特許 6681806 線状熱センサをテストする装置及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6681806

(24)【登録日】2020年3月26日

(45)【発行日】2020年4月15日

(54)【発明の名称】線状熱センサをテストする装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   G01K 15/00 20060101AFI20200406BHJP

   B64D 45/00 20060101ALI20200406BHJP

   B64F 5/60 20170101ALI20200406BHJP

   G01M 3/16 20060101ALN20200406BHJP

【ＦＩ】

   G01K15/00

   B64D45/00 A

   B64F5/60

   !G01M3/16 A

【請求項の数】22

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2016-162314(P2016-162314)

(22)【出願日】2016年8月23日

(65)【公開番号】特開2017-75933(P2017-75933A)

(43)【公開日】2017年4月20日

【審査請求日】2019年2月26日

(31)【優先権主張番号】14/885,436

(32)【優先日】2015年10月16日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】510079477

【氏名又は名称】キッダ テクノロジーズ，インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100086232

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 博通

(74)【代理人】

【識別番号】100092613

【弁理士】

【氏名又は名称】富岡 潔

(72)【発明者】

【氏名】アーロン スタンリー ロジャーズ

【審査官】 菅藤 政明

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−３１０５７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１０２４８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２１３９７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第７５７５３７１（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｋ ７／００− ７／４２

Ｇ０１Ｋ １１／００−１１／３２

Ｇ０１Ｋ １５／００

Ｇ０１Ｎ ２９／００−２９／５２

Ｂ６４Ｄ ４５／００−４５／０８

Ｂ６４Ｆ ５／６０

Ｇ０１Ｍ ３／１６− ３／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

それぞれが異なる周波数を有する一連の減衰正弦曲線インパルス信号を生成し、かつ前記減衰正弦曲線インパルス信号を線状熱センサの第１端部に送信するよう構成された信号ジェネレータを備え、前記線状熱センサは、この線状熱センサ内の１つ以上の電気的不連続部において、前記一連の減衰正弦曲線インパルス信号のそれぞれに対応する反射信号を生成するように構成され、更に、
前記線状熱センサの前記第１端部からの反射信号を受信するように構成された反射分析器を備え、前記反射信号は、前記線状熱センサ内の１つ以上の電気的不連続部の位置の指標及び電気的特性の指標を有し、前記反射分析器は、更に、前記受信した反射信号の前記指標に基づいて前記線状熱センサ内の１つ以上の不連続部の位置及び電気的特性を計算するように構成される、線状熱センサテストシステム。

【請求項2】

前記１つ以上の電気的不連続部は、少なくとも前記線状熱センサの前記第１端部に近接する挿入不連続部及び前記線状熱センサの第２端部の終端不連続部を有する、請求項１記載の線状熱センサテストシステム。

【請求項3】

前記減衰正弦曲線インパルス信号の各々は、それぞれ２〜１０サイクルの正弦曲線を備え、それらの全てが同じ周期を有する、請求項１記載の線状熱センサテストシステム。

【請求項4】

前記減衰正弦曲線インパルス信号の各々は、それぞれ３〜５サイクルの正弦曲線を備え、それらの全てが同じ周期を有する、請求項１記載の線状熱センサテストシステム。

【請求項5】

前記減衰正弦曲線インパルス信号の各々は、減衰する振幅包絡線を備え、第１サイクルの振幅が最も大きく、続くサイクルのそれぞれが、先行する全てのサイクルの振幅より小さいかまたは等しい振幅を有する、請求項１記載の線状熱センサテストシステム。

【請求項6】

前記反射分析器は、更に、前記受信した反射信号を、所定の規格基準を満たす線状熱センサを表す固有の信号と比較するように構成される、請求項１記載の線状熱センサテストシステム。

【請求項7】

前記線状熱センサは、同軸状共晶センサを備える、請求項１記載の線状熱センサテストシステム。

【請求項8】

前記線状熱センサは、サーミスタセンサを備える、請求項１記載の線状熱センサテストシステム。

【請求項9】

複数の線状熱センサの直列接続アレイをさらに備える、請求項１記載の線状熱センサテストシステム。

【請求項10】

前記生成された一連の前記減衰正弦曲線インパルス信号のそれぞれの周波数は、１００ｋＨｚより低い、請求項１記載の線状熱センサテストシステム。

【請求項11】

前記生成された一連の前記減衰正弦曲線インパルス信号のそれぞれの周波数は、２０ｋＨｚよりも低い、請求項１記載の線状熱センサテストシステム。

【請求項12】

前記反射分析器は、更に、前記受信した反射信号を、前記生成した減衰正弦曲線インパルス信号と混合するように構成される、請求項１記載の線状熱センサテストシステム。

【請求項13】

前記生成された一連の前記減衰正弦曲線インパルス信号の少なくとも１つの前記周波数は、前記１つ以上の電気的不連続部の最初の一つを横断するように構成される、請求項１記載の線状熱センサテストシステム。

【請求項14】

線状熱センサをテストする方法であって、
それぞれが異なる周波数を有する一連の減衰正弦曲線インパルス信号を生成し、
前記生成した一連の減衰正弦曲線インパルス信号を前記線状熱センサの第１端部に送信し、
前記線状熱センサの前記第１端部で、それぞれが前記生成された一連の前記減衰正弦曲線インパルス信号の１つに対応する一連の反射信号を受信することであって、それぞれが前記線状熱センサ内の１つ以上の電気的不連続部で反射された、前記一連の反射信号を受信し、
前記受信した反射信号の振幅を測定し、
前記受信した反射信号の時間遅延を測定し、
前記受信した反射信号の前記測定した振幅及び位相シフトに基づいて前記線状熱センサ内の前記電気的不連続部の電気的特性を計算する、
ステップを備えた方法。

