(57)【要約】【課題】画像信号の取得期間に複数の箇所で部分放電が発生した場合でも、部分放電の放電位相特性と発生箇所とを特定できる絶縁欠陥の検査方法を得ることを目的とする。【解決手段】１つの位相区間の画像信号に複数の発光を検出した場合、第１の周波数の１／２となる第２の周波数の交流電圧を用いて電圧印加ステップ、電信号検出ステップ、画像信号検出ステップおよび絶縁欠陥判定ステップを繰り返し、最後に取得した画像信号において、１つの位相区間に１つの発光を検出するまで、交流電圧の周波数を１／２とすることを繰り返して、絶縁欠陥の位置および位相放電特性を判定する【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
暗室の内部に置かれた被測定物に第１の周波数の交流電圧を印加する電圧印加ステップと、
前記交流電圧の位相区間ごとに前記被測定物に発生する放電を電気信号として検出する放電信号検出ステップと、
前記交流電圧の前記位相区間ごとに前記被測定物に発生する発光を画像信号として検出する画像信号検出ステップと、
前記放電信号検出ステップで検出した前記電気信号および
前記画像信号検出ステップで検出した前記画像信号に基づいて、
前記被測定物の絶縁欠陥の位置および位相放電特性を判定する絶縁欠陥判定ステップと
を備え、
前記画像信号検出ステップにおいて、
１つの位相区間の画像信号に複数の発光を検出した場合、前記第１の周波数の１／２となる第２の周波数の交流電圧を用いて前記電圧印加ステップ、前記電信号検出ステップ、前記画像信号検出ステップおよび前記絶縁欠陥判定ステップを繰り返し、
最後に取得した前記画像信号において、１つの位相区間に１つの発光を検出するまで、前記交流電圧の周波数を１／２とすることを繰り返し、
前記絶縁欠陥の位置および位相放電特性を判定することを特徴とする絶縁欠陥の検査方法。
【請求項２】
前記被測定物に印加する交流電圧の複数の周期にわたって、前記電圧印加ステップ、前記電信号検出ステップ、前記画像信号検出ステップおよび前記絶縁欠陥判定ステップを行うことを特徴とする請求項１に記載の絶縁欠陥の検査方法。
【請求項３】
暗室の内部に置かれた被測定物に第１の周波数の交流電圧を印加する電圧印加ステップと、
前記交流電圧の位相区間ごとに前記被測定物に発生する放電を電気信号として検出する放電信号検出ステップと、
前記交流電圧の前記位相区間ごとに前記被測定物に発生する発光を画像信号として検出する画像信号検出ステップと、
前記放電信号検出ステップで検出した前記電気信号および
前記画像信号検出ステップで検出した前記画像信号に基づいて、
前記被測定物の絶縁欠陥の位置および位相放電特性を判定する絶縁欠陥判定ステップと
を備え、
前記放電信号検出ステップは、任意の１つの位相区間内の放電を電気信号として検出し、前記１つの位相区間において、複数の放電信号を検出した場合、
前記１つの位相区間の前後の位相区間の放電信号を電気信号として検出し、
前記絶縁欠陥判定ステップは、前記１つの位相区間における複数の放電信号の位相と、前記１つの位相区間の前後の位相区間の放電信号の位相との関係に基づいて、
前記１つの位相区間における複数の放電信号を分離して
前記絶縁欠陥の位置および位相放電特性を判定することを特徴とする絶縁欠陥の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体素子などの電気素子の部分放電を検出して電気素子の絶縁欠陥を検査する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気素子に絶縁不良があると部分放電が発生し、そのような電気素子を用いた電気機器の破壊要因となる。そのため、電気素子の部分放電の評価技術は、電気機器の信頼性維持のために重要な役割を担っている。部分放電の検出方式としては、電気素子に電圧を印加して部分放電を発生させ、部分放電発生に伴う電流パルス信号を検出する方式や、電磁波信号を検出する方式や、放電発光を検出する方式がある。
【０００３】
放電発光検出方式の場合、２次元の画像として取り込むことでその発光位置を検出することができるため、不良個所の特定に非常に有効な手段となっている。さらに、印加電圧と同期したタイミングで２次元の画像を取得することでより詳細な情報を得ることも可能となる。例えば、半導体素子の部分放電に起因する発光を必要なタイミングのみの発光画像として検出する方向が開示されている（例えば、特許文献１、特許文献２および特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−３１１７５号公報（４頁）
【特許文献２】特開平４−７９３４５号公報（４頁、第３図）
