JPH0441397B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、電気的、物理的な変化を測定、監視
する監視システムに利用する故障検出回路に係
り、特に信号検出系の故障を検出する故障検出回
路に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来、かかる監視システムの監視項目の１つと
して機械の振動測定があげられる。この機械振動
の測定は、第１図に示す如くサイズモ形センサー
１により検出した振動速度（振動数ｆ×変位振幅
Ａ）に比例した交流電圧信号ｖをコンデンサ２を
介して積分増幅器３に入力し、ここで変位振幅Ａ
に比例した交流電圧信号に変換して出力してい
る。さらに、この交流電圧信号は尖頭値または平
均値整流回路４および平滑回路５により変位振幅
Ａに比例した直流電圧に変換して測定値として出
力していた。

ところで、上記監視システムをオン・ライン計
器として使用する場合、センサー１の断線や地路
などの故障を検出して警報を発生させる必要があ
る。このため、上記回路のセンサー１の両端間に
新たに電流制限抵抗６と直流電源７を介挿し、セ
ンサー１へ直流電流を供給するとともに、ａ−ｂ
間の直流電圧がある電圧以上のときに比較回路８
から駆動信号を出力してリレー９を駆動するよう
にしている。

従つて、センサー側（センサー１およびコネク
タ１０ａ，１０ｂなど）が正常な場合、ａ−ｂ間
に現われる直流電圧はV_ab＝ｒ／Ｒ＋ｒＥとなるが、 センサー１がセンサーコイルの断線、接続不良、
コネクタ１０ａ，１０ｂの接続不良、接続ケーブ
ルの断線などによつて故障が生じた場合、センサ
ー１側には電流が流れなくなり、ａ−ｂ間の直流
電圧はV_ab＝Ｅとなり、正常なときよりも直流電
圧が上昇する。上式においてＲは電流制限抵抗６
の抵抗値、ｒはセンサー１の純抵抗、Ｅは直流電
源７の電圧値を示す。

そこで、上記ａ−ｂ間の電圧V_abの上昇を比較
回路８で検出し、リレー９を動作させて故障警報
接点ry1を閉成させ、外部へ故障警報信号を発生
させている。一方、センサー側の故障時、直流電
圧の変化による低周波交流成分は積分増幅器３、
整流回路４および平滑回路５を通つて、出力端に
過大出力として現われてしまうので、これを回避
するためリレー９の動作によつて接点ry2を閉成
し、出力端間の短絡によつて過大出力を抑制して
いる。

しかし、以上のような故障検出構成をとつた場
合、次のような問題がある。即ち、故障検出のた
めにセンサー１の両端間に直流電源７を介挿した
ことにより、故障時にａ−ｂ間に生ずる電圧は、 V_ab＝ｒ／Ｒ＋ｒＥ→V_ab＝Ｅ のようにステツプ状に変化する。このステツプ状
の変化によつて生ずる振幅の大きさは第２図に示
す如く低周波域において大きく、周波数が高くな
る程減少していく。一般に、測定振動の周波数は
低周波域であることを考えれば、故障時に生ずる
ステツプ状変化の低周波成分はセンサー１の交流
成分に重畳する。このため、例えばセンサー１の
断線しかかりやコネクタ１０ａ，１０ｂの接触不
良などによつてセンサー側にチヤタリング現象が
生じた場合、ａ−ｂ間でステツプ状変化が繰返え
され、これが低周波成分であるからしてコンデン
サ２を通り、測定系の出力端より過大信号として
出力されてしまう。

〔発明の目的〕

本発明は上記のような不具合をなくすためにな
されたもので、如何なる故障モードの場合でも異
常出力を生ぜしめることなく確実にセンサー側の
故障を検出する故障検出回路を提供することにあ
る。

〔発明の概要〕

本発明は、センサーの検出信号に高周波信号を
重畳させて出力し、信号変換測定系ではセンサー
の検出信号のみを取り出して所要の信号に変換し
て出力し、一方、故障検出系は高周波信号のみを
取り出してその信号の有無により正常、故障と判
断し、故障時に信号変換測定系の出力端を零検出
値に相応する電圧よりも低下させて出力する故障
検出回路である。

