JPH0291506A - ケーブル絶縁体偏心度・直径モニタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の利用分野） 本発明はケーブルの偏心度と直径の測定に関係し、特に
オンライン固体誘１８Ｂ電圧ケーブルの偏心度と直径測
定に関係する。

（従来の技術） 絶縁偏心度と直径のＩ制御は高電圧ケーブルの製造には
不可欠である。業界で通常用いられる懸垂加硫線では、
押出ヘッドとケーブルが現在利用可能なモニタにアクセ
ス可能な第１点との間に長いケーブル長（時折１５０メ
ートル以上となる）がある。従って、この長さに付随す
る制ｔｍ遅れ（これは最大ケーブルでは３０から６０分
に及ぶ）のため、相当なケーブルの損失が発生する。こ
れは特に大きな高電圧ケーブルに影響する。

それ故、本発明の目的は、ケーブル及び材料損失を減す
るため押出ヘッドに近接して配置したケーブル偏心度及
び直径のオンライン測定装置を提供することである。

（発明の要旨） 本発明によるモニタは、ケーブルと同軸に取付けた回転
構造体、ガンマ粒子線を発生するため前記回転構造体に
取付けた微細照準のガンマ粒子源と、ケーブルにより前
記ａ１Ｑから散乱されたガン７粒子を検出し、検出器に
到達した散乱がンマ粒子のエネルギに依存する高さのパ
ルスを発生する回転構造体に固定した放射線検出器と、
ケーブルの軸に直角な第１軸に沿ったケーブルの導体の
ありそうな所とケーブル／雰囲気境界に対応する所定の
ターゲット位置へガンマ線を向けるようガンマ粒子源を
移動させる第１駆動装置と、ケーブルの軸に直角な第２
軸に沿ったケーブルの導体とケーブル／雰囲気境界に対
応するターゲット位置へガンマ線を向けるようケーブル
のまわりの位置ヘガンマ粒子源と検出器を移動させるた
めに回転構造体を再位置決めする第２駆ｖＪ装置と、所
定のパルス高の範囲内で検出器により発生されたパルス
を検出カウントする検出器に応答するパルス高アナライ
ザと、前記パルス高ア±ライザとメモリに記憶したテス
ト・データに応答し、第１及び第２駆動＠置を操作して
前記境界の実際の位置を見出し、前記発見値よりケーブ
ル絶縁体偏心度と直径を計算するコンピュータと、を含
む。

−軸に沿った測定を完了するためにケーブルのまわりに
検出器を移動させることなくケーブルの両側で境界を見
出しうるようにケーブルの両側に検出器があることが望
ましい。

再生可能なエネルギ分布の基準粒子を発生し、再生可能
な高度分布の結果パルスを発生するよう検出器の利得を
セットすることにより一般的に実行される較正用に検出
器の利得を変化させるための高電圧源が設けられること
が望ましい。

検出器には又較正制御用の温度センサを設けることが望
ましい。

本発明は以下に添附図面に図示した望ましい実施例を参
照して１例により開示される。

（実施例） 図面の第１図を参照すると、押出器１４と加圧懸垂加硫
ライン１６との間の延長部１２に取付けた全体を参照番
号１０で示すケーブル偏心度・直径モニタが図示されて
いる。基本的にはモニタは線源ホルダ１８に囲まれたガ
ンマｌ１ｉｉ＋と、横方向ブロック２２により結合され
た２個の端部リング２１から構成される回転構造体上に
取付けた２個の放射線検出器２０とを含む。回転構造体
は空気圧シリンダ２４により延長部１２のまわりの適当
なベアリング２３上を回転される。放射線検出器は回転
構造体のブロック２２上に１８０°離れて固定され、一
方線源ホルダ１８はピボット点２６のまわりで回転構造
体のリング２１に枢動的に取付けられる。線源ホルダ１
８は回転構造体に固定した板３０上に取付けた可逆モー
タ２８によりピボット点２６のまわりを枢動される。モ
ータのシャフトには線源ホルダに取付けたフレーム３６
に固定された区間ギヤ３４と係合１−る歯車３２が設け
られる。線源ホルダは操作員への被爆障゛Ｓを除去する
ため鉛のような高密度の遮へい材から加工される。線源
ホルダの重量の観点から、つりあいおもり３８がフレー
ム３６の対向端に設置プられる。

