JP3210330B2 - 電気的アーク及び無線周波数のスペクトル検出 - Google Patents

電気的アーク及び無線周波数のスペクトル検出

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    • G01R31/1272—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials of solid or fluid materials, e.g. insulation films, bulk material; of semiconductors or LV electronic components or parts; of cable, line or wire insulation of cable, line or wire insulation, e.g. using partial discharge measurements

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の利用分野 本発明は無線周波数スペクトル及びアークの検出に関
し、特にその様な無線周波数スペクトル又はアークによ
るダメージを防止するシステムに応答して動作するシス
テムに関する。
従来の技術 アークつまりスパークが最初の無線通信手段として与
えられてから、電気回路内のアークによって発生した無
線周波数ノイズ内の無線周波数スペクトルを検出する必
要性が維持されてきたことは驚きに値する。しかし、こ
のような従来からの必要性は、電力供給システム及び他
の回路内で発生した電気による火災及びアーク事故によ
る重大なダメージによって特に強調されている。この点
に関して、ヒューズ及び回路遮断器は重大な過負荷状態
を防止できるが、これらはヒューズが飛ぶか、又はブレ
ーカが動作するレベル以下の電流を維持し頻繁に発生す
る偶発的アーク及びスパークによる電気的火災及び他の
ダメージを防止するためには一般に効果がなかった。
一方、欠陥の電気的検出は長い間研究されてきた。例
えば、1923年７月17日発行のH.M.Stollerによる米国特
許1,462,053,及び1967年３月７日発行のA.R.Van Cortla
ndt Warringtonによる米国特許3,308,345は欠陥検出に
共振回路の異なる使用を示した。1973年４月17日に発行
されたF.L.Heinsによる米国特許3,728,620は、欠陥警告
及び位置検出用の共振回路として送信ラインを構成し、
前記ラインの終端部には可変周波数源が使用された。19
73年８月７日発行のC.W.Kaiser,Jr.による米国特許3,75
1,606及び1975年９月９日及び1980年10月21日発行のJ.
T.Peoplesによる米国特許3,904,839及び4,229,626は各
々、位相コンパレータ及び他の電子回路を使用するルー
プ欠陥位置検出器を開示している。
1977年２月１日発行のD.R.Robretsによる米国特許4,0
06,410では、システムの配線を伝播しない高周波数成分
のみを処理することで、電気システム内のコロナアーク
の位置を示すことが提案された。1984年８月14日発行の
B.D.Russell,Jr.による米国特許4,466,071は、マイクロ
コンピュータシステムを使用する高インピーダンス欠陥
検出装置及び方法を開示した、1985年９月24日発行のR,
M,Bulleyによる米国特許4,543,424はスペクトルアナラ
イザーの分野での注目すべき技術である。
このような過去の豊富な情報や提案にも拘らず、アー
ク及びスパークによって生じた電気的火災及び他のダメ
ージは引き続き発生し、電力供給システム及び他のシス
テムを荒廃させた。
又、スイッチ動作、ラジオ及びテレビ送信器あるいは
他の源はアーク検出器の誤ったアラームを容易にトリガ
ーするために、誤ったアラームを発生する欠点は問題を
生じている。
他の局面において、機械、回路、及び装置では、予期
せぬアークを早めに検出していれば防止できた被害をし
