KR101213195B1 - Cable fault diagnostic method and system - Google Patents

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Abstract

케이블 고장 진단 방법 및 시스템이 제공된다. 본 발명의 일 태양에 따른 케이블 고장 진단 방법은 첩(chirp) 신호 형태의 인가 신호를 케이블의 검사 대상 부위 중 일단인 인가점에 인가하는 단계, 상기 케이블의 검사 대상 부위 중 타단인 취득점에서 취득 신호를 취득하는 단계, 상기 취득 신호의 순간 주파수(instantaneous frequency)를 연산하는 단계 및 상기 인가 신호의 주파수 평균과 상기 취득 신호의 상기 순간 주파수의 평균 값의 차이 값인 측정 주파수변화치를 바탕으로 케이블 건전성 지수를 연산하는 단계를 포함한다.A cable failure diagnosis method and system are provided. According to an aspect of the present invention, a cable failure diagnosis method includes applying an application signal in the form of a chirp signal to an application point which is one end of an inspection target portion of a cable, and obtaining the acquisition signal that is the other end of the inspection target portion of the cable. Acquiring a signal, calculating an instantaneous frequency of the acquisition signal, and a cable integrity index based on a measured frequency change value that is a difference value between a frequency average of the applied signal and an average value of the instantaneous frequency of the acquisition signal Calculating a.

Description

케이블 고장 진단 방법 및 시스템{Cable fault diagnostic method and system}Cable fault diagnostic method and system

본 발명은 케이블 고장 진단 방법 및 시스템에 관한 것이다. 보다 바람직하게는 진단 대상 케이블에 인가되는 신호와 취득되는 신호의 주파수 특성 차이를 기준으로 케이블 열화 여부를 정확하게 진단하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a cable fault diagnosis method and system. More preferably, the present invention relates to a method and system for accurately diagnosing cable degradation based on a difference in frequency characteristics of a signal applied to a cable to be diagnosed and a signal obtained.

오늘날 전기, 전자 배선 시스템은 초고속 인터넷이나 방송 통신 케이블뿐 아니라 항공기나 우주 발사체에 이르기까지 복잡하고 다양하게 쓰이고 있다. 90년대 중반이후 발생한 수차례의 항공기 추락사고의 주 원인이 전기 배선의 결함 문제임이 밝혀진 것을 계기로, 정밀 배선 결함 진단 기술의 중요성과 공공에 미치는 파급효과가 중요하게 인식되기 시작하였다. 이를 위해, 지난 수년간 배선 결함 진단을 위하여 일정한 신호를 도선에 인가한 후에 반사되어 돌아오는 신호를 분석하여 배선의 결함 여부를 진단하는 반사파 계측 방법에 대한 연구가 활발히 이루어 져 왔다. 반사파 계측 방법은 크게 시간 영역 반사파 계측 방법(TDR: Time Domain Reflectometry), 주파수 영역 반사파 계측 방법(FDR: Frequency Domain Reflectometry), 시간-주파수 영역 반사파 계측 방법으로 구분된다. 이 가운데서, 시간-주파수 영역 반사파 계측 방법은 나머지 두 방법보다 진보된 최신 기술로서 시간과 주파수 각각의 영역에서만 분석하는 방법의 단점과 한계를 효과적으로 해결함으로써 높은 정확도로 도선의 결함 여부를 진단할 수 있는 것으로 알려져 있다. 종전의 시간-주파수 영역 반사파 계측 방법은 시간 주파수 분포 함수를 사용하여 구현되며, 최종적으로 상호 시간-주파수 분포 함수(CrossTime-Frequency Distribution Function)을 이용하여 배선의 결함 위치를 추정하는 방식으로 구성된다. 해당 방법은 결함 위치 추정 정확도에 있어서는 만족할 만한 성능을 제공하지만, 많은 계산량을 요구하는 알고리즘으로 실시간 구현에 있어서 간과할 수 없는 문제점들을 안고 있다. 또한, 반사파 계측법의 경우 절연층이 열화된 경우 반사파가 매우 작게 발생되어 취득하기 어렵다는 단점이 원천적으로 존재한다.Today's electrical and electronic wiring systems are complex and varied, from high-speed Internet and broadcast communications cables to aircraft and space launch vehicles. As the main cause of several aircraft crash accidents since the mid-90s was found to be the problem of electrical wiring, the importance of precision wiring fault diagnosis technology and the ripple effect on the public began to be recognized. To this end, researches on the reflected wave measurement method for diagnosing a wiring defect by analyzing a signal returned after applying a constant signal to a conductive wire for diagnosing a wiring defect have been actively conducted for the past several years. Reflective wave measurement methods are classified into time domain reflectometry (TDR), frequency domain reflectometry (FDR), and time-frequency domain reflectometry. Among them, the time-frequency domain echo measurement method is more advanced than the other two methods, which effectively solves the shortcomings and limitations of the analysis method only in the time and frequency domains, and can diagnose the defects of the wires with high accuracy. It is known. The conventional time-frequency domain echo measurement method is implemented using a time frequency distribution function, and is finally configured by estimating a defect location of a wiring using a cross-time-frequency distribution function. The method provides satisfactory performance in the accuracy of defect location estimation, but has a problem that cannot be overlooked in real-time implementation as an algorithm that requires a large amount of computation. In addition, in the case of the reflection measurement method, there is a disadvantage in that reflection waves are generated very small and difficult to obtain when the insulating layer is degraded.