【請求項15】

前記受信した反射信号の位相シフトを測定することをさらに備えた、請求項１４記載の方法。

【請求項16】

前記受信した反射信号の前記測定した時間遅延に基づいて、前記線状熱センサ内の前記電気的不連続部の位置を計算することをさらに備えた、請求項１４記載の方法。

【請求項17】

前記一連の減衰正弦曲線インパルス信号の生成は、それぞれ２〜１０サイクルの正弦曲線を生成することを含む、請求項１４記載の方法。

【請求項18】

前記一連の減衰正弦曲線インパルス信号の生成は、それぞれ３〜５サイクルの正弦曲線を生成することを含む、請求項１４記載の方法。

【請求項19】

前記一連の減衰正弦曲線インパルス信号の生成は、第１サイクルの振幅が最も大きく、続くサイクルのそれぞれが、先行する全てのサイクルの振幅包絡線より小さいかまたは等しい減衰する振幅包絡線を生成することを備える、請求項１４記載の方法。

【請求項20】

前記受信した反射信号を、所定の規格基準を満たす線状熱センサを表す固有の信号と比較することをさらに備えた、請求項１４記載の方法。

【請求項21】

前記受信した反射信号を、前記生成した減衰正弦曲線インパルス信号と混合することをさらに備えた、請求項１４記載の方法。

【請求項22】

前記一連の減衰正弦曲線インパルス信号の生成は、前記複数の電気的不連続部の最初の一つを横断するように構成された少なくとも一つの減衰正弦曲線インパルス信号を生成することを備える、請求項１４記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、線状熱センサをテストする装置及びその方法に関する。

【背景技術】

【0002】

航空機のエンジンからの排気ガス及び／または圧縮空気は多くの目的に使用することが可能である。空圧モータのインペラを駆動してエネルギを与えるために、排気ガスを搬送することが可能である。これらのインペラ駆動のモータは、電力を発生し、ガスを送り出し、軸を回転する等の種々の機械的機能を実行することができる。排気ガスは、航空機エンジンから離隔した位置に熱を供給するために搬送することが可能である。排気ガスは、温度調整システムの一部として、航空機の温度感知位置（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｌｏｃａｔｉｏｎ）の大気環境を維持するために使用することが可能である。圧縮空気は、客室を加圧するため、または、空圧制御システムの圧力源として使用することが可能である。

【0003】

排気ガスは発熱化学反応の生成物であり、加圧は圧縮される空気の温度を上昇するものであるため、排気ガス及び圧縮空気の双方が、非常に高温である。種々のプレナム、マニホールド、及び、配管が、これらの排ガスをエンジンから、その使用が必要な航空機の種々の位置に送るために使用することができる。このガスの高温度を、これらのプレナム、マニホールド及び配管を直接囲む位置に局所化することが望ましい。これらのプレナム、マニホールド、及び、配管が故障し、排気ガス及び/または圧縮空気の漏洩が生じると、有害作用が引き起こされることがある。

【0004】

線形温度センサを、高温の排ガス及び/または圧縮空気を搬送するプレナム、マニホールド及び配管の近部に沿わせて配置することが可能である。このような線状熱センサは、線状熱センサが横断する位置で、プレナム、マニホールド及び配管の直近の温度のモニタ機能を提供することが可能である。特定の位置において所定の閾値よりも高い温度をこれらの線状熱センサが示すと、航空機のパイロットは、温度過昇状態であると知ることができる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

線状熱センサは、航空機に加えて種々の場所で用いることが可能である。例えば、線状熱センサは、地上、海上、及び/または、航空宇宙応用に使用可能である。これらのセンサは、直線経路に沿った過熱事象の検出が必要な場合に特に有益である。線状熱センサをテストする既知の方法で得られるものは、最適結果に満たない。更に、線状熱センサ及びセンサアレイとインターフェースをとる既知のシステムは、最初の電気的不連続部を越えた熱事象を検出する際に困難に直面する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

装置及び関連する方法は、それぞれ周波数が異なる一連の減衰正弦曲線インパルス信号（damped sinusoidal impulse signals）を生成し、かつそれらの減衰正弦曲線インパルス信号を線状熱センサの第１端部に伝達するように構成された信号ジェネレータを有する、線状熱センサテストシステムに関する。線状熱センサは、その線状熱センサの１つ以上の電気的不連続部において一連の減衰正弦インパルス信号のそれぞれに対応する反射信号を生成するように構成される。線状熱センサテストシステムは、線状熱センサの第１端部から反射信号を受信するように構成された反射分析器を有する。反射信号は、１つ以上の電気的不連続部のそれぞれに対する線状熱センサ内の電気的特性及び位置の指標（indicia）を有する。反射分析器は更に、受信した反射信号の指標に基づいて線状熱センサ内の電気特性及び位置を計算するように構成されている。

【0007】

いくつかの実施形態では、線状熱センサのテスト方法は、それぞれの周波数が相違する一連の減衰正弦曲線インパルス信号を生成するステップを有する。この方法は、生成した一連の減衰正弦曲線インパルス信号を線状熱センサの第１端部に送信するステップを有する。この方法は、線状熱センサの第１端部で、それぞれが一連の減衰正弦曲線インパルス信号の一つに対応する一連の反射信号を受信するステップを有する。反射信号のそれぞれは、線状熱センサ内の１つ以上の電気的不連続部により反射される。この方法は、受信した反射信号の振幅を測定するステップを有する。この方法は、受信した反射信号の時間遅延を測定するステップを有する。この方法は、測定した振幅及び受信した反射信号の位相シフトに基づいて線状熱センサ内の電気的不連続の電気的特性を計算するステップを有する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】熱風ダクト及び熱風ダクトの漏れをモニタする線状熱センサを有する例示的な航空機の平面図である。

