(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の反射波計測法の中から選択された反射波計測法を介して、予め定められたガウス包絡線線形チャープ信号が反映された印加信号を発生し、検査対象ケーブルに印加する印加信号発生部と、
前記検査対象ケーブルの故障位置から取得される反射信号を受信する反射信号受信部と、
前記印加信号発生部の印加信号及び反射信号に対して時間領域の分析を介して前記検査対象ケーブルの故障位置及び故障を導出する演算部とを含み、
前記演算部は、
前記印加信号及び反射信号に対して予め定められた相関関数から導出された関数値が最大極大値を持つ補正位置を導出し、
前記取得される反射信号から前記補正位置における印加信号が除去された補正信号を生成し、
生成された補正信号及び反射信号に対して予め定められた相関関数から前記補正信号と反射信号間の時間遅延値を導出した後、導出された時間遅延値及び伝播速度に基づいて補正位置と故障位置との間の距離を導出するように備えられることを特徴とする、ケーブル故障診断システム。
【請求項２】
前記反射波計測法は、
ＳＴＤＲ（Ｓｅｑｕｅｎｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）及びＳＳＴＤＲ（Ｓｐｒｅａｄ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）のいずれか一つであることを特徴とする、請求項１に記載のケーブル故障診断システム。
【請求項３】
前記演算部は、
前記印加信号及び反射信号の相関関数から導出された関数値が最大極大値を持つ補正位置を導出し、前記補正位置の印加信号が除去された反射信号に基づいて補正信号を生成する時間相関モジュールと、
前記時間相関モジュールで生成された補正信号及び反射信号に基づいて時間遅延値を導出し、前記時間遅延値及び伝播速度に基づいて補正位置と故障位置との間の距離を導出することにより、前記検査対象ケーブルの故障位置及び故障を導出する演算モジュールとを含むことを特徴とする、請求項２に記載のケーブル故障診断システム。
【請求項４】
前記時間相関モジュールは、
前記印加信号及び反射信号に基づいて、予め定められた相関関数値が最大極大値を持つ補正位置を導出する第１時間相関器と、
前記補正位置における印加信号が除去された反射信号に基づいて補正信号を生成する第２時間相関器とを含むことを特徴とする、請求項３に記載のケーブル故障診断システム。
【請求項５】
前記第１時間相関器は、
前記印加信号発生部から発生した、ガウス包絡線線形チャープ信号に基づいて生成された印加信号と反射信号に対する時間領域の相関関数値を演算し、
演算された相関関数値が最大極大値を持つ補正位置を導出するように備えられることを特徴とする、請求項４に記載のケーブル故障診断システム。
【請求項６】
前記第２時間相関器は、
前記補正位置における印加信号と反射信号との差に基づいて、前記補正位置における印加信号が除去された反射信号たる補正信号を生成するように備えられることを特徴とする、請求項４に記載のケーブル故障診断システム。
【請求項７】
前記演算モジュールは、
前記補正信号、前記反射信号、該補正信号及び反射信号に対する時間領域の相関関数、並びに伝播速度に基づいて、前記検査対象ケーブルの故障位置及び故障を導出するように備えられることを特徴とする、請求項４に記載のケーブル故障診断システム。
【請求項８】
多数の反射波計測法の中から選択された反射波計測法を介して、予め定められたガウス包絡線線形チャープ信号が反映された前記印加信号及び取得される反射信号に対して予め定められた相関関数から最大極大値を持つ補正位置を導出し、前記補正位置における印加信号と取得される反射信号に基づいて補正信号を生成する時間相関モジュールと、
前記時間相関モジュールで生成された補正信号及び反射信号に基づいて時間遅延値を導出し、前記時間遅延値及び伝播速度に基づいて前記検査対象ケーブルの故障位置及び故障を導出する演算モジュールとを含むことを特徴とする、ケーブル故障診断システムの演算装置。
【請求項９】
前記時間相関モジュールは、
前記印加信号発生部から発生した印加信号と反射信号に対する時間領域の相関関数値を導出し、導出された相関関数値が最大極大値を持つ補正位置を導出する第１時間相関器と、
前記補正位置における印加信号と反射信号との差に基づいて、補正位置で印加信号が除去された反射信号たる補正信号を生成する第２時間相関器とを含むことを特徴とする、請求項８に記載のケーブル故障診断システムの演算装置。
【請求項１０】
前記演算モジュールは、
前記補正信号、前記反射信号、該補正信号及び反射信号に対して予め定められた相関関数、並びに伝播速度に基づいて、前記検査対象ケーブルの故障位置及び故障を導出するように備えられることを特徴とする、請求項８に記載のケーブル故障診断システムの演算装置。
【請求項１１】
