WO2023145354A1 - 検知装置、検知システム、伝送線および検知方法 - Google Patents

検知装置、検知システム、伝送線および検知方法 Download PDF

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WO2023145354A1
WO2023145354A1 PCT/JP2022/047804 JP2022047804W WO2023145354A1 WO 2023145354 A1 WO2023145354 A1 WO 2023145354A1 JP 2022047804 W JP2022047804 W JP 2022047804W WO 2023145354 A1 WO2023145354 A1 WO 2023145354A1
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transmission line
detection
signal
state
detection unit
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PCT/JP2022/047804
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French (fr)
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伊澤真人
加藤勇夫
小森洋和
薗田不二夫
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住友電気工業株式会社
住友電装株式会社
株式会社オートネットワーク技術研究所
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/58Testing of lines, cables or conductors
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B3/00Line transmission systems
    • H04B3/02Details
    • H04B3/46Monitoring; Testing

Definitions

  • the present disclosure relates to sensing devices, sensing systems, transmission lines and sensing methods.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2022-11596 filed on January 28, 2022, and incorporates all of its disclosure herein.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2007-305478 discloses a disconnection detection device for electric cables as follows. That is, a disconnection detection device for an electric cable includes: an electric cable including a plurality of electric wires, an electric shield layer covering the plurality of electric wires, and a sheath covering the electric shield layer; A disconnection detection line made of an insulating layer, a voltage source electrically connected to the conductor wire, a first detector electrically connected to the conductor wire, and electrically connected to the electric shield layer. and a second detector.
  • the detection device of the present disclosure includes a signal output unit that outputs a measurement signal having a frequency component to a transmission line, and a response signal that includes a signal obtained by reflecting the measurement signal from the transmission line. , a measuring unit that measures at least one of amplitude and phase, calculates an evaluation value based on the measurement result of the measuring unit, and detects damage to a part of the transmission line based on the calculated evaluation value. and a detection unit.
  • the detection system of the present disclosure includes a detection device and a switching device, the detection device outputs a measurement signal having a frequency component to a transmission line, and transmits a response signal including a signal obtained by reflecting the measurement signal.
  • receiving from the transmission line measuring at least one of amplitude and phase of the received response signal, calculating an evaluation value based on the measurement result, and calculating a portion of the transmission line based on the calculated evaluation value and the switching device detects the state of an end of the transmission line different from the input end of the measurement signal, and the detection device communicates with another device via the transmission line. and a test state in which the detection device can perform the detection processing, and the switching device switches the state of the end portion to the test state.
  • the processing it is possible to perform at least one of a processing of switching the state of the end portion to an open state, a processing of switching to a shorted state, and a processing of switching to a state of being connected to a test load. .
  • a transmission line of the present disclosure includes a cable portion and a connector portion provided at a first end of the cable portion, and the connector portion communicates the state of the first end via the transmission line. and a test state in which the transmission line can be tested, wherein the switching device changes the state of the first end to the test state.
  • the switching process at least one of a process of switching the state of the first end to an open state, a process of switching to a shorted state, and a process of switching to a state of being connected to a test load can be performed. is.
  • a detection method of the present disclosure is a detection method in a detection device, comprising the steps of: outputting a measurement signal having a frequency component to a transmission line; measuring at least one of the amplitude and phase of the received response signal; calculating an evaluation value based on the measurement result of at least one of the amplitude and the phase; and detecting damage to a portion of the transmission line based on.
  • One aspect of the present disclosure can be realized not only as a detection device including such a characteristic processing unit, but also as a program for causing a computer to execute steps of such characteristic processing, or as a detection device.
  • a detection device including such a characteristic processing unit, but also as a program for causing a computer to execute steps of such characteristic processing, or as a detection device.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a communication system according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of transmission lines used in the communication system according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a diagram showing a broken transmission line.
  • FIG. 4 is a diagram showing a partially broken transmission line.
  • FIG. 5 is a diagram showing another example of transmission lines used in the communication system according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a diagram showing a partially broken transmission line.
  • FIG. 7 is a diagram showing a partially broken transmission line.
  • FIG. 8 is a diagram showing the configuration of a detection system according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 8 is a diagram showing the configuration of a detection system according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9 is a diagram showing experimental results of the phase difference pd calculated by the detection unit in the detection device according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a diagram showing experimental results of the phase difference pd calculated by the detection unit in the detection device according to the embodiment of the present disclosure.
  • 11 is a diagram illustrating an example of a determination table stored in a storage unit in the detection device according to the embodiment of the present disclosure;
  • FIG. 12 is a diagram showing experimental results of the absolute value Arc of the reflection coefficient rc calculated by the detection unit in the detection device according to the embodiment of the present disclosure.
  • 13 is a diagram illustrating an example of a determination table stored in a storage unit in the detection device according to the embodiment of the present disclosure;
  • FIG. 14 is a diagram showing experimental results of capacitance C calculated by the detection unit in the detection device according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 15 is a diagram showing experimental results of capacitance C calculated by the detection unit in the detection device according to the embodiment of the present disclosure.
  • 16 is a diagram illustrating an example of a determination table stored in a storage unit in the detection device according to the embodiment of the present disclosure;
  • FIG. 17 is a diagram showing experimental results of the inductance L calculated by the detection unit in the detection device according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 18 is a diagram showing experimental results of the inductance L calculated by the detection unit in the detection device according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a determination table stored in a storage unit in the detection device according to the embodiment of the present disclosure
  • FIG. FIG. 20 is a diagram showing experimental results of the absolute value AZc of the characteristic impedance Zc calculated by the detection unit in the detection device according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 21 is a diagram showing experimental results of the absolute value AZc of the characteristic impedance Zc calculated by the detection unit in the detection device according to the embodiment of the present disclosure.
  • 22 is a diagram illustrating an example of a determination table stored in a storage unit in the detection device according to the embodiment of the present disclosure;
  • FIG. FIG. 23 is a flowchart that defines an example of an operation procedure when the relay device according to the embodiment of the present disclosure performs detection processing.
  • FIG. 24 is a diagram illustrating an example of a detection process sequence in the detection system according to the embodiment of the present disclosure.
  • the present disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and its object is to provide a detection device, a detection system, a transmission line, and a detection method that can predict disconnection of a transmission line with a simple configuration. That is.
  • a detection device includes a signal output unit that outputs a measurement signal having a frequency component to a transmission line, and receives a response signal including a signal obtained by reflecting the measurement signal from the transmission line. a measurement unit that measures at least one of amplitude and phase of the received response signal; calculates an evaluation value based on the measurement result of the measurement unit; and calculates the transmission based on the calculated evaluation value and a detection unit for detecting damage to a part of the wire.
  • a measurement signal having a frequency component is output to the transmission line, an evaluation value is calculated based on the measurement result of at least one of the amplitude and phase of the response signal received from the transmission line, and the calculated evaluation value is
  • the configuration for detecting damage to a portion of the transmission line based on the above, it is possible to detect damage to a portion of the transmission line without requiring a disconnection detection line separate from the transmission line. Therefore, it is possible to predict the disconnection of the transmission line with a simple configuration.
  • the transmission line includes a plurality of strands
  • the detection unit detects damage to a part of the transmission line as part of the strands of the plurality of strands. disconnection may be detected.
  • the transmission line includes a core wire in which the plurality of wires are bundled, and the plurality of wires are insulated from each other in a partial region of the core wire.
  • damage to a portion of the transmission line causes a greater change in the electrical characteristics of the transmission line compared to a configuration in which a plurality of strands are electrically connected to each other over the entire region of the core. Damage to a portion of the transmission line can be detected more accurately based on the evaluation value.
  • the detection unit may further detect the degree of damage to the partially damaged transmission line.
  • the detection unit uses, as the evaluation value, a phase difference between the measurement signal and the response signal and an amplitude ratio between the response signal and the measurement signal.
  • the impedance of the transmission line, the reactance of the transmission line, the resistance of the transmission line, the capacitance of the transmission line, the inductance of the transmission line, and the characteristic impedance of the transmission line. may be calculated.
  • a detection system includes a detection device and a switching device, the detection device outputs a measurement signal having a frequency component to a transmission line, and the measurement signal is reflected receiving a response signal including a signal from the transmission line, measuring at least one of amplitude and phase of the received response signal, calculating an evaluation value based on the measurement result, and calculating the evaluation value based on the calculated evaluation value
  • the switching device detects the state of an end of the transmission line different from the input end of the measurement signal. and a test state in which the detection device can perform the detection process, and the state of the end is changed to the test state.
  • State switching processing includes switching to a state in which the end is open, processing to switch to a state in which the end is connected to a ground node, and processing to switch to a state in which the end is connected to a test load. is at least one of
  • a measurement signal having a frequency component is output to the transmission line, an evaluation value is calculated based on the measurement result of at least one of the amplitude and phase of the response signal received from the transmission line, and the calculated evaluation value is
  • the configuration for detecting damage to a portion of the transmission line based on the above, it is possible to detect damage to a portion of the transmission line without requiring a disconnection detection line separate from the transmission line.
  • a more appropriate evaluation value can be obtained. can more accurately detect damage to a portion of the transmission line. Therefore, it is possible to predict the disconnection of the transmission line with a simple configuration.
  • a transmission line includes a cable portion and a connector portion provided at a first end of the cable portion, and the connector portion changes the state of the first end to the a switching device for switching between a normal state in which communication can be performed via a transmission line and a test state in which the transmission line can be tested;
  • the processing for switching to the test state includes processing for switching to a state in which the first end is open, processing for switching to a state in which the first end is connected to a ground node, and processing for switching to a state in which the first end is connected to a test load. It is at least one of the processes of switching to a state.
  • the transmission line can be switched between a state in which the first end of the cable portion is open, a state in which the first end is connected to the ground node, and a state in which the first end is connected to the test load.
  • a more appropriate evaluation value based on the characteristics of is calculated, and based on the calculated evaluation value, for example, damage to a portion of the transmission line can be detected more accurately. Therefore, it is possible to predict the disconnection of the transmission line with a simple configuration.
  • a detection method is a detection method in a detection device, comprising: outputting a measurement signal having a frequency component to a transmission line; a step of receiving a signal from the transmission line, measuring at least one of amplitude and phase of the received response signal, and calculating an evaluation value based on measurement results of at least one of the amplitude and the phase. and detecting damage to a portion of the transmission line based on the calculated evaluation value.
  • a measurement signal having a frequency component is output to the transmission line, an evaluation value is calculated based on the measurement result of at least one of the amplitude and phase of the response signal received from the transmission line, and the calculated evaluation value is
  • a method for detecting damage to a portion of a transmission line based on the method enables detection of damage to a portion of the transmission line without requiring an open-circuit detection line separate from the transmission line. Therefore, it is possible to predict the disconnection of the transmission line with a simple configuration.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a communication system according to an embodiment of the present disclosure.
  • communication system 301 includes relay device 101 and a plurality of communication devices 111 .
  • the relay device 101 is connected one-to-one with each communication device 111 via the transmission line 10 for communication. More specifically, the transmission line 10 includes a cable portion 5A and connector portions 5B and 5C provided at first and second ends of the cable portion 5A, respectively.
  • the connector section 5B is connected to the relay device 101 .
  • the connector section 5C is connected to the communication device 111 .
  • the transmission line 10 is, for example, an Ethernet (registered trademark) cable.
  • the communication system 301 is mounted on a vehicle, for example.
  • the communication device 111 is, for example, an in-vehicle ECU (Electronic Control Unit). It should be noted that the communication system 301 may be used for home networking or factory automation, for example.
  • the relay device 101 can communicate with the communication device 111.
  • the relay device 101 performs relay processing for relaying information exchanged between a plurality of communication devices 111 connected to different transmission lines 10, for example. Further, the relay device 101 functions as a detection device, and periodically performs a detection process for detecting partial damage to the transmission line 10, for example.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of transmission lines used in the communication system according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of a cable portion 5A in a transmission line 10A, which is an example of the transmission line 10.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of the cable portion 5A in the unbroken transmission line 10A.
  • the transmission line 10A includes two core wires 1 and a sheath 2.
  • a space between the core wire 1 and the sheath 2 may be filled with an insulator.
  • one of the two core wires 1 is a signal wire and the other is a ground wire.
  • transmission line 10A is a twisted pair cable. That is, the two core wires 1 are twisted together.
  • the transmission line 10A may include one or three or more core wires 1, or may be a parallel wire in which a plurality of core wires 1 are not twisted together.
  • a plurality of strands 3A which are a plurality of strands 3, are bundled. More specifically, the core wire 1 has a plurality of strands 3A and an insulating layer 4 covering the plurality of strands 3A.
  • the multiple strands 3A of the core wire 1 are electrically connected to each other at the cable portion 5A of the transmission line 10A.
  • FIG. 3 is a diagram showing a broken transmission line.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the cable portion 5A of the broken transmission line 10A at the broken point.
  • all wires 3A in core wire 1 are broken, and electrical connection between relay device 101 and communication device 111 by broken wires 3A is lost. .
  • the relay device 101 and the communication device 111 are not electrically connected via the core wire 1 when all the strands 3A of the core wire 1 of the transmission line 10A are broken.
  • FIG. 4 is a diagram showing a partially disconnected transmission line.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the cable portion 5A of the partially broken transmission line 10A at the partially broken portion.
  • part of wire 3A in core wire 1 is broken, and electrical connection between relay device 101 and communication device 111 is lost by broken wire 3A.
  • the relay device 101 and the communication device 111 are electrically connected through the unbroken strands 3A of the core wire 1 of the transmission line 10A even if some of the strands 3A of the core wire 1 of the transmission line 10A are broken. It is However, when the damage to the transmission line 10A progresses and all the wires 3A in the core wire 1 are broken as shown in FIG. 3, the electrical connection between the relay device 101 and the communication device 111 is cut off. .
  • FIG. 5 is a diagram showing another example of transmission lines used in the communication system according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 shows a cross-sectional view of a cable portion 5A in a transmission line 10B, which is an example of the transmission line 10.
  • FIG. 5 shows a cross-sectional view of the cable portion 5A in the transmission line 10B with a wire breakage rate of 0%.
  • the breakage rate of the transmission line 10 is the ratio of broken strands 3 among the plurality of strands 3 in the core wire 1 .
  • transmission line 10B includes two core wires 1 and a sheath 2, similar to transmission line 10A.
  • core wire 1 of the transmission line 10B five strands 3B, which are five strands 3, are bundled. More specifically, the core wire 1 has five strands 3B and an insulating layer 4 covering the five strands 3B.
  • the five strands 3B of the core wire 1 are insulated from each other in a partial region of the core wire 1.
  • the five wires 3B are electrically connected to each other at the connector portions 5B and 5C of the transmission line 10B, and are insulated from each other at the cable portion 5A of the transmission line 10B.
  • the five strands 3B have a coating such as enamel resin, and are insulated from each other at the cable portion 5A of the transmission line 10B.
  • the core wire 1 may be configured to have one, two, three, four, or six or more strands 3B.
  • FIG. 6 is a diagram showing a partially disconnected transmission line.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the cable portion 5A of the transmission line 10B having a wire breakage rate of 40% at a partial wire breakage location. Referring to FIG. 6, in transmission line 10B having a wire breakage rate of 40%, two wires 3B out of five wires 3B are broken.
  • FIG. 7 is a diagram showing a partially disconnected transmission line.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the cable portion 5A of the transmission line 10B having a wire breakage rate of 80% at a partial wire breakage location. Referring to FIG. 7, in transmission line 10B having a wire breakage rate of 80%, four wires 3B out of five wires 3B are broken.
  • the relay device 101 detects disconnection of some of the strands 3 of the core wire 1 of the transmission line 10 as partial damage to the transmission line 10 .
  • the relay device 101 detects thinning of some of the strands 3 of the core wire 1 of the transmission line 10 as partial damage to the transmission line 10 .
  • the core wire 1 in the transmission line 10 may be configured to have one strand 3 .
  • the relay device 101 detects thinning of the wires 3 in the core wire 1 of the transmission line 10 as part of the transmission line 10 being damaged.
  • FIG. 8 is a diagram showing the configuration of a detection system according to an embodiment of the present disclosure.
  • detection system 201 includes relay device 101 , switching device 151 and switch 161 .
  • the connector portion 5C of the transmission line 10 includes a switching device 151, a switch 161 and a terminating circuit 171.
  • termination circuit 171 is a resistor. Even if the connector unit 5C includes the switching device 151, the switch 161 and the terminating circuit 171, at least one of the switching device 151, the switch 161 and the terminating circuit 171 is provided in the communication device 111. good.
  • the relay device 101 outputs a measurement signal having a frequency component to the transmission line 10 and receives from the transmission line 10 a response signal including a reflected signal of the measurement signal.
  • the relay device 101 measures the amplitude and phase of the received response signal and calculates the evaluation value EV based on the measurement results. Then, the relay device 101 detects partial damage to the transmission line 10 based on the calculated evaluation value EV. Details of processing in the relay device 101 will be described later.
  • the switching device 151 changes the state of the end of the transmission line 10 that is different from the input end of the measurement signal into a normal state in which the relay device 101 can communicate with the communication device 111 via the transmission line 10, Processing is performed to switch between a test state in which the device 101 can perform detection processing.
  • the process of switching the state of the end to the communication state is the process of switching to the state where the end is connected to the communication unit 112 in the communication device 111 .
  • the processing of switching the state of the end to the test state includes processing of switching the state of the end to an open state, processing of switching to a state of connecting the end to the ground node, and processing of switching to the state of connecting the end to the termination circuit 171 .
  • the switching device 151 switches the switch 161 to open the end of the transmission line 10 on the communication device 111 side, connect the end to the ground node, or connect the end to the ground node. It connects to the ground node through a termination circuit 171 .
  • Termination circuit 171 is an example of a test load.
  • the ground node may be a node in the signal return path or a node in the chassis of a structure such as a vehicle in which the communication system 301 is provided.
  • termination circuit 171 is a 50 ⁇ resistor equal to the characteristic impedance of transmission line 10 to match the termination of transmission line 10 .
  • the termination circuit 171 may be a load other than a 50 ⁇ resistor, and may not exactly match the termination of the transmission line 10 .
  • a state in which the end of the transmission line 10 on the side of the communication device 111 is open is also referred to as an “open state,” and a state in which the end is connected to the ground node is also referred to as a “short-circuited state.”
  • the state of being connected to the ground node through circuit 171 is also called a "matched state.”
  • the relay device 101 includes a relay unit 11 , multiple detection processing units 21 , and multiple communication ports 16 .
  • Detection processing unit 21 includes signal output unit 12 , measurement unit 13 , detection unit 14 , and storage unit 15 .
  • a part or all of the relay unit 11, the signal output unit 12, the measurement unit 13, and the detection unit 14 are realized by, for example, a processing circuit (circuitry) including one or more processors.
  • the storage unit 15 is, for example, a non-volatile memory included in the processing circuit.
  • Communication port 16 is, for example, a connector or terminal. Each communication port 16 is connected to the connector portion 5B of the transmission line 10 .
  • the relay unit 11 performs relay processing. For example, the relay unit 11 performs relay processing for relaying frames between the communication devices 111 . More specifically, the relay unit 11 receives a frame from a certain communication device 111 via the corresponding transmission line 10 and the corresponding communication port 16 according to the destination information such as the destination IP address, MAC address and message ID of the frame. It is transmitted to another communication device 111 via the corresponding communication port 16 and the corresponding transmission line 10 .
  • the relay device 101 includes as many detection processing units 21 as the communication ports 16 . More specifically, the detection processing unit 21 is provided corresponding to the communication port 16 and performs detection processing for detecting partial damage of the transmission line 10 connected to the corresponding communication port 16 .
  • detection processing by one detection processing unit 21 in the relay device 101 will be described as a representative.
  • the transmission line 10 to be detected by the detection processing unit 21 is also referred to as a "target transmission line”.
  • the relay device 101 performs detection processing when the end of the target transmission line on the communication device 111 side is in the test state.
  • the signal output unit 12 outputs a measurement signal having frequency components to the target transmission line. More specifically, the signal output unit 12 outputs an AC signal, a pulse signal, or a frequency sweep signal as a measurement signal to the target transmission line.
  • the signal output unit 12 outputs the measurement signal to the target transmission line via the corresponding communication port 16 during a period in which the relay unit 11 does not perform relay processing via the target transmission line.
