(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
探索対象のケーブルに接触して又は非接触で接続される送信器、及び探索対象の候補であるケーブルに接触して又は非接触で接続される受信器を備えたケーブル探索機であって、
前記送信器は、
前記探索対象のケーブルの電気長を設定する電気長設定部と、
前記電気長設定部により設定された電気長に基づいて前記探索対象のケーブルにて共振を生じる周波数を決定し、当該周波数を用いて探索信号を発生する探索信号発生部と、
前記探索信号発生部により発生された探索信号を前記探索対象のケーブルに注入する信号注入部とを備え、
前記受信器は、
前記探索対象の候補であるケーブルからの信号を受信する信号受信部と、
前記信号受信部により受信された信号から前記探索信号の成分を検出する探索信号検出部とを備えた
ことを特徴とするケーブル探索機。
【請求項２】
前記送信器は、前記探索対象のケーブルの一端に接触して接続され、
前記電気長設定部は、信号を発生して前記信号注入部を介して前記探索対象のケーブルの一端から当該信号を注入し、当該信号の反射波が戻ってくるまでの時間を測定することで、前記電気長を設定する
ことを特徴とする請求項１記載のケーブル探索機。
【請求項３】
前記電気長設定部は、前記探索対象のケーブルの物理長、及び当該ケーブル自体の絶縁体の比誘電率に基づいて、前記電気長を設定する
ことを特徴とする請求項１記載のケーブル探索機。
【請求項４】
前記探索信号発生部は、前記電気長をＬｅとし、真空中における前記探索信号の伝送速度をｃとし、係数をｎとした場合に、周波数Ｆｓ＝（ｃ／Ｌｅ）×ｎ／４を当該探索信号の周波数に決定する
ことを特徴とする請求項１記載のケーブル探索機。
【請求項５】
前記探索信号発生部は、前記受信器が容易に探索できる範囲の長さに基づいて係数ｎの値を選択する
ことを特徴とする請求項４記載のケーブル探索機。
【請求項６】
前記探索信号発生部は、探索を行う前に、前記決定した周波数及び当該周波数の前後の周波数の探索信号を発生し、
前記受信器は、探索を行う前に前記探索対象のケーブルに接触して又は非接触で接続され、
前記探索信号検出部により探索を行う前に検出された探索信号の成分のうち電流量が最大となる探索信号の周波数を選択する最大信号選択部とを備え、
前記探索信号発生部は、探索を行う際に、前記最大信号選択部による選択結果に対応する前記探索信号を発生する
ことを特徴とする請求項４記載のケーブル探索機。
【請求項７】
前記探索信号発生部は、前記決定した周波数の周辺の周波数をスイープさせた探索信号を発生する
ことを特徴とする請求項５又は請求項６記載のケーブル探索機。
【請求項８】
探索対象のケーブルに接触して又は非接触で接続される送信器であって、
前記探索対象のケーブルの電気長を設定する電気長設定部と、
前記電気長設定部により設定された電気長に基づいて前記探索対象のケーブルにて共振を生じる周波数を決定し、当該周波数を用いて探索信号を発生する探索信号発生部と、
前記探索信号発生部により発生された探索信号を前記探索対象のケーブルに注入する信号注入部と
を備えたことを特徴とする送信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、探索対象のケーブルに探索信号を注入し、探索対象の候補であるケーブルからの信号を受信して探索信号の成分を検出することで、当該候補の中から探索対象のケーブルを特定するケーブル探索機、送信器及び受信器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のケーブル探索機では、探索対象のケーブルの一端側から予め設定された周波数の探索信号を注入し、これにより当該ケーブルに流れる電流に応じて発生する信号（電磁波）を他端側または途中部で受信することで、探索対象の候補であるケーブルの中から上記探索対象のケーブルを特定していた（例えば特許文献１参照）。ここで、ケーブル探索機で使用される探索信号は、周波数が数ｋＨｚ〜数十ｋＨｚの信号を用いる場合が多い（例えば非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−９７９１号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】株式会社戸上電機製作所、「配線路探査機ＴＬＣ−Ｃ形」カタログ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、探索対象のケーブルは、工場やビル等の大きな建物に配線されていることが多く、そのケーブル長は数十ｍ程度であることが多い。