多数の反射波計測法の中から選択された反射波計測法を介して、予め定められたガウス包絡線線形チャープ信号が反映された印加信号を発生し、検査対象ケーブルに提供する印加信号発生段階と、
前記検査対象ケーブルの故障位置から取得される反射信号を受信する反射信号受信段階と、
前記印加信号と反射信号に対して予め定められた相関関数値が最大極大値を持つ補正位置を導出し、前記取得される反射信号から前記補正位置における印加信号が除去された補正信号を生成し、生成された補正信号及び反射信号に基づいて前記検査対象ケーブルの故障位置及び故障を導出する演算段階とを含むことを特徴とする、ケーブル故障診断方法。
【請求項１２】
前記多数の反射波計測法は、
ＳＴＤＲ（Ｓｅｑｕｅｎｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）及びＳＳＴＤＲ（Ｓｐｒｅａｄ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）のいずれか一つであることを特徴とする、請求項１１に記載のケーブル故障診断方法。
【請求項１３】
前記演算段階は、
前記印加信号発生部から発生した、チャープ信号から生成された印加信号と反射信号に対する時間領域の相関関数値を導出し、導出された相関関数値が最大極大値を持つ補正位置を導出し、
前記補正位置における印加信号と反射信号との差に基づいて、補正位置で印加信号が除去された反射信号たる補正信号を生成し、
前記補正信号、前記反射信号、該補正信号及び反射信号に対して定義された相関関数値、並びに伝播速度に基づいて、前記検査対象ケーブルの故障位置及び故障を導出するように備えられることを特徴とする、請求項１２に記載のケーブル故障診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーブル故障診断方法及びシステムに係り、より詳しくは、診断対象ケーブルに供給される印加信号及び取得される反射信号に基づいてケーブルの故障類型及び故障位置を検出するにあたり、故障位置と印加位置との近接により印加信号と反射信号とが重畳し或いは故障位置と印加位置間の遠距離により反射信号の強さが微弱であって故障診断範囲を外れた場合、印加信号の除去された補正信号及び反射信号に基づいて診断対象ケーブルの故障類型及び故障位置を検出することができるシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、機体異常による飛行機墜落事故の主たる原因は電気配線の絶縁体破壊であることが知られている。この他にも、原子力発電所の制御システムやスペースシャトル、潜水艦、産業用制御機器など、電気配線における高い安定性を要求するシステムが増加傾向にある時点で、電気配線に対する信頼性の診断及び評価は重要な要素として位置付けられている。
【０００３】
また、様々な種類の導線生産現場でも、生産された導線の品質評価・確認のために、正確な導線の異常有無の診断及び位置測定は重要な技術的課題である。
【０００４】
したがって、このような導線の異常有無の診断及び位置測定技術、すなわち、配線診断システムは、現在までには、一定の信号を導線に伝送した後、反射される信号を測定して導線の異常有無を診断する反射波計測法（Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）が主流を占めている。
【０００５】
前記反射波計測法は、時間領域または周波数領域でのみ行われるが、一定の印加信号を導線へ伝送した後、反射して戻ってくる反射信号を測定することにより、導線の断線（ｏｐｅｎ）、短絡（ｓｈｏｒｔ）、不連続点（ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙ）などの欠陥（ｆａｕｌｔ）の有無、欠陥の位置、及び導線の特性インピーダンスを測定する従来の反射波計測法は、時間領域反射波計測法（ＴＤＲ：Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）、定在波反射波計測法（ＳＷＲ：Ｓｔａｎｄｉｎｇ  Ｗａｖｅ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）及び周波数領域反射波計測法（ＦＤＲ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）などの様々な方法が研究されている。
【０００６】
しかし、このような印加信号に対する反射信号の時間または周波数領域の分析を介してケーブルの故障位置及び類型を診断するにあたり、故障位置と印加位置との近接により印加信号と反射信号とが重畳し或いは故障位置と印加位置間の遠距離により反射信号の強さが微弱であって、距離計測誤差率が発生するか、或いは結合距離測定の精度が低下してケーブルの診断結果に対する精度及び信頼度が低くなる限界があった。
【０００７】
