(57)【要約】航空機用の多機能なワイヤー及び低電圧による絶縁テスターは、時間領域反射率計と、デジタル・マルチメーターと、マトリクス・スイッチとを備え、これらの部品はコンピュータに集積され、さらに、複数のワイヤーの同時接続を可能にする複数の出力ピンを有するコネクタを備える。マトリクス・スイッチは、出力ピン群をデジタル・マルチメーターまたは時間領域反射率計のいずれかに接続して、それぞれのテストを実施する。出力ピン群に対応する形でマトリクス・スイッチが複数の入力／出力チャネルを有することにより、ワイヤー経路群を出力ピン群の間に形成することができる。従って、時間領域反射率測定テスト及び特性テストをテスト対象ケーブルの各ライン、及び出力ピン群の間、またはライン群の間に形成される各ワイヤー経路に対して実施することができる。
2006518030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスターであって、
時間領域反射率測定テストを実施するように動作する時間領域反射率計と、
特性テストを実施するように動作するデジタル・マルチメーターと、
複数のワイヤーの接続を可能にする複数の出力ピンを含むコネクタと、
複数の入力／出力チャネルを含むマトリクス・スイッチとを備え、複数の入力／出力チャネルの各々は、前記コネクタの対応する出力ピンに接続された一端と、前記時間領域反射率計と前記デジタル・マルチメーターとの間で切り替わる他端とを有する、航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスター。
【請求項２】
請求項１記載の航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスターにおいて、前記時間領域反射率計、前記デジタル・マルチメーター、及び前記マトリクス・スイッチがコンピュータに集積されている、航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスター。
【請求項３】
請求項２記載の航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスターにおいて、前記コンピュータはラップトップ・パーソナル・コンピュータを含む、航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスター。
【請求項４】
請求項１記載の航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスターは、更に、ユーザによる動作モードの選択を可能にするメインメニューを提供し、かつテスターの現時点の動作状態を表示するグラフィック・ユーザ・インターフェイスを備える、航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスター。
【請求項５】
請求項１記載の航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスターにおいて、Ｎ個の出力ピンを選択してテストする場合に、Ｎ×（Ｎ−１）／２個のワイヤー経路が形成される、航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスター。
【請求項６】
請求項１記載の航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスターにおいて、前記コネクタは６０個の出力ピンを含む、航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスター。
【請求項７】
請求項５記載の航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスターにおいて、前記マトリクス・スイッチは６０個の入力／出力チャネルを含む、航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスター。
【請求項８】
請求項１記載の航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスターにおいて、更に、ケーブルをテスト対象の前記コネクタに自動的に接続するソフトウェアを備える、航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスター。
【請求項９】
請求項１記載の航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスターにおいて、前記時間領域反射率計は、テスト対象ケーブルから得られる時間領域反射率測定波形のベースラインを拡大して、ベースラインに亘って設定されるしきい値レベルを超える全ての突起を検出することにより、擦り切れの位置を特定するように動作する、航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスター。
【請求項１０】
請求項１記載の航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスターは更に、前記コンピュータに集積されてテスターの動作を制御するプロセッサを備える、航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスター。
【請求項１１】
請求項１記載の航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスターは、更に、
航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスターの動作メインメニュー及び現時点の動作状態を表示するディスプレイと、
ユーザが動作モードを選択することができるようにする少なくとも一つの入力装置と、を備える、航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスター。
【請求項１２】
請求項１記載の航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスターにおいて、前記デジタル・マルチメーターは、更に関数発生器及びカウンター・タイマーを含む、航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスター。