ばしば受ける。例えば、電気アークの整流子は、金属ブ
ラシホルダーのスプリングが整流子と摩擦して炭素ブラ
シが磨耗したとき、頻繁に被害を受ける。そのような磨
耗には重大なアークが伴うので、そのようなアークを早
めに検出することにより、被害を防止できることがあ
る。本明細書は信頼できるアーク検出が必要な分野に提
供する一例である。
発明の概要 本発明の基本的目的は、前述の問題点を克服し、上記
あるいは後述する要求を満たすことである。
本発明に密接に関係のある目的は、無線周波数ノイズ
における瞬時固有無線周波数を検出する改良された方法
及び装置を検出することである。
この発明に関係する目的は、電気回路で生じたアーク
を検出する改良された方法及び装置を提供することであ
る。
本発明の他の目的は以下に示す開示により明白とな
る。
この発明の主題は無線周波数ノイズ内の瞬時固有無線
周波数の広帯域スペクトルを検出する方法及び装置にあ
る。その方法は、前記広帯域内にある外来狭帯域ノイズ
信号を除去し、前記瞬時固有無線周波数群を、これら瞬
時固有無線周波数の結合周波数に変換し、その結合周波
数から前記スペクトルを検出する工程を有する。
同様な局面から、発明の主題は無線周波数ノイズ内の
瞬時固有無線周波数の広帯域スペクトルを検出する装置
にある。この装置は、無線周波数信号再生器であって、
この再生器は前記スペクトル源に接続される入力と、前
記再生器により再生された１つのスペクトル用の第１出
力と、前記再生器によって再生された他のスペクトル用
の第２出力とを有し；無線周波数ミキサであって、この
ミキサは前記第１出力に接続される第１周波数入力と、
前記第２出力に接続される第２無線周波数入力と、前記
第１及び第２入力に供給される結合無線周波数用の無線
周波数ミキサ出力と有し；結合周波数検出器であって、
この検出器は前記無線周波数ミキサ出力に接続される入
力と、前記ノイズを示す瞬時固有無線周波数の検出され
た結合周波数用の出力を有し；以上の要素を具備する 図面の簡単な説明 発明の主題及びその様々な目的及び特徴は、好適実施
例の好適な説明により明白に理解される。この説明は添
付図面に示した一例を参照して行われ、それらの図面の
中で同一参照番号は同一部品あるいは同等部品を示す。
図１は本発明の一実施例によるアーク目印のRFピック
アップを示す斜視図。
図２は図１のピックアップを示す回路図 図３は本発明の一実施例によるアンプ、フィルタ、ミ
キサアッセンブリのブロック図。
図４はアーク検出及びダメージ防止に使用する本発明
の一実施例による受信復調器、タイミングロジック、リ
レー/LEDアッセンブリのブロック図。
図５は例えば図３の装置に使用できる本発明の代替え
装置のブロック図。
好適実施例の詳細な説明 図面は無線周波数ノイズ内の瞬時固有無線周波数広帯
域スペクトルを検出し、それに応答して動作する方法及
び装置を示し、更に電気回路内のアーク又はスパークの
発生を検出する方法及び装置を示す。これらの図面は全
て本発明の主題に関わる好適実施例である。
更にこの発明によるこれらの方法及び装置は、広帯域
周波数内の外来狭帯域信号を排除し、無線周波数ノイズ
から、そのスペクトルを示す瞬時固有無線周波数群の結
合を検出する。アーク検出を目的として、ここに示され
る方法及び装置は、アークによって生じた瞬時固有無線
周波数により動作し、及びそのアークによって生じた瞬
時固有無線周波数の広帯域信号から、瞬時固有無線周波
数群の結合を検出することで、そのアークの発生を検出
する。
この点に関して、回路内の電流及び接触配線、緩い接
続、干渉、磨耗した炭素ブラシ、欠陥又は弾み過ぎる接
触及び他の不完全な部分は、アーク又はスパークを発生
する可能性がある。そしてこのようなアークから無線周
波数（RF）ノイズが発生し、このノイズは表皮効果（sk
in effect）に従って電気回路の導線を伝播する。実
際、アーク又はスパーク（以後、簡単のため“アーク”
として参照される）によって生じたRFノイズは、固有無
線周波数の広帯域スペクトルを有し、これは本明細書で
