(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成パネルにおけるエッジグロウ現象を検出する装置であって、
前記合成パネルに電流を導入する少なくとも１つのケーブルと、
少なくとも１つの電流リターンケーブルと、
前記合成パネルに隣接する少なくとも１つの絶縁パネルと、
前記合成パネルの前記絶縁パネルが隣接していない外側の表面上においてエッジグロウを検出する手段と、を有することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記ケーブル中を流れる電流を制御する手段を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記合成パネルの両端に配置される２つの絶縁パネルを有し、
第３の絶縁パネルは、前記合成パネルの縦方向の面のうちの１つの面上で前記２つの絶縁パネルの間に配置される、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記合成パネルが前記合成パネルの単一の面が開放されるよう組み込まれる絶縁材料を有する、請求項１または２に記載の装置。
【請求項５】
前記検出する手段は、前記合成パネルとエッジグロウ現象によって生成されたエッジグロウとの画像の記憶を可能にするカメラを有することによって、前記画像を用いてエッジグロウの位置を特定することができる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記検出する手段は、前記合成パネルの縦方向に平行な面の間の電圧を測定する手段を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記検出する手段は、光検出器を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記合成パネルは、前記合成パネルの少なくとも第１の折り返しのファイバの方向が、前記合成パネル上の前記ケーブルのアタッチメントを通過する軸の方向と異なるよう構成される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
合成パネルにおけるエッジグロウ現象を検出する方法であって、
前記合成パネルに電流を導入する少なくとも１つのケーブルを用いて電流を送るステップであって、少なくとも１つの絶縁パネルは前記合成パネルに隣接するステップと、
少なくとも１つの電流リターンケーブルを用いて前記電流を戻すステップと、
検出手段を用いて前記合成パネルの前記絶縁パネルが隣接していない外側の表面上でエッジグロウを検出するステップと、を有することを特徴とする方法。
【請求項１０】
制御手段を用いて前記合成パネル中を流れる電流を調整するステップを有する、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気系テストの分野に関し、より詳細には、合成または他のパネルにおけるエッジグロウ現象を調べる電気系テストの分野に関する。
【０００２】
電光は、合成パネル上を進むとき、パネルの一部に１つまたは複数のエッジグロウを発生させることがある。この現象を図１および２に例示する。
【０００３】
より正確には、電光は、合成パネルに入ったとき、ファイバ（fibre）の方向を辿る傾向がある。実際、絶縁体を形成する樹脂によって、電光が１つの折り返し（pli）から他の折り返しへ通過しないよう防止する。電光がパネルの終端に到達し大気に接した場合、コロナ効果が起きプラズマが形成されることがある。いくつかの適用例、特に航空への適用例では、合成パネルにおけるエッジグロウの形成をより良く理解するため分析が行われる。これを達成するために、電光テストが行われる。これらのテストによって、電光の合成パネルへの衝撃および把握されるエッジグロウ現象の観点から合成パネルの構造をモデル化することができる。
【背景技術】
【０００４】
エッジグロウ現象を分析するため、合成材で作られたパネルにおける一定のエッジグロウ率を有する点の位置を、選択された材料の特性を考慮して、デジタルシミュレーションによって特定する。この場合、電光テストは、合成パネル上で行われる。現在、電光テストは、スペシャリストセンタにおいて必要な材料を考慮して行われる。これらのセンタでは、非常に大きな電流の電光発生器が使用される。
