電磁界センサ及び受信器
【課題】 判別作業を簡略化することができ、ケーブルの判別を迅速かつ正確に行うことができる電磁界センサを提供するものである。
【解決手段】 クランプ式センサ３０は、導電性を有する非磁性体からなり、ケーブルをクランプした状態で当該ケーブルの一部を周方向に包囲する略環状の電極３１と、磁性体からなり、絶縁体３２を介して電極３１の環３１ａの外側に配設される磁気コア３３と、磁気コア３３を巻回する巻線３４と、電極３１からリード線３５ａにより引き出され、巻線３４の両端からリード線３５ｂにより引き出される出力部３５と、を備え、電磁誘導により巻線３４に生じる誘導電流を出力部３５から出力し、静電誘導により電極３１に生じる電圧を出力部３５から出力する。
【解決手段】 クランプ式センサ３０は、導電性を有する非磁性体からなり、ケーブルをクランプした状態で当該ケーブルの一部を周方向に包囲する略環状の電極３１と、磁性体からなり、絶縁体３２を介して電極３１の環３１ａの外側に配設される磁気コア３３と、磁気コア３３を巻回する巻線３４と、電極３１からリード線３５ａにより引き出され、巻線３４の両端からリード線３５ｂにより引き出される出力部３５と、を備え、電磁誘導により巻線３４に生じる誘導電流を出力部３５から出力し、静電誘導により電極３１に生じる電圧を出力部３５から出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数のケーブルの中から所望のケーブルを識別することやケーブルの敷設経路を確認することができるケーブル検索装置に用いる電磁界センサ及び受信器に関する。
【背景技術】
【０００２】
加入者系の光ファイバネットワークの架線工事における一束化工法においては、一条のスパイラルハンガー内に多条の光ファイバケーブルが敷設されている。このため、クロージャを新設する割込作業等では、光ファイバケーブルが多条化された区間において作業対象である光ファイバケーブルの判別に時間を要し、光ファイバケーブルの判別作業が非効率になっている。また、クロージャの取付けの誤りや光ファイバケーブルの誤切断による通信障害の発生の可能性があるため、光ファイバケーブルの判別を迅速かつ正確に行うことが重要となってきている。
【０００３】
これに対し、従来のケーブルの検知装置は、特定すべきケーブルに電流信号若しくは電圧信号を送信する為の送信器に、これら電流信号と電圧信号との双方の信号を発振自在な１個の発振回路を設ける。これに伴い、上記特定すべきケーブルの周囲に発生する磁界若しくは電界を表す信号を受信して処理する受信器を、１個の信号処理回路により構成する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１１４５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のケーブルの検知装置は、電磁誘導式の検知器と静電誘導式の検知器とが別々になっており、作業者が、送信器による報知結果に基づき、電磁誘導式と静電誘導式との何れの方式のケーブル検知を行うべきかを知ったうえで、電磁誘導式の検知器と静電誘導式の検知器との何れか１個の検知器を受信器に接続する必要があり、判別作業が煩雑であるという課題がある。
この発明は、前述のような課題を解決するためになされたもので、判別作業を簡略化することができる電磁界センサ及び受信器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る電磁界センサにおいては、導電性を有する非磁性体からなり、ケーブルを軸通した状態で当該ケーブルの一部を周方向に包囲する略環状の電極と、導電性を有する磁性体からなり、絶縁体を介して前記電極の環の外側に配設される磁気コアと、前記磁気コアを巻回する巻線と、前記電極から引き出され、前記巻線の両端から引き出される出力部とを備え、ケーブルに流れる電流に基づく電磁誘導により前記巻線に生じる誘導電流を前記出力部から出力し、ケーブルに印加される電圧に基づく静電誘導により前記電極に生じる電圧を前記出力部から出力することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
開示の電磁界センサにおいては、判別作業を簡略化することができ、ケーブルの判別を迅速かつ正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】（ａ）はケーブル検索装置の送信側の概略構成を示すブロック図であり、（ｂ）はケーブル検索装置の受信側の概略構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）は図１に示すクランプ式電磁界センサの概略構成を示す外形図であり、（ｂ）は図２（ａ）に示すクランプ式電磁界センサのコアカバー内部の断面を示す部分断面図である。
