JP3205212B2 - 劣化度診断装置 - Google Patents
劣化度診断装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は劣化度診断装置に係わ
り、特に、絶縁材料や構造材料等の被測定物の劣化度を
非破壊で測定する劣化度診断装置に関する。
り、特に、絶縁材料や構造材料等の被測定物の劣化度を
非破壊で測定する劣化度診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】回転電動機等の絶縁材料や構造材料の劣
化度を評価する劣化度診断装置は、特開昭６４−８４１
６２号公報に記載されているように、白色の標準光源か
ら光ファイバで導いた照射光を絶縁材料と同じ材料で構
成されているセンサ部で反射させ、この反射光を受光用
光ファイバを通して検出し、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系に基づ
いた色度あるいは色度差によって表色演算を行なうよう
に構成されている。ここで、Ｌ＊は明度指数で明るさを
表し、ａ＊およびｂ＊はクロマティック指数と呼ばれ、
色度つまり色相と彩度を表わしている。また、特開平３
−２２６６５１号公報に記載されているように、白色の
標準光源から光ファイバで導いた照射光を絶縁材料と同
じ材料で構成されているセンサ部を透過させ、この透過
光を受光用光ファイバを通して検出し、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表
色系に基づいた色度あるいは色度差によって表色演算を
行なう透過光方式の劣化度診断装置も提案されている。
化度を評価する劣化度診断装置は、特開昭６４−８４１
６２号公報に記載されているように、白色の標準光源か
ら光ファイバで導いた照射光を絶縁材料と同じ材料で構
成されているセンサ部で反射させ、この反射光を受光用
光ファイバを通して検出し、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系に基づ
いた色度あるいは色度差によって表色演算を行なうよう
に構成されている。ここで、Ｌ＊は明度指数で明るさを
表し、ａ＊およびｂ＊はクロマティック指数と呼ばれ、
色度つまり色相と彩度を表わしている。また、特開平３
−２２６６５１号公報に記載されているように、白色の
標準光源から光ファイバで導いた照射光を絶縁材料と同
じ材料で構成されているセンサ部を透過させ、この透過
光を受光用光ファイバを通して検出し、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表
色系に基づいた色度あるいは色度差によって表色演算を
行なう透過光方式の劣化度診断装置も提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来の反射光方式および透過光方式の劣化度診断装置で
は、回転機等の機器製造時に機器内の絶縁層中に照射用
光ファイバ、受光用光ファイバおよびセンサ部をそれぞ
れ埋設しておく必要があり、これらを埋設していない既
存の回転機等の機器には適用できない。このため、本件
と同一出願人に係るものとして、少なくとも２種類以上
の相異なる波長の単色光を照射する光源部と、その光源
部からの照射光を導いて被測定物表面上に照射する照射
用光ファイバと、被測定物表面上からの少なくとも２種
類以上の相異なる波長の反射光を受光する受光用光ファ
イバと、その受光用光ファイバで導かれた反射光の反射
光量を演算する光検出演算部と、その光検出演算部から
出力される反射光量に基づき各波長における反射吸光度
を算出後、各波長間の反射吸光度差を演算し、その演算
結果と予め被測定物の劣化度と波長間の反射吸光度差と
の関係を記憶した関数発生部からの出力とを比較するこ
とによって劣化度を判定する劣化度演算部とを備えた劣
化度測定装置が提案されている。
従来の反射光方式および透過光方式の劣化度診断装置で
は、回転機等の機器製造時に機器内の絶縁層中に照射用
光ファイバ、受光用光ファイバおよびセンサ部をそれぞ
れ埋設しておく必要があり、これらを埋設していない既
存の回転機等の機器には適用できない。このため、本件
と同一出願人に係るものとして、少なくとも２種類以上
の相異なる波長の単色光を照射する光源部と、その光源
部からの照射光を導いて被測定物表面上に照射する照射
用光ファイバと、被測定物表面上からの少なくとも２種
類以上の相異なる波長の反射光を受光する受光用光ファ
イバと、その受光用光ファイバで導かれた反射光の反射
光量を演算する光検出演算部と、その光検出演算部から
出力される反射光量に基づき各波長における反射吸光度
を算出後、各波長間の反射吸光度差を演算し、その演算
結果と予め被測定物の劣化度と波長間の反射吸光度差と
の関係を記憶した関数発生部からの出力とを比較するこ
とによって劣化度を判定する劣化度演算部とを備えた劣
化度測定装置が提案されている。
【０００４】しかし、この劣化度診断装置は、電動機の
巻線のようにその表面に巻線の太さに近似した凹凸が所
定の周期で形成された絶縁物の劣化判定に用いた場合、
図１５の劣化度特性図に示すように測定結果の劣化度θ
が測定点ごとに大きく変化し、例えば、図１７に示す実
測特性図に示すように測定点により測定値が大きく変化
してしまうことが分かった。そのためこの劣化度診断装
置による劣化判定のためには、多数の測定を行なって劣
化度の平均値を算出する必要があり、凹凸を有する被測
