JPH11174130A

JPH11174130A - 電子装置の診断装置

Info

Publication number: JPH11174130A
Application number: JP9339155A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Sasaki; 恵一佐々木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-12-09
Filing date: 1997-12-09
Publication date: 1999-07-02

Abstract

(57)【要約】【課題】非破壊かつオンラインで電子装置の各制御基
板ごとにその全体的な動作状態を監視し、劣化や異常の
診断が行える診断装置を実現する。【解決手段】電子装置１内の各電子化制御基板３，３
間の複数箇所に電磁波センサ４を設置して、これらの電
磁波センサによって電子化制御基板の実装部品から放出
する電磁波を検出させる。そして、診断手段５が電磁波
センサの検出信号に基づき、各電子化制御基板の表面に
おける放出電磁波の位置的分布状態又は周波数分布状態
を時系列に監視することにより、オンラインで電子装置
の異常や劣化を診断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の電子化制御
基板がラックに差込まれた構成の電子装置に対して、そ
の異常や劣化を診断する電子装置の診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数の電子化制御基板がラックに
差込まれた構成の電子装置の劣化診断を行うために、そ
の入力特性を時系列に測定・監視し、定格値又は初期値
と比較することにより、オンラインで装置の異常や劣化
の状態を判定する手法が一般的に行われてきた。

【０００３】また、赤外線センサで診断対象機器基板の
劣化を基板表面温度の異常として観測し、発熱部を検出
することによって劣化部位や故障部位を特定し、またそ
の温度や発熱量から劣化度や寿命を診断する方法も採用
されている。

【０００４】さらに、電子装置に実装されている部品の
電気的特性、例えば、入出力特性、マージナルボルテー
ジ、内部雑音などを測定して、その時系列的なデータの
変化から劣化度を求めたり、電子化制御基板上に実装さ
れている樹脂封止ＩＣのアルミ配線腐食量を定量的に評
価し、余寿命を推定することも行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年の
電子部品の高信頼性化に伴い、従来の電子装置の入出力
特性を見るだけで装置の異常や劣化を診断する方法で
は、その異常や劣化を検出することができなくなってき
ている。

【０００６】また赤外線センサで基板上の実装ＩＣや電
子化制御基板の表面温度を観測して発熱異常を検出して
実装部品や基板の異常や劣化を診断する方法では、非破
壊での状態観察、基板レベルでのオンライン診断が可能
であるが、ラックに多数枚の電子化制御基板が狭い間隔
で差込まれている電子装置では、温度測定の構成上、電
子装置として稼働中にその中の個々の基板についてオン
ラインで赤外線を検出することが困難である。

【０００７】さらに電子装置に実装されている樹脂封止
ＩＣのアルミ配線腐食を劣化指標とした診断方法では、
アルミ配線腐食の定量評価のために電子装置から実装Ｉ
Ｃを抽出する必要があるので破壊検査となり、オンライ
ンで装置の異常や劣化を検出することができない。

【０００８】このように、従来の電子装置の劣化診断や
寿命診断法では、診断パラメータの評価方法や測定系や
電子装置の構造がボトルネックとなり、オンラインでの
有効な診断手法が確立されていない問題点があった。

【０００９】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたもので、複数の電子化制御基板から構成される
電子装置に対して、その中の電子化制御基板ごとに放出
される電磁波の強度の周波数分布や位置的分布などの情
報に着目し、これらを電磁波センサで直接測定したり、
電波吸収体を用いて熱エネルギに変換して温度として測
定し、その測定データを時系列に観測して電子装置の異
常や劣化を診断することにより、非破壊かつオンライン
で電子装置の各基板ごとにその全体的な動作状態を監視
し、劣化や異常の診断が行える電子装置の診断装置を提
供することを目的とする。

【００１０】本発明はまた、電子装置の中の複数の電子
化制御基板それぞれの複数箇所に設置したＩＣ温度計に
よって基板の位置的温度分布を直接測定し、劣化や異常
の診断が行える電子装置の診断装置を提供することを目
的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の電子装
置の診断装置は、ラックに複数の電子化制御基板が差し
込まれて構成されている電子装置に対してその電子化制
御基板間の複数箇所に設置された電磁波センサと、前記
電磁波センサそれぞれが検出する前記電子化制御基板の
実装部品から放出される電磁波の位置的分布状態又は周
波数分布状態を時系列に監視し、前記電子装置の状態を
診断する診断手段とを備えたものである。

【００１２】請求項１の発明の電子装置の診断装置で
は、電子装置内の各電子化制御基板間の複数箇所に電磁
波センサを設置して、これらの電磁波センサによって電
子化制御基板の実装部品から放出する電磁波を検出させ
る。そして、診断手段が電磁波センサの検出信号に基づ
き、各電子化制御基板の表面における放出電磁波の位置
的分布状態又は周波数分布状態を時系列に監視すること
により、オンラインで電子装置の状態を診断する。

【００１３】これによって、電子装置の各電子化制御基
板から放出される電磁波を測定することによって電子装
置の動作に影響を及ぼすことなくその状態を検査するこ
とができる。また、各電子化制御基板間に電磁波センサ
を設置することによって検出電磁波に異常が見られた場
合に、不具合のある基板を容易に特定することができ
る。さらに、各電子化制御基板の表面の放出電磁波の位
置的分布状態を調べることによって不具合の発生した基
板上の異常箇所も容易に特定することができる。そし
て、周波数分布状態を監視することによって電磁波異常
を高感度に捉えることもできる。