  • the relay unit 11 outputs to the detection unit 14 period information indicating a period during which relay processing via the target transmission line is not performed.
  • the detection unit 14 receives period information from the relay unit 11, determines a detection period T1 for performing detection processing based on the received period information, and outputs a detection instruction indicating the determined detection period T1 to the signal output unit 12 and the measurement unit. Output to the unit 13 .
  • the signal output unit 12 receives the detection instruction from the detection unit 14, and when the start time of the detection period T1 indicated by the received detection instruction arrives, the signal output unit 12 transmits the signal to the target transmission line via the corresponding communication port 16 until the detection period T1 expires. to output the measurement signal.
  • the storage unit 15 stores N digital signals Ds1 obtained by digitally converting a sine wave of a predetermined cycle. That is, the storage unit 15 stores a digital signal Ds1 corresponding to a sine wave with N samples.
  • N is an integer of 2 or more.
  • the signal output unit 12 includes a DA (Digital to Analog) conversion unit.
  • DA Digital to Analog
  • the signal output unit 12 acquires the digital signal Ds1 from the storage unit 15 at the output timing according to the period of the operation clock of the DA conversion unit until the detection period T1 expires, and A measurement signal generated by analog-converting the digital signal Ds1 using the converter is output to the target transmission line via the communication port 16 .
  • the signal output unit 12 also outputs the acquired digital signal Ds1 to the detection unit 14 and the measurement unit 13 .
  • the signal output unit 12 may include a signal generator such as a DDS (Direct Digital Synthesizer), and output a sine wave generated by the signal generator to the target transmission line via the communication port 16. good.
  • a signal generator such as a DDS (Direct Digital Synthesizer)
  • DDS Direct Digital Synthesizer
  • the measurement unit 13 receives a response signal including the reflected measurement signal from the target transmission line, and measures the amplitude and phase of the received response signal. For example, the measurement unit 13 receives a response signal including the measurement signal output by the signal output unit 12 and a reflected signal that is a reflected signal of the measurement signal from the target transmission line via the corresponding communication port 16. .
  • the measurement unit 13 receives the detection instruction from the detection unit 14 and the start time of the detection period T1 indicated by the received detection instruction arrives, the measurement unit 13 receives the corresponding signal from the target transmission line until the detection period T1 expires. A response signal is received via the communication port 16 .
  • the measurement unit 13 includes an AD (Analog to Digital) conversion unit.
  • the measurement unit 13 generates a digital signal Ds2 having N samples by sampling the response signal received from the target transmission line during the detection period T1 using the AD conversion unit.
  • the measurement unit 13 subtracts the component of the digital signal Ds1 received from the signal output unit 12 from the generated digital signal Ds2 to generate the digital signal Ds3 representing the reflected signal.
  • the measurement unit 13 Based on the generated digital signal Ds3, the measurement unit 13 generates amplitude data Ds3a indicating the amplitude of the reflected signal and phase data Ds3p indicating the phase of the reflected signal, and detects the generated amplitude data Ds3a and phase data Ds3p. 14.
  • the detection unit 14 calculates an evaluation value EV based on the measurement result of the measurement unit 13, and detects partial damage to the target transmission line based on the calculated evaluation value EV. For example, the detection unit 14 detects disconnection of some of the wires 3 of the core wire 1 of the target transmission line as partial damage to the target transmission line.
  • the detection unit 14 further detects the degree of damage to the partially damaged target transmission line. More specifically, the detection unit 14 detects the disconnection rate of the target transmission line. Alternatively, when the core wire 1 in the target transmission line has one strand 3 , the detection unit 14 senses the degree of thinning of the strand 3 .
  • the detection unit 14 calculates the phase difference between the measurement signal and the response signal as the evaluation value EV. As an example, the detector 14 calculates the phase difference pd between the measurement signal and the reflected signal included in the response signal. Based on the calculated phase difference pd, the detection unit 14 detects the breakage of some of the wires 3 of the core wire 1 and the breakage rate of the target transmission line.
  • the detection unit 14 calculates the phase difference pd between the measurement signal and the reflected signal when the measurement signal is output to the target transmission line in the open state.
  • the detection unit 14 transmits to the switching device 151 a control signal CON_1 for switching the target transmission line to the open state. More specifically, the detection unit 14 transmits the control signal CON_1 to the switching device 151 via a signal line (not shown).
  • the switching device 151 receives the control signal CON_1 from the detection unit 14 and switches the target transmission line to the open state by switching the switch 161 according to the received control signal CON_1.
  • the detection unit 14 outputs a detection instruction to the signal output unit 12 and the measurement unit 13 in the open state of the target transmission line.
  • the detection unit 14 receives the digital signal Ds1 from the signal output unit 12 and generates phase data Ds1p indicating the phase of the measurement signal based on the received digital signal Ds1.
  • the detection unit 14 calculates the difference between the phase data Ds3p received from the measurement unit 13 and the calculated phase data Ds1p, for example, for each cycle of the measurement signal.
  • the detection unit 14 calculates the phase difference pd based on the difference for each cycle of the measurement signal.
  • FIG. 9 is a diagram showing experimental results of the phase difference pd calculated by the detection unit in the detection device according to the embodiment of the present disclosure.
  • the horizontal axis is the frequency [MHz] of the measurement signal
  • the vertical axis is the phase difference [degree].
  • FIG. 9 shows a difference Dpd1 obtained by subtracting the phase difference pd_bef from the phase difference pd_1 and a difference Dpd2 obtained by subtracting the phase difference pd_bef from the phase difference pd_2.
  • the phase difference pd_bef is the phase difference pd calculated by the detector 14 when the measurement signal is output to the transmission line 10A before the bending test.
  • phase difference pd_1 is the phase difference pd calculated by the detector 14 when the measurement signal is output to the transmission line 10A after the bending test BT1.
  • phase difference pd_2 is the phase difference pd calculated by the detection unit 14 when the measurement signal is output to the transmission line 10A after the bending test BT2 is further performed following the bending test BT1.
  • the bending tests BT1 and BT2 are tests in which the transmission line 10A is alternately bent by 90 degrees in the plus direction and the minus direction multiple times.
  • a CT Computer Tomography
  • none of the wires 3 in the transmission line 10A were broken.
  • the inventors of the present application confirmed the CT image of the transmission line 10A that was bent multiple times in the bending test BT1, some of the strands 3 of the transmission line 10A were broken.
  • the inventors of the present application confirmed the CT image of the transmission line 10A that was further bent multiple times in the bending test BT2 subsequent to the bending test BT1, the bending test BT2 was performed after the bending test BT1. More strands 3 were broken than in the previous transmission line 10A.
  • the phase difference pd_1 in the state where the wire 3 is partially broken is compared to the phase difference pd_bef in the state where the wire 3 is not broken. , with a difference of about 0.8 degrees.
  • the phase difference pd_2 when the wire 3 is partially broken is approximately 1.7 times the phase difference pd_bef when the wire 3 is not broken. There is a degree difference.
  • FIG. 10 is a diagram showing experimental results of the phase difference pd calculated by the detection unit in the detection device according to the embodiment of the present disclosure.
  • the horizontal axis is the frequency [MHz] of the measurement signal
  • the vertical axis is the phase difference [degree].
  • phase difference pd_zero is the phase difference pd calculated by the detection unit 14 when the measurement signal is output to the transmission line 10B with the wire breakage rate of 0%.
  • phase difference pd_20 is the phase difference pd calculated by the detection unit 14 when the measurement signal is output to the transmission line 10B with the disconnection rate of 20%.
  • phase difference pd_40 is the phase difference pd calculated by the detector 14 when the measurement signal is output to the transmission line 10B with the disconnection rate of 40%.
  • the phase difference pd_60 is the phase difference pd calculated by the detection unit 14 when the measurement signal is output to the transmission line 10B with the disconnection rate of 60%.
  • phase difference pd_80 is the phase difference pd calculated by the detection unit 14 when the measurement signal is output to the transmission line 10B with the disconnection rate of 80%.
  • the differences Dpd20, Dpd40, Dpd60, and Dpd80 are larger in this order and are all negative values. That is, the phase difference pd_zero when the wire breakage rate is 0%, the phase difference pd_20 when the wire breakage rate is 20%, the phase difference pd_40 when the wire breakage rate is 40%, the phase difference pd_60 when the wire breakage rate is 60%, and the phase difference pd_80 when the disconnection rate is 80% are larger in this order.
  • the storage unit 15 stores the reference value Spd of the phase difference pd.
  • the reference value Spd is set in advance based on the phase difference pd calculated by the detector 14 when a measurement signal of a specific frequency is output to the target transmission line in which the wire 3 is not broken.
  • the reference value Spd is a plurality of positions calculated by the detection unit 14 for each frequency of the measurement signal when measurement signals of a plurality of specific frequencies are output to the target transmission line in which the wire 3 is not broken. It may be set in advance based on the phase difference pd.
  • the detection unit 14 After calculating the phase difference pd, the detection unit 14 acquires the reference value Spd from the storage unit 15 and calculates the difference Dpd by subtracting the reference value Spd from the phase difference pd.
  • the detection unit 14 compares the calculated difference Dpd with a predetermined threshold value Thpd, and based on the comparison result, some of the plurality of wires 3 in the core wire 1 of the target transmission line 3 is disconnected or not. More specifically, when the difference Dpd is equal to or greater than the threshold Thpd, the detection unit 14 determines that the wire 3 in the core wire 1 is not broken. , some of the wires 3 of the core wire 1 are broken.
  • the threshold Thpd is set in advance based on the phase differences pd_bef, pd_1, pd_2 described above.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of a determination table stored in the storage unit in the detection device according to the embodiment of the present disclosure.
  • storage unit 15 stores determination table Tpd showing correspondence between difference Dpd calculated by detection unit 14 and wire breakage rate.
  • the detection unit 14 determines the disconnection rate of the target transmission line based on the calculated difference Dpd and the determination table Tpd in the storage unit 15 . More specifically, when the difference Dpd is equal to or greater than the threshold value Thpd1, the detection unit 14 determines that the disconnection rate is 0%. Further, when the difference Dpd is equal to or greater than the threshold Thpd2 and less than the threshold Thpd1, the detection unit 14 determines that the disconnection rate is 20%. Further, when the difference Dpd is equal to or greater than the threshold Thpd3 and less than the threshold Thpd2, the detection unit 14 determines that the disconnection rate is 40%.
  • the detection unit 14 determines that the disconnection rate is 60%. Further, when the difference Dpd is less than the threshold value Thpd4, the detection unit 14 determines that the disconnection rate is 80%.
  • the thresholds Thpd1, Thpd2, Thpd3, and Thpd4 are preset based on the phase differences pd_zero, pd_20, pd_40, pd_60, and pd_80.
  • the detection unit 14 may be configured to calculate the phase difference pd between the measurement signal and the reflected signal when the measurement signal is output to the target transmission line in the matched or shorted state.
  • the detection unit 14 calculates a reflection coefficient, which is the amplitude ratio between the response signal and the measurement signal, as the evaluation value EV. As an example, the detection unit 14 calculates a reflection coefficient rc, which is an amplitude ratio between the reflected signal and the measurement signal included in the response signal. Based on the calculated reflection coefficient rc, the detection unit 14 detects the breakage of some of the strands 3 of the core wire 1 and the breakage rate of the target transmission line.
  • the detection unit 14 calculates the reflection coefficient rc, which is the amplitude ratio between the reflected signal and the measured signal when the measured signal is output to the target transmission line in the matched state.
  • the detection unit 14 transmits to the switching device 151 a control signal CON_2 for switching the target transmission line to the matching state. More specifically, the detection unit 14 transmits the control signal CON_2 to the switching device 151 via a signal line (not shown).
  • the switching device 151 receives the control signal CON_2 from the detection unit 14 and switches the target transmission line to the matched state by switching the switch 161 according to the received control signal CON_2.
  • the detection unit 14 outputs a detection instruction to the signal output unit 12 and the measurement unit 13 in the matching state of the target transmission line.
  • the detection unit 14 receives the digital signal Ds1 from the signal output unit 12 and generates amplitude data Ds1a indicating the amplitude of the measurement signal based on the received digital signal Ds1.
  • the detection unit 14 calculates a value obtained by dividing the amplitude data Ds3a received from the measurement unit 13 by the generated amplitude data Ds1a, for example, for each cycle of the measurement signal.
  • the detection unit 14 calculates the reflection coefficient rc based on the value for each cycle of the measurement signal, and calculates the absolute value Arc of the reflection coefficient rc.
  • FIG. 12 is a diagram showing experimental results of the absolute value Arc of the reflection coefficient rc calculated by the detection unit in the detection device according to the embodiment of the present disclosure.
  • the horizontal axis is the frequency [MHz] of the measurement signal
  • the vertical axis is the absolute value of the reflection coefficient.
  • FIG. 12 shows a difference Drc20 obtained by subtracting the absolute value Arc_zero from the absolute value Arc_20, a difference Drc40 obtained by subtracting the absolute value Arc_zero from the absolute value Arc_40, a difference Drc60 obtained by subtracting the absolute value Arc_zero from the absolute value Arc_60, and a difference Drc60 obtained by subtracting the absolute value Arc_zero from the absolute value Arc_80.
  • the absolute value Arc_zero is the absolute value Arc of the reflection coefficient rc calculated by the detector 14 when the measurement signal is output to the transmission line 10B with a wire breakage rate of 0%.
  • the absolute value Arc_20 is the absolute value Arc of the reflection coefficient rc calculated by the detection unit 14 when the measurement signal is output to the transmission line 10B having a wire breakage rate of 20%.
  • the absolute value Arc_40 is the absolute value Arc of the reflection coefficient rc calculated by the detection unit 14 when the measurement signal is output to the transmission line 10B having a wire breakage rate of 40%.
  • the absolute value Arc_60 is the absolute value Arc of the reflection coefficient rc calculated by the detection unit 14 when the measurement signal is output to the transmission line 10B having a wire breakage rate of 60%.
  • the absolute value Arc_80 is the absolute value Arc of the reflection coefficient rc calculated by the detection unit 14 when the measurement signal is output to the transmission line 10B having a wire breakage rate of 80%.
  • differences Dpd80, Dpd60, Dpd40, and Dpd20 are larger in this order, and are all positive values. That is, the absolute value Arc_80 when the wire breakage rate is 80%, the absolute value Arc_60 when the wire breakage rate is 60%, the absolute value Arc_40 when the wire breakage rate is 40%, the absolute value Arc_20 when the wire breakage rate is 20%, and the absolute value Arc_zero when the disconnection rate is 0% are larger in this order.
  • some of the wires 3 of the core wire 1 of the transmission line 10 are broken based on the absolute value Arc of the reflection coefficient rc. It is possible to determine whether or not there is, the degree of breakage of the strands 3 of the core wire 1 and the breakage rate of the transmission line 10 .
  • the storage unit 15 stores the reference value Src of the reflection coefficient rc.
  • the reference value Src is set in advance based on the absolute value Arc calculated by the detector 14 when a measurement signal of a specific frequency is output to the target transmission line in which the wire 3 is not broken.
  • the reference value Src is a plurality of absolute values calculated by the detection unit 14 for each frequency of the measurement signal when measurement signals of a plurality of specific frequencies are output to the target transmission line in which the wire 3 is not broken. It may be preset based on the value Arc.
  • the detection unit 14 After calculating the absolute value Arc, the detection unit 14 acquires the reference value Src from the storage unit 15 and calculates the difference Drc by subtracting the reference value Src from the absolute value Arc.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of a determination table stored in the storage unit of the detection device according to the embodiment of the present disclosure.
  • storage unit 15 stores determination table Trc indicating the correspondence between difference Drc calculated by detection unit 14 and wire breakage rate.
  • the detection unit 14 determines the breakage rate of the target transmission line based on the calculated difference Drc and the determination table Trc in the storage unit 15 . More specifically, when the difference Drc is less than the threshold value Thrc1, the detection unit 14 determines that the disconnection rate is 0%. Further, when the difference Drc is equal to or greater than the threshold Thrc1 and less than the threshold Thrc2, the detection unit 14 determines that the disconnection rate is 20%. Further, when the difference Drc is equal to or greater than the threshold Thrc2 and less than the threshold Thrc3, the detection unit 14 determines that the disconnection rate is 40%.
  • the detection unit 14 determines that the disconnection rate is 60%. Further, when the difference Drc is equal to or greater than the threshold value Thrc4, the detection unit 14 determines that the disconnection rate is 80%.
  • the thresholds Thrc1, Thrc2, Thrc3, and Thrc4 are set in advance based on the absolute values Arc_zero, Arc_20, Arc_40, Arc_60, and Arc_80 described above.
  • the detection unit 14 may be configured to calculate the reflection coefficient rc and the absolute value Arc of the measurement signal and the reflection signal when the measurement signal is output to the target transmission line in an open or shorted state. .
  • the detection unit 14 calculates the impedance Z of the target transmission line as the evaluation value EV. Based on the calculated impedance Z, the detection unit 14 detects the breakage of some of the wires 3 in the core wire 1 and the breakage rate of the target transmission line.
  • the detection unit 14 calculates the impedance Z of the target transmission line in the matching state.
  • the detection unit 14 calculates the reflection coefficient rc by performing the processing described in the second detection example. Then, the detection unit 14 calculates the impedance Z according to the following formula (1).
  • Zout is the output impedance of the relay device 101.
  • the output impedance Zout is stored in the storage unit 15 in advance.
  • the detection unit 14 After calculating the reflection coefficient rc, the detection unit 14 acquires the output impedance Zout from the storage unit 15 and calculates the impedance Z according to Equation (1).
  • the storage unit 15 stores the reference value SZ of the impedance Z.
  • the reference value SZ is set in advance based on the impedance Z calculated by the detector 14 when a measurement signal of a specific frequency is output to the target transmission line in which the wire 3 is not broken.
  • the reference value SZd is a plurality of impedances calculated by the detection unit 14 for each frequency of the measurement signal when measurement signals of a plurality of specific frequencies are output to the target transmission line in which the wire 3 is not disconnected. It may be preset based on Z.
  • the detection unit 14 After calculating the impedance Z, the detection unit 14 acquires the reference value SZ from the storage unit 15 and calculates the difference DZ by subtracting the reference value SZ from the impedance Z.
  • the detection unit 14 determines whether or not some of the wires 3 in the core wire 1 of the target transmission line are broken. Determine the breakage rate of the line.
  • the detection unit 14 may be configured to calculate the impedance Z of the target transmission line in an open state or a shorted state.
  • the detection unit 14 calculates the reactance X of the target transmission line as the evaluation value EV. Based on the calculated reactance X, the detection unit 14 detects the breakage of some of the wires 3 of the core wire 1 and the breakage rate of the target transmission line.
  • the detection unit 14 calculates the reactance X of the target transmission line in the matching state.
  • the detection unit 14 calculates the impedance Z by performing the processing described in Detection Example 3. Then, the detection unit 14 acquires the reactance X, which is the imaginary part of the impedance Z.
  • the storage unit 15 stores the reference value SX of the reactance X.
  • the reference value SX is set in advance based on the reactance X calculated by the detector 14 when a measurement signal of a specific frequency is output to the target transmission line in which the wire 3 is not broken.
  • the reference value SX is a plurality of reactances calculated by the detection unit 14 for each frequency of the measurement signal when measurement signals of a plurality of specific frequencies are output to the target transmission line in which the wire 3 is not disconnected. It may be preset based on X.
  • the detection unit 14 After calculating the reactance X, the detection unit 14 acquires the reference value SX from the storage unit 15 and calculates the difference DX by subtracting the reference value SX from the reactance X.
  • the detection unit 14 determines whether or not some of the wires 3 in the core wire 1 of the target transmission line are broken. Determine the breakage rate of the line.
  • the detection unit 14 may be configured to calculate the reactance X of the target transmission line in an open state or a shorted state.
  • the detection unit 14 calculates the resistance R of the target transmission line as the evaluation value EV. Based on the calculated resistance R, the detection unit 14 detects the breakage of some of the wires 3 of the core wire 1 and the breakage rate of the target transmission line.
  • the detection unit 14 calculates the resistance R of the target transmission line in the matching state.
  • the detection unit 14 calculates the impedance Z by performing the processing described in Detection Example 3. Then, the detection unit 14 acquires the resistance R, which is the real part of the impedance Z.