【特許文献３】特開平６−５６７９号公報（３頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電気素子としてシリコーンゲルで絶縁封止されているパワーモジュールを例に挙げると、部分放電が発生する箇所は、電極の構造不良、絶縁封止部への異物の混入やボイドなどの欠陥が考えられる。交流電圧を印加して部分放電を発生させた場合、部分放電が発生する電圧位相やその位相付近での放電頻度は、部分放電の発生原因となる欠陥の状態によって異なる。このような印加する交流電圧の位相に対する放電発生タイミングや発生頻度の特性を、以降は放電位相特性と呼ぶ。
【０００６】
電気素子に交流電圧を印加して部分放電を発生させ、部分放電発生に伴う電流パルス信号や電磁波信号などの電気信号を検出する方式と印加された交流電圧の位相に同期してシャッターを開いて放電発光などの画像信号を検出する方式とを組み合わせた方法も考えられる。このような方法であれば、部分放電の放電位相特性と部分放電の発生箇所とを同時に測定することができる。
【０００７】
しかしながら、印加された交流電圧の位相に同期してシャッターを開いて放電発光の画像を取得した場合、そのシャッター開放期間（画像信号の取得期間）に複数の箇所で部分放電が発生した場合、部分放電の放電位相特性と発生箇所とが特定できないという問題があった。
【０００８】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、画像信号の取得期間に複数の箇所で部分放電が発生した場合でも、部分放電の放電位相特性と発生箇所とを特定できる絶縁欠陥の検査方法を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明係る絶縁欠陥の検査方法は、暗室の内部に置かれた被測定物に第１の周波数の交流電圧を印加する電圧印加ステップと、前記交流電圧の位相区間ごとに前記被測定物に発生する放電を電気信号として検出する放電信号検出ステップと、前記交流電圧の前記位相区間ごとに前記被測定物に発生する発光を画像信号として検出する画像信号検出ステップと、前記放電信号検出ステップで検出した前記電気信号および前記画像信号検出ステップで検出した前記画像信号に基づいて、前記被測定物の絶縁欠陥の位置および位相放電特性を判定する絶縁欠陥判定ステップとを備え、前記画像信号検出ステップにおいて、１つの位相区間の画像信号に複数の発光を検出した場合、前記第１の周波数の１／２となる第２の周波数の交流電圧を用いて前記電圧印加ステップ、前記電信号検出ステップ、前記画像信号検出ステップおよび前記絶縁欠陥判定ステップを繰り返し、最後に取得した前記画像信号において、１つの位相区間に１つの発光を検出するまで、前記交流電圧の周波数を１／２とすることを繰り返し、前記絶縁欠陥の位置および位相放電特性を判定するものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明は、１つの位相区間の画像信号に複数の発光を検出した場合、第１の周波数の１／２となる第２の周波数の交流電圧を用いて電圧印加ステップ、電信号検出ステップ、画像信号検出ステップおよび絶縁欠陥判定ステップを繰り返し、最後に取得した画像信号において、１つの位相区間に１つの発光を検出するまで、交流電圧の周波数を１／２とすることを繰り返して、絶縁欠陥の位置および位相放電特性を判定するので、画像信号の取得期間に複数の箇所で部分放電が発生した場合でも、部分放電の放電位相特性と発生箇所とを特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１を示す絶縁欠陥検出装置の模式図である。
【図２】この発明の実施の形態１における部分放電の位相放電特性を示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１における交流電圧の位相を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１における交流電圧の位相と画像取得期間とを示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１における画像信号の取得手順を示すフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態１における放電発光の画像信号を示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態１における放電ごとの位相特性の取得手順を示すフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態１におけるにおける放電信号の特性を示す説明図である。