アークの“RF目印（RF signature）”と呼ばれる。
アークのRF目印のサンプルはアンテナ、近接フィール
ド容量カプラー（near field capacity coupler）、又
は他のRFエネルギピックアップによって拾うことができ
る。限定する意図なく一例として、図１はフェライトコ
アRFトランス10を示し、このトランスはアーク12のRF目
印を拾う。このアーク12は負荷電流を伝送する配線13
内、あるいは配線13間の干渉又は他の欠陥により、ある
いはスイッチ、交換器又は他の部品の過大アークによっ
て形成される。図示されるトランス10はハーフコア（co
re halves）14及び15からなるフェライトブロックを具
備し、これらのハーフコアはスライス線16に沿って結合
され、帯びラップ（tie wrap）17によって保持される。
配線13はトランス10の一次巻線として機能し、銅ストラ
ップピックアップリンク（copper strap pickup link）
は二次巻線として機能する。
図２は図１で示されたピックアップの回路図を示す。
図１に示す回路基板はフィルタ21を含み、このフィルタ
は入力及び出力整合抵抗22及び23を含み、ピックアップ
出力端子24に供給される。図２に示されるフィルタ21及
び他の図面で示されるフィルタにより、アーク12の目印
として検出された異なる周波数が、同一周波数を有する
外来ノイズにより回路内でシミュレートされないことを
保証する。例えば、ここで説明される回路によって異な
る周波数に類似する周波数で信号を放出する商業的送信
器及び他の無線周波数源がある。これら外来ノイズが本
回路に影響してはならない。この目的に高域フィルタ又
は帯域通過フィルタを使用できる。ここで例として説明
される回路の中で前記目的に使用されるフィルタ21及び
他のフィルタは以下に詳細に説明されるように、例えば
10MHz領域の差周波数が使用される場合、20MHz以下の周
波数を排除し、20MHz以上の周波数を通過するように設
計される。一般に本発明の実施例は、以下に詳細に説明
するように、無線周波数ノイズから、瞬時固有無線周波
数群の結合周波数を有する成分を排除する。
例えば、アーク電流のRF成分は、1MHzから500MHzの特
定範囲内に存在する。本実施例において、20MHz以下のR
F成分はハイパスフィルタ21で減少される。20MHz以上の
アーク目印は、図３に示すようにコネクタ24及び25を介
してアンプ、フィルタ、及びミキサアッセンブリの入力
に接続される。特に、濾波されたRF目印はピックアップ
出力コネクタ24から広帯域入力トランス26（XFMR）の入
力コネクタに供給される。本発明の実施例では、検出器
は20MHzから200MHzの範囲で、−70dbmの平均アークノイ
ズ電力スペクトルレベルに応答する。
入力トランス26の出力信号は、他の20MHzハイパスフ
ィルタ27を介して第１利得部28に供給され、更に20MHz
以下のスペクトル内の信号、即ちパルスノイズが減少す
る。好適にこの利得部28は、0.5MHzから500MHzで28dbを
提供する安定広帯域利得のシールドされたアンプモジュ
ールである。このアンプは次の20MHzハイパスフィルタ2
9を駆動し、このフィルタは他の28db広帯域アンプ31を
駆動する。この第２アンプ31は 1:1 中間トランス32
を駆動する。そのトランスの二次側は非接地均等構成で
動作し、２つの20MHzハイパスフィルタ33及び34をプッ
シュプル（push−pull）で駆動する。各フィルタの駆動
源インピーダンスは、互いに反対側のフィルタによって
示される終端インピーダンスに影響される。これらフィ
ルタ33及び34は均等ミキサ37の２つの入力ポート35及び
36を駆動する。従って、均等ミキサの入力ポートに供給
される20MHz以下の信号レベルは、単一の20MHzハイパス
フィルタの帯域外減衰量以上で減衰される。
図３は無線周波数ノイズとその再生（duplicate）信
号とを混合し、その混合された無線周波数ノイズから、
瞬時固有無線周波数群の差つまり他の結合を検出する方