定物の劣化診断には向いていなかった。
巻線のようにその表面に巻線の太さに近似した凹凸が所
定の周期で形成された絶縁物の劣化判定に用いた場合、
図１５の劣化度特性図に示すように測定結果の劣化度θ
が測定点ごとに大きく変化し、例えば、図１７に示す実
測特性図に示すように測定点により測定値が大きく変化
してしまうことが分かった。そのためこの劣化度診断装
置による劣化判定のためには、多数の測定を行なって劣
化度の平均値を算出する必要があり、凹凸を有する被測
定物の劣化診断には向いていなかった。
【０００５】本発明の目的とするところは、表面に凹凸
を有する被測定物でも機器の運転を停止させることなく
劣化度を診断することができる劣化度診断装置を提供す
るにある。
を有する被測定物でも機器の運転を停止させることなく
劣化度を診断することができる劣化度診断装置を提供す
るにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、光源からの照射光を照射用光ファイバで導
いて所定の周期で凹凸を有する被測定物表面に照射し、
この被測定物表面からの反射光を受光用光ファイバを用
いて光量測定部に導き、この光量測定部の出力に基づい
て劣化度を判定する劣化度診断装置において、上記光量
測定部からの出力より各波長における反射吸収光度から
上記各波長間の反射吸光度差あるいは反射吸光度比を演
算し、さらに予め上記被測定物の劣化度と上記波長間の
上記反射吸光度差あるいは反射吸光度比との関係から比
較演算する劣化度演算部を設け、上記照射用光ファイバ
と上記受光用光ファイバは、上記照射用光ファイバの照
射光範囲と、上記受光用光ファイバの受光範囲の重なっ
た投受光範囲の直径Ｄを、上記被測定物表面に形成され
た凹凸の周期の整数倍の大きさにしたことを特徴とす
る。
するために、光源からの照射光を照射用光ファイバで導
いて所定の周期で凹凸を有する被測定物表面に照射し、
この被測定物表面からの反射光を受光用光ファイバを用
いて光量測定部に導き、この光量測定部の出力に基づい
て劣化度を判定する劣化度診断装置において、上記光量
測定部からの出力より各波長における反射吸収光度から
上記各波長間の反射吸光度差あるいは反射吸光度比を演
算し、さらに予め上記被測定物の劣化度と上記波長間の
上記反射吸光度差あるいは反射吸光度比との関係から比
較演算する劣化度演算部を設け、上記照射用光ファイバ
と上記受光用光ファイバは、上記照射用光ファイバの照
射光範囲と、上記受光用光ファイバの受光範囲の重なっ
た投受光範囲の直径Ｄを、上記被測定物表面に形成され
た凹凸の周期の整数倍の大きさにしたことを特徴とす
る。
【０００７】
【作用】本発明による劣化度診断装置は上述の如く、光
量測定部からの出力より各波長における反射吸収光度か
ら各波長間の反射吸光度差あるいは反射吸光度比を演算
し、さらに予め被測定物の劣化度と波長間の反射吸光度
差あるいは反射吸光度比との関係から比較演算する劣化
度演算部を設けたため、稼働中の機器の運転を停止する
ことなく、材料の劣化度を非破壊で検出することができ
る。また照射用光ファイバを伝送して被測定物の表面に
照射される照射領域と、被測定物の表面からの反射光を
受光する受光用光ファイバの受光領域が重なった投受光
領域の幅を、被測定物の表面に形成された凹凸の周期ピ
ッチの整数倍の大きさにしたため、凹凸を有する被測定
物の場合でも、測定個所は凹凸の１ピッチあるいはその
整数倍となっているので、それぞれの測定点から凹部と
凸部の平均測定値が得られ、従来のように多数の測定を
行なって劣化度の平均値を算出する必要がない。
量測定部からの出力より各波長における反射吸収光度か
ら各波長間の反射吸光度差あるいは反射吸光度比を演算
し、さらに予め被測定物の劣化度と波長間の反射吸光度
差あるいは反射吸光度比との関係から比較演算する劣化
度演算部を設けたため、稼働中の機器の運転を停止する
ことなく、材料の劣化度を非破壊で検出することができ
る。また照射用光ファイバを伝送して被測定物の表面に
照射される照射領域と、被測定物の表面からの反射光を
受光する受光用光ファイバの受光領域が重なった投受光
領域の幅を、被測定物の表面に形成された凹凸の周期ピ
ッチの整数倍の大きさにしたため、凹凸を有する被測定
物の場合でも、測定個所は凹凸の１ピッチあるいはその
整数倍となっているので、それぞれの測定点から凹部と
凸部の平均測定値が得られ、従来のように多数の測定を
行なって劣化度の平均値を算出する必要がない。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面によって説明す
る。図１は本発明の一実施例による劣化度診断装置のブ
ロック図である。波長の異なる複数の光源６，１４は、
切替部３，４を介してレファレンス光ファイバ７と照射
用光ファイバ９に接続され、レファレンス光ファイバ７
は切替部５を介して光量測定部８に接続され、この光量
測定部８は劣化度演算部１に接続されている。一方、照
射用光ファイバ９は反射光測定部１０内の被測定物１１
の表面に導かれており、その反射光を測定する受光用光
ファイバ１３は切替部５を介して光量測定部８に接続さ
れている。劣化度演算部１は測定の手順に沿って自動的
に切替制御部２に信号を送信し、切替部３〜５を切替制
御する。
る。図１は本発明の一実施例による劣化度診断装置のブ
ロック図である。波長の異なる複数の光源６，１４は、
切替部３，４を介してレファレンス光ファイバ７と照射