또한, 케이블의 절연층 내 공극에 의하여 발생하는 부분방전 신호를 취득하여 절연층의 이상을 진단하는 부분방전 진단법이 존재한다. 그러나, 부분방전 측정법의 경우 주변 잡음과 부분방전 신호를 구분하기 어려운 단점이 있다.In addition, there is a partial discharge diagnostic method for acquiring a partial discharge signal generated by the voids in the insulating layer of the cable to diagnose an abnormality of the insulating layer. However, the partial discharge measurement method has a disadvantage in that it is difficult to distinguish the ambient noise and the partial discharge signal.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 진단 대상 케이블에 인가되는 신호와 취득되는 신호의 주파수 특성 차이를 기준으로 케이블 열화 여부를 정확하게 진단할 수 있는 케이블 고장 진단 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to provide a cable failure diagnosis method and system that can accurately diagnose whether the cable deterioration based on the difference in the frequency characteristics of the signal applied to the diagnostic target cable and the acquired signal.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 진단 대상 케이블의 고장 여부를 판단하기 위한 구체적인 건전성 지수(integrity factor)를 연산하여 상기 건전성 지수를 이용한 케이블 고장을 진단하는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a method and system for diagnosing cable failure using the integrity index by calculating a specific integrity factor for determining whether the cable to be diagnosed has failed.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 진단 대상 케이블 구성 소재의 물적 특징에 관계 없이 진단 대상 케이블의 고장 여부를 정확히 진단할 수 있는 케이블 고장 진단 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a cable failure diagnosis method and system capable of accurately diagnosing a failure of a cable to be diagnosed regardless of the physical characteristics of the material of the cable to be diagnosed.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 진단 대상 케이블의 고장 부위와 관계 없이 진단 대상 케이블의 고장 여부를 진단할 수 있는 케이블 고장 진단 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a cable failure diagnosis method and system capable of diagnosing a failure of a cable to be diagnosed regardless of a failure point of the cable to be diagnosed.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 태양에 따른 케이블 고장 진단 방법은 첩(chirp) 신호 형태의 인가 신호를 케이블의 검사 대상 부위 중 일단인 인가점에 인가하는 단계, 상기 케이블의 검사 대상 부위 중 타단인 취득점에서 취득 신호를 취득하는 단계, 상기 취득 신호의 순간 주파수(instantaneous frequency)를 연산하는 단계 및 상기 인가 신호의 주파수 평균과 상기 취득 신호의 상기 순간 주파수의 평균 값의 차이 값인 측정 주파수변화치를 바탕으로 케이블 건전성 지수를 연산하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for diagnosing a cable failure, by applying an application signal in the form of a chirp signal to an application point, which is one of the inspection target portions of the cable, and the inspection target region of the cable. Acquiring an acquisition signal at the other end of the acquisition point; calculating an instantaneous frequency of the acquisition signal; and a measurement frequency that is a difference between an average value of the frequency average of the applied signal and the average value of the instantaneous frequency of the acquisition signal Calculating the cable integrity index based on the change value.

상기 케이블 고장 진단 방법은 상기 케이블 건전성 지수 값과 한계치와의 비교 결과를 바탕으로 케이블 고장 여부를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.The cable failure diagnosis method may further include determining a cable failure based on a comparison result of the cable integrity index value and the threshold value.

