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非接触放電試験方法及び装置 新技術説明会

国内特許コード P150011377
整理番号 S2013-0419-N0
掲載日 2015年2月20日
出願番号 特願2013-004497
公開番号 特開2014-137227
登録番号 特許第6103353号
出願日 平成25年1月15日(2013.1.15)
公開日 平成26年7月28日(2014.7.28)
登録日 平成29年3月10日(2017.3.10)
発明者
  • 大塚 信也
  • 山口 裕貴
  • 津端 裕之
出願人
  • 国立大学法人九州工業大学
  • 株式会社SUBARU
発明の名称 非接触放電試験方法及び装置 新技術説明会
発明の概要 【課題】電磁ノイズ環境の悪い中で行う非接触放電試験において、微弱な発光を検出して、放電の発光強度波形を処理することで放電のエネルギーを評価する。
【解決手段】測定対象に電圧や電流を印加することにより放電の発光をさせた発光強度波形を、シールドして配置された発光測定器を用いて測定し、同時に放電の電流波形を、シールドして配置された電流測定装置で測定して、それらの波形を解析した解析データとの関係を、測定対象に印加した印加電源情報に基づいて記録したデータベースを作成する。測定対象の放電によって発生した電磁波を基準にして、測定対象から発生した放電の発光の強度波形を測定する。この強度波形を解析することにより求められた発光データを、データベースに記録されているデータと比較することにより、放電の大きさを値として推定する。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要



CFRP(炭素繊維強化プラスチック)を主翼や機体構造に持つ新しい航空機は、例えば主翼に落雷があった場合、CFRPに取付けてあるファスナ(金属製の締付けボルト)で放電(=ボルテージスパーク)或いはスパーク(=サーマルスパークやアーク)が発生すると、翼内に蓄えられている燃料に引火し爆発の危険性があるため、放電発生の抑制が重要となっている。引火発生のしきい値は、放電エネルギーが200μJであるとされている(規格あり)。





このような新しい部材について、開発技術の有効性や健全性を評価する試験が必要であり、これが耐雷試験である。航空機の耐雷試験の一つに、雷インパルス電流印加時に放電或いはスパーク発生有無の評価項目がある。この試験では、雷撃を模擬した波形でピーク値が数10kA~200kAの大きな電流を試料に通電することになる。





従来(規格)は、フィルムカメラによる発光像の測定であり、入力エネルギーが200uJで発光がフィルムに写っているかどうかで評価していた。そのため、対象観測物が見通せる場所へカメラを設置する必要があることや、複数の場所を評価するために複数台のカメラを設置する必要があり、設置場所の確保が困難であった。さらには、フィルムのISO感度やレンズのF値の指定はあるが、発光のエネルギーの定量的な評価は原理的に困難であることなどが問題であった。カメラが設置できない場合は、水素ガスを含む混合ガスを充填して爆発検査が実施されているが、この場合、爆発があってもその発生場所が特定できない課題もあった。





そのために、航空機の耐雷試験において、放電或いはスパークの有無や、有りの場合はそのエネルギーを評価する発光検出技術の開発が望まれている。特許文献1は、航空機の耐雷試験ではないが、ガス絶縁機器内部の部分放電発光を、発光検出器(受光素子)により、検出し、評価する技術を開示している。この発光検出器には、部分放電発光(特に300nm~600nmの波長領域)の検出感度が高い受光素子、例えば、光電子増倍管(PMT)、或いは高感度のフォトダイオードを用いる。受光素子の出力は測定装置(例えば、オシロスコープなどの波形観測装置)で観測する。





しかし、耐雷試験では、試料の、特にファスナF付き試料の場合は、ファスナ周辺からの放電或いはスパークを計測するために、ガス絶縁機器内部の部分放電発光の検出とは異なり、雷撃を模擬した波形でピーク値が数10kA~200kAの大きな電流を試料に通電することになるので、電磁ノイズ環境の悪い中で実施する必要性がある。