【００１４】請求項２の発明は、請求項１の電子装置の
診断装置において、前記電磁波センサがアンテナ素子
と、このアンテナ素子を面走査する走査手段とから成
り、前記診断手段が前記アンテナ素子それぞれの検出し
た電磁波を信号化するスペクトラムアナライザと、この
スペクトラムアナライザの出力を解析し、表示する解析
表示手段から成るものであり、電磁波センサとしてアン
テナ素子を使用することによってセンサの小形化が可能
であり、また走査がしやすい上に広範囲の周波数帯域に
ついて電磁波を検出することができ、またスペクトラム
アナライザの出力を電磁波の強度として解析表示手段に
よって解析させ、その位置的分布状態又は周波数分布状
態を表示させることによって、技術者にとって容易に把
握できる診断情報の提供ができる。

【００１５】請求項３の発明の電子装置の診断装置は、
ラックに複数の電子化制御基板が差し込まれて構成され
ている電子装置に対してその電子化制御基板間に設置さ
れ、各電子化制御基板の実装部品から放出される電磁波
を吸収して熱に変換する電波吸収体と、前記電波吸収体
の温度を検出する温度センサと、前記温度センサの出力
を時系列に監視し、前記電子装置の状態を診断する診断
手段とを備えたものである。

【００１６】請求項３の発明の電子装置の診断装置で
は、電子装置内の各電子化制御基板間に電波吸収体を設
置して、この電波吸収体によって電子化制御基板の実装
部品から放出する電磁波を吸収させて熱に変換し、その
熱量を温度センサによって検出させる。そして、診断手
段が温度センサの検出信号を時系列に監視することによ
り、オンラインで電子装置の状態を診断する。

【００１７】こうして、電子装置の各電子化制御基板か
ら放出される電磁波のエネルギを電波吸収体の温度とし
て検出することによって、電磁波そのものを検出するよ
りも測定が容易となる。また、電波吸収体はこの電子装
置の各基板からの放出電磁波を吸収するので、装置自体
及び装置の周辺におけるＥＭＣやＥＭＩの影響を低減
し、装置として信頼性を向上させる。

【００１８】請求項４の発明は、請求項３の電子装置の
診断装置において、前記電波吸収体を互いに熱が移動す
ることがない複数の分割体で構成し、前記温度センサが
各分割体の温度を検出し、前記診断手段は前記分割体の
位置的温度分布状態を求め、その時系列変化を監視する
ことによって前記電子装置の状態を診断するようにした
ものであり、電波吸収体の分割によって放出電磁波のエ
ネルギの位置的分布を反映した形で、各電波吸収分割体
に吸収されたエネルギを温度として検出することがで
き、各基板における異常部位や劣化部位の特定が可能で
ある。

【００１９】請求項５の発明の電子装置の診断装置は、
ラックに複数の電子化制御基板が差し込まれて構成され
ている電子装置に対してその電子化制御基板間の複数箇
所に設置され、各電子化制御基板の実装部品から放出さ
れる電磁波を吸収して熱に変換する電波吸収体と、前記
電波吸収体それぞれの温度を検出する温度センサと、前
記電波吸収体それぞれに埋め込まれた電磁波センサと、
前記温度センサの検出する前記電波吸収体それぞれの位
置的温度分布状態と、前記電磁波センサそれぞれが検出
する電磁波の位置的分布状態又は周波数分布状態とを時
系列に監視し、前記電子装置の状態を診断する診断手段
とを備えたものである。

【００２０】請求項５の発明の電子装置の診断装置で
は、電子装置内の各電子化制御基板間の複数箇所に基板
の実装部品から放出される電磁波を吸収して熱に変換す
る電波吸収体と、電波吸収体それぞれの温度を検出する
温度センサを設置し、さらに各電波吸収体に電磁波セン
サを埋込み、診断手段によって温度センサの検出する電
波吸収体それぞれの位置的温度分布状態と、電磁波セン
サそれぞれが検出する電磁波の位置的分布状態又は周波
数分布状態とを時系列に監視することによって、電子装
置の状態を診断する。

【００２１】これによって、電磁波センサで電磁波を直
接測定すると同時に、電波吸収体で吸収した電磁波エネ
ルギによる温度も測定するので、２つのパラメータで２
重に診断することによって異常や劣化の状態の診断精度
を上げることができる。

【００２２】また電波吸収体に電磁波センサを埋込むこ
とによって、各電磁波センサが隣接する基板からの反射
波などを拾わなくなり、純粋に測定したい部分からの放
出電磁波を測定することができ、この点でも診断精度の
向上が望める。

【００２３】請求項６の発明は、請求項４又は５の電子
装置の診断装置において、前記電波吸収体の裏面側を前
記電子化制御基板それぞれの裏面に絶縁物を介して貼付
け、前記ラックに差込むことによって当該電波吸収体の
表面側を隣接する電子化制御基板の表面に対向させたも
のであり、各基板間の距離を狭めることができ、装置全
体の小形化が図れる。

【００２４】請求項７の発明は、請求項１，２，５又は
６の電子装置の診断装置において、前記診断手段が前記
電磁波センサの検出した前記電子化制御基板の実装部品
から放出される電磁波にウェーブレット変換を施し、各
位置における電磁波の時間−周波数特性を解析して前記
電子装置の状態を診断するようにしたものであり、時間
と周波数と強度（ウェーブレット変換係数）の関係を短
時間で捉えることができ、診断の時間短縮や自動化が可
能になる。

【００２５】請求項８の発明の電子装置の診断装置は、
ラックに複数の電子化制御基板が差し込まれて構成され
ている電子装置に対してその電子化制御基板間の複数箇
所に設置された磁気センサと、前記磁気センサそれぞれ
が検出する前記電子化制御基板の表面の磁場強度の位置
的分布状態を時系列に監視し、前記電子装置の状態を診
断する診断手段とを備えたものである。

【００２６】請求項８の発明の電子装置の診断装置で
は、電子装置内の各電子化制御基板間の複数箇所に設置
された磁気センサによって各基板上の各部の磁場強度を
検出させ、診断手段によって磁気センサが検出する各基
板上の磁場強度の位置的分布状態を時系列に監視するこ
とによって、電子装置の状態を診断する。

