is placed on an L-shaped angle, It shows that a change in the amount of distortion generated in the
L字アングルにより歪みが発生する箇所の長さは非常に小さいと考えられるが、本実施例における測定結果は、上記実施の形態の歪み量変化箇所の位置標定方法を用いることにより、このような小さい領域に生じた歪み量変化であっても位置を標定することができることを示している。 Although the length of the portion where distortion occurs due to the L-shaped angle is considered to be very small, the measurement result in the present example is obtained by using the position location method of the distortion amount changing portion of the above embodiment. This shows that the position can be determined even if the amount of distortion changes in a small area.
なお、図10(a)、(b)、図11(a)、(b)、及び図12(a)、(b)の縦軸は、入射電磁波の電力と反射電磁波の電力の強度比を信号としているが、この信号のもととなる物理量は、特性インピーダンス変化に起因して変化する物理量であればよく、例えば、電圧や電流であってもよい。すなわち、特性インピーダンス変化に起因して変化する入射電力と反射電力の強度比の位置スペクトルの代わりに、特性インピーダンス変化に起因して変化する入射電圧と反射電圧の強度比の位置スペクトルや、特性インピーダンス変化に起因して変化する入射電流と反射電流の強度比の位置スペクトルを測定した場合であっても、同様に同軸ケーブル20の歪み量が変化している箇所の位置を標定することができる。
In addition, the vertical axis | shaft of FIG. 10 (a), (b), FIG. 11 (a), (b) and FIG. 12 (a), (b) shows the intensity ratio of the electric power of incident electromagnetic waves, and the electric power of reflected electromagnetic waves. Although it is a signal, the physical quantity that is the basis of this signal may be a physical quantity that changes due to a change in characteristic impedance, and may be, for example, a voltage or a current. That is, instead of the position spectrum of the intensity ratio between the incident power and the reflected power that changes due to the characteristic impedance change, the position spectrum of the intensity ratio between the incident voltage and the reflected voltage that changes due to the characteristic impedance change, or the characteristic impedance Even when the position spectrum of the intensity ratio of the incident current and the reflected current that changes due to the change is measured, the position of the portion where the distortion amount of the
〔実施例3〕
実施例3として、2つのL字アングルで挟むことにより歪みを発生させたときの、VFFコードである絶縁平形コード10の特性インピーダンス変化に起因して変化する入射電磁波と反射電磁波の電力強度比の位置スペクトルの変化をネットワークアナライザにより測定した。
Example 3
As Example 3, when the distortion is generated by sandwiching between two L-shaped angles, the ratio of the power intensity ratio between the incident electromagnetic wave and the reflected electromagnetic wave that changes due to the characteristic impedance change of the insulating
まず、長さ30mの絶縁平形コード10の一端(測定端)をネットワークアナライザに接続した。そして、1〜100MHzの周波数帯域で特性インピーダンス変化に起因して変化する入射電磁波と反射電磁波の電力強度比の周波数スペクトルを測定した。続いて、測定端から約11mの部分が下側のL字アングルの頂点に接触するように、2つのL字アングルで絶縁平形コード10を挟んだ後、同様の測定を行った。
First, one end (measurement end) of the insulating
次に、得られた周波数スペクトルを高速フーリエ逆変換により時間の関数のスペクトルである時間スペクトルに変換し、さらに絶縁体12内での電気信号の速度を乗じることにより、絶縁平形コード10上の位置の関数である位置スペクトルに変換した。
Next, the obtained frequency spectrum is converted into a time spectrum which is a spectrum of a function of time by inverse fast Fourier transform, and further multiplied by the speed of the electric signal in the