前記つりあいおもりは又放射線止として作用してモニタ
を通過する放ＩＦＩ線を吸収する。放射線の角度位置を
測定するためエンコーダ４０も設けられる。

第２図を参照すると、タングステン合金のような適当な
材料から作られたコリメータ１９を通してガンマ粒子線
を発生する線源ホルダ１８に囲まれたセシウム１３７の
ようなガンマ粒子源が概略的に図示しである。コリメー
タとある程度まで線源形状がケーブルを照射するガンマ
粒子線の形状と強度を定める。これらは又測定解像度に
影響する。本明細書で用いた放射線断面積はケーブルの
軸直角方向に約０．１ｃＩＩＸケーブルの軸と平行に８
．０１である。より細い照準線（約０．０５ａｗ幅）で
の解析と検査により、付随する強度損失がより細い照準
の利点を上まわることがわかった。

検出器に対する［［近傍のバックグラウンド・カウント
がケーブルから得られるものを上まわる。

さらに、放射線がより細い照準により増大的に吸収され
るため線源利用効率も阻害される。上述したように、加
圧加硫ラインの延長部１２中を移動するり°−プルの導
体とケーブル／雰囲気境界近くに放射線を向けるため線
源をピボット点２６のまわりに枢動させる。

延長部１２はガンマ粒子の吸収と散乱を低下させるため
減少した厚さの窓４４が設けられることが望ましい。境
界近傍で散乱され、走査されているケーブルの側面に応
じてケーブルの一方の側又は反対側のよう化ナトリウム
・シンチレーション検出器のような適当な検出器２０へ
入るガンマ粒子により、検出器へ入るガンマ粒子のエネ
ルギに応じた大きさのパルスを検出器は発生する。

散乱ガンマ粒子のエネルギはその角度偏位の関数である
ことに注意されたい。従って、ケーブルから検出器へ散
乱する粒子はモニタ形状により、０．６６２ＭｅＶのガ
ンマ粒子を放射スるセシウム１３７源に対しては約０．
２４から０．４０ＭｅＶの特定のエネルギ範囲を有する
。コリメータ窓と放射線止めから検出器へ散乱する粒子
の偏差は各々ケーブルからのものより小さいか大きいた
め、その特定エネルギはケーブルの上記範囲をくくる傾
向にある。これによりエネルギの上下限を設定すると要
・不要散乱粒子の判別に相当な効果を有する。一方の検
出器又は他方からのカウント・パルスはそれ故信号リレ
ー４６と前置増幅嘉４８を介して、問題の範囲に限定す
る多重ヂャネル・パルス高アナライザ５０へ切換えられ
る。これは検出器により検出されるバックグラウンド・
カウントの包含を減少させる。単チャネル・パルス高ア
ナライザを測定に用いてもよい。しかしながら、その機
能の柔軟性がコンピュータによる検出器の較正用のパル
ス高解析を簡単化するため多重チャネル・パルス高アナ
ライザを使用することが望ましい。

再生可能なエネルギ分布の粒子を発生し、高電圧源５２
を用いて検出器の利得をセットし再生可能な高さ分布の
結果パルスを発生することにより検出器は較正される。

これは外部線源により又はアメリシウム２４１バルサの
ような内部検出器基準によりパルス高分布にピークを発
生するモニタのターゲット位置からガンマ粒子線の散乱
により行なわれる。

モニタは、信号リレー４６、多重チャネル・パルス高ア
ナライザ５０、＋＋Ｖ源５２、放射線走査及び放射線軸
インターフェース５４．５６を介した走査及び軸駆動部
２８を操作するコンピュータ５１の制御下にある。コン
ピュータにより計算された結果は適当なデイスプレィ装
＠６０や、必要ならプリンタ６２に表示される。

ケーブルからのガンマ粒子線の散乱の数学モデルが作成
され、多数のケーブル構造に対しその挙動が計算された
。モデルは放射線幅や異なる密度の同心シリンダからの
散乱前後の吸収を考慮に入れている。第３図及び第４図
は、各々銅及びアルミニウム導体で大から小（７，６，
６，０，３，０１外径）の範囲の３種の異なるケーブル
寸法を用いて得られた実験データと前記数学モデルとの
間に良好なあてはめが得られていることを図示している
。データのあてほめの際に、バックグラウンドは減算さ
れ、放射線からの距離による検出器収集効率の依存性は
補正しであることに注意されたい。又、図示のカウント
は任意スケールで実際の測定カウントに対応していない
ことにも注意されたい。３．５１銅の導体を有する７、
５１外径高密度ポリエチレン・ケーブルに対してはカウ
ントは１８５０メカベツクレル線源で絶縁体では４００
力ウント／秒から放ＤＡｖ！Ｊが導体中にある時の８０
０力ウント／秒の間で標準的に変化する。

