JP2518484B2 - 光学式撚線外傷探傷法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電線の外傷探傷法及び
装置、特に撚線の外傷を検出する光学式撚線外傷探傷法
及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】火力、水力、原子力等の発電所から工
場、家庭等の需要家まで電力を送る場合、架空送電線が
鉄塔を介して架設されるが、この架空送電線は通常複数
の導線（素線）が撚り合わされた撚線であって、外側の
素線の表面が露出しているため落雷等による外傷が多発
している。この撚線の外傷を非破壊的に検査する方法の
一つに光学式撚線外傷探傷法がある。

【０００３】光学式撚線外傷探傷法の原理は、検査体と
しての撚線の表面へ光を照射し、それから反射される反
射光の分布、或いはある方向への反射光量を測定するセ
ンサを撚線上に走行させて外傷部からの乱反射光をとら
えることで外傷を検出するものである。

【０００４】図５は従来の光学式撚線外傷探傷法を説明
するための説明図であり、図６は図５に示した撚線のＡ
−Ａ線断面図である。

【０００５】図５において、光学式撚線外傷探傷法は、
撚線１を照射する光源２及び撚線１からの反射光を受光
する受光器３を有する反射型のセンサ４を複数組撚線１
の外周上に配置した検査装置を用いて、撚線１の長手方
向へ走査して得られる反射光を検出することにより、撚
線１上の外傷を判定する方法である。この場合、検査装
置を撚線１上に単独で電池走行させるため、検査装置の
重量を軽くする必要があるので、光源２及び受光器３に
は軽量な発光ダイオード、フォトダイオード等が用いら
れる。

【０００６】この種の検査装置において、検出感度を向
上させるために、光源２の前面にレンズを取り付け、撚
線１の表面への照射光をある程度集光した後に照射して
いる。しかしながら、撚線１上を単独で電池走行する場
合、電池で供給できる電力には制限があるため、多くの
点状の光源２を撚線１の外周に配置し撚線１の周囲全体
へ照射することは困難である。そのため光源２から出射
される光は、ある程度の広がりをもったスポット光とし
て撚線１へ照射される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光学式撚線外傷探傷法には次のような問題点がある。

【０００８】（１）撚線１の表面には素線による凹凸が
あり、図６に示すように広がりをもって照射された光
（矢印Ｌ₁ ）の反射光（矢印Ｌ₂ ）分布は乱反射して複
雑になる。そのため、照射された光（スポット光）の径
より小さな外傷をセンサにより検出する場合、この外傷
に起因する乱反射が、撚線１の他の正常な部分からの反
射光の影響を受けるため十分な感度で検出することが困
難である。

【０００９】（２）（電力消費を無視した場合）上記
（１）を解決する方法として、スポット光の径を極力小
さくすることが考えられるが、この場合新たに次の問題
点が生じる。

【００１０】（イ）スポット光の径を極力小さくした点
状の光を撚線１の長手方向へ走査すると、光源の移動に
伴う反射方向の変動に周期性が見られることになり、こ
の周期性が乱れた部分が外傷であると判定することがで
きるが、その反射光を検出する受光器を固定した場合に
欠測が生じる。

【００１１】（ロ）点状の光を撚線の撚り方向に沿って
走査すれば、原理的に検出感度は向上するが、撚線の撚
り方向に沿って連続的に受光器の位置を制御するのは実
用性に欠ける（素線の撚りピッチから受光器の位置を初
期設定入力すると、長期間検査中にピッチの誤差が累積
し、検出感度の低下を招く）。

【００１２】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、反射型センサを利用し高感度で撚線の外傷を探傷す
る光学式撚線外傷探傷法及び装置を提供することにあ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、光源からの光を撚線に照射して得られる反
射光より撚線の外傷を検出する光学式撚線外傷探傷法に
おいて、光源からの光を第１の偏光フィルタにより撚線
の検出すべき部分の素線の軸と垂直な方向の直線偏光と
した後に検出すべき部分へ照射し、その反射光を第１の
偏光フィルタの偏光方向と垂直な偏光方向を有する第２
の偏光フィルタを介して受光するものである。

