JPS6063697A - 故障検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分桁〕 本発明は、電気的、物理的な変化を測定、監視する監視
システムに利用する故障検出回路に係シ、特に信号検出
系の故障を検出する故障検出回路に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来、かかる監視システムの監視項目の１つとして機械
の振動測定があげられる。この機械振動の測定は、第１
図に示す如くサイズモ形センサーＩＫより検出した振動
速度（振動数ｆ″４位振幅Ａ）に比例した交流電圧信号
Ｖをコンデンサ２を介して積分増幅器３に入力し、ここ
で変位振幅Ａに比例した交流電圧信号に変換して出力し
ている。さらに、との交流電圧信号は尖頭値または平均
値整流回路４および平滑回路５により変位振幅Ａに比例
した直流電圧に変換して測定値として出力していた。

ところで、上記監視システムをオン・ライン計器として
使用する場合、センサー１の断線や地絡などの故１章を
検出して督報を発生させる必要がある。このため、上記
回路のセンサーＩの両端間に新たに電流制限抵抗６と直
流電源７を介挿し、センサー１へ直流電流を供給すると
ともｉｃ、ａ−ｂ間の直流電圧がある電圧以上のと１き
に比較回路８から駆動信号を出力してリレー９を駆動す
るようにしている。

従って、センサー側（センサー１およびコネクタ１０８
．１０ｂなど）が正常な場合、ａ−ｂ間に現われＬ−直
流電圧は””　＝　Ｒ＋　ｒ　”となるが、センサー１
がセンサーコイルの断線、接続不良、コネクタ１０ａ、
１０ｂの接続不良、接続ケーブルの断線などによって故
障が生じた場合、センサー１側には電流が流れなくなＦ
）、ａ−ｂ間の直流電圧はＶａｂ−＝＝Ｅとなシ、正常
なときようも直流電圧が上昇する。上式においてＲは電
流制限抵抗６の抵抗値、ｒはセンサー１の純抵抗、Ｅは
直流電源７の電圧値を示す。

そこで、上記ａ−ｂ間の電圧Ｖａｂの上昇を比較回路８
で検出し、リレー９を動作させて故障警報接点ｒｙ１を
閉成させ、外部へ故障警報接点を発生させてｂる。一方
、センサー側の故障時、直流電圧の変化による低周波交
流成分は積分増幅器３、整流回路４および平滑回路５を
通って、出力端に過大出力とし〔現われてしまうので、
これを回避するためリレー９の動作によって接点ｒｙｚ
を閉成し、出力端間の短絡によって過大出力を抑制して
いる。

しかし、以上のような故障検出構成をとった場合、次の
ような問題がある。即ち、故障検出のためにセンサー１
の両端間に直流電源７を介挿したことによシ、故障時１
ｃａ−ｂ間に生ずる電圧は、 Ｖａｂ＝ｉ〒７Ｆ　−＋　Ｖ　、ｂ；Ｅのようにステッ
プ状に変化する。このステップ状の変化によって生ずる
振幅の大きさは第２図に示す如く低周波域において大き
く、周波数が高くなる程減少していく。一般に、測定振
動の周波数は低周波域であることを考えれば、故障時に
生ずるステップ状変化の低周波成分はセンサー１の交流
成分に重畳する。乙のため、例えばセンサー１の断線し
かかシやコネクタ１θａ。

１０ｂの接触不良などによってセンサー側にチャタリン
グ現象が生じた場合、ａ−ｂ間でステップ状変化が繰返
えされ、これが低周波成分であるからしてコンデンサ２
を通り、測定系の出力端よシ過大信号として出力されて
しまう。

〔発明の目的〕

本発明は上記のような不具合をなくすためになされたも
ので、如何なる故障モードの場合でも異常出力を生ぜし
めることなく確実にセンサー側の故障を検出する故障検
出回路を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、センサーの検出信号に高周波信号を重畳させ
て出力し、信号変換測定系ではセンサーの検出信号のみ
を取シ出して所要の信号だ変換して出力し、一方、故障
検出系は高周波信号のみを取シ出してその信号の有無に
よシ正常、故障と判断し、故障時に信号変換測定系の出
力端を零検出値に相応する電圧よシも低下させて出力す
る故障検出回路である。

