(57)【要約】【課題】どのような布設環境であっても異常の検出を行うことができるシールド電線の異常検出装置を提供する。【解決手段】送受信アンテナＡＴは、１つの点で共振する。サーキュレータ２２には、発振器２１からの進行波Ｗ１が入力されるポートＰ１と、ポートＰ１から入力された進行波Ｗ１の一部である主進行波Ｗ１１が出力されるポートＰ２と、ポートＰ２に入力された受信波Ｗ２及びポートＰ１から入力された進行波Ｗ１の残りの一部である副進行波Ｗ１２が出力されるポートＰ３、が設けられている。ポートＰ３の出力が２つ以上の点で共振するように、同軸ケーブル２３の長さ、損失及びサーキュレータ２２のアイソレーションが調整されていて、発振器２１が、２つ以上の共振点の間で周波数を切り換える。【選択図】図１
2012058049.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド電線に向けて電波を送信すると共に当該送信した電波を受信するアンテナと、前記アンテナが受信した電波に基づいて前記シールド電線の異常を検出する異常検出手段と、を備えたシールド電線の異常検出装置において、
前記アンテナの送信電波の周波数を変更する周波数変更手段を
備えたことを特徴とするシールド電線の異常検出装置。
【請求項２】
前記アンテナに電波を送信させるための信号を出力する発振器と、
前記発振器からの信号が入力される第１ポートと、前記第１ポートから入力された信号の一部が出力される第２ポートと、前記第２ポートに入力された信号及び前記第１ポートから入力された信号の残りの一部が出力される第３ポート、が設けられたサーキュレータと、
前記第２ポート及び前記アンテナ間を接続するケーブルと、を備え、
前記アンテナが、１つの点で共振するアンテナから構成され、
前記第３ポートの出力が２つ以上の点で共振するように、前記ケーブルの長さ、損失及び前記サーキュレータのアイソレーションの少なくとも一つが調整されていて、
前記周波数変更手段が、前記２つ以上の共振点の間で前記発振器の周波数を切り換える
ことを特徴とする請求項１に記載のシールド電線の異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド電線の異常検出装置に係り、特に、シールド電線に向けて電波を送信すると共に当該送信した電波を受信するアンテナと、前記アンテナが受信した電波に基づいて前記シールド電線の異常を検出する異常検出手段と、を備えたシールド電線の異常検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上述したシールド電線として、図１に示すような、高圧電力を供給するためのＣＶケーブル１０が知られている。同図に示すように、ＣＶケーブル１０は、芯線１１と、内部絶縁体としての絶縁体１２と、シールド部材としての銅テープ１３と、外部絶縁体としてのシース１４と、を備えている。
【０００３】
芯線１１は、導電性を有する導体から成る。絶縁体１２は、架橋ポリエチレンなどから成り、芯線１１を被覆する。銅テープ１３は、外部からのノイズの侵入を防止するために設けられている。銅テープ１３は、テープ状に設けられており、絶縁体１２の外周に巻き付けられる。シース１４は、ポリエチレンなどから成り、銅テープ１３を被覆する。
【０００４】
上述したＣＶケーブル１０は、布設状況や経年変化などによって銅テープ１３にずれが生じることがある。このずれにより、芯線１１には、場所によって銅テープ１３が覆われない異常部が生じることがある。これにより、ＣＶケーブル１０の性能品質が劣化するという問題があった。
【０００５】
そこで、上記ＣＶケーブル１０に向けて電波を送信すると共に当該送信した電波を受信するアンテナによってＣＶケーブル１０を走査する異常検出装置が提案されている（特許文献１）。この異常検出装置は、銅テープ１３の有無によるアンテナの受信レベルの変動によって銅テープ１３のずれ検出を行うものである。