【０００５】
電光テスト中、シミュレーションによって得られたエッジグロウの位置が正しかったか否かが観測される。また、衝撃後のパネルの分析が実行される。使用される合成物のタイプまたはテストが実行される条件を変更することによって、ドレープ成形、幾何形状、折り返し間の厚さ、ファイバの厚さなどの合成物の物理特性による合成物のエッジグロウ現象に対する感度を分析する。このテストの結果によって、合成物の物理的性質と推定されるエッジグロウ現象とを対応付けることができる。
【０００６】
周知の電光テストシステムが提起する問題の１つは、電光テストを行うのに必要とされる扱いにくく複雑で高価な設備である。電光発生器は、持て余すほど大きく、使用前に長い準備期間が必要である。電光テストを行うための時間は、例えば、６週間ぐらい長く掛かることがある。
【０００７】
さらに、落雷現象が物理的にテストされる合成パネルは、電光がテスト要件として再生されるので、著しく破損することが多い。この結果、有効なパラメータを分析することが益々困難になる。
【０００８】
現在のテストシステムが提起する他の問題は、これらのシステムの環境感度である。システムは、合成パネルの所定の位置に衝撃を与えるよう調整される。しかしながら、湿度の変化によって、電光の方向が逸れ、テストが失敗する原因になることがある。
【０００９】
米国特許出願第２００７／０２５８０９０号明細書には、電光テストを行わないエッジグロウ検出装置について記載されている。この文献には、サンプルでエッジグロウを生成するため電気ケーブルに接続された合成材で作られたサンプルと、サンプルの異なる表面によって発光されたエッジグロウをカメラまたはデフレクタへ反射することによってエッジグロウを観察するためのミラーと、エッジグロウの光を分析する手段と、を有する装置について記載されている。
【００１０】
しかしながら、この装置は、かなり複雑であり、テスト標本の複数の表面上の異なるエッジグロウを観察できる複数のツールを必要とする。また、このため、異なるタイプの合成材に対して同じ条件下で検出を再現することが複雑になることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の１つの目的は、電光テストの扱いにくさ、および、現在のエッジグロウ検出装置の複雑さを伴わずにエッジグロウ現象を実演することができる、容易かつ再現可能でロバストなテストシステムを提供することである。
【００１２】
本発明の他の目的は、電光テストにおいて有効なパラメータを分析するのに必要とされる時間の低減を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、合成パネルにおけるエッジグロウ現象を検出する装置であって、合成パネルに電流を導入する少なくとも１つのケーブルと、少なくとも１つの電流リターンケーブルと、合成パネルに隣接する少なくとも１つの絶縁パネルと、合成パネルの外側の表面上においてエッジグロウを検出する手段と、を有することを特徴とする装置に関する。
【００１４】
この構成によって、電流はエッジグロウを検出する合成パネルにおけるチャネルを通り、検出の再現を容易にすることができる。
【００１５】
この装置は、ケーブル中を流れる電流を制御する手段を有する。このため、異なる電気の条件下でテストを容易に再生することができる。
【００１６】
特定の実施形態によれば、２つの絶縁パネルは合成パネルの両端に配置され、第３の絶縁パネルは、合成パネルの縦方向の面のうちの１つの面上で２つの絶縁パネルの間に配置される。
【００１７】
本発明の第２の実施形態において、装置は、合成パネルが合成パネルの単一の面が開放されるよう組み込まれる絶縁材料を有する。
【００１８】
本発明の実施形態の第２の形式によれば、検出する手段は、合成パネルとエッジグロウ現象によって生成されたエッジグロウとの画像の記憶を可能にするカメラを有することによって、画像を用いてエッジグロウの位置を特定することができる。
【００１９】
本発明の実施形態の第２の形式によれば、検出する手段は、合成パネルの縦方向に平行な面の間の電圧を測定する手段を有する。