【図2】例示的な同軸状共晶塩タイプの線状熱検出器の斜視図である。

【図3】例示的なサーミスタタイプの線状熱検出器の斜視図である。

【図4A】全体が実質的に均一な例示的な線状熱センサの熱マッピングのグラフである。

【図4B】全体が実質的に均一な例示的な線状熱センサの従来の時間領域反射率測定（ＴＤＲ）のグラフである。

【図5A】電気的な不連続部を有する例示的な線状熱センサの熱マッピングのグラフである。

【図5B】電気的な不連続部を有する例示的な線状熱センサの従来の時間領域反射率測定（ＴＤＲ）のグラフである。

【図6】線状熱センサの例示的なテストシステムのブロック図である。

【図7】線状熱センサに送信した例示的な信号及び線状熱センサから受信した例示的な反射信号のグラフである。

【図8】線状熱センサに送信した例示的な信号及び線状熱センサから受信した２つの反射信号のグラフである。

【図9】線状熱センサをテストする例示的な方法のフローチャートである。

【図10】多機能温度過昇検出システム用の例示的な信号処理ユニットのブロック図である。

【図11】例示的な多機能温度過昇検出システムにより生成される例示的な信号の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図１は、熱風ダクト（hot air duct）及び熱風ダクトの漏れをモニタする線状熱センサを有する例示的な航空機の平面図である。図１の記載では、航空機１０は、翼１８の前縁部１６に沿った、エンジン１４で生成された排ガス用の流路を提供する熱風ダクト１２を有する。各熱風ダクト１２に近接して線状熱センサ２０が設けられている。熱風ダクト１２は、前縁部１６に沿った排ガスの流路を提供することができ、例えば、除氷能力を提供することができる。線状熱センサ２０は、熱風ダクト１２に近接しかつこれに沿って延び、熱風ダクト１２に近接しかつこれに沿って温度をモニタする。線状熱センサ２０は熱風ダクト１２の漏洩を検出するために使用することができる。線状熱センサ２０内に送信される信号は、線状熱センサ２０が経験する温度過昇状態、つまり所定の閾値を超える温度を経験する正確な位置を提供するために使用可能な指標（indicia）を有することが可能である。

【0010】

図２は、例示的同軸状共晶塩タイプの線状熱検出器の斜視図である。図２では、例示的な線状熱検出器２０は内部導体２２、多孔絶縁体２４、及び、同軸状に配置された外部導電チューブ２６を有する。多孔絶縁体２４は、共晶塩または誘電性半導体媒体を含浸させることが可能である。種々の共晶塩の化学的性質を使用することが可能である。共晶塩は、例えば、固相のときに高抵抗を有し、液相のときに低抵抗を有する。したがって、線状熱検出器２０の長さに沿ったいずれかの場所が、多孔絶縁体２４に染み込んだ共晶塩の溶融温度よりも低い温度であれば、内部導電体２２及び外部導電体２６が互いに実質的に電気的に絶縁される。しかし、線状熱センサ２０の長さに沿った位置が、多孔絶縁体２４に染み込んだ共晶塩の溶融温度よりも高い温度であれば、電気的な導通が、溶融した共晶塩を通る伝導を介して内部導電体２２と外部導電体２６との間で容易となる。

【0011】

共晶塩または誘電性半導体媒体の種々の構成を使用することができ、それぞれが共晶塩の成分に対する個別の特有の溶融温度を有する。多孔絶縁体２４に充填または染み込ませる種々の方法を実行することが可能である。例えば、多孔絶縁体２４を外部導電体チューブ２６で被覆する前に、多孔絶縁体２４の上にエアロゾルスプレイコーティングを施すことが可能である。多孔絶縁体２４は、多孔絶縁体２４を外部導電チューブ２６で被覆する前に、浸漬被覆することが可能である。そして、多孔絶縁体２４を外部導電チューブ２６で被覆した後、多孔絶縁体２４は、真空充填吸引法（ｖａｃｕｕｍ ｆｉｌｌ ｄｒａｗ ｍｅｔｈｏｄ）を使用して共晶塩を染み込ませることができる。

【0012】

それぞれの製造方法及びそれぞれの材料形態は、その特有の課題（challenge）を提示しうる。多孔絶縁体２４は例えばセラミック材料で形成することが可能である。種々のセラミック材料を使用することが可能であり、その中には脆弱なものがある。多孔絶縁体２４が壊れると、線状熱センサの電気的パラメータは、このような壊れた位置で、壊れていない多孔絶縁体２４のそれとは相違することがある。共晶塩コーティング方法のいずれかは、半導体媒体または共晶塩に浸透の不連続部及び/または空隙を意図せずに生じさせるおそれがある。空隙及び/または不連続部は、一以上の理由により問題となる可能性がある。例えば、空隙が存在すると、線状熱センサ２０は過熱事象の検出に対し鈍感となり、これは共晶塩の状態変化が共晶塩の存在しない場所で発生し得ないからである。それぞれの電気的不連続部は、従来の時間領域反射率測定（ＴＤＲ）法で使用される偶発的なインパルス信号を反射する。過熱事象の位置の提供に従来のＴＤＲが用いられる場合、このような反射は、例えば疑似警報を生じさせる可能性がある。

【0013】

これら及び他の問題により、線状熱センサ２０は、何らかの空隙及び/または不連続部が存在しているかどうか確認するためにテストすることが可能である。線状熱センサ２０は例えば熱的にマッピングすることが可能である。熱マッピングは、共晶塩が溶融するまで、線状熱センサ２０の第１端部の位置で加熱することを含みうる。この後、隣接位置を共晶塩が溶融するまで加熱する。線状熱センサ２０の第１端部と第２端部との間のそれぞれの位置は、共晶塩の溶融ポイントを超える温度に加熱され、多孔絶縁体２４の浸透部内に空隙がないことを保証する。このような熱マッピング工程は、時間を消費し及び/または高価となる。