そこで、本発明では、印加信号の除去された補正信号及び反射信号に基づいて診断対象ケーブルの故障類型及び故障位置を検出する方案を提案する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、その目的は、診断対象ケーブルに供給される印加信号及び取得される反射信号に基づいて検査対象ケーブルの故障類型及び故障位置を検出するにあたり、故障位置と印加位置との近接により印加信号と反射信号とが重畳し或いは故障位置と印加位置間の遠距離により反射信号の強さが微弱であって故障診断範囲を外れた場合、検査対象ケーブルに供給される印加信号及び取得される反射信号に対して予め定められた相関関数に基づいて補正位置を導出し、導出された補正位置で印加信号が除去された補正信号及び取得位置の反射信号に基づいて補正位置と取得位置間の距離を導出するケーブル故障診断方法及びシステムを提供することにより、検査対象ケーブルの故障類型及び故障位置の精度及び信頼度を根本的に向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明のある観点によるケーブル故障診断システムは、
多数の反射波計測法の中から選択された反射波計測法を介して、予め定められたガウス包絡線線形チャープ信号が反映された印加信号を発生し、検査対象ケーブルに印加する印加信号発生部と、前記検査対象ケーブルから取得される反射信号を受信する反射信号受信部と、前記信号発生部の印加信号及び反射信号に対して時間領域の分析を介して前記検査対象ケーブルの異常発生位置及び異常状態を導出する演算部とを含み、
前記演算部は、
故障位置と印加位置との近接により印加信号と反射信号とが重畳し或いは故障位置と印加位置間の遠距離により反射信号の強さが微弱であって、予め定められた故障診断範囲を外れた場合、前記印加信号及び反射信号に対して予め定められた相関関数から導出された関数値が最大極大値を持つ補正位置を導出し、
前記取得される反射信号から前記補正位置の印加信号が除去された補正信号を生成し、
生成された補正信号及び反射信号に対して予め定められた相関関数から前記補正信号の補正位置と反射信号の反射位置間の時間遅延値を導出した後、導出された時間遅延値及び伝播速度に基づいて補正位置と取得位置間の距離を導出するように備えられることを特徴とする。
【００１０】
好ましくは、前記反射波計測法は、
ＳＴＤＲ（Ｓｅｑｕｅｎｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）及びＳＳＴＤＲ（Ｓｐｒｅａｄ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）のいずれか一つであることを特徴とする。
【００１１】
好ましくは、前記演算部は、
前記印加信号及び反射信号の相関関数から導出された関数値が最大極大値を持つ補正位置を導出し、前記補正位置の印加信号が除去された反射信号に基づいて補正信号を生成する時間相関モジュールと、
前記時間相関モジュールで生成された補正信号及び反射信号に基づいて時間遅延値を導出し、前記時間遅延値及び伝播速度に基づいて補正位置と取得位置間の距離を導出することにより、検査対象ケーブルの異常発生位置及び異常状態を導出する演算モジュールとを含むことを特徴とする。
【００１２】
好ましくは、前記時間相関モジュールは、
前記印加信号及び反射信号に基づいて予め定められた相関関数値が最大極大値を持つ補正位置を導出する第１時間相関器と、
前記補正位置における印加信号が除去された反射信号に基づいて補正信号を生成する第２時間相関器とを含むことを特徴とする。
【００１３】
好ましくは、前記第１時間相関器は、
前記印加信号発生部から発生した、ガウス包絡線線形チャープ信号に基づいて生成された印加信号と反射信号に対する時間領域の相関関数値を演算し、
演算された相関関数値が最大極大値を持つ補正位置を導出するように備えられることを特徴とする。
【００１４】
好ましくは、前記第２時間相関器は、
前記補正位置における印加信号と反射信号との差に基づいて、前記補正位置における印加信号が除去された反射信号たる補正信号を生成するように備えられることを特徴とする。
【００１５】
好ましくは、前記演算モジュールは、
前記補正信号、前記反射信号、該補正信号及び反射信号に対する時間領域の相関関数、並びに伝播速度に基づいて、ケーブル故障発生位置及び故障診断結果を導出するように備えられることを特徴とする。
【００１６】
上記の目的を達成するために、本発明の他の観点によるケーブル故障診断システムの演算装置は、
多数の反射波計測法の中から選択された反射波計測法を介して予め定められたガウス包絡線線形チャープ信号が反映された印加信号及び取得される反射信号に対して予め定められた相関関数から最大極大値を持つ補正位置を導出し、前記補正位置の印加信号と取得される反射信号に基づいて補正信号を生成する時間相関モジュールと、
前記時間相関モジュールで生成された補正信号及び反射信号に基づいて時間遅延値を導出し、前記時間遅延値及び伝播速度に基づいてケーブルの異常発生位置及び異常状態を導出する演算モジュールとを含むことを特徴とする。