상기 인가 신호는 첩 신호 형태의 신호 존재구간 및 신호 부존재구간으로 구성된 일 주기의 파형이 반복되는 것일 수 있다. 이때, 상기 신호 존재구간은 가우시안 포락선(Gaussian Envelop) 모양의 첩 신호 형태로 구성된 것일 수 있고, 상기 측정 주파수변화치는 상기 인가 신호의 상기 신호 존재 구간의 주파수 평균과 상기 취득 신호의 상기 신호 존재 구간의 상기 순간 주파수의 평균 값의 차이 값일 수 있다.The applied signal may be a one-period waveform consisting of a signal presence section and a signal absence section in the form of a chirp signal is repeated. In this case, the signal existence interval may be configured in the form of a Gaussian envelope-shaped chirp signal, and the measured frequency change value is a frequency average of the signal existence interval of the applied signal and the signal existence interval of the acquisition signal. The difference value may be a mean value of the instantaneous frequencies.

상기 케이블 건전성 지수를 연산하는 단계는, 상기 측정 주파수변화치를 기준 주파수변화치와 비교하여 상기 케이블 건전성 지수를 연산하는 단계를 포함하되, 상기 기준 주파수변화치는 무결점 케이블에서의 상기 인가 신호의 주파수 평균과 상기 취득 신호의 상기 순간 주파수의 평균 값의 차이 값일 수 있다.The calculating of the cable integrity index may include calculating the cable integrity index by comparing the measured frequency change value with a reference frequency change value, wherein the reference frequency change value is a frequency average of the applied signal in the defect free cable and the The difference value may be a mean value of the instantaneous frequencies of the acquisition signal.

상기 케이블 건전성 지수를 연산하는 단계는, 상기 측정 주파수변화치를 기준 주파수변화치의 분산 값과 비교하여 상기 케이블 건전성 지수를 연산하는 단계를 포함하되, 상기 기준 주파수변화치는 무결점 케이블에서의 상기 인가 신호의 주파수 평균과 상기 취득 신호의 상기 순간 주파수의 평균 값의 차이 값일 수 있다.Computing the cable integrity index includes the step of calculating the cable integrity index by comparing the measured frequency change value with the dispersion value of the reference frequency change value, wherein the reference frequency change value is the frequency of the applied signal in the defect free cable The difference value may be a mean and an average value of the instantaneous frequencies of the acquired signal.

상기 케이블 고장 진단 방법은, 상기 인가 신호의 인가 시점과 상기 취득 신호의 취득 시점 간의 차이인 측정 지연 시간을 더 고려하여 상기 케이블 건전성 지수를 연산하는 단계를 포함할 수 있다.The cable fault diagnosis method may further include calculating the cable integrity index by further considering a measurement delay time that is a difference between an application time point of the application signal and an acquisition time point of the acquisition signal.

상기 케이블 고장 진단 방법은,The cable failure diagnosis method,

상기 측정 지연 시간과 기준 지연시간을 비교한 결과를 더 고려하여 상기 케이블 건전성 지수를 연산하는 단계를 포함하되, 상기 기준 지연시간은 무결점 케이블에서의 상기 인가점 및 상기 취득점 간의 거리에 따른 상기 인가 시점과 상기 취득 시점 간의 차이일 수 있다.Calculating the cable integrity index by further considering a result of comparing the measurement delay time and the reference delay time, wherein the reference delay time is the application according to the distance between the application point and the acquisition point in the defect-free cable. It may be a difference between a time point and the acquisition time point.