法及び装置を示す。図３及びこれと同等の回路は無線周
波数ノイズを、32、33、35及び34のような２つの経路に
再生し、そのような２つの経路の１つから得られる無線
周波数ノイズと、それら経路の他の１つから得られる無
線周波数ノイズを混合し、アーク目印つまり他の無線周
波数ノイズ内の瞬時固有無線周波数群の差、即ち他の結
合を発生する。
無線周波数処理システム全体を通して、20MHz以下の
領域内での利得及び信号成分を極小に押さえることに注
意する必要がある。0.5MHzから200MHz範囲内で−70dbm
の広帯域平均ノイズスペクトルがRF入力トランス26に供
給される場合、ミキサ37の各入力に供給される信号は20
MHzから200MHz領域内の−35dbmから−40dbmである。20M
Hz以下では、信号レベルは各ミキサ入力で−70dbmより
少ない。バンドパスフィルタ39の出力は−50dbmから−5
5dbmであり、その中心帯域はフィルタ39の通過帯域であ
る。15dbmの変換損失は、均等ミキサに供給される入力
レベルを考慮すると正しい値である。用語“変換”は、
例えばここで開示されるように、２つの入力信号を結合
して、それらの周波数をその差周波数、即ち他の結合周
波数に変換する周波数変換技術において良く知られてい
る表現である。図示される実施例において、周波数変換
器つまりミキサ37の出力は、検出されるアークの広帯域
RF目印を形成する複数のほとんど連続したノイズパルス
間の瞬間的差周波数から生じる。
リレー切り替え、スイッチノイズ、モータブラシノイ
ズ、外部無線信号などの外来入力は狭帯域信号を生成
し、これら信号はミキサ入力35及び36に共通モード入力
として到達する。このような信号は均等ミキサ37内で相
殺される傾向がある。つまり、時間又は周波数に関して
僅かにオフセットしている場合、それら信号はその差周
波数レベルの重要な信号を生成しない。その結果システ
ムは、アークのRF目印である低レベル広帯域入力には応
答するが、それより遥かに高いレベルの外来干渉には応
答しない。これは安定性及び誤った出力の免疫性を提供
する。
好適実施例では、ミキサ38及びバンドパスフィルタ39
に、10.7MHzの瞬間差周波数を選択した。これは一般に
使用されているIF周波数で、その成分は商業的に入手で
き、国際条約で保護されている。他の保護されたIF周波
数をこの目的に使用することもできる。
バンドパスフィルタ39からの処理された10.7MHz出力
は、端子40を介して、図４に示される集積回路周波数シ
フトキーイング（FSK:frequency shift keying）受信復
調器42に供給される。信号は追加の帯域外周波数信号排
除を目的として、中心周波数10.7MHzの制御された“Q"
同調回路43に供給される。プラスの供給電圧が端子140
を介して供給される。端子40及び140は図３及び４の両
図面で41として示される端子板上に設けられる。実際、
41は両図面で同一の端子板であり、図４に示すようにリ
セット59の予備端子を含む。
FSK受信復調器42の出力は２つの形式で発生する。つ
まり出力44の信号に比例するDC成分、及び出力45の復調
されたホワイトノイズAC成分である。外来の連続波無線
信号が受信器への侵入経路を発見した場合、出力44での
信号レベルは過渡的パルス入力に応答せず、出力45にAC
成分はない。受信器42はその搬送レベルDC出力を44に発
生し、クワドラチュア検出器（quadrature detector）1
42を含む。この検出器142は均等ミキサ37によって生成
された周波数又は位相のオフセットの結果として、45に
ホワイトノイズ出力を発生する。
受信器出力44の搬送波レベルDCは、二経路時定数回路
（dual time constant circuit）47を介して電圧フォロ
ア46に供給される。プラス方向電圧フォロア出力はイン
バータ48及びコンパレータ49の非反転入力を駆動する。
フォロア46とインバータ48の結合出力は２色LED51を駆
動する。このLEDは通常は緑であるが、アークの波長及