本発明によるモニタ装置の動作を第５図に図示した簡単
化したプログラム流れ図を参照して以下に開示する。

多重チャネル・パルス高アナラ　ザの プログラム部分’１００は関数及びパラメータ変数を割
当てて多重チャネル・パルス高アナライザを動作させる
。利得、群選択及び他の動作条件を選択する。０検出器
較正とＯケーブル測定用のパルス・エネルギ範囲に対応
する問題領域（ＲＯＩ　）も設定する。

検出器較正 以下の完全自動化シーケンスがコンピュータ・プログラ
ムの部分１０２による検出器２０の較正を要約する。

イ）　モニタ構造から離れて散乱ピーク（パルス高に対
するカウンタ数）を最大にする予め設定したターゲット
へ放ｒＪ４Ｉ！を走査する。

口）　検出器較正１（０■を選択する。このＲＯＩは所
要散乱ピーク位置を中心とする２つの隣接するパルス高
帯から構成される。ピークは各帯内で全カウントを比較
することにより位置決めされる。

ハ）ａ乱ピークの実際の位置を検査するため短い散乱カ
ウントを実行する。

二）　検出器の利得を調節して所要散乱ピーク位置を求
めるため検出器ｔ４？１ｉＦｆ％ｆｌ制御電圧への帰還
が用いられる。

ホ）　ピーク位置規準を満たすまで段階ハ）と二）を繰
返す。精度を上げるため、ピーク・ターゲットに近づく
につれてカウント時間を増加する。

へ）　連続較正時のＨＶ制ｔｉｌｆｉ圧をメモリに記憶
する。

ケーブル仕様 導体及び絶縁体直径と密度を一連のプロンプトによりコ
ンピュータ・プログラムの部分１０４へ入れるか、又は
監視装置から自動釣にダウンロードする。

ケーブル・モデル 導体とケーブル／雰囲気境界域のガンマ粒子散乱をコン
ピュータ・プログラムの部分１０６で計算し、部分１０
４で指定したケーブルのモデル解アレイとして記憶する
。

１ヱ里ヱ コンピュータ・プログラムの部分１０８により偏心度と
直径又は直径のみのメニュー・オプションが与えられ、
操作員により選択される。測定軸（水平、垂直又は両方
）も操作員により選択される。

ターゲット・シーケンスの初期 ケーブル仕様と測定型式を基に、放射線走査位置又はタ
ーゲットの初期アレイがコンピュータ・プログラムの部
分１１０により設定される。

検出器温度の入力 検出器ハウジング内側の温度センサがコンピュータ・プ
ログラムの部分１１２により読取られる。

較正するか？ 検出器較正は前の較正からの時間経過又は温度変化、又
は温度変化の速度に依存する。前記条件に応じてコンピ
ュータ・プログラムの部分１１４は部分１０２のような
全較正を実行するかどうかを決定する。

較正調節 全較正を実行しない場合、検出器ＨＶ制御ｌｌ電圧５２
をコンピュータープログラムの部分１１８により調節し
て前の較正からの温度変化に比例する限定された検出器
利得補正を行なう。

放射線の配置 コンピュータ・プログラムの部分１２０で、上記部分１
１０で決定した初期ターゲット・アレイの第１位置へ放
射線を走査する。

検出器Ｆ１ｖと信号のセット 放射線に最近接の検出器の制御電圧と信号切換をコンピ
ュータ・プログラムの部分１２２により作動させる。

７にとＺ上 コンピュータ・プログラムの部分１２４によりケーブル
測定ＲＯＩを選択して所定時間の間カウントする。

Ｌフ２」」欠１皿 ｖａＩｍの減衰、バックグラウンド及び放射線位置に対
する検出器粒子収集効率の変動（距離補正）に対してク
ープル測定ＲＯＩ内の全体カウントはコンピュータのメ
モリに記憶された情報から自動的に補正される。