【請求項１３】
複数のラインを含むケーブルをテストする方法であって、
前記ケーブルの各ラインの一端を時間領域反射率計に接続すること、
時間領域反射率測定テストを前記ケーブルの各ラインに対して実施すること、
時間領域反射率測定テストを前記ケーブルの各２つのラインの間に形成される各ワイヤー経路に対して実施すること、
前記ケーブルの各ラインの一端をデジタル・マルチメーターに接続すること、
特性テストを前記ライン群の各々に対して実施すること、
特性テストを各ワイヤー経路に対して実施することを、備える方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の方法は、更に、時間領域反射率測定テストを前記ライン群と接地との間に形成される複数のワイヤー経路に対して実施する工程を含む、方法。
【請求項１５】
請求項１３記載の方法は、更に、特性テストを前記ライン群と接地との間に形成される複数のワイヤー経路に対して実施する工程を含む、方法。
【請求項１６】
請求項１３記載の方法は、更に、低電圧絶縁測定を各ワイヤー経路に対して実施する工程を含む、方法。
【請求項１７】
請求項１６記載の方法において、テスト対象ワイヤー群の破壊及びワイヤー群へのストレス印加を防止するために、低電圧絶縁測定が１０ＶＤＣ以下の電圧で実施される、方法。
【請求項１８】
請求項１３記載の方法は、更に、前記ライン群が前記時間領域反射率計に接続される場合に擦り切れ検出を行なう工程を含む、方法。
【請求項１９】
請求項１４記載の方法は、更に、
時間領域反射率測定波形を前記ワイヤー経路群のうちの少なくとも一つから取得する工程と、
前記波形のベースラインを拡大する工程と、
前記ベースラインのしきい値レベルを設定する工程と、
しきい値レベルを超える波形の全ての突起を擦り切れとして特定する工程と、を含む、方法。
【請求項２０】
請求項１４記載の方法において、時間領域反射率測定テストを各ラインに対して実施する工程は、ラインの信号伝搬速度及び誘電率を求めることを含む、方法。
【請求項２１】
請求項２０記載の方法において、前記信号伝搬速度は誘電率の関数である、方法。
【請求項２２】
請求項２０記載の方法は更に、
テスト対象の一つのラインの長さＤを取得すること、
前記ラインの一端の断線を検出するために時間Ｔをカウントすること、
前記ラインの信号伝搬速度を、長さＤを光速及び時間Ｔで除算して算出することを備える、方法。
【請求項２３】
請求項２２記載の方法は、更に、誘電率を前記信号伝搬速度から求める工程を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスターに関し、より詳しくは、時間領域反射率計（ｔｉｍｅ  ｄｏｍａｉｎ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ：ＴＤＲ）、デジタル・マルチメーター、及びマトリクス・スイッチを頑丈なコンピュータに集積して航空機のケーブル及びハーネスをテストする航空機用多機能ワイヤー絶縁テスターに関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機のような複雑なシステムに対する障害検出及びシステムにおける絶縁を、インターフェイス・ケーブル及び他の部品をシステムから完全に取り外すことなくテストして行なうことは依然として難しい。ケーブルの取り外し、及び交換は、時間を要し、かつコストが嵩み、さらに他社との厳しい競争の環境下では特に不利となる。
【０００３】
一度に一ラインをテストするＴＤＲのようなテスト装置が開発されてきた。従来のＴＤＲは、接続した複数のラインを一度にテストするＴＤＲではない。従来のＴＤＲは、また、単一ラインまたは複数ラインに対する絶縁テストを行なうことができない。ケーブル・アナライザーのような他のテスト装置は、複数ラインをテストする機能を備えるが、テスト対象ケーブルの両端をアナライザーに接続する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような構成では、航空機に設置されたケーブルの両端にアクセスしたり、ケーブルを取り外したりすることが難しくなる場合が多い。絶縁テストを行なう機能を備える既存のケーブル・アナライザーは、高電圧を使用してこれらの測定を行なう。これによってテスト対象配線にストレスが加えられるか、または配線が破壊される恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスターを提供する。航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスターは、コンピュータに集積される時間領域反射率計と、デジタル・マルチメーターと、そしてマトリクス・スイッチと、更に複数のワイヤーの同時接続を可能にする複数の出力ピンを有するコネクタと、手動テストに使用する単一のＢＮＣコネクタとを備える。マトリクス・スイッチは、出力ピン群またはＢＮＣコネクタをデジタル・マルチメーターまたは時間領域反射率計のいずれかに接続してそれぞれのテストを実施する。
【０００６】
出力ピン群が時間領域反射率計にマトリクス・スイッチを通して接続されると、時間領域反射率計は、自動的に時間領域反射率測定テストを出力ピン群に接続されたライン群の各々のライン、及びテスト対象ケーブルの各２つのラインの間に形成される各ワイヤー経路に対して実施する。出力ピン群がデジタル・マルチメーターにマトリクス・スイッチを通して接続されると、電圧、電流、リーク電流、２線式または４線式抵抗、容量、インダクタンス、及び絶縁抵抗を含む特性測定を各ライン及び各ワイヤー経路に対して実施することができる。リーク電流及び絶縁抵抗は、テスト対象ワイヤーの絶縁特性の特徴を表わす。本発明では、ケーブルの各ラインに対してテストを実施するだけでなく、ライン群の間、及び各ラインと接地との間のワイヤー経路に対してもテストを実施する。
【０００７】