用光ファイバ９に接続され、レファレンス光ファイバ７
は切替部５を介して光量測定部８に接続され、この光量
測定部８は劣化度演算部１に接続されている。一方、照
射用光ファイバ９は反射光測定部１０内の被測定物１１
の表面に導かれており、その反射光を測定する受光用光
ファイバ１３は切替部５を介して光量測定部８に接続さ
れている。劣化度演算部１は測定の手順に沿って自動的
に切替制御部２に信号を送信し、切替部３〜５を切替制
御する。
【０００９】まず、各波長に対するレファレンス光量を
測定する場合、劣化度演算部１は切替部４，５を図示の
実線で示す接続から点線で示す接続に切り替える。光源
６から発生したピーク波長λ１の単色光は、切替部３か
ら切替部４を通り、さらにレファレンス光ファイバ７か
ら切替部５を通り光量測定部８に伝達される。光量測定
部８では光源６からのピーク波長λ１の単色光のレファ
レンス光量Ｉ１を計測して、劣化度演算部１に出力し、
劣化度演算部１では光源６のレファレンス光量Ｉ１を記
憶する。次いで、劣化度演算部１は切替部３〜５を図示
の実線で示す接続から点線で示す接続に切り替え、光源
６のピーク波長λ１とは異なる光源１４のピーク波長λ
２の単色光を用いて同じ操作が行なわれ、劣化度演算部
１において光源１４のレファレンス光量１２が記憶され
る。
測定する場合、劣化度演算部１は切替部４，５を図示の
実線で示す接続から点線で示す接続に切り替える。光源
６から発生したピーク波長λ１の単色光は、切替部３か
ら切替部４を通り、さらにレファレンス光ファイバ７か
ら切替部５を通り光量測定部８に伝達される。光量測定
部８では光源６からのピーク波長λ１の単色光のレファ
レンス光量Ｉ１を計測して、劣化度演算部１に出力し、
劣化度演算部１では光源６のレファレンス光量Ｉ１を記
憶する。次いで、劣化度演算部１は切替部３〜５を図示
の実線で示す接続から点線で示す接続に切り替え、光源
６のピーク波長λ１とは異なる光源１４のピーク波長λ
２の単色光を用いて同じ操作が行なわれ、劣化度演算部
１において光源１４のレファレンス光量１２が記憶され
る。
【００１０】次に、被測定物１１である絶縁物表面の反
射光量の測定を行なう場合、劣化度演算部１は切替部４
および切替部５を図示の実線で示す接続に切り替える。
従って、光源６からのピーク波長λ１の単色光は、切替
部３，４を介して照射用光ファイバ９を伝送して反射光
測定部１０内で被測定物１１の表面に照射される。図３
は反射光測定部１０の近傍を拡大して示す部分破断斜視
図であり、反射光測定部１０は外部の迷光を遮断する構
造を有しており、照射用光ファイバ９から伝送されて被
測定物１１の表面に照射された反射光１２は受光用光フ
ァイバ１３で受けられ、その伝送光は図１の切替部５を
介して光量測定部８に送られて反射光量Ｉ１′が測定さ
れ、劣化度演算部１に出力される。このとき劣化度演算
部１では、次の数式（１）によってピーク波長λ１にお
ける反射率Ｒλ１が算出されて記憶される。 Ｒλ１＝１００×Ｉ１′／Ｉ１ （１） その後、切替部３を図示の実線で示す接続から点線で示
す接続に切り替え、同様にして光源１４から発生したピ
ーク波長λ２の単色光を用いて同じ操作が行なわれ、劣
化度演算部１で次の数式（２）によってピーク波長λ２
における反射率Ｒλ２が算出されてそれが記憶される。 Ｒλ２＝１００×Ｉ２′／Ｉ２ （２） このようにして、ピーク波長λ１，λ２における反射率
が得られ、さらに劣化度演算部１においてはピーク波長
λ１，λ２の波長間の反射吸光度差△Ａλ１λ２を次の
数式（３）により得る。 △Ａλ１λ２＝Ａλ１−Ａλ２ （３） また、関数発生部１５には、図４の特性図に示すような
絶縁物の劣化度に対応した反射吸光度差△Ａλがマスタ
ーカーブとして予め記憶されており、これを劣化度演算
部１に出力して実測の反射吸光度差△Ａλ１λ２とから
劣化度演算部１で劣化度θを判定し、外部に測定結果と
して出力する。
射光量の測定を行なう場合、劣化度演算部１は切替部４
および切替部５を図示の実線で示す接続に切り替える。
従って、光源６からのピーク波長λ１の単色光は、切替
部３，４を介して照射用光ファイバ９を伝送して反射光
測定部１０内で被測定物１１の表面に照射される。図３
は反射光測定部１０の近傍を拡大して示す部分破断斜視
図であり、反射光測定部１０は外部の迷光を遮断する構
造を有しており、照射用光ファイバ９から伝送されて被
測定物１１の表面に照射された反射光１２は受光用光フ
ァイバ１３で受けられ、その伝送光は図１の切替部５を
介して光量測定部８に送られて反射光量Ｉ１′が測定さ
れ、劣化度演算部１に出力される。このとき劣化度演算
部１では、次の数式（１）によってピーク波長λ１にお
ける反射率Ｒλ１が算出されて記憶される。 Ｒλ１＝１００×Ｉ１′／Ｉ１ （１） その後、切替部３を図示の実線で示す接続から点線で示
す接続に切り替え、同様にして光源１４から発生したピ
ーク波長λ２の単色光を用いて同じ操作が行なわれ、劣
化度演算部１で次の数式（２）によってピーク波長λ２
における反射率Ｒλ２が算出されてそれが記憶される。 Ｒλ２＝１００×Ｉ２′／Ｉ２ （２） このようにして、ピーク波長λ１，λ２における反射率
が得られ、さらに劣化度演算部１においてはピーク波長
λ１，λ２の波長間の反射吸光度差△Ａλ１λ２を次の
数式（３）により得る。 △Ａλ１λ２＝Ａλ１−Ａλ２ （３） また、関数発生部１５には、図４の特性図に示すような
絶縁物の劣化度に対応した反射吸光度差△Ａλがマスタ
ーカーブとして予め記憶されており、これを劣化度演算