欠二汐−仁り帆１ 補正カウントはコンピュータ・プログラムの部分１２８
により検査されて部分１０６のモデルにより設定された
ターゲット範囲の外側又は内側のどちらに落ちるか設定
される。

放射線の指示 モデルにより設定されたターゲット範囲の外側にカウン
トが落ちる場合、コンピュータ・プログラムの部分１３
０は方向と走査位置変化量を決定して境界を探索する。

境界位置の計算 モデルにより設定されたターゲット範囲の内側にカウン
トが落ちる場合、正確な境界位置がモデル・アレイ、補
正カウント及び放射線位置からコンピュータ・プログラ
ムの部分１３２により計算される。

ターゲットの更新 完了した境界位置の放射線ターゲットはコンピュータ・
プログラムの部分１３４で更新されて次の走査でのター
ゲット化を容易にする。

コンピュータ・プログラムの部分１３６は現在の測定サ
イクルを完了するため他のターゲットへ放！！ＦＪＩｍ
を位置決めしなければならないかどうかを設定する。

ターゲットの選択 測定サイクルが完了していない場合、コンビ１−タ・プ
ログラムの部分１３８は放射線位置の次のターゲットを
選択する。最初の測定サイクルではターゲットは初期化
したターゲット・シーケンス・アレイから取られる。以
後のサイクルは更新したターゲットを用いる。

偏゛−麿と直径の、算 測定サイクルが完了した場合、コンピュータ・プログラ
ムの部分１４０は測定した境界位置のアレイを用いて偏
心度と直径測定を計算する。

測定の表示 １４２でビデオ・モニタ上に測定値を与えるため表又は
図式表示モードが利用可能である。

次の段階 １４４で以下のオプションが利用可能である。

１、　自動的に又は必要に応じて測定サイ゛クルを繰返
す。

２゜　測定型式を変更する。

３、　ケーブル仕様設定を変更する。

要約すると、多重チャネル・パルス高アナライザを走査
及び軸駆動部は全てコンピュータ制御下にある。ケーブ
ル仕様又はコンピュータに入れた識別コード番号を基に
、適当な駆動部が作動されて走査線を測定を必要とする
境界のありそうな位置へ向ける。放０Ｊｌｉ１位置を検
査するため短いカウント時間を用い、これは必要に応じ
て正確な境界領域を探索するよう自動的に指令される。

このように設置されているため、放射線は測定中の境界
の約０．５ｍ＋＋＋以下内に位置決めされる。正確な境
界座標の計算には単一位置でのカウントで十分である。

一般に境界は１０秒のカウント時間で正確に決定可能で
ある。従って、放射線の再配置と境界探索を勘定に入れ
て、完全な偏心度と直径特性に必要な８か所の境界測定
を実行するのに全部で２分を必要とする。大ケーブルで
は、これは加硫ラインを通過して現在利用可能な装備に
より監視するため加硫ラインの冷却部の端部に達するの
に現在要する時間より約１０から２０倍９い。

測定の再生可能性は原理的には２つの因子に依存する ー放銅線位置の確度 一ランダムな統計的誤り 放射線位置エラー 放射線位置エラーは高分解能光学エンコーダと関連して
正確に制御されたモータを用いて小さく（０，０３ｍ以
下）することが可能である。

ケーブル／雰囲　境界でのランダムな統計的誤り１０秒
ｈウントで１８５０メガベツクレル線源では、ケーブル
／雰囲気境界を測定するｆＩＡ準偏準線差（４から８　
ｃＩＲ）と小（２，５ａから４０１）ケーブルの各々で
０．０３から０．０５ｍの間で変化する。

導体　　でのラン　ムな　　　　り 銅ケーブルでは、導体境界の決定は大導体（外径的２１
）では０．０３５ｍ、小ケーブルでは約４゜ ０．０５ｊａ＊の偏差である。アルミニウム導体では誤
りは同じカウント時間では倍となる。これは第４図の曲
線の傾きの低さから明らかである。