【００１７】
好ましくは、前記時間相関モジュールは、
前記印加信号発生部から発生した印加信号と反射信号に対する時間領域の相関関数値を導出し、導出された相関関数値が最大極大値を持つ補正位置を導出する第１時間相関器と、
前記補正位置における印加信号と反射信号との差に基づいて、補正位置で印加信号が除去された反射信号たる補正信号を生成する第２時間相関器とを含むことを特徴とする。
【００１８】
好ましくは、前記演算モジュールは、
前記補正信号、前記反射信号、該補正信号及び反射信号に対して予め定められた相関関数、並びに伝播速度に基づいて、故障発生位置及び故障診断結果を導出するように備えられることを特徴とする。
【００１９】
上記の目的を達成するために、本発明の別の観点によるケーブル故障診断方法は、
多数の反射波計測法の中から選択された反射波計測法を介して、予め定められたガウス包絡線線形チャープ信号が反映された印加信号を発生して検査対象ケーブルに提供する印加信号発生段階と、
前記検査対象ケーブルから取得される反射信号を受信する反射信号受信段階と、
故障位置と印加位置との近接により印加信号と反射信号とが重畳し或いは故障位置と印加位置間の遠距離により反射信号の強さが微弱であって、予め定められた故障診断範囲を外れた場合、前記印加信号と反射信号に対して予め定められた相関関数値が最大極大値を持つ補正位置を導出し、導出された補正位置の印加信号が除去された反射信号たる補正信号を生成し、生成された補正信号及び反射信号に基づいてケーブル故障位置及び故障類型を抽出する演算段階とを含むことを特徴とする。
【００２０】
好ましくは、前記多数の反射波計測法は、
ＳＴＤＲ（Ｓｅｑｕｅｎｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）及びＳＳＴＤＲ（Ｓｐｒｅａｄ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）のいずれか一つであることを特徴とする。
【００２１】
好ましくは、前記演算段階は、
前記印加信号発生部から発生した、チャープ信号から生成された印加信号と反射信号に対する時間領域の相関関数値を導出し、導出された相関関数値が最大極大値を持つ補正位置を導出し、
前記補正位置における印加信号と反射信号との差に基づいて、補正位置で印加信号が除去された反射信号たる補正信号を生成し、
前記補正信号、前記反射信号、該補正信号及び反射信号に対して定義された相関関数値、並びに伝播速度に基づいて、ケーブル故障発生位置及び故障診断結果を導出するように備えられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、故障位置と印加位置との近接により印加信号と反射信号とが重畳し或いは故障位置と印加位置間の遠距離により反射信号の強さが微弱であって、予め定められた故障診断範囲を外れた場合、多数の反射波計測法の中から選択された反射波計測法を介して予め定められたガウス包絡線線形チャープ信号が反映された印加信号及び取得される反射信号に対して予め定められた相関関数に基づいて、相関関数値が最大極大値を持つ補正位置を導出し、導出された補正位置で印加信号が除去された反射信号たる補正信号を演算し、演算された補正信号と取得位置の反射信号に基づいて演算された時間遅延及び伝播速度に基づいて補正位置と取得位置間の距離を導出することにより、故障位置と印加位置間の近接距離により印加信号と反射信号とが重畳する場合でも、検査対象ケーブルの故障類型及び故障位置を正確に検出することができるとともに、故障位置と印加位置間の遠距離によりまたは微小な故障の程度により反射信号の強さが微弱である場合でも、検査対象ケーブルの故障類型及び故障位置の検出に対する精度及び信頼度を向上させることができるという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
本明細書に添付される次の図面は、本発明の好適な実施例を例示するもので、後述する発明の詳細な説明と一緒に本発明の技術思想をさらに理解させる役割を果たすものであるから、本発明は、これらの図面に示された事項にのみ限定されて解釈されてはならない。
【００２４】
【図１】本発明の実施例に係るケーブル故障診断システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例に係るケーブル故障診断システムの演算部の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施例に係るケーブル故障診断システムの演算部の各部の出力波形を示す図である。
【図４】本発明の実施例に係るケーブル故障診断システムの信号を示す波形図である。
【図５】本発明の他の実施例に係るケーブル故障診断過程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】