〔発明の実施例〕

第３図は本発明の一実施例を示す図であつて、
これはプロセスなどの状態変化を検出する信号検
出系２０に、信号変換測定系３０および故障検出
系４０が接続されている。この信号検出系２０
は、検出コイルを有するセンサー２１の一端側に
コネクタ２２ａを介して信号変換測定系３０の入
力端が接続され、同センサー２１の他端側にはコ
ネクタ２２ｂを介して高周波信号発生器２３が接
続され、この信号発生器２３の他端は接地されて
いる。この高周波信号発生器２３は、センサー２
１によつて検出する例えば振動周波数の上限値の
数倍以上の周波数の交流信号を発生させるもので
ある。従つて、信号検出系２０としては、センサ
ー２１の検出信号ｖを、 ｖ＝Ａ・ｆ＝_o 〓 a_osin2πf_oｔ ……(1) とし、高周波信号発生器２３の高周波信号ｅを ｅ＝bsin2πmft ……(2) とすると、信号ｖに信号ｅを重畳してなる合成信
号ｖ＋ｅが得られることになる。但し、上式にお
いてＡは変位振幅、ｆは振動周波数であり、かつ
mf＞検出振動数上限値×２の関係を有するもの
とする。

次に、信号変換測定系３０は従来とほぼ同様な
構成を有している。つまり、センサー２１の一端
側のコネクタ２２ａにコンデンサ３１、積分増幅
器３２、整流回路３３および平滑回路３４の順序
で接続され、この平滑回路３４から直流電圧とし
た測定値が出力されるようになつている。この信
号変換測定系３０は、信号検出系２０側から合成
信号ｖ＋ｅが入力されると、積分増幅器３２が積
分動作によつて低域通過（高域しや断）フイルタ
として動作するので、高周波信号ｅは除去されて
変位振幅Ａに比例した信号Ａ＝〓vdtのみを取り
出すことができる。

一方、故障検出系４０は、信号検出系２０側か
ら入力される合成信号の中から高周波信号ｅのみ
を通過させる帯域通過または高域通過フイルタ４
１、このフイルタ４１を通過した高周波信号をレ
ベルアツプする交流増幅器４２、この交流増幅器
４２の出力を直流化する整流回路４３を有し、こ
の整流回路４３の出力端にリレー４４が接続され
ている。図中、ry3は警報接点、ry4は出力端短絡
接点である。

次に、以上のように構成された回路の作用を説
明する。センサー側の正常時、センサー２１で検
出した低周波の振動検出信号ｖに高周波信号発生
器２３の高周波信号ｅが重畳されて、信号検出系
２０の出力端ｃ，ｄ間に第４図ａのような合成信
号つまり電圧信号が出力されている。この合成信
号は信号変換測定系３０の入力端であるｃ点およ
びコンデンサ３１を経て積分増幅器３２に入力さ
れるが、ここで積分増幅を行なうことにより高周
波信号発生器２３から発生せられた高周波信号ｅ
が除去され、第４図ｂに示すようにセンサー２１
で検出した検出信号のみが積分増幅されて出力さ
れる。従つて、この積分増幅器３２の出力を整流
回路３３および平滑回路３４で直流変換すれば、
センサー２１の検出信号に比例した直流電圧信号
を測定値として出力させることができる。なお、
センサー側の正常時、センサー２１による検出値
に対し、信号変換測定系３０からはDC1V〜5V
の信号が出力される。よつて、検出値が零のと
き、測定値としてはDC1Vが出力される。

一方、ｃ−ｄ間に現われる合成信号は故障検出
系４０にも入力される。この故障検出系４０で
は、フイルタ４１により高周波信号発生器２３か
ら発生せられた高周波信号のみを通過させ、さら
に交流増幅器４２で交流増幅して出力する。従つ
て、図示ｈ−ｄ間或いはｉ−ｄ間には第５図のよ
うな脈流が出力され、これが整流回路４３で整流
されてリレー４４に供給される。このリレー４４
の動作によつて接点ry3が開放し、他方の接点ry4
も開放する。よつて、センサー側の正常時、故障
検出系４０は信号変換測定系３０から切り離さ
れ、本来の測定が行なわれる。