【0014】

図３は、例示的なサーミスタタイプの線状熱検出器の斜視図である。図３では、例示的な線状熱検出器２０’は、それぞれサーミスタビード（thermistor beads）３０の対向端部に接触するワイヤ２８を有する。隣接する複数のサーミスタビード３０はケイ酸塩フィラー３２で分離されている。シース３４はケイ酸塩フィラー３２、サーミスタビード３０、及びワイヤ２８を取り囲む。サーミスタビード３０は、温度の作用で変化する電気抵抗を有する。したがって、導体２８間の抵抗はサーミスタビード３０の温度を示す。

【0015】

図４Ａ、図４Ｂは、全体が実質的に均一である例示的な線状熱センサのそれぞれ熱マッピング及び従来の時間領域反射率測定（ＴＤＲ）のグラフである。図４Ａでは、グラフ１００は水平軸１０２を有し、線状熱センサ２０の長さに沿った位置を（長さ単位で）表す。グラフ１００は、垂直軸１０４を有し、熱源を使用して発生する共晶塩が溶融する応答時間を（秒単位で）表す。グラフ１００は、その上にプロットした一連の実験データ１０６を有する。各データ１０６は、線状熱センサ２０の長さに沿った特定位置で、内部導体２２と外部導体チューブ２６との間の閾値レベルより上昇する電気的導電性を介して検出される溶融までに必要とする加熱時間を示す。この図は、線状熱センサ２０の長さに沿った各テスト位置に対する約５秒の加熱における共晶塩の溶融を示す。

【0016】

図４Ｂでは、グラフ１１０は、図４Ａで熱的にマッピングした同じ線状熱センサ２０を使用する従来のＴＤＲ応答曲線１１６、１１８を示す。グラフ１１０は、水平軸１１２を有し、時間を表す。グラフ１１０は、反射信号の大きさを表す垂直軸１１４を有する。グラフ１１０は、その上にプロットした実験データ１１６、１１８を有する。実験データ１１６は、線状熱センサ２０の第１端部から測定した反射信号の大きさを表す。約０．１５秒の時間で、反射信号データ１１６のピーク１２０が測定される。ピーク１２０は、線状熱センサ２０の第１端部への信号挿入に伴う電気的不連続部に対応する。ピーク１２０発生後の時間では、反射信号１１６はピーク１２２が測定されるまで実質的に一定である。反射信号データ１１６、１１８のピーク１２２は、それぞれ線状熱センサ２０の開口終端部からの反射を示す。反射信号データ１１８は、反射信号データ１１６と整合しかつ反対に描いてあり、各データセット１１６、１１８は、同じ情報ではあるが線状熱センサ２０の反対側端部から測定した情報を示す。ピーク１２０、１２２の他には、他の顕著なピークは示されておらず、線状熱センサ２０の２つの対向端部上の挿入不連続部及び終端不連続部が検出される以外の他の顕著な電気的不連続部は示されていない。

【0017】

図５Ａ、図５Ｂは、電気的不連続部を有する例示的な線状熱センサのそれぞれ熱マッピング及び従来の時間領域反射率測定（ＴＤＲ）のグラフである。図５Ａでは、グラフ１３０は水平軸１３２を有し、線状熱センサ２０の長さに沿った位置を（長さ単位で）示す。グラフ１３０は垂直軸１３４を有し、熱源を使用して共晶塩の溶融が発生する応答時間を（秒単位で）表す。グラフ１３０は、その上にプロットした一連の実験データ１３６を有する。各データ１３６は、内部導電体２２と外部導電体２６との間の閾値レベルよりも上昇した電気伝導性を介して溶融が検出されるまでの、線状熱センサ２０の長さ方向に沿った特定位置における必要な加熱時間を示す。なお、グラフ１３０の領域１３８内のデータ１３６は、共晶塩の溶融が検出されるまでに長い加熱時間が必要であることを示す。領域１３８内のデータ１３６は、単にテストが終了したときのタイムアウト状態を示すことができ、タイムアウト状態となる前には、溶融による導電性状態になっていない可能性がある。このような長い加熱時間は、領域１３８のｘ座標（すなわち位置座標）に対応する線状熱センサ２０の領域内の共晶塩の空隙を示している可能性がある。この図は、領域１３８以外の全てのテスト位置に対する約５秒の加熱時での共晶塩の溶融を示す。領域１３８の他は、通常のテスト時間により示されるように共晶塩が存在すると考えられる。

【0018】

図５Ｂでは、グラフ１５０は、図５Ａの熱マッピングしたものと同じ線状熱センサ２０を使用した従来のＴＤＲ応答曲線１５６、１５８を示す。グラフ１５０は、水平軸１５２を有し、時間を表す。グラフ１５０は、反射信号の大きさを表す垂直軸１５４を有する。グラフ１５０はその上にプロットした実験データ１５６、１５８を有する。実験データ１５６は線状熱センサ２０の第１端部から測定される反射信号の大きさを表す。約０．１５秒で、反射信号データ１５６内のピーク１６０が測定される。ピーク１６０は線状熱センサ２０の第１端部内の信号挿入に関連する電気的不連続部に対応する。ピーク１６０の発生後の時間では、ピーク１６２が測定されるまで、反射信号１５６は実質的に一定である。反射信号データ１５６のピーク１６２は、線状熱センサ２０の開口終端部からの反射を示す。反射信号データ１５８は、反射信号データ１５６に対して整合しかつ反転して描かれており、各データセット１５６、１５８は同じ情報であるが線状熱センサ２０の対向端部から測定される。なお、ピーク１６０、１６２の他に、他の顕著なピークは示されず、線状熱センサ２０の２つの対向端部における挿入不連続部と終端不連続部の他の顕著な電気的不連続部は検出されない。しかし、この実施例では、既知の電気的不連続部が、図５Ａの領域１３８のｘ座標に対応する位置に存在する。したがって、従来のＴＤＲ測定は、このような電気的不連続部の検出ができない。