部１に出力して実測の反射吸光度差△Ａλ１λ２とから
劣化度演算部１で劣化度θを判定し、外部に測定結果と
して出力する。
【００１１】一般に、有機材料の熱劣化に伴う反射吸光
度スペクトルの変化は、図２で示す特性曲線で代表さ
れ、劣化に伴って可視領域の短波長側で反射吸光度は著
しい増加を示し、光量測定部８の測定レンジ上の制約か
ら６６０ｎｍ未満の波長領域では機器の寿命点まで使用
されている材料の反射吸光度を測定し続けることが実質
的に困難である。この短波長側での反射吸光度の増加
は、主に材料の熱酸化劣化反応による電子遷移吸収損失
の増大に起因する。また劣化度の増大に伴って反射吸光
度Ａλは短波長側ほど増加するため、任意の二波長間の
反射吸光度差△Ａλも同様に増加する。ここで、λ１＜
λ２とすると、図２においてピーク波長λ１（ｎｍ）と
ピーク波長λ２（ｎｍ）間の反射吸光度差△Ａはを劣化
度の大きい材料から順にα１＞α２＞α３という関係が
成り立つ。
度スペクトルの変化は、図２で示す特性曲線で代表さ
れ、劣化に伴って可視領域の短波長側で反射吸光度は著
しい増加を示し、光量測定部８の測定レンジ上の制約か
ら６６０ｎｍ未満の波長領域では機器の寿命点まで使用
されている材料の反射吸光度を測定し続けることが実質
的に困難である。この短波長側での反射吸光度の増加
は、主に材料の熱酸化劣化反応による電子遷移吸収損失
の増大に起因する。また劣化度の増大に伴って反射吸光
度Ａλは短波長側ほど増加するため、任意の二波長間の
反射吸光度差△Ａλも同様に増加する。ここで、λ１＜
λ２とすると、図２においてピーク波長λ１（ｎｍ）と
ピーク波長λ２（ｎｍ）間の反射吸光度差△Ａはを劣化
度の大きい材料から順にα１＞α２＞α３という関係が
成り立つ。
【００１２】図５は、表面汚損のない絶縁物表面上で測
定した場合の反射吸光度スペクトルと、同じ劣化度で表
面汚損のある絶縁物表面上で測定した場合の反射吸光度
スペクトルを示している。ピーク波長λ１，λ２間にお
ける反射吸光度差ΔＡλを表面汚損がないときΔαと
し、また表面汚損があるときΔα′とすると、絶縁材料
が同じ劣化度であれば汚損の有無に関係なくΔα≒Δ
α′となる。表面の汚損は反射光の絶対強度を変化させ
るが、一般に波長依存性が小さく、特に後述する波長領
域では波長に依らず一定であると考えて良い。同様のこ
とは、凹凸を有する絶縁物の表面における測定に対して
も当てはまる。このようにして、任意の二波長間の反射
吸光度差ΔＡλを用いれば被測定物１１の表面の汚損並
びに形状の影響を殆ど受けずに劣化度を測定することが
できる。
定した場合の反射吸光度スペクトルと、同じ劣化度で表
面汚損のある絶縁物表面上で測定した場合の反射吸光度
スペクトルを示している。ピーク波長λ１，λ２間にお
ける反射吸光度差ΔＡλを表面汚損がないときΔαと
し、また表面汚損があるときΔα′とすると、絶縁材料
が同じ劣化度であれば汚損の有無に関係なくΔα≒Δ
α′となる。表面の汚損は反射光の絶対強度を変化させ
るが、一般に波長依存性が小さく、特に後述する波長領
域では波長に依らず一定であると考えて良い。同様のこ
とは、凹凸を有する絶縁物の表面における測定に対して
も当てはまる。このようにして、任意の二波長間の反射
吸光度差ΔＡλを用いれば被測定物１１の表面の汚損並
びに形状の影響を殆ど受けずに劣化度を測定することが
できる。
【００１３】また特開平３−２２６６５１号公報に記載
のように、劣化度は換算時間θで表わすのが一般的であ
る。この換算時間θで表わすことにより、様々な熱履歴
を有する絶縁材料であっても換算時間θが等しければ同
じ劣化度を表すことになり、換算時間θ（Ｈｒ）は図１
９に示した数式（４）で定義される。同式で、ΔＥは熱
劣化のみかけの活性化エネルギー（Ｊ／ｍｏｌ），Ｒは
気体定数（Ｊ／Ｋ／ｍｏｌ），Ｔは熱劣化の絶対温度
（Ｋ），ｔは劣化時間（Ｈｒ）である。絶縁物を形成す
る樹脂やオイル等のΔＥは数種の劣化温度に対する反射
吸光度差ΔＡλ１λ２の変化をアレニウスプロットする
ことによって容易に換算することができる。さらに、予
め求めておいた樹脂やオイル等を用いた機器の寿命点に
おける換算時間をθ０とすれば、実測から求めた換算時
間θとの差Δθが余寿命に相当する換算時間となり、劣
化度判定の尺度となる。すなわち、余寿命Δθ（Ｈｒ）
は、図２０に示す数式（５）で表され、この数式（５）
により、時間ｔ以降の機器の使用温度条件が定まれば余
寿命の時間Δｔ（＝ｔ０−ｔ）を求めることができる。
のように、劣化度は換算時間θで表わすのが一般的であ
る。この換算時間θで表わすことにより、様々な熱履歴
を有する絶縁材料であっても換算時間θが等しければ同
じ劣化度を表すことになり、換算時間θ（Ｈｒ）は図１
９に示した数式（４）で定義される。同式で、ΔＥは熱
劣化のみかけの活性化エネルギー（Ｊ／ｍｏｌ），Ｒは
気体定数（Ｊ／Ｋ／ｍｏｌ），Ｔは熱劣化の絶対温度
（Ｋ），ｔは劣化時間（Ｈｒ）である。絶縁物を形成す
る樹脂やオイル等のΔＥは数種の劣化温度に対する反射
吸光度差ΔＡλ１λ２の変化をアレニウスプロットする
ことによって容易に換算することができる。さらに、予
め求めておいた樹脂やオイル等を用いた機器の寿命点に
おける換算時間をθ０とすれば、実測から求めた換算時
間θとの差Δθが余寿命に相当する換算時間となり、劣
化度判定の尺度となる。すなわち、余寿命Δθ（Ｈｒ）
は、図２０に示す数式（５）で表され、この数式（５）
により、時間ｔ以降の機器の使用温度条件が定まれば余