それに対し、従来のケーブル探索機の探索信号は、上述したように数ｋＨｚ〜数十ｋＨｚという比較的低い周波数の信号である。すなわち、探索信号の波長は、５ｋＨｚで６０ｋｍ、１００ｋＨｚでも３ｋｍであり、ケーブル長に対して非常に長い波長の信号が用いられている。このような低い周波数の探索信号を注入した場合、ケーブルに流れる電流が少なく、ケーブル探索機の受信感度が低くなるため、探索に多くの時間を要したり、誤ったケーブルを選択したりしてしまうという課題があった。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、探索対象のケーブルに応じて探索信号の周波数を設定し、容易且つ正確にケーブル探索を行うことができるケーブル探索機、送信器及び受信器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係るケーブル探索機は、探索対象のケーブルに接触して又は非接触で接続される送信器、及び探索対象の候補であるケーブルに接触して又は非接触で接続される受信器を備え、送信器は、探索対象のケーブルの電気長を設定する電気長設定部と、電気長設定部により設定された電気長に基づいて探索対象のケーブルにて共振を生じる周波数を決定し、当該周波数を用いて探索信号を発生する探索信号発生部と、探索信号発生部により発生された探索信号を探索対象のケーブルに注入する信号注入部とを備え、受信器は、探索対象の候補であるケーブルからの信号を受信する信号受信部と、信号受信部により受信された信号から探索信号の成分を検出する探索信号検出部とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、上記のように構成したので、探索対象のケーブルに応じて探索信号の周波数を設定し、容易且つ正確にケーブル探索を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係るケーブル探索機の構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態３に係る送信器の構成を示す図である。
【図３】ケーブルに注入された高周波信号の定在波を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るケーブル探索機の構成を示す図である。
ケーブル探索機は、探索対象のケーブル５に探索信号を注入し、探索対象の候補であるケーブル５からの信号を受信して探索信号の成分を検出することで、当該候補の中から探索対象のケーブル５を特定するものである。このケーブル探索機は、図１に示すように、送信器１及び受信器２から構成されている。このケーブル探索機の送信器１及び受信器２は、ソフトウェアに基づくＣＰＵを用いたプログラム処理によって実行される。
【００１１】
送信器１は、探索対象のケーブル５に接触して又は非接触で接続されるものである。なお図１では、送信器１の後述する信号注入部１３が、探索対象のケーブル５の一端に接触して接続された場合を示している。この送信器１は、図１に示すように、電気長設定部１１、探索信号発生部１２及び信号注入部１３から構成されている。
【００１２】
電気長設定部１１は、探索対象のケーブル５の電気長を設定するものである。実施の形態１における電気長設定部１１では、外部から探索対象のケーブル５の電気長の入力を受け付けて設定を行う。
【００１３】
探索信号発生部１２は、電気長設定部１１により設定された電気長に基づいて探索対象のケーブル５にて共振を生じる周波数を決定し、当該周波数の探索信号を発生するものである。
【００１４】
信号注入部１３は、探索信号発生部１２により発生された探索信号を探索対象のケーブル５に注入するものである。なお図１では、探索対象のケーブル５の一端から接触状態で探索信号を注入する場合を示している。
【００１５】
また、受信器２は、探索対象の候補であるケーブル５に接触して又は非接触で接続されるものである。なお図１では、受信器２の後述する信号受信部２１が、探索対象の候補であるケーブル５の途中部位に非接触で接続された場合を示している。この受信器２は、図１に示すように、信号受信部２１、探索信号検出部２２及び検出結果出力部２３から構成されている。
【００１６】