【００２７】これによって電子装置の動作中に電子化制
御基板の表面上の空間に発生する磁場を磁気センサで非
接触に測定することができ、装置に影響を与えることな
くオンラインで異常や劣化の状態の診断が行える。また
各基板上の磁場の位置的分布状態の経時変化を観察する
ことによって、異常部位又は劣化部位を特定することも
できる。

【００２８】請求項９の発明は、請求項８の電子装置の
診断装置において、前記磁気センサとしてＩＣモジュー
ル化フラックスゲートマグネトメータを用いたものであ
り、電子化制御基板の表面磁場を高感度かつ高精度に検
出することができる。またＩＣモジュール化されている
ためにセンサの小形化及び装置の小形化が図れる。

【００２９】請求項１０の発明は、請求項８の電子装置
の診断装置において、前記磁気センサが空間３次元の各
軸方向の磁場成分を独立に検出するＭＲ素子若しくはＧ
ＭＲ素子を備えたものであり、各電子化制御基板上にお
ける３次元の各軸方向の磁場成分をそれぞれの軸方向に
対応したＭＲ素子又はＧＭＲ素子の磁気抵抗変化として
検出し、これを診断手段によって数値解析することによ
って高感度に磁場の大きさと向きとを測定することがで
き、また３次元の各軸方向磁場成分を独立に測定するの
で、磁場の微妙な変化も検出しやすくなる。さらに、Ｍ
Ｒ素子又はＧＭＲ素子は薄膜で作製できるので、磁気セ
ンサの小形化及び装置の小形化が図れる。

【００３０】請求項１１の発明の電子装置の診断装置
は、ラックに複数の電子化制御基板が差し込まれて構成
されている電子装置に対してその電子化制御基板間の複
数箇所に設置されたＩＣ温度計と、前記ＩＣ温度計それ
ぞれが検出する前記電子化制御基板の表面の温度の位置
的分布状態を時系列に監視し、前記電子装置の状態を診
断する診断手段とを備えたものであり、電子装置がどの
ような形をしていてもＩＣ温度計により直接に電子化制
御基板上の温度分布を測定することができ、オンライン
で装置の状態を診断することができる。

【００３１】請求項１２の発明の電子装置の診断装置
は、ラックに複数の電子化制御基板が差し込まれて構成
されている電子装置に対してその電子化制御基板上の複
数箇所に設置されたＩＣ温度計と、前記電子化制御基板
それぞれの裏面の複数箇所に絶縁物を介して裏面側が貼
付けられ、表面側に対向する電子化制御基板の実装部品
から放出される電磁波を吸収して熱に変換する電波吸収
体と、前記電波吸収体それぞれの温度を検出する温度セ
ンサと、前記電波吸収体それぞれに埋込まれた電磁波セ
ンサと、前記ＩＣ温度計それぞれが検出する前記電子化
制御基板の表面の温度の位置的分布状態、前記温度セン
サが検出する前記電波吸収体それぞれの位置的温度分布
状態及び前記電磁波センサそれぞれが検出する電磁波の
位置的分布状態又は周波数分布状態を時系列に監視し、
前記電子装置の状態を診断する診断手段とを備えたもの
である。

【００３２】請求項１２の発明の電子装置の診断装置で
は、ＩＣ温度計によって計測される各電子化制御基板の
温度分布状態を時系列に監視すると同時に、電子化制御
基板の裏面に貼付けられた電波吸収体の吸収電磁波エネ
ルギを熱量変換する温度センサによって計測される各基
板の電磁波エネルギの位置的分布状態を時系列に監視
し、さらに各電波吸収体に埋込まれた電磁波センサによ
って計測される各基板の電磁波の位置的分布及び周波数
分布を時系列に監視し、オンラインで状態を診断する。

【００３３】これによって、電子化制御基板自体の位置
的発熱分布、基板が放出する電磁波エネルギの位置的強
度分布及び基板が放出する電磁波そのものの位置的分布
及び周波数分布を同時に観測し、これらの３つを診断パ
ラメータにして電子装置の状態を診断することができ、
診断精度の向上が図れる。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて詳説する。図１は本発明の第１の実施の形態の
電子装置の診断装置の機能的な構成を示している。電子
装置１は、外枠となるラック２に複数枚の電子化制御基
板３が差込まれた構成である。そしてこの電子装置１に
対して、その中の隣接する電子化制御基板３，３間各々
に、また、端位置の電子化制御基板３に対してはそれに
対向するように電磁波センサ４が設置されている。

【００３５】診断装置５は、これらの電磁波センサ４を
含め、さらに各電磁波センサ４を対向する電子化制御基
板３の全面にわたって走査する走査部６と、各電磁波セ
ンサ４の検出した電磁波信号強度の周波数分布と各周波
数に対する信号強度の位置的分布を解析する解析部７
と、解析結果を等高線グラフ、３次元グラフなどのグラ
フィックスにしてビジュアルに表示する出力部８とから
構成される。

【００３６】図２はこの第１の実施の形態の電子装置の
診断装置５のさらに具体的な機器構成を示している。電
子装置１内の電子化制御基板３に対して電磁波センサ４
が対向するように配置されている。この電磁波センサ４
は、図３の中央部に符号Ａ，Ｂ，Ｃ，…，Ｐで示してあ
るように、広い周波数帯域に対応して電磁波の検出が可
能な多数のアンテナ素子４ａを２次元マトリクス的に配
置した構成である。なお、このように多数のアンテナ素
子４ａを２次元マトリクス的に配置することにより、１
個の小形センサ４を走査部６によって２次元的に移動さ
せて各位置での検出信号を取り出す走査を行う必要がな
く、また２次元各位置の検出信号を同時に取込むことが
できることになる。