상기 케이블 고장 진단 방법은, 상기 인가 신호의 인가 시점과 상기 취득 신호의 취득 시점 간의 차이인 측정 지연 시간을 더 고려하여 상기 케이블 건전성 지수를 연산하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 케이블 고장 진단 방법은, 상기 측정 지연 시간과 기준 지연시간을 비교한 결과를 더 고려하여 상기 케이블 건전성 지수를 연산하는 단계를 포함하되, 상기 기준 지연시간은 무결점 케이블에서의 상기 인가점 및 상기 취득점 간의 거리에 따른 상기 인가 시점과 상기 취득 시점 간의 차이일 수 있다.The cable fault diagnosis method may further include calculating the cable integrity index by further considering a measurement delay time that is a difference between an application time point of the application signal and an acquisition time point of the acquisition signal. The method for diagnosing a cable failure may include calculating the cable integrity index by further considering a result of comparing the measurement delay time with a reference delay time, wherein the reference delay time includes the application point and the acquisition in a defect free cable. It may be a difference between the application time and the acquisition time according to the distance between the points.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 태양에 따른 케이블 고장 진단 시스템은 케이블, 첩(chirp) 신호 형태의 인가 신호를 발생하는 신호 발생 장치, 상기 제공 받은 인가 신호를 상기 케이블의 검사 대상 부위 중 일단인 인가점에 인가하는 신호 인가용 커플러, 상기 케이블의 검사 대상 부위 중 타단인 취득점에서 취득 신호를 취득하는 신호 취득용 커플러 및 상기 취득 신호의 순간 주파수(instantaneous frequency)를 연산하고, 상기 인가 신호의 주파수 평균과 상기 취득 신호의 상기 순간 주파수의 평균 값의 차이 값인 측정주파수변화치를 바탕으로 케이블 건전성 지수를 연산하는 신호 처리 연산 장치를 포함한다.Cable failure diagnosis system according to another aspect of the present invention for achieving the technical problem is a signal generating device for generating an application signal in the form of a cable, chirp signal, the received application signal of the inspection target portion of the cable A signal applying coupler applied to one end of the application point, a signal acquisition coupler for acquiring an acquisition signal at an acquisition point at the other end of the inspection target portion of the cable, and an instantaneous frequency of the acquisition signal; And a signal processing calculating device for calculating a cable integrity index based on a measured frequency change value that is a difference value between a frequency average of a signal and an average value of the instantaneous frequencies of the acquired signal.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 케이블에 존재하는 잡음을 신호처리 연산을 통하여 효과적으로 제거하여 고장 진단의 신뢰도를 높이고 고장 정도를 정량화하여 케이블 고장을 진단할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above, it is effective to remove the noise present in the cable through the signal processing operation to increase the reliability of the failure diagnosis and to quantify the degree of failure to diagnose the cable failure.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 고장 진단 시스템의 구성 예이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 고장 진단 방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 고장 진단 방법에서의 취득 신호 분석 결과를 도표에 도시한 것이다.1 is a configuration example of a cable failure diagnosis system according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a cable failure diagnosis method according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing a result of the acquired signal analysis in the cable failure diagnosis method according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used in a sense that can be commonly understood by those skilled in the art. Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined otherwise.

먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 고장 진단 시스템의 구성을 설명하기로 한다.First, a configuration of a cable failure diagnosis system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1.

진단 대상 케이블(110)의 검사 대상 부위는 신호 인가용 커플러(104) 및 신호 취득용 커플러(106) 사이의 구간으로 정해진다. 진단 대상 케이블(110)의 검사 대상 부위 내에 문제 부위(112)가 존재한다고 가정한다. 케이블(110) 내에서 전자기신호가 전파 될 때 전자기 신호는 케이블의 특성에 따라 크기(amplitude)는 감쇠(attenuation)되고 위상(Phase)은 변형(distortion)된다. 크기의 감쇠 정도와 위상의 변형 정도는 신호의 주파수와 거리에 의존하며, 이는 케이블의 전파 상수에 반영된다.The inspection target portion of the diagnosis object cable 110 is defined as a section between the signal application coupler 104 and the signal acquisition coupler 106. It is assumed that a problem site 112 exists in a test target site of the diagnostic target cable 110. When the electromagnetic signal propagates in the cable 110, the electromagnetic signal is attenuated and the phase is distorted according to the characteristics of the cable. The amount of attenuation in magnitude and the amount of phase distortion depend on the frequency and distance of the signal, which is reflected in the propagation constant of the cable.

본 실시예에 따른 케이블 고장 진단 시스템은 가우시안 포락선 선형 첩(Gaussian enveloped linear chirp signal)과 같이 시간에 따라 선형적으로 주파수가 증가하는 신호를 케이블에 인가하고 전자기 신호가 케이블을 통하여 전파된 후 취득하며 취득한 신호의 시간 정보 및 주파수 정보를 신호처리 기법을 이용하여 분석한 뒤 고장의 정도를 진단하는 신호 처리 연산 장치(108)를 포함한다. 보다 자세하게는, 신호 처리 연산 장치(108)는 상기 취득 신호의 순간 주파수(instantaneous frequency)를 연산하고, 상기 인가 신호의 주파수 평균과 상기 취득 신호의 상기 순간 주파수의 평균 값의 차이 값인 주파수변화치를 바탕으로 케이블 건전성 지수를 연산할 수 있다.The cable fault diagnosis system according to the present embodiment applies a signal that increases in frequency linearly with time, such as a Gaussian enveloped linear chirp signal, to a cable and acquires an electromagnetic signal after propagating through the cable. And a signal processing arithmetic unit 108 for analyzing the time information and the frequency information of the acquired signal using a signal processing technique and then diagnosing the degree of the failure. In more detail, the signal processing unit 108 calculates an instantaneous frequency of the acquired signal, and based on a frequency change value that is a difference value between a frequency average of the applied signal and an average value of the instantaneous frequency of the acquired signal. You can calculate the cable health index.