【図９】この発明の実施の形態１におけるにおける放電信号の特性を示す説明図である。
【図１０】この発明の実施の形態１における画像信号の取得手順を示すフローチャートである。
【図１１】この発明の実施の形態２における交流電圧の位相と画像取得期間とを示す説明図である。
【図１２】この発明の実施の形態３における絶縁欠陥の放電特性を示す説明図である。
【図１３】この発明の実施の形態３における放電特性を示す説明図である。
【図１４】この発明の実施の形態３における放電特性を示す説明図である。
【図１５】この発明の実施の形態３における放電ごとの位相特性の取得手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１における絶縁欠陥検出装置の模式図である。図１において、被測定物１は、例えば半導体素子が透明な絶縁材で封止されたパワーモジュールなどである。被測定物１は、外部からの光を遮断した暗室２の内部に設置される。被測定物１には、この被測定物１に交流電圧を印加する電圧印加部３として電源が接続されている。被測定物１の直上には、画像信号検出部４が設置されている。この、画像信号検出部４は、例えばカメラ５と、このカメラ５の対物レンズの前に設置された光増幅装置６と、この光増幅装置６の入射部の前に設置されたシャッター７とで構成されている。光増幅装置６は必須ではないが、光増幅装置６として例えばイメージインテンシファイアを用いることができる。画像信号検出部４は、被測定物１で放電８が発生したときの微弱な発光９を画像信号として取得することができる。また、被測定物１の斜め上方には、被測定物１で放電８が発生したときの電磁波を検出するためのアンテナ１０が設置されている。このアンテナ１０には、アンテナ制御部１１が接続されている。アンテナ１０とアンテナ制御部１１とで放電８を電気信号として検出する放電信号検出部１２を構成している。
【００１３】
制御部１３は、電圧印加部３、画像信号検出部４および放電信号検出部１２に接続されており、電圧印加部３が印加する電圧の位相に基づいて、画像信号検出部４の検出タイミング放電信号検出部１２の検出タイミングを制御している。
【００１４】
信号処理部１４は、制御部１３、画像信号検出部４および放電信号検出部１２に接続されており、画像信号検出部４で検出された画像信号および放電信号検出部１２で検出された電気信号を電圧印加部３が印加する電圧の電圧値および位相との関係に基づいて部分放電特性情報として記憶することができる。
【００１５】
なお、画像信号検出部４は、被測定物１の明るい状態の画像（外観画像）も予め取得しておき、微弱な発光９を画像信号として取得したときには外観画像と重ね合わせることにより放電発生位置を特定することができる。
【００１６】
図２は、本実施の形態における部分放電の位相放電特性を示す説明図である。図２において、縦軸は電圧印加部３が被測定物１に印加する電圧値および放電信号検出部１２が検出した電気信号強度であり、横軸は時間である。図２は、電圧印加部３が被測定物１に印加する交流電圧波形２１に対して、放電信号検出部１２が検出する部分放電信号２２のタイミングを示している。
【００１７】
部分放電の原因である絶縁欠陥の種類によって部分放電の位相放電特性は異なる。例えば、図２（ａ）に示すように、印加電圧の立ち上がりで極性に依らずある一定電圧以上で検出される部分放電や、図２（ｂ）および（ｃ）に示すように電圧の極性に依存して検出される部分放電がある。図２（ａ）に示すように印加電圧の立ち上がりで極性に依らず発生する部分放電は、ボイド欠陥が原因である場合が多い。また、図２（ｂ）に示すように電圧の極性に依存して発生する部分放電は、電極部に接着している絶縁物の剥離が原因である場合が多い。さらに、図２（ｃ）に示すように片側極性のピーク付近で極端に発生する部分放電は、電極などのエッジでの電界集中部が原因である場合が多い。実際の測定では、これらの種々の原因による部分放電が同時に起こるため、図２（ｄ）に示すように、図（ａ）〜（ｃ）に示した部分放電が重畳して検出される。
【００１８】
図３は、本実施の形態における電圧印加部３が被測定物１に印加する交流電圧の位相を示す説明図である。図３において、縦軸は電圧印加部３が被測定物１に印加する電圧値であり、横軸は時間である。図３に示すように、交流電圧の１周期をｎ個に分割し（図３においては１２個に分割）、そのｉ番目の区間を位相区間ｉと定義する。また位相区間ｉの開始位相をθｉとし、位相区間ｉからｉ＋１までの位相間隔をΔθとする。図３においては、横軸を時間で示しているので、開始位相θｉと位相間隔Δθとは時間の単位を意味する場合もある。
【００１９】