本発明は望ましい実施例を参照して開示してきたが、こ
のような実施例に限定されるものではなく他の代案も考
えられることを理解されたい。例えば、放射線がケーブ
ル／雰囲気と導体境界間を線状に横切るよう線源１８を
取付けることも出来る。多重チャネル・パルス高アナラ
イザも又単チャネル・パルス高アナライザでよい。検出
器を較正する各種装置も又使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はケーブル加硫ラインの押出ヘッドに近接して設
けた本発明によるモニタの３次元概略図、第２図は核心
部にコンピュータを有するモニタ装置の全体図、第３図
及び第４図は３種類の銅及びアルミ・ケーブル寸法の理
論散乱曲線にあてはめた実験データ、第５図は本発明に
よるモニタ装置の簡単化したプログラムの流れ図である
。 １０・・・モニタ、１６・・・加硫ライン、１８・・・
線源ホルダ、２０・・・検出器、２１・・・リング、２
８・・・モータ、１９・・・コリメータ、５０・・・パ
ルス高アナライザ、５１・・・コンピュータ、２４．２
８・・・駆動部。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）ケーブル絶縁体偏心度・直径モニタにおいて、 イ）ケーブルと同軸に取付けた回転構造体と、 ロ）ガンマ粒子線を発生するため前記回転構造体に取付
   けた微細照準のガンマ粒子源と、ハ）前記ケーブルによ
   り前記粒子線から散乱されたガンマ粒子を検出し、検出
   器に到達した散乱ガンマ粒子のエネルギに依存する振幅
   のパルスを発生する前記回転構造体に固定した放射線検
   出器と、 ニ）ケーブルの軸に直角な第１軸に沿つたケーブルの導
   体のありそうな所とケーブル／雰囲気境界に対応する所
   定のターゲット位置へガンマ線を向けるようガンマ粒子
   源を移動させる第１駆動装置と、 ホ）ケーブルの軸に直角な第２軸に沿つた導体のありそ
   うな所とケーブル／雰囲気境界に対応する所定のターゲ
   ット位置へガンマ線を向けるようケーブルのまわりの位
   置へ前記ガンマ粒子線源と前記放射線検出器を移動させ
   るために回転構造体を再位置決めする第２駆動装置と、 ヘ）前記検出器に応答し、所定のパルス高の範囲内で検
   出器により発生されたパルスを検出カウントするパルス
   高アナライザと、 ト）前記パルス高アナライザの出力とメモリに記憶した
   テスト・データに応答し、前記第１及び第２駆動装置を
   操作して前記境界の実際の位置を見出し、前記発見値よ
   りケーブルの絶縁体偏心度と直径を計算するコンピュー
   タと、 を含むケーブル絶縁体偏心度・直径モニタ。
2. （２）請求項第１項記載のモニタにおいて、再生可能な
   エネルギ分布の基準粒子を発生し、検出器の利得をセッ
   トして再生可能な高さ分布の結果パルスを発生すること
   によりなされる較正用に検出器の利得を変化させる高電
   圧源をさらに含むケーブル絶縁体偏心度・直径モニタ。
3. （３）請求項第２項記載のモニタにおいて、パルス高分
   布にピークを発生させるモニタ・ターゲット位置からガ
   ンマ線を散乱させることにより前記基準粒子を発生させ
   るケーブル絶縁体偏心度・直径モニタ。
4. （４）請求項第２項記載のモニタにおいて、前記基準粒
   子は外部基準源により発生されるケーブル絶縁体偏心度
   ・直径モニタ。
5. （５）請求項第２項記載のモニタにおいて、前記基準粒
   子は内部検出器基準源により発生されるケーブル絶縁体
   偏心度・直径モニタ。
6. （６）請求項第１項記載のモニタにおいて、一方の軸に
   沿つた測定を完了するためにケーブルのまわりに検出器
   を移動させることなく境界を見出しうるようにケーブル
   の両側に検出器を含むケーブル絶縁体偏心度・直径モニ
   タ。
7. （７）請求項第１項記載のモニタにおいて、モニタ中の
   温度変化を検出するため検出器の内側に配置した温度検
   出器をさらに含むケーブル絶縁体偏心度・直径モニタ。
8. （８）請求項第１項記載のモニタにおいて、前記ガンマ
   粒子源がセシウム１３７線源であるケーブル絶縁体偏心
   度・直径モニタ。
9. （９）請求項第１項記載のモニタにおいて、タングステ
   ン合金コリメータを用いて前記ガンマ粒子源を照準する
   ケーブル絶縁体偏心度・直径モニタ。
10. （１０）請求項第１項記載のモニタにおいて、前記検出
    器はよう化ナトリウム／シンチレーシヨン検出器である
    ケーブル絶縁体偏心度・直径モニタ。