  • FIG. 1 is the figure in which the detection unit 14 acquires the resistance R, which is the real part of the impedance Z.
  • the storage unit 15 stores the reference value SR of the resistance R.
  • the reference value SR is set in advance based on the resistance R calculated by the detection unit 14 when a measurement signal of a specific frequency is output to the target transmission line in which the wire 3 is not broken.
  • the reference value SR is a plurality of resistance values calculated by the detection unit 14 for each frequency of the measurement signal when measurement signals of a plurality of specific frequencies are output to the target transmission line in which the wire 3 is not broken. It may be preset based on R.
  • the detection unit 14 After calculating the resistance R, the detection unit 14 acquires the reference value SR from the storage unit 15 and calculates the difference DR by subtracting the reference value SR from the resistance R.
  • the detection unit 14 determines whether or not some of the wires 3 in the core wire 1 of the target transmission line are broken. Determine the breakage rate of the line.
  • the detection unit 14 may be configured to calculate the resistance R of the target transmission line in an open state or a shorted state.
  • the detection unit 14 calculates the capacitance C of the target transmission line as the evaluation value EV. Based on the calculated capacitance C, the detection unit 14 detects the breakage of some of the wires 3 of the core wire 1 and the breakage rate of the target transmission line.
  • the detection unit 14 calculates the capacitance C of the target transmission line in the open state.
  • the detection unit 14 transmits to the switching device 151 a control signal CON_1 for switching the target transmission line to the open state. More specifically, the detection unit 14 transmits the control signal CON_1 to the switching device 151 via a signal line (not shown).
  • the switching device 151 receives the control signal CON_1 from the detection unit 14 and switches the target transmission line to the open state by switching the switch 161 according to the received control signal CON_1.
  • the detection unit 14 outputs a detection instruction to the signal output unit 12 and the measurement unit 13 in the open state of the target transmission line. Then, the detection unit 14 calculates the impedance Z by performing the processing described in the third detection example.
  • impedance Zop the impedance Z of the target transmission line in the open state
  • Impedance Zop is represented by the following equation (2).
  • G is the conductance of the target transmission line.
  • j is the imaginary unit.
  • is the angular velocity [rad/sec].
  • the detection unit 14 After calculating the impedance Zop, the detection unit 14 acquires the capacitance C from the imaginary part of the impedance Zop.
  • FIG. 14 is a diagram showing experimental results of the capacitance C calculated by the detection unit in the detection device according to the embodiment of the present disclosure.
  • the horizontal axis is the frequency [MHz] of the measurement signal
  • the vertical axis is the capacitance [pF].
  • FIG. 14 shows the difference DC1 obtained by subtracting the capacitance C_bef from the capacitance C_1 and the difference DC2 obtained by subtracting the capacitance C_bef from the capacitance C_2.
  • the capacitance C_bef is the capacitance C calculated by the detection unit 14 when the measurement signal is output to the transmission line 10A before the bending test is performed.
  • a capacitance C_1 is a capacitance C calculated by the detection unit 14 when a measurement signal is output to the transmission line 10A after the bending test BT1.
  • a capacitance C_2 is a capacitance C calculated by the detection unit 14 when a measurement signal is output to the transmission line 10A after a further bending test BT2 is performed following the bending test BT1.
  • capacitance C_1 in the state where wire 3 is partially broken is approximately 1.9 pF larger.
  • the capacitance C_2 when the wire 3 is partially broken is approximately 3.6 pF larger than the capacitance C_bef when the wire 3 is not broken.
  • FIG. 15 is a diagram showing experimental results of the capacitance C calculated by the detection unit in the detection device according to the embodiment of the present disclosure.
  • the horizontal axis is the frequency [MHz] of the measurement signal
  • the vertical axis is the capacitance [pF].
  • FIG. 15 shows the difference DC20 obtained by subtracting the capacitance C_20 from the capacitance C_zero, the difference DC40 obtained by subtracting the capacitance C_40 from the capacitance C_zero, the difference DC60 obtained by subtracting the capacitance C_60 from the capacitance C_zero, and the difference DC80 obtained by subtracting the capacitance C_80 from the capacitance C_zero.
  • the capacitance C_zero is the capacitance C calculated by the detection unit 14 when the measurement signal is output to the transmission line 10B with the wire breakage rate of 0%.
  • Capacitance C_20 is the capacitance C calculated by the detection unit 14 when the measurement signal is output to the transmission line 10B having a disconnection rate of 20%.
  • a capacitance C_40 is a capacitance C calculated by the detection unit 14 when the measurement signal is output to the transmission line 10B having a wire breakage rate of 40%.
  • a capacitance C_60 is a capacitance C calculated by the detection unit 14 when the measurement signal is output to the transmission line 10B having a wire breakage rate of 60%.
  • Capacitance C_80 is the capacitance C calculated by the detection unit 14 when the measurement signal is output to the transmission line 10B having a wire breakage rate of 80%.
  • the differences DC80, DC60, DC40, and DC20 are larger in this order and are all positive values. That is, the capacitance C_zero when the wire breakage rate is 0%, the capacitance C_20 when the wire breakage rate is 20%, the capacitance C_40 when the wire breakage rate is 40%, the capacitance C_60 when the wire breakage rate is 60%, and the wire breakage rate is The capacitance C_80 at 80% is larger in this order.
  • the storage unit 15 stores the reference value SC of the capacitance C.
  • the reference value SC is set in advance based on the capacitance C calculated by the detector 14 when a measurement signal of a specific frequency is output to the target transmission line in which the wire 3 is not broken.
  • the reference value SC is a plurality of capacitances calculated by the detection unit 14 for each frequency of the measurement signal when measurement signals of a plurality of specific frequencies are respectively output to the target transmission line in which the wire 3 is not broken. It may be preset based on C.
  • the detection unit 14 After calculating the capacitance C, the detection unit 14 acquires the reference value SC from the storage unit 15 and calculates a difference DCa by subtracting the reference value SC from the capacitance C.
  • the detection unit 14 compares the calculated difference DCa with a predetermined threshold value ThC, and based on the comparison result, some of the wires 3 in the core wire 1 of the target transmission line 3 is disconnected or not. More specifically, when the difference DCa is less than the threshold ThC, the detection unit 14 determines that the wire 3 in the core wire 1 is not broken. , some of the wires 3 of the core wire 1 are broken.
  • the threshold ThC is preset based on the capacitances C_bef, C_1, C_2 described above.
  • FIG. 16 is a diagram showing an example of a determination table stored in the storage unit of the detection device according to the embodiment of the present disclosure.
  • storage unit 15 stores determination table TC showing correspondence between difference DCb calculated by detection unit 14 and wire breakage rate.
  • the detection unit 14 acquires the reference value SC from the storage unit 15 and calculates the difference DCb by subtracting the capacitance C from the reference value SC.
  • the detection unit 14 determines the disconnection rate of the target transmission line based on the calculated difference DCb and the determination table TC in the storage unit 15 . More specifically, when the difference DCb is less than the threshold value ThC1, the detection unit 14 determines that the disconnection rate is 0%. Further, when the difference DCb is equal to or greater than the threshold ThC1 and less than the threshold ThC2, the detection unit 14 determines that the disconnection rate is 20%.
  • the detection unit 14 determines that the disconnection rate is 40%. Further, when the difference DCb is equal to or greater than the threshold ThC3 and less than the threshold ThC4, the detection unit 14 determines that the disconnection rate is 60%. Further, when the difference DCb is equal to or greater than the threshold value ThC4, the detection unit 14 determines that the disconnection rate is 80%.
  • the thresholds ThC1, ThC2, ThC3, ThC4 are preset based on the capacitances C_zero, C_20, C_40, C_60, C_80 described above.
  • the detection unit 14 calculates the inductance L of the target transmission line as the evaluation value EV. Based on the calculated inductance L, the detection unit 14 detects the breakage of some of the wires 3 in the core wire 1 and the breakage rate of the target transmission line.
  • the detection unit 14 calculates the inductance L of the target transmission line in the short circuit state.
  • the detection unit 14 transmits to the switching device 151 a control signal CON_3 for switching the target transmission line to the short-circuit state. More specifically, the detection unit 14 transmits the control signal CON_3 to the switching device 151 via a signal line (not shown).
  • the switching device 151 receives the control signal CON_3 from the detection unit 14 and switches the target transmission line to the short-circuit state by switching the switch 161 according to the received control signal CON_3.
  • the detection unit 14 outputs a detection instruction to the signal output unit 12 and the measurement unit 13 in the short-circuit state of the target transmission line. Then, the detection unit 14 calculates the impedance Z by performing the processing described in the third detection example.
  • impedance Zst the impedance Z of the target transmission line in the short-circuit state
  • impedance Zst the impedance Z of the target transmission line in the short-circuit state
  • R is the DC resistance [ ⁇ ] per unit length of the target transmission line.
  • the detection unit 14 After calculating the impedance Zst, the detection unit 14 acquires the inductance L from the imaginary part of the impedance Zst.
  • FIG. 17 is a diagram showing experimental results of the inductance L calculated by the detection unit in the detection device according to the embodiment of the present disclosure.
  • the horizontal axis is the frequency [MHz] of the measurement signal
  • the vertical axis is the inductance [nH].
  • FIG. 17 shows the difference DL1 obtained by subtracting the inductance L_1 from the inductance L_bef and the difference DL2 obtained by subtracting the inductance L_2 from the inductance L_bef.
  • the inductance L_bef is the inductance L calculated by the detection unit 14 when the measurement signal is output to the transmission line 10A before the bending test is performed.
  • An inductance L_1 is an inductance L calculated by the detector 14 when a measurement signal is output to the transmission line 10A after the bending test BT1. Further, the inductance L_2 is the inductance L calculated by the detection unit 14 when the measurement signal is output to the transmission line 10A after the bending test BT2 is further performed following the bending test BT1.
  • the inductance L_2 when the wire 3 is partially broken is approximately 1.5 nH smaller.
  • the inductance L_1 when the wire 3 is partially broken is about 3.1 nH smaller than the inductance L_bef when the wire 3 is not broken.
  • FIG. 18 is a diagram showing experimental results of the inductance L calculated by the detection unit in the detection device according to the embodiment of the present disclosure.
  • the horizontal axis is the frequency [MHz] of the measurement signal
  • the vertical axis is the inductance [nH].
  • FIG. 18 shows a difference DL20 obtained by subtracting the inductance L_zero from the inductance L_20, a difference DL40 obtained by subtracting the inductance L_zero from the inductance L_40, a difference DL60 obtained by subtracting the inductance L_zero from the inductance L_60, and a difference DL80 obtained by subtracting the inductance L_zero from the inductance L_80.
  • the inductance L_zero is the inductance L calculated by the detection unit 14 when the measurement signal is output to the transmission line 10B having a wire breakage rate of 0%.
  • An inductance L_20 is an inductance L calculated by the detection unit 14 when the measurement signal is output to the transmission line 10B having a disconnection rate of 20%.
  • An inductance L_40 is an inductance L calculated by the detection unit 14 when the measurement signal is output to the transmission line 10B having a disconnection rate of 40%.
  • an inductance L_60 is an inductance L calculated by the detection unit 14 when a measurement signal is output to the transmission line 10B having a wire breakage rate of 60%.
  • An inductance L_80 is an inductance L calculated by the detection unit 14 when the measurement signal is output to the transmission line 10B having a disconnection rate of 80%.
  • the differences DL80, DL60, DL40, and DL20 are larger in this order and are all positive values. That is, the inductance L_80 when the wire breakage rate is 80%, the inductance L_60 when the wire breakage rate is 60%, the inductance L_40 when the wire breakage rate is 40%, the inductance L_20 when the wire breakage rate is 20%, and the wire breakage rate is The inductance L_zero at 0% increases in this order.
  • the storage unit 15 stores the reference value SL of the inductance L.
  • the reference value SL is set in advance based on the inductance L calculated by the detection unit 14 when a measurement signal of a specific frequency is output to the target transmission line in which the wire 3 is not broken.
  • the reference value SL is a plurality of inductances calculated by the detection unit 14 for each frequency of the measurement signal when measurement signals of a plurality of specific frequencies are output to the target transmission line in which the wire 3 is not disconnected. It may be preset based on L.
  • the detection unit 14 After calculating the inductance L, the detection unit 14 acquires the reference value SL from the storage unit 15 and calculates the difference DLa by subtracting the inductance L from the reference value SL.
  • the detection unit 14 compares the calculated difference DLa with a predetermined threshold value ThL, and based on the comparison result, some of the wires 3 in the core wire 1 of the target transmission line 3 is disconnected or not. More specifically, when the difference DLa is equal to or greater than the threshold ThL, the detection unit 14 determines that the wire 3 in the core wire 1 is not broken. , some of the wires 3 of the core wire 1 are broken.
  • the threshold ThL is preset based on the inductances L_bef, L_1, and L_2 described above.
  • FIG. 19 is a diagram showing an example of a determination table stored in the storage unit of the detection device according to the embodiment of the present disclosure.
  • storage unit 15 stores determination table TL indicating the correspondence relationship between difference DLb calculated by detection unit 14 and disconnection rate.
  • the detection unit 14 acquires the reference value SL from the storage unit 15 and calculates the difference DLb by subtracting the reference value SL from the inductance L.
  • the detection unit 14 determines the breakage rate of the target transmission line based on the calculated difference DLb and the determination table TL in the storage unit 15 . More specifically, when the difference DLb is less than the threshold value ThL1, the detection unit 14 determines that the disconnection rate is 0%. Further, when the difference DLb is equal to or greater than the threshold ThL1 and less than the threshold ThL2, the detection unit 14 determines that the disconnection rate is 20%.
  • the detection unit 14 determines that the disconnection rate is 40%. Further, when the difference DLb is equal to or greater than the threshold ThL3 and less than the threshold ThL4, the detection unit 14 determines that the disconnection rate is 60%. Further, when the difference DLb is equal to or greater than the threshold value ThL4, the detection unit 14 determines that the disconnection rate is 80%.
  • the threshold values ThL1, ThL2, ThL3, and ThL4 are set in advance based on the inductances L_zero, L_20, L_40, L_60, and L_80 described above.
  • the detection unit 14 calculates the characteristic impedance Zc of the target transmission line as the evaluation value EV. Based on the calculated characteristic impedance Zc, the detection unit 14 detects the breakage of some strands 3 of the plurality of strands 3 in the core wire 1 and the breakage rate of the target transmission line.
  • the detection unit 14 calculates the characteristic impedance Zc of the target transmission line in the open state and the shorted state.
  • the detection unit 14 calculates the impedance Zop by performing the processing described in Detection Example 6.
  • the detection unit 14 calculates the impedance Zst by performing the processing described in the seventh detection example. Note that the detection unit 14 may first calculate the impedance Zst and then calculate the impedance Zop.
  • the detection unit 14 calculates the characteristic impedance Zc according to the following equation (4), and calculates the absolute value AZc of the characteristic impedance Zc.
  • FIG. 20 is a diagram showing experimental results of the absolute value AZc of the characteristic impedance Zc calculated by the detection unit in the detection device according to the embodiment of the present disclosure.
  • the horizontal axis is the frequency [MHz] of the measurement signal
  • the vertical axis is the absolute value [ ⁇ ] of the characteristic impedance.
  • FIG. 20 shows the difference DZc1 obtained by subtracting the absolute value AZc_bef from the absolute value AZc_1 and the difference DZc2 obtained by subtracting the absolute value AZc_bef from the absolute value AZc_2.
  • the absolute value AZc_bef is the absolute value AZc of the characteristic impedance Zc calculated by the detector 14 when the measurement signal is output to the transmission line 10A before the bending test.
  • the absolute value AZc_1 is the absolute value AZc of the characteristic impedance Zc calculated by the detector 14 when the measurement signal is output to the transmission line 10A after the bending test BT1.
  • the absolute value AZc_2 is the absolute value AZc of the characteristic impedance Zc calculated by the detection unit 14 when the measurement signal is output to the transmission line 10A after the bending test BT2 is performed following the bending test BT1.
  • the absolute value AZc_1 of the characteristic impedance Zc when the wire 3 is partially broken is the characteristic impedance Zc when the wire 3 is not broken. It is about 0.75 ⁇ smaller than the absolute value of Zc, AZc_bef.
  • the absolute value AZc_2 of the characteristic impedance Zc when the wire 3 is partially broken is the absolute value AZc_bef of the characteristic impedance Zc when the wire 3 is not broken. is smaller by about 1.2 ⁇ .
  • FIG. 21 is a diagram showing experimental results of the absolute value AZc of the characteristic impedance Zc calculated by the detection unit in the detection device according to the embodiment of the present disclosure.
  • the horizontal axis is the frequency [MHz] of the measurement signal
  • the vertical axis is the absolute value [ ⁇ ] of the characteristic impedance.
  • 21 shows a difference DZc20 obtained by subtracting the absolute value AZc_zero from the absolute value AZc_20, a difference DZc40 obtained by subtracting the absolute value AZc_zero from the absolute value AZc_40, a difference DZc60 obtained by subtracting the absolute value AZc_zero from the absolute value AZc_60, and a difference DZc60 obtained by subtracting the absolute value AZc_zero from the absolute value AZc_80. and a difference DZc80 obtained by subtracting the absolute value AZc_zero.
  • the absolute value AZc_zero is the absolute value AZc of the characteristic impedance Zc calculated by the detection unit 14 when the measurement signal is output to the transmission line 10B having a wire breakage rate of 0%.
  • the absolute value AZc_20 is the absolute value AZc of the characteristic impedance Zc calculated by the detection unit 14 when the measurement signal is output to the transmission line 10B having a wire breakage rate of 20%.
  • the absolute value AZc_40 is the absolute value AZc of the characteristic impedance Zc calculated by the detection unit 14 when the measurement signal is output to the transmission line 10B having a wire breakage rate of 40%.
  • the absolute value AZc_60 is the absolute value AZc of the characteristic impedance Zc calculated by the detection unit 14 when the measurement signal is output to the transmission line 10B having a wire breakage rate of 60%.
  • the absolute value AZc_80 is the absolute value AZc of the characteristic impedance Zc calculated by the detection unit 14 when the measurement signal is output to the transmission line 10B having a wire breakage rate of 80%.
  • the differences DZc80, DZc60, DZc40, and DZc20 are larger in this order, and are all positive values. That is, the absolute value AZc_80 of the characteristic impedance Zc when the wire breakage rate is 80%, the absolute value AZc_60 of the characteristic impedance Zc when the wire breakage rate is 60%, the absolute value AZc_40 of the characteristic impedance Zc when the wire breakage rate is 40%, The absolute value AZc_20 of the characteristic impedance Zc when the wire breakage rate is 20% and the absolute value AZc_zero of the characteristic impedance Zc when the wire breakage rate is 0% are larger in this order.
  • the storage unit 15 stores the reference value SZc of the characteristic impedance Zc.
  • the reference value SZc is set in advance based on the absolute value AZc of the characteristic impedance Zc calculated by the detector 14 when a measurement signal of a specific frequency is output to the target transmission line in which the wire 3 is not disconnected.
  • the reference value SZc is a plurality of absolute values calculated by the detection unit 14 for each frequency of the measurement signal when measurement signals of a plurality of specific frequencies are output to the target transmission line in which the wire 3 is not disconnected. It may be preset based on the value AZc.
  • the detection unit 14 After calculating the absolute value AZc, the detection unit 14 acquires the reference value SZc from the storage unit 15 and calculates the difference DZc by subtracting the reference value SZc from the absolute value AZc.
  • the detection unit 14 compares the calculated difference DZc with a predetermined threshold value ThZc, and based on the comparison result, some of the wires 3 in the core wire 1 of the target transmission line 3 is disconnected or not. More specifically, when the difference DZc is equal to or greater than the threshold ThZc, the detection unit 14 determines that the wire 3 in the core wire 1 is not broken. , some of the wires 3 of the core wire 1 are broken.
  • the threshold ThZc is set in advance based on the absolute values AZc_bef, AZc_1, and AZc_2 described above.
  • FIG. 22 is a diagram showing an example of a determination table stored in the storage unit in the detection device according to the embodiment of the present disclosure.
  • storage unit 15 stores a determination table TZc indicating the correspondence relationship between difference DZc calculated by detection unit 14 and wire breakage rate.