航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスターは、更にグラフィック・ユーザ・インターフェイスを備え、このグラフィック・ユーザ・インターフェイスはメイン・メニューを提供して、このメニューによってユーザは動作モード（自動または手動）を選択することができ、さらに、テスターの現時点の動作状態を表示するテスト機能を備える。メイン・メニュー及び動作状態は、ディスプレイに表示することができる。従って、ユーザは、自動動作モードと手動動作モードのいずれかを選択してテストを実施することができる。
【０００８】
Ｎ個のラインを含むケーブルをコネクタに接続、すなわちラインＷ１〜ＷＮをコネクタの出力ピン群に接続すると、Ｎ×（Ｎ−１）／２個のワイヤー経路が形成される。手動動作モードでは、ユーザはワイヤー群間の、または、いずれかのワイヤーと接地との間の可能性のあるいずれかのワイヤー経路ペアを選択して、このワイヤー経路ペアに対してテストを実施することができる。好適には、マトリクス・スイッチもＮ個の出力ピンに対応するＮ個の入力／出力チャネルを含む。
【０００９】
自動動作モードを選択すると、ソフトウェア・ルーチンが呼び出される。ソフトウェアを実行することにより、テストが全てのワイヤー及び全てのワイヤー経路に対して自動的に実施される。手動動作モードを選択すると、種々のグラフィック・メニューが種々の動作テスト段階で呼び出され、これにより、ユーザは必要なワイヤー及び／又はワイヤー経路に対して必要なテストを選択することができる。
【００１０】
時間領域反射率計は２つのモードで動作する。まず、時間領域反射率計は短絡故障及び断線故障までの距離を特定する。次に、時間領域反射率計は特定モードに切り替わって、このモードで時間領域反射率計は、テスト対象ケーブルから得られる時間領域反射率測定波形のベースラインを拡大して、ベースラインの上方にあって、しきい値レベルを超える全ての突起を検出することにより、擦り切れの位置を特定することができるように動作する。しきい値レベルは、擦り切れラインに関して実験的に得られる事前設定レベルに自動的に設定される。更に、デジタル・マルチメーターは更に関数発生器を含み、この関数発生器により航空機のケーブル及び装置に入力されるＡＣまたはＤＣ関数信号を生成する。更に、ＤＭＭはテスト対象ケーブルの周波数及びパルス幅の測定を行なう。
【００１１】
本発明は更に、複数のラインを含むケーブルをテストする方法を提供し、この方法は次のステップを含む。ケーブルの各ラインの一端を時間領域反射率計に接続して、時間領域反射率測定テストをケーブルの各ライン及びケーブルのライン群のうちの各２つのラインの間に形成される各ワイヤー経路に対して実施することができるようにする。本発明の一実施形態では、時間領域反射率測定テスト及び特性テストを更にライン群と接地との間に形成される複数のワイヤー経路に対して実施する。次に、各ラインの一端を自動的にデジタル・マルチメーターに接続して、容量インダクタンス特性テストをライン群の各々と各ワイヤー経路に対して実施する。
【００１２】
上記方法は更に、低電圧絶縁測定を各ワイヤー経路に対して実施する工程を含み、この工程では、印加低電圧は１０ＶＤＣ以下である。このモードでは、ＤＭＭは、テストする各ワイヤーペアに接続され、絶縁抵抗及びリーク電流の測定を実施して、テスト対象ワイヤー群の絶縁特性を求める。ＤＭＭの高精度性能によりＤＭＭは、低電圧を使用する非常に低いレベルの（通常１ナノアンペア）電流測定を実施することができる。
【００１３】
本発明が提供する方法では、更に、テスト対象ケーブルの信号伝搬速度及び誘電率を測定することができる。まず第１に、テスト対象ケーブルの長さＤを取得する。段線をケーブルの一端で検出する時間Ｔを計測する。信号伝搬速度ＶｐはＤ＝Ｃ×Ｖｐ×Ｔで算出され、この式ではＣは光速である。信号伝搬速度は誘電率の関数であるので、誘電率を信号伝搬速度から求めることができる。この技法は、タイク（Ｔｅｉｃｈ）及びフランク（Ｆｒａｎｋ）による「誘電率を利用するケーブル・アナライザー・ソフトウェア」と題する別の米国特許出願に開示される請求項に記載されている。ＡＭＷＩＴは、この機能を実現するが、本発明はＡＭＷＩＴのこの機能を本発明の独自の機能としては請求しない。
【００１４】
本発明のこれらの特徴に加えて他の特徴は添付の図を参照することにより一層明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明が提供する携帯用の航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスター（ａｉｒｃｒａｆｔ  ｍｕｌｔｉ−ｆｕｎｃｔｉｏｎ  ｗｉｒｅ  ａｎｄ  ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ  ｔｅｓｔｅｒ：ＡＭＷＩＴ）の機能ブロック図を示している。多機能なワイヤー及び絶縁テスターは、時間領域反射率計（ｔｉｍｅ  ｄｏｍａｉｎ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ：ＴＤＲ）１４、デジタル・マルチメーター（ｄｉｇｉｔａｌ  ｍｕｌｔｉ−ｍｅｔｅｒ：ＤＭＭ）１６、及びマルチ・ライン入力／出力（Ｉ／Ｏ）マトリクス・スイッチ１２を備え、これらの部品は頑丈なコンピュータ１０に集積され、さらに、テスト対象のハーネス群またはケーブル群に接続されるコネクタ１８または３５を備える。コネクタ１８は、複数の出力ピン１８ａを含み、これらの出力ピンにより、複数のライン、複数のケーブルまたは複数のワイヤーをテスターに同時に接続することができる。コネクタ３５は、手動テストに使用するＢＮＣコネクタである。マトリクス・スイッチ１２も複数の入力／出力チャネル１２ａを備え、これらのチャネルの一端は対応する出力ピン１８ａに接続され、他端は時間領域反射率計１４またはデジタル・マルチメーター１６のいずれかに接続される。すなわち、マトリクス・スイッチ１２は、コネクタ１８の接続先を時間領域反射率計１４とデジタル・マルチメーター１６との間で切り替える。
【００１６】