【0019】

従来のＴＤＲ測定技術は、線状熱センサ内の共晶塩の空隙に対応する電気的不連続部を検出できないだけでなく、従来のＴＤＲ測定技術は、他の理由により不十分なことがある。例えば、従来のＴＤＲ測定技術は、続く電気的不連続部を確実に検出する十分なエネルギで最初の電気的不連続部を横断しない、インパルス信号を使用することができる。しかし、特別の電気的不連続部を横断するように調整された周波数の正弦曲線インパルス信号は、最初の電気的不連続部の「先を見る（ｌｏｏｋ ｂｅｙｏｎｄ）」ことができる。従来のＴＤＲ測定技術は、高速縁部（fast edge）及び/またはＤＣ内容（DC content）を有するインパルス信号を使用する。高速縁部及び/またはＤＣ内容は、共晶塩及び/または誘電性半導体媒体の分子構造を損傷する可能性がある。しかし、縁部が所定の閾値よりも大きさが小さい最大傾斜を有する減衰正弦曲線インパルス信号は、線状熱センサの媒体を損傷しない。実質的にＤＣ内容物を持たない減衰正弦曲線インパルス信号は、線状熱センサの媒体を損傷することのない信号刺激を提供する。

【0020】

図６は、線状熱センサ用の例示的なテストシステムのブロック図である。図６では、ブロック図２００は、テストシステム２０２、及び、接続ライン２０６、２０８を介して互いに電気的に接続された線状熱センサ２０４を有する。テストシステム２０２は、信号発生器２１０、バッファ／アンプ２１２、入出力インターフェース２１４、センスアンプ２１６、及び、信号分析器２１８を有する。例示的な信号分析器２１８は、反射時間遅延検出器２２０、反射位相検出器２２２、及び、反射振幅検出器２２４を有する。

【0021】

記載の実施形態では、信号ジェネレータ２１０は減衰正弦曲線インパルス信号を生成する。減衰正弦曲線インパルス信号は、２〜１０の間の周期の正弦曲線を有することが可能である。いくつかの実施形態では、減衰正弦曲線インパルス信号は、３〜５の間の周期（ｐｅｒｉｏｄ）を有することが可能である。減衰正弦曲線信号は、振幅包絡線により振幅を調整することが可能である。振幅包絡線（amplitude envelope）は、例えば、続くサイクルの振幅よりも大きな振幅を有する第１サイクルをもたらす減衰振幅包絡線とすることができる。いくつかの実施形態では、第１サイクルの後の続くサイクルのそれぞれは、それに先行する全てのサイクルの振幅よりも小さいかまたは等しい振幅を有することができる。

【0022】

生成された信号は、次いで、バッファ／アンプ２１２により増幅及び/または緩衝される。緩衝され／増幅された信号は、次いで、入出力インターフェース２１４を介して線状熱センサに送られる。次いで、信号は線状熱センサ２０４の長さ２２６に沿って移動する。信号は、電気的不連続部を記録する位置で反射する。反射信号は、次いで、入出力インターフェース２１４を介してセンスアンプ２１６に伝えられる。信号分析器２１８は次いで、反射信号を、生成した信号と比較する。反射信号と生成した信号との間の差は、時間遅延、位相差、及び/または、振幅差を有することができる。これらの差のそれぞれは、記載の実施形態で測定することが可能である。センスアンプ２１６を介して信号分析器２１８に送られた信号は、生成した信号の一部及び反射信号の一部を包含することができる。信号分析器２１８は、センスアンプ２１６により送られた信号を、信号発生器２１０で提供される生成された信号と比較することにより、区別することが可能である。

【0023】

図７は、線状熱センサに送信された例示的な信号、及び、線状熱センサから受信した例示的な反射信号のグラフである。グラフ３００は、水平軸３０２を有し、時間を示す。グラフ３００は、垂直軸３０４を有し、信号の振幅を示す。信号部分３０６、３１０は、図６のセンスアンプ２１６により分析器２１８に送られた信号に対応する。信号３０６は、生成された信号部を表し、信号３１０は、反射した信号部を表す。なお、生成した信号部３０６及び反射信号部３１０の双方は減衰正弦曲線インパルス信号である。信号３０６、３１０のそれぞれは、減衰されたそれぞれの振幅包絡線３０８、３１２を有する。信号３０６、３１０のそれぞれは正弦曲線の３つの周期を有する。

【0024】

しかし、信号３０６、３１０は少なくとも３つの観点で相違する。第１に、振幅の相違３１６は、反射信号部３１０が生成された信号部３０６よりも小さいことを示す。第２に、時間遅延３１４は、反射信号部３１０は生成された信号部３０６に対して遅れていることを示す。第３は、位相差３１８は、生成された信号３０６の位相を振幅包絡線３０８に関して比較したように、振幅包絡線３１２に対して反射信号３１０が位相遅れであることを示す。位相差３１８及び振幅差３１６は、原因となった反射信号部３１０の電気的不連続部の性質を計算するために使用することができる。時間遅延３１４は、反射信号部３１０の原因となった電気的不連続部の位置を判断するために使用することが可能である。