  • the detection unit 14 determines the breakage rate of the target transmission line based on the calculated difference DZc and the determination table TZc in the storage unit 15 . More specifically, when the difference DZc is less than the threshold value ThZc1, the detection unit 14 determines that the disconnection rate is 0%. Further, when the difference DZc is equal to or greater than the threshold ThZc1 and less than the threshold ThZc2, the detection unit 14 determines that the disconnection rate is 20%. Further, when the difference DZc is equal to or greater than the threshold ThZc2 and less than the threshold ThZc3, the detection unit 14 determines that the disconnection rate is 40%.
  • the detection unit 14 determines that the disconnection rate is 60%. Further, when the difference DZc is equal to or greater than the threshold value ThZc4, the detection unit 14 determines that the disconnection rate is 80%.
  • the thresholds ThZc1, ThZc2, ThZc3, ThZc4 are set in advance based on the above absolute values AZc_zero, AZc_20, AZc_40, AZc_60, AZc_80.
  • the detection unit 14 determines that part of the target transmission line is broken, it notifies the user of the determination result via the communication unit and the communication device 111 (not shown). Specifically, the detection unit 14 notifies the user of the determination result that some of the wires 3 of the core wire 1 are broken and the determination result indicating the breakage rate of the target transmission line. to notify.
  • the storage unit 15 stores correspondence information indicating the correspondence relationship between the target transmission line and the types of evaluation values EV to be used when the detection process is performed on the target transmission line.
  • the detection unit 14 calculates the evaluation value EV of the type corresponding to the target transmission line according to the correspondence information in the storage unit 15, and detects partial damage to the target transmission line based on the calculated evaluation value EV. That is, the detection unit 14 detects partial damage to the target transmission line by performing any one of the detection examples 1 to 8 described above according to the correspondence information in the storage unit 15 .
  • the detection unit 14 performs any two or more of detection examples 1 to 8 or all of detection examples 1 to 8, and comprehensively considers a plurality of determination results to determine whether the target transmission Detect damage to part of the line.
  • the detection unit 14 performs detection examples 1 to 8, and in at least one of the detection examples, it is determined that some of the wires 3 of the core wire 1 are broken.
  • the user is notified of the determination result that some of the wires 3 of the core wire 1 are broken.
  • the detector 14 uses other evaluation values indicating the electrical characteristics of the target transmission line instead of the phase difference pd, the reflection coefficient rc, the impedance Z, the reactance X, the resistance R, the capacitance C, the inductance L, and the characteristic impedance Zc.
  • the configuration may be such that EV is calculated.
  • FIG. 23 is a flowchart that defines an example of an operation procedure when the relay device according to the embodiment of the present disclosure performs detection processing.
  • relay device 101 waits for the arrival of detection period T1 (NO in step S102), and upon arrival of detection period T1 (YES in step S102), outputs a measurement signal and receives a response signal. is started (step S104).
  • relay device 101 measures the amplitude and phase of the received response signal. More specifically, relay device 101 generates amplitude data Ds3a indicating the amplitude of the reflected signal and phase data Ds3p indicating the phase of the reflected signal included in the response signal (step S106).
  • relay device 101 calculates evaluation value EV based on amplitude data Ds1a indicating the amplitude of the measurement signal, phase data Ds1p indicating the phase of the measurement signal, amplitude data Ds3a, and phase data Ds3p (step S108). .
  • the relay device 101 calculates the difference between the calculated evaluation value EV and the reference value of the evaluation value EV (step S110).
  • the relay device 101 determines the disconnection rate of the target transmission line based on the calculated difference and the determination table in the storage unit 15 (step S112).
  • the relay device 101 notifies the user of the determination result indicating the disconnection rate of the target transmission line (step S114).
  • the relay device 101 waits for the arrival of a new detection period T1 (NO in step S102).
  • FIG. 24 is a diagram showing an example of a detection process sequence in the detection system according to the embodiment of the present disclosure.
  • relay device 101 determines detection period T1 (step S202).
  • the relay device 101 transmits a control signal CON_1 for switching the target transmission line to an open state, for example, to the switching device 151 (step S204).
  • the switching device 151 switches the target transmission line to the open state by switching the switch 161 according to the control signal CON_1 received from the relay device 101 (step S206).
  • the relay device 101 performs detection processing. More specifically, the relay device 101 starts outputting the measurement signal and receiving the response signal in an open state of the target transmission line, and obtains the phase data Ds3p indicating the phase of the reflected signal included in the response signal and the phase data Ds3p of the measurement signal.
  • a phase difference pd which is an example of the evaluation value EV, is calculated using the phase data Ds1p indicating the phase. Then, the relay device 101 detects partial damage to the target transmission line based on the calculated phase difference pd (step S208).
  • the relay device 101 determines the detection period T1 (step S210).
  • the relay device 101 transmits a control signal CON_2 for switching the target transmission line to the matched state, for example, to the switching device 151 (step S212).
  • the switching device 151 switches the target transmission line to the matched state by switching the switch 161 according to the control signal CON_2 received from the relay device 101 (step S214).
  • the relay device 101 performs detection processing. More specifically, the relay device 101 starts outputting the measurement signal and receiving the response signal in the matching state of the target transmission line, and the amplitude data Ds3a indicating the amplitude of the reflected signal included in the response signal and the amplitude data Ds3a of the measurement signal.
  • a reflection coefficient rc which is an example of the evaluation value EV, is calculated using the amplitude data Ds1a indicating the amplitude.
  • the relay device 101 detects partial damage to the target transmission line based on the calculated reflection coefficient rc (step S216).
  • the relay device 101 determines the detection period T1 (step S218).
  • the relay device 101 transmits a control signal CON_3 for switching the target transmission line to a short-circuited state, for example, to the switching device 151 (step S220).
  • the switching device 151 switches the target transmission line to the short-circuit state by switching the switch 161 according to the control signal CON_3 received from the relay device 101 (step S222).
  • the relay device 101 performs detection processing. More specifically, when the target transmission line is short-circuited, the relay device 101 starts outputting the measurement signal and receiving the response signal. A reflection coefficient rc is calculated using amplitude data Ds1a indicating the amplitude. The relay device 101 calculates the impedance Zst using the reflection coefficient rc, and acquires the inductance L, which is an example of the evaluation value EV, from the impedance Zst. Then, the relay device 101 detects partial damage to the target transmission line based on the calculated inductance L (step S224).
  • the detection system 201 may be configured so that some or all of steps S204, S212, and S220 in the sequence shown in FIG. 24 are not performed.
  • the switching device 151 changes the connection state of the end of the target transmission line at a predetermined cycle.
  • the switching device 151 switches the target transmission line to, for example, an open state, and waits for the relay device 101 to output the measurement signal.
  • the relay device 101 starts the first detection process, that is, outputs a measurement signal, triggered by, for example, turning on the power of the vehicle in which the communication system 301 is mounted.
  • the switching device 151 switches the switch 161 at the timing when a predetermined time has passed since the detection of the measurement signal, thereby bringing the target transmission line into a matching state. switch.
  • the relay apparatus 101 starts the second detection process at the timing when a predetermined time has passed after starting the first detection process, that is, outputs the measurement signal.
  • the switching device 151 switches the switch 161 at the timing when a predetermined time has passed since the detection of the measurement signal, thereby short-circuiting the target transmission line. switch.
  • the relay device 101 starts the third detection process at the timing when a predetermined time has passed since the start of the second detection process, that is, outputs the measurement signal.
  • the relay device 101 is connected to the communication device 111 via the transmission line 10 in a one-to-one configuration, but the configuration is limited to this. isn't it.
  • the relay device 101 may be connected to a plurality of communication devices 111 in a one-to-many manner via a bus-type transmission line 10 .
  • the communication system 301 is configured such that the relay device 101 performs detection processing
  • the configuration is not limited to this.
  • a device other than the relay device 101 in the communication system 301 may be configured to perform the detection process.
  • the communication device 111 may function as a detection device and perform detection processing.
  • the detection system 201 is configured to include the switching device 151 and the switch 161, it is not limited to this.
  • the detection system 201 may be configured without the switching device 151 and the switch 161 .
  • the end of the transmission line 10 on the communication device 111 side is permanently open, connected to the ground node, or connected to the ground node via the termination circuit 171 .
  • the relay device 101 is configured to perform detection processing when the end of the target transmission line on the communication device 111 side is in the test state.
  • the relay device 101 may be configured to perform detection processing when the end of the target transmission line on the communication device 111 side is in a normal state.
  • the relay device 101 frequency-division-multiplexes the communication signal and the measurement signal. More specifically, the signal output unit 12 outputs the measurement signal in a frequency band different from the frequency band of the communication signal transmitted and received by the relay unit 11 during the period in which the relay processing is performed by the relay unit 11. Generate and output to the target transmission line.
  • the measurement unit 13 generates a response signal including the measurement signal output by the signal output unit 12 and the reflected signal that is the reflected signal of the measurement signal.