信号受信部２１は、探索対象の候補であるケーブル５からの信号を受信するものである。なお図１では、探索対象の候補であるケーブル５の途中部位から非接触状態で信号を受信する場合を示している。
【００１７】
探索信号検出部２２は、信号受信部２１により受信された信号から探索信号の成分を検出するものである。ここで、探索信号検出部２２は、例えば外部入力に応じて探索信号に関する情報（周波数等）を設定し、この情報に基づいて探索信号の成分の検出を行う。
【００１８】
検出結果出力部２３は、探索信号検出部２２による探索信号の探索結果を出力するものである。なお検出結果出力部２３は必須の構成ではなく、ケーブル探索機の外部に設けてもよい。
【００１９】
ここで、ケーブル５の電気長とは、電気的な長さを意味している。すなわち、電気長は、真空中では物理長と等しいが、ケーブル５のように導体が絶縁体で覆われている場合には絶縁体の誘電率及び透磁率に応じて物理長より長くなる。
【００２０】
次に、上記のように構成されたケーブル探索機によるケーブル５の探索方法について、図１を参照しながら説明する。
ケーブル５の探索を行う場合、まず、送信器１の信号注入部１３を、探索対象のケーブル５に接続する。そして、電気長設定部１１は、外部から電気長の入力を受け付け、当該電気長を探索対象のケーブル５の電気長として設定する。そして、探索信号発生部１２は、上記電気長に基づいて探索対象のケーブル５にて共振を生じる周波数（すなわち、当該ケーブル５にて、定在波が立ち、より強く電流が流れる周波数）を決定し、当該周波数の探索信号を発生する。そして、信号注入部１３は、上記探索信号を探索対象のケーブル５に注入する。これにより、探索信号が探索対象のケーブル５を伝搬し、当該ケーブル５でこの際流れる電流に応じた信号（電磁波）が発生する。
【００２１】
次いで、探索信号検出部２２は、外部からの入力を受け付け、探索信号に関する情報（周波数等）を設定する。また、受信器２の信号受信部２１を、探索対象の候補であるケーブル５に接続する。その後、信号受信部２１は、探索対象の候補であるケーブル５からの信号を受信する。そして、探索信号検出部２２は、設定した探索信号に関する情報に基づいて、信号受信部２１により受信された信号から探索信号の成分を検出する。そして、検出結果出力部２３はその検出結果を出力する。この際、検出結果出力部２３は、例えば、受信信号中に含まれる探索信号の成分の強さを、数値で表示したり、複数のＬＥＤを用いた点灯数で表示することで外部出力する。
そして、この検出結果から、作業者は、探索対象の候補であるケーブル５のうち、最も強い探索信号成分の信号を発したケーブル５を、探索対象のケーブル５であると判定する。
【００２２】
以上のように、この実施の形態１によれば、探索対象のケーブル５の電気長に基づいてケーブル５にて共振を生じる周波数を決定して探索信号を発生するように構成したので、探索対象のケーブル５の特性に応じて探索信号の周波数を設定し、容易且つ正確にケーブル５の探索を行うことができる。
【００２３】
なお図１では、送信器１の信号注入部１３が、探索対象のケーブル５の一端に接触して接続された場合を示した。しかしながら、これに限るものではなく、ケーブル５の途中部位に接続してもよいし、また、非接触で接続してもよい。同様に、図１では、受信器２の信号受信部２１が、探索対象の候補であるケーブル５の途中部位に非接触で接続された場合を示した。しかしながら、これに限るものではなく、ケーブル５の端部（他端）に接続してもよいし、また、接触させて接続してもよい。
【００２４】
実施の形態２．
実施の形態１では、探索対象のケーブル５の電気長を電気長設定部１１に入力する場合を示した。それに対し、実施の形態２では、電気長がわからないような場合に、探索対象のケーブル５の物理長とケーブル自体の絶縁体の材料特性から電気長を算出して設定する場合について示す。
なお、実施の形態２に係るケーブル探索機の基本的な構成は、図１に示す実施の形態１に係るケーブル探索機と同様であり、この図１を参照しながら異なる部分についてのみ説明を行う。
【００２５】
ここで、ケーブル５の電気長Ｌｅは、ケーブル５の物理長をＬとしたとき、下式（１）で表すことができる。
Ｌｅ＝Ｌ×ｓｑｒｔ（εｒ×μｒ）［ｍ］        （１）
【００２６】
したがって、ケーブル５の物理長Ｌと、ケーブル５を取り巻く伝送媒体の比誘電率εｒ及び比透磁率μｒとがわかれば、ケーブル５の電気長Ｌｅを算出することができる。
一方、ケーブル５を取り巻く伝送媒体は、一般に、ケーブル５自体の絶縁体以外にも、空気や壁、他のケーブル５等の影響を受ける。しかしながら、支配的な伝送媒体はケーブル５自体の絶縁体と考えてよい。