コンピュータ１０は、パーソナル・コンピュータ、好適にはラップトップ・コンピュータを含む。図２に示すように、図１に示すデバイス群に加えて、ＡＭＷＩＴは、更に、プロセッサ２４、グラフィック・インターフェイス・ユニット２０、ソフトウェア、カラーディスプレイ３０、及び入力装置３２及び／又は３４を備える。グラフィック・インターフェイス・ユニット２０は、グラフィック・メニューを提供し、このメニューによりユーザは動作モード、すなわち手動テストモードまたは自動テストモード、或いはテスト機能を選択することができ、さらに、ＡＭＷＩＴの現時点での動作状態に関するグラフィック情報を提供する。グラフィック・メニュー、または現時点での動作に関するグラフィック情報は、ディスプレイ３０に表示される。本実施形態では、入力装置３２はキーボードを含み、入力装置３４はマウスを含む。ユーザによるパーソナル・コンピュータ１０への情報、または命令の入力を可能にする他の入力装置も、本発明の技術思想及び技術範囲を逸脱しない範囲で適用することができる。
【００１７】
従来のケーブル・アナライザー・テスターでは、ケーブルの各ワイヤーの両端は、コネクタ１８の２つの対応する出力ピン１８ａに接続する必要がある。本発明では、各ワイヤーはワイヤーの一端のみをコネクタ１８の一つの出力ピン１８ａに接続することによりテストすることができる。マトリクス・スイッチ１２が時間領域反射率計１４に接続される場合、ケーブルの故障を検出し、故障位置を特定することができる。単一ワイヤーの時間領域反射率測定テスト（ｔｉｍｅ  ｄｏｍａｉｎ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ  ｔｅｓｔ：ＴＤＲテスト）については、「システム・インターフェイスにおけるアイソレータ故障のテスト」と題する米国特許第５，４７９，６１０号、及びフランク他（Ｆｒａｎｋ，ｅｔ  ａｌ．）による２０００年１０月６日出願の「ケーブル故障を分析する方法及びシステム」と題する米国特許出願を参照することができ、これらの米国特許出願を参照することにより単一ワイヤーのＴＤＲテストが本発明の開示に含まれる。マトリクス・スイッチ１２をデジタル・マルチメーター１６に切り替えると、ワイヤーの一端のみをコネクタ１８の一つの出力ピン１８ａに接続することにより、抵抗、容量、インダクタンス、及びリーク電流のような特性に関するテスト（ＤＭＭテスト）も行なうことができる。単一ワイヤーの短絡のみに対するテストをシングルエンド接続により行なう方法については、本出願の同じ発明者による２００１年９月２６日出願の「スマートＡＷＡ」と題する米国特許出願を参照することができ、この米国特許出願を参照することにより、この方法が本発明の開示に含まれる。また、航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスター（ＡＭＷＩＴ）は、電圧、電流、周波数及びパルス幅をケーブルの一端から、他端が航空機システムの動作中の回路に接続されている状態で測定することができる。
【００１８】
単一ワイヤーテストに加えて、本発明が提供するＡＭＷＩＴは、複数のワイヤー、またはテスターに接続される複数ペアのワイヤーが形成する複数のワイヤー経路に対するＴＤＲテスト及びＤＭＭテストも実施することができる。すなわち、コネクタ１８は複数の出力ピン１８ａを含み、マトリクス・スイッチ１２は複数の入力／出力チャネルを有するので、複数のワイヤーをＴＤＲテスター１４またはＤＭＭテスター１６に同時に接続することができる。
【００１９】
本発明の一実施形態では、コネクタ１８は６０個の出力ピンを含み、好適にはマトリクス・スイッチ１２も６０個の入力／出力チャネル１２ａを含む。２つのワイヤーｗ１及びｗ２を２つの対応する出力ピン１８ａに接続する場合、ワイヤー経路ｗ１−ｗ２が２つの出力ピン１８ａの間に形成され、ＴＤＲテスト及びＤＭＭテストをワイヤーｗ１，ｗ２に対してワイヤー経路ｗ１−ｗ２に沿って実施することができる。３つのワイヤーｗ１，ｗ２及びｗ３を出力ピン１８ａのうちのいずれかの３つ出力ピンに接続する場合、３つのワイヤー経路ｗ１−ｗ２，ｗ２−ｗ３，及びｗ１−ｗ３が形成される。従って、ＴＤＲテスト及びＤＭＭテストをワイヤーｗ１，ｗ２，ｗ３及びワイヤー経路ｗ１−ｗ２，ｗ２−ｗ３，及びｗ１−ｗ３に対して実施することができる。６０本のワイヤーｗ１〜ｗ６０をそれぞれの出力ピン１８ａにシングルエンド接続方式で接続する場合、６０×（６０−１）／２＝１７７０個のワイヤー経路ｗ１−ｗ２〜ｗ５９−ｗ６０が形成され、ワイヤーｗ１〜ｗ６０の各々に対して、かつワイヤー経路ｗ１−ｗ２〜ｗ５９−ｗ６０、すなわちワイヤーｗ１〜ｗ６０の各ペアに対してテストを実施することができる。
【００２０】
テスト対象ワイヤー群の間の上述のワイヤー経路に加えて、ＴＤＲテスト及びＤＭＭテストを全てのワイヤーｗ１〜ｗ６０と接地との間に形成されるワイヤー経路に沿って実施することができる。出力ピン１８ａ及びＩ／Ｏコネクタ１２ａの数は６０に限定されず、特定の要求に応じて多くするか、または変更することができることを理解されたい。
【００２１】
ＴＤＲテストをテスト対象ケーブルに対して実施する前には必ず、既知の良品ケーブルをコネクタ１８に接続する。信号ペアの全組合せに関する既知の良品ケーブルのＴＤＲ波形、すなわち全てのワイヤー経路ｗ１−ｗ２〜ｗ５９−ｗ６０に沿って得られるＴＤＲ波形を予め保存しておく。短絡を検出するには、テストするために接続されるケーブルをコネクタに接続してケーブルのＴＤＲ波形を取得し、さらに保存されているＴＤＲ波形と比較することにより、ケーブルのライン群の間の短絡を全て検出することができる。断線を検出するには、テスト対象ケーブルの長さを最初に計算するが、この計算は、全ての信号ペア組合せにおける最大断線波形の長さを検出することにより行なわれる。許容範囲内のこの長さに対応する他の全てのＴＤＲ断線波形は正常と考える。その理由は、他端が接続されていないテスト対象ケーブルのラインは全て断線のように見えるからである。長さがテスト対象ケーブルの長さよりも短いとして断線が検出されると、故障に対応する距離を有する断線障害が検出される。
【００２２】
時間領域反射率計１４は、特定長のワイヤーの伝搬速度係数Ｖｐ及び誘電率ｋをテストして求める機能を提供するが、この場合、Ｖｐはｋの関数である。これは、テスト対象ワイヤーと同じ既知の良品ワイヤーの距離Ｄを取得することにより行なわれる。ＴＤＲテストを時間モードで行なうことにより、テスト対象ケーブルの断線を検出するための距離Ｄ、信号伝搬速度及び時間Ｔの関係を次式で表わすことができる。
【００２３】
距離（Ｄ）＝信号伝搬係数×時間