  • the measurement unit 13 may be configured to receive a response signal that does not contain the measurement signal. That is, the measurement unit 13 may be configured to receive the reflected signal as the response signal. More specifically, for example, the signal output section 12 outputs the measurement signal to the target transmission line via the directional coupler and communication port 16 .
  • the measurement unit 13 receives a response signal that does not contain the measurement signal from the target transmission line via the communication port 16 and the directional coupler.
  • the measuring unit 13 is configured to generate the digital signal Ds3 representing the reflected signal by subtracting the digital signal Ds1 from the digital signal Ds2. is not limited to The measurement unit 13 receives the measurement signal from the signal output unit 12, subtracts the measurement signal from the received response signal to generate an analog signal representing the reflected signal, and converts the generated analog signal into a digital signal. It may be configured to generate Ds3.
  • the detection unit 14 is configured to detect the degree of damage to the target transmission line, but the configuration is not limited to this.
  • the detection unit 14 may be configured to detect partial damage to the target transmission line and not detect the degree of damage to the target transmission line.
  • the detection unit 14 is configured to transmit the control signals CON_1, CON_2, and CON_3 to the switching device 151 via signal lines (not shown). It is not limited.
  • the detection unit 14 may be configured to transmit the control signals CON_1, CON_2, CON_3 to the switching device 151 via the cable unit 5A in the target transmission line. More specifically, for example, the detection unit 14 transmits control signals CON_1, CON_2, and CON_3 to the switching device 151 via the cable unit 5A before the signal output unit 12 outputs the measurement signal to the target transmission line. .
  • the detection unit 14 generates control signals CON_1, CON_2, and CON_3 in frequency bands different from the frequency band of communication signals transmitted and received by the relay unit 11, and transmits the generated control signals CON_1, CON_2, and CON_3 to the communication signals. , and output to the cable section 5A.
  • the detection unit 14 multiplexes the control signals CON_1, CON_2, and CON_3, which are DC signals, with the communication signal and outputs the signal to the cable unit 5A.
  • the switching device 151 obtains the control signals CON_1, CON_2, CON_3 by separating the control signals CON_1, CON_2, CON_3 from the signal received via the cable unit 5A.
  • the transmission line 10 is gradually damaged due to aged deterioration, fatigue deterioration due to bending, external impact, and the like, and finally breaks.
  • a technique capable of predicting the breakage of the transmission line 10 is desired.
  • TDR Time Domain Reflectometry
  • signal output unit 12 outputs a measurement signal having a frequency component to transmission line 10 .
  • the measurement unit 13 receives the response signal including the reflected measurement signal from the transmission line 10 and measures at least one of amplitude and phase of the received response signal.
  • the detection unit 14 calculates an evaluation value EV based on the measurement result of the measurement unit 13, and detects partial damage to the transmission line 10 based on the calculated evaluation value EV.
  • the measurement signal having the frequency component is output to the transmission line 10, and the evaluation value EV is calculated based on the measurement result of at least one of the amplitude and phase of the response signal received from the transmission line 10.
  • the evaluation value EV is calculated based on the measurement result of at least one of the amplitude and phase of the response signal received from the transmission line 10.
  • Each process (each function) of the above-described embodiment is realized by a processing circuit (circuitry) including one or more processors.
  • the processing circuit may be configured by an integrated circuit or the like in which one or more memories, various analog circuits, and various digital circuits are combined in addition to the one or more processors.
  • the one or more memories store programs (instructions) that cause the one or more processors to execute the processes.
  • the one or more processors may execute the above processes according to the program read from the one or more memories, or execute the above processes according to a logic circuit designed in advance to execute the above processes. may be executed.
  • the above processors are CPU (Central Processing Unit), GPU (Graphics Processing Unit), DSP (Digital Signal Processor), FPGA (Field Programmable Gate Array), and ASIC (Application Specific Integrate dCircuit), etc., which are suitable for computer control processor.
  • the plurality of physically separated processors may cooperate with each other to execute the above processes.
  • the processors installed in each of a plurality of physically separated computers cooperate with each other via networks such as LAN (Local Area Network), WAN (Wide Area Network), and the Internet to perform each of the above processes. may be executed.
  • the program may be installed in the memory from an external server device or the like via the network, and may be CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), DVD-ROM (Digital Versatile Disk Read Only Memory), and semiconductor It may be distributed in a state stored in a recording medium such as a memory, and may be installed in the memory from the recording medium.
  • CD-ROM Compact Disc Read Only Memory
  • DVD-ROM Digital Versatile Disk Read Only Memory
  • semiconductor It may be distributed in a state stored in a recording medium such as a memory, and may be installed in the memory from the recording medium.
  • a sensing device a signal output unit that outputs a measurement signal having a frequency component to a transmission line; a measurement unit that receives from the transmission line a response signal including a signal obtained by reflecting the measurement signal, and measures at least one of amplitude and phase of the received response signal; a detection unit that calculates an evaluation value based on the measurement result of the measurement unit and detects damage to a part of the transmission line based on the calculated evaluation value; The detection unit transmits a control signal for switching the state of the end of the transmission line, which is different from the input end of the measurement signal, between open, short, and load connection to a switching device external to the detection device. Transmitting, sensing device.
  • the processing circuit is Outputting a measurement signal having a frequency component to a transmission line, receiving from the transmission line a response signal including a signal obtained by reflecting the measurement signal, measuring at least one of amplitude and phase of the received response signal;
  • a detection device that calculates an evaluation value based on a measurement result of at least one of the amplitude and the phase, and detects damage to a part of the transmission line based on the calculated evaluation value.

Abstract

検知装置は、周波数成分を有する計測信号を伝送線へ出力する信号出力部と、前記計測信号が反射された信号を含む応答信号を前記伝送線から受信し、受信した前記応答信号の、振幅および位相の少なくともいずれか一方を計測する計測部と、前記計測部による計測結果に基づいて評価値を算出し、算出した前記評価値に基づいて、前記伝送線の一部の損傷を検知する検知部とを備える。

Description

検知装置、検知システム、伝送線および検知方法
 本開示は、検知装置、検知システム、伝送線および検知方法に関する。
 この出願は、2022年1月28日に出願された日本出願特願2022-11596号を基礎とする優先権を主張し、その開示のすべてをここに取り込む。
 特許文献1(特開2007-305478号公報)には、以下のような電気ケーブルの断線検知装置が開示されている。すなわち、電気ケーブルの断線検知装置は、複数の電線と前記複数の電線を覆う電気シールド層と前記電気シールド層を覆うシースからなる電気ケーブルと、前記電気シールド層に設けられ導体線とその外周の絶縁層からなる断線検知線と、前記導体線に電気的に接続された電圧源と、前記導体線に電気的に接続された第1の検出器と、前記電気シールド層に電気的に接続された第2の検出器とを備える。
特開2007-305478号公報
 本開示の検知装置は、周波数成分を有する計測信号を伝送線へ出力する信号出力部と、前記計測信号が反射された信号を含む応答信号を前記伝送線から受信し、受信した前記応答信号の、振幅および位相の少なくともいずれか一方を計測する計測部と、前記計測部による計測結果に基づいて評価値を算出し、算出した前記評価値に基づいて、前記伝送線の一部の損傷を検知する検知部とを備える。
 本開示の検知システムは、検知装置と、切替装置とを備え、前記検知装置は、周波数成分を有する計測信号を伝送線へ出力し、前記計測信号が反射された信号を含む応答信号を前記伝送線から受信し、受信した前記応答信号の、振幅および位相の少なくともいずれか一方を計測し、計測結果に基づいて評価値を算出し、算出した前記評価値に基づいて、前記伝送線の一部の損傷を検知する検知処理を行い、前記切替装置は、前記伝送線における、前記計測信号の入力端とは異なる端部の状態を、前記検知装置が前記伝送線を介して他の装置と通信を行うことが可能な通常状態と、前記検知装置が前記検知処理を行うことが可能な試験状態との間で切り替える処理を行い、前記切替装置は、前記端部の状態を前記試験状態に切り替える処理として、前記端部の状態を、開放状態に切り替える処理、短絡状態に切り替える処理、および試験用の負荷に接続された状態に切り替える処理のうちの少なくともいずれか1つを行うことが可能である。
 本開示の伝送線は、ケーブル部と、前記ケーブル部の第1端に設けられたコネクタ部とを備え、前記コネクタ部は、前記第1端の状態を、前記伝送線を介して通信を行うことが可能な通常状態と、前記伝送線の試験を行うことが可能な試験状態との間で切り替える処理を行う切替装置を含み、前記切替装置は、前記第1端の状態を前記試験状態に切り替える処理として、前記第1端の状態を、開放状態に切り替える処理、短絡状態に切り替える処理、および試験用の負荷に接続された状態に切り替える処理のうちの少なくともいずれか1つを行うことが可能である。
 本開示の検知方法は、検知装置における検知方法であって、周波数成分を有する計測信号を伝送線へ出力するステップと、前記計測信号が反射された信号を含む応答信号を前記伝送線から受信し、受信した前記応答信号の、振幅および位相の少なくともいずれか一方を計測するステップと、前記振幅および前記位相の少なくともいずれか一方の計測結果に基づいて評価値を算出し、算出した前記評価値に基づいて、前記伝送線の一部の損傷を検知するステップとを含む。
 本開示の一態様は、このような特徴的な処理部を備える検知装置として実現され得るだけでなく、かかる特徴的な処理のステップをコンピュータに実行させるためのプログラムとして実現され得たり、検知装置の一部または全部を実現する半導体集積回路として実現され得たり、検知装置を含むシステムとして実現され得る。
図1は、本開示の実施の形態に係る通信システムの構成を示す図である。 図2は、本開示の実施の形態に係る通信システムにおいて用いられる伝送線の一例を示す図である。 図3は、断線した伝送線を示す図である。 図4は、一部断線した伝送線を示す図である。 図5は、本開示の実施の形態に係る通信システムにおいて用いられる伝送線の他の例を示す図である。 図6は、一部断線した伝送線を示す図である。 図7は、一部断線した伝送線を示す図である。 図8は、本開示の実施の形態に係る検知システムの構成を示す図である。 図9は、本開示の実施の形態に係る検知装置における検知部により算出される位相差pdの実験結果を示す図である。 図10は、本開示の実施の形態に係る検知装置における検知部により算出される位相差pdの実験結果を示す図である。 図11は、本開示の実施の形態に係る検知装置における記憶部が記憶する判定テーブルの一例を示す図である。 図12は、本開示の実施の形態に係る検知装置における検知部により算出される反射係数rcの絶対値Arcの実験結果を示す図である。 図13は、本開示の実施の形態に係る検知装置における記憶部が記憶する判定テーブルの一例を示す図である。 図14は、本開示の実施の形態に係る検知装置における検知部により算出されるキャパシタンスCの実験結果を示す図である。 図15は、本開示の実施の形態に係る検知装置における検知部により算出されるキャパシタンスCの実験結果を示す図である。 図16は、本開示の実施の形態に係る検知装置における記憶部が記憶する判定テーブルの一例を示す図である。 図17は、本開示の実施の形態に係る検知装置における検知部により算出されるインダクタンスLの実験結果を示す図である。 図18は、本開示の実施の形態に係る検知装置における検知部により算出されるインダクタンスLの実験結果を示す図である。 図19は、本開示の実施の形態に係る検知装置における記憶部が記憶する判定テーブルの一例を示す図である。 図20は、本開示の実施の形態に係る検知装置における検知部により算出される特性インピーダンスZcの絶対値AZcの実験結果を示す図である。 図21は、本開示の実施の形態に係る検知装置における検知部により算出される特性インピーダンスZcの絶対値AZcの実験結果を示す図である。 図22は、本開示の実施の形態に係る検知装置における記憶部が記憶する判定テーブルの一例を示す図である。 図23は、本開示の実施の形態に係る中継装置が検知処理を行う際の動作手順の一例を定めたフローチャートである。 図24は、本開示の実施の形態に係る検知システムにおける検知処理のシーケンスの一例を示す図である。
 従来、伝送線の断線を予測する技術が提案されている。
 [本開示が解決しようとする課題]
 特許文献1に記載の技術では、電気ケーブルの断線を予測するために、電気ケーブルとは別の断線検知線を用いる必要がある。
 本開示は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、簡易な構成で伝送線の断線を予測することが可能な検知装置、検知システム、伝送線および検知方法を提供することである。
 [本開示の効果]
 本開示によれば、簡易な構成で伝送線の断線を予測することができる。
 [本開示の実施形態の説明]
 最初に、本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
 (1)本開示の実施の形態に係る検知装置は、周波数成分を有する計測信号を伝送線へ出力する信号出力部と、前記計測信号が反射された信号を含む応答信号を前記伝送線から受信し、受信した前記応答信号の、振幅および位相の少なくともいずれか一方を計測する計測部と、前記計測部による計測結果に基づいて評価値を算出し、算出した前記評価値に基づいて、前記伝送線の一部の損傷を検知する検知部とを備える。
 このように、周波数成分を有する計測信号を伝送線へ出力し、伝送線から受信した応答信号の振幅および位相の少なくともいずれか一方の計測結果に基づいて評価値を算出し、算出した評価値に基づいて伝送線の一部の損傷を検知する構成により、伝送線とは別の断線検知線を必要とすることなく、伝送線の一部の損傷を検知することができる。したがって、簡易な構成で伝送線の断線を予測することができる。
 (2)上記(1)において、前記伝送線は、複数の素線を含み、前記検知部は、前記伝送線の一部の損傷として、前記複数の素線のうちの一部の前記素線の断線を検知してもよい。
 このような構成により、すべての素線が断線することにより伝送線を介した電気的な接続が切断される前に、伝送線の交換等の適切な対処を行うことができる。
 (3)上記(2)において、前記伝送線は、前記複数の素線が束ねられた芯線を含み、前記複数の素線は、前記芯線の一部の領域において互いに絶縁されている。
 このような構成により、芯線の全部の領域において複数の素線が互いに導通している構成と比べて、伝送線の一部が損傷することにより伝送線の電気的特性がより大きく変化するので、評価値に基づいて伝送線の一部の損傷をより正確に検知することができる。
 (4)上記(1)から(3)のいずれかにおいて、前記検知部は、一部が損傷した前記伝送線の損傷の程度をさらに検知してもよい。
 このような構成により、伝送線の損傷の程度に応じて、より適切なタイミングで伝送線の交換等の対処を行うことができる。
 (5)上記(1)から(4)のいずれかにおいて、前記検知部は、前記評価値として、前記計測信号と前記応答信号との位相差、前記応答信号と前記計測信号との振幅の比である反射係数、前記伝送線のインピーダンス、前記伝送線のリアクタンス、前記伝送線のレジスタンス、前記伝送線のキャパシタンス、前記伝送線のインダクタンス、および前記伝送線の特性インピーダンスのうちの少なくともいずれか1つを算出してもよい。
 このような構成により、評価値としてたとえば伝送線の直流抵抗値を算出する構成と比べて、伝送線の一部が損傷することにより値がより大きく変化する評価値に基づいて、伝送線の一部の損傷をより正確に検知することができる。
 (6)本開示の実施の形態に係る検知システムは、検知装置と、切替装置とを備え、前記検知装置は、周波数成分を有する計測信号を伝送線へ出力し、前記計測信号が反射された信号を含む応答信号を前記伝送線から受信し、受信した前記応答信号の、振幅および位相の少なくともいずれか一方を計測し、計測結果に基づいて評価値を算出し、算出した前記評価値に基づいて、前記伝送線の一部の損傷を検知する検知処理を行い、前記切替装置は、前記伝送線における、前記計測信号の入力端とは異なる端部の状態を、前記検知装置が前記伝送線を介して他の装置と通信を行うことが可能な通常状態と、前記検知装置が前記検知処理を行うことが可能な試験状態との間で切り替える処理を行い、前記端部の状態を前記試験状態に切り替える処理は、前記端部が開放された状態に切り替える処理、前記端部がグランドノードに接続された状態に切り替える処理、および前記端部が試験用の負荷に接続された状態に切り替える処理のうちの少なくともいずれか1つである。