【００２０】
本発明の実施形態の第３の形式によれば、検出する手段は、光検出器を有する。
【００２１】
本発明の実施形態の特定の形式によれば、合成パネルは、合成パネルの少なくとも第１の折り返しのファイバの方向が、合成パネル上のケーブルのアタッチメントを通過する軸の方向と異なる。
【００２２】
また、本発明は、合成パネルにおけるエッジグロウ現象を検出する方法であって、
合成パネルに電流を導入する少なくとも１つのケーブルを用いて電流を送るステップであって、少なくとも１つの絶縁パネルは合成パネルに隣接するステップと、
少なくとも１つの電流リターンケーブルを用いて電流を戻すステップと、
検出手段を用いて合成パネルの外側の表面上でエッジグロウを検出するステップと、を有することを特徴とする方法に関する。
【００２３】
この方法は、制御手段を用いて合成パネル中を流れる電流を調整するステップを有する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る検出装置を表す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る検出装置を表す概略斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る検出装置を表す概略図である。
【図４】層のスタックを有する合成材を表す概略図である。
【図５】本発明に係る検出装置を用いた解析方法の各ステップを表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の他の目的、利点および特性は、添付された図面を参照しながら、非制限的な実施例として本発明に係る装置の以下の説明を読むことによって理解されるであろう。
【００２６】
提案する解決法の主旨は、エッジグロウ現象を実演することができる簡易型の装置を提供することから成る。この解決法は、対象となる現象を簡単に調査するためのテストベンチを用いることから成る。
【実施例】
【００２７】
図１および２には、第１の実施形態に係る合成物テスト標本２を用いたエッジグロウ現象を検出する装置１が例示されている。以下で説明する実施形態では、テストは、合成材を用いて行われる。例えば、異なる伝導率を有する層を有する材料などの、エッジグロウに対して感度が良い他のタイプの材料が使用されてもよい。例示された実施形態において、合成物テスト標本２は、合成材で作られた平行六面体パネル３を有する。パネル３は、４つの縦方向の面、すなわち、１つの上面４、１つの前面５、１つの背面６および１つの底面７を有する。また、パネルは、２つの側部の端面、すなわち、１つの左側の面８および１つの右側の面９を有する。合成パネル３は、縦方向の底面７で絶縁材料によって作られたパネル１０上に置かれる。絶縁材料で作られた２個のパネル１１、１２は、合成パネル３の縦方向のそれぞれの終端の側面８、９に配置される。また、パネル１０、１１および１２の形状は、平行六面体である。パネル１１と１２とは平行である。パネル３は、パネル１１と１２との間に配置され、これらの各パネルに対して垂直である。パネル３、１１および１２は、Ｈ形状を形成し、ベースパネル１０上に置かれる。
【００２８】
電光のシミュレーションを可能にする電気ケーブル１３は、周知の任意のタイプの手段によって合成パネル３に取り付けられる。ケーブル１４によって合成物テスト標本２に電流が導入され、これによって、合成パネル３上の電光の衝撃のシミュレーションを行う。ケーブル１４は、パネル３の終端の１つ、すなわち、絶縁パネルに隣接しない３つの面４、５、６の１つに取り付けられる。例示された実施例では、パネル３の縦方向の上面４にケーブル１４を導入する。電流リターンケーブル１５を有する。ケーブル１４、１５は、単一の面、この場合は面４上で、パネル３の縦方向の終端のそれぞれに取り付けられる。こうして、ケーブル１４によってパネル３に電流が導入されたとき、電流は、リターンケーブル１５に到達するためパネルを縦方向に横断しなければならない。
【００２９】