信号伝搬係数＝光速×Ｖｐ（伝搬速度係数）、または
Ｄ（メートル）＝Ｃ（３×１０８メートル／秒）×Ｖｐ×時間
試料ケーブルの距離Ｄが既知であるので、テスト対象ケーブルの断線を検出するための時間Ｔを計測し、伝搬速度係数を上の関係から求めることができる。信号伝搬速度Ｖｐは誘電率の関数であるので、テスト対象ワイヤーの誘電率も取得することができる。
【００２４】
時間領域反射率計１４は、さらに、ＴＤＲ波形の特徴を抽出することにより配線の擦り切れ及び他の欠陥を検出する機能を備える。図３Ａは、２インチの長さの擦り切れのある例示としてのワイヤーから測定されるＴＤＲ波形を示している。この技術分野の当業者には分かるように、ＴＤＲ波形は図３Ａに示すようなベースライン領域を含む。本実施形態では、小さな突起がＴＤＲ波形のベースライン領域に現われる。この小さな突起は、擦り切れ、または欠陥が含まれている可能性、或いは元々在った欠陥の存在を示している。従って、ＴＤＲ波形を既知の良品ワイヤーに対応する予め保存しておいた基準ＴＤＲ波形と比較し、しきい値（擦り切れの生じているワイヤーに関する実験データに基づく）を決定する。周囲雑音によって生じるしきい値以下の突起は無視するか、または対象外とする。この結果、しきい値以上の突起のみが、実際の擦り切れによって生じるものと考える。しかしながら、図３Ａを参照すると、突起は大きくないものが多く、判別するのが難しい。従って、本発明では、ＴＤＲ波形のベースライン領域を図３Ｂに示すように拡大すると、しきい値以上の突起が拡大されて突起を検出し、突起の位置を特定することができる。
【００２５】
マトリクス・スイッチ１２をデジタル・マルチメーター１６に切り替えると、特性測定を行なうことができる。ＴＤＲテストと同様に、特性測定は、各ワイヤーｗ１〜ｗ６０のみならず、ｗ１−ｗ２，ｗ１−ｗ２３，・・・，ｗ５９−ｗ６０のような可能性のあるワイヤー経路に対して行ない、いずれのワイヤーに対して行なうかは各出力ピン１８ａの接続状態によって変わる。通常の特性測定に加えて、ＡＭＷＩＴでは、さらに、それぞれの出力ピン１８ａに接続されるワイヤー群の間の絶縁テストを行なう。絶縁テストは、テスト対象ケーブルから得られる測定値を既知の良品ケーブルから得られる測定値と比較することにより行なうことができる。通常の状態では、個々のケーブルまたはワイヤーは、互いに絶縁されて特定のリーク電流値及び絶縁抵抗値を有する開ループを形成する。特定のワイヤー経路群の間に絶縁損傷または絶縁劣化が生じると、ワイヤー群の間の絶縁抵抗及びリーク電流が異常値に変化する。従って、絶縁テストは、１０Ｖに等しい低電圧を印加しながら非破壊で行なう。本発明では、最大１０００メガオームの絶縁を測定することができる。同様に、１ナノアンペアという低いリーク電流を本発明が提供するＡＭＷＩＴによって検出することができる。
【００２６】
上述の測定構成に加えて、デジタル・マルチメーター１４は、さらに、コネクタ１８に接続されるケーブル、またはＡＭＷＩＴに接続されるデバイスに電力を供給するＡＣまたはＤＣ電圧発生器を含むことができる。更に、接続されるデバイスが生成する信号の周波数、周期、パルス幅及びイベント・カウンターを含むタイミング特性も測定することができる。
【００２７】
本発明の一実施形態では、ＡＭＷＩＴ構成は、ランチボックス・スタイルのＰＣに収納される４つのＰＣＩカードを備える。これらのＰＣＩカードは、ＴＤＲカード、ＤＭＭカード、及び２つのスイッチ・カードを含み、これらのカードは特殊仕様で配線されてマトリクス・スイッチを形成する。
【００２８】
ＡＭＷＩＴの動作は、ユーザによって手動で、または図２に示すようにソフトウェア３０によって自動で制御することができる。ＡＭＷＩＴを起動すると、メインメニューがディスプレイ３０にグラフィック・インターフェイス・ユニット２０により表示される。図４に示すように、メインメニューは２つのオプション、すなわち手動モードＡ及び自動モードＢを含む。従って、ユーザは手動でテストするか、自動でテストするかを、入力装置３２または３４を通して選択入力を行なうことにより選択することができる。手動動作モードでは、ユーザは接続対象出力ピン群１８ａ、テスト対象ワイヤー群、及び実施すべきテストを段階的に選択することができる。自動動作モードを選択するとき、またはユーザが何も入力しない場合、自動動作を設定して、全てのＡＭＷＩＴ測定を出力ワイヤー経路の全組合せに対して自動で行なうことができる。
【００２９】
図５，５Ａ及び５Ｂは手動動作モードのプロセスフローを示している。ステップＳ５０では、機体尾翼番号のような識別情報を基準として入力することができる。ステップＳ５２では、マトリクス・スイッチ１２をディスプレイ３０に表示してユーザがＴＤＲテスター１４及びＤＭＭテスター１６のいずれと接続するかを切り替えることができる。すなわち、ユーザはＴＤＲテストまたは特性テストを入力装置３２または３４を通して行なうことができる。ディスプレイ３０がタッチパネルである場合、ユーザは、ディスプレイ３０に表示されるＴＤＲテスト及びＤＭＭテストを表わすアイコンに触れることにより、ＴＤＲテストまたは特性テストを直接選択することができる。ステップＳ５４では、ＴＤＲテスター１４またはＤＭＭテスターに接続される出力ピン群１８ａを選択することができる。例えば、２つのラインを有するケーブルをテストする場合、出力ピン群１８ａのうちの２つのピンを選択して、ＴＤＲテスター１４またはＤＭＭテスター１６にマトリクス・スイッチ１２を通して接続する。ＴＤＲテストをステップＳ５６で選択すると、ステップＳ５７でＴＤＲテストメニューがディスプレイ３０にグラフィック・インターフェイス・ユニット２０を通して表示され、続いて、ＴＤＲプロセスフローが図５Ａに示すように表示される。ＤＭＭテストをステップＳ５８で選択する場合、ＤＭＭテストメニューがディスプレイ３０に表示され、続いて、ＤＭＭテスト・プロセス・フローが図５Ｂに示すように表示される。
【００３０】