 このように、周波数成分を有する計測信号を伝送線へ出力し、伝送線から受信した応答信号の振幅および位相の少なくともいずれか一方の計測結果に基づいて評価値を算出し、算出した評価値に基づいて伝送線の一部の損傷を検知する構成により、伝送線とは別の断線検知線を必要とすることなく、伝送線の一部の損傷を検知することができる。また、伝送線の端部が開放された状態、当該端部がグランドノードに接続された状態または当該端部が試験用の負荷に接続された状態に切り替える構成により、より適切な評価値に基づいて、伝送線の一部の損傷をより正確に検知することができる。したがって、簡易な構成で伝送線の断線を予測することができる。
 (7)本開示の実施の形態に係る伝送線は、ケーブル部と、前記ケーブル部の第1端に設けられたコネクタ部とを備え、前記コネクタ部は、前記第1端の状態を、前記伝送線を介して通信を行うことが可能な通常状態と、前記伝送線の試験を行うことが可能な試験状態との間で切り替える処理を行う切替装置を含み、前記第1端の状態を前記試験状態に切り替える処理は、前記第1端が開放された状態に切り替える処理、前記第1端がグランドノードに接続された状態に切り替える処理、および前記第1端が試験用の負荷に接続された状態に切り替える処理のうちの少なくともいずれか1つである。
 このように、ケーブル部の第1端が開放された状態、当該第1端がグランドノードに接続された状態または当該第1端が試験用の負荷に接続された状態に切り替える構成により、伝送線の特性に基づく、より適切な評価値を算出し、算出した評価値に基づいて、たとえば伝送線の一部の損傷をより正確に検知することができる。したがって、簡易な構成で伝送線の断線を予測することができる。
 (8)本開示の実施の形態に係る検知方法は、検知装置における検知方法であって、周波数成分を有する計測信号を伝送線へ出力するステップと、前記計測信号が反射された信号を含む応答信号を前記伝送線から受信し、受信した前記応答信号の、振幅および位相の少なくともいずれか一方を計測するステップと、前記振幅および前記位相の少なくともいずれか一方の計測結果に基づいて評価値を算出し、算出した前記評価値に基づいて、前記伝送線の一部の損傷を検知するステップとを含む。
 このように、周波数成分を有する計測信号を伝送線へ出力し、伝送線から受信した応答信号の振幅および位相の少なくともいずれか一方の計測結果に基づいて評価値を算出し、算出した評価値に基づいて伝送線の一部の損傷を検知する方法により、伝送線とは別の断線検知線を必要とすることなく、伝送線の一部の損傷を検知することができる。したがって、簡易な構成で伝送線の断線を予測することができる。
 以下、本開示の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
 [構成および基本動作]
 図1は、本開示の実施の形態に係る通信システムの構成を示す図である。図1を参照して、通信システム301は、中継装置101と、複数の通信装置111とを備える。
 中継装置101は、通信用の伝送線10を介して各通信装置111と1対1で接続されている。より詳細には、伝送線10は、ケーブル部5Aと、ケーブル部5Aの第1端および第2端にそれぞれ設けられたコネクタ部5B,5Cとを含む。コネクタ部5Bは、中継装置101に接続される。コネクタ部5Cは、通信装置111に接続される。伝送線10は、たとえば、イーサネット(登録商標)ケーブルである。
 通信システム301は、たとえば車両に搭載される。この場合、通信装置111は、たとえば車載ECU(Electronic Control Unit)である。なお、通信システム301は、たとえばホームネットワークまたはファクトリーオートメーションに用いられてもよい。
 中継装置101は、通信装置111と通信を行うことが可能である。中継装置101は、たとえば、異なる伝送線10に接続された複数の通信装置111間でやり取りされる情報を中継する中継処理を行う。また、中継装置101は、検知装置として機能し、たとえば定期的に、伝送線10の一部の損傷を検知する検知処理を行う。
 図2は、本開示の実施の形態に係る通信システムにおいて用いられる伝送線の一例を示す図である。図2は、伝送線10の一例である伝送線10Aにおけるケーブル部5Aの断面図を示している。図2は、断線していない伝送線10Aにおけるケーブル部5Aの断面図を示している。
 図2を参照して、伝送線10Aは、2本の芯線1と、シース2とを含む。芯線1とシース2との間は、絶縁体により充填されてもよい。たとえば、2本の芯線1の一方は信号線であり、他方はグランド線である。たとえば、伝送線10Aは、ツイストペアケーブルである。すなわち、2本の芯線1は、撚り合わせられている。なお、伝送線10Aは、1つまたは3つ以上の芯線1を含む構成であってもよいし、複数の芯線1が撚り合わせられていない平行線であってもよい。
 芯線1では、複数の素線3である複数の素線3Aが束ねられている。より詳細には、芯線1は、複数の素線3Aと、当該複数の素線3Aを覆う絶縁層4とを有する。芯線1における複数の素線3Aは、伝送線10Aのケーブル部5Aにおいて互いに導通している。
 図3は、断線した伝送線を示す図である。図3は、断線した伝送線10Aにおけるケーブル部5Aの、断線箇所における断面図である。図3を参照して、断線した伝送線10Aでは、芯線1におけるすべての素線3Aが断線し、断線した素線3Aによる中継装置101と通信装置111との電気的な接続が失われている。中継装置101と通信装置111とは、伝送線10Aの芯線1におけるすべての素線3Aが断線した状態において、当該芯線1を介して電気的に接続されていない。
 図4は、一部断線した伝送線を示す図である。図4は、一部断線した伝送線10Aにおけるケーブル部5Aの、一部断線箇所における断面図である。図4を参照して、一部断線した伝送線10Aでは、芯線1における一部の素線3Aが断線し、断線した素線3Aによる中継装置101と通信装置111との電気的な接続が失われている。中継装置101と通信装置111とは、伝送線10Aの芯線1における一部の素線3Aが断線した状態であっても、当該芯線1における断線していない素線3Aを介して電気的に接続されている。ただし、伝送線10Aの損傷が進行し、図3に示すように芯線1におけるすべての素線3Aが断線した状態に至ると、中継装置101と通信装置111との電気的な接続が切断される。
 図5は、本開示の実施の形態に係る通信システムにおいて用いられる伝送線の他の例を示す図である。図5は、伝送線10の一例である伝送線10Bにおけるケーブル部5Aの断面図を示している。図5は、断線率がゼロ%である伝送線10Bにおけるケーブル部5Aの断面図を示している。ここで、伝送線10の断線率とは、芯線1における複数の素線3のうちの、断線している素線3の割合である。
 図5を参照して、伝送線10Bは、伝送線10Aと同様に、2本の芯線1と、シース2とを含む。伝送線10Bにおける芯線1では、5本の素線3である5本の素線3Bが束ねられている。より詳細には、芯線1は、5本の素線3Bと、当該5本の素線3Bを覆う絶縁層4とを有する。
 たとえば、当該芯線1における5本の素線3Bは、芯線1の一部の領域において互いに絶縁されている。具体的には、5本の素線3Bは、伝送線10Bのコネクタ部5B,5Cにおいて互いに導通しており、かつ伝送線10Bのケーブル部5Aにおいて互いに絶縁されている。より詳細には、5本の素線3Bは、エナメル樹脂等の被膜を有しており、伝送線10Bのケーブル部5Aにおいて互いに絶縁されている。なお、芯線1は、1本、2本、3本、4本または6本以上の素線3Bを有する構成であってもよい。
 図6は、一部断線した伝送線を示す図である。図6は、断線率が40%である伝送線10Bにおけるケーブル部5Aの、一部断線箇所における断面図である。図6を参照して、断線率が40%である伝送線10Bでは、5本の素線3Bのうちの2本の素線3Bが断線している。
 図7は、一部断線した伝送線を示す図である。図7は、断線率が80%である伝送線10Bにおけるケーブル部5Aの、一部断線箇所における断面図である。図7を参照して、断線率が80%である伝送線10Bでは、5本の素線3Bのうちの4本の素線3Bが断線している。
 伝送線10における素線3の一部または全部が断線した場合、当該伝送線10の特性が変化する。たとえば、中継装置101は、伝送線10の一部の損傷として、伝送線10の芯線1における複数の素線3のうちの一部の素線3の断線を検知する。
 また、伝送線10における素線3の一部または全部が痩せ細った場合においても、当該伝送線10の特性が変化する。たとえば、中継装置101は、伝送線10の一部の損傷として、伝送線10の芯線1における複数の素線3のうちの一部の素線3の痩せ細りを検知する。
 なお、図3、図4、図6および図7では、複数の素線3が伝送線10の長手方向における同じ位置において断線した状態の伝送線10におけるケーブル部5Aの断面図を一例として示しているが、複数の素線3が伝送線10の長手方向における互いに異なる位置において、断線するか、または痩せ細った場合においても、中継装置101は当該断線および当該痩せ細りを伝送線10の一部の損傷として検知することができる。
 また、伝送線10における芯線1は、1本の素線3を有する構成であってもよい。この場合、中継装置101は、伝送線10の一部の損傷として、伝送線10の芯線1における素線3の痩せ細りを検知する。
 〔検知システム〕
 図8は、本開示の実施の形態に係る検知システムの構成を示す図である。図8を参照して、検知システム201は、中継装置101と、切替装置151と、スイッチ161とを備える。たとえば、伝送線10のコネクタ部5Cは、切替装置151、スイッチ161および終端回路171を含む。一例として、終端回路171は、抵抗器である。なお、コネクタ部5Cが切替装置151、スイッチ161および終端回路171を含む代わりに、切替装置151、スイッチ161および終端回路171のうちの少なくともいずれか1つが通信装置111に設けられる構成であってもよい。
 中継装置101は、周波数成分を有する計測信号を伝送線10へ出力し、計測信号が反射された信号を含む応答信号を伝送線10から受信する。中継装置101は、受信した応答信号の振幅および位相を計測し、計測結果に基づいて評価値EVを算出する。そして、中継装置101は、算出した評価値EVに基づいて、伝送線10の一部の損傷を検知する。中継装置101における処理の詳細については後述する。
 切替装置151は、伝送線10における、計測信号の入力端とは異なる端部の状態を、中継装置101が伝送線10を介して通信装置111と通信を行うことが可能な通常状態と、中継装置101が検知処理を行うことが可能な試験状態との間で切り替える処理を行う。当該端部の状態を通信状態に切り替える処理は、当該端部が通信装置111における通信部112に接続された状態に切り替える処理である。当該端部の状態を試験状態に切り替える処理は、前記端部が開放された状態に切り替える処理、前記端部がグランドノードに接続された状態に切り替える処理、および前記端部が終端回路171に接続された状態に切り替える処理のうちの少なくともいずれか1つである。より詳細には、切替装置151は、スイッチ161を切り替えることにより、伝送線10における通信装置111側の端部を開放するか、当該端部をグランドノードに接続するか、または当該端部を、終端回路171を介してグランドノードに接続する。終端回路171は、試験用の負荷の一例である。当該グランドノードは、信号のリターンパスにおけるノードであってもよいし、通信システム301が設けられる車両などの構造物のシャーシにおけるノードであってもよい。たとえば、終端回路171は、伝送線10の終端を整合させるための、伝送線10の特性インピーダンスに等しい50Ωの抵抗器である。なお、終端回路171は、50Ωの抵抗器以外の負荷であってもよいし、伝送線10の終端を正確に整合させるものでなくてもよい。以下、伝送線10における通信装置111側の端部が開放された状態を「開放状態」とも称し、当該端部がグランドノードに接続された状態を「短絡状態」とも称し、当該端部が終端回路171を介してグランドノードに接続された状態を「整合状態」とも称する。
 中継装置101は、中継部11と、複数の検知処理部21と、複数の通信ポート16とを備える。検知処理部21は、信号出力部12と、計測部13と、検知部14、記憶部15とを含む。中継部11、信号出力部12、計測部13および検知部14の一部または全部は、たとえば、1または複数のプロセッサを含む処理回路(Circuitry)により実現される。記憶部15は、たとえば上記処理回路に含まれる不揮発性メモリである。通信ポート16は、たとえばコネクタまたは端子である。各通信ポート16には、伝送線10のコネクタ部5Bが接続される。
 <中継部>
 中継部11は、中継処理を行う。たとえば、中継部11は、通信装置111間のフレームを中継する中継処理を行う。より詳細には、中継部11は、ある通信装置111から対応の伝送線10および対応の通信ポート16経由で受信したフレームを、当該フレームの宛先IPアドレス、MACアドレスおよびメッセージID等の宛先情報に従って他の通信装置111へ対応の通信ポート16および対応の伝送線10経由で送信する。
 <検知処理部>
 たとえば、中継装置101は、通信ポート16の数と同数の検知処理部21を備える。より詳細には、検知処理部21は、通信ポート16に対応して設けられ、対応の通信ポート16に接続された伝送線10の一部の損傷を検知する検知処理を行う。以下、中継装置101における1つの検知処理部21による検知処理について代表して説明する。また、当該検知処理部21の検知対象の伝送線10を、「対象伝送線」とも称する。たとえば、中継装置101は、対象伝送線における通信装置111側の端部が試験状態のときに、検知処理を行う。
 (信号出力部)
 信号出力部12は、周波数成分を有する計測信号を対象伝送線へ出力する。より詳細には、信号出力部12は、交流信号、パルス信号または周波数掃引信号を計測信号として対象伝送線へ出力する。
 たとえば、信号出力部12は、中継部11により対象伝送線を介した中継処理が行われない期間において、計測信号を対象伝送線へ対応の通信ポート16経由で出力する。
 より詳細には、中継部11は、対象伝送線を介した中継処理を行わない期間を示す期間情報を検知部14へ出力する。
 検知部14は、中継部11から期間情報を受けて、受けた期間情報に基づいて、検知処理を行う検知期間T1を決定し、決定した検知期間T1を示す検知指示を信号出力部12および計測部13へ出力する。
 信号出力部12は、検知部14から検知指示を受けて、受けた検知指示が示す検知期間T1の開始時刻が到来すると、検知期間T1が満了するまで、対象伝送線へ対応の通信ポート16経由で計測信号を出力する。
 たとえば、記憶部15は、所定周期分の正弦波をデジタル変換することにより得られるN個のデジタル信号Ds1を記憶している。すなわち、記憶部15は、サンプル数がNである、正弦波に対応するデジタル信号Ds1を記憶している。Nは、2以上の整数である。
 信号出力部12は、DA(Digital to Analog)変換部を含む。信号出力部12は、検知期間T1の開始時刻が到来すると、検知期間T1が満了するまで、当該DA変換部の動作クロックの周期に従う出力タイミングにおいて、記憶部15からデジタル信号Ds1を取得し、DA変換部を用いて当該デジタル信号Ds1をアナログ変換することにより生成される計測信号を、通信ポート16経由で対象伝送線へ出力する。また、信号出力部12は、取得したデジタル信号Ds1を検知部14および計測部13へ出力する。
 なお、信号出力部12は、たとえばDDS(Direct Digital Synthesizer)等の信号発生部を含み、当該信号発生部により生成される正弦波を通信ポート16経由で対象伝送線へ出力する構成であってもよい。
 (計測部)
 計測部13は、計測信号が反射された信号を含む応答信号を対象伝送線から受信し、受信した応答信号の振幅および位相を計測する。たとえば、計測部13は、信号出力部12により出力された計測信号と、当該計測信号が反射された信号である反射信号とを含む応答信号を対象伝送線から対応の通信ポート16経由で受信する。
 より詳細には、計測部13は、検知部14から検知指示を受けて、受けた検知指示が示す検知期間T1の開始時刻が到来すると、検知期間T1が満了するまで、対象伝送線から対応の通信ポート16経由で応答信号を受信する。
 計測部13は、AD(Analog to Digital)変換部を含む。計測部13は、検知期間T1において、対象伝送線から受信した応答信号を、AD変換部を用いてサンプリングすることによりサンプル数がNであるデジタル信号Ds2を生成する。
 たとえば、計測部13は、生成したデジタル信号Ds2から、信号出力部12から受けたデジタル信号Ds1の成分を差し引くことにより、反射信号を示すデジタル信号Ds3を生成する。
 計測部13は、生成したデジタル信号Ds3に基づいて、反射信号の振幅を示す振幅データDs3a、および反射信号の位相を示す位相データDs3pを生成し、生成した振幅データDs3aおよび位相データDs3pを検知部14へ出力する。
 (検知部)
 検知部14は、計測部13による計測結果に基づいて評価値EVを算出し、算出した評価値EVに基づいて、対象伝送線の一部の損傷を検知する。たとえば、検知部14は、対象伝送線の一部の損傷として、対象伝送線の芯線1における複数の素線3のうちの一部の素線3の断線を検知する。
 また、たとえば、検知部14は、一部が損傷した対象伝送線の損傷の程度をさらに検知する。より詳細には、検知部14は、対象伝送線の断線率を検知する。あるいは、検知部14は、対象伝送線における芯線1が1本の素線3を有する場合、当該素線3の痩せ細りの度合いを検知する。
 (検知例1)
 検知部14は、評価値EVとして、計測信号と応答信号との位相差を算出する。一例として、検知部14は、計測信号と、応答信号に含まれる反射信号との位相差pdを算出する。検知部14は、算出した位相差pdに基づいて、芯線1における複数の素線3のうちの一部の素線3の断線、および対象伝送線の断線率を検知する。
 たとえば、検知部14は、開放状態の対象伝送線へ計測信号が出力されたときの、当該計測信号と反射信号との位相差pdを算出する。
 より詳細には、検知部14は、検知期間T1を決定すると、対象伝送線を開放状態に切り替えるための制御信号CON_1を切替装置151へ送信する。より詳細には、検知部14は、図示しない信号線を介して切替装置151へ制御信号CON_1を送信する。
 切替装置151は、検知部14から制御信号CON_1を受信し、受信した制御信号CON_1に従ってスイッチ161を切り替えることにより、対象伝送線を開放状態に切り替える。
 検知部14は、対象伝送線の開放状態において、検知指示を信号出力部12および計測部13へ出力する。そして、検知部14は、信号出力部12からデジタル信号Ds1を受けて、受けたデジタル信号Ds1に基づいて、計測信号の位相を示す位相データDs1pを生成する。
 検知部14は、計測部13から受けた位相データDs3pと、算出した位相データDs1pとの差分をたとえば計測信号の1周期ごとに算出する。検知部14は、計測信号の1周期ごとの当該差分に基づいて位相差pdを算出する。
 図9は、本開示の実施の形態に係る検知装置における検知部により算出される位相差pdの実験結果を示す図である。図9において、横軸は計測信号の周波数[MHz]であり、縦軸は位相差[degree]である。図9は、位相差pd_1から位相差pd_befを差し引いた差分Dpd1と、位相差pd_2から位相差pd_befを差し引いた差分Dpd2とを示している。ここで、位相差pd_befは、屈曲試験を行う前の伝送線10Aへ計測信号を出力したときに検知部14により算出される位相差pdである。また、位相差pd_1は、屈曲試験BT1を行った後の伝送線10Aへ計測信号を出力したときに検知部14により算出される位相差pdである。また、位相差pd_2は、屈曲試験BT1に続けてさらなる屈曲試験BT2を行った後の伝送線10Aへ計測信号を出力したときに検知部14により算出される位相差pdである。
 ここで、屈曲試験BT1,BT2とは、伝送線10Aを、プラス方向およびマイナス方向に90度ずつ交互に複数回屈曲させる試験である。本願発明者らが、屈曲試験を行う前の伝送線10AのCT(Computed Tomography)画像を確認したところ、伝送線10Aにおけるすべての素線3は断線していなかった。また、本願発明者らが、屈曲試験BT1において複数回屈曲させた伝送線10AのCT画像を確認したところ、伝送線10Aにおける一部の素線3が断線していた。また、本願発明者らが、屈曲試験BT1に続く屈曲試験BT2において、さらに複数回屈曲させた伝送線10AのCT画像を確認したところ、屈曲試験BT1を行った後であって屈曲試験BT2を行う前の伝送線10Aと比べて、より多くの素線3が断線していた。
 図9を参照して、たとえば計測信号の周波数が20MHzである場合、素線3の一部が断線した状態における位相差pd_1は、素線3が断線していない状態における位相差pd_befと比べて、約0.8度の差がある。また、たとえば計測信号の周波数が20MHzである場合、素線3の一部が断線した状態における位相差pd_2は、素線3が断線していない状態における位相差pd_befと比べて、約1.7度の差がある。
 図10は、本開示の実施の形態に係る検知装置における検知部により算出される位相差pdの実験結果を示す図である。図10において、横軸は計測信号の周波数[MHz]であり、縦軸は位相差[degree]である。図10は、位相差pd_20から位相差pd_zeroを差し引いた差分Dpd20と、位相差pd_40から位相差pd_zeroを差し引いた差分Dpd40と、位相差pd_60から位相差pd_zeroを差し引いた差分Dpd60と、位相差pd_80から位相差pd_zeroを差し引いた差分Dpd80とを示している。ここで、位相差pd_zeroは、断線率がゼロ%である伝送線10Bへ計測信号を出力したときに検知部14により算出される位相差pdである。また、位相差pd_20は、断線率が20%である伝送線10Bへ計測信号を出力したときに検知部14により算出される位相差pdである。また、位相差pd_40は、断線率が40%である伝送線10Bへ計測信号を出力したときに検知部14により算出される位相差pdである。また、位相差pd_60は、断線率が60%である伝送線10Bへ計測信号を出力したときに検知部14により算出される位相差pdである。また、位相差pd_80は、断線率が80%である伝送線10Bへ計測信号を出力したときに検知部14により算出される位相差pdである。
 図10を参照して、差分Dpd20,Dpd40,Dpd60,Dpd80はこの順に大きく、いずれも負の値である。すなわち、断線率がゼロ%のときの位相差pd_zero、断線率が20%のときの位相差pd_20、断線率が40%のときの位相差pd_40、断線率が60%のときの位相差pd_60、および断線率が80%のときの位相差pd_80は、この順に大きい。
 図9および図10を参照して説明した実験結果によれば、位相差pdに基づいて、伝送線10の芯線1における複数の素線3のうちの一部の素線3が断線しているか否か、芯線1における素線3の断線の進行度合い、および伝送線10の断線率を判定することができる。
 たとえば、記憶部15は、位相差pdの基準値Spdを記憶している。基準値Spdは、素線3が断線していない対象伝送線へ特定の周波数の計測信号を出力したときに検知部14により算出される位相差pdに基づいて予め設定される。なお、基準値Spdは、素線3が断線していない対象伝送線へ特定の複数の周波数の計測信号をそれぞれ出力したときに、計測信号の周波数ごとに検知部14により算出される複数の位相差pdに基づいて予め設定されてもよい。
 検知部14は、位相差pdを算出すると、記憶部15から基準値Spdを取得し、位相差pdから基準値Spdを差し引いた差分Dpdを算出する。
 たとえば、検知部14は、算出した差分Dpdと、所定のしきい値Thpdとを比較し、比較結果に基づいて、対象伝送線の芯線1における複数の素線3のうちの一部の素線3が断線しているか否かを判定する。より詳細には、検知部14は、差分Dpdがしきい値Thpd以上である場合、芯線1における素線3は断線してないと判断する一方で、差分Dpdがしきい値Thpd未満である場合、芯線1における複数の素線3のうちの一部の素線3が断線していると判断する。
 たとえば、しきい値Thpdは、上述した位相差pd_bef,pd_1,pd_2に基づいて予め設定される。
 図11は、本開示の実施の形態に係る検知装置における記憶部が記憶する判定テーブルの一例を示す図である。図11を参照して、記憶部15は、検知部14により算出される差分Dpdと、断線率との対応関係を示す判定テーブルTpdを記憶している。
 たとえば、検知部14は、算出した差分Dpdと、記憶部15における判定テーブルTpdとに基づいて、対象伝送線の断線率を判定する。より詳細には、検知部14は、差分Dpdがしきい値Thpd1以上である場合、断線率はゼロ%であると判定する。また、検知部14は、差分Dpdが、しきい値Thpd2以上であり、かつしきい値Thpd1未満である場合、断線率は20%であると判定する。また、検知部14は、差分Dpdが、しきい値Thpd3以上であり、かつしきい値Thpd2未満である場合、断線率は40%であると判定する。また、検知部14は、差分Dpdが、しきい値Thpd4以上であり、かつしきい値Thpd3未満である場合、断線率は60%であると判定する。また、検知部14は、差分Dpdがしきい値Thpd4未満である場合、断線率は80%であると判定する。
 たとえば、しきい値Thpd1,Thpd2,Thpd3,Thpd4は、上述した位相差pd_zero,pd_20,pd_40,pd_60,pd_80に基づいて予め設定される。
 なお、検知部14は、整合状態または短絡状態の対象伝送線へ計測信号が出力されたときの、当該計測信号と反射信号との位相差pdを算出する構成であってもよい。
 (検知例2)
 検知部14は、評価値EVとして、応答信号と計測信号との振幅の比である反射係数を算出する。一例として、検知部14は、応答信号に含まれる反射信号と計測信号との振幅の比である反射係数rcを算出する。検知部14は、算出した反射係数rcに基づいて、芯線1における複数の素線3のうちの一部の素線3の断線、および対象伝送線の断線率を検知する。
 たとえば、検知部14は、整合状態の対象伝送線へ計測信号が出力されたときの、反射信号と当該計測信号との振幅の比である反射係数rcを算出する。
 より詳細には、検知部14は、検知期間T1を決定すると、対象伝送線を整合状態に切り替えるための制御信号CON_2を切替装置151へ送信する。より詳細には、検知部14は、図示しない信号線を介して切替装置151へ制御信号CON_2を送信する。
 切替装置151は、検知部14から制御信号CON_2を受信し、受信した制御信号CON_2に従ってスイッチ161を切り替えることにより、対象伝送線を整合状態に切り替える。
 検知部14は、対象伝送線の整合状態において、検知指示を信号出力部12および計測部13へ出力する。そして、検知部14は、信号出力部12からデジタル信号Ds1を受けて、受けたデジタル信号Ds1に基づいて、計測信号の振幅を示す振幅データDs1aを生成する。