또한, 상기 케이블 고장 진단 시스템은 첩(chirp) 신호 형태의 인가 신호를 발생하는 신호 발생 장치(100), 상기 제공 받은 인가 신호를 케이블(110)의 검사 대상 부위 중 일단인 인가점에 인가하는 신호 인가용 커플러(104), 케이블(110)의 검사 대상 부위 중 타단인 취득점에서 취득 신호를 취득하는 신호 취득용 커플러(106) 및 신호 취득용 커플러(106)로부터 취득 된 취득 신호를 받아들여 신호 처리 연산 장치(108)에 제공하는 신호 취득부(102)를 더 포함할 수 있다.In addition, the cable failure diagnosis system is a signal generating device 100 for generating an application signal in the form of a chirp signal, a signal for applying the provided application signal to the application point of the end of the inspection target portion of the cable 110 The acquisition signal acquired from the signal acquisition coupler 106 and the signal acquisition coupler 106 which acquires an acquisition signal at the acquisition point which is the other end among the application | coupling coupler 104 and the test | inspection site | part of the cable 110, and receives a signal It may further include a signal acquisition unit 102 provided to the processing operation unit 108.

상기 케이블 고장 진단 시스템은 선형적으로 증가하는 주파수를 포함하고 있는 가우시안 포락선 선형 첩 신호를 사용함으로서 열화로 인한 케이블 절연층 변화를 인가한 신호와 취득한 신호의 시간-주파수 성분의 변화로 측정할 수 있는 효과가 있다.The cable fault diagnosis system uses a Gaussian envelope linear chirp signal that includes a linearly increasing frequency so that the change in the cable insulation layer due to degradation can be measured by the change in the time-frequency component of the acquired signal and the acquired signal. It works.

한편, 신호 처리 연산 장치(108)는 상기 인가 신호의 인가 시점과 상기 취득 신호의 취득 시점 간의 차이인 지연 시간을 더 고려하여 상기 케이블 건전성 지수를 연산할 수 있다. 즉, 지연 시간이 클수록 케이블(110)의 상태에 문제가 있는 것으로 판단할 수 있다.On the other hand, the signal processing unit 108 may calculate the cable integrity index further considering the delay time that is the difference between the application time of the application signal and the acquisition time of the acquisition signal. That is, it may be determined that the larger the delay time is, the more problematic the state of the cable 110 is.

이 때, 신호 처리 연산 장치(108)는 상기 지연 시간과 기준 지연시간을 비교한 결과를 더 고려하여 상기 케이블 건전성 지수를 연산할 수 있다. 이 때, 상기 기준 지연시간은 무결점 케이블에서의 상기 인가점 및 상기 취득점 간의 거리에 따른 상기 인가 시점과 상기 취득 시점 간의 차이인 것이 바람직하다. 이하, 무결점 케이블은 케이블 내부의 상태에 전혀 문제가 없는 표준 비교 대상 케이블을 의미하는 것으로 한다. 즉, 상기 기준 지연시간은 상기 무결점 케이블에서 신호 인가용 커플러(104)와 신호 취득용 커플러(106) 간의 간격 별로 취득된 표준 지연시간을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 신호 처리 연산 장치(108)는 상기 측정 지연 시간을 상기 기준 지연시간으로 나눈 값을 더 고려하여 상기 케이블 건전성 지수를 연산할 수 있다.In this case, the signal processing apparatus 108 may calculate the cable health index by further considering a result of comparing the delay time with the reference delay time. At this time, the reference delay time is preferably a difference between the application time and the acquisition time according to the distance between the application point and the acquisition point in the defect-free cable. Hereinafter, a defect free cable shall mean the standard comparison object cable which has no problem in the state inside a cable. That is, the reference delay time may be understood to mean a standard delay time acquired for each interval between the signal application coupler 104 and the signal acquisition coupler 106 in the defect free cable. The signal processing apparatus 108 may calculate the cable health index by further considering a value obtained by dividing the measurement delay time by the reference delay time.