図５Ａにおいて、ＴＤＲテストが手動動作モードで選択され、ＴＤＲテスターが出力ピン群１８ａに接続されると、ステップＳ５０１でテスト対象ケーブルが選択出力ピン群１８ａに接続される。ステップＳ５０２では、テスト対象ケーブルの、ケーブル端に関する基準ポイントが設定される。ステップＳ５０３では、テスト対象ケーブルのＴＤＲ波形を取得する。テスト対象ケーブルのＴＤＲ波形を取得した後、ステップＳ５０４において、断線または短絡のようなケーブル故障を検出し、故障の位置を特定する。ステップＳ５０５では、故障箇所までの距離がディスプレイ３０に表示される。好適には、コンピュータ１０またはＡＭＷＩＴは更にメモリまたは記録媒体を備え、これにより、種々の機体に関するＡＭＷＩＴのテスト結果を保存する。例えば、ディスプレイ３０に表示する他に、故障を修復するまで、故障箇所までの距離もメモリまたは記録媒体にステップＳ５０５で保持することができる。ＴＤＲテストをテスト対象ケーブルに対して行なった後、ユーザは擦り切れ検出を行なうかどうかを判断することができる。ユーザが擦り切れ検出を行なう必要が無いとステップＳ５０６で判断すると、プロセスはステップＳ５０７に進む。ステップＳ５０７では、ケーブルの別のワイヤーまたは別のワイヤー経路をテストする場合、プロセスはステップＳ５０２に戻ってＴＤＲテストを別のワイヤーに対して、または別のワイヤー経路に沿って実施する。ステップＳ５０２からＳ５０７までのプロセスを、ケーブルの全ワイヤーまたは全ワイヤー経路をテストするまで繰り返す。コネクタ１８に接続される全ワイヤー、及び全ワイヤー経路をテストしてしまうと、メインメニューがディスプレイ３０に表示されて、他のタイプのテスト動作を実行するか、または同じタイプのテストを他のケーブルに対して実施することができる。
【００３１】
図５Ａでは、ユーザがステップＳ５０６でＴＤＲ波形の特徴抽出を行なう選択を行うと、テスト対象ケーブルのＴＤＲ波形が得られる。テスト対象ケーブルのＴＤＲ波形のベースラインをステップＳ５０８で拡大する。ステップＳ５０９では、ベースラインのしきい値レベルを設定して、しきい値レベルを超える全ての突起をステップＳ５１０で、擦り切れが生じている可能性があるものとして検出することができるようにする。ステップＳ５１０では、突起の存在、すなわち、生じている可能性のある擦り切れが検出されるだけでなく、擦り切れまでの距離に対応する位置も検出することができる。ステップＳ５１１では、擦り切れまでの距離をＴＤＲ波形から特定する。ステップＳ５１２では、ユーザはＴＤＲテストを実施すべき他のワイヤー群またはワイヤー経路群があるかどうかを判断することができる。更に、テストすべきワイヤー経路が無いか、またはワイヤーの全組合せに対するテストが実施された場合、プロセスはメインメニューに戻る。テストすべき他のワイヤーまたはワイヤー経路が幾つか残っている場合、プロセスはステップＳ５０２に戻って同じテスト手法を繰り返す。
【００３２】
図５を参照すると、ＤＭＭテストを選択してテスト対象ケーブルにテストを実施すると、選択済み出力ピン群１８ａをステップＳ５６でＤＭＭテスターに接続し、その後、図５Ｂに示すプロセスフローが続く。図５に示すように、ＤＭＭテスター１６を選択済み出力ピン群１８ａにマトリクス・スイッチ１２を通して接続した後、ステップＳ５２１でテスト対象ケーブルをコネクタ１８に接続する。ステップＳ５５２では、ユーザはＤＭＭテスター１６をマルチメーターまたは関数発生器として適用するように選択を行なうことができる。ＤＭＭテスター１６を関数発生器として使用する場合、動作モード、すなわちＡＣモードまたはＤＣモードをステップＳ５５３で選択する。動作モードを選択した後、ステップＳ５５４で印加電圧レベルを選択し、ステップＳ５５５で印加電圧の周波数を選択する。ＤＭＭテスターを特性テスターとして使用する場合、テスト対象特性をステップＳ５５６で選択し、選択された特性をステップＳ５５７ａ〜Ｓ５５７ｇでテストする。特性測定は、抵抗測定（ステップＳ５５７ａ）、絶縁抵抗測定（ステップＳ５５７ｂ）、リーク電流測定（ステップＳ５５７ｃ）、周波数測定（ステップＳ５５７ｄ）、電流測定（ステップＳ５５７ｅ）、パルス幅測定（ステップＳ５５７ｆ）、及び電圧測定（ステップＳ５５７ｇ）、容量測定及びインダクタンス測定を含む。選択した測定を接続されたケーブルに対してステップＳ５５７ａ〜５５７ｇで実施した後、他の測定を同じケーブルに対して実施するかどうかをステップＳ５５８で判断する。他の測定を実施しない場合、他のワイヤー経路またはケーブルをテストするかどうかをステップＳ５５９で判断する。他のワイヤー経路またはケーブルに対する測定を実施しない場合、プロセスは図４に示すようにメインメニューに戻る。他のワイヤー経路またはケーブルに対する測定を実施する場合、プロセスはステップＳ５５１に戻って、同じプロセスを繰り返して種々の測定を行なう。ユーザがステップＳ５５８で他の測定を同じケーブルに対して実施すると決めると、プロセスはステップＳ５５６に戻って、全ての必要な測定が行なわれるまで同様なプロセスが繰り返される。
【００３３】
図４を参照すると、自動動作モードを選択すると、図６に示すプロセスフローが実行される。図６に示すように自動動作モードを選択すると、テスト対象ケーブルがコネクタ１８に接続されて、ステップＳ６０１でテストが実施される。好適には、ケーブルの一端のみをコネクタ１８に接続して、後続のテストを実施する。次に、短絡／断線テストをテスト対象ケーブルに対して実施する。ケーブルが複数のラインを含む場合、短絡／断線テストをケーブルの全ラインに対して実施する。短絡／断線テストのテスト結果をステップＳ６０３で表示し、保存する。ステップＳ６０４では、絶縁テストをケーブルの全ラインに対して実施する。好適には、絶縁テストをケーブルに含まれる全てのラインペアに対しても実施する。上に記載したように、絶縁テストは約１０ＶＤＣの低電圧で実施することができる。リーク電流ＩｌｅａｋをステップＳ６０５でケーブルの全ラインと接地の全組合せに対して測定する。ステップＳ６０６では、ケーブルの各ラインの絶縁抵抗を算出し、この場合、絶縁抵抗Ｒｉｎｓは１０をリーク電流Ｉｌｅａｋで除した値に等しい。すなわち、Ｒｉｎｓ＝１０／Ｉｌｅａｋとなる。次に、絶縁抵抗値を保存し、絶縁不良リストをステップＳ６０９で表示する。絶縁不良を表示し、上述のテストを実施した後、全てのライン組合せに対する特徴抽出テストをステップＳ６１０で実施する。特徴抽出テストの実施プロセスについて図６Ａに更に示す。
【００３４】