【００３７】電磁波センサ４を構成する各アンテナ素子
４ａはスペクトラムアナライザ１０に接続されていて、
このスペクトラムアナライザ１０によって各アンテナ素
子４ａの受波信号の波形を検出し、その出力が信号線１
１（ＧＰＩＢ等）により解析部７と出力部８を兼務する
コンピュータ１２に取込まれるようになっている。

【００３８】コンピュータ１２には波形解析ツール１３
（ソフトウェアであるが、説明の便宜のために符号を付
して示している）が組み込まれていて、基板３の表面各
部の電磁波検出信号に対して、ウェーブレット解析を実
行する。

【００３９】このウェーブレット解析とは、計測された
信号ｆ（ｔ）に対してアナライジングウェーブレットと
呼ばれる解析関数Ψ（ａ，ｂ）を用いて、次の数１式に
基づく変換を行い、計測信号ｆ（ｔ）の周波数成分をそ
の位相情報を失うことなく抽出する手法である。ここ
で、ａはスケールパラメータ、ｂは位置パラメータと呼
ばれるパラメータである。

【００４０】

【数１】アンテナ素子４ａで検出された電磁波を、位相情報を有
する周波数成分に分解し、解析結果は３次元グラフや等
高線グラフの形態でコンピュータ１２のディスプレイに
表示する。波形解析ツール１３はまた、各周波数の強度
の電子化制御基板３上の位置的分布も求め、グラフとし
て表示する。

【００４１】この波形解析ツール１３によるウェーブレ
ット解析結果の表示例を図３及び図４に示してある。あ
る時刻における一定時間内に、電子化制御基板上の各位
置（Ａ，Ｂ，Ｃ，…，Ｐ）で同時に電磁波を検出し、こ
れを各位置ごとにウェーブレット解析した結果が図３の
等高線グラフ〜である。これにより、基板３上のど
の位置でどのくらいの周波数の電磁波がどれだけの強さ
で発生しているかが分かる。すなわち、基板３の側の実
装部品のレイアウトと対照することによってどの部品か
らどのような電磁波が発生しているかの見当を付けるこ
とができるのである。

【００４２】また特定の周波数の電磁波に着目すれば、
その強度と基板上の位置の関係を特定することができ
る。図４はその例を示した３次元グラフである。

【００４３】次に、上記の構成の電子装置の診断装置に
よる自己診断機能について説明する。まず、電子化制御
基板３，３間に挿入されている電磁波センサ４で、対向
する電子化制御基板３の放出する電磁波を基板面上の複
数の地点にわたって、全面を網羅するように検出する。
これには、電磁波センサ４が図２に示した例のように複
数個のアンテナ素子４ａのマトリクス配置構造である場
合には複数地点での電磁波を同時に検出することが望ま
しいが、電磁波センサ４が１個の場合には一定の走査速
度で各地点の電磁波を測定していくことになる。そし
て、各基板３について、ある一定の時間ごとに測定を行
い、検出した各基板３の電磁波の強度の周波数分布や位
置的分布が初期値（正常状態）からどれだけ変動したか
を割り出し、その変動幅を見て異常や劣化の有無やその
度合を判定する。

【００４４】この際、電磁波検出から得る情報としては
検出時刻と基板上の検出位置情報、そして電磁波の強度
とその周波数ごとの成分であり、これらの情報から、ま
ず図４に示したようなある周波数における電磁波の位置
的強度分布を得る。

【００４５】そして異常や劣化が起きていると特定の周
波数の電磁波が発生されることが分かっている場合に
は、その特定周波数に着目し、その３次元グラフの強度
の時系列的な変化を監視し、初期値からの逸脱具合を観
察することによって異常発生部位や劣化部位を特定する
のである。

【００４６】一方、異常や劣化の兆候を示す電磁波の周
波数帯域が分からない場合には、各地点の検出電磁波形
にウェーブレット変換を施し、電磁波に含まれる周波数
成分を明らかにし、図３のような時間と周波数の関係を
示す等高線グラフを作成することにより、放出電磁波に
含まれているすべての周波数成分の強度変化を監視す
る。ウェーブレット解析する際には、電磁波の周波数分
布変動を検出しやすいように、解析する波形の位相を装
置の動作サイクルや電源サイクルなどと合わせる必要が
ある。このようにして、各位置ごとに電磁波の時間−周
波数分布の時系列変化を調べ、その初期値からの逸脱具
合を見ることにより、異常部位や劣化部位を特定するの
である。

【００４７】このようにして、第１の実施の形態の電子
装置の診断装置では、電子化制御基板３の各部位から放
出される電磁波を非接触で測定するので、装置の動作に
影響を与えることなく、オンラインで電子装置の動作状
態を検査することができる。また電子装置１を構成する
複数枚の基板全体、また各基板の表面全体について電磁
波の位置的強度分布を調べるので、不具合が発生してい
る基板、またその基板の異常発生箇所を特定することが
できる。さらに、周波数分布状態を監視することによ
り、電磁波異常を高感度に捉えることができる。

【００４８】次に、本発明の第２の実施の形態を図５に
基づいて説明する。この実施の形態の電子装置の診断装
置は、外枠となるラック１４に複数枚の電子化制御基板
１５が差込まれた電子装置１６に対して、その中の隣接
する電子化制御基板１５，１５間各々に、また端位置の
電子化制御基板１５に対してはそれに対向するように、
電磁波を吸収して熱に変換する電波吸収体１７が設置さ
れている。

【００４９】診断装置１８は、これらの電波吸収体１７
を含め、さらに各電波吸収体１７の発熱する熱量を測定
する熱量センサ１９と、この熱量センサ１９の測定する
熱量の時系列変化を解析する解析部２０と、解析結果を
出力する出力部２１とから構成される。