【図３】（ａ）は図２（ｂ）に示すクランプ式電磁界センサの開いた状態を示す部分断面図であり、（ｂ）は図２（ｂ）に示すクランプ式電磁界センサの他の実施例を示す部分断面図である。
【図４】（ａ）は図２（ｂ）に示すクランプ式電磁界センサの他の実施例を示す部分断面図であり、（ｂ）は図２（ｂ）に示すクランプ式電磁界センサのさらに他の実施例を示す部分断面図である。
【図５】（ａ）はクランプ式電磁界センサの評価試験のための回路図であり、（ｂ）はクランプ式電磁界センサの特性評価の結果を示す表である。
【図６】ケーブル検索装置による模擬フィールド試験のための配置図である。
【図７】電極幅１６ｍｍのクランプ式電磁界センサの判別性能の検証結果を示す表である。
【図８】電極幅３２ｍｍのクランプ式電磁界センサの判別性能の検証結果を示す表である。
【図９】電極幅３５ｍｍのクランプ式電磁界センサの判別性能の検証結果を示す表である。
【図１０】電極幅４０ｍｍのクランプ式電磁界センサの判別性能の検証結果を示す表である。
【図１１】電極幅５０ｍｍのクランプ式電磁界センサの判別性能の検証結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（本発明の第１の実施形態）
光ファイバケーブルの判別方式は、光ファイバケーブルの支持線又はテンションメンバとして使用されている鋼線に、送信器１０から電気的な信号を送信用変流器（ＣＴ：current transformer）２０を介して印加し、本発明に係るクランプ式電磁界センサ３０（受信用センサ）を介して受信器４０でその信号を検出することによって識別する。なお、送信器１０及び受信器４０は、例えば、ＴＡＳＣＯ社製の製品名「ＰＴＲ６００パワートレーサー」が挙げられる。
【００１０】
送信器１０は、様々なケーブル（０〜６００Ｖ、交流（Alternating Current：ＡＣ）／直流（Direct Current：ＤＣ））に接続可能であり、判別の対象であるケーブル（以下、判別対象ケーブルと称す）の状況に応じて非常に微弱な誘導電流又は電圧を発生させる判別信号の印加方法を採用している。
【００１１】
図１（ａ）において、送信器１０は、周波数３３．３ｋＨｚを基本信号として、１ｍｓｅｃを周期（周波数１ｋＨｚ）とするｏｎ／ｏｆｆ及び４００ｍｓｅｃを周期（周波数２．５Ｈｚ）とするｏｎ／ｏｆｆを組合せた信号を発信する発信器１１と、発信器１１から入力される信号を増幅するアンプ１２と、アンプ１２から入力される信号のうち交流信号を通過させ直流信号を遮断するカップリングコンデンサ１３を備えている。
【００１２】
なお、発信器１１から発信される信号において、周波数３３．３ｋＨｚ及び１ｋＨｚの信号は判別信号として機能する信号であり、周波数２．５Ｈｚの信号はブザーの鳴動及びランプの点滅として機能する信号である。
【００１３】
また、判別信号として、周波数３３．３ｋＨｚの基本信号に周波数１ｋＨｚの信号を重畳させ、送信器１０から判別対象ケーブルに印加して、受信器４０により検出することで、判別対象ケーブルの周囲に敷設されている他のケーブルや周囲に設置されている機器が発生する外来ノイズ等の影響を低減させ、判別対象ケーブルの判別における信頼性の向上を図っている。
【００１４】
送信用ＣＴ２０は、内径２７ｍｍである分割型のフィライトコアに、２０ターン（左右に各１０ターン）の巻線を巻回している。なお、フィライトコアに巻回する巻線のターン数は、２０ターンに限られるものではないが、次表１に示すように、実験結果により電圧印加及び電流通電の両特性が優れた２０ターンにすることが好ましい。また、本実施形態に係る送信用ＣＴ２０は、内径２７ｍｍのフィライトコアに巻線を巻回しているために、外径２５ｍｍまでのケーブルを判別対象にしているが、フィライトコアの内径を大きくすれば、この外径の判別対象ケーブルに限られるものではない。
【００１５】
【表１】
【００１６】
クランプ式電磁界センサ３０は、判別対象ケーブルに対してクランプ可能に構成され、判別対象ケーブルに流れる電流に基づいて生じる磁界及び／又は判別対象ケーブルに印加される電圧に基づいて生じる電界を検出する検知器である。
【００１７】