図６Ａに示すように、特徴抽出テストの実施するために、短絡／断線テストから得られるＴＤＲ波形をステップＳ６１２で検索する。次に、ＴＤＲ波形のベースラインをステップＳ６１３で拡大し、ベースラインのしきい値レベルをステップＳ６１４で設定する。ステップＳ６１５では、しきい値レベルを超える信号突起の位置を特定し、擦り切れ値として保存する。ステップＳ６１６では、前記しきい値レベルよりも低い第２の低しきい値レベルを設定し、第２の低しきい値レベルを超える突起を可能性のある擦り切れ不良として保存する。次に、全ての擦り切れ不良の位置をステップＳ６１７で表示し、保存する。
【００３５】
実際には、本明細書に記載した特徴及び実施形態の各々はそれ自体で、または他の特徴及び実施形態の一つ以上と組み合わせて使用することができる。従って、本発明は例示としての実施形態に制限されるのではなく、請求の範囲の有効性を維持できる最も広範囲の合理的な観点に従って請求の範囲により定義されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明による航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスターの機能ブロック図である。
【図２】図１に示す航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスターの別の特徴を示す。
【図３】Ａはテスト対象ケーブルから得られる時間領域反射率波形を示し、Ｂは図３Ａに示す波形のベースラインを拡大した様子を示す。
【図４】本発明が提供する航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスターの動作モードを示す。
【図５】本発明が提供する航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスターの手動動作を示す。
【図５Ａ】本発明が提供する航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスターの手動動作を示す。
【図５Ｂ】本発明が提供する航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスターの手動動作を示す。
【図６】本発明が提供する航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスターの自動動作を示す。
【図６Ａ】図６に示す自動動作に続く波形の特徴抽出プロセスフローを示す。
【図１】
2006518030.tif 000003
【図２】
2006518030.tif 000004
【図３】
2006518030.tif 000005
【図４】
2006518030.tif 000006
【図５】
2006518030.tif 000007
【図５Ａ】
2006518030.tif 000008
【図５Ｂ】
2006518030.tif 000009
【図６】
2006518030.tif 000010
【図６Ａ】
2006518030.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成16年6月4日(2004.6.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスターであって、
時間領域反射率測定テストを実施するように動作する時間領域反射率計と、
特性テストを実施するように動作するデジタル・マルチメーターと、
複数のワイヤーの接続を可能にする複数の出力ピンを含むコネクタであって、シングルエンド接続方式及びダブルエンド接続方式において複数のワイヤーを接続するように動作するコネクタと、
複数の入力／出力チャネルを含むマトリクス・スイッチとを備え、複数の入力／出力チャネルの各々は、各出力ピンが一つ以下の入力／出力チャネルに接続されるように前記コネクタの対応する出力ピンに接続された一端と、前記時間領域反射率計と前記デジタル・マルチメーターとの間で切り替わる他端とを有する、航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスター。
【請求項２】
請求項１記載の航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスターにおいて、前記時間領域反射率計、前記デジタル・マルチメーター、及び前記マトリクス・スイッチがコンピュータに集積されている、航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスター。
【請求項３】
請求項２記載の航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスターにおいて、前記コンピュータはラップトップ・パーソナル・コンピュータを含む、航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスター。
【請求項４】
請求項１記載の航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスターは、更に、ユーザによる動作モードの選択を可能にするメインメニューを提供し、かつテスターの現時点の動作状態を表示するグラフィック・ユーザ・インターフェイスを備える、航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスター。
【請求項５】
航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスターであって、
時間領域反射率測定テストを実施するように動作する時間領域反射率計と、
特性テストを実施するように動作するデジタル・マルチメーターと、
複数のワイヤーの接続を可能にする複数の出力ピンを含むコネクタと、
複数の入力／出力チャネルを含むマトリクス・スイッチとを備え、複数の入力／出力チャネルの各々は、前記コネクタの対応する出力ピンに接続された一端と、前記時間領域反射率計と前記デジタル・マルチメーターとの間で切り替わる他端とを有し、Ｎ個の出力ピンを選択してテストする場合に、Ｎ×（Ｎ−１）／２個のワイヤー経路が形成される、航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスター。
【請求項６】