【００５０】この実施の形態の電子装置の診断装置１８
では、電波吸収体１７それぞれが対向する電子化制御基
板１５に実装されている電子部品より放出される電磁波
を吸収し、そのエネルギを熱エネルギに変換して自身が
発熱し、熱量センサ１９が各電波吸収体１７の発熱する
熱量を計測して解析部２０に渡す。解析部２１では、各
基板１７ごとの発熱量を時系列的に監視し、異常や劣化
が見られる基板を特定し、これを出力部２１が出力す
る。

【００５１】なお、電波吸収体１６及び熱量センサ１９
は図６に示す構造にすることができる。すなわち電波吸
収体１７が２次元マトリクス的な配列の分割体１７ａに
分割され、個々の分割体１７ａ間では熱のやり取りがで
きないように熱的に絶縁されてプリント配線板２２上に
取付けられている。また熱量センサ１９としてＩＣ温度
センサ１９ａが各分割体１７ａの裏面側に埋込まれてい
て、これらの多数のＩＣ温度センサ１９ａから図５に示
した解析部２０に温度検出信号を出力するようにする。

【００５２】このような分割構造にすることにより、分
割体１７ａ各々が電子化制御基板１５の対向部分から放
出される電磁波を吸収して発熱し、ＩＣ温度センサ１９
ａがその発熱温度を検出して解析部２０に出力する。解
析部２０では、各位置のＩＣ温度センサ１９ａからの信
号に基づいて基板１５の表面の位置的温度分布を求め、
さらにその時系列変化を監視し、初期分布や正常分布か
らのずれを見ることにより各基板１５の異常や劣化を判
断し、さらに異常高温部位を特定することによって異常
箇所や劣化箇所の特定も行う。この位置的温度分布やそ
の経時変化は解析部２０から出力部２１に出力され、図
４に示すような２次元グラフにして表示する。これによ
って電子装置の異常や劣化の発生箇所を目で見て容易に
特定できるようになる。

【００５３】また、電波吸収体１６及び熱量センサ１９
は図７に示す構造にすることもできる。すなわち、図６
に示したものと同様に、各電波吸収体１７が２次元マト
リクス的な配列の分割体１７ａに分割され、個々の分割
体１７ａ間では熱のやり取りができないように熱的に絶
縁されてプリント配線板２２上に取付けられている。ま
た熱量センサ１９としてＩＣ温度センサ１９ａが各分割
体１７ａの裏面側に埋込まれている。そしてさらに、各
分割体１７ａに電磁波センサの信号検出部としてアンテ
ナ素子２３が埋込まれていて、これらの多数のＩＣ温度
センサ１９ａ及びアンテナ素子２３から図５に示した解
析部２０に温度検出信号、電磁波の受波信号を出力する
ようにする。

【００５４】このような分割構造にすることによって、
解析部２０において、各位置のＩＣ温度センサ１９ａか
らの信号に基づいて基板１５の表面の位置的温度分布を
求め、さらにその時系列変化を監視し、初期分布や正常
分布からのずれを見ることにより各基板１５の異常や劣
化を判断し、さらに異常高温部位を特定することによっ
て異常箇所や劣化箇所の特定も行うことができる。また
解析部２０では、第１の実施の形態と同様のウェーブレ
ット解析手法を用いて電磁波の位置的分布状態や周波数
分布状態を解析し、出力部２１に出力して図３及び図４
に示すようなグラフィックス表示をすることができる。

【００５５】これによって異常や劣化の発生箇所を容易
に特定できるようになる。しかもこの場合、電磁波セン
サによる電磁波の位置的分布及び周波数分布の監視と共
に電波吸収体が吸収する熱量による電磁波の位置的分布
を監視することができ、異常や劣化の検出感度を上げ、
診断精度の向上が望める。さらに、電磁波のアンテナ素
子２３が電波吸収分割体１７ａに埋込まれた構造である
ので、隣接する基板からの反射波などのノイズを除去す
ることができ、純粋に測定したい部分からの放出電磁波
だけを測定することができ、診断精度がさらに向上す
る。

【００５６】また、電波吸収体１７の組込み構造は、図
８に示すようなものにすることができる。すなわち、電
波吸収体１７を熱的に絶縁された多数の分割体１７ａで
構成し、かつ各分割体１７の裏面側にＩＣ温度センサ１
９ａを埋込み、これを図６に示した実施の形態と同様に
絶縁体層２３上に２次元マトリクス配列で取付け、電子
装置内の各電子化制御基板１５の裏面側に貼付けた構造
にするのである。そして各ＩＣ温度センサ１９ａからの
温度信号の解析は、図５に示した第２の実施の形態の解
析部２０が同様に行う。

【００５７】このような組込み構造にすれば、各電子化
制御基板１５，１５間の間隔を狭くすることができ、電
子装置自体の小形化を図ることができる。また電子化制
御基板１５から放出される電磁波を電波吸収分割体１７
ａに吸収して熱量に変換し、温度センサ１９ａによって
スカラー量として取り出すので、測定系が簡易化でき
る。

【００５８】次に、本発明の第３の実施の形態を図９に
基づいて説明する。この実施の形態は、外枠となるラッ
ク２４に複数枚の電子化制御基板２５が差込まれた電子
装置２６に対して、その中の隣接する電子化制御基板２
５，２５間各々に、また端位置の電子化制御基板２５に
対してはそれに対向するように磁気センサ２８が設置さ
れている。

【００５９】診断装置２９は、これらの磁気センサ２８
を含め、さらに各磁気センサ２８の検出信号を変換し、
磁場分布を求める解析部３０と、解析結果を出力する出
力部３１とから構成される。