寿命の時間Δｔ（＝ｔ０−ｔ）を求めることができる。
【００１４】図９は光ファイバ端面部の斜視図を示して
おり、電動機の巻線表面には巻線１９の太さに近似した
凹凸が所定の周期で発生しており、照射用光ファイバ９
を伝送して被測定物１１の表面に照射される照射領域９
ａと、被測定物１１の表面からの反射光１２を受光する
受光用光ファイバ１３の受光領域１３ａが重なった投受
光領域１２ａの幅Ｄを、巻線１９の太さによる凹凸の周
期ピッチＰの整数倍の大きさを持つようにしている。そ
のため、被測定物１１の表面の巻線１９の太さに近似し
た凹凸による劣化度の変動に対しては、図８の特性図に
示すように常に平均的な反射光量を計測することができ
る。図９に示した投受光領域１２ａの幅Ｄを巻線１９に
よる凹凸の周期ピッチＰの整数倍となるように、例え
ば、巻線１９による凹凸の周期ピッチＰが１．４ｍｍの
場合、先端径が１．３ｍｍの照射用光ファイバ９と受光
用光ファイバ１３を用い、投受光領域１２ａの幅Ｄが
２．８ｍｍとなるように被測定物１１の表面までの距離
を調整すると、投受光領域１２ａの幅Ｄを巻線１９によ
る凹凸の周期ピッチＰの２倍となる。このときの劣化度
実測特性図を図１７に示しており、平均的な反射光量を
計測することができる。これは図１５に示したように照
射用光ファイバ９と受光用光ファイバ１３を構成した場
合と比較することによって一層明確になる。つまり、図
１５は照射用光ファイバ９を伝送して被測定物１１の表
面に照射される照射領域と、被測定物１１の表面からの
反射光１２を受光する受光用光ファイバ１３の受光領域
が重なった投受光領域１２ａの幅Ｄを、巻線１９の太さ
による凹凸の周期ピッチＰとは無関係に定めたもので、
周期ピッチＰが１．４ｍｍであるのに対し、照射用光フ
ァイバ９の照射光範囲と受光用光ファイバ１３の受光範
囲の重なった投受光範囲１２ａの直径Ｄを１．１ｍｍと
なるようにしている。電動機の巻線表面には巻線１９の
太さに近似した周期で凹凸が発生しており、この凹部は
風による冷却効果が少ないために凸部と比較して劣化度
が大きくなる現象がみられ、照射用光ファイバ９の照射
光範囲と受光用光ファイバ１３の受光範囲の重なった投
受光範囲１２ａの直径Ｄが、巻線１９による凹凸の周期
Ｐと比較して小さいため、図１４の劣化度特性図に示す
ように測定結果の劣化度θが、図８の場合とは異なり測
定点ごとに大きく変化している。その実測特性図は図１
６に示すように、測定点により測定値が大きく変化して
いる。そのため、多数の測定を行なって劣化度の平均値
を算出する必要があった。
おり、電動機の巻線表面には巻線１９の太さに近似した
凹凸が所定の周期で発生しており、照射用光ファイバ９
を伝送して被測定物１１の表面に照射される照射領域９
ａと、被測定物１１の表面からの反射光１２を受光する
受光用光ファイバ１３の受光領域１３ａが重なった投受
光領域１２ａの幅Ｄを、巻線１９の太さによる凹凸の周
期ピッチＰの整数倍の大きさを持つようにしている。そ
のため、被測定物１１の表面の巻線１９の太さに近似し
た凹凸による劣化度の変動に対しては、図８の特性図に
示すように常に平均的な反射光量を計測することができ
る。図９に示した投受光領域１２ａの幅Ｄを巻線１９に
よる凹凸の周期ピッチＰの整数倍となるように、例え
ば、巻線１９による凹凸の周期ピッチＰが１．４ｍｍの
場合、先端径が１．３ｍｍの照射用光ファイバ９と受光
用光ファイバ１３を用い、投受光領域１２ａの幅Ｄが
２．８ｍｍとなるように被測定物１１の表面までの距離
を調整すると、投受光領域１２ａの幅Ｄを巻線１９によ
る凹凸の周期ピッチＰの２倍となる。このときの劣化度
実測特性図を図１７に示しており、平均的な反射光量を
計測することができる。これは図１５に示したように照
射用光ファイバ９と受光用光ファイバ１３を構成した場
合と比較することによって一層明確になる。つまり、図
１５は照射用光ファイバ９を伝送して被測定物１１の表
面に照射される照射領域と、被測定物１１の表面からの
反射光１２を受光する受光用光ファイバ１３の受光領域
が重なった投受光領域１２ａの幅Ｄを、巻線１９の太さ
による凹凸の周期ピッチＰとは無関係に定めたもので、
周期ピッチＰが１．４ｍｍであるのに対し、照射用光フ
ァイバ９の照射光範囲と受光用光ファイバ１３の受光範
囲の重なった投受光範囲１２ａの直径Ｄを１．１ｍｍと
なるようにしている。電動機の巻線表面には巻線１９の
太さに近似した周期で凹凸が発生しており、この凹部は
風による冷却効果が少ないために凸部と比較して劣化度
が大きくなる現象がみられ、照射用光ファイバ９の照射
光範囲と受光用光ファイバ１３の受光範囲の重なった投
受光範囲１２ａの直径Ｄが、巻線１９による凹凸の周期
Ｐと比較して小さいため、図１４の劣化度特性図に示す
ように測定結果の劣化度θが、図８の場合とは異なり測
定点ごとに大きく変化している。その実測特性図は図１
６に示すように、測定点により測定値が大きく変化して
いる。そのため、多数の測定を行なって劣化度の平均値
を算出する必要があった。
【００１５】上述した照射用光ファイバ９から照射する
照射領域９ａと、反射光１２を受光する受光用光ファイ
バ１３の受光領域１３ａが重なった投受光領域１２ａ
は、使用するファイバの形状や配置によって様々な投受
光領域が得られる。図１０、図１１、図１２および図１
３は、照射用光ファイバ９と受光用光ファイバ１３のそ
れぞれ異なる組み合わせなどによって必要とされる形態
の投受光領域１２ａを得たものである。