【００２５】
以下、添付図面を参照して本発明に係るケーブル故障診断システム及び方法を詳細に説明する。この過程で図示された線の厚さや構成要素のサイズなどは、説明の明瞭性および便宜性のために誇張して示されることもある。また、後述する用語は、ユーザや運用者の意図または慣例によって変わり得る。よって、このような用語に対する定義は本明細書全般にわたっての内容に基づいて下されるべきである。
【００２６】
図１は本発明の実施例に係るケーブル故障診断システムの構成を示す図、図２は図１に示した演算部の構成を示す図である。次に、図１及び図２を参照して、本発明の実施例に係るケーブル故障診断システムを説明する。
【００２７】
本発明の実施例に係るケーブル故障診断システムは、図１及び図２に示すように、印加位置と取得位置の受信される印加信号及び反射信号の位相を観測してケーブルの故障位置及び故障類型を判断するＳＴＤＲ（Ｓｅｑｕｅｎｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）、または自己相関性能に優れた数列を用いて帯域を拡散し、位相偏移変調された信号を印加した後、故障位置から反射して戻ってくる取得時間との位相を観測して故障位置及び故障類型を探知するＳＳＴＤＲ（Ｓｐｒｅａｄ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｔｉｍｅ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）の中から選択された反射波計測法を用いて生成されたガウス包絡線線形チャープ信号（Ｇａｕｓｓｉａｎ  ｅｎｖｅｌｏｐｅｄ  ｌｉｎｅａｒ  ｃｈｉｒｐ  ｓｉｇｎａｌ：
0006531110.tif 000002
）のように時間経過に伴って線形的に周波数が増加する印加信号ｓ（ｔ）を検査対象ケーブルに供給し、印加信号ｓ（ｔ）がケーブルを介して伝播された後で取得し、取得された反射信号の時間情報を分析して検査対象ケーブルの故障位置及び故障類型を診断するように備えられる。
【００２８】
この際、検査対象ケーブル内における印加信号は、伝播されるときにケーブルの特性に応じて大きさ（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）が減衰（ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ）し、位相（Ｐｈａｓｅ）は歪む（ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）。このとき、印加信号の大きさの減衰程度と位相の歪み程度は、信号の周波数及び距離に依存し、ケーブルの伝搬係数が反映される。
【００２９】
本発明の実施例に係るケーブル故障診断システムは、故障位置と印加位置との近接により印加信号と反射信号とが重畳し或いは故障位置と印加位置間の遠距離により反射信号の強さが微弱であって、予め定められた故障診断範囲を外れた場合、予め定められた印加信号及び反射信号に対する相関関数が最大極大値を持つ補正位置を導出し、導出された補正位置で印加信号が除去された反射信号たる補正信号を演算し、演算された補正信号及び反射信号に基づいて検査対象ケーブルの故障位置及び故障類型を導出するように備えられる。このようなシステムは印加信号発生部１００、反射信号受信部２００および演算部３００を含む。
【００３０】
ここで、前記印加信号発生部１００は、ＳＴＤＲ（Ｓｅｑｕｅｎｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）及びＳＳＴＤＲ（Ｓｐｒｅａｄ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｔｉｍｅ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）の中から選択された一つの反射波計測法を用いて生成された、時間経過に伴って周波数が直線的に変化するチャープ信号に基づいて印加信号（ｓ（ｔ））を生成する。
【００３１】
前記印加信号ｓ（ｔ）に対するパラメータは、機器制御プログラム手段のＧＩＰＢプログラミングを介して生成される。ここで、前記印加信号発生部１００でＧＰＩＢプログラミングを介してチャープ信号発生及び地域化する一連の過程は、一般に任意の波形を発生する一連の過程と同一又は類似する。
【００３２】
前記印加信号ｓ（ｔ）の発生は、検査対象ケーブルの導線に沿って進行し、検査対象ケーブルの故障位置に到達すると、反射係数に基づいて印加信号ｓ（ｔ）の一部は伝送され、印加信号ｓ（ｔ）の一部は反射される。
【００３３】
このとき、前記演算部３００は、印加信号ｓ（ｔ）の印加位置と反射信号ｒ（ｔ）の取得位置との時間差である時間遅延値τＤを考慮して検査対象ケーブルの故障有無を判定するように備えられる。例えば、時間遅延値τＤが大きいほどケーブルの状態に故障が発生したものと判断することができる。