【００６０】磁気センサ２８は図１０に示す構造であ
り、プリント配線基板３２に多数のＩＣモジュール化フ
ラックスゲートマグネトメータ３３を対向する電子化制
御基板２５の表面全体をほぼ網羅するように２次元マト
リクス配置している。

【００６１】これによって、磁気センサ２８は対向する
電子化制御基板２５の表面に発生している磁気を基板表
面全体にわたって検出することができ、またこれを解析
部３０で基板２５上の各位置における磁場の強さや向き
などの磁気分布に計算し直し、その計算結果を初期状態
と比較し、ずれを観察することにより、異常や劣化を判
定し、また基板２５上の異常部位や劣化部位を特定する
ことができる。

【００６２】なお、個々のＩＣモジュール化フラックス
ゲートマグネトメータ３３は一方向の磁場強度測定しか
できないので、これをプリント配線基板３２に取付ける
際には、検出対象の発生磁場を考慮して取付け方向に注
意する必要がある。またこのフラックスゲートマグネト
メータ３３に高感度なアモルファス無磁歪磁心（Ｆｅ₄
Ｃｏ₆₆Ｓｉ₁₅Ｂ₁₅）を用いた場合、感度１２．４Ｖ／Ｏ
ｅ、最大分解能１．３×１０^-6Ｏｅ程度であるので、た
とえ１方向だけの磁場検出でも故障部位の検出が容易に
なる。またＩＣモジュール化のものを使用することによ
り、装置の小形化が可能である。

【００６３】この第３の実施の形態において、磁気セン
サ２８の構造は図１１に示すものを用いることもでき
る。この磁気センサ２８は、３次元の各軸（ｘ，ｙ，
ｚ）方向の磁場成分を独立に検出するためのそれぞれの
軸方向の磁場成分検出に対応した３つのＭＲ素子又はＧ
ＭＲ素子３３，３４，３５から成る３次元磁気ヘッド３
６をプリント配線基板３２上に２次元マトリクス配置し
た構造である。

【００６４】このような磁気センサ２８を図９に示すよ
うに各電子化制御基板２５に対向配置することにより、
ＭＲ素子またはＧＭＲ素子によって高感度で磁場を測定
し、さらに３次元の各軸（ｘ，ｙ，ｚ）方向の磁場成分
を独立に測定することができ、磁場の微妙な変化を検出
しやすくなる。またＭＲ素子やＧＭＲ素子は薄膜にでき
るので、３次元磁気ヘッド３６のサイズや形状を比較的
に自由に変えられ、磁気センサ２８を小形化でき、電子
装置の全体の大きさも小さくできる。

【００６５】次に、本発明の第４の実施の形態の電子装
置の診断装置を図１２に基づいて説明する。第４の実施
の形態における電子装置は、図１に示した第１の実施の
形態と同様に、ラック内に複数枚の電子化制御基板４０
を差込んだ構造である。そして診断装置４１は、この電
子化制御基板４０それぞれの裏面側に各部の温度を測定
するための小形温度センサとして多数個のＩＣ温度セン
サ４２をその裏面全体を網羅するように実装し、これら
のＩＣ温度センサ４２からの出力を解析部４３で解析
し、各制御基板４０の位置的温度分布を監視し、初期状
態や定常状態からのずれにより異常や劣化を判定する構
成である。各電子化制御基板４０の温度分布状態は解析
部４３から出力部４４に出力し、図４に示したように２
次元グラフにして表示することによって技術者に容易に
理解できるようにすることができる。

【００６６】次に、本発明の第５の実施の形態の電子装
置の診断装置を図１３に基づいて説明する。この実施の
形態において、電子装置は図１に示した第１の実施の形
態と同様に、ラック内に複数枚の電子化制御基板４５を
差込んだ構造である。そして診断装置の複合センサ部４
６は、図１２に示した第４の実施の形態と同様に各電子
化制御基板４５の裏面側に多数個の第１のＩＣ温度セン
サ４２が実装され、これらの多数個のＩＣ温度センサ４
２を覆うように裏面全体に絶縁体層４７が形成され、そ
の上に、診断に必要な数に分割された電波吸収体の分割
体４８が貼付けられており、各電波吸収分割体４８内に
その温度を検出するための第２のＩＣ温度センサ４９が
埋込まれ、さらに各電波吸収分割体４８の表面側に電磁
波を検出するためのアンテナ素子５０が埋込まれた複合
構造である。

【００６７】これによって、各複合センサ部４６の第１
のＩＣ温度センサ４２によってそれが実装されている側
の基板（図では左側の基板）４５の温度検出を行い、電
波吸収分割体４８は対向する基板（図では右側の基板）
４５から放出される電磁波を吸収して熱エネルギに変換
し、それを第２のＩＣ温度センサ４９によって検出し、
さらにアンテナ素子５０も対向する基板（図では右側の
基板）４５から放出される電磁波を直接受波し、それら
の検出信号を解析部５１へ出力する。

【００６８】解析部５１では、第１のＩＣ温度センサ４
２からの信号については図１２に示した第４の実施の形
態と同様に基板４５の温度分布を解析し、また第２のＩ
Ｃ温度センサ４９からの信号については図６及び図７に
示した第２の実施の形態と同様に電磁波強度を温度分布
に換算して解析し、さらにアンテナ素子５０からの信号
に対しては図２に示した第１の実施の形態と同様にウェ
ーブレット解析を行い、これらの解析結果に基づいて、
電子装置の異常や劣化を判定する。またその解析結果
は、出力部５２に出力して適宜の形態、例えば、図３及
び図４に示したようなグラフにして表示することによっ
て技術者に容易に理解できるようにする。

【００６９】この実施の形態の場合、電子化制御基板の
各部の温度分布、それが放出する電磁波の位置的分布や
周波数分布、さらに磁気エネルギを熱エネルギに変換
し、温度分布として解析するので、３種類の情報に基づ
いて電子装置の診断が行え、診断精度が向上する。