図４は、本実施の形態における電圧印加部３が被測定物１に印加する交流電圧の位相と画像信号検出部４の画像取得期間とを示す説明図である。画像信号検出部４は、開始位相θｉからθｉ＋Δθとなるまでの時間のみシャッター７を開放してその区間の発光を画像信号として取得する。
【００２０】
図５は、本実施の形態における画像信号検出部４で行う位相区間ｉの画像信号の取得手順を示すフローチャートである。始めに、電圧印加部３から被測定物１に交流電圧が印加されるものとする。印加する交流電圧としては、例えばピーク電圧３０ｋＶで周波数６０Ｈｚの交流電圧とすることができる。電圧の位相区間は図３に示すようにｎ個に分割されているものとし、位相区間ｉでの画像信号の取得手段を説明する。
【００２１】
画像信号検出部４のシャッター７を開放する区間として、交流電圧の位相θｉとシャッター７を開放する位相間隔Δθとを決定する（ステップ：Ｓ１）。電圧印加部３から交流電圧を被測定物１に印加する（ステップ：Ｓ２）。次に、画像信号検出部４の駆動を開始する（ステップ：Ｓ３）。このとき、画像信号検出部４のシャッター７は閉じた状態にしておく。次に、制御部１３は、電圧印加部３から電圧位相θを取得する（ステップ：Ｓ４）。次に、制御部１３は、ステップＳ４で取得した電圧位相θが先に決定した位相θｉ以上であるかを判定し（ステップ：Ｓ５）、θｉ以上であればシャッター７を開放する（ステップ：Ｓ６）。ステップＳ５において、取得した電圧位相θが先に決定した位相θｉより小さい場合、制御部１３は、ステップＳ４に戻り電圧印加部３から電圧位相θの取得を継続する。
【００２２】
制御部１３は、ステップＳ６でシャッター７を開放したのち、電圧印加部３から電圧位相θを取得する（ステップ：Ｓ７）。次に、制御部１３は、ステップＳ７で取得した電圧位相θが先に決定した位相θｉに時間間隔Δθを加えた値（θｉ＋Δθ）以上であるかを判定し（ステップ：Ｓ８）、θｉ＋Δθ以上であればシャッター７を閉じる（ステップ：Ｓ９）。ステップＳ８において、取得した電圧位相θがθｉ＋Δθより小さい場合、制御部１３は、ステップＳ７に戻り電圧印加部３から電圧位相θの取得を継続する。
【００２３】
制御部１３は、スステップＳ９でシャッター７を閉じたのち、画像信号検出部４が取得した画像信号を電圧Ｖｊおよび各電圧位相θｉ（ｉ＝１〜ｎ）と相関付けで記憶して（ステップ：Ｓ１０）、画像取得の動作を終了する。したがって、各電圧位相区間θｉそれぞれに対して１つの画像信号を取得することになる。
【００２４】
次に、被測定物１で発生する放電ごとの位相特性の取得方法について説明する。図６は、本実施の形態における放電発光の画像信号を示す説明図である。図６に示す画像は、電圧印加部３が被測定物１に交流電圧を印加したときの１周期の放電発光全てを観測した画像である。あらかじめこのような画像を取得しておき、発光が観測される位置で放電発光を区別する。図６においては、放電１、放電２および放電ａが観測された例であり、以下の説明においては、数個観測される放電発光のうち、例えば放電ａで示す箇所の放電発光の位相特性の取得方法について説明する。
【００２５】
図７は、放電ごと（ここでは放電ａ）の位相特性の取得手順を示すフローチャートである。ｎ個に分割された交流電圧のｉ番目の区間の位相特性を測定するとして、初期値であるｉ＝１とする（ステップ：Ｓ１１）。制御部１３は、アンテナ制御部１１から位相区間ｉの放電信号を取得する（ステップ：Ｓ１２）。制御部１３は、位相区間ｉに放電信号が検出されたか否かを判別する（ステップ：Ｓ１３）。ここで放電信号が検出されなければ、位相区間ｉで放電は発生しなかったと判断する（ステップ：Ｓ１７）。放電信号が検出された場合は、位相区間ｉの画像信号を取得する（ステップ：Ｓ１４）。このステップＳ１４での画像信号の取得は、図５に示したフローチャートに基づいて行われる。次に、制御部１３は、ステップＳ１４で取得した画像信号に放電ａの発光が含まれるか否かを判定する（ステップ：Ｓ１５）。ここで画像信号に放電ａの発光が含まれなければ、位相区間ｉで放電は発生しなかったと判断する（ステップ：Ｓ１７）。画像信号に放電ａの発光が含まれていた場合は、位相区間ｉにＳ１２で取得した放電信号を割り当てる。
【００２６】
ここで、ステップＳ１５において、位相区間ｉで放電信号が検出されたのにもかかわらず、画像信号に放電ａの発光が含まれなかったためにステップＳ１７に進む場合とは、例えば、位相区間ｉにおいて、図６に示した放電ａとは異なる放電１または放電２で示される放電が発生した場合である。
【００２７】