産業上の利用分野



本発明は、測定対象の放電或いはスパークを、それに基づく発光現象を光学測定することにより非接触で評価する非接触放電試験方法及び装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
測定対象の放電或いはスパークに基づく発光現象を光学測定して、この測定した光学発光データから放電或いはスパークの大きさを非接触で評価する非接触放電試験方法において、
測定対象に既知の電源より電圧或いは電流を印加することにより放電或いはスパークの発光をさせ、この発光の強度を示す強度波形を発光測定器を用いて測定し、同時に放電或いはスパークの電流波形を電流測定装置で測定して、それらの発光の強度波形及び放電或いはスパークの電流波形を解析した解析データの関係を、前記測定対象に印加した印加電源情報に基づいて記録したデータベースを作成し、
前記測定対象の放電或いはスパークによって発生した電磁波を検出して、該電磁波を放電或いはスパーク発生のタイミング基準にして、前記測定対象から発生した放電或いはスパークの発光の強度波形を、前記発光測定器と同一若しくは同一種の発光測定器を用いて測定し、
前記測定した放電或いはスパークの発光の強度波形を解析することにより求められた発光データを、前記データベースに記録されているデータと比較することにより、放電或いはスパークの大きさを値として推定する、
ことから成る非接触放電試験方法。

【請求項2】
前記既知の電源としてインパルス電源を用いて放電或いはスパークの発光をさせ、前記印加電源情報を電流検出器或いは電圧検出器を用いて検出する耐雷試験を行う請求項1に記載の非接触放電試験方法。

【請求項3】
前記放電或いはスパークの大きさは、放電或いはスパークの電流のピーク値、放電或いはスパークの電流の積分値である電荷量、又は放電或いはスパークのエネルギー値である請求項1に記載の非接触放電試験方法。

【請求項4】
前記放電或いはスパークの大きさを、測定した光強度波形のピーク値或いは光強度波形の面積で評価する請求項1に記載の非接触放電試験方法。

【請求項5】
測定対象の放電或いはスパークに基づく発光現象を光学測定して、この測定した光学発光データから放電或いはスパークの大きさを非接触で評価する非接触放電試験装置において、
測定対象に既知の電源より電圧或いは電流を印加することにより放電或いはスパークの発光をさせ、この放電或いはスパークの発光の強度を示す強度波形を、シールドして配置された発光測定器を用いて測定し、同時に放電或いはスパークの電流波形を、シールドして配置された電流測定装置で測定して、それらの発光の強度波形及び放電或いはスパークの電流波形を解析した解析データの関係を、前記測定対象に印加した印加電源情報に基づいて記録したデータベースと、
前記測定対象の放電或いはスパークによって発生した電磁波を検出するアンテナと、
前記アンテナにより検出された電磁波を放電或いはスパーク発生のタイミング基準にして、前記測定対象から発生した放電或いはスパークの発光の強度波形を、前記発光測定器と同一若しくは同一種の発光測定器を用いて測定して、その波形強度を取得する波形強度取得装置と、
前記波形強度取得装置により取得した波形強度を解析する波形解析部と、
前記波形解析部での解析により求められた発光データを、前記データベースに記録されているデータと比較することにより、放電或いはスパークの大きさを値として推定する比較部と、
推定した結果を表示する表示部と、
から成る非接触放電試験装置。

【請求項6】
前記既知の電源としてインパルス電源を用いて放電或いはスパークの発光をさせ、前記印加電源情報を電流検出器或いは電圧検出器を用いて検出する耐雷試験を行う請求項5に記載の非接触放電試験装置。

【請求項7】
前記放電或いはスパークの大きさは、放電或いはスパークの電流のピーク値、放電或いはスパークの電流の積分値である電荷量、又は放電或いはスパークのエネルギー値である請求項5に記載の非接触放電試験装置。

【請求項8】
前記放電或いはスパークの大きさを、測定した光強度波形のピーク値或いは光強度波形の面積で評価する請求項5に記載の非接触放電試験装置。

【請求項9】
前記発光測定器は、光導波路を用いて前記測定対象に対向配置した請求項5に記載の非接触放電試験装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2013004497thum.jpg
出願権利状態 登録
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