【００２７】
そこで、電気長設定部１１に対して、ケーブル５の物理長Ｌと、ケーブル５自体の絶縁体の比誘電率εｒ及び比透磁率μｒとを外部から入力する。そして、電気長設定部１１では、当該外部入力された値を用いて式（１）よりケーブル５の電気長を算出して設定する。なお、通常は比透磁率μｒ≒１であるため、物理長Ｌと比誘電率εｒのみから電気長を求めるようにしてもよい。
【００２８】
また、電気長設定部１１にて、ケーブル５自体の絶縁体の候補とその比誘電率及び比透磁率とのリストを予め保持し、外部からはケーブル５自体の絶縁体を選択して入力するようにしてもよい。
【００２９】
以上のように、この実施の形態２によれば、ケーブル５の物理長とケーブル５自体の絶縁体の材料特性から電気長を算出するように構成したので、実施の形態１における効果に加え、探索対象のケーブル５の電気長が分からない場合にも対応可能となる。
【００３０】
実施の形態３．
実施の形態１，２では、電気長設定部１１にて、外部入力に応じて探索対象のケーブル５の電気長を設定する場合について示した。それに対し、実施の形態３では、探索対象のケーブル５の電気長を測定して設定する場合について示す。
図２はこの発明の実施の形態３に係る送信器１の構成を示す図である。この図２に示す実施の形態３に係る送信器１は、図１に示す実施の形態１に係る送信器１の電気長設定部１１を電気長設定部１１ｂに変更したものである。そのほかの構成は同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。また、受信器２の構成は、図１と同様であり、その説明を省略する。
【００３１】
電気長設定部１１ｂは、信号を発生して信号注入部１３を介して探索対象のケーブル５の一端から当該信号を注入し、当該信号の反射波が戻ってくるまでの時間を測定することで、当該ケーブル５の電気長を設定するものである。なおこの場合、送信器１の信号注入部１３はケーブル５の一端に接触して接続される。
【００３２】
次に、上記のように構成されたケーブル探索機によるケーブル５の探索方法について、図２を参照しながら説明する。
ケーブル５の探索を行う場合、まず、送信器１の信号注入部１３を、探索対象のケーブル５の一端に接触させて接続する。そして、電気長設定部１１ｂは、信号（例えば、ある電圧から他の電圧へ急峻に変化するステップ波）を生成し、信号注入部１３を介して探索対象のケーブル５に注入する。
【００３３】
このケーブル５の一端から注入されたステップ波は、ケーブル５を伝搬して他端で反射し、その反射波はケーブル５を逆方向に伝搬して注入した側の端に戻ってくる。そして、電気長設定部１１ｂは、この反射波を受信し、ステップ波の注入から反射波の到着までの時間差を測定する。
【００３４】
そして、電気長設定部１１ｂは、真空中における信号（電磁波）の伝搬速度をｃとし、ステップ波の注入から反射波の到達時間までの時間差をＴｄとしたとき、下式（２）からケーブル５の電気長Ｌｅを算出する。
Ｌｅ＝ｃ×（Ｔｄ／２）［ｍ］                      （２）
【００３５】
その後、探索信号発生部１２は、電気長設定部１１ｂにより測定された電気長に基づいて探索対象のケーブル５にて共振を生じる周波数を決定し、当該周波数の探索信号を発生する。そして、信号注入部１３は、当該探索信号を探索対象のケーブル５に注入する。
【００３６】
以上のように、この実施の形態３によれば、探索対象のケーブル５の電気長を測定して設定するように構成したので、実施の形態１における効果に加え、より正確な電気長を得ることが可能となる。
【００３７】
実施の形態４．
実施の形態１〜３において、探索信号発生部１２は、探索対象のケーブル５の電気長に基づいて、当該ケーブル５にて共振を生じる周波数（すなわち、当該ケーブル５にて、定在波が立ち、より強く電流が流れる周波数）を選択するものとしたが、以下では、この周波数のより具体的な選択方法について示す。
【００３８】
図３はケーブル５に注入された高周波信号の定在波を示す図である。この図３において、（ａ）はケーブル５の一端が固定端、他端が自由端であり、電気長がＬｅ＝λ／４である場合の高周波信号の定在波を示し、（ｂ）はケーブル５の両端が固定端であり、電気長がＬｅ＝λ／２である場合の高周波信号の定在波を示し、（ｃ）はケーブル５の両端が固定端であり、電気長がＬｅ＝（λ／２）×７である場合の高周波信号の定在波を示している。ここで、λは高周波信号の周波数に応じた波長である。