【００３４】
前記演算部３００は、受信された印加信号ｓ（ｔ）及び反射信号ｒ（ｔ）に対して予め定められた相関関数ＲＳＴ（τ）の関数値に基づいて時間遅延値τＤを導出し、時間遅延値τＤと予め定められた伝播速度ｖＰに基づいて印加位置と取得位置間の距離ｄを導出し、前記相関関数ＲＳＴ（τ）及び距離ｄは、次の式１及び式２を満足する。
【００３５】
0006531110.tif 000003
…（式１）
0006531110.tif 000004
…（式２）
【００３６】
ここで、前記印加位置と取得位置の位相を観測して故障位置及び故障類型を判断するＳＴＤＲ（Ｓｅｑｕｅｎｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）の反射波計測法である場合、Ｎ個の２進数列
0006531110.tif 000005
を用いた前記印加信号ｓ（ｔ）は、次の式３を満足する。
【００３７】
0006531110.tif 000006
…（式３）
【００３８】
一方、自己相関性能に優れた数列を用いて帯域を拡散し、位相偏移変調された信号を印加した後、故障位置から反射して戻ってくる取得時間との位相を観測して故障位置及び故障種類を探知するＳＳＴＤＲ（ＳｐｒｅａｄＳｐｅｃｔｒｕｍ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒｍｅｔｒｙ）の反射計測法である場合、Ｎ個の２進数列
0006531110.tif 000007
を用いた印加信号ｓ（ｔ）は、次の式４を満足する。
【００３９】
0006531110.tif 000008
…（式４）
【００４０】
前記演算部３００は、予め定義された印加信号ｓ（ｔ）及び反射信号ｒ（ｔ）に対して予め定められた相関関数（ＲＳＴ（τ）の関数値が最大極大値を持つ補正位置τ１を導出し、導出された補正位置τ１の印加信号ｓ（ｔ−τ１）が除去された反射信号たる補正信号ｅ（ｔ）を演算し、演算された補正信号ｅ（ｔ）及び反射信号ｒ（ｔ）に基づいて検査対象ケーブルの故障位置及び故障類型を導出するように備えられる。
【００４１】
すなわち、前記演算部３００は、図２に示すように、前記印加信号ｓ（ｔ）及び反射信号ｒ（ｔ）の相関関数ＲＳＴ（τ）から最大極大値を持つ補正位置τ１を導出し、前記補正位置τ１の印加信号ｓ（ｔ−τ１）と取得される反射信号ｒ（ｔ）に基づいて前記補正信号ｅ（ｔ）を生成する時間相関モジュール３１０と、前記時間相関モジュールで生成された補正信号ｅ（ｔ）及び反射信号ｒ（ｔ）に基づいて、時間遅延値τＤを導出し、前記時間遅延値τＤに基づいてケーブルの異常発生位置及び異常状態を導出する演算モジュール３２０をさらに含む。
【００４２】
前記時間相関モジュール３１０は、前記印加信号及び反射信号に基づいて予め定められた相関関数値が最大極大値を持つ補正位置を導出する第１時間相関器３２１、及び前記補正位置の印加信号と取得される反射信号に基づいて補正信号を生成する第２時間相関器３２２を備える。
【００４３】
ここで、前記補正信号は、前記補正位置における印加信号が除去された反射信号である。
第１時間相関器３２１は、前記印加信号発生部１００から発生した印加信号と反射信号に対する時間領域の相関関数ＲＳＴ（τ）に基づいて相関関数値が最大極大値を持つ補正位置τ１を導出し、導出された前記補正位置τ１は前記第２時間相関器３２２へ伝達される。
前記第２時間相関器３２２は、前記補正位置τ１における印加信号ｓ（ｔ）と反射信号ｒ（ｔ）との差に基づいて補正信号ｅ（ｔ）を生成し、前記補正信号ｅ（ｔ）は次の式６を満足する。
【００４４】
ｅ（ｔ）＝ｒ（ｔ）−ｓ（ｔ−τ１）…（式６）
【００４５】
続いて、前記補正信号ｅ（ｔ）は演算モジュール３３０へ伝達される。
【００４６】
前記演算モジュール３３０は、前記式１から、前記補正信号ｅ（ｔ）と前記反射信号ｒ（ｔ）に対する相関関数ＲＳＴ（τ）の最大極大値を持つ取得位置τ２を導出し、導出された取得位置τ２と補正位置τ１との差に基づいて時間遅延値τｐを導出する。
【００４７】
前記演算モジュール３３０は、前記式２から、時間遅延値τｐと予め定められた伝播速度ＶＰに基づいて補正信号の補正位置τ１と取得位置τ２間の距離ｄを導出する。
【００４８】
ここで、前記補正信号ｅ（ｔ）と反射信号ｒ（ｔ）に基づいて補正位置τ１と取得位置τ２間の距離ｄを導出する一連の過程は、前記印加位置と取得時点の位相を観測して故障位置及び故障類型を判断するＳＴＤＲ（Ｓｅｑｕｅｎｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）の反射波計測法と自己相関性能に優れた数列を用いて帯域を拡散し、位相偏移変調した信号を印加した後、故障位置から反射して返ってくる取得時間の位相を観測して故障位置及び故障類型を探知するＳＳＴＤＲ（Ｓｐｒｅａｄ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒｍｅｔｒｙ）の反射波計測法と同一または類似する。