図13は、実施例3に係る、絶縁平形コードを2つのL字アングルで挟んだ状態を概略的に表す側面図である。本測定では、2つのL字アングルに挟まれる箇所の第1の導体11の中心と第2の導体13の中心との距離Dが変化し易いように、絶縁平形コード10の第1の導体11と第2の導体13とがほぼ垂直に並んだ状態で2つのL字アングルで挟んだ。距離Dの変化が大きいほど、絶縁平形コード10の特性インピーダンスの大きさZ0の変化が大きくなり、歪み量の変化を検知し易い。
FIG. 13 is a side view schematically illustrating a state in which an insulating flat cord is sandwiched between two L-shaped angles according to the third embodiment. In this measurement, the
なお、本測定に用いられた絶縁平形コード10の第1の導体11及び第2の導体13は半径0.09mmのすずめっき軟銅線50本が撚られた半径0.75mmの導体であり、絶縁体12はポリ塩化ビニルからなる層であり、第1の導体11の中心と第2の導体13の中心との距離Dは3.1mmである。
The
図14(a)は、絶縁平形コードを2つのL字アングルで挟む前の状態でのスペクトルであるリファレンススペクトル(点線)と、挟んだ状態でのスペクトル(実線)を示す。図14(b)は、図14(a)に示される絶縁平形コードを2つのL字アングルで挟んだ状態のスペクトルとリファレンススペクトルの差分スペクトルを示す。 FIG. 14A shows a reference spectrum (dotted line) that is a state before the insulating flat cord is sandwiched between two L-shaped angles, and a spectrum (solid line) that is sandwiched. FIG. 14B shows a difference spectrum between a spectrum in a state where the insulating flat cord shown in FIG. 14A is sandwiched between two L-shaped angles and a reference spectrum.
図14(a)、(b)に示される絶縁平形コード10の特性インピーダンス変化に起因して変化する入射電磁波と反射電磁波の電力強度比の位置スペクトルは、1〜100MHzの周波数帯域での周波数スペクトルの測定により得られたものである。
The position spectrum of the power intensity ratio between the incident electromagnetic wave and the reflected electromagnetic wave that changes due to the characteristic impedance change of the insulating
図14(a)、(b)の横軸は、絶縁平形コード10の測定端を基準とした位置(m)を表す。図14(a)の縦軸は入射電磁波と反射電磁波の電力強度比(反射電磁波電力/入射電磁波電力)Iから算出した10log10Iであるゲイン[dB]である。なお、差分スペクトルを示す図14(b)の縦軸はΔゲイン[dB]と表記する。
14A and 14B, the horizontal axis represents the position (m) with the measurement end of the insulating
図14(b)に示される差分スペクトルは、測定端から10m近傍にピークを有し、絶縁平形コード10に生じた歪み量の変化が検知されていることを示している。なお、測定の周波数帯域を大きくすれば、位置の標定精度は向上するが、絶縁平形コード10のスペクトルは同軸ケーブル20のスペクトルよりもノイズが大きいため、歪み量変化箇所の位置の標定が難しくなる場合がある。
The differential spectrum shown in FIG. 14B has a peak in the vicinity of 10 m from the measurement end, and indicates that a change in the amount of distortion generated in the insulated
なお、図14(a)、(b)の縦軸は、入射電磁波の電力と反射電磁波の電力の強度比を信号としているが、この信号のもととなる物理量は、特性インピーダンス変化に起因して変化する物理量であればよく、例えば、電圧や電流であってもよい。すなわち、特性インピーダンス変化に起因して変化する入射電力と反射電力の強度比の位置スペクトルの代わりに、特性インピーダンス変化に起因して変化する入射電圧と反射電圧の強度比の位置スペクトルや、特性インピーダンス変化に起因して変化する入射電流と反射電流の強度比の位置スペクトルを測定した場合であっても、同様に絶縁平形コード10の歪み量が変化している箇所の位置を標定することができる。
The vertical axis in FIGS. 14A and 14B uses the intensity ratio between the power of the incident electromagnetic wave and the power of the reflected electromagnetic wave as a signal, but the physical quantity that is the basis of this signal is due to the characteristic impedance change. It may be a physical quantity that changes, for example, a voltage or a current. That is, instead of the position spectrum of the intensity ratio between the incident power and the reflected power