純粋な例示として示した装置１の一例の実施形態において、非制限的に、パネルの長さは１２０ミリメートル、幅は３０ミリメートルおよび厚さは３ミリメートルである。パネルに取り付けられた金属ボルトを介して、電流がパネルに導入される。このボルトの直径は６．３５ミリメートルである。各ボルトの中心と中心との距離は、１００ミリメートルである。各ボルトの中心を通過する軸Ｘ−Ｘは、これらのリッジ（are^te）のそれぞれに平行なパネル３の縦方向である。各ボルトの中心と軸Ｘ−Ｘに沿ったパネルの各側面との間の距離は、１０ミリメートルである。
【００３０】
金属ボルトを締めしろをもたせてパネル３に取り付ける（すなわち、ボルトの直径は、孔の直径よりわずかに大きい）ことによって、アタッチメントと合成材との間の電気接触抵抗の制御を可能にする。
【００３１】
絶縁パネル１０、１１および１２によって、側面８、９または縦方向の底面７におけるコロナ効果を防止し、この手段によって、電流が合成パネル３を通過するようにする。これらは、パネル３の各終端の、側面８、９および縦方向の底面７における面８と面９との間に配置されることによって、いかなる架橋現象も防止する。
【００３２】
図１に示されるように、電流がケーブル１４の中を通るとき起きるエッジグロウ現象によって、絶縁パネル１０、１１、１２に接していないパネル３の外側の面、および、例示の実施形態におけるパネル３の縦方向の前面５上にエッジグロウ１６が結果として生じる。
【００３３】
ケーブル１３中を流れる電流を制御する手段１７によって、電流、電圧および／もしくは周波数を適用したり、並びに／または、リターンケーブル１５へ排電する時間を変更したりすることができる。電流は、パネル３の入力アタッチメントを介して入り、出力アタッチメントを介して出る。これらの２つのアタッチメント間の電位差によって、合成材において電界が発生する。電流は、合成パネル３に入り、主にファイバの折り返しの方向に２つのアタッチメントの配列に対して０°で合成パネルを横断するが、材料の奥行の方向に１つの折り返しから次の折り返しへも横断するので、材料の奥行きに対する伝導率が低い場合、エッジグロウが生じる。
【００３４】
エッジグロウ検出手段１８は、パネル３における１つまたは複数のエッジグロウの位置を特定するために設置される。手段１８は異なるタイプでもよい。
【００３５】
第１の実施形態において、手段１８は、感光カメラ１９、すなわち、大きなシャッター開口部を有するカメラを有する。カメラ１９は、電光テスト中にパネル３を記録する。エッジグロウが起きるパネルの得られたイメージを分析することによって、１つまたは複数のエッジグロウの位置を正確に決定する。
【００３６】
図示されていない実施形態の第２の形式において、手段１８は、パネル３の縦方向の平行な面の間の電圧を測定する周知のタイプの手段を有する。この手段は、例えば、図示されている例において、縦方向の前面５と背面６との間の電圧を測定する。正確な地点において電圧が増加した場合、エッジグロウがこの地点に現れたことを意味する。
【００３７】
検出手段１８は、実施形態の第１および第２の形式において使用された手段を組み合わせたり、および／または、他のいかなるタイプの技術を使用したりしてもよい。
【００３８】
したがって、装置１によって、合成パネル上のエッジグロウを容易かつ迅速に検出し位置を特定することができ、現象を容易に再現することができる。
【００３９】
デジタルシミュレーションによって、エッジグロウのリスクが低い材料構成が選択され、これらのリスクは識別され、位置を特定される。デジタルシミュレーションによって得られた結果は、検出装置１によって得られた結果と比較される。
【００４０】
装置１は、以下の利点を有する。
【００４１】
装置１によって、デジタルシミュレーションによって得られた結果に関して、迅速に結論を得ることができる。これらの結果が肯定的である場合、周知のタイプの電光テストを行って現実の状況における影響を検証する。
【００４２】
現実の結果がシミュレーションによって得られた結果と一致しない場合、材料は、実際エッジグロウ現象に対して感度が良いことがある。このため、現実の状況における電光テストは、はるかに少ない結果しかもたらさないと思われるので、より感度が良いと実証されるパネル３へのより大きな損傷を考慮して回避する。
【００４３】
異なる材料構成または電気特性で、テストを迅速かつ容易に再生することができる。単に合成パネルを変更するか、または、単に電流制御手段を異なる方式で制御するかでよい。