【００４９】
図３において、（ａ）は印加信号を示す波形図であり、（ｂ）は補正位置で印加信号が除去された補正信号を示す波形であり、（ｃ）は補正信号と反射信号に基づいて導出された時間遅延状態を示す波形図である。図示の如く、補正位置と反射信号の取得位置との距離は５７．４３６ｍであることが分かる。
【００５０】
図４は、印加信号が大きさ１、長さ７のｍ数列であり、正規雑音の分散が０．２５でり、大きさが半分に減少した反射信号が１つである場合の出力波形図である。
【００５１】
図４に示すように、相関関数の最大極大値が反射信号相関関数の主ローブではなく、印加信号相関関数の副ローブなので、半数信号の位置を知ることができないが、印加信号と反射信号に対する相関関数の最大極大値の補正位置τ１は５０［ｎｓ］であり、補正信号と反射信号に対する相関関数の最大極大値の取得位置τ２は２００［ｎｓ］なので、補正信号の補正位置τ１と反射信号の取得位置τ２との差である時間遅延値τｐは１５０［ｎｓ］として導出される。
【００５２】
このような時間遅延値τｐ及び伝播速度に基づいて補正位置と取得位置間の距離ｄを導出することができ、これにより故障位置及び故障類型を抽出することができる。
【００５３】
つまり、検査対象ケーブルに供給される印加信号及び取得される反射信号に対して予め定められた相関関数に基づいて、相関関数値が最大極大値を持つ補正位置を導出し、導出された補正位置で印加信号が除去された反射信号たる補正信号を演算し、演算された補正信号と取得位置の反射信号に基づいて演算された時間遅延及び伝播速度に基づいて補正位置と取得位置間の距離を導出することにより、故障位置と印加位置間の近接距離により印加信号と反射信号とが重畳する場合でも、検査対象ケーブルの故障類型及び故障位置を正確に検出することができるとともに、故障位置と印加位置間の遠距離によりまたは微小な故障の程度により反射信号の強さが微弱である場合でも、検査対象ケーブルの故障類型及び故障位置の検出に対する精度及び信頼度を向上させることができる。
【００５４】
故障位置と印加位置との近接により印加信号と反射信号とが重畳し或いは故障位置と印加位置間の遠距離により反射信号の強さが微弱であって、予め定められた故障診断範囲を外れた場合、検査対象ケーブルに供給される印加信号および取得される反射信号に対して予め定められた相関関数に基づいて、相関関数値が最大極大値を持つ補正位置を導出し、導出された補正位置で印加信号が除去された反射信号たる補正信号を演算し、演算された補正信号と取得位置の反射信号に基づいて演算された時間遅延値及び伝播速度に基づいて補正位置と取得位置間の距離を導出し、導出された補正位置と取得位置間の距離に基づいて検査対象ケーブルの故障位置及び故障類型を検出するための一連の過程は、図５を参照して説明する。
【００５５】
図５は図２に示した演算部の動作過程を示すフローチャートである。次に、図１、図２及び図５を参照して、本発明の他の実施例に係るケーブル故障診断過程を説明する。
【００５６】
まず、前記印加信号発生部１００は、ＳＴＤＲ及びＳＳＴＤＲのいずれか一つの反射波計測法に基づいて選択されたガウス包絡線線形チャープ信号
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を含む、時間経過に伴って線形的に周波数が増加する印加信号ｓ（ｔ）を生成し、検査対象ケーブルに印加される（段階Ｓ１）。この際、前記印加信号はＳＴＤＲ及びＳＳＴＤＲの中から選択された反射波計測法を用いて生成される。
【００５７】
続いて、前記反射信号受信部２００は、印加信号ｓ（ｔ）が伝播された後、検査対象ケーブルから取得された反射信号ｒ（ｔ）を受信する（段階Ｓ３））。
【００５８】
その次、前記演算部３００の時間相関モジュール３１０は、印加信号ｓ（ｔ）と反射信号ｒ（ｔ）に対して予め定められた相関関数ＲＳＴ（τ）の関数値が最大極大値を持つ補正位置τ１を導出し、導出された補正位置τ１における印加信号ｓ（ｔ−τ１）が除去された反射信号たる補正信号ｅ（ｔ）を演算する（段階Ｓ５）。
【００５９】
つまり、前記補正信号ｅ（ｔ）は、反射信号ｒ（ｔ）−補正位置τ１における印加信号ｓ（ｔ−τ１）で導出される（段階Ｓ７）。
【００６０】
そして、前記演算部３００の演算モジュール３２０は、前記補正信号ｅ（ｔ）と反射信号ｒ（ｔ）に対して予め定められた相関関数に基づいて、関数値が最大極大値を持つ取得位置τ２を導出し、導出された補正信号の補正位置と反射信号の取得位置τ２に対する時間遅延値τＤを導出する（段階Ｓ９、Ｓ１１）。
【００６１】
前記演算モジュール３２０は、時間遅延値τＤ及び伝播速度ｖＰに基づいて補正位置と取得位置間の距離ｄを導出し、導出された距離ｄに基づいて検査対象ケーブルの故障位置及び故障類型を検出する（段階Ｓ１３、Ｓ１５）。
【００６２】