 検知部14は、計測部13から受けた振幅データDs3aを、生成した振幅データDs1aで除した値をたとえば計測信号の1周期ごとに算出する。検知部14は、計測信号の1周期ごとの当該値に基づいて反射係数rcを算出し、反射係数rcの絶対値Arcを算出する。
 図12は、本開示の実施の形態に係る検知装置における検知部により算出される反射係数rcの絶対値Arcの実験結果を示す図である。図12において、横軸は計測信号の周波数[MHz]であり、縦軸は反射係数の絶対値である。図12は、絶対値Arc_20から絶対値Arc_zeroを差し引いた差分Drc20と、絶対値Arc_40から絶対値Arc_zeroを差し引いた差分Drc40と、絶対値Arc_60から絶対値Arc_zeroを差し引いた差分Drc60と、絶対値Arc_80から絶対値Arc_zeroを差し引いた差分Drc80とを示している。ここで、絶対値Arc_zeroは、断線率がゼロ%である伝送線10Bへ計測信号を出力したときに検知部14により算出される反射係数rcの絶対値Arcである。また、絶対値Arc_20は、断線率が20%である伝送線10Bへ計測信号を出力したときに検知部14により算出される反射係数rcの絶対値Arcである。また、絶対値Arc_40は、断線率が40%である伝送線10Bへ計測信号を出力したときに検知部14により算出される反射係数rcの絶対値Arcである。また、絶対値Arc_60は、断線率が60%である伝送線10Bへ計測信号を出力したときに検知部14により算出される反射係数rcの絶対値Arcである。また、絶対値Arc_80は、断線率が80%である伝送線10Bへ計測信号を出力したときに検知部14により算出される反射係数rcの絶対値Arcである。
 図12を参照して、差分Dpd80,Dpd60,Dpd40,Dpd20はこの順に大きく、いずれも正の値である。すなわち、断線率が80%のときの絶対値Arc_80、断線率が60%のときの絶対値Arc_60、断線率が40%のときの絶対値Arc_40、断線率が20%のときの絶対値Arc_20、および断線率がゼロ%のときの絶対値Arc_zeroは、この順に大きい。
 図12を参照して説明した実験結果によれば、反射係数rcの絶対値Arcに基づいて、伝送線10の芯線1における複数の素線3のうちの一部の素線3が断線しているか否か、芯線1における素線3の断線の進行度合い、および伝送線10の断線率を判定することができる。
 たとえば、記憶部15は、反射係数rcの基準値Srcを記憶している。基準値Srcは、素線3が断線していない対象伝送線へ特定の周波数の計測信号を出力したときに検知部14により算出される絶対値Arcに基づいて予め設定される。なお、基準値Srcは、素線3が断線していない対象伝送線へ特定の複数の周波数の計測信号をそれぞれ出力したときに、計測信号の周波数ごとに検知部14により算出される複数の絶対値Arcに基づいて予め設定されてもよい。
 検知部14は、絶対値Arcを算出すると、記憶部15から基準値Srcを取得し、絶対値Arcから基準値Srcを差し引いた差分Drcを算出する。
 図13は、本開示の実施の形態に係る検知装置における記憶部が記憶する判定テーブルの一例を示す図である。図13を参照して、記憶部15は、検知部14により算出される差分Drcと、断線率との対応関係を示す判定テーブルTrcを記憶している。
 たとえば、検知部14は、算出した差分Drcと、記憶部15における判定テーブルTrcとに基づいて、対象伝送線の断線率を判定する。より詳細には、検知部14は、差分Drcがしきい値Thrc1未満である場合、断線率はゼロ%であると判定する。また、検知部14は、差分Drcが、しきい値Thrc1以上であり、かつしきい値Thrc2未満である場合、断線率は20%であると判定する。また、検知部14は、差分Drcが、しきい値Thrc2以上であり、かつしきい値Thrc3未満である場合、断線率は40%であると判定する。また、検知部14は、差分Drcが、しきい値Thrc3以上であり、かつしきい値Thrc4未満である場合、断線率は60%であると判定する。また、検知部14は、差分Drcがしきい値Thrc4以上である場合、断線率は80%であると判定する。
 たとえば、しきい値Thrc1,Thrc2,Thrc3,Thrc4は、上述した絶対値Arc_zero,Arc_20,Arc_40,Arc_60,Arc_80に基づいて予め設定される。
 なお、検知部14は、開放状態または短絡状態の対象伝送線へ計測信号が出力されたときの、当該計測信号と反射信号との反射係数rcおよび絶対値Arcを算出する構成であってもよい。
 (検知例3)
 検知部14は、評価値EVとして、対象伝送線のインピーダンスZを算出する。検知部14は、算出したインピーダンスZに基づいて、芯線1における複数の素線3のうちの一部の素線3の断線、および対象伝送線の断線率を検知する。
 たとえば、検知部14は、整合状態における対象伝送線のインピーダンスZを算出する。
 より詳細には、検知部14は、検知例2において説明した処理を行うことにより反射係数rcを算出する。そして、検知部14は、以下の式(1)に従って、インピーダンスZを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 ここで、Zoutは、中継装置101の出力インピーダンスである。たとえば、出力インピーダンスZoutは、予め記憶部15に保存されている。
 検知部14は、反射係数rcを算出すると、記憶部15から出力インピーダンスZoutを取得し、式(1)に従ってインピーダンスZを算出する。
 たとえば、記憶部15は、インピーダンスZの基準値SZを記憶している。基準値SZは、素線3が断線していない対象伝送線へ特定の周波数の計測信号を出力したときに検知部14により算出されるインピーダンスZに基づいて予め設定される。なお、基準値SZdは、素線3が断線していない対象伝送線へ特定の複数の周波数の計測信号をそれぞれ出力したときに、計測信号の周波数ごとに検知部14により算出される複数のインピーダンスZに基づいて予め設定されてもよい。
 検知部14は、インピーダンスZを算出すると、記憶部15から基準値SZを取得し、インピーダンスZから基準値SZを差し引いた差分DZを算出する。
 たとえば、検知部14は、算出した差分DZに基づいて、対象伝送線の芯線1における複数の素線3のうちの一部の素線3が断線しているか否か、および芯線1における対象伝送線の断線率を判定する。
 なお、検知部14は、開放状態または短絡状態における対象伝送線のインピーダンスZを算出する構成であってもよい。
 (検知例4)
 検知部14は、評価値EVとして、対象伝送線のリアクタンスXを算出する。検知部14は、算出したリアクタンスXに基づいて、芯線1における複数の素線3のうちの一部の素線3の断線、および対象伝送線の断線率を検知する。
 たとえば、検知部14は、整合状態における対象伝送線のリアクタンスXを算出する。
 より詳細には、検知部14は、検知例3において説明した処理を行うことによりインピーダンスZを算出する。そして、検知部14は、インピーダンスZの虚部であるリアクタンスXを取得する。
 たとえば、記憶部15は、リアクタンスXの基準値SXを記憶している。基準値SXは、素線3が断線していない対象伝送線へ特定の周波数の計測信号を出力したときに検知部14により算出されるリアクタンスXに基づいて予め設定される。なお、基準値SXは、素線3が断線していない対象伝送線へ特定の複数の周波数の計測信号をそれぞれ出力したときに、計測信号の周波数ごとに検知部14により算出される複数のリアクタンスXに基づいて予め設定されてもよい。
 検知部14は、リアクタンスXを算出すると、記憶部15から基準値SXを取得し、リアクタンスXから基準値SXを差し引いた差分DXを算出する。
 たとえば、検知部14は、算出した差分DXに基づいて、対象伝送線の芯線1における複数の素線3のうちの一部の素線3が断線しているか否か、および芯線1における対象伝送線の断線率を判定する。
 なお、検知部14は、開放状態または短絡状態における対象伝送線のリアクタンスXを算出する構成であってもよい。
 (検知例5)
 検知部14は、評価値EVとして、対象伝送線のレジスタンスRを算出する。検知部14は、算出したレジスタンスRに基づいて、芯線1における複数の素線3のうちの一部の素線3の断線、および対象伝送線の断線率を検知する。
 たとえば、検知部14は、整合状態における対象伝送線のレジスタンスRを算出する。
 より詳細には、検知部14は、検知例3において説明した処理を行うことによりインピーダンスZを算出する。そして、検知部14は、インピーダンスZの実部であるレジスタンスRを取得する。
 たとえば、記憶部15は、レジスタンスRの基準値SRを記憶している。基準値SRは、素線3が断線していない対象伝送線へ特定の周波数の計測信号を出力したときに検知部14により算出されるレジスタンスRに基づいて予め設定される。なお、基準値SRは、素線3が断線していない対象伝送線へ特定の複数の周波数の計測信号をそれぞれ出力したときに、計測信号の周波数ごとに検知部14により算出される複数のレジスタンスRに基づいて予め設定されてもよい。
 検知部14は、レジスタンスRを算出すると、記憶部15から基準値SRを取得し、レジスタンスRから基準値SRを差し引いた差分DRを算出する。
 たとえば、検知部14は、算出した差分DRに基づいて、対象伝送線の芯線1における複数の素線3のうちの一部の素線3が断線しているか否か、および芯線1における対象伝送線の断線率を判定する。
 なお、検知部14は、開放状態または短絡状態における対象伝送線のレジスタンスRを算出する構成であってもよい。
 (検知例6)
 検知部14は、評価値EVとして、対象伝送線のキャパシタンスCを算出する。検知部14は、算出したキャパシタンスCに基づいて、芯線1における複数の素線3のうちの一部の素線3の断線、および対象伝送線の断線率を検知する。
 たとえば、検知部14は、開放状態における対象伝送線のキャパシタンスCを算出する。
 より詳細には、検知部14は、検知期間T1を決定すると、対象伝送線を開放状態に切り替えるための制御信号CON_1を切替装置151へ送信する。より詳細には、検知部14は、図示しない信号線を介して切替装置151へ制御信号CON_1を送信する。
 切替装置151は、検知部14から制御信号CON_1を受信し、受信した制御信号CON_1に従ってスイッチ161を切り替えることにより、対象伝送線を開放状態に切り替える。
 検知部14は、対象伝送線の開放状態において、検知指示を信号出力部12および計測部13へ出力する。そして、検知部14は、検知例3において説明した処理を行うことによりインピーダンスZを算出する。
 以下、開放状態における対象伝送線のインピーダンスZを、インピーダンスZopと称する。インピーダンスZopは、以下の式(2)により表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 ここで、Gは、対象伝送線のコンダクタンスである。jは、虚数単位である。ωは、角速度[rad/秒]である。
 検知部14は、インピーダンスZopを算出すると、インピーダンスZopの虚部からキャパシタンスCを取得する。
 図14は、本開示の実施の形態に係る検知装置における検知部により算出されるキャパシタンスCの実験結果を示す図である。図14において、横軸は計測信号の周波数[MHz]であり、縦軸は静電容量[pF]である。図14は、キャパシタンスC_1からキャパシタンスC_befを差し引いた差分DC1と、キャパシタンスC_2からキャパシタンスC_befを差し引いた差分DC2とを示している。ここで、キャパシタンスC_befは、屈曲試験を行う前の伝送線10Aへ計測信号を出力したときに検知部14により算出されるキャパシタンスCである。また、キャパシタンスC_1は、屈曲試験BT1を行った後の伝送線10Aへ計測信号を出力したときに検知部14により算出されるキャパシタンスCである。また、キャパシタンスC_2は、屈曲試験BT1に続けてさらなる屈曲試験BT2を行った後の伝送線10Aへ計測信号を出力したときに検知部14により算出されるキャパシタンスCである。
 図14を参照して、たとえば計測信号の周波数が20MHzである場合、素線3の一部が断線した状態におけるキャパシタンスC_1は、素線3が断線していない状態におけるキャパシタンスC_befと比べて、約1.9pF大きい。また、たとえば計測信号の周波数が20MHzである場合、素線3の一部が断線した状態におけるキャパシタンスC_2は、素線3が断線していない状態におけるキャパシタンスC_befと比べて、約3.6pF大きい。
 図15は、本開示の実施の形態に係る検知装置における検知部により算出されるキャパシタンスCの実験結果を示す図である。図15において、横軸は計測信号の周波数[MHz]であり、縦軸は静電容量[pF]である。図15は、キャパシタンスC_zeroからキャパシタンスC_20を差し引いた差分DC20と、キャパシタンスC_zeroからキャパシタンスC_40を差し引いた差分DC40と、キャパシタンスC_zeroからキャパシタンスC_60を差し引いた差分DC60と、キャパシタンスC_zeroからキャパシタンスC_80を差し引いた差分DC80とを示している。ここで、キャパシタンスC_zeroは、断線率がゼロ%である伝送線10Bへ計測信号を出力したときに検知部14により算出されるキャパシタンスCである。また、キャパシタンスC_20は、断線率が20%である伝送線10Bへ計測信号を出力したときに検知部14により算出されるキャパシタンスCである。また、キャパシタンスC_40は、断線率が40%である伝送線10Bへ計測信号を出力したときに検知部14により算出されるキャパシタンスCである。また、キャパシタンスC_60は、断線率が60%である伝送線10Bへ計測信号を出力したときに検知部14により算出されるキャパシタンスCである。また、キャパシタンスC_80は、断線率が80%である伝送線10Bへ計測信号を出力したときに検知部14により算出されるキャパシタンスCである。
 図15を参照して、差分DC80,DC60,DC40,DC20はこの順に大きく、いずれも正の値である。すなわち、断線率がゼロ%のときのキャパシタンスC_zero、断線率が20%のときのキャパシタンスC_20、断線率が40%のときのキャパシタンスC_40、断線率が60%のときのキャパシタンスC_60、および断線率が80%のときのキャパシタンスC_80は、この順に大きい。
 図14および図15を参照して説明した実験結果によれば、キャパシタンスCに基づいて、伝送線10の芯線1における複数の素線3のうちの一部の素線3が断線しているか否か、芯線1における素線3の断線の進行度合い、および伝送線10の断線率を判定することができる。
 たとえば、記憶部15は、キャパシタンスCの基準値SCを記憶している。基準値SCは、素線3が断線していない対象伝送線へ特定の周波数の計測信号を出力したときに検知部14により算出されるキャパシタンスCに基づいて予め設定される。なお、基準値SCは、素線3が断線していない対象伝送線へ特定の複数の周波数の計測信号をそれぞれ出力したときに、計測信号の周波数ごとに検知部14により算出される複数のキャパシタンスCに基づいて予め設定されてもよい。
 検知部14は、キャパシタンスCを算出すると、記憶部15から基準値SCを取得し、キャパシタンスCから基準値SCを差し引いた差分DCaを算出する。
 たとえば、検知部14は、算出した差分DCaと、所定のしきい値ThCとを比較し、比較結果に基づいて、対象伝送線の芯線1における複数の素線3のうちの一部の素線3が断線しているか否かを判定する。より詳細には、検知部14は、差分DCaがしきい値ThC未満である場合、芯線1における素線3は断線してないと判断する一方で、差分DCaがしきい値ThC以上である場合、芯線1における複数の素線3のうちの一部の素線3が断線していると判断する。
 たとえば、しきい値ThCは、上述したキャパシタンスC_bef,C_1,C_2に基づいて予め設定される。
 図16は、本開示の実施の形態に係る検知装置における記憶部が記憶する判定テーブルの一例を示す図である。図16を参照して、記憶部15は、検知部14により算出される差分DCbと、断線率との対応関係を示す判定テーブルTCを記憶している。
 たとえば、検知部14は、キャパシタンスCを算出すると、記憶部15から基準値SCを取得し、基準値SCからキャパシタンスCを差し引いた差分DCbを算出する。検知部14は、算出した差分DCbと、記憶部15における判定テーブルTCとに基づいて、対象伝送線の断線率を判定する。より詳細には、検知部14は、差分DCbがしきい値ThC1未満である場合、断線率はゼロ%であると判定する。また、検知部14は、差分DCbが、しきい値ThC1以上であり、かつしきい値ThC2未満である場合、断線率は20%であると判定する。また、検知部14は、差分DCbが、しきい値ThC2以上であり、かつしきい値ThC3未満である場合、断線率は40%であると判定する。また、検知部14は、差分DCbが、しきい値ThC3以上であり、かつしきい値ThC4未満である場合、断線率は60%であると判定する。また、検知部14は、差分DCbがしきい値ThC4以上である場合、断線率は80%であると判定する。
 たとえば、しきい値ThC1,ThC2,ThC3,ThC4は、上述したキャパシタンスC_zero,C_20,C_40,C_60,C_80に基づいて予め設定される。
 (検知例7)
 検知部14は、評価値EVとして、対象伝送線のインダクタンスLを算出する。検知部14は、算出したインダクタンスLに基づいて、芯線1における複数の素線3のうちの一部の素線3の断線、および対象伝送線の断線率を検知する。
 たとえば、検知部14は、短絡状態における対象伝送線のインダクタンスLを算出する。
 より詳細には、検知部14は、検知期間T1を決定すると、対象伝送線を短絡状態に切り替えるための制御信号CON_3を切替装置151へ送信する。より詳細には、検知部14は、図示しない信号線を介して切替装置151へ制御信号CON_3を送信する。
 切替装置151は、検知部14から制御信号CON_3を受信し、受信した制御信号CON_3に従ってスイッチ161を切り替えることにより、対象伝送線を短絡状態に切り替える。
 検知部14は、対象伝送線の短絡状態において、検知指示を信号出力部12および計測部13へ出力する。そして、検知部14は、検知例3において説明した処理を行うことによりインピーダンスZを算出する。
 以下、短絡状態における対象伝送線のインピーダンスZを、インピーダンスZstと称する。インピーダンスZstは、以下の式(3)により表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 ここで、Rは、対象伝送線の単位長さあたりの直流抵抗[Ω]である。
 検知部14は、インピーダンスZstを算出すると、インピーダンスZstの虚部からインダクタンスLを取得する。
 図17は、本開示の実施の形態に係る検知装置における検知部により算出されるインダクタンスLの実験結果を示す図である。図17において、横軸は計測信号の周波数[MHz]であり、縦軸はインダクタンス[nH]である。図17は、インダクタンスL_befからインダクタンスL_1を差し引いた差分DL1と、インダクタンスL_befからインダクタンスL_2を差し引いた差分DL2とを示している。ここで、インダクタンスL_befは、屈曲試験を行う前の伝送線10Aへ計測信号を出力したときに検知部14により算出されるインダクタンスLである。また、インダクタンスL_1は、屈曲試験BT1を行った後の伝送線10Aへ計測信号を出力したときに検知部14により算出されるインダクタンスLである。また、インダクタンスL_2は、屈曲試験BT1に続けてさらなる屈曲試験BT2を行った後の伝送線10Aへ計測信号を出力したときに検知部14により算出されるインダクタンスLである。
 図17を参照して、たとえば計測信号の周波数が20MHzである場合、素線3の一部が断線した状態におけるインダクタンスL_2は、素線3が断線していない状態におけるインダクタンスL_befと比べて、約1.5nH小さい。また、たとえば計測信号の周波数が20MHzである場合、素線3の一部が断線した状態におけるインダクタンスL_1は、素線3が断線していない状態におけるインダクタンスL_befと比べて、約3.1nH小さい。
 図18は、本開示の実施の形態に係る検知装置における検知部により算出されるインダクタンスLの実験結果を示す図である。図18において、横軸は計測信号の周波数[MHz]であり、縦軸はインダクタンス[nH]である。図18は、インダクタンスL_20からインダクタンスL_zeroを差し引いた差分DL20と、インダクタンスL_40からインダクタンスL_zeroを差し引いた差分DL40と、インダクタンスL_60からインダクタンスL_zeroを差し引いた差分DL60と、インダクタンスL_80からインダクタンスL_zeroを差し引いた差分DL80とを示している。ここで、インダクタンスL_zeroは、断線率がゼロ%である伝送線10Bへ計測信号を出力したときに検知部14により算出されるインダクタンスLである。また、インダクタンスL_20は、断線率が20%である伝送線10Bへ計測信号を出力したときに検知部14により算出されるインダクタンスLである。また、インダクタンスL_40は、断線率が40%である伝送線10Bへ計測信号を出力したときに検知部14により算出されるインダクタンスLである。また、インダクタンスL_60は、断線率が60%である伝送線10Bへ計測信号を出力したときに検知部14により算出されるインダクタンスLである。また、インダクタンスL_80は、断線率が80%である伝送線10Bへ計測信号を出力したときに検知部14により算出されるインダクタンスLである。
 図18を参照して、差分DL80,DL60,DL40,DL20はこの順に大きく、いずれも正の値である。すなわち、断線率が80%のときのインダクタンスL_80、断線率が60%のときのインダクタンスL_60、断線率が40%のときのインダクタンスL_40、断線率が20%のときのインダクタンスL_20、および断線率がゼロ%のときのインダクタンスL_zeroは、この順に大きい。
 図17および図18を参照して説明した実験結果によれば、インダクタンスLに基づいて、伝送線10の芯線1における複数の素線3のうちの一部の素線3が断線しているか否か、芯線1における素線3の断線の進行度合い、および伝送線10の断線率を判定することができる。
 たとえば、記憶部15は、インダクタンスLの基準値SLを記憶している。基準値SLは、素線3が断線していない対象伝送線へ特定の周波数の計測信号を出力したときに検知部14により算出されるインダクタンスLに基づいて予め設定される。なお、基準値SLは、素線3が断線していない対象伝送線へ特定の複数の周波数の計測信号をそれぞれ出力したときに、計測信号の周波数ごとに検知部14により算出される複数のインダクタンスLに基づいて予め設定されてもよい。
 検知部14は、インダクタンスLを算出すると、記憶部15から基準値SLを取得し、基準値SLからインダクタンスLを差し引いた差分DLaを算出する。
 たとえば、検知部14は、算出した差分DLaと、所定のしきい値ThLとを比較し、比較結果に基づいて、対象伝送線の芯線1における複数の素線3のうちの一部の素線3が断線しているか否かを判定する。より詳細には、検知部14は、差分DLaがしきい値ThL以上である場合、芯線1における素線3は断線してないと判断する一方で、差分DLaがしきい値ThL未満である場合、芯線1における複数の素線3のうちの一部の素線3が断線していると判断する。
 たとえば、しきい値ThLは、上述したインダクタンスL_bef,L_1,L_2に基づいて予め設定される。
 図19は、本開示の実施の形態に係る検知装置における記憶部が記憶する判定テーブルの一例を示す図である。図19を参照して、記憶部15は、検知部14により算出される差分DLbと、断線率との対応関係を示す判定テーブルTLを記憶している。
 たとえば、検知部14は、インダクタンスLを算出すると、記憶部15から基準値SLを取得し、インダクタンスLから基準値SLを差し引いた差分DLbを算出する。検知部14は、算出した差分DLbと、記憶部15における判定テーブルTLとに基づいて、対象伝送線の断線率を判定する。より詳細には、検知部14は、差分DLbがしきい値ThL1未満である場合、断線率はゼロ%であると判定する。また、検知部14は、差分DLbが、しきい値ThL1以上であり、かつしきい値ThL2未満である場合、断線率は20%であると判定する。また、検知部14は、差分DLbが、しきい値ThL2以上であり、かつしきい値ThL3未満である場合、断線率は40%であると判定する。また、検知部14は、差分DLbが、しきい値ThL3以上であり、かつしきい値ThL4未満である場合、断線率は60%であると判定する。また、検知部14は、差分DLbがしきい値ThL4以上である場合、断線率は80%であると判定する。
 たとえば、しきい値ThL1,ThL2,ThL3,ThL4は、上述したインダクタンスL_zero,L_20,L_40,L_60,L_80に基づいて予め設定される。
 (検知例8)
 検知部14は、評価値EVとして、対象伝送線の特性インピーダンスZcを算出する。検知部14は、算出した特性インピーダンスZcに基づいて、芯線1における複数の素線3のうちの一部の素線3の断線、および対象伝送線の断線率を検知する。
 たとえば、検知部14は、開放状態および短絡状態において、対象伝送線の特性インピーダンスZcを算出する。
 より詳細には、検知部14は、検知例6において説明した処理を行うことにより、インピーダンスZopを算出する。次に、検知部14は、検知例7において説明した処理を行うことにより、インピーダンスZstを算出する。なお、検知部14は、先にインピーダンスZstを算出し、次にインピーダンスZopを算出してもよい。
 そして、検知部14は、以下の式(4)に従って、特性インピーダンスZcを算出し、特性インピーダンスZcの絶対値AZcを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 図20は、本開示の実施の形態に係る検知装置における検知部により算出される特性インピーダンスZcの絶対値AZcの実験結果を示す図である。図20において、横軸は計測信号の周波数[MHz]であり、縦軸は特性インピーダンスの絶対値[Ω]である。図20は、絶対値AZc_1から絶対値AZc_befを差し引いた差分DZc1と、絶対値AZc_2から絶対値AZc_befを差し引いた差分DZc2とを示している。ここで、絶対値AZc_befは、屈曲試験を行う前の伝送線10Aへ計測信号を出力したときに検知部14により算出される特性インピーダンスZcの絶対値AZcである。また、絶対値AZc_1は、屈曲試験BT1を行った後の伝送線10Aへ計測信号を出力したときに検知部14により算出される特性インピーダンスZcの絶対値AZcである。また、絶対値AZc_2は、屈曲試験BT1に続けてさらなる屈曲試験BT2を行った後の伝送線10Aへ計測信号を出力したときに検知部14により算出される特性インピーダンスZcの絶対値AZcである。