【００４４】
上記の構成の場合、エッジグロウ現象は限定的である。実際、電流がテスト標本のファイバ中を０°で横断するので、少量の電流だけが１つの折り返しから次の折り返しへ通過する。しかし、この現象は、電流が異なる配列の折り返しを介して奥行き方向に通過するとき高まる。
【００４５】
ファイバの１番目の折り返しが縦方向と異なる方向に配列された材料を用いることによって、電流は１つの折り返しから次の折り返しへ通過させられる。エッジグロウ現象は、より顕著に実演される。一例の実施形態によれば、２つのアタッチメントの軸Ｘ−Ｘがファイバと同じ方向の０°であるパネル３は、ファイバが軸Ｘ−Ｘと同じ方向でないパネルと置き換えることができる。例えば、準等方性ドレープ形成合成材に対して両方のアタッチメントの軸は、ファイバの方向の０°から２２．５°の角度でもよい。
【００４６】
同様に、制御手段１７によって、パネル３を通過する電流、電圧、電流の周波数、および／または、作用時間を容易に変更することができる。
【００４７】
図３は、エッジグロウ現象を検出する装置１０１の他の実施形態を例示する。
【００４８】
装置１０１は、合成物テスト標本１０２の少なくとも１つの面が開放されるよう電気絶縁材料１１１に組み込まれたテスト標本すなわち合成パネル１０２と、エッジグロウを検出する手段１１８と、電流を制御する手段１１７と、を有する。
【００４９】
図４は、樹脂マトリクス１３３によって分離された、ファイバ補強層１３１のスタックを有する積層合成材１３０を例示する。各補強層１３１は、材料のすべての層に共通の座標系（ｘ，ｙ，ｚ）に関して固有の配列を有する。本実施例によれば、層１３１は、（ｘ，ｙ）平面に位置し、そのためｚ方向に積み重ねられる。
【００５０】
図３の実施例において、合成材１３０から取り出した平行六面体の形状のテスト標本すなわち合成パネル１０２が使用される。この合成パネルのサイズは、座標系（ｘ，ｙ，ｚ）に関して、ｘおよびｚ方向に数ｍｍのオーダであり、ｙ方向に数十ｍｍのオーダである。さらに、合成パネル１０２の５つの面は、絶縁材料によって完全に囲まれ、（ｘ，ｚ）平面に位置する単一の前面１０５は、開放されている。
【００５１】
より詳細には、ｘ、ｙおよびｚ方向にそれぞれ５ｍｍ、２０ｍｍおよび４ｍｍの大きさの平行六面体合成パネル１０２が使用される。合成パネル１０２は、円筒形状の絶縁材料１１１に組み込まれる。絶縁材料の直径は（ｘ，ｚ）平面において約３０ｍｍであり、その高さはｙ方向において約４０ｍｍである。当然、絶縁体１１１は他のいかなる形状でもよい。例えば、形状が平行六面体で、そのサイズは、ｘ、ｙおよびｚ方向においてそれぞれ約３０ｍｍ、４０ｍｍおよび３０ｍｍでもよい。
【００５２】
合成パネル１０２には、合成材の層１３１に平行で互いに向き合う第１および第２の面１０４、１０７上に、例えば、化学作用または電気分解によってニッケルが金属コーティングまたは堆積される。図３の実施例では、これらの電気メッキされた面１０４、１０７は、座標系（ｘ，ｙ，ｚ）に関する（ｘ，ｙ）平面で絶縁体１１１に接して位置する最上面および底面である。
【００５３】
さらに、第１および第２のケーブル１１４、１１５は、それぞれ、第１および第２の面１０４、１０７に（例えば、ボンドによって）取り付けられる。例示する実施例において、第１のケーブル１１４は、合成パネル１０２の第１の電気メッキされた最上面１０４に電流を導入し、第２のケーブル１１５は、パネル１０２の第２の電気メッキされた底面１０７から電流を回収する。
【００５４】
合成パネル１０２の２つの連続する層間１３１のファイバは、複数の点と見なすことができる。２つの連続する層間の電界が臨界破壊電界（数十ｋＶ／ｃｍのオーダ）を超えた場合、電気アークは、マトリクス１３３を介してｚ方向で２つの層間で発生する。この電気アークの結果として、絶縁体１１１に接触しない合成パネル１０２の開放面１０５でエッジグロウ１１６が生じる。
【００５５】
上記のように、ケーブル１１４、１１５に流れる電流を制御する手段１１７によって、適用する電流、電圧および／もしくは周波数、並びに／または、リターンケーブル１１５へ排電する時間を変更することができる。電流は、まず注入ケーブル１１４によって第１の電気メッキされた面１０４に入り、マトリクス１３３を介して１つの層１３１からの次の層へｚ方向に横断するので、合成パネル１０２の開放面１０５でエッジグロウが生じ、リターンケーブル１１５によって第２の電気メッキされた面１０７を介して出る。