【０００６】
上述したＣＶケーブル１０の異常検出装置は、１つの周波数の電波を送受信して異常の検出を行うものであった。しかしながら、ＣＶケーブル１０の布設環境がもしその周波数が使用できない状況だった場合（例えば雑音大、また他の機器に悪影響を与える）、異常の検出を行うことができない、という問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２８１８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、どのような布設環境であっても異常の検出を行うことができるシールド電線の異常検出装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するための請求項１記載の発明は、シールド電線に向けて電波を送信すると共に当該送信した電波を受信するアンテナと、前記アンテナが受信した電波に基づいて前記シールド電線の異常を検出する異常検出手段と、を備えたシールド電線の異常検出装置において、前記アンテナの送信電波の周波数を変更する周波数変更手段を備えたことを特徴とするシールド電線の異常検出装置に存する。
【００１０】
請求項２記載の発明は、前記アンテナに電波を送信させるための信号を出力する発振器と、前記発振器からの信号が入力される第１ポートと、前記第１ポートから入力された信号の一部が出力される第２ポートと、前記第２ポートに入力された信号及び前記第１ポートから入力された信号の残りの一部が出力される第３ポート、が設けられたサーキュレータと、前記第２ポート及び前記アンテナ間を接続するケーブルと、を備え、前記アンテナが、１つの点で共振するアンテナから構成され、前記第３ポートの出力が２つ以上の点で共振するように、前記ケーブルの長さ、損失及び前記サーキュレータのアイソレーションの少なくとも一つが調整されていて、前記周波数変更手段が、前記２つ以上の共振点の間で前記発振器の周波数を切り換えることを特徴とする請求項１に記載のシールド電線の異常検出装置に存する。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように請求項１記載の発明によれば、周波数変更手段により、アンテナの送信電波の周波数を変更できるので、どのような布設環境であっても異常の検出を行うことができる。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、１つの共振点しか有さず、その共振点の周波数でしか異常の検出をできないようなアンテナを用いた場合であっても、第３ポートの出力が２つ以上の点で共振するように、ケーブルの長さ、損失及びサーキュレータのアイソレーションの少なくとも一つが調整されているので、２つ以上の共振点の周波数で異常を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のシールド電線の異常検出装置の一実施の形態を示す構成図である。
【図２】図１に示す送受信アンテナの周波数対受信波特性を示すグラフである。
【図３】図１に示すサーキュレータの周波数対ポートＰ３の出力特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明のシールド電線の異常検出装置（以下単に「異常検出装置」と略記する。）の一実施の形態を示す構成図である。この異常検出装置２０は、シールド電線として例えばＣＶケーブル１０の銅テープ１３の異常を検出する。ここで、銅テープ１３の異常とは、銅テープ１３がずれて、芯線１１の一部に銅テープ１３によって覆われていない部分が生じることを言う。
【００１５】