び（又は）強度の増加に伴いオレンジから赤に変化す
る。このLED51は“アークインジケータ”と呼ばれる。
フォロア46の第２出力は二経路時定数ネットワーク52
を介してコンパレータ49の非反転入力に供給される。こ
のネットワークはコンデンサ53を含む。受信器42の出力
45からの復調されたホワイトノイズACはAC結合され、54
でクランプされ、復調されたノイズの振幅に比例するマ
イナス方向のDCを提供する。この点に関して、集積回路
受信器42内のクワドラチュア検出器が、均等ミキサ37に
よって生じた周波数又は位相のオフセットの結果とし
て、45にホワイトノイズ出力を生成することが思い出さ
れるであろう。復調されたノイズ振幅に比例するマイナ
ス方向のDCは、二経路時定数ネットワーク56に供給され
る。このネットワークはコンデンサ57を含み、コンパレ
ータ49の反転入力を駆動する。
コンパレータ49をトグル又はラッチするために、両DC
入力が存在し、一方は他のDCレベルをクロスしなければ
ならない。各入力に関係するコンデンサ53及び57のDCレ
ベルの充電及びアークの速度はネットワーク52及び56の
二経路RC時定数によって決定される。これらの値は様々
な結果的最終要求について各々異なっている。コンパレ
ータ49がトグルされ及びラッチされると、プッシュボタ
ン59などを用いてコネクタ41のピン141を接地すること
で、それはリセットされる。
通常動作において、コンパレータ49の出力はローであ
る。この出力は電界効果トランジスタ（FET）61のゲー
トに接続される。このFETのドレインはハイであり、他
のFET62のゲートに接続されている。ゲートをハイに保
持することでFET62は飽和し、リレー63がエネルギ供給
される。FET61及びFET62の両ソースは２色LED65に接続
される。このLEDはアークアラームインジケータで、通
常の色は緑で、アークアラームが発生すると赤に変わ
る。アークアラーム状態のとき、LED65の緑側、FET62及
びリレー65を流れる電流は妨害され、それによりLED65
の緑側は消灯し、リレー63のエネルギ供給は停止する。
コンパレータ49は状態を変え、その出力はハイになり、
それによりFET61は飽和し、LEDの赤側65を動作させる。
プッシュボタン59を押すなどしてコンパレータ49がリセ
ットしたとき、この回路は通常状態に戻る。
ボックス66は、ベルやホーンなどの警告装置、回路遮
断器又は電力遮断スイッチを接続できる端子板でも良
く、又はこのようなアラーム装置、遮断器やスイッチ自
体でも良い。
図示される回路又は本発明の範囲に含まれる回路によ
って検出されるアーク12又は他の有害アークは、重大な
ダメージが発生する前に安全に終端される。
特定の効果効果として、この実施例によってオペレー
タはそのアークの重大度を判断できる。影響のないアー
クはアラームをトリガーしないが、LED51の色をオレン
ジに変える。アラーム状態が電源供給を遮断しないか、
又はアークしている回路を遮断しないシステムでは、オ
ペレータはLED51の色から、そのアークが重大である
か、又は一時的なものかを知らせることができる。
更に本実施例が標準的な部品を使用して実施すること
もこの発明の効果である。例えば、受信復調器42はICタ
イプの広帯域FSK受信器MC13055を使用しても良い。これ
はMOTOROLA Linear and Interface Integrated Circuit
s Catalog（1988）の８−65ページから８−70ページに
掲載されている。その場合、出力44はキャリア検出ピン
13で、他の出力45はデータ出力ピン16であり、前記ペー
ジ８−65に示される他のピン配置は図４に示されるよう
に逆になる。部品46、48及び49の実施例として、MOTORO
LA Circuits Catalogの２−57から２−60ページのQuad
Single Supply Comparators IC type LM139,Aも参照し
なければならない。
同様に、RF/IF Signal Prosessing Guide by Mini−C