【００５６】
したがって、電気メッキされた第１および第２の面１０４、１０７の間の注入ケーブル１１４およびリターンケーブル１１５などによる電気的接続によって、これらの２つの面１０４、１０７の間を流れる電流のための安定した導電パスすなわちチャネルが確立される。これによって、異なるタイプまたは異なるロットの合成材におけるエッジグロウ現象の検出を容易に再現することができる。
【００５７】
さらに、絶縁体１１１によって、強制的に開放面１０５にのみ電流路をオープンするので、検出を容易にし、テストの再現性をより高めることができる。実際、コロナ効果は、絶縁体１１１に組み込まれた５つの面では起きない。
【００５８】
さらに、エッジグロウ検出手段１１８を設置することによって、開放面１０５における１つまたは複数のエッジグロウの位置を特定する。
【００５９】
上記のように、実施形態の第１の形式において、これらの手段１１８は、感光カメラ１１９、すなわち、大きなシャッター開口部を有するカメラを有する。
【００６０】
実施形態の第２の形式において、手段１１８は、合成パネル１０２の平行な面の間の電圧を測定する手段を有する。
【００６１】
実施形態の第３の形式において、手段１１８は、開放面１０５の反対側に配置される赤外光検出器１３５および／または紫外光検出器１３７を有し、この表面によって発光されるエッジグロウを検出するよう配列される。一例として、赤外光検出器１３５によって、開放面１０５の温度を決定することができ、紫外光検出器１３７によって、開放面１０５におけるプラズマの有無を決定することができる。
【００６２】
光検出器１３５、１３７によって得られたデータを分析することによって、異なる電圧、異なる環境パラメータ（圧力、温度、湿度など）および／または異なるタイプの合成材に従って、エッジグロウの特性（位置、強度、エネルギー、持続時間、スペクトル解析など）を決定する。
【００６３】
検出手段１１８は、実施形態の第１、第２および第３の形式において使用される手段を組み合わせたり、並びに／または、他の任意のタイプの技術を使用したりしてもよい。
【００６４】
したがって、この解析法は簡素化される。分析装置１、１０１を用いることによって、異なる構成の材料のテストや異なる形式の電流のテストが迅速かつ容易に行われる。解析法２０を図５に表す。この方法は、合成材を一定の方式でモデル化し、このモデル化に基づいてエッジグロウのリスクが低い１つのタイプの材料を選ぶことを有する、１番目のモデル化ステップ２１を有する。２番目のシミュレーションステップ２２において、選択されたモデル化された合成パネル上で落雷のデジタルシミュレーションが行われる。本特許出願の目的を構成する３番目のテストステップ２３の過程で、検出装置１、１０１を用いたテストが行われる。１つまたは複数のエッジグロウが検出され、位置が特定される。ここで、エキスパート鑑定のステップ２４は、使用されたモデルが正しかったか否かを確認するのに行われる。エッジグロウの数と位置は、デジタルシミュレーションによって得られた結果と比較される。
【００６５】
この方式において、テストステップおよびエキスパート鑑定ステップの後、選択された材料のモデル化が正しかったか否か、および、事実上材料がエッジグロウ現象に対して感度が良かったか否かを確認する。選択されたモデル化材料がエッジグロウ現象に対して事実上感度が良くないことが確認された場合、その後で電光テストを行ってもよい（ステップ２５）。本発明によれば、より扱いにくくより高価な電光テストは、装置１、１０１を用いて選択された材料についてのみ行われる。
【００６６】
最後のステップ２６において、この電光テストによって得られた結果のエキスパート鑑定が行われる。これによって、モデル化された材料の物理的性質とエッジグロウ現象との間の対応関係が推定される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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