次に、制御部１３は、位相区間を進めるためにｉをｉ＋１とし（ステップ：Ｓ１８）、次に測定する位相区間が１周期を超えない場合は（ステップ：Ｓ１9）、ステップ１２に戻って次の位相区間での放電ａの位相特性を取得する。ステップＳ１９で次に測定する位相区間が１周期を超える場合は、１周期分の位相特性の取得は終了したものとして、制御部１３は、位相区間１〜ｎまでの各位相区間における放電信号の測定結果を結合して、放電ａの放電位相特性とする（ステップ：Ｓ２０）。
【００２８】
このような測定を図６に示した各放電発光において実行することで、各放電の放電位相特性を分離して取得することができる。
【００２９】
しかしながら、１つの位相区間の中で２か所以上の放電が発生する場合、放電発光と放電位相特性とを１対１に対応させることができない。１つの位相区間の時間間隔Δθを短くすることで、2か所以上の放電を時間軸方向で分離する方法も考えられるが、Δθを短くすると画像信号検出部４の検出感度が低下する場合がある。また、放電が発生するタイミングは印加される交流電圧の位相と完全に同期しているとは限らず、印加される交流電圧の周期で多少のずれを生じる場合がある。したがって、１つの位相区間の時間間隔Δθを短くしても、１つの位相区間の中で2か所以上の放電が発生した場合に放電発光と放電位相特性とを１対１に対応させることができない恐れがある。
【００３０】
図８は、本実施の形態における放電信号の特性を示す説明図である。図８（ａ）は、１つの位相区間の中で２つの放電信号（放電１および放電２）が発生した場合を示している。この２つの放電信号が同一か所の放電（例えば、図６における放電ａ）による放電信号であれば問題ないが、異なる２か所の放電（例えば、図６における放電１および放電２）による放電信号であった場合、放電信号と放電発生位置とを１対１で対応させることができない。この場合、位相区間の時間間隔Δθを短くして、放電１と放電２とに対応した放電信号が異なる位相区間で発生するようにすることが考えられる。図８（ｂ）は、図８（ａ）に示した２つの放電信号を分離するために、位相区間の時間間隔を短くした場合を示したものである。図８（ｂ）に示すように、放電１と放電２との放電信号が異なる位相区間に分離できる場合はあるが、放電の発生は印加される交流電圧の位相と完全に同期しているとは限らず、印加される交流電圧の周期で多少のずれを生じる場合がある。図８（ｃ）は、放電１の放電信号がずれた場合を示しており、放電１の発生が遅れた場合、放電１の放電信号と放電２の放電信号とは同じ位相区間で検出されてしまう。このような現象が発生すると次のような測定誤差を生じる恐れがある。
【００３１】
例えば、図８（ｂ）、（ｃ）に示すように、位相区間の時間間隔を短くした場合、１番目の位相区間の放電を検出する周期で図８（ｃ）の状態となっていれば放電は検出されず、次に２番目の位相区間の放電を検出する周期で図８（ｂ）の状態となっていれば放電２のみが検出されることになる。この場合、放電１が検出されないことになってしまう。逆に１番目の位相区間の放電を検出する周期で図８（ｂ）の状態となっていれば放電１は検出されるが、次に2番目の位相区間の信号を検出する周期で図８（ｃ）の状態になっていれば再び放電１が検出されてしまい、最終的に放電１が２回現れる放電位相特性として検出される。このように、測定する位相区間の時間間隔を短くするのみでは、放電タイミングの微妙な誤差によって、測定精度が低下する恐れがある。
【００３２】
図９は、本実施の形態における放電信号の特性を示す説明図である。図９（ａ）は、１つの位相区間の中で２つの放電信号（放電１、放電２）が発生した場合を示している。本実施の形態では、１つの位相区間の中で発生した２つの放電信号を分離して検知するために、電圧印加部３が被測定物１に印加する交流電圧の周波数を低くする方法を採用している。図９（ｂ）は、図９（ａ）に示した放電信号を分離するために、交流電圧の周波数を１／２にした場合の放電信号の特性を示したものである。
【００３３】
放電１が発生するときの電圧値をＶ１、放電２が発生するときの電圧値をＶ２とし、Ｖ１＜Ｖ２とする。図９（ａ）において、最初に設定した周波数の電圧波形では、放電１が発生するときの電圧値Ｖ１と放電２が発生するときの電圧値Ｖ２には、同じ第１の位相区間で到達する。ここで、図９（ｂ）に示すように、交流電圧の周波数を１／２に設定することで、位相間隔Δθの時間幅を２倍にすることができる。図９（ａ）に示す１つの位相区間の位相間隔Δθに対応する時間幅Δｔの間に画像信号検出部４が画像信号を取得するように設定されている場合、図９（ｂ）においては、１つの位相空間を２回に分けて画像信号を取得することができる。このようにして、電圧値がＶ１に到達するときの画像と電圧値がＶ２に到達するときの画像を分離して取得することができる。その結果、画像信号を取得する時間間隔Δｔを変化させずに印加する交流電圧の周波数を変化させることで、１つの位相区間の中で２つの放電信号が発生した場合でもその２つの放電信号を分離することができる。