照射領域９ａと、反射光１２を受光する受光用光ファイ
バ１３の受光領域１３ａが重なった投受光領域１２ａ
は、使用するファイバの形状や配置によって様々な投受
光領域が得られる。図１０、図１１、図１２および図１
３は、照射用光ファイバ９と受光用光ファイバ１３のそ
れぞれ異なる組み合わせなどによって必要とされる形態
の投受光領域１２ａを得たものである。
【００１６】図６は本発明の他の実施例による劣化度診
断装置のブロック図を示しており、先の実施例では光源
６から発生したピーク波長λ１の単色光と、光源１４か
ら発生したピーク波長λ２の単色光とを切り替えて用い
ているのに対して、本実施例ではピーク波長λ１，λ
２，λ３の単色光の光源６，１４，１８を共通に接続し
ている。ピーク波長λ１，λ２，λ３の単色光の光源
６，１４，１８は、光結合器１６で結合されて１本の光
ファイバとして切替部４に接続しているが、光ファイバ
中を伝送する光には干渉性がないので良好に動作し、被
測定物１１の表面からの反射光１２は、光量測定部８に
組み込まれたそれぞれの波長に対応したフィルタが時分
割で動作させられて各波長に対する光量を瞬時に測定し
ている。劣化度演算部１では、ピーク波長λ１〜λ３に
おける反射率Ｒλ１〜Ｒλ３が算出されると共に記憶さ
れ、反射率Ｒλ１〜Ｒλ３から劣化度演算部１において
各波長間のデータのうち任意の二波長間の反射吸光度差
ΔＡλλ′を次の数式（６）から求めるようにしてい
る。
断装置のブロック図を示しており、先の実施例では光源
６から発生したピーク波長λ１の単色光と、光源１４か
ら発生したピーク波長λ２の単色光とを切り替えて用い
ているのに対して、本実施例ではピーク波長λ１，λ
２，λ３の単色光の光源６，１４，１８を共通に接続し
ている。ピーク波長λ１，λ２，λ３の単色光の光源
６，１４，１８は、光結合器１６で結合されて１本の光
ファイバとして切替部４に接続しているが、光ファイバ
中を伝送する光には干渉性がないので良好に動作し、被
測定物１１の表面からの反射光１２は、光量測定部８に
組み込まれたそれぞれの波長に対応したフィルタが時分
割で動作させられて各波長に対する光量を瞬時に測定し
ている。劣化度演算部１では、ピーク波長λ１〜λ３に
おける反射率Ｒλ１〜Ｒλ３が算出されると共に記憶さ
れ、反射率Ｒλ１〜Ｒλ３から劣化度演算部１において
各波長間のデータのうち任意の二波長間の反射吸光度差
ΔＡλλ′を次の数式（６）から求めるようにしてい
る。
【００１７】ΔＡλλ′＝Ａλ−Ａλ′ （６） また、関数発生部１５には、上述したように図４の特性
図に示すような絶縁物の劣化度に対応した反射吸光度差
が図４に示すようなマスターカーブとして予め記憶され
ており、劣化度演算部１に出力して、この記憶された関
数値と実測の反射吸光度差ΔＡλλ′から劣化度演算部
１で劣化度を判定し、外部に測定結果として出力するも
のであり、先の実施例と同様の効果を得ることができ
る。
図に示すような絶縁物の劣化度に対応した反射吸光度差
が図４に示すようなマスターカーブとして予め記憶され
ており、劣化度演算部１に出力して、この記憶された関
数値と実測の反射吸光度差ΔＡλλ′から劣化度演算部
１で劣化度を判定し、外部に測定結果として出力するも
のであり、先の実施例と同様の効果を得ることができ
る。
【００１８】図７は本発明の更に異なる実施例による劣
化度診断装置のブロック図を示しており、光源にハロゲ
ンランプ等の白色光源１７を用いており、光量測定部８
には干渉フィルタからなる分光器が組み込まれて、５０
０〜９００ｎｍの各波長の光量を瞬時に測定するように
している。図１の実施例と同様に、まず、５００〜９０
０ｎｍの各波長に対するレファレンス光量の測定を行な
い、被測定物表面１１の表面からの反射光１２に対し
て、光量測定部８で反射光量が測定され劣化度演算部１
に結果が出力される。劣化度演算部１では、波長５００
〜９００ｎｍにおける反射率Ｒ５００〜Ｒ９００が連続
的に算出され記憶され、波長５００〜９００ｎｍの反射
率Ｒ５００〜Ｒ９００から任意の二波長間の反射吸光度
差ΔＡλλ′を上述の数式（６）から求め、関数発生部
１５に予め記憶された図４に示すような絶縁物の劣化度
に対応した反射吸光度差の図４に示すようなマスターカ
ーブによる関数値と実測の反射吸光度差ΔＡλλ′から
劣化度演算部１で劣化度を判定し、外部に判定結果とし
て出力するようにしている。
化度診断装置のブロック図を示しており、光源にハロゲ
ンランプ等の白色光源１７を用いており、光量測定部８
には干渉フィルタからなる分光器が組み込まれて、５０
０〜９００ｎｍの各波長の光量を瞬時に測定するように
している。図１の実施例と同様に、まず、５００〜９０
０ｎｍの各波長に対するレファレンス光量の測定を行な
い、被測定物表面１１の表面からの反射光１２に対し
て、光量測定部８で反射光量が測定され劣化度演算部１
に結果が出力される。劣化度演算部１では、波長５００
〜９００ｎｍにおける反射率Ｒ５００〜Ｒ９００が連続
的に算出され記憶され、波長５００〜９００ｎｍの反射
率Ｒ５００〜Ｒ９００から任意の二波長間の反射吸光度
差ΔＡλλ′を上述の数式（６）から求め、関数発生部
１５に予め記憶された図４に示すような絶縁物の劣化度
に対応した反射吸光度差の図４に示すようなマスターカ
ーブによる関数値と実測の反射吸光度差ΔＡλλ′から
劣化度演算部１で劣化度を判定し、外部に判定結果とし
て出力するようにしている。
【００１９】尚、上述の実施例では光量測定部８からの
出力より各波長における反射吸光度Ａλから各波長間の