【0025】

記載の実施形態では、時間遅延３１４は、振幅包絡線３０８、３１２がゼロでない時間よりも長い。このような実施形態では、反射信号部３１０は、生成された信号部３０６から分離またはオーバラップしていない。いくつかの実施形態では、時間遅延３１４は、振幅包絡線３０８、３１２がゼロでない時間よりも小さくすることが可能である。このような実施形態では、反射信号部３１０は生成した信号部３０６とオーバラップさせることが可能である。図６の分析器２１８は、時間遅延３１４、振幅の差３１６、及び、位相差３１８を、重複する信号部３０６、３１０から測定することが可能である。測定されたこのようなメトリクス（ｍｅｔｒｉｃｓ）に対して種々の手段を用いることができる。例えば、反射信号部３１０は生成された信号部３０６と混合することが可能である。混合した信号はふるい分け（filtered）することが可能である。この後、例えばフィルタを通した混合信号からメトリクスを引き出すことが可能である。他の例示的な実施形態は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）をオーバラップした信号に実行することができる。ＦＦＴは、位相角、振幅等を使用してメトリクスを引き出すために使用することが可能である。

【0026】

図８は、線状熱センサに送信された例示的信号、及び、線状熱センサから受信した２つの反射信号のグラフである。図８では、グラフ３２０は水平軸３２２及び垂直軸３２４を有する。水平軸３２２は時間を示し、垂直軸３２４は信号の振幅を示す。信号部３２６、３２８、３３０も、図６のセンスアンプ２１６により分析器２１８に送られた信号に対応する。図８のグラフでは、信号部３２６は生成された信号部を表し、信号３２８、３３０は、それぞれ線状熱センサ２０の２つの異なる電気的不連続部から反射した２つの異なる信号部を表す。第１反射部３２８は、生成された信号部３２６に関する時間遅延３３２を有する。第２反射部３３０は生成された信号部３２６に関する時間遅延３３４を有する。

【0027】

生成された信号部３２６の周波数は、生成された信号部３２６が反射信号部３２８に関連する第１電気的不連続部を横断（ｔｒａｖｅｒｓｅ）するように、選定することができる。このような周波数の選定は、第１不連続部の「先を見る」ことのテストシステムの能力を容易とし、続く不連続部の電気的特性及び位置を決定する能力を容易とする。このような続く不連続部は、例えば反射信号部３３０に関連させることができる。生成された信号部３２６が、電気的不連続部を横断する周波数を有する場合、横断される電気的不連続部は、これに入射する生成された信号部３２６の小さな一部を反射するだけであることがある。したがって、反射信号部３２８は、生成された信号部３２６に対して比較的小さな振幅を有するように記載してある。

【0028】

生成された信号部３２６の一部のみが第１電気的不連続部で反射されるため、その入射信号の大部分は線状熱センサ２０に沿って継続することができる。線状熱センサ２０に沿って継続するその大部分は、次に第２電気的不連続部に出会い、これに入射する信号の一部を反射する。生成される信号部３２６の大部分が第２不連続部に入射するため、第２電気的不連続部に関連する反射信号部３３０は、生成した信号部３２６の一部だけが入射した場合よりも大きな振幅を有することができる。大きな振幅の反射信号部３３０は、小さな振幅で反射した信号部よりも、第２電気的不連続部の電気的性質及び位置をより容易に測定することができる。

【0029】

図９は、線状熱センサをテストする例示的な方法のフローチャートである。図９では、線状熱センサをテストする方法４００が、図６に記載のテストシステム２０２の斜視図から示される。方法４００は、ステップ４０２でカウンタＩを初期化することにより開始する。ついで、ステップ４０４で、カウンタＩに関連する周波数を選択する。ステップ４０６で、信号発生器２１０が、周波数ｆ、振幅包絡線Ａを有する減衰正弦曲線インパルス信号Ｓを生成する。ステップ４０８で、信号発生器２１０は、発生した信号を入出力インターフェースに送信し、線状熱センサ２０と電気的に通信する。ステップ４１０で、テストシステムは、生成した信号Ｓに対応する反射信号Ｒを受信する。

【0030】

ステップ４１２で、信号分析器２１８は、それぞれ１以上の電気的不連続部に対応する反射した部分の１以上の遅延時間τ_Nを決定する。ステップ４１４で、信号分析器２１８は、それぞれ１以上の電気的不連続部に対応する反射した部分の１以上の振幅Ａ_Nを決定する。ステップ４１６で、信号分析器２１８は、それぞれ１以上の電気的不連続部に対応する反射した部分と生成した減衰正弦曲線インパルス信号との間の１以上の位相差φ_Nを決定する。ステップ４１８で、信号分析器２１８は、Ａ_N及びφ_Nの決定した値に基づいて、１以上の電気的不連続部に対応する位置Ｌ_Nを計算する。ステップ４２０で、信号分析器２１８は、τ_Nの決定した値に基づいて、１以上の電気的不連続部に対応する電気パラメータｅ_Nを計算する。インデックスＩを、ステップ４２２でインクリメントする。ステップ４２４で、インデックスＩが最大インデックスＩ_MAXと比較される。ステップ４２４で、インデックスＩが最大インデックスＩ_MAXよりも大きくない場合は、方法４００はステップ４０４に戻り、新しいインデックスＩに関連する新しい周波数ｆを選択する。しかし、ステップ４２４で、インデックスＩが最大インデックスＩ_MAXよりも大きい場合は、方法４００が終了する。

【0031】

図１０は、多目的温度過昇検出システム（multi-function over-temperature detection system）の例示的な信号処理ユニットのブロック図である。図１０では、例示的な信号処理ユニット５００が、デジタル波形ジェネレータ５０２、デジタル／アナログ変換器５０４、戻り信号分析フィルタ５０６、振幅及び時間遅延フィルタ５０８、センサデータベース比較器５１０及び出力ジェネレータ５１２を有する。デジタル波形ジェネレータ５０２は、所定の周波数、振幅包絡線及び位相を有する減衰正弦曲線インパルス信号５１６に対応するデジタル波形５１４を形成する。デジタル／アナログ変換器５０４は、形成されたデジタル波形５１４を受け、これを減衰正弦曲線インパルス信号５１６としてアナログ形態に変換する。減衰正弦曲線インパルス信号５１６は、この後、線状熱センサに送るための出力ノード５１８に送る。