 図20を参照して、たとえば計測信号の周波数が20MHzである場合、素線3の一部が断線した状態における特性インピーダンスZcの絶対値AZc_1は、素線3が断線していない状態における特性インピーダンスZcの絶対値AZc_befと比べて、約0.75Ω小さい。また、たとえば計測信号の周波数が20MHzである場合、素線3の一部が断線した状態における特性インピーダンスZcの絶対値AZc_2は、素線3が断線していない状態における特性インピーダンスZcの絶対値AZc_befと比べて、約1.2Ω小さい。
 図21は、本開示の実施の形態に係る検知装置における検知部により算出される特性インピーダンスZcの絶対値AZcの実験結果を示す図である。図21において、横軸は計測信号の周波数[MHz]であり、縦軸は特性インピーダンスの絶対値[Ω]である。図21は、絶対値AZc_20から絶対値AZc_zeroを差し引いた差分DZc20と、絶対値AZc_40から絶対値AZc_zeroを差し引いた差分DZc40と、絶対値AZc_60から絶対値AZc_zeroを差し引いた差分DZc60と、絶対値AZc_80から絶対値AZc_zeroを差し引いた差分DZc80とを示している。ここで、絶対値AZc_zeroは、断線率がゼロ%である伝送線10Bへ計測信号を出力したときに検知部14により算出される特性インピーダンスZcの絶対値AZcである。また、絶対値AZc_20は、断線率が20%である伝送線10Bへ計測信号を出力したときに検知部14により算出される特性インピーダンスZcの絶対値AZcである。また、絶対値AZc_40は、断線率が40%である伝送線10Bへ計測信号を出力したときに検知部14により算出される特性インピーダンスZcの絶対値AZcである。また、絶対値AZc_60は、断線率が60%である伝送線10Bへ計測信号を出力したときに検知部14により算出される特性インピーダンスZcの絶対値AZcである。また、絶対値AZc_80は、断線率が80%である伝送線10Bへ計測信号を出力したときに検知部14により算出される特性インピーダンスZcの絶対値AZcである。
 図21を参照して、差分DZc80,DZc60,DZc40,DZc20はこの順に大きく、いずれも正の値である。すなわち、断線率が80%のときの特性インピーダンスZcの絶対値AZc_80、断線率が60%のときの特性インピーダンスZcの絶対値AZc_60、断線率が40%のときの特性インピーダンスZcの絶対値AZc_40、断線率が20%のときの特性インピーダンスZcの絶対値AZc_20、および断線率がゼロ%のときの特性インピーダンスZcの絶対値AZc_zeroは、この順に大きい。
 図20および図21を参照して説明した実験結果によれば、特性インピーダンスZcに基づいて、伝送線10の芯線1における複数の素線3のうちの一部の素線3が断線しているか否か、芯線1における素線3の断線の進行度合い、および伝送線10の断線率を判定することができる。
 たとえば、記憶部15は、特性インピーダンスZcの基準値SZcを記憶している。基準値SZcは、素線3が断線していない対象伝送線へ特定の周波数の計測信号を出力したときに検知部14により算出される特性インピーダンスZcの絶対値AZcに基づいて予め設定される。なお、基準値SZcは、素線3が断線していない対象伝送線へ特定の複数の周波数の計測信号をそれぞれ出力したときに、計測信号の周波数ごとに検知部14により算出される複数の絶対値AZcに基づいて予め設定されてもよい。
 検知部14は、絶対値AZcを算出すると、記憶部15から基準値SZcを取得し、絶対値AZcから基準値SZcを差し引いた差分DZcを算出する。
 たとえば、検知部14は、算出した差分DZcと、所定のしきい値ThZcとを比較し、比較結果に基づいて、対象伝送線の芯線1における複数の素線3のうちの一部の素線3が断線しているか否かを判定する。より詳細には、検知部14は、差分DZcがしきい値ThZc以上である場合、芯線1における素線3は断線してないと判断する一方で、差分DZcがしきい値ThZc未満である場合、芯線1における複数の素線3のうちの一部の素線3が断線していると判断する。
 たとえば、しきい値ThZcは、上述した絶対値AZc_bef,AZc_1,AZc_2に基づいて予め設定される。
 図22は、本開示の実施の形態に係る検知装置における記憶部が記憶する判定テーブルの一例を示す図である。図22を参照して、記憶部15は、検知部14により算出される差分DZcと、断線率との対応関係を示す判定テーブルTZcを記憶している。
 たとえば、検知部14は、算出した差分DZcと、記憶部15における判定テーブルTZcとに基づいて、対象伝送線の断線率を判定する。より詳細には、検知部14は、差分DZcがしきい値ThZc1未満である場合、断線率はゼロ%であると判定する。また、検知部14は、差分DZcが、しきい値ThZc1以上であり、かつしきい値ThZc2未満である場合、断線率は20%であると判定する。また、検知部14は、差分DZcが、しきい値ThZc2以上であり、かつしきい値ThZc3未満である場合、断線率は40%であると判定する。また、検知部14は、差分DZcが、しきい値ThZc3以上であり、かつしきい値ThZc4未満である場合、断線率は60%であると判定する。また、検知部14は、差分DZcがしきい値ThZc4以上である場合、断線率は80%であると判定する。
 たとえば、しきい値ThZc1,ThZc2,ThZc3,ThZc4は、上述した絶対値AZc_zero,AZc_20,AZc_40,AZc_60,AZc_80に基づいて予め設定される。
 検知部14は、対象伝送線の一部が断線していると判定した場合、判定結果を図示しない通信部および通信装置111を介してユーザへ通知する。具体的には、検知部14は、芯線1における複数の素線3のうちの一部の素線3が断線している旨の判定結果、および対象伝送線の断線率を示す判定結果をユーザへ通知する。
 たとえば、記憶部15は、対象伝送線と、当該対象伝送線に対して検知処理を行う場合において用いるべき評価値EVの種類との対応関係を示す対応情報を記憶している。検知部14は、記憶部15における当該対応情報に従って、対象伝送線に対応する種類の評価値EVを算出し、算出した評価値EVに基づいて当該対象伝送線の一部の損傷を検知する。すなわち、検知部14は、記憶部15における当該対応情報に従って、上述した検知例1~検知例8のうちのいずれか1つを行うことにより対象伝送線の一部の損傷を検知する。
 あるいは、検知部14は、検知例1~検知例8のうちのいずれか2つ以上または検知例1~検知例8の全部を行い、複数の判定結果を総合的に考慮することにより、対象伝送線の一部の損傷を検知する。一例として、検知部14は、検知例1~検知例8を行い、少なくともいずれか1つの検知例において、芯線1における複数の素線3のうちの一部の素線3が断線していると判定した場合、芯線1における複数の素線3のうちの一部の素線3が断線している旨の判定結果をユーザへ通知する。
 なお、検知部14は、位相差pd、反射係数rc、インピーダンスZ、リアクタンスX、レジスタンスR、キャパシタンスC、インダクタンスLおよび特性インピーダンスZcの代わりに、対象伝送線の電気的特性を示す他の評価値EVを算出する構成であってもよい。
 [動作の流れ]
 図23は、本開示の実施の形態に係る中継装置が検知処理を行う際の動作手順の一例を定めたフローチャートである。
 図23を参照して、まず、中継装置101は、検知期間T1の到来を待ち受け(ステップS102でNO)、検知期間T1が到来すると(ステップS102でYES)、計測信号の出力および応答信号の受信を開始する(ステップS104)。
 次に、中継装置101は、受信した応答信号の振幅および位相を計測する。より詳細には、中継装置101は、応答信号に含まれる反射信号の振幅を示す振幅データDs3a、および反射信号の位相を示す位相データDs3pを生成する(ステップS106)。
 次に、中継装置101は、計測信号の振幅を示す振幅データDs1a、計測信号の位相を示す位相データDs1p、振幅データDs3a、および位相データDs3pに基づいて、評価値EVを算出する(ステップS108)。
 次に、中継装置101は、算出した評価値EVと当該評価値EVの基準値との差分を算出する(ステップS110)。
 次に、中継装置101は、算出した当該差分と、記憶部15における判定テーブルとに基づいて、対象伝送線の断線率を判定する(ステップS112)。
 次に、中継装置101は、たとえば対象伝送線の断線率が20%以上である場合、対象伝送線の断線率を示す判定結果をユーザへ通知する(ステップS114)。
 次に、中継装置101は、新たな検知期間T1の到来を待ち受ける(ステップS102でNO)。
 図24は、本開示の実施の形態に係る検知システムにおける検知処理のシーケンスの一例を示す図である。
 図24を参照して、まず、中継装置101は、検知期間T1を決定する(ステップS202)。
 次に、中継装置101は、たとえば対象伝送線を開放状態に切り替えるための制御信号CON_1を切替装置151へ送信する(ステップS204)。
 次に、切替装置151は、中継装置101から受信した制御信号CON_1に従ってスイッチ161を切り替えることにより、対象伝送線を開放状態に切り替える(ステップS206)。
 次に、中継装置101は、検知処理を行う。より詳細には、中継装置101は、対象伝送線の開放状態において、計測信号の出力および応答信号の受信を開始し、応答信号に含まれる反射信号の位相を示す位相データDs3pと、計測信号の位相を示す位相データDs1pとを用いて、評価値EVの一例である位相差pdを算出する。そして、中継装置101は、算出した位相差pdに基づいて、対象伝送線の一部の損傷を検知する(ステップS208)。
 次に、中継装置101は、検知期間T1を決定する(ステップS210)。
 次に、中継装置101は、たとえば対象伝送線を整合状態に切り替えるための制御信号CON_2を切替装置151へ送信する(ステップS212)。
 次に、切替装置151は、中継装置101から受信した制御信号CON_2に従ってスイッチ161を切り替えることにより、対象伝送線を整合状態に切り替える(ステップS214)。
 次に、中継装置101は、検知処理を行う。より詳細には、中継装置101は、対象伝送線の整合状態において、計測信号の出力および応答信号の受信を開始し、応答信号に含まれる反射信号の振幅を示す振幅データDs3aと、計測信号の振幅を示す振幅データDs1aとを用いて、評価値EVの一例である反射係数rcを算出する。そして、中継装置101は、算出した反射係数rcに基づいて、対象伝送線の一部の損傷を検知する(ステップS216)。
 次に、中継装置101は、検知期間T1を決定する(ステップS218)。
 次に、中継装置101は、たとえば対象伝送線を短絡状態に切り替えるための制御信号CON_3を切替装置151へ送信する(ステップS220)。
 次に、切替装置151は、中継装置101から受信した制御信号CON_3に従ってスイッチ161を切り替えることにより、対象伝送線を短絡状態に切り替える(ステップS222)。
 次に、中継装置101は、検知処理を行う。より詳細には、中継装置101は、対象伝送線の短絡状態において、計測信号の出力および応答信号の受信を開始し、応答信号に含まれる反射信号の振幅を示す振幅データDs3aと、計測信号の振幅を示す振幅データDs1aとを用いて反射係数rcを算出する。中継装置101は、反射係数rcを用いてインピーダンスZstを算出し、インピーダンスZstから、評価値EVの一例であるインダクタンスLを取得する。そして、中継装置101は、算出したインダクタンスLに基づいて、対象伝送線の一部の損傷を検知する(ステップS224)。
 なお、検知システム201は、図24に示すシーケンスにおいて、ステップS204,S212,S220の一部または全部を行わない構成であってもよい。この場合、たとえば、切替装置151は、所定の周期で対象伝送線の端部の接続状態を遷移させる。
 より詳細には、切替装置151は、初期状態において、対象伝送線をたとえば開放状態に切り替え、中継装置101による計測信号の出力を待ち受ける。中継装置101は、たとえば通信システム301が搭載される車両の電源がオンされたことをトリガとして1回目の検知処理を開始する、すなわち計測信号を出力する。
 次に、切替装置151は、対象伝送線へ出力された計測信号を検知すると、計測信号を検知してから所定時間が経過したタイミングにおいて、スイッチ161を切り替えることにより、対象伝送線を整合状態に切り替える。その後、中継装置101は、1回目の検知処理を開始してから所定時間が経過したタイミングにおいて2回目の検知処理を開始する、すなわち計測信号を出力する。
 次に、切替装置151は、対象伝送線へ出力された計測信号を検知すると、計測信号を検知してから所定時間が経過したタイミングにおいて、スイッチ161を切り替えることにより、対象伝送線を短絡状態に切り替える。その後、中継装置101は、2回目の検知処理を開始してから所定時間が経過したタイミングにおいて3回目の検知処理を開始する、すなわち計測信号を出力する。
 なお、本開示の実施の形態に係る通信システム301では、中継装置101は、伝送線10を介して通信装置111と1対1で接続されている構成であるとしたが、これに限定するものではない。中継装置101は、バス型の伝送線10を介して複数の通信装置111と1対多で接続されている構成であってもよい。
 また、本開示の実施の形態に係る通信システム301では、中継装置101が検知処理を行う構成であるとしたが、これに限定するものではない。通信システム301における中継装置101とは別の装置が検知処理を行う構成であってもよい。具体的には、たとえば通信装置111が、検知装置として機能し、検知処理を行う構成であってもよい。
 また、本開示の実施の形態に係る検知システム201は、切替装置151およびスイッチ161を備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。検知システム201は、切替装置151およびスイッチ161を備えない構成であってもよい。この場合、伝送線10における通信装置111側の端部は、固定的に、開放されているか、グランドノードに接続されているか、または終端回路171を介してグランドノードに接続されている。
 また、本開示の実施の形態に係る検知システム201では、中継装置101は、対象伝送線における通信装置111側の端部が試験状態のときに、検知処理を行う構成であるとしたが、これに限定するものではない。中継装置101は、対象伝送線における通信装置111側の端部が通常状態のときに、検知処理を行う構成であってもよい。この場合、たとえば、中継装置101は、通信信号と計測信号とを周波数分割多重する。より詳細には、信号出力部12は、中継部11による中継処理が行われる期間において、信号出力部12は、中継部11により送受信される通信信号の周波数帯域とは異なる周波数帯域の計測信号を生成して対象伝送線へ出力する。
 また、本開示の実施の形態に係る中継装置101では、計測部13は、信号出力部12により出力された計測信号と、当該計測信号が反射された信号である反射信号とを含む応答信号を対象伝送線から対応の通信ポート16経由で受信する構成であるとしたが、これに限定するものではない。計測部13は、計測信号を含まない応答信号を受信する構成であってもよい。すなわち、計測部13は、反射信号を応答信号として受信する構成であってもよい。より詳細には、たとえば、信号出力部12は、方向性結合器および通信ポート16を介して計測信号を対象伝送線へ出力する。計測部13は、当該通信ポート16および当該方向性結合器を介して、計測信号を含まない応答信号を対象伝送線から受信する。
 また、本開示の実施の形態に係る中継装置101では、計測部13は、デジタル信号Ds2からデジタル信号Ds1を差し引くことにより、反射信号を示すデジタル信号Ds3を生成する構成であるとしたが、これに限定するものではない。計測部13は、信号出力部12から計測信号を受けて、受信した応答信号から計測信号を差し引くことにより、反射信号を示すアナログ信号を生成し、生成したアナログ信号をデジタル変換することによりデジタル信号Ds3を生成する構成であってもよい。
 また、本開示の実施の形態に係る中継装置101では、検知部14は、対象伝送線の損傷の程度を検知する構成であるとしたが、これに限定するものではない。検知部14は、対象伝送線の一部の損傷を検知する一方で、対象伝送線の損傷の程度の検知を行わない構成であってもよい。
 また、本開示の実施の形態に係る中継装置101では、検知部14は、図示しない信号線を介して切替装置151へ制御信号CON_1,CON_2,CON_3を送信する構成であるとしたが、これに限定するものではない。検知部14は、対象伝送線におけるケーブル部5Aを介して切替装置151へ制御信号CON_1,CON_2,CON_3を送信する構成であってもよい。より詳細には、たとえば、検知部14は、信号出力部12により計測信号が対象伝送線へ出力される前に、ケーブル部5Aを介して切替装置151へ制御信号CON_1,CON_2,CON_3を送信する。
 また、たとえば、検知部14は、中継部11により送受信される通信信号の周波数帯域とは異なる周波数帯域の制御信号CON_1,CON_2,CON_3を生成し、生成した制御信号CON_1,CON_2,CON_3を通信信号に多重してケーブル部5Aへ出力する。一例として、検知部14は、直流信号である制御信号CON_1,CON_2,CON_3を通信信号に多重してケーブル部5Aへ出力する。切替装置151は、ケーブル部5Aを介して受信した信号から制御信号CON_1,CON_2,CON_3を分離することにより、制御信号CON_1,CON_2,CON_3を取得する。
 ところで、簡易な構成で伝送線10の断線を予測することが可能な技術が望まれる。より詳細には、伝送線10は、経年劣化、屈曲による疲労劣化、および外部からの衝撃等により、損傷が徐々に進行し、最終的に断線に至る。伝送線10が断線に至る前に伝送線10の交換等の適切な対処を行うために、伝送線10の断線を予測することが可能な技術が望まれる。
 たとえば、従来、TDR(Time Domain Reflectometry)を用いて、伝送線10の特性を検出する技術が知られている。このような技術を用いて伝送線10の特性の変化を検出し、検出結果に基づいて伝送線10の断線の予測を試みる場合、伝送線10の特性の変化を正確に検出するために、高い再現性で立ち上がりパルスを伝送線10へ出力する必要があり、その結果、高性能のパルス信号発生器が必要となる。
 また、ネットワークアナライザを用いて伝送線10のSパラメータ等の特性を計測し、計測結果に基づいて伝送線10の断線の予測を試みる場合、十分な検知精度を得るために、高価かつ複雑な計測機器を用いる必要があり、また、計測のたびに計測機器の校正を行う必要がある。
 これに対して、本開示の実施の形態に係る中継装置101では、信号出力部12は、周波数成分を有する計測信号を伝送線10へ出力する。計測部13は、計測信号が反射された信号を含む応答信号を伝送線10から受信し、受信した応答信号の、振幅および位相の少なくともいずれか一方を計測する。検知部14は、計測部13による計測結果に基づいて評価値EVを算出し、算出した評価値EVに基づいて、伝送線10の一部の損傷を検知する。
 このように、周波数成分を有する計測信号を伝送線10へ出力し、伝送線10から受信した応答信号の振幅および位相の少なくともいずれか一方の計測結果に基づいて評価値EVを算出し、算出した評価値EVに基づいて伝送線10の一部の損傷を検知する構成により、伝送線10とは別の断線検知線を必要とすることなく、伝送線10の一部の損傷を検知することができる。したがって、簡易な構成で伝送線10の断線を予測することができる。
 上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
 上述の実施形態の各処理(各機能)は、1または複数のプロセッサを含む処理回路(Circuitry)により実現される。上記処理回路は、上記1または複数のプロセッサに加え、1または複数のメモリ、各種アナログ回路、各種デジタル回路が組み合わされた集積回路等で構成されてもよい。上記1または複数のメモリは、上記各処理を上記1または複数のプロセッサに実行させるプログラム(命令)を格納する。上記1または複数のプロセッサは、上記1または複数のメモリから読み出した上記プログラムに従い上記各処理を実行してもよいし、予め上記各処理を実行するように設計された論理回路に従って上記各処理を実行してもよい。上記プロセッサは、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、およびASIC(Application Specific Integrated Circuit)等、コンピュータの制御に適合する種々のプロセッサであってよい。なお、物理的に分離した上記複数のプロセッサが互いに協働して上記各処理を実行してもよい。たとえば、物理的に分離した複数のコンピュータのそれぞれに搭載された上記プロセッサがLAN(Local Area Network)、WAN (Wide Area Network)、およびインターネット等のネットワークを介して互いに協働して上記各処理を実行してもよい。上記プログラムは、外部のサーバ装置等から上記ネットワークを介して上記メモリにインストールされても構わないし、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)、DVD-ROM(Digital Versatile Disk Read Only Memory)、および半導体メモリ等の記録媒体に格納された状態で流通し、上記記録媒体から上記メモリにインストールされても構わない。
 以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。
 [付記1]
 検知装置であって、
 周波数成分を有する計測信号を伝送線へ出力する信号出力部と、
 前記計測信号が反射された信号を含む応答信号を前記伝送線から受信し、受信した前記応答信号の、振幅および位相の少なくともいずれか一方を計測する計測部と、
 前記計測部による計測結果に基づいて評価値を算出し、算出した前記評価値に基づいて、前記伝送線の一部の損傷を検知する検知部とを備え、
 前記検知部は、前記伝送線における、前記計測信号の入力端とは異なる端部の状態を、開放、短絡および負荷接続の間で切り替えるための制御信号を、前記検知装置の外部における切替装置へ送信する、検知装置。
 [付記2]
 処理回路を備え、
 前記処理回路は、
 周波数成分を有する計測信号を伝送線へ出力し、
 前記計測信号が反射された信号を含む応答信号を前記伝送線から受信し、受信した前記応答信号の、振幅および位相の少なくともいずれか一方を計測し、
 前記振幅および前記位相の少なくともいずれか一方の計測結果に基づいて評価値を算出し、算出した前記評価値に基づいて、前記伝送線の一部の損傷を検知する、検知装置。
 1 芯線
 2 シース
 3,3A,3B 素線
 4 絶縁層
 5A ケーブル部
 5B,5C コネクタ部
 10,10A,10B 伝送線
 11 中継部
 12 信号出力部
 13 計測部
 14 検知部
 15 記憶部
 16 通信ポート
 21 検知処理部
 101 中継装置
 111 通信装置
 151 切替装置
 161 スイッチ
 171 終端回路
 201 検知システム
 301 通信システム
 Tpd,Trc,TC,TL,TZc 判定テーブル

Claims (8)

  1.  周波数成分を有する計測信号を伝送線へ出力する信号出力部と、
     前記計測信号が反射された信号を含む応答信号を前記伝送線から受信し、受信した前記応答信号の、振幅および位相の少なくともいずれか一方を計測する計測部と、
     前記計測部による計測結果に基づいて評価値を算出し、算出した前記評価値に基づいて、前記伝送線の一部の損傷を検知する検知部とを備える、検知装置。
  2.  前記伝送線は、複数の素線を含み、
     前記検知部は、前記伝送線の一部の損傷として、前記複数の素線のうちの一部の前記素線の断線を検知する、請求項1に記載の検知装置。
  3.  前記伝送線は、前記複数の素線が束ねられた芯線を含み、
     前記複数の素線は、前記芯線の一部の領域において互いに絶縁されている、請求項2に記載の検知装置。
  4.  前記検知部は、一部が損傷した前記伝送線の損傷の程度をさらに検知する、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の検知装置。
  5.  前記検知部は、前記評価値として、前記計測信号と前記応答信号との位相差、前記応答信号と前記計測信号との振幅の比である反射係数、前記伝送線のインピーダンス、前記伝送線のリアクタンス、前記伝送線のレジスタンス、前記伝送線のキャパシタンス、前記伝送線のインダクタンス、および前記伝送線の特性インピーダンスのうちの少なくともいずれか1つを算出する、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の検知装置。
  6.  検知装置と、
     切替装置とを備え、
     前記検知装置は、周波数成分を有する計測信号を伝送線へ出力し、前記計測信号が反射された信号を含む応答信号を前記伝送線から受信し、受信した前記応答信号の、振幅および位相の少なくともいずれか一方を計測し、計測結果に基づいて評価値を算出し、算出した前記評価値に基づいて、前記伝送線の一部の損傷を検知する検知処理を行い、
     前記切替装置は、前記伝送線における、前記計測信号の入力端とは異なる端部の状態を、前記検知装置が前記伝送線を介して他の装置と通信を行うことが可能な通常状態と、前記検知装置が前記検知処理を行うことが可能な試験状態との間で切り替える処理を行い、
     前記端部の状態を前記試験状態に切り替える処理は、前記端部が開放された状態に切り替える処理、前記端部がグランドノードに接続された状態に切り替える処理、および前記端部が試験用の負荷に接続された状態に切り替える処理のうちの少なくともいずれか1つである、検知システム。
  7.  伝送線であって、
     ケーブル部と、
     前記ケーブル部の第1端に設けられたコネクタ部とを備え、
     前記コネクタ部は、前記第1端の状態を、前記伝送線を介して通信を行うことが可能な通常状態と、前記伝送線の試験を行うことが可能な試験状態との間で切り替える処理を行う切替装置を含み、
     前記第1端の状態を前記試験状態に切り替える処理は、前記第1端が開放された状態に切り替える処理、前記第1端がグランドノードに接続された状態に切り替える処理、および前記第1端が試験用の負荷に接続された状態に切り替える処理のうちの少なくともいずれか1つである、伝送線。
  8.  検知装置における検知方法であって、
     周波数成分を有する計測信号を伝送線へ出力するステップと、
     前記計測信号が反射された信号を含む応答信号を前記伝送線から受信し、受信した前記応答信号の、振幅および位相の少なくともいずれか一方を計測するステップと、
     前記振幅および前記位相の少なくともいずれか一方の計測結果に基づいて評価値を算出し、算出した前記評価値に基づいて、前記伝送線の一部の損傷を検知するステップとを含む、検知方法。
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