〔発明の実施例〕

第３図は本発明の一実施例を示す図であって、とれはプ
ロセスなどの状態変化を検出する信号検出系２０に、信
号変換測定系３０および故障検出系４０が接続されてい
る。この信号検出系の入力端が接続され、同センサー２
１の他端側にはコネクタ２２ｂを介して高周波信号発生
器２３が接続され、との信号発生器２３の他端は接地さ
れている。この高周波信号発生器２３は、センサー２１
によって検出する例えば振動周波数の上限値の数倍以上
の周波数の交流信号を発生させるものである。従って、
信号検出系２０としては、センサー２１の検出信号Ｖを
、ｖ＝Ａ４−Σａ　ｎ　Ｓｒ　ｎ　２πｆｎｔ　−−−
−−−（１１とし、高周波信号発生器２３の高周波信号
ｅをｅ＝ｂｓｌｎ２πｍｆ　ｔ　・・・・・−ｉ２１と
すると、信号Ｖに信号ｅを重畳してなる合成信号ｖ＋ｅ
が得られるととになる。但し、上式においてＡは変位振
幅、ｆは振動周波数であり、かつｍｆ＞検出振動数上限
値×２の関係を有するものとする。

次忙、信号変換測定系３０は従来とほぼ同様な構成を有
している。つまシ、センサー２１の一端側のコネクタ２
２ａＫコンデン”ｌ−３１、ｆｆ１分増幅器３２、整流
回路３３および平滑回路３４の順序で接続され、この平
滑回路３４から直流電圧とした測定値が出力されるよう
になっている。この信号変換測定系３０は、信号検出系
２０側から合成信号ｖ＋ｅが入力されると、積分増幅器
３２が積分動作によって低域通過（高域しゃ断）フィル
タとして動作するので、高周波信号ｅは除去されて変位
振幅Ａに比例した信号Ａ＝ｆｖｄｔのみを取シ出すこと
ができる。

一方、故障検出系４０は、信号検出系２０側から入力さ
れる合成信号の中から高周波信号ｅのみを通過させる帯
域通過または高域通過フィルタ４１、このフィルタ４１
を通過した高周波信号をレベルアップする交流増幅器４
２、この交流増幅器４２の出力を直流化する整流回路４
３を有し、この整流回路４３の出力端にリレー４４が接
続されている。図中、ｒｙｓは警報接点、ｒｙ４は出力
端短絡接点である。

次に、以上のように構成された回路の作用を説明する。

センサー側の正常時、センサー２ノで検出した低周波の
振動検出信号Ｖに高周波信号発生器２３の高周波信号ｅ
が重畳されて、信号検出系２０の出力端ｃ、ｄ間に第４
図（ａ）のような合成信号つまり電圧信号が出力されて
いる。

この合成信号は信号変換測定系３０の入力端である０点
およびコンデンサ３１を経て積分増幅器３２に入力され
るが、ここで積分増幅を行なうことだより高周波信号発
生器２３から発生せられた高周波信号ｅが除去され、第
４図（６）に示すようにセンサー２１で検出した検出信
号のみが積分増幅されて出力される。従って、この積分
増幅器３２の出力を整流回路３３および平滑回路３４で
直流変換すれば、センサー２１の検出信号に比例した直
流電圧信号を測定値として出力させることができる。な
お、センサー側の正常時、センサー２１による検出値に
対し、信号変換測定系３０からはＤＣＩＶ〜５ｖの信号
が出力される。よって、検出値が零のとき、測定値とし
てはＤＣＩＶが出力される。

一方、ｃ−ｄ間に現われる合成信号は故障検出系４０に
も入力される。この故障検出系４０では、フィルタ４ノ
によｐ高周波信号発生器２３から発生せられた高周波信
号のみを通過させ、さらに交流増幅器４２で交流増幅し
て出力する。

従って、図示ｈ−ｄ間或いはｉ−ｄ間には第５図のよう
外脈流が出力され、これが整流回路４３で整流されてリ
レー４４に供給される。このリレー４４の動作によって
接点ｒｙ３が開放し、他方の接点ｒｙ４も開放する。よ
って、センサー側の正常時、故障検出系４θは信号変換
測定系３０から切シ離され、本来の測定が行なわれる。