【0032】

出力ノード５１８は、更に、戻り信号分析フィルタ５０６に連結され、出力ノード５１８で検出した信号からノイズをふるい分けする。出力ノード５１８は、減衰正弦曲線インパルス信号５１６、及び、接続された線状熱センサ及び/またはアレイから反射した任意の信号の双方を搬送する。戻り信号分析フィルタ５０６はこのような反射信号の周波数を決定でき、ふるい分けした反射信号を振幅及び時間遅延フィルタ５０８に送ることができる。振幅及び時間遅延フィルタ５０８は、戻り信号分析フィルタ５０６から受信した各フィルタ分けした反射信号に対応する振幅包絡線及び時間遅延を決定することができる。

【0033】

センサデータベース比較器５１０は、振幅及び時間遅延フィルタ及び/または戻り信号分析フィルタで決定された反射信号メトリクスを受け取る。センサデータベース比較器５１０は、この後、受け取った反射信号メトリクスを、記憶したメトリクスのデータベースと比較する。これらの記憶したメトリクスは、例えば、良及び/または不良のセンサを表すメトリクスを有することができる。これらのメトリクスは、例えば、予期され及び/または予期されない、反射時間及び/または反射振幅を有することができる。センサデータベース比較器５１０は、その後、比較結果に対応する信号を出力ジェネレータ５１２に送る。出力ジェネレータ５１２は、２つの作動モードを有する。出力ジェネレータ５１２は、合格／不合格（ｐａｓｓ／ｆａｉｌ）結果を１以上の出力ノードに提供するテストモードを有する。例えば出力ジェネレータ５１２は出力ノードに合格／不合格信号を提供することができる。合格／不合格信号が欠陥線状熱センサを示す場合は、出力ジェネレータは、線状熱センサの欠陥位置に対応する信号を出力ノードに提供することができる。作動モードを有することができるジェネレータ５１２では、例えば線状熱センサが温度過昇状態を示したときにアラーム信号を生成することができる。出力ジェネレータ５１２は、反射信号がこのような温度過昇状態を示す場合に、このアラーム信号を出力ノードに提供することができる。このような温度過昇状態の位置は、更に、位置信号を介して出力ノードに通信することができる。

【0034】

図１１は、例示的な多目的温度過昇検出システムで形成される例示的信号の概略図である。図１１では、信号処理ユニット５００が、減衰正弦曲線インパルス信号５２４、５２６、５２８の一連の信号５２０を線状熱センサ５２２に生成する。線状熱センサ５２２は、異なる媒体密度５３４、５３６、５３８が隣接する領域間のそれぞれの不連続部５３０、５３２でそれぞれの減衰正弦曲線インパルス信号５２４、５２６、５２８を反射する。それぞれの反射信号５４０、５４２、５４４は、この後、信号処理ユニット５００で分析される。信号処理ユニット５００は、例えば、反射信号５４０、５４２、５４４及び減衰正弦曲線インパルス信号５２４、５２６、５２８を使用して相互相関ＦＦＴ演算を実行する。各相互相関ＦＦＴ演算は、時間遅延、振幅及び/または位相情報のメトリクスを提供することができる。信号処理ユニット５００は、例えば、反射信号５４０、５４２、５４４から、例えば媒体密度情報５４６を計算することができる。

【0035】

信号処理ユニット５００は、例えば、工場モード及び/またはアプリケーションモードを有することができる。工場モードでは、信号処理ユニット５００は、テストする線状熱センサの合格／不合格メトリクスを決定することができる。アプリケーションモードでは、信号処理ユニット５００は、温度過昇の危険に対する線状熱センサアレイの連続的なモニタリングを提供することができる。

【0036】

種々の実施形態は、種々の方法で使用することができる。例えば、いくつかの実施形態では、線状熱センサテストシステムは、線状熱センサの製造中に使用することができる。このようなテストシステムは、例えば、それぞれ特定のセンサが所定の規格基準（specified standard）に合致しているかどうか判断するために使用することができる。このようなテストシステムは、例えば、共晶塩槽の特定の成分の品質メトリクスを判断するために使用することができる。種々の実施形態は、ある作動方法で使用することができる。例えば、いくつかの実施形態では、線状熱センサテストシステムは、標準のフライト業務中に線状熱センサに作動可能に連結することができる。このようなテストシステムは、例えば、プレナム、マニホールドまたは配管の状態を、パイロットにリアルタイムで報告することができる。テストシステムが温度過昇状態を示す場合に、テストシステムは、このような温度過剰状態となった特定の位置を提供することができる。この位置情報は、温度過昇状態に対するパイロットの対応を容易とすることが可能である。

【0037】

装置及び関連する方法は、それぞれが異なる周波数の一連の減衰正弦曲線インパルス信号を生成し、減衰正弦曲線インパルス信号を線状熱センサの第１端部に送信するように構成された信号ジェネレータを有する線状熱センサテストシステムに関する。線状熱センサは、線状熱センサ内の１以上の電気的不連続部で、一連の減衰正弦曲線インパルス信号のそれぞれに対応する反射信号を生成するように構成される。線状熱センサテストシステムは、線状熱センサの第１端部からの反射信号を受信するように構成される反射分析器を有する。反射信号は、電気特性、及び、１以上の電気的不連続部のそれぞれに対する線状熱センサ内の位置の指標（indicia）を有する。反射分析器は、更に、受け取った反射信号の指標に基づいて、線状熱センサ内の電気特性及び位置を計算するように構成される。