本発明の実施例によれば、故障位置と印加位置との近接により印加信号と反射信号とが重畳し或いは故障位置と印加位置間の遠距離により反射信号の強さが微弱であって、予め定められた故障診断範囲を外れた場合、検査対象ケーブルに供給される印加信号及び取得される反射信号に対して予め定められた相関関数に基づいて、相関関数値が最大極大値を持つ補正位置を導出し、導出された補正位置で印加信号が除去された反射信号たる補正信号を演算し、演算された補正信号と取得位置の反射信号に基づいて演算された時間遅延及び伝播速度に基づいて補正位置と取得位置間の距離を導出することにより、故障位置と印加位置間の近接距離により印加信号と反射信号とが重畳する場合でも、検査対象ケーブルの故障類型及び故障位置を正確に検出することができるとともに、故障位置と印加位置間の遠距離によりまたは微小な故障の程度により反射信号の強さが微弱である場合でも、検査対象ケーブルの故障類型及び故障位置の検出に対する精度及び信頼度を向上させることができる。
【００６３】
ここで提示された実施例について説明された方法またはアルゴリズムの段階は、様々なコンピュータ手段を介して実行できるプログラム命令の形で実現され、コンピュータ可読媒体に記録できる。前記コンピュータ可読媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などを単独で或いは組み合わせて含むことができる。前記媒体に記録されるプログラム命令は、本発明のために特別に設計及び構成されたものであってもよく、コンピュータソフトウェアの当業者に公知になって使用可能なものであってもよい。コンピュータ可読記録媒体の例には、例えばハードディスク、フロッピーディスクおよび磁気テープなどの磁気媒体（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｍｅｄｉａ）、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなどの光記録媒体（ｏｐｔｉｃａｌ  ｍｅｄｉａ）、例えばフロップティカルディスク（ｆｌｏｐｔｉｃａｌ  ｄｉｓｋ）などの磁気光媒体（ｍａｇｎｅｔｏ−ｏｐｔｉｃａｌ  ｍｅｄｉａ）、並びに、プログラム命令を格納して実行するように特別に構成された、例えばＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどのハードウェア装置が含まれる。プログラム命令の例には、コンパイラによって作られる機械語コードだけでなく、インタプリターなどを用いてコンピュータによって実行できる高級言語コードを含む。前述したハードウェア装置は、本発明の動作を実行するために１つ以上のソフトウェアモジュールとして作動するように構成でき、その逆も同様である。
【００６４】
本発明は図示した実施例を参考にして説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当該技術の属する分野における通常の知識を有する者であれば、様々な変形及び均等な他の実施が可能であるという点を理解するであろう。したがって、本発明の技術的保護範囲は以下の特許請求の範囲によって定められるべきであろう。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
故障位置と印加位置との近接により印加信号と反射信号とが重畳し或いは故障位置と印加位置間の遠距離により反射信号の強さが微弱であって、予め定められた故障診断範囲を外れた場合、検査対象ケーブルに供給される印加信号および取得される反射信号に対して予め定められた相関関に基づいて、相関関数値が最大極大値を持つ補正位置を導出し、導出された補正位置で印加信号が除去された反射信号たる補正信号を演算し、演算された補正信号と取得位置の反射信号に基づいて演算された時間遅延及び伝播速度に基づいて補正位置と取得位置間の距離を導出することにより、故障位置と印加位置間の近接距離により印加信号と反射信号とが重畳する場合でも、検査対象ケーブルの故障類型及び故障位置を正確に検出することができるとともに、故障位置と印加位置間の遠距離によりまたは微小な故障の程度により反射信号の強さが微弱である場合でも、検査対象ケーブルの故障類型及び故障位置の検出に対する精度及び信頼度を向上させることができるケーブル故障診断システム及び方法に対する運用の精度及び信頼度の面だけでなく、性能効率の面でも非常に大きな進歩を図ることができ、地質／資源探査や材料表面検査、レーダー／ソナー、通信網ネットワーク配線、光ケーブル診断、遠隔探査、流体導波管漏れ診断、水位測定などに関連して配線システムの市販又は営業の可能性が十分であるうえ、現実的に明白に実施し得る程度なので、産業上の利用可能性がある発明である。
【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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