상기 첩 신호 형태의 인가 신호는 첩 신호 형태의 신호 존재구간 및 신호 부존재구간으로 구성된 일 주기의 파형이 반복되는 것일 수 있다. 특히, 상기 신호 존재구간이 가우시안 포락선(Gaussian Envelop) 모양의 첩 신호 형태로 구성된 것일 수 있다. 특히, 상기 신호 존재구간이 선형 가우시안 포락선(Gaussian Envelop) 모양의 첩 신호 형태로 구성된 것일 수 있다. 인가 신호를 첩 신호로 구성하는 경우, 인가 신호의 주파수가 다양해지는 효과가 있으므로, 케이블(110)의 특성에 따라 인가 신호의 주파수에 반응하지 않는 것을 방지할 수 있다. 즉, 케이블(110)이 특정 주파수에만 반응하여 그 경우 문제 부위에서 주파수 특성이 변화하는 경우라도 이 경우를 진단할 수 있는 효과가 있다.The application signal in the form of a chirp signal may be one in which a waveform having a period consisting of a signal presence section and a signal absence section in a chirp signal form is repeated. In particular, the signal existence interval may be configured in the form of a chirp signal in the shape of a Gaussian envelope. In particular, the signal existence interval may be configured in the form of a chief signal in the shape of a linear Gaussian envelope. When the applied signal is composed of a chirped signal, the frequency of the applied signal may be varied, and thus, it may be prevented from reacting to the frequency of the applied signal according to the characteristics of the cable 110. That is, even if the cable 110 responds to a specific frequency only in this case there is an effect that can diagnose this case even if the frequency characteristics change in the problem site.

상기 첩 신호 형태의 인가 신호는 첩 신호 형태의 신호 존재구간 및 신호 부존재구간으로 구성된 일 주기의 파형이 반복되는 것인 경우, 상기 측정 주파수변화치는 상기 인가 신호의 상기 신호 존재 구간의 주파수 평균과 상기 취득 신호의 상기 신호 존재 구간의 상기 순간 주파수의 평균 값의 차이 값일 수 있다.When the applied signal in the chirp signal form is a one-cycle waveform consisting of a signal presence section and a signal absence section in the chirp signal form, the measured frequency change value is the frequency average of the signal presence section of the applied signal and the It may be a difference value of an average value of the instantaneous frequencies of the signal presence interval of the acquisition signal.

또한, 신호 처리 연산 장치(108)는 측정 주파수변화치를 기준 주파수변화치와 비교하여 상기 케이블 건전성 지수를 연산하되, 상기 기준 주파수변화치는 무결점 케이블에서의 상기 인가 신호의 주파수 평균과 상기 취득 신호의 상기 순간 주파수의 평균 값의 차이 값일 수 있다.Further, the signal processing calculating device 108 calculates the cable integrity index by comparing the measured frequency change value with the reference frequency change value, wherein the reference frequency change value is the frequency average of the applied signal in the defect-free cable and the instant of the acquisition signal. It may be a difference value of an average value of frequencies.

신호 처리 연산 장치(108)는 상기 측정 주파수변화치를 기준 주파수변화치의 분산 값과 비교하여 상기 케이블 건전성 지수를 연산하되, 기 기준 주파수변화치는 무결점 케이블에서의 상기 인가 신호의 주파수 평균과 상기 취득 신호의 상기 순간 주파수의 평균 값의 차이 값일 수 있다.The signal processing calculating device 108 calculates the cable integrity index by comparing the measured frequency change value with the variance value of the reference frequency change value, wherein the reference frequency change value is obtained by comparing the frequency average of the applied signal in the defect-free cable and the acquisition signal. The difference value may be a mean value of the instantaneous frequencies.

예를 들어, 신호 처리 연산 장치(108)는 상기 측정 지연 시간을 상기 기준 지연시간으로 나눈 값과 상기 측정 주파수 변화치를 상기 기준 주파수 변화치로 나눈 값을 모두 반영하여 상기 케이블 건전성 지수를 연산할 수 있다.For example, the signal processing apparatus 108 may calculate the cable soundness index by reflecting both the value obtained by dividing the measurement delay time by the reference delay time and the value obtained by dividing the measurement frequency change value by the reference frequency change value. .

지금까지 도 1의 각 구성요소는 소프트웨어(software) 또는, FPGA(field-programmable gate array)나 ASIC(application-specific integrated circuit)과 같은 하드웨어(hardware)를 의미할 수 있다. 그렇지만 상기 구성요소들은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니며, 어드레싱(addressing)할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 실행시키도록 구성될 수도 있다. 상기 구성요소들 안에서 제공되는 기능은 더 세분화된 구성요소에 의하여 구현될 수 있으며, 복수의 구성요소들을 합하여 특정한 기능을 수행하는 하나의 구성요소로 구현할 수도 있다.Until now, each component of FIG. 1 may refer to software, or hardware such as a field-programmable gate array (FPGA) or an application-specific integrated circuit (ASIC). However, the components are not limited to software or hardware, and may be configured to be in an addressable storage medium and configured to execute one or more processors. The functions provided in the above components may be implemented by more detailed components, or may be implemented as one component that performs a specific function by combining a plurality of components.