ircuits（SF−89/90）を参照しなければならない。37の
ミキサの一例としては周波数ミキサの形式で18ページの
Type SBL−１、部品28及び31の一例としては38及び39ペ
ージのICアンプ形式でMAN−１、部品26及び32の一例と
しては52及び53ページのRFトランス形式、及び部品21、
27、29、33及び34の一例としてはページ61のハイパスフ
ィルタの形式でType PHP−50がある。バンドパスフィル
タ39は前記メーカーによって提供されるバンドパスフィ
ルタPBP−10.7（MHz）で良く、これは例えばMicrowaves
＆ RF（1990年７月）に掲載されている。しかし、本発
明の範囲はこれら特定装置に限定されるものではない。
例えば、ノイズ除去におけるノイズ減少が許容できる場
合、又はノイズ除去が他の方法で行われる場合、図示さ
れるフィルタの１つ又は複数を省略できる。同様に、部
品32、33、及び34は無線周波数信号複製器（duplecato
r）を構成し、この再生器は、検出されるスペクトル源
に接続される入力、その再生器で再生される１つのスペ
クトルに関する第１出力33、及びその再生器で再生され
る他の出力34を有する。勿論、本発明の範囲はこれらの
部品の使用に限定されるものではない。
無線周波数ミキサ37は前記信号再生器の第１出力に接
続される第１無線周波数入力35、前記信号再生器の第２
出力に接続される第２無線周波数入力、及び前記第１及
び第２入力に供給される無線周波数の結合に使用する無
線周波数ミキサ出力38を有し、この結合は例えばノイズ
スペクトル又はアーク目印内の瞬時固有無線周波数の差
周波数である。しかし、図示されたこれら部品の代わり
に、本発明の範囲以内で、他の種類の周波数変換器を使
用できる。一般に知られるように、非線形要素が周波数
混合又は変換の目的で使用されている。
周波数の結合検出器42は、前記無線周波数ミキサ出力
37に接続される43のような入力を有し、そしてアーク又
は他のノイズを示す瞬時固有無線周波数の検出された差
つまり他の結合に使用する出力44を含む。
この開示から分かるように、外来無線周波数干渉を実
質的に排除する様々の手段が開示された。これらの手段
は例えば、アーク源12と無線周波数再生器32の入力の間
に設けられるハイパスフィルタ21、27及び（又は）29を
含み、瞬時固有無線周波数の差周波数つまり検出された
他の結合を有する。外来無線周波数干渉を実質的に排除
する他の手段は、均等特性動作ミキサ37又は他の周波数
変換器及び（又は）パスバンドフィルタ39を含み、前記
瞬時固有無線周波数の差周波数つまり検出された他の結
合の通過帯域を有する。これら他の手段は無線周波数ミ
キサ出力38と結合周波数検出器又は受信復調器入力の間
に設けられる。
図４は更に、結合周波数検出器又は無線周波数受信復
調器42に接続される手段を示し、この手段はアーク目印
又は他のスペクトルの発生を示す。例えば、フォロア4
6、インバータ48及びLED51、又はそれらの代替え品に加
え、フォロア46、コンパレータ49、リレー63及び（又
は）LED65が無線周波数受信復調器42に接続され、アー
ク目印又は他のスペクトルの発生に応答してアラーム条
件を提供する。
結合周波数検出器は、ミキサ出力38の信号レベルに比
例する第１信号を発生する第１手段42、及び無線周波数
ミキサ37内の周波数又は位相オフセットに応答して第２
信号を発生する第２手段142を含むことができる。その
装置は前記第１手段に接続される46、47、48、51のよう
な第３手段を含み、アーク目印又は他のスペクトルの発
生を示し、及び前記第１及び少なくとも１つの前記第２
手段及び第３手段に接続される49、52、61、62、63、6
5、66のような第４手段を含み、アーク目印又は他のス
ペクトルの発生に応答してアラーム条件を提供する。
源が、検出される無線周波数ノイズを提供するアーク
12の場合、その無線周波数ノイズを無線周波数再生器又
はトランス入力25に結合する手段が手供される。基本的