反射吸光度差を演算するようにしたが、図３に示した反
射吸収光度Ａλから反射吸光度比を得、図１に示した関
数発生部１５には、図１８の特性図に示すような絶縁物
の劣化度に対応した反射吸光度比ＡＲ′をマスターカー
ブとして予め記憶され、これを劣化度演算部１に出力し
て実測の反射吸光度比から劣化度演算部１で劣化度θを
判定し、外部に測定結果として出力するようにしても、
ほぼ同等の効果を得ることができる。
出力より各波長における反射吸光度Ａλから各波長間の
反射吸光度差を演算するようにしたが、図３に示した反
射吸収光度Ａλから反射吸光度比を得、図１に示した関
数発生部１５には、図１８の特性図に示すような絶縁物
の劣化度に対応した反射吸光度比ＡＲ′をマスターカー
ブとして予め記憶され、これを劣化度演算部１に出力し
て実測の反射吸光度比から劣化度演算部１で劣化度θを
判定し、外部に測定結果として出力するようにしても、
ほぼ同等の効果を得ることができる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明による劣化度
診断装置は、光量測定部からの出力より各波長における
反射吸収光度から各波長間の反射吸光度差あるいは反射
吸光度比を演算し、さらに予め被測定物の劣化度と波長
間の上記反射吸光度差あるいは反射吸光度比との関係か
ら比較演算する劣化度演算部を設け、照射用光ファイバ
を伝送して被測定物の表面に照射される照射領域と、被
測定物の表面からの反射光を受光する受光用光ファイバ
の受光領域が重なった投受光領域の幅を、被測定物の凹
凸の周期ピッチの正数倍の大きさにしたため、実働中の
機器の運転を停止することなく、また表面に凹凸を有す
る被測定物の場合でも、測定個所による差のない平均的
な劣化度を非破壊で測定することができる。
診断装置は、光量測定部からの出力より各波長における
反射吸収光度から各波長間の反射吸光度差あるいは反射
吸光度比を演算し、さらに予め被測定物の劣化度と波長
間の上記反射吸光度差あるいは反射吸光度比との関係か
ら比較演算する劣化度演算部を設け、照射用光ファイバ
を伝送して被測定物の表面に照射される照射領域と、被
測定物の表面からの反射光を受光する受光用光ファイバ
の受光領域が重なった投受光領域の幅を、被測定物の凹
凸の周期ピッチの正数倍の大きさにしたため、実働中の
機器の運転を停止することなく、また表面に凹凸を有す
る被測定物の場合でも、測定個所による差のない平均的
な劣化度を非破壊で測定することができる。
【図１】本発明の一実施例による劣化度診断装置のブロ
ック図である。
ック図である。
【図２】絶縁物の反射吸光度スペクトルの特性図であ
る。
る。
【図３】図１に示した劣化度診断装置の反射光測定部を
拡大して示す斜視図である。
拡大して示す斜視図である。
【図４】絶縁物の劣化度に対応した反射吸光度差のマス
ターカーブである。
ターカーブである。
【図５】反射吸光度スペクトルの特性図である。
【図６】本発明の他の実施例による劣化度診断装置のブ
ロック図である。
ロック図である。
【図７】本発明の更に異なる実施例による劣化度診断装
置のブロック図である。
置のブロック図である。
【図８】図１に示した劣化度診断装置の劣化度特性図で
ある。
ある。
【図９】図１に示した劣化度診断装置の光ファイバ端面
部の斜視図である。
部の斜視図である。
【図１０】本発明の他の実施例による劣化度診断装置の
照射用光ファイバと受光用光ファイバの組み合わせ図で
ある。
照射用光ファイバと受光用光ファイバの組み合わせ図で
ある。
【図１１】本発明のさらに他の実施例による劣化度診断
装置の照射用光ファイバと受光用光ファイバの組み合わ
せ図である。
装置の照射用光ファイバと受光用光ファイバの組み合わ
せ図である。
【図１２】本発明のさらに他の実施例による劣化度診断
装置の照射用光ファイバと受光用光ファイバの組み合わ
せ図である。
装置の照射用光ファイバと受光用光ファイバの組み合わ
せ図である。
【図１３】本発明のさらに他の実施例による劣化度診断
装置の照射用光ファイバと受光用光ファイバの組み合わ
せ図である。
装置の照射用光ファイバと受光用光ファイバの組み合わ
せ図である。
【図１４】従来の劣化度診断装置の劣化度特性図であ
る。
る。
【図１５】従来の劣化度診断装置の光ファイバ端面部を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図１６】従来の劣化度診断装置による実測特性図であ
る。
る。
【図１７】図１に示した劣化度診断装置の実測特性図で
ある。
ある。
【図１８】絶縁物の劣化度に対応した反射吸光度比のマ
スターカーブである。
スターカーブである。
【図１９】換算時間θを求める数式である。
【図２０】余寿命Δθを求める数式である。
１ 劣化度演算部 ６ 光源 ８ 光量測定部 ９ 照射用光ファイバ １０ 光量測定部 １１ 被測定物 １２ 反射光 １２ａ 投受光領域 １３ 受光用光ファイバ １４ 光源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横森 経雄 東京都千代田区神田錦町１丁目６番地 株式会社日立ビルシステムサービス内 (72)発明者 竹澤 由高 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (56)参考文献 特開 平４−82942（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−110850（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 21/84 - 21/958