【００３９】
図３に示すように定在波が立った状態では、全く振動せずに振幅が０になる位置と、振幅が最大となり変位が最も揺れ動く位置が現れ、それぞれを節と腹と呼ぶ。この節及び腹はそれぞれλ／２の間隔で現れる。そして、節の部分ではほとんど電流が流れないが、腹の部分では電流量が最大となる。
【００４０】
図１，２に示す信号注入部１３をケーブル５の固定端に接続して探索信号を注入する場合、定在波が立つ探索信号の周波数Ｆｓは下式（３），（４）で決定することができる。
Ｆｓ＝（ｃ／Ｌｅ）×ｎ／２［Ｈｚ］            （３）
Ｆｓ＝（ｃ／Ｌｅ）×ｎ／４［Ｈｚ］            （４）
ここで、式（３）はケーブル５の探索信号の注入側とは反対側の端部が固定端である場合を示し、式（４）は自由端である場合を示す。基本的には、上記端部の終端状況（固定端、自由端）に依らないよう、Ｌｅ＝（λ／４）×ｎである式（４）を用いればよい。ここで、係数ｎは正の整数である。
【００４１】
このように、探索信号発生部１２は、ケーブル５の電気長とケーブル５の端部の終端状況から、定常波が立ち、より強く電流が流れる周波数を決定することができる。
【００４２】
なお、ケーブル５の探索信号の注入側とは反対側の端部の終端状況を確認できない場合には、実施の形態３で示した電気長の測定を行うことで確認することができる。この場合、反射波の極性が注入した信号に対して逆転している場合（負の反射波）には上記端部は固定端と判別でき、逆転していない場合（正の反射波）には自由端と判別できる。
【００４３】
また、式（３）及び式（４）の係数ｎについては任意に設定してもよいが、図３（ａ），（ｂ）のようにｎ＝１の場合には、腹の位置が一か所しかないため、場所によってはケーブル探索機の受信信号が弱く、判別が困難となる。そのため、例えば、ケーブル探索機の受信器２の位置に応じて、その受信器２を持って探索を行う作業者が容易に探索を行うことができる範囲内に必ず腹が生じるように係数ｎの値を決めるとよい。
【００４４】
また、式（３），（４）で求めた周波数で必ずしも最大の電流量が得られるとは限らない。そこで、探索開始前に、式（３），（４）で求めた周波数とその前後の周波数の探索信号を注入し、目視等で探索対象のケーブル５であると確実にわかる途中部位に受信器２を当てて、検出した探索信号の成分が最大となる周波数を確認してもよい。
すなわち、この場合、まず、送信器１の探索信号発生部１２にて、探索を行う前に、決定した周波数及び当該周波数の前後の周波数の探索信号を発生し、信号注入部１３を介して探索対象のケーブル５に注入する。そして、受信器２を探索対象のケーブル５の途中部位に当て、信号受信部２１は当該ケーブル５からの信号を受信し、探索信号検出部２２は探索信号の成分を検出する。そして、受信器２（最大信号選択部）にて、当該検出された探索信号の成分のうち電流量が最大である探索信号の周波数を選択する。そして、送信器１の探索信号発生部１２は、探索を行う際に、受信器２（最大信号選択部）による選択結果に対応する探索信号を発生して用いる。
【００４５】
また、探索信号発生部１２にて、係数ｎの値を整数だけではなく、小数点以下の値もとれるようにして、少しずれた周辺の周波数の探索信号もスイープさせて注入可能としてもよい。この場合、腹の位置での電流量が多少減少するが、節と腹の位置が時間経過とともに移動するようになる。そのため、特定の一か所に受信器２を当てて探索を行う場合等に、決定した周波数の周辺の周波数をスイープさせた探索信号を発生して、一定時間の間、信号の受信を行った後に、探索信号の検出を行うようにしてもよい。
【００４６】
以上のように、この実施の形態４によれば、探索信号発生部１２にて、ケーブル５の電気長とケーブル５の端部の終端状況から周波数を決定するように構成したので、探索対象のケーブル５に応じて探索信号の周波数を設定し、容易且つ正確にケーブル５の探索を行うことができる。
【００４７】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１  送信器、２  受信器、５  ケーブル、１１，１１ｂ  電気長設定部、１２  探索信号発生部、１３  信号注入部、２１  信号受信部、２２  探索信号検出部、２３  検出結果出力部。
【図１】
0006456056.tif 000002
【図２】
0006456056.tif 000003
【図３】
0006456056.tif 000004