다음으로, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 고장 진단 방법에 대하여 설명하기로 한다.Next, a cable failure diagnosis method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2.

먼저, 인가 신호를 인가점에 인가하고(S200), 취득 신호를 취득점에 인가하며(S202), 신호가 존재하는 부분과 존재하지 않는 부분을 검출(detection)하며 검출된 신호를 힐버트 변환(Hilbert transform)을 이용하여 해석적 신호 (Analytic signal)을 구한다(S204).First, the application signal is applied to the application point (S200), the acquisition signal is applied to the acquisition point (S202), the portion where the signal is present and the portion that is not present is detected, and the Hilbert transform is detected. An analytic signal is obtained using a transform (S204).

다음으로, 해석적 신호로부터 Phase unwrapping(S206)을 이용하여 신호의 실시간 위상정보(Instantaneous phase)를 추출(extraction)한 뒤 이를 Constrained Kalman filtering의 관측치(measurements)로 사용하여(S208), 즉, 실시간 위상정보를 기반으로 Constrained Kalman filtering을 이용하여 신호의 실시간 주파수 성분(Instantaneous frequency)를 추출한다(S210). 실시간 주파수 성분에 포함된 외란(disturbance)를 제거(212)한 후, 상기 케이블 건전성 지수를 연산한다(S214).Next, real-time phase information of the signal is extracted by using phase unwrapping (S206) from the analytical signal and then used as observations of Constrained Kalman filtering (S208), that is, real-time. Based on the phase information, real-time frequency components (Instantaneous frequency) of the signal are extracted using Constrained Kalman filtering (S210). After removing the disturbance included in the real-time frequency component (212), the cable integrity index is calculated (S214).

다음으로, 상기 케이블 건전성 지수 값과 한계치와의 비교 결과를 바탕으로 케이블 고장 여부를 결정할 수 있다(S216).Next, it is possible to determine whether a cable failure based on the comparison result of the cable integrity index value and the threshold (S216).

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. I can understand that. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

신호 인가용 커플러 104
신호 취득용 커플러 106
신호 연산 장치 110Coupler for Signaling 104
Coupler for Signal Acquisition 106
Signal computing device 110

Claims (10)