上記シールド電線としてのＣＶケーブル１０は、背景技術で説明したように、芯線１１と、内部絶縁体としての絶縁体１２と、シールド部材としての銅テープ１３と、外部絶縁体としてのシース１４と、を備えている。芯線１１は、導電性を有する導体から成る。絶縁体１２は、架橋ポリエチレンなどから成り、芯線１１を被覆する。銅テープ１３は、テープ状に設けられており、絶縁体１２の外周に巻き付けられている。シース１４は、ポリエチレンなどから成り、銅テープ１３を被覆する。
【００１６】
異常検出装置２０は、アンテナとしての送受信アンテナＡＴと、発振器２１と、サーキュレータ２２と、ケーブルとしての同軸ケーブル２３と、受信回路２４と、を備えている。送受信アンテナＡＴは、ＣＶケーブル１０の長手方向に沿って走査できるように図示しない取付部によってＣＶケーブル１０に取り付けられている。上記発振器２１は、発振して上記送受信アンテナＡＴに向かう進行波Ｗ１を出力する。
【００１７】
発振器２１としては、基準周波数の入力信号を出力する基準発振器、電圧に応じて出力周波数が変化するＶＣＯ（電圧制御発振器）、ＶＣＯの出力を分周する分周器、基準発振器の出力と分周器の出力との位相差を出力する位相比較器及び位相比較器から出力される位相差を直流化してＶＣＯに対して出力するループフィルタ（いずれも図示せず）から成るＰＬＬ周波数シンセサイザを用いている。この発振回路２１の出力（即ちＶＣＯの出力）周波数ｆVCOは下記の式（１）に示すようになる。
ｆVCO＝［（Ｐ×Ｂ）＋Ａ］×ｆREFIN／Ｒ  …（１）
【００１８】
上記Ｐはプリスケーラの値、Ｂ（１３ビット）及びＡ（６ビット）、ＲはＰＬＬ内のカウンタ値、ｆREFINは基準発振器の周波数である。Ｒカウンタを１０とすることでｆVCOはＰ×Ｂ＋Ａ（ＭＨｚ）となる。なお、Ｐの値は８、１６、３２、６４の内どれかを選択することとなり、ここでは３２とした。例えば、ＶＣＯの出力、即ち発振器２１の出力を５７５０ＭＨｚとしたい場合、Ｂカウンタ＝１７９（２進：0000010110011）、Ａカウンタ＝２２（２進：010110）とすればよい（３２×１７９＋２２＝５７５０）。例えばディップスイッチなどを用い、ディップスイッチの値によってこのＢカウンタ及びＡカウンタの値をプログラム上で変えることにより任意の周波数を設定することができる。
【００１９】
上記サーキュレータ２２は、発振器２１からの進行波Ｗ１が入力される第１ポートとしてのポートＰ１と、ポートＰ１から入力された進行波Ｗ１の一部である主進行波Ｗ１１が出力される第２ポートとしてのポートＰ２と、ポートＰ２に入力された送受信アンテナＡＴの受信波Ｗ２及びポートＰ１に入力された進行波Ｗ１の残りの一部である副進行波Ｗ１２との干渉波が出力される第３ポートとしてのポートＰ３と、が設けられている。
【００２０】
詳しく説明すると、サーキュレータ２２においては、発振器２１からの進行波Ｗ１がポートＰ１に入力される。このポートＰ１に入力された進行波Ｗ１は、分流されてポートＰ２及びポートＰ３にそれぞれ主進行波Ｗ１１及び副進行波Ｗ１２として出力される。なお、上記ポートＰ１に入力された進行波Ｗ１のほとんどは、ポートＰ２から出力されるため、主進行波Ｗ１１と副進行波Ｗ１２とのパワーを比べると、主進行波Ｗ１１>>副進行波Ｗ１２となる。
【００２１】
ポートＰ２から出力された主進行波Ｗ１１は、同軸ケーブル２３を通って送受信アンテナＡＴに伝送される。送受信アンテナＡＴに達した主進行波Ｗ１１の一部は、送受信アンテナＡＴから送信電波Ｗ３として放射される。この放射された送信電波Ｗ３がＣＶケーブル１０の芯線１１又は銅テープ１３で反射されて反射波Ｗ２１として再び送受信アンテナＡＴで受信される。この送受信アンテナＡＴで受信された反射波Ｗ２１が同軸ケーブル２３を通ってポートＰ２に入力される。
【００２２】