that changes due to the characteristic impedance change, the position spectrum of the intensity ratio between the incident voltage and the reflected voltage that changes due to the characteristic impedance change, or the characteristic impedance Even when the position spectrum of the intensity ratio of the incident current and the reflected current that changes due to the change is measured, the position of the portion where the distortion amount of the insulating
〔実施例4〕
実施例4として、長さ約10mmの小さい領域をクランプで挟んで歪みを発生させたときの、3芯ケーブル40の特性インピーダンス変化に起因して変化する入射電磁波と反射電磁波の電力強度比の位置スペクトルの変化をネットワークアナライザにより測定した。
Example 4
As Example 4, the position of the power intensity ratio of the incident electromagnetic wave and the reflected electromagnetic wave that changes due to the change in the characteristic impedance of the three-
まず、長さ30mの3芯ケーブル40の一端(測定端)において、第1の導体41a、第2の導体41b、第3の導体41cのうちの2本をネットワークアナライザに接続した。そして、1〜800MHzの周波数帯域で特性インピーダンス変化に起因して変化する入射電磁波と反射電磁波の電力強度比の周波数スペクトルを測定した。続いて、3芯ケーブル40の測定端から約3.5mの領域をクランプで挟み、歪みを発生させた後、同様の測定を行った。
First, at one end (measurement end) of a 30 m long three-
次に、得られた周波数スペクトルを高速フーリエ逆変換により時間の関数のスペクトルである時間スペクトルに変換し、さらに絶縁体42内での電気信号の速度を乗じることにより、3芯ケーブル40上の位置の関数である位置スペクトルに変換した。
Next, the obtained frequency spectrum is converted into a time spectrum, which is a spectrum of a function of time, by inverse fast Fourier transform, and further multiplied by the speed of the electrical signal in the
なお、3芯ケーブル40をクランプで挟んだときの状態は、図4に示される同軸ケーブル20をクランプ31で挟んだときの状態と同様である。本測定においては、挟まれる箇所のクランプから力を加えられる方向(図4における垂直方向)の直径が約9mmになるように、3芯ケーブル40をクランプで挟んだ。
The state when the three-
なお、本測定に用いられた3芯ケーブル40の第1の導体41a、第2の導体41b、第3の導体41cは半径0.4mmのすずめっき軟銅線7本が撚られた半径1.2mmの導体であり、絶縁体42は難燃性EPゴムからなる厚さ0.8mmの絶縁体であり、シース44は特殊クロロプレンからなる厚さ1.5mmの層であり、3芯ケーブル40の外径は約13mmである。
Note that the first conductor 41a, the second conductor 41b, and the third conductor 41c of the three-
図15(a)、(b)、図16(a)、(b)、図17(a)、(b)は、1〜800MHzの周波数帯域での3芯ケーブルの特性インピーダンス変化に起因して変化する入射電磁波と反射電磁波の電力強度比の位置スペクトルを示す。ここで、図15(a)、(b)は第1の導体41aと第2の導体41bをネットワークアナライザに接続したときのスペクトルであり、図16(a)、(b)は第2の導体41bと第3の導体41cをネットワークアナライザに接続したときのスペクトルであり、図17(a)、(b)は第3の導体41cと第1の導体41aをネットワークアナライザに接続したときのスペクトルである。 15 (a), (b), FIG. 16 (a), (b), FIG. 17 (a), and (b) are caused by the characteristic impedance change of the three-core cable in the frequency band of 1 to 800 MHz. The position spectrum of the power intensity ratio of the changing incident electromagnetic wave and reflected electromagnetic wave is shown. Here, FIGS. 15A and 15B are spectra when the first conductor 41a and the second conductor 41b are connected to the network analyzer, and FIGS. 16A and 16B are the second conductor. FIGS. 17A and 17B are spectra when the third conductor 41c and the third conductor 41c are connected to the network analyzer. FIGS. 17A and 17B are spectra when the third conductor 41c and the first conductor 41a are connected to the network analyzer. is there.