次に、センサー側がセンサー２１の断線、コネ
クタ２２ａ，２２ｂの接触不良などによつて故障
すると、ｃ−ｄ間には合成信号が現われない。よ
つて、故障検出系４０のｈ−ｄ間、ｉ−ｄ間は第
５図のように零となり、リレー４４は消磁する。
従つて、このリレー４４の消磁によつて、両接点
ry3およびry4が閉成し、接点ry3からは警報信号
が出力され、接点ry4の閉成によつて信号変換測
定系３０の出力端が短絡されてDC1V以下に設定
される。よつて、信号変換測定系３０に接続され
る例えば指示計、記録計、コンピユータなどはそ
の直流電圧値によつてセンサー側の正常、故障を
知ることができる。しかも、センサー側の故障検
出のために高周波信号を発生させ、信号変換測定
系３０で除去するようにしたので、ｃ−ｄ間にお
いて正常→故障または故障→復帰によつてステツ
プ状の変化がなく、かつ測定にも何ら影響を与え
ない。

なお、上記実施例はセンサー側の断線、接触不
良等の故障について述べたが、信号検出系２０が
地経（故障の一種）した場合にもフイルタ４１に
入る信号のうち高周波信号ｅは地絡点の接地点間
で短絡されて衰失してリレー４４を消磁させるの
で、同様に警報信号を発生させることができる。

また、上記実施例ではセンサー２１による検出
信号ｖのレベルが高周波信号発生器２３のレベル
よりも大きい例について述べたが、逆の場合には
第６図に示すようにフイルタ４１を省いて使用す
ることができる。また、センサー２１の検出信号
および信号発生器２３の出力（ｃ−ｄ間のレベ
ル）が大きく、特にフイルタ４１および整流回路
４３を用いてリレー４４を駆動できるならば、第
７図のように交流増幅器４２を省くことができ
る。また、サイズモ形センサー２１により変位振
動を測定する場合について述べたが、第８図のよ
うに積分増幅器３２を省いて速度振動を測定する
こともできる。この場合には高周波信号発生器２
３から発生された高周波を除去するため、低域ま
たは帯域通過フイルタ３５を設ければよい。さら
に、リレー４４の代りに半導体素子を用いるこ
と、高周波信号発生器２３の出力波形として方形
波または三角波を用いてもよいものである。その
他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変
形して実施できる。

〔発明の効果〕

以上詳記したように本発明によれば、センサー
の検出信号に高周波信号を重畳させて信号検出系
の故障を検出するとともに、信号変換測定系では
前記高周波信号を除去してセンサーの検出信号の
み所定の信号に変換して出力するようにしたの
で、信号検出系が正常および断線、接触不良など
の故障を繰返しても信号変換測定系から過大信号
が出力されることはない。このことは、信号変換
測定系に接続される出力機器が誤判断したり、損
傷したりすることがなくなり、監視の正確性を期
することができ、プラントの安全性に大きく貢献
させうる故障検出回路を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来回路の構成図、第２図は従来回路
の不具合を説明するための図、第３図は本発明に
係る故障検出回路の一実施例を示す構成図、第４
図および第５図は本発明回路の動作を説明する波
形図、第６図ないし第８図はそれぞれ本発明の他
の実施例を示す構成図である。 ２０……信号検出系、２１……センサー、２２
ａ，２２ｂ……コネクタ、２３……高周波信号発
生器、３０……信号変換測定系、３１……コンデ
ンサ、３２……積分増幅器、３３……整流回路、
３４……平滑回路、４０……故障検出系、４１…
…フイルタ、４３……整流回路、４４……リレ
ー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ センサーによつて検出された電気的、物理的
   な検出信号に高周波信号を重畳させて出力する手
   段と、この手段によつて得られた信号のうち前記
   検出信号のみを取り込んで所要の信号に変換して
   出力する信号変換側定系と、前記センサー側の正
   常時、前記手段によつて得られた信号から前記高
   周波信号を取り込んで前記信号変換測定系の出力
   端より切離し、前記センサー側の故障時、前記高
   周波信号の断を検出して前記信号変換測定系の出
   力レベルを前記検出信号零に相応する出力レベル
   よりも低下させる故障検出系とを備えたことを特
   徴とする故障検出回路。