また、送受信アンテナＡＴに達した主進行波Ｗ１１の残りの一部は、送受信アンテナＡＴで反射される。この送受信アンテナＡＴで反射された反射波Ｗ２２が同軸ケーブル２３を通ってポートＰ２に入力される。即ち、ポートＰ２には、反射波Ｗ２１と反射波Ｗ２２との干渉波が受信波Ｗ２として入力される。このポートＰ２に入力された受信波Ｗ２は、ポートＰ３から出力される。ポートＰ３からは、上述したように副進行波Ｗ１２も出力されているので、ポートＰ３は、受信波Ｗ２と副進行波Ｗ１２との干渉波が出力される。
【００２３】
上記同軸ケーブル２３は、サーキュレータ２２のポートＰ２と送受信アンテナＡＴとの間に設けられたケーブルである。上記受信回路２４は、検波回路２４１と、判別回路２４２と、警報回路２４３と、を備えている。検波回路２４１は、上述したサーキュレータ２２のポートＰ３から出力される受信波Ｗ２と副進行波Ｗ１２との干渉波を受信して、その受信レベルを判別回路２４２に対して出力する。判別回路２４２は、例えば一定時間経過する毎に、又は、ＣＶケーブル１０を一定距離走査する毎に検波回路２４１から出力された受信レベルと予め定めた閾値とを比較して銅テープ１３がずれていると判別したとき、その旨を警報回路２４３に対して出力する。警報回路２４３は、判別回路２４２が銅テープ１３のずれを判別したとき警報を発生する。
【００２４】
次に、上述した送受信アンテナＡＴのさらに詳細について説明する。一般に、送受信アンテナＡＴは、金属体に近接するとアンテナインピーダンスが低下して送受信アンテナＡＴと給電路である同軸ケーブル２３とのインピーダンス整合が取れなくなり送受信アンテナＡＴでの反射波Ｗ２２が大きくなる。
【００２５】
よって、銅テープ１３がある正常部分を送受信アンテナＡＴで走査したときは、送受信アンテナＡＴと金属体である銅テープ１３とが近接して送受信アンテナＡＴでの反射波Ｗ２２が大きくなる。これに対して、銅テープ１３にずれが生じている異常部分を送受信アンテナＡＴで走査したときは、送受信アンテナＡＴと銅テープ１３とが近接しなくなり送受信アンテナＡＴでの反射波Ｗ２２が小さくなる。従って、反射波Ｗ２２を見ることで銅テープ１３の異常を検出することができる。そこで、上述した送受信アンテナＡＴとしては、銅テープ１３の有無によりアンテナインピーダンスが変化するようにＣＶケーブル１０に近接配置されている。
【００２６】
上述のようにＣＶケーブル１０に対して配置された送受信アンテナＡＴの周波数対受信波特性は、図２に示すようになる。図２は、銅テープ１３のずれがない正常品、銅テープ１３のずれが５ｍｍ、１２ｍｍ、２５ｍｍの異常品をそれぞれ送受信アンテナＡＴを用いて走査したときの周波数対反射波Ｗ２を示すグラフである。
【００２７】
同図に示すように、共振周波数付近（５．７１ＧＨｚ〜５．７２ＧＨｚ）においては、正常品を走査したときは受信波Ｗ２のレベルは約−１１ｄＢとなり、銅テープ１３のずれが５ｍｍ、１２ｍｍ、２５ｍｍの異常品をそれぞれ走査したときは反射波Ｗ２のレベルは約−１６ｄＢ、−２６ｄＢ、−４７ｄＢとなり、正常品との差を大きくすることができる。また、同図に示すように、銅テープ１３のずれ幅に対する受信波Ｗ２の変化は周波数に大きく影響されるものであり、反射波Ｗ２の変化が見られる共振周波数付近のみであり、非常に狭い。
【００２８】
ところで、上述したようにサーキュレータ２２のポートＰ３から出力される信号は、上記受信波Ｗ２だけでなく、受信波Ｗ２と副進行波Ｗ１２とを干渉させた干渉波である。そこで、図３に示すように、ポートＰ３の出力、即ち受信波Ｗ２と副進行波Ｗ１２との干渉波が２つ以上の点で共振するように、同軸ケーブル２３の長さ、損失や、サーキュレータ２２のアイソレーションを調整している。詳しくは、様々な長さや損失の複数種類の同軸ケーブル２３や様々なアイソレーションの複数種類のサーキュレータ２２の中からポートＰ３の出力が２つ以上の点で共振するようなものを選択している。なお、サーキュレータ２２のアイソレーションとは、主進行波Ｗ１１と副進行波Ｗ１２との比率である。
【００２９】