に、アンテナをその目的に使用できる。しかし、無線周
波数干渉にさらされるのを減少するために、フェライト
コアトランス19がアーク回路13又は他の源と、無線周波
数再生器入力又は広帯域トランス入力25の間に設けるの
が望ましい。
図５は最高の性能が要求されない場合の、本発明の主
題の範囲を超えない代替えの手段を示す。図３の34のよ
うに無線周波数ノイズを再生する代わりに、図５の回路
は前述の瞬時固有無線周波数の広帯域スペクトルを含む
無線周波数ノイズのような固有の無線周波数をも含む広
帯域ノイズ信号を発生する。広帯域ノイズ発生器68はそ
の目的のために、前述したトランス32とミキサ37の間の
２つの経路の中の他の経路内のフィルタ34に置き換える
ことができる。この場合、トランス32からフィルタ33を
介して第１ミキサ入力までに、ピックアップ無線周波数
ノイズに関する経路は１つしかない。一方、第２ミキサ
入力36には発生器68から広帯域ノイズが供給される。前
述の無線周波数を提供するかぎり、ノイズダイオードな
どの場合のように、あらゆる種類のノイズ発生器を使用
できる。
図５でも示される前述のミキサは、今度はトランス32
からの無線周波数ノイズと発生器68からの広帯域ノイズ
信号を混合し、図４のように、ミキサ出力での瞬時固有
無線周波数群を発生し、アーク又は他のアーク目印又は
他の無線周波数スペクトルを検出する。つまり、ハイパ
スフィルタ34に広帯域ノイズ発生器68を置き換えること
及びトランス32の低出力の接地を除いて、回路は図２を
含む又は含まない図３及び４と同一回路でもよい。
図１において、破壊した導体13自体又は導体間でのア
ークの発生が強調された。しかし図２で象徴的に示され
るアーク12は、例えば回転整流子又は他の電気部品での
過多のアークを意味する。このような場合も、図２、
３、４又は５の回路はそのような過多のアークを検出す
るのにも使用できる。LED51は過多のアークを示すため
に使用できる一方、リレー63はモータの整流子が磨耗
し、あるいは接触部又は他の電気部品が焼けて、それら
がダメージを受ける前に、モータ、接触部又は他の部品
の電流を遮断できる。動作を再開する前に、補修作業が
必要な場合もある。
ここで開示した技術により、当業者は本発明及び発明
と同等技術に関する範囲を超えることなく様々な変形及
び修正が可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01R 31/12 G01R 29/08 G01R 29/26

Claims (20)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】瞬時固有無線周波数の広帯域スペクトルを
    発生する電気的アークの発生を検出する方法であって、
    外来狭帯域信号が前記スペクトルに含まれ、 前記スペクトルから結合周波数信号を発生する工程と、 前記結合周波数から前記外来狭帯域信号を対比して前記
    スペクトルを検出する工程を具備することを特徴とする
    方法。
  2. 【請求項２】前記結合周波数信号の発生は、これら固有
    周波数の群を実質的に前記結合周波数の信号に変換する
    ために、前記固有瞬時無線周波数と広帯域信号の固有瞬
    時無線周波数を混合する工程を含むことを特徴とする請
    求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】前記結合周波数信号の発生は、これら固有
    周波数の群を実質的に前記結合周波数の信号に変換する
    ために、前記固有瞬時無線周波数とそれらの再生信号を
    混合する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の方
    法。
  4. 【請求項４】前記結合周波数信号の発生は、これら固有
    周波数の群を実質的に前記結合周波数の信号に変換する
    ために、前記固有の瞬時無線周波数を２つの経路で再生
    し、この２つの経路からの前記固有瞬時無線周波数を互