【００１４】

【作用】本発明の光学式撚線外傷探傷法によると、光源
からの光を第１の偏光フィルタにより撚線の検出すべき
部分の素線の軸と垂直な方向の直線偏光とした後に検出
すべき部分へ照射し、その反射光を第１の偏光フィルタ
の偏光方向と垂直な偏光方向を有する第２の偏光フィル
タを介して受光することにより、撚線に外傷が無い場合
には撚線の反射光は第２の偏光フィルタによって遮断さ
れ、撚線に外傷が有る場合には撚線の外傷部で乱反射が
生じ、その反射光の一部が第２の偏光フィルタを通過し
て受光される。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。

【００１６】図１は光学式撚線外傷探傷法を説明するた
めの説明図であり、図２は光源からの光の照射を説明す
るための説明図である。

【００１７】図１において、例えば光源としての発光ダ
イオード１０と、この発光ダイオード１０から照射され
る光を通過させる第１の偏光フィルタ１１と、この偏光
フィルタ１１を通過し、撚線１２（図２）の最外層の素
線１３からの反射光の一部（矢印Ｌ₃ ）を遮断又は通過
させる第２の偏光フィルタ１４と、この偏光フィルタ１
４を通過した光を受光するためのフォトトランジスタ１
５とを有する反射型のセンサが示されている。

【００１８】次に図１及び図２からこの反射型のセンサ
の配置について説明する。

【００１９】図２において、今素線１３方向の座標軸を
ｘ軸とし、このｘ軸に垂直な座標軸をｚ軸とし、ｘ軸及
びｚ軸に垂直（紙面に垂直）な座標軸をｙ軸とする。

【００２０】図１は撚線１２の中の素線１３の一部を抜
き出し、素線１３の測定すべき部分の軸（弧状）を含む
ｘｙ平面の空間座標を示しており、このｘｙ平面に垂直
な座標軸はｚ軸となっている。

【００２１】発光ダイオード１０は、撚線１２の測定す
べき部分の近傍に照射方向がほぼｙ軸に平行になるよう
な位置に配置されており、フォトトランジスタ１５は素
線１３からの反射光Ｌ₃ をｘｙ平面上の受光しやすい位
置に配置されている。

【００２２】偏光フィルタ１１は、測定すべき素線１２
の部分の軸（ｙ軸）に垂直なｚ軸方向の偏光成分の光の
み通過させ、偏光フィルタ１４はｘ軸方向の偏光成分の
光のみ通過させる。

【００２３】（１）光の照射について 図１において、発光ダイオード１０から照射され、偏光
フィルタ１１を通過した光が素線１３の測定すべき部分
に照射される。この偏光フィルタ１１は、素線１３の測
定すべき部分と直角をなす方向（ｚ軸方向）の直線偏光
（矢印Ｌ₄ ）の光のみ通過するようになっている。これ
により、素線１３の表面にはこの直線偏光の光が照射さ
れる（図２）。

【００２４】（２）反射光の受光について 図１において、素線１３の表面に外傷が無い場合には、
その部分における発光ダイオード１０からの反射光は照
射された光と同一方向の偏光、つまりｚ軸方向の直線偏
光の光となる。

【００２５】一般に、図１のような曲率を有する金属面
において、反射光は拡散分布を示すので、発光ダイオー
ド１０から照射された光の反射光は図に示すように扇状
に広がり、フォトトランジスタ１５へ向かう反射光成分
が存在する。ここで、偏光フィルタ１１を通過した照射
光（ｚ軸方向に直線偏光している）に垂直な方向（ｘｙ
平面方向）となる光のみ通過させる偏光フィルタ１４を
介して素線１３からの反射光Ｌ₃ を受光すると次のよう
になる。

【００２６】（イ）素線１３の表面に外傷が無く正常で
あれば、反射光Ｌ₃の偏光方向はｚ軸方向のため偏光フ
ィルタ１４で遮断されるのでフォトトランジスタ１５へ
は入射されない。

【００２７】（ロ）素線１３の表面に外傷が有れば、外
傷部における偏光の方向が乱れるので、反射光Ｌ₃ には
ｘｙ平面と平行な成分も存在し、この成分が偏光フィル
タ１４を通過してフォトトランジスタ１５で検出するこ
とができる。