첩(chirp) 신호 형태의 인가 신호를 케이블의 검사 대상 부위 중 일단인 인가점에 인가하는 단계;
상기 케이블의 검사 대상 부위 중 타단인 취득점에서 취득 신호를 취득하는 단계;
상기 취득 신호의 순간 주파수(instantaneous frequency)를 연산하는 단계; 및
상기 인가 신호의 주파수 평균과 상기 취득 신호의 상기 순간 주파수의 평균 값의 차이 값인 측정 주파수변화치를 바탕으로, 상기 인가 신호의 인가 시점과 상기 취득 신호의 취득 시점 간의 차이인 측정 지연 시간을 고려하여 케이블 건전성 지수를 연산하는 단계를 포함하는 케이블 고장 진단 방법.Applying an application signal in the form of a chirp signal to an application point which is one end of the inspection target portion of the cable;
Acquiring an acquisition signal at an acquisition point at the other end of the inspection target portion of the cable;
Calculating an instantaneous frequency of the acquisition signal; And
A cable in consideration of a measurement delay time that is a difference between an application time point of the application signal and an acquisition time point of the acquisition signal, based on a measurement frequency change value that is a difference value between a frequency average of the application signal and an average value of the instantaneous frequency of the acquisition signal; A method for diagnosing cable failure, comprising calculating a health index. 제1 항에 있어서,
상기 케이블 건전성 지수 값과 한계치와의 비교 결과를 바탕으로 케이블 고장 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는 케이블 고장 진단 방법.The method according to claim 1,
And determining whether a cable has failed based on a result of comparing the cable integrity index value with a threshold. 제1 항에 있어서,
상기 인가 신호는,
첩 신호 형태의 신호 존재구간 및 신호 부존재구간으로 구성된 일 주기의 파형이 반복되는 것인 케이블 고장 진단 방법.The method according to claim 1,
The application signal is,
A cable fault diagnosis method in which a waveform consisting of a signal presence section and a signal absence section in the form of a chirped signal is repeated. 제3 항에 있어서,
상기 신호 존재구간은 가우시안 포락선(Gaussian Envelop) 모양의 첩 신호 형태로 구성된 것인 케이블 고장 진단 방법.The method of claim 3,
The signal presence section is a cable failure diagnosis method comprising a Gaussian envelope-shaped chirp signal form. 제3 항에 있어서,
상기 측정 주파수변화치는,
상기 인가 신호의 상기 신호 존재 구간의 주파수 평균과 상기 취득 신호의 상기 신호 존재 구간의 상기 순간 주파수의 평균 값의 차이 값인 케이블 고장 진단 방법.The method of claim 3,
The measured frequency change value,
And a difference value between a frequency average of the signal existence section of the applied signal and an average value of the instantaneous frequency of the signal existence section of the acquisition signal. 제1 항에 있어서,
상기 케이블 건전성 지수를 연산하는 단계는,
상기 측정 주파수변화치를 기준 주파수변화치와 비교하여 상기 케이블 건전성 지수를 연산하는 단계를 포함하되,
상기 기준 주파수변화치는 무결점 케이블에서의 상기 인가 신호의 주파수 평균과 상기 취득 신호의 상기 순간 주파수의 평균 값의 차이 값인 케이블 고장 진단 방법.The method according to claim 1,
Computing the cable integrity index,
Calculating the cable soundness index by comparing the measured frequency change value with a reference frequency change value,
And the reference frequency change value is a difference value between a frequency average of the applied signal in the defect free cable and an average value of the instantaneous frequencies of the acquired signal. 제1 항에 있어서,
상기 케이블 건전성 지수를 연산하는 단계는,
상기 측정 주파수변화치를 기준 주파수변화치의 분산 값과 비교하여 상기 케이블 건전성 지수를 연산하는 단계를 포함하되,
상기 기준 주파수변화치는 무결점 케이블에서의 상기 인가 신호의 주파수 평균과 상기 취득 신호의 상기 순간 주파수의 평균 값의 차이 값인 케이블 고장 진단 방법.The method according to claim 1,
Computing the cable integrity index,
Computing the cable integrity index by comparing the measured frequency change value with the dispersion value of the reference frequency change value,
And the reference frequency change value is a difference value between a frequency average of the applied signal in the defect free cable and an average value of the instantaneous frequencies of the acquired signal. 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 케이블 고장 진단 방법은,
상기 측정 지연 시간과 기준 지연시간을 비교한 결과를 더 고려하여 상기 케이블 건전성 지수를 연산하는 단계를 포함하되,
상기 기준 지연시간은 무결점 케이블에서의 상기 인가점 및 상기 취득점 간의 거리에 따른 상기 인가 시점과 상기 취득 시점 간의 차이인 케이블 고장 진단 방법.The method according to claim 1,
The cable failure diagnosis method,
Calculating the cable integrity index by further considering a result of comparing the measurement delay time with a reference delay time,
And the reference delay time is a difference between the application time and the acquisition time according to the distance between the application point and the acquisition point in the defect-free cable. 케이블;
첩(chirp) 신호 형태의 인가 신호를 발생하는 신호 발생 장치;
제공 받은 인가 신호를 상기 케이블의 검사 대상 부위 중 일단인 인가점에 인가하는 신호 인가용 커플러;
상기 케이블의 검사 대상 부위 중 타단인 취득점에서 취득 신호를 취득하는 신호 취득용 커플러; 및
상기 취득 신호의 순간 주파수(instantaneous frequency)를 연산하고, 상기 인가 신호의 주파수 평균과 상기 취득 신호의 상기 순간 주파수의 평균 값의 차이 값인 측정 주파수변화치를 바탕으로, 상기 인가 신호의 인가 시점과 상기 취득 신호의 취득 시점 간의 차이인 측정 지연 시간을 고려하여 케이블 건전성 지수를 연산하는 신호 처리 연산 장치를 포함하는 케이블 고장 진단 시스템.cable;
A signal generator for generating an applied signal in the form of a chirp signal;
A signal application coupler for applying the received application signal to an application point which is one end of the inspection target portion of the cable;
A signal acquisition coupler for acquiring an acquisition signal at an acquisition point at the other end of the inspection target portion of the cable; And
The instantaneous frequency of the acquisition signal is calculated, and an application time point and the acquisition time of the application signal are obtained based on a measured frequency change value that is a difference between a frequency average of the application signal and an average value of the instantaneous frequency of the acquisition signal. A cable fault diagnosis system comprising a signal processing calculating device for calculating a cable integrity index in consideration of a measurement delay time that is a difference between acquisition points of a signal.
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