【００３４】
次に、具体的に印加する交流電圧の周波数をどのように低くするかを説明する。図１０は、本実施の形態における周波数変化の決定の手順を示すフローチャートである。画像信号の取得の取得までは、図７に示すフローチャートに従う。図７に示すフローチャートのステップＳ１５において、位相区間ｉの画像信号に放電ａの発光が含まれている場合（ＹＥＳの場合）は、図１０に示すフローチャートのステップＳ２１に進む。
【００３５】
図１０に示すフローチャートにおいて、制御部１３は、位相区間ｉに放電ａの発光が含まれ、かつ放電ａ以外の発光が観測されたか否かを判定する（ステップ：Ｓ２１）。ステップＳ２１において、放電ａ以外の発光が観測されなかった場合は、図７に示すフローチャートのステップＳ１６に進む。ステップＳ２１において、放電ａ以外の発光が観測された場合は、被測定物１に印加する交流電圧の周波数を１／２に設定する（ステップ：Ｓ２２）。ここで、被測定物１に印加する交流電圧の周波数を１／２に設定すると、図９（ｂ）に示したように、位相区間の位相間隔Δθの時間幅は２倍になるので、その位相間隔Δθを時間軸で２分割し、それぞれの時間間隔Δｔで画像信号検出部４が画像信号を取得することができることがわかる。そこで、制御部１３は、被測定物１に印加する交流電圧の周波数を１／２に設定したのち、当該位相区間ｉを２分割し、それぞれの分割位相区間を（ｉ、ｊ）とし（ｊ＝１、２）、ｊ＝１を初期値として分割位相区間（ｉ、ｊ）の放電信号を取得する（ステップ：Ｓ２３）。
【００３６】
次に、制御部１３は、分割位相区間（ｉ、ｊ）に放電信号があるか否かを判断する（ステップ：Ｓ２４）。ここで放電信号が検出されなければ、分割位相区間（ｉ、ｊ）で放電は発生しなかったと判断する（ステップ：Ｓ２８）。放電信号が検出された場合は、分割位相区間（ｉ、ｊ）の画像信号を取得する（ステップ：Ｓ２５）。このステップＳ２５での画像信号の取得は、図５に示したフローチャートに基づいて行われる。
【００３７】
次に、制御部１３は、ステップＳ２４で取得した画像信号に放電ａの発光が含まれるか否かを判定する（ステップ：Ｓ２６）。ここで画像信号に放電ａの発光が含まれなければ、分割位相区間（ｉ、ｊ）で放電は発生しなかったと判断する（ステップ：Ｓ２８）。画像信号に放電ａの発光が含まれていた場合は、その画像信号に放電ａ以外の発光が含まれているか否かを判定する（ステップ：Ｓ２７）。ステップＳ２７で画像信号に放電ａ以外の発光が含まれていると判定された場合、ステップＳ２２に戻り、被測定物１に印加する交流電圧の周波数をさらに１／２に設定する。
【００３８】
ステップＳ２７で画像信号に放電ａ以外の発光が含まれていないと判定された場合、
分割位相区間（ｉ、ｊ）にＳ２３で取得した放電信号を割り当てる（ステップ：Ｓ２９）。次に、ｊ＝１であるか否かを判断し（ステップ：Ｓ３０）、ステップＳ２９でｊ＝１であればｊ＝２としてステップＳ２３へ戻る（ステップ：Ｓ３２）。ステップＳ３０でｊ＝１でなければ被測定物１に印加する交流電圧の周波数を初期の周波数に設定する（ステップ：Ｓ３１）。最後に、図７に示すフローチャートのステップＳ１６に戻り、位相区間ｉの放電信号および画像信号の取得を終了する。
【００３９】
このような手順で行う絶縁欠陥の検査方法は、被測定物に交流電圧を印加して絶縁欠陥に起因する部分放電の放電位相特性と発生箇所とを特定する場合に、初期設定した交流電圧の周波数では画像信号の取得期間に複数の箇所で部分放電が起こっていても、交流電圧の周波数を低くすることにより、画像信号の取得期間を変更することなく、部分放電を分離して測定することができる。
【００４０】
実施の形態２．
実施の形態１で説明した方法は、被測定物に印加される交流電圧の１周期分から任意の位相区間の発光を１つの画像信号として検出しているが、絶縁欠陥に起因する部分放電の発光が微弱な場合、画像信号検出部の性能によっては、画像信号の取得期間では発光画像が不鮮明になり放電発生個所が特定できない場合がある。あるいは、画像信号検出部の検出感度によっては発光と観測されず、放電信号検出部では放電信号を検出されているのに、その放電信号に対応する発光が検知されない場合も考えられる。さらには、絶縁欠陥の種類によっては、被測定物に印加される交流電圧のある１周期では部分放電が起こらず、次の周期では部分放電が発生するなど、不安定な場合も考えられる。
【００４１】
実施の形態２においては、画像信号の取得期間を積算して発光画像のＳ／Ｎ比を向上させることにより、放電発光の検出感度を向上させるとともに、安定した部分放電を検出するものである。
【００４２】