    いに混合する工程を含むことを特徴とする請求項１記載
    の方法。
  5. 【請求項５】前記結合周波数信号の発生は、これら固有
    周波数の群を実質的に前記結合周波数の信号に変換する
    ために、無線周波数の広帯域ノイズ信号を発生し（68、
    図５）、前記固有瞬時無線周波数と前記広帯域ノイズを
    混合する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の方
    法。
  6. 【請求項６】前記固有瞬時無線周波数帯域から前記結合
    周波数に対応する周波数成分を実質的に除去する工程を
    含むことを特徴とする請求項１〜５の１項に記載の方
    法。
  7. 【請求項７】前記結合周波数は差の周波数であることを
    特徴とする請求項１〜６の１項に記載の方法。
  8. 【請求項８】前記スペクトルの検出は前記結合周波数信
    号の復調を含むことを特徴とする請求項１〜７の１項に
    記載の方法。
  9. 【請求項９】前記結合周波数信号の信号レベルに比例す
    る信号（44）を発生する工程を含むことを特徴とする請
    求項１〜８の１項に記載の方法。
  10. 【請求項１０】前記結合周波数信号の発生で生成された
    周波数又は位相オフセットに応答して、信号に比例する
    信号（45）の発生を含むことを特徴とする請求項１〜９
    記載の方法。
  11. 【請求項１１】固有瞬時無線周波数の広帯域スペクトル
    を発生する電気的アークの発生を検出する装置であっ
    て、外来狭帯域信号が前記スペクトルに含まれ、 前記スペクトルから結合信号を発生する手段と、 前記発生手段に接続され、前記結合周波数信号から前記
    スペクトルを前記外来狭帯域信号に対比して検出する検
    出手段、 を具備することを特徴とする装置。
  12. 【請求項１２】前記発生手段は、前記固有瞬時無線周波
    数と固有瞬時広帯域無線周波数信号を混合し、実質的に
    前記結合信号を生成するミキサ（37）を含むことを特徴
    とする請求項11記載の装置。
  13. 【請求項１３】前記発生手段は、前記固有瞬時無線周波
    数とその再生信号を混合し、実質的に前記結合信号を生
    成するミキサ（37）を含むことを特徴とする請求項11記
    載の装置。
  14. 【請求項１４】前記発生手段は、前記結合周波数信号を
    ２つの経路（35、36）で再生する再生器（32〜34）と、
    前記２つの経路からの固有瞬時無線周波数を混合して実
    質的に前記結合周波数の信号を生成するミキサ（37）を
    含むことを特徴とする請求項11記載の装置。
  15. 【請求項１５】広帯域ノイズ信号発生器（68、図５）、
    及び前記固有瞬時無線周波数を入力する第１入力（35）
    と前記広帯域ノイズ信号発生器に接続された第２入力
    （36）と実質的に前記結合周波数の信号を発生する出力
    （38）を有するミキサ（37）を含むことを特徴とする請
    求項11記載の装置。
  16. 【請求項１６】中心周波数を実質的に前記結合周波数と
    して有するバンドパスフィルタ（21）を含むことを特徴
    とする請求項11〜15記載の装置。
  17. 【請求項１７】前記固有瞬時無線周波数帯域から前記結
    合周波数に対応する周波数成分を除去するフィルタ（2
    1）を含むことを特徴とする請求項11〜16記載の装置。
  18. 【請求項１８】結合周波数信号検出器（42）を含むこと
    を特徴とする請求項11〜17記載の装置。
  19. 【請求項１９】前記検出器は差周波数検出器を含むこと
    を特徴とする請求項18記載の装置。
  20. 【請求項２０】前記検出器は無線周波数レジーバ復調器
    を含むことを特徴とする請求項18記載の装置。
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