図15(a)、図16(a)、及び図17(a)は、クランプで挟む前の状態でのスペクトルであるリファレンススペクトル(点線)とクランプで挟んだ状態でのスペクトル(実線)を示す。図15(b)、図16(b)、図17(b)は、それぞれ図15(a)、図16(a)、図17(a)に示されるクランプで挟んだ状態のスペクトルとリファレンススペクトルの差分スペクトルを示す。 FIG. 15A, FIG. 16A, and FIG. 17A show a reference spectrum (dotted line) that is a spectrum before being clamped and a spectrum that is clamped (solid line). . FIGS. 15 (b), 16 (b), and 17 (b) show the spectrum and the reference spectrum sandwiched between the clamps shown in FIGS. 15 (a), 16 (a), and 17 (a), respectively. The difference spectrum of is shown.
図15(a)、(b)、図16(a)、(b)、及び図17(a)、(b)の横軸は、3芯ケーブル40の測定端を基準とした位置(m)を表す。図15(a)、図16(a)、及び図17(a)の縦軸は入射電磁波と反射電磁波の電力強度比(反射電磁波電力/入射電磁波電力)Iから算出した10log10Iであるゲイン[dB]である。なお、差分スペクトルを示す図15(b)、図16(b)、及び図17(b)の縦軸はΔゲイン[dB]と表記する。
15 (a), (b), FIGS. 16 (a), (b), and FIGS. 17 (a), (b), the horizontal axis indicates the position (m) with respect to the measurement end of the three-
図15(b)、図16(b)に示される差分スペクトルは、クランプにより歪みを生じさせた測定端から3.5m近傍にピークを有するものの、周辺のピークとの強度差が小さく、これらのスペクトルから歪み発生箇所を正確に特定することは困難である。一方、図17(b)に示される差分スペクトルは、測定端から3.5m近傍に周辺のピークと比べて明らかに大きいピークを有し、クランプで挟むことにより3芯ケーブル40に生じた歪みが検知されていることを示している。これは、3芯ケーブル40がクランプにより力を加えられた方向と、第3の導体41cと第1の導体41aが並ぶ方向が近く、第3の導体41cと第1の導体41aとの間の歪みが比較的大きかったことによると考えられる。
The differential spectra shown in FIGS. 15 (b) and 16 (b) have a peak in the vicinity of 3.5 m from the measurement end where distortion is caused by clamping, but the difference in intensity from the surrounding peaks is small. It is difficult to accurately identify the location of distortion from the spectrum. On the other hand, the differential spectrum shown in FIG. 17 (b) has a peak that is clearly larger than the surrounding peak in the vicinity of 3.5 m from the measurement end, and the distortion generated in the three-
本実施例の結果からわかるように、多芯ケーブルの歪み量変化箇所の位置を標定する場合、ネットワークアナライザ等の測定装置に接続する導体を変えつつ測定を繰り返すことにより、標定の精度を向上させることができる。 As can be seen from the results of this example, when the position of the strain amount change portion of the multicore cable is determined, the measurement is repeated while changing the conductor connected to the measuring device such as a network analyzer, thereby improving the accuracy of the orientation. be able to.
なお、図15(a)、(b)、図16(a)、(b)、及び図17(a)、(b)の縦軸は、入射電磁波の電力と反射電磁波の電力の強度比を信号としているが、この信号のもととなる物理量は、特性インピーダンス変化に起因して変化する物理量であればよく、例えば、電圧や電流であってもよい。すなわち、特性インピーダンス変化に起因して変化する入射電力と反射電力の強度比の位置スペクトルの代わりに、特性インピーダンス変化に起因して変化する入射電圧と反射電圧の強度比の位置スペクトルや、特性インピーダンス変化に起因して変化する入射電流と反射電流の強度比の位置スペクトルを測定した場合であっても、同様に3芯ケーブル40の歪み量が変化している箇所の位置を標定することができる。
15 (a), (b), FIGS. 16 (a), (b), and FIGS. 17 (a), 17 (b), the vertical axis indicates the intensity ratio of the incident electromagnetic wave power to the reflected electromagnetic wave power. Although it is a signal, the physical quantity that is the basis of this signal may be a physical quantity that changes due to a change in characteristic impedance, and may be, for example, a voltage or a current. That is, instead of the position spectrum of the intensity ratio between the incident power and the reflected power that changes due to the characteristic impedance change, the position spectrum of the intensity ratio between the incident voltage and the reflected voltage that changes due to the characteristic impedance change, or the characteristic impedance Even when the position spectrum of the intensity ratio of the incident current and the reflected current that changes due to the change is measured, the position of the portion where the strain amount of the three-
以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、本発明は、上記実施の形態及び実施例に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。 Although the embodiments and examples of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
また、上記に記載した実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。 The embodiments and examples described above do not limit the invention according to the claims. It should be noted that not all combinations of features described in the embodiments and examples are necessarily essential to the means for solving the problems of the invention.