【００７０】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
電子装置の各電子化制御基板から放出される電磁波を測
定することによって電子装置の動作に影響を及ぼすこと
なくその動作状態を検査することができ、また、各電子
化制御基板間に電磁波センサを設置することによって検
出電磁波に異常が見られた場合に、不具合のある基板を
容易に特定することができ、また、各電子化制御基板の
表面の放出電磁波の位置的分布状態を調べることによっ
て不具合の発生した基板上の異常箇所も容易に特定する
ことができ、さらに周波数分布状態を監視することによ
って電磁波異常を高感度に捉えることもできる。

【００７１】請求項２の発明によれば、電磁波センサと
してアンテナ素子を使用することによってセンサの小形
化が可能であり、また走査がしやすい上に広範囲の周波
数帯域について電磁波を検出することができ、またスペ
クトラムアナライザの出力を電磁波の強度として解析表
示手段によって解析させ、その位置的分布状態又は周波
数分布状態を表示させることによって、技術者にとって
容易に把握できる診断情報の提供ができる。

【００７２】請求項３の発明によれば、電子装置の各電
子化制御基板から放出される電磁波のエネルギを電波吸
収体の温度として検出することによって、電磁波そのも
のを検出するよりも測定が容易となり、また、電波吸収
体はこの電子装置の各基板からの放出電磁波を吸収する
ので、装置自体及び装置の周辺におけるＥＭＣやＥＭＩ
の影響を低減し、装置として信頼性を向上させることが
できる。

【００７３】請求項４の発明によれば、電波吸収体の分
割によって放出電磁波のエネルギの位置的分布を反映し
た形で、各電波吸収分割体に吸収されたエネルギを温度
として検出することができ、各基板における異常部位や
劣化部位の特定が可能である。

【００７４】請求項５の発明によれば、電磁波センサで
電磁波を直接測定すると同時に、電波吸収体で吸収した
電磁波エネルギによる温度も測定するので、２つのパラ
メータで２重に診断することによって異常や劣化の状態
の診断の精度を上げることができ、また電波吸収体に電
磁波センサを埋込むことによって、各電磁波センサが隣
接する基板からの反射波などを拾わなくなり、純粋に測
定したい部分からの放出電磁波を測定することができ、
この点でも診断精度の向上が図れる。

【００７５】請求項６の発明によれば、各基板間の距離
を狭めることができ、装置全体の小形化が図れる。

【００７６】請求項７の発明によれば、時間と周波数と
強度（ウェーブレット変換係数）の関係を短時間で捉え
ることができ、診断の時間短縮や自動化が可能になる。

【００７７】請求項８の発明によれば、電子装置の動作
中に電子化制御基板の表面上の空間に発生する磁場を磁
気センサで非接触に測定することができ、装置に影響を
与えることなくオンラインで異常や劣化の状態の診断が
行え、また各基板上の磁場の位置的分布状態の経時変化
を観察することによって、異常部位又は劣化部位を特定
することもできる。

【００７８】請求項９の発明によれば、磁気センサとし
てＩＣモジュール化フラックスゲートマグネトメータを
用いることによって、電子化制御基板の表面磁場を高感
度かつ高精度に検出することができ、またＩＣモジュー
ル化されているためにセンサの小形化及び装置の小形化
が図れる。

【００７９】請求項１０の発明によれば、各電子化制御
基板上における３次元の各軸方向の磁場成分をそれぞれ
の軸方向に対応したＭＲ素子又はＧＭＲ素子の磁気抵抗
変化として検出し、これを診断手段によって数値解析す
ることによって高感度に磁場の大きさと向きとを測定す
ることができ、また３次元の各軸方向磁場成分を独立に
測定するので、磁場の微妙な変化も検出しやすくなり、
さらに、ＭＲ素子又はＧＭＲ素子は薄膜で作製できるの
で、磁気センサの小形化及び装置の小形化が図れる。

【００８０】請求項１１の発明によれば、電子装置がど
のような形をしていてもＩＣ温度計により直接に電子化
制御基板上の温度分布を測定することができ、オンライ
ンで装置の状態を診断することができる。

【００８１】請求項１２の発明によれば、電子化制御基
板自体の位置的発熱分布、基板が放出する電磁波エネル
ギの位置的強度分布及び基板が放出する電磁波そのもの
の位置的分布及び周波数分布を同時に観測し、これらの
３つを診断パラメータにして電子装置の異常や劣化の状
態を診断することができ、診断精度の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の機能構成を示すブ
ロック図。