同図に示すように、ポートＰ３の出力は、５．７１〜５．７３ＧＨｚ付近と、５．６８〜５．７４ＧＨｚ付近と、の２点で共振している。よって、図２に示す受信波Ｗ２だけの特性と異なり、幅２５ｍｍ程度までの銅テープ１３のずれ検出及びずれ幅推定であれば５．７１〜５．７３ＧＨｚが使用でき、１０ｍｍ程度のずれ検出であれば５．６８〜５．７４ＧＨｚを使用できることが分かる。
【００３０】
上述した構成の異常検出装置２０によれば、ＣＶケーブル１０の布設環境に合わせて、５．７１〜５．７３ＧＨｚが使用できなければ、５．６８〜５．７４ＧＨｚの進行波Ｗ１を出力するように発振器２１を制御し、５．６８〜５．７４ＧＨｚが使用できなければ、５．７１〜５．７３ＧＨｚの進行波Ｗ１を出力するように発振器２１を制御することができる。これにより、送受信アンテナＡＴの送信電波の周波数を変更できるので、どのような布設環境であっても異常の検出を行うことができる。
【００３１】
また、上述した構成の異常検出装置２０によれば、図２に示すような１つの共振点しか有さず、その共振周波数でしか異常の検出をできないような送受信アンテナＡＴを用いた場合であっても、図３に示すように、ポートＰ３の出力が２つ以上の点で共振するように、同軸ケーブル２３の長さ、損失及びサーキュレータ２２のアイソレーションの少なくとも一つが調整されているので、２つ以上の共振点の周波数でＣＶケーブル１０の異常を検出できる。よってどのような布設環境であってもＣＶケーブル１０の異常の検出を行うことができる。
【００３２】
なお、上述した実施形態によれば、送受信アンテナＡＴをインピーダンスが変化するような位置に配置していたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、送受信アンテナＡＴの共振周波数がずれるような位置に配置することにより、銅テープ１３の有無による受信波Ｗ２の変動量を大きくするようにしてもよい。
【００３３】
また、上述した実施形態によれば、１つの共振点を有する送受信アンテナＡＴを用いて同軸ケーブル２３の長さ、損失及びサーキュレータ２２のアイソレーションの少なくとも一つが調整して、ポートＰ３の出力が２つ以上の点で共振するようにしていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、コスト的に問題がなければ、送受信アンテナＡＴとして、複数の共振点を有するアンテナを用いるようにして、各共振点でＣＶケーブル１０の異常検出を行うようにしてもよい。または、互いに共振点が異なる複数の送受信アンテナＡＴを用いて、各共振点でＣＶケーブル１０の異常検出を行うようにしてもよい。
【００３４】
また、上述した実施形態によれば、発振器２１として、ＰＬＬ周波数シンセサイザを用いることにより、送受信アンテナＡＴから送信される送信電波Ｗ３の周波数を変更していたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、互いに発振周波数の異なる発振器２１を複数用い、送受信アンテナＡＴに進行波Ｗ１を出力する発振器２１を切り換えることにより、送受信アンテナＡＴから送信される送信電波Ｗ３の周波数を変更するようにしてもよい。また、入力電圧に応じて周波数が切り替わる電圧制御発振器２１を用いて送信電波Ｗ３の周波数を変更するようにしてもよい。
【００３５】
また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１０  ＣＶケーブル（シールド電線）
２０  異常検出装置
２１  発振器（周波数変更手段）
２２  サーキュレータ
２３  同軸ケーブル（ケーブル）
ＡＴ  送受信アンテナ（アンテナ）
Ｐ１  ポート（第１ポート）
Ｐ２  ポート（第２ポート）
Ｐ３  ポート（第３ポート）
【図１】
2012058049.tif 000003
【図２】
2012058049.tif 000004
【図３】
2012058049.tif 000005