10 絶縁平形コード
11、21、41a 第1の導体
12、22、42 絶縁体
13、23、41b 第2の導体
20 同軸ケーブル
24 ジャケット
31 クランプ
32 L字アングル
40 3芯ケーブル
41c 第3の導体
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記絶縁電線又はケーブルの特性インピーダンスの大きさ若しくはその位相角又は特性インピーダンス変化に起因して変化する信号の周波数スペクトルを測定する工程と、
前記周波数スペクトルを前記絶縁電線又はケーブル上の位置の関数である位置スペクトルに変換する工程と、
前記位置スペクトルの波形から前記絶縁電線又はケーブル上の歪み量変化箇所の位置を標定する工程と、
を含む絶縁電線又はケーブルの歪み量変化箇所の位置標定方法。 A method of locating a strain change point of an insulated wire or cable having a conductor and an insulator,
Measuring the frequency spectrum of the signal that changes due to the magnitude of the characteristic impedance of the insulated wire or cable or its phase angle or characteristic impedance change;
Transforming the frequency spectrum into a position spectrum that is a function of position on the insulated wire or cable;
The step of locating the position of the amount of strain change on the insulated wire or cable from the waveform of the position spectrum;
Method for locating a distortion amount change portion of an insulated wire or cable including
請求項1に記載の絶縁電線又はケーブルの歪み量変化箇所の位置標定方法。 The conductor includes a first conductor and a second conductor, and at least a portion of the insulator is located between the first conductor and the second conductor;
The position location method of the distortion amount change location of the insulated wire or cable of Claim 1.
請求項1又は2に記載の絶縁電線又はケーブルの歪み量変化箇所の位置標定方法。 The frequency spectrum is converted to a time spectrum that is a spectrum of a function of time by inverse Fourier transform, and further converted to the position spectrum by multiplying by the speed of an electric signal in the insulator.
The position location method of the distortion amount change location of the insulated wire or cable of Claim 1 or 2.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の絶縁電線又はケーブルの歪み量変化箇所の位置標定方法。 By comparing the waveform of the position spectrum and the waveform of the position spectrum in a state before the change of the distortion amount of the insulated wire or cable occurs, the position of the distortion amount change location is determined.
The position location method of the distortion amount change location of the insulated wire or cable of any one of Claims 1-3.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の絶縁電線又はケーブルの歪み量変化箇所の位置標定方法。 The position of the distortion change location of the coaxial cable as the cable is determined,
The position location method of the distortion amount change location of the insulated wire or cable of any one of Claims 1-4.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の絶縁電線又はケーブルの歪み量変化箇所の位置標定方法。 The position of the strain amount change point of the insulated flat cord as the insulated wire is determined,
The position location method of the distortion amount change location of the insulated wire or cable of any one of Claims 1-4.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の絶縁電線又はケーブルの歪み量変化箇所の位置標定方法。 The position of the strain amount change point of the multicore cable as the cable is determined,
The position location method of the distortion amount change location of the insulated wire or cable of any one of Claims 1-4.
請求項1〜7のいずれか1項に記載の絶縁電線又はケーブルの歪み量変化箇所の位置標定方法。
After increasing the number of measurement points of the frequency spectrum by interpolation, the frequency spectrum is converted to the position spectrum,
The position location method of the distortion amount change location of the insulated wire or cable of any one of Claims 1-7.
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2013
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CN113740663B (en) * | 2021-08-19 | 2022-05-10 | 成都飞机工业(集团)有限责任公司 | Airplane installed cable fault positioning method based on impedance characteristics |
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