次に、センサー側がセンサー２１の断線、コネクタ２２
ｔｓ、２２ｂの接触不良などによって故障すると、ｃ−
ｄ間には合成信号が現われない。

よって、故障検出系４０のｈ−ｄ間、ｉ−ｄ間は第５図
のように零となシ、リレー４４は消磁する。

従って、このリレー４４の消磁によって、両接点ｒＶ３
およびｒｙｅが閉成し、接点ｒｙｆｆｌ　１＞らは警報
信号が出力され、接点ｒｙ４の閉成によって信号変換測
定系３０の出力端が短絡されてＤＣＩＶ以下に設定され
る。よって、信号変換測定系３０に接続される例えば指
示計、記録計、コンピュータなどはその直流電圧値によ
ってセンサー側の正常、故障を知ることができる。しか
も、センサー側の故障検出のために高周波信号を発生さ
せ、信号変換測定系３ｏで除去するようにしたので、ｃ
−ｄ間において正常→故障または故障→復帰によってス
テップ状の変化がなく、かつ測定にも何ら影響を与えな
い。

なお、上記実施例はセンサー側の断線、接触不良等の故
障について述べたが、信号検出系２０が地絡（故障の一
種）した場合にもフィルタ４Ｉに入る信号のうち高周波
信号ｅは地絡点の接地点間で短絡されて衰失してリレー
４４を消磁させるので、同様に警報信号を発生させるこ
とができる。

また、上記実施例ではセンサー２１による検出信号Ｖの
レベルが高周波信号発生器２３のレベルよシも大きい例
について述べたが、逆の場合には第６図に示すようにフ
ィルタ４ノを省いて使用することができる。また、セン
サー２１の検出信号および信号発生器２３の出力（ｃ−
ｄ間のレベル）が大きく、特にフィルタ４１および整流
回路４３を用いてリレー４４を駆動できるならば、第７
図のように交流増幅器４２を省くことができる。また、
サイズモ形センサー２ノによシ変位振動を測定する場合
について述べたが、第８図のように積分増幅器３２を省
いて速度振動を測定することもできる。この場合には高
周波信号発生器２３から発生された高周波を除去するた
め、低域または帯域通過フィルタ３５を設ければよい。

さらに、リレー４４の代りに半導体素子を用いること、
高周波信号発生器２３の出力波形として方形波または三
角波を用いてもよいものである。その他、本発明はその
要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施〔発明の効果
〕 以上詳記したように本発明によれば、センサーの検出信
号に高周波信号を重畳させて信号検出系の故障を検出す
るとともに、信号変換測定系では前記高周波信号を除去
してセンサーの検出信号のみ所定の信号に変換して出力
するようにしたので、信号検出系が正常および断線、接
触不良などの故障を繰返しても信号変換測定系から過大
信号が出力されることはない。このことは、信号変換測
定系に接続される出力機器が誤判断したシ、損傷したシ
することがなくなシ、監視の正確性を期することができ
、プラントの安全性に大きく貢献させうる故障検出回路
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来回路の構成図、第２図は従来回路の不具合
を説明するための図、第３図は本発明に係る故障検出回
路の一実施例を示す構成図、第４図および第５図は本発
明回路の動作を説明する波形図、第６図ないし第８図は
それぞれ本発明の他の実施例を示す構成図である。 ２０・・・信号検出系、２１・・・センサー、２２ａ。 ２２ｂ・・・コネクタ、２３・・・高周波信号発生器、
３０・・・信号変換測定系、３ノ・・・コンデンサ、３
２・・・積分増幅器、３３・・・整流回路、３４・・・
平滑回路、４θ・・・故障検出系、４１・・・フィルタ
、４３・・・整流回路、４４・・・リレー。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. センサーによって検出された電気的、物理的な検出信号
   に高周波信号を重畳させて出力する手段と、この手段に
   よって得られた信号のうち前記検出信号のみを取り込ん
   で所要の信号に変換して出力する信号変換測定系と、前
   記センサー側の正常時、前記手段によって得られた信号
   から前記高周波信号を取シ込んで前記信号変換測定系の
   出力端より切離し、前記センサー側の故障時、前記高周
   波信号の断を検出して前記信号変換測定系の出力レベル
   を前記検出信号零に相応する出力レベルよりも低下させ
   る故障検出系とを備えたことを特徴とする故障検出回路
   。