Claims (2)
- 【請求項１】 光源からの照射光を照射用光ファイバで
導いて所定の周期で凹凸を有する被測定物表面に照射
し、この被測定物表面からの反射光を受光用光ファイバ
を用いて光量測定部に導き、この光量測定部の出力に基
づいて劣化度を判定する劣化度診断装置において、上記
光量測定部からの出力より各波長における反射吸収光度
から上記各波長間の反射吸光度差を演算し、さらに予め
上記被測定物の劣化度と上記波長間の上記反射吸光度差
との関係から比較演算する劣化度演算部を設け、上記照
射用光ファイバと上記受光用光ファイバは、上記照射用
光ファイバの照射光範囲と、上記受光用光ファイバの受
光範囲の重なった投受光範囲の直径Ｄを、上記被測定物
表面に形成された凹凸の周期の整数倍の大きさにしたこ
とを特徴とする材料の劣化度診断装置。 - 【請求項２】 光源からの照射光を照射用光ファイバで
導いて所定の周期で凹凸を有する被測定物表面に照射
し、この被測定物表面からの反射光を受光用光ファイバ
を用いて光量測定物に導き、この光量測定部の出力に基
づいて劣化度を判定する劣化度診断装置において、上記
光量測定部からの出力より各波長における反射吸収光度
から上記各波長間の反射吸光度比を演算し、さらに予め
上記被測定物の劣化度と上記波長間の上記反射吸被度比
との関係から比較演算する劣化度演算部を設け、上記照
射用光ファイバと上記受光用光ファイバは、上記照明用
光ファイバの照射光範囲と、上記受光用光ファイバの受
光範囲の重なった投受光範囲の直径Ｄを、上記被測定物
表面に形成された凹凸の周期の整数倍の大きさにしたこ
とを特徴とする材料の劣化度診断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08824095A JP3205212B2 (ja) | 1995-04-13 | 1995-04-13 | 劣化度診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08824095A JP3205212B2 (ja) | 1995-04-13 | 1995-04-13 | 劣化度診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08285787A JPH08285787A (ja) | 1996-11-01 |
| JP3205212B2 true JP3205212B2 (ja) | 2001-09-04 |
Family
ID=13937342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08824095A Expired - Fee Related JP3205212B2 (ja) | 1995-04-13 | 1995-04-13 | 劣化度診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3205212B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005301065A (ja) * | 2004-04-14 | 2005-10-27 | Olympus Corp | 観察装置 |
| KR20230070716A (ko) * | 2021-11-15 | 2023-05-23 | 한국전력공사 | Xple 절연체 열화 진단 장치 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007225326A (ja) * | 2006-02-21 | 2007-09-06 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 電力ケーブル用高分子絶縁材料の劣化診断方法 |
| JP5012997B2 (ja) * | 2008-04-24 | 2012-08-29 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 誘導加熱装置の劣化診断装置 |
-
1995
- 1995-04-13 JP JP08824095A patent/JP3205212B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005301065A (ja) * | 2004-04-14 | 2005-10-27 | Olympus Corp | 観察装置 |
| KR20230070716A (ko) * | 2021-11-15 | 2023-05-23 | 한국전력공사 | Xple 절연체 열화 진단 장치 |
| KR102655984B1 (ko) | 2021-11-15 | 2024-04-11 | 한국전력공사 | Xlpe 절연체 열화 진단 장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08285787A (ja) | 1996-11-01 |
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|---|---|---|---|
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