【００２８】図３は図１に示した反射型センサの移動方
向を説明するための説明図であり、図４は微小区間Δに
おける照射及び受光を説明するための説明図である。

【００２９】図３に示すように、反射型センサを撚線１
２の中心軸に平行（矢印Ｌ₅ 方向）に走査すると、微小
区間Δ上を走査することになる。この微小区間Δ上を走
査する際、菱形の各素線１３、１７、１８、１９の一部
は図４に示すように矩形に見える。この矩形に見える各
素線１３、１７、１８、１９に矢印Ｌ₆ 方向に偏光方向
を有する照射光が照射されることになり、位置ａ又は位
置ｂで反射光を受光すれば撚線１３の形状（外径等）に
影響されずに外傷の検査が可能となる。尚、（素線の本
数や、素線の外径により）撚線１２の撚りピッチが異な
る場合には、その撚りピッチに応じて偏光フィルタ１
１、１４の角度を調整することで対応できる。

【００３０】このように、本実施例の光学式撚線外傷探
傷法によれば、発光ダイオード１０からの光を偏光フィ
ルタ１１により撚線１２の検出すべき部分の素線１３の
軸と垂直な方向の直線偏光とした後に検出すべき部分へ
照射し、その反射光を偏光フィルタ１１の偏光方向と垂
直な偏光方向を有する偏光フィルタ１４を介して受光す
ることにより、素線１３に外傷が無い場合には素線１３
の反射光は偏光フィルタ１４によって遮断され、素線１
３に外傷が有る場合には素線１３の外傷部で乱反射が生
じ、その反射光の一部が偏光フィルタ１４を通過して受
光されるので、反射型センサを利用し高感度で撚線の外
傷を探傷することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、（１）従
来手法に述べたような撚線の撚りに沿ったセンサ位置の
制御を行う必要が無く、単に定位置で偏光フィルタを回
転し、素線撚りピッチに最適な偏光を作り出すのみであ
るので、センサ部の最適条件の自動調整が容易である。

【００３２】（２）光検査方に使用するダイオードやフ
ォトダイオード等の電子部品は小形軽量であるので、小
形、軽量の光学式撚線外傷探傷装置を製造することが容
易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学式撚線外傷探傷法を説明するため
の説明図である。

【図２】本発明の光学式撚線外傷探傷法における光源か
らの光の照射を説明するための説明図である。

【図３】図１に示した反射型センサの移動方向を説明す
るための説明図である。

【図４】図４は微小区間Δにおける照射及び受光を説明
するための説明図である。

【図５】従来の光学式撚線外傷探傷法を説明するための
説明図である。

【図６】図５に示した撚線のＡ−Ａ線断面図である。

【符号の説明】

１０ 発光ダイオード １１、１４ 偏光フィルタ １２ 撚線 １３、１７、１８、１９ 素線 １５ フォトトランジスタ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの光を撚線に照射して得られる
   反射光より該撚線の外傷を検出する光学式撚線外傷探傷
   法において、前記光源からの光を第１の偏光フィルタに
   より前記撚線の検出すべき部分の素線の軸と垂直な方向
   の直線偏光とした後に前記検出すべき部分へ照射し、そ
   の反射光を前記第１の偏光フィルタの偏光方向と垂直な
   偏光方向を有する第２の偏光フィルタを介して受光する
   ことを特徴とする光学式撚線外傷探傷法。
2. 【請求項２】 撚線に照射する光源と、該撚線からの反
   射光を受光する受光器と、該受光器からの信号により該
   撚線の外傷を検出する光学式撚線外傷探傷装置におい
   て、光源側に設けられ、光源からの光を、前記撚線の検
   出すべき部分の素線の軸と垂直な方向の直線偏光とする
   第１の偏光フィルタと、前記受光器側に設けられ、前記
   第１の偏光フィルタの偏光方向と垂直な偏光方向を有す
   る第２の偏光フィルタとを備えたことを特徴とする光学
   式撚線外傷探傷装置。