請求項１記載の航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスターにおいて、前記コネクタは６０個の出力ピンを含む、航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスター。
【請求項７】
請求項６記載の航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスターにおいて、前記マトリクス・スイッチは６０個の入力／出力チャネルを含む、航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスター。
【請求項８】
請求項１記載の航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスターにおいて、更に、ケーブルをテスト対象の前記コネクタに自動的に接続するソフトウェアを備える、航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスター。
【請求項９】
請求項１記載の航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスターにおいて、前記時間領域反射率計は、テスト対象ケーブルから得られる時間領域反射率測定波形のベースラインを拡大して、ベースラインに亘って設定されるしきい値レベルを超える全ての突起を検出することにより、擦り切れの位置を特定するように動作する、航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスター。
【請求項１０】
請求項１記載の航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスターは更に、前記コンピュータに集積されてテスターの動作を制御するプロセッサを備える、航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスター。
【請求項１１】
請求項１記載の航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスターは、更に、
航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスターの動作メインメニュー及び現時点の動作状態を表示するディスプレイと、
ユーザが動作モードを選択することができるようにする少なくとも一つの入力装置と、を備える、航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスター。
【請求項１２】
請求項１記載の航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスターにおいて、前記デジタル・マルチメーターは、更に関数発生器及びカウンター・タイマーを含む、航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスター。
【請求項１３】
複数のラインを含むケーブルをテストする方法であって、
前記ケーブルの各ラインの一端を時間領域反射率計に接続すること、
時間領域反射率測定テストを前記ケーブルの各ラインに対して実施すること、
時間領域反射率測定テストを前記ケーブルの各２つのラインの間に形成される各ワイヤー経路に対して実施すること、
時間領域反射率測定波形を前記ワイヤー経路群のうちの少なくとも一つから取得すること、
前記時間領域反射率測定波形のベースラインを拡大すること、
前記ベースラインのしきい値レベルを設定すること、
しきい値レベルを超える波形の全ての突起を擦り切れとして特定すること、備える方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の方法は、更に、時間領域反射率測定テストを前記ライン群と接地との間に形成される複数のワイヤー経路に対して実施する工程を含む、方法。
【請求項１５】
請求項１３記載の方法は、更に、特性テストを前記ライン群と接地との間に形成される複数のワイヤー経路に対して実施する工程を含む、方法。
【請求項１６】
請求項１３記載の方法は、更に、低電圧絶縁測定を各ワイヤー経路に対して実施する工程を含む、方法。
【請求項１７】
請求項１６記載の方法において、テスト対象ワイヤー群の破壊及びワイヤー群へのストレス印加を防止するために、低電圧絶縁測定が１０ＶＤＣ以下の電圧で実施される、方法。
【請求項１８】
請求項１４記載の方法において、時間領域反射率測定テストを各ラインに対して実施する工程は、ラインの信号伝搬速度及び誘電率を求めることを含む、方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の方法において、前記信号伝搬速度は誘電率の関数である、方法。
【請求項２０】
請求項１８記載の方法は更に、
テスト対象の一つのラインの長さＤを取得すること、
前記ラインの一端の断線を検出するために時間Ｔをカウントすること、
前記ラインの信号伝搬速度を、長さＤを光速及び時間Ｔで除算して算出することを備える、方法。
【請求項２１】
請求項２０記載の方法は、更に、誘電率を前記信号伝搬速度から求める工程を含む、方法。
【請求項２２】
航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスターであって、
複数のワイヤーを有するケーブル上で時間領域反射率測定テストを実施するように動作する時間領域反射率計と、
前記ケーブル上で特性テストを実施するように動作するデジタル・マルチメーターと、
複数のワイヤーを接続する複数の出力ピンと、
前記複数の出力ピンと前記時間領域反射率計又は前記デジタル・マルチメーターとを相互に接続する複数の入力／出力チャネルを有するマトリクス・スイッチであって、複数のワイヤーがシングルエンド接続方式でそれぞれの出力ピンに接続されるとき、各ワイヤーは一つの入力／出力チャネルのみに接続されるように、前記複数の出力ピンの数が前記複数の入力／出力チャネルの数と同じになっている、マトリクス・スイッチと、を備える航空機用の多機能なワイヤー及び絶縁テスター。
【国際調査報告】
2006518030.tif 000012