【0038】

前項の線状熱センサは、選択的に、追加の及び/または代替的な、線状熱センサの直列接続されたアレイを有することができる。上述の線状熱センサシステムのいずれかの更なる実施形態は、１以上の電気的不連続部は、少なくとも、線状熱センサの第１端部に近接する挿入不連続部、及び/または、線状熱センサの第２端部の終端不連続部を有することがある。上述の線状熱センサシステムのいずれかの更なる実施形態は、減衰正弦曲線インパルス信号のそれぞれが、各正弦曲線の２から１０の間のサイクルで、全てが実質的に同じ周期で有することができる。上述の線状熱センサシステムのいずれかの更なる実施形態は、減衰正弦曲線インパルス信号のそれぞれが、それぞれ全て実質的に同じ周期の３から５の間のサイクルを有することができる。

【0039】

上述の線状熱センサシステムのいずれかの更なる実施形態は、第１サイクルが最も大きな振幅を有し、続くサイクルのそれぞれは、その先行する全てのサイクルの振幅より小さいかまたは等しい振幅を有することができる。上述の線状熱センサシステムの更なる実施形態は、反射分析器が更に、受信した反射信号を、所定の規格基準に合致する線状熱センサを表す固有の信号と比較するように構成することができる。上述の線状熱センサのいずれかの更なる実施形態は、線状熱センサが同軸状共晶センサを有することができる。上述の線状熱センサシステムのいずれかの更なる実施形態は、線状熱センサはサーミスタセンサを備える。

【0040】

上述の線状熱センサシステムのいずれかの更なる実施形態は、生成した一連の減衰正弦曲線インパルス信号のそれぞれの周波数は１００ｋＨｚよりも低い。上述の線状熱センサシステムのいずれかの更なる実施形態は、生成した一連の減衰正弦曲線インパルス信号のそれぞれの周波数は、２０ｋＨｚよりも低い。上述の線状熱センサシステムのいずれかの更なる実施形態は、反射分析器は、更に、受信した反射信号を、生成した減衰正弦曲線インパルス信号と混合するように構成される。上述の線状熱センサシステムのいずれかの更なる実施形態は、生成した一連の減衰正弦曲線インパルス信号の少なくとも一つの周波数は、１以上の電気的不連続部の最初の一つを横断するように構成される。

【0041】

いくつかの実施形態では、線状熱センサをテストする方法が、それぞれ異なる周波数の一連の減衰正弦曲線インパルス信号を生成するステップを有する。この方法は、生成した一連の減衰正弦曲線インパルス信号を線状熱センサの第１端部に送信するステップを有する。この方法は、線状熱センサの第１端部で、それぞれが一連の減衰正弦曲線インパルス信号の１つに対応する一連の反射信号を受信するステップを有する。反射信号のそれぞれは、線状熱センサの１以上の電気的不連続部で反射される。この方法は、受信した反射信号の振幅を決定するステップを有する。この方法は、受信した反射信号の時間遅延を決定するステップを有する。この方法は、受信した反射信号の決定した振幅及び位相シフトに基づいて線状熱センサ内の電気的不連続部の電気的特性を計算するステップを有する。

【0042】

前項のテスト方法は、選択的に、追加の及び/または代替的な、以下の特徴、構成及び/または、追加の構成要素、つまり、ｉ）受信した反射信号の位相シフトを測定すること、ｉｉ）受信した反射信号の決定した時間遅延に基づいて線状熱センサ内の電気的不連続部の位置を計算すること、ｉｉｉ）受信した反射信号を、所定の規格基準に合致する線状熱センサを表す固有の信号と比較すること、ｉｖ）受信した反射信号を、生成した減衰正弦曲線インパルス信号と混合すること、のいずれか１以上を有することが可能である。

【0043】

上述のファン駆動ギアシステムのいずれかの更なる実施形態は、一連の減衰正弦曲線インパルス信号を生成することは、それぞれ２〜１０サイクルの正弦曲線を生成することを含むことができる。上述のファン駆動ギアシステムのいずれかの更なる実施形態は、一連の減衰正弦曲線インパルス信号を生成することが、それぞれ３〜５サイクルの正弦曲線を生成することを含むことができる。上述のファン駆動ギアシステムのいずれかの更なる実施形態は、一連の減衰正弦曲線インパルス信号の生成が、第１サイクルが最も大きな振幅で、続くサイクルの各々は、先行する全てのサイクルの振幅包絡線より小さいかまたは等しい、減衰する振幅包絡線を生成することを含む。上述のファン駆動ギアシステムのいずれかの更なる実施形態は、一連の減衰正弦曲線インパルス信号を生成することが、複数の電気的不連続部の最初の一つを横断するように構成される少なくとも一つの減衰正弦曲線インパルス信号を生成することを含む。

【0044】

本発明について例示的な実施形態（複数を含む）を参照して説明してきたが、当業者であれば本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変更及びその構成要素を均等物で置き換えできることが理解できるであろう。更に、多くの変形が、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況または本発明の教示内容の材料に適用することができる。したがって、本発明は、開示される特定の実施形態（複数を含む）に制限されるものではなく、添付の請求の範囲の及ぶ範囲内に含まれる全ての実施形態を包含するものである。

【符号の説明】

【0045】

２００…ブロック図
２０２…テストシステム
２０４…線状熱センサ
２０６，２０８…接続ライン
２１０…信号発生器
２１２…バッファ／アンプ
２１４…入出力インターフェース
２１６…センスアンプ
２１８…信号分析器
２２０…時間遅延検出器
２２２…反射位相検出器
２２４…反射振幅検出器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】