図１１は、本実施の形態における画像取得期間を示した説明図である。図１１に示すように、被測定物に印加される交流電圧の周期ごとに測定対象となる位相区間θｉからθｉ＋Δθの間に繰り返し画像信号検出部のシャッターを開ける。具体的には、制御部１３は、図５に示した位相区間ｉの画像信号の取得手順を示すフローチャートにおいて、各周期でステップＳ９が終了した時点でステップＳ５の戻り、位相区間ｉの画像信号を積算するように制御する。それ以外は、実施の形態１と同様な測定を行う。
【００４３】
このように制御された絶縁欠陥の検査方法は、実施の形態１と同様な効果が得られるとともに、絶縁欠陥に起因する部分放電の発光が微弱な場合でも精度よく部分放電の放電位相特性と発生箇所とを特定することができる。
【００４４】
実施の形態３．
実施の形態１では、１つの位相区間の中で２つの放電信号が発生した場合、印加する交流電圧の周波数を低くすることで２つの放電を分離したが、実施の形態３においては、絶縁欠陥の放電特性を用いて分離するものである。
【００４５】
図１２は、本実施の形態における絶縁欠陥の放電特性を示す説明図である。図１２（ａ）は、被測定物の中にボイドが存在する場合、被測定物全体に電圧Ｖａが印加されているときにそのボイドにはＶ１の電圧が印加されていると仮定した状態を示している。Ｖ１は、Ｖａの増加とともに増加するが、そのボイドで放電電圧Ｖｂに達したときに放電が発生するものとする。図１２（ｂ）は、被測定物に交流電圧Ｖａが印加されている場合のボイドにかかる電圧を説明する図である。Ｖａの増加とともにＶ１も増加するが放電電圧Ｖｂに到達すると放電（放電ａ）が発生し、電荷の移動によってボイドにかかる電圧は一旦低下する。印加電圧Ｖａが上昇すると、再びボイドにかかる電圧Ｖ１が上昇し、再度放電電圧Ｖｂに到達すると放電（放電ｂ）が発生する。このようにして交流電圧Ｖａが最大値に到達するまでに、放電を繰り返すことになる。このように１つのボイド（欠陥）の放電は、印加電圧の上昇に伴い放電が繰り返すことから、交流電圧Ｖａの電圧および周波数と放電の発生タイミングから同じ欠陥に起因する次の放電の発生タイミングを予想することができる。例えば、図１２（ｂ）においては、放電ａと放電ｂとの発生タイミングが予めわかっていれば、放電ｃの発生タイミングを予想することができる。
【００４６】
図１３は、本実施の形態における放電特性を示す説明図である。図１３（ａ）に示すように、位相区間１、２、３とし、位相区間１および２では１か所の発光、位相区間３では２か所の発光が観測されたと仮定する。その観測状態を図１３（ｂ）に示す。位相区間１および位相区間２では発光ａのみが観測され、位相区間３では発光ａおよび発光ｂが観測されたとする。このとき、位相区間１での発光の位相がθａ、位相区間２での発光の位相がθｂであることが分かっているとする。位相θａからθｂまでの電圧上昇量を△Ｖとすると、位相区間３における２か所の発光うち、位相θａとθｂとに関係する同一か所での発光（図１３（ｂ）においては発光ａ）の電圧上昇量は△Ｖと同じであるはずである。
【００４７】
図１４は、図１３に示した放電特性において、位相θａとθｂとに関係する同一か所での発光ａの位相であるθｃを算出するための説明図である。図１４において、θａ、θｂ、θｃおよび△Ｖとの関係は、次の（１）式で表すことができる。
【００４８】
△Ｖ＝ｓｉｎθｃ−ｓｉｎθｂ＝ｓｉｎθｂ−ｓｉｎθａ    ・・・・（１）
【００４９】
したがって、（１）式から、
θｃ＝ａｒｃｓｉｎ（２ｓｉｎθｂ−ｓｉｎθａ）          ・・・・（２）
となる。
【００５０】
位相区間３で検知された２つの発光の位相をそれぞれ検知し、上記（２）式で算出される位相θｃに等しい位相をもつ位相が図１３（ｂ）における発光ａの位相であり、（２）式で算出される位相と異なる位相をもつ位相が図１３（ｂ）における発光ｂの位相である。
【００５１】
また、上記と異なり位相区間１に複数の放電信号が検出され、位相区間２および３にそれぞれ１つの放電信号θｂおよびθｃがそれぞれ検出された場合、次の（３）式で得られるθａに等しい位相が放電信号θｂおよびθｃと同じか所の発光の位相であるとわかる。
【００５２】
θａ＝ａｒｃｓｉｎ（２ｓｉｎθｂ−ｓｉｎθｃ）          ・・・・（３）
同様に、位相区間２に複数の放電信号が検出され、位相区間１および３にそれぞれ１つの放電信号θａおよびθｃがそれぞれ検出された場合、次の（４）式で得られるθｂに等しい位相が放電信号θａおよびθｃと同じか所の発光の位相であるとわかる。
【００５３】
θｂ＝ａｒｃｓｉｎ［（ｓｉｎθａ−ｓｉｎθｃ）／２］    ・・・・（４）
次に、上述のような絶縁欠陥の放電特性を用いて１つの位相区間の中で２つの放電信号が発生した場合にこの２つの放電を分離して位相特性を取得する手順について説明する。を示すフローチャートである。