【図２】上記の実施の形態の具体的なシステム構成を示
すブロック図。

【図３】上記の実施の形態におけるウェーブレット解析
手法による解析結果の説明図。

【図４】上記の実施の形態におけるウェーブレット解析
手法による解析結果の説明図。

【図５】本発明の第２の実施の形態のブロック図。

【図６】上記の実施の形態における電波吸収体を分割体
にして２次元マトリクス配置した変形例の説明図。

【図７】上記の実施の形態における電波吸収体を分割体
にして２次元マトリクス配置し、さらに各分割体にアン
テナ素子を組み込んだ変形例の説明図。

【図８】上記の実施の形態における電波吸収体の取付け
構造を示す説明図。

【図９】本発明の第３の実施の形態のブロック図。

【図１０】上記の実施の形態における磁気センサの構造
を示す説明図。

【図１１】上記の実施の形態における磁気センサの変形
例を示す説明図。

【図１２】本発明の第４の実施の形態のブロック図。

【図１３】本発明の第５の実施の形態のブロック図。

【符号の説明】

１電子装置２ラック３基板４電磁波センサ４ａアンテナ素子５診断装置６走査部７解析部８出力部１０スペクトラムアナライザ１２コンピュータ１３波形解析ツール１４ラック１５基板１６電子装置１７電波吸収体１７ａ分割体１８診断装置１９熱量センサ１９ａ温度センサ２０解析部２１出力部２２プリント配線基板２３絶縁体層２４ラック２５基板２６電子装置２８磁気センサ２９診断装置３０解析部３１出力部３２プリント基板３３ＩＣモジュール化フラックスゲートマグネトメー
タ３４，３５，３６ＭＲ素子又はＧＭＲ素子３７３次元磁気ヘッド４０基板４１診断装置４２ＩＣ温度センサ４３解析部４４出力部４５基板４６複合センサ部４７絶縁体層４８電波吸収分割体４９ＩＣ温度センサ５０アンテナ素子５１解析部５２出力部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ラックに複数の電子化制御基板が差し込
まれて構成されている電子装置に対してその電子化制御
基板間の複数箇所に設置された電磁波センサと、前記電磁波センサそれぞれが検出する前記電子化制御基
板の実装部品から放出される電磁波の位置的分布状態又
は周波数分布状態を時系列に監視し、前記電子装置の状
態を診断する診断手段とを備えて成る電子装置の診断装
置。
【請求項２】前記電磁波センサはアンテナ素子から成
り、前記診断手段はこのアンテナ素子を面走査する走査
手段と、前記アンテナ素子それぞれの検出した電磁波を
信号化するスペクトラムアナライザと、このスペクトラ
ムアナライザの出力を解析し、表示する解析表示手段か
ら成ることを特徴とする請求項１に記載の電子装置の診
断装置。
【請求項３】ラックに複数の電子化制御基板が差し込
まれて構成されている電子装置に対してその電子化制御
基板間に設置され、各電子化制御基板の実装部品から放
出される電磁波を吸収して熱に変換する電波吸収体と、前記電波吸収体の温度を検出する温度センサと、前記温度センサの出力を時系列に監視し、前記電子装置
の状態を診断する診断手段とを備えて成る電子装置の診
断装置。
【請求項４】前記電波吸収体を互いに熱が移動するこ
とがない複数の分割体で構成し、前記温度センサは各分
割体の温度を検出し、前記診断手段は前記分割体の位置
的温度分布状態を求め、その時系列変化を監視すること
によって前記電子装置の状態を診断することを特徴とす
る請求項３に記載の電子装置の診断装置。
【請求項５】ラックに複数の電子化制御基板が差し込
まれて構成されている電子装置に対してその電子化制御
基板間の複数箇所に設置され、各電子化制御基板の実装
部品から放出される電磁波を吸収して熱に変換する電波
吸収体と、前記電波吸収体それぞれの温度を検出する温度センサ
と、前記電波吸収体それぞれに埋め込まれた電磁波センサ
と、前記温度センサの検出する前記電波吸収体それぞれの位
置的温度分布状態と、前記電磁波センサそれぞれが検出
する電磁波の位置的分布状態又は周波数分布状態とを時
系列に監視し、前記電子装置の状態を診断する診断手段
とを備えて成る電子装置の診断装置。
【請求項６】前記電波吸収体の裏面側を前記電子化制
御基板それぞれの裏面に絶縁物を介して貼付け、前記ラ
ックに差込むことによって当該電波吸収体の表面側を隣
接する電子化制御基板の表面に対向させたことを特徴と
する請求項４又は５に記載の電子装置の診断装置。
【請求項７】前記診断手段は、前記電磁波センサの検
出した前記電子化制御基板の実装部品から放出される電
磁波にウェーブレット変換を施し、各位置における電磁
波の時間−周波数特性を解析して前記電子装置の状態を
診断することを特徴とする請求項１，２，５又は６に記
載の電子装置の診断装置。
【請求項８】ラックに複数の電子化制御基板が差し込
まれて構成されている電子装置に対してその電子化制御
基板間の複数箇所に設置された磁気センサと、前記磁気センサそれぞれが検出する前記電子化制御基板
の表面の磁場強度の位置的分布状態を時系列に監視し、
前記電子装置の状態を診断する診断手段とを備えて成る
電子装置の診断装置。
【請求項９】前記磁気センサは、ＩＣモジュール化フ
ラックスゲートマグネトメータであることを特徴とする
請求項８に記載の電子装置の診断装置。
【請求項１０】前記磁気センサは、空間３次元の各軸
方向の磁場成分を独立に検出するＭＲ素子若しくはＧＭ
Ｒ素子を備えたことを特徴とする請求項８に記載の電子
装置の診断装置。
【請求項１１】ラックに複数の電子化制御基板が差し
込まれて構成されている電子装置に対してその電子化制
御基板間の複数箇所に設置されたＩＣ温度計と、前記ＩＣ温度計それぞれが検出する前記電子化制御基板
の表面の温度の位置的分布状態を時系列に監視し、前記
電子装置の状態を診断する診断手段とを備えて成る電子
装置の診断装置。
【請求項１２】ラックに複数の電子化制御基板が差し
込まれて構成されている電子装置に対してその電子化制
御基板間の複数箇所に設置されたＩＣ温度計と、前記電子化制御基板それぞれの裏面の複数箇所に絶縁物
を介して裏面側が貼付けられ、表面側に対向する電子化
制御基板の実装部品から放出される電磁波を吸収して熱
に変換する電波吸収体と、前記電波吸収体それぞれの温度を検出する温度センサ
と、前記電波吸収体それぞれに埋込まれた電磁波センサと、前記ＩＣ温度計それぞれが検出する前記電子化制御基板
の表面の温度の位置的分布状態、前記温度センサが検出
する前記電波吸収体それぞれの位置的温度分布状態及び
前記電磁波センサそれぞれが検出する電磁波の位置的分
布状態又は周波数分布状態を時系列に監視し、前記電子
装置の状態を診断する診断手段とを備えて成る電子装置
の診断装置。