【００５４】
図１５は、本実施の形態における放電ごとの位相特性の取得手順を示すフローチャートである。本実施の形態においては、画像信号の取得までは、実施の形態１の図７に示すフローチャートに従う。図７に示すフローチャートのステップＳ１５において、位相区間ｉの画像信号に放電ａの発光が含まれている場合（ＹＥＳの場合）は、図１５に示すフローチャートのステップＳ３５に進む。図１５に示すフローチャートにおいて、制御部１３は、位相区間ｉに放電ａの発光が含まれ、かつ放電ａ以外の発光が観測されたか否かを判定する（ステップ：Ｓ３５）。ステップＳ３５において、放電ａ以外の発光が観測されなかった場合は、図７に示すフローチャートのステップＳ１６に進む。
【００５５】
ステップＳ３５において、制御部１３は、放電ａ以外の発光が観測された場合はその放電の位相をθｊとする。制御部１３は、位相が既知の放電信号が位相区間ｉよりも前の位相区間に２つある、または後の位相区間に２つある、あるいは前後の位相区間にそれぞれ１つずつあるかを判定する（ステップ：Ｓ３６）。ステップＳ３６において、制御部１３は、位相が既知の放電信号が位相区間ｉよりも前の位相区間に２つなく、かつ後の位相区間に２つなく、さらには前後の位相区間にそれぞれ１つずつない場合は、放電ａの位相特性は不明と判断する（ステップ：Ｓ３９）。
【００５６】
ステップＳ３６において、制御部１３は、位相が既知の放電信号が位相区間ｉよりも前の位相区間に２つある、または後の位相区間に２つある、あるいは前後の位相区間にそれぞれ１つずつある場合、制御部１３は、既知の２つの放電信号の位相をそれぞれθａ、θｂ（θａ＜θｂ）とする。このとき、ステップＳ３５において、未知の放電の位相をθｊとしたが、このθｊをθａおよびθｂから推定するには、図１４で示したように、θｊ、θａおよびθｂが存在する位相は、印加電圧が単調増加の領域にすべて存在する必要がある。したがって、印加電圧が単調増加となる位相範囲として、９０°＜θｊ、θａ、θｂ＜２７０°または−９０°＜θｊ、θａ、θｂ＜９０°を満足する必要がある。制御部１３は、θｊ、θａおよびθｂが上記の条件を満足するか否かを判定する（ステップ：Ｓ３８）。ステップＳ３８において、制御部１３は、θｊ、θａおよびθｂが上記の条件を満足しないと判定した場合、放電ａの位相特性は不明と判断する（ステップ：Ｓ３９）。
【００５７】
ステップＳ３８において、θｊ、θａおよびθｂが上記の条件を満足している判断された場合、制御部１３は、θｊ、θａおよびθｂがθａ＜θｂ＜θｊ満足するか否かを判定する（ステップ：Ｓ４０）。ステップ４０において、θｊ、θａおよびθｂがθａ＜θｂ＜θｊ満足すると判定された場合、制御部１３は、（２）式を適用してθａおよびθｂからθｊを算出する（ステップ：Ｓ４１）。
【００５８】
ステップ４０において、θｊ、θａおよびθｂがθａ＜θｂ＜θｊ満足しないと判定された場合、制御部１３は、θｊ、θａおよびθｂがθｊ＜θａ＜θｂ満足するか否かを判定する（ステップ：Ｓ４２）。ステップ４２において、θｊ、θａおよびθｂがθｊ＜θａ＜θｂ満足すると判定された場合、制御部１３は、（３）式を適用してθａおよびθｂからθｊを算出する（ステップ：Ｓ４３）。ステップ４２において、θｊ、θａおよびθｂがθｊ＜θａ＜θｂ満足しないと判定された場合、制御部１３は、（４）式を適用してθａおよびθｂからθｊを算出する（ステップ：Ｓ４４）。
【００５９】
最後に、（２）式、（３）式または（４）式から算出されたθｊの位相に最も近い放電を放電ａに関連したもとして特定する。
【００６０】
このような手順で行う絶縁欠陥の検査方法は、被測定物に交流電圧を印加して絶縁欠陥に起因する部分放電の放電位相特性と発生箇所とを特定する場合に、初期設定した交流電圧の周波数では画像信号の取得期間に複数の箇所で部分放電が起こっていても、縁欠陥の放電特性を用いることにより、画像信号の取得期間を変更することなく、部分放電を分離して測定することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１  測定物、  ２  暗室、  ３  電圧印加部、  ４  画像信号検出部
５  カメラ、  ６  光増幅装置、  ７  シャッター、  ８  放電
９  発光、  １０  アンテナ、  １１  アンテナ制御部
１２  放電信号検出部、  １３  制御部、  １４  信号処理部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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