図２及び図３（ａ）において、クランプ式電磁界センサ３０は、判別対象ケーブルをクランプして軸通した状態で判別対象ケーブルの一部を周方向に包囲する略環状の電極３１と、絶縁体３２を介して電極３１の環３１ａの外側に配設される磁気コア３３と、磁気コア３３を巻回する巻線３４と、電極３１からリード線３５ａにより引き出され、巻線３４の両端からリード線３５ｂにより引き出される出力部３５と、磁気コア３３を収容する筐体３６とを備えている。
【００１８】
電極３１は、導電性を有する非磁性体からなり、本実施形態においては、略矩形状の１枚の銅板を屈曲して左右対称に形成され、略半環状を呈して対となって対向配置され、環３１ａの外側に突出して開閉時に相互が接離する突合せ端面３１ｂを有し、当該突合せ端面３１ｂに対して相反する方向に屈曲する対向面３１ｃを有する。また、電極３１は、判別対象ケーブルに印加される電圧に基づく静電誘導により電圧が生じ、リード線３５ａを介して出力部３５に電圧を出力する。
【００１９】
なお、電極３１を非磁性体にすることは、判別対象ケーブルに流れる電流に基づいて生じる磁界を電極３１により遮蔽することなく、磁気コア３３に磁界を誘起するためである。
【００２０】
また、電極３１は、対向面３１ｃを有することにより、対向面３１ｃを壁面等に当接させ、壁内等に敷設された判別対象ケーブルに印加される電圧に基づいて生じる電界を検出することができ、判別対象ケーブルの敷設経路を確認することができる。
【００２１】
なお、クランプ式電磁界センサ３０に判別対象ケーブルの敷設経路の検索機能を持たせないのであれば、電極３１に対向面３１ｃを有する必要もなく、電極３１は、例えば、図４（ａ）に示すように、環３１ａ及び突合せ端面３１ｂを有する形状や、図４（ｂ）に示すように、環３１ａのみを有する形状であってもよい。
【００２２】
磁気コア３３は、導電性を有する磁性体からなり、本実施形態においては、薄いフィルム状の金属層３３ａに絶縁層３２ａであるＰＥＴ（polyethylene terephthalate）フィルムをラミネートした磁気シールドシート（磁性体フィルム）を２枚使用し、電極３１の環３１ａ及び突合せ端面３１ｂの外側に沿って各磁性体フィルムを配設している。
【００２３】
また、磁気コア３３は、検出感度が磁気回路中の空隙によって影響を受けるため、磁気コア３３の突合せ状態を良い状態で保持することが重要である。このため、電極３１の突合せ端面３１ｂの外側に磁気コア３３を配設することにより、電極３１の突合せ端面３１ｂにおける左右の磁性体フィルム同士の対向する面積を確保することができ、磁気コア３３の特性の安定を図ることができる。
【００２４】
なお、本実施形態に係る磁気コア３３は、磁性体フィルムを用いているが、分割型のフィライトコアを用いてもよい。なお、導電性のあるコアを使用する場合は、図３（ｂ）に示すように、磁気コア３３と電極３１との間を絶縁するために、磁気コア３３と電極３１との間に絶縁体３２を介在させる必要がある。
【００２５】
巻線３４は、左右の磁気コア３３に対して同一方向（図２では内巻き）に巻回したコイルを形成しており、左右のコイルは直列に接続されている。また、巻線３４は、判別対象ケーブルに流れる電流に基づく電磁誘導により磁気コア３３に電圧が誘起され、磁気コア３３に誘起される磁界の変化に応じて誘導電流が生じ、リード線３５ｂを介して出力部３５に誘導電流を出力する。
【００２６】
出力部３５は、受信器４０に接続して、電磁誘導により巻線３４に生じる誘導電流を受信器４０に出力し、静電誘導により電極３１に生じる電圧を受信器４０に出力する。
【００２７】
筐体３６は、樹脂により成形され、一対の磁気コア３をそれぞれ収納する略円弧状を呈して対となって対向配置されるコアカバー３６ａと、コアカバー３６ａの内側面に固着された電極３１の突合せ端面３１ｂを相互に接離するための一対のレバー３６ｂとを備えている。
【００２８】
受信器４０は、送信器１０から発信される信号のみを内部のマイクロプロセッサが自動的に識別することで、ケーブルを判別するための作業性及び確実性を飛躍的に向上している。なお、受信器４０によるケーブルの判別は、判別対象ケーブルの導電部を通した閉回路が構成される場合には、判別対象ケーブルに、電圧がほとんど掛からず、電流が流れるために、この電流に基づいて生じる磁界の大きさから対象ケーブルの判別が可能となる。一方、判別対象ケーブルの導電部を通した閉回路が構成されない場合には、判別対象ケーブルに、電流がほとんど流れず、電圧が印加されるために、この電圧に基づいて生じる電界の大きさから対象ケーブルの判別が可能となる。
【００２９】
図１（ｂ）において、受信器４０は、電磁界検出部４１と、加算器４２と、信号増幅・感度調整部４３と、フィルタ４４と、信号レベル検出部４５と、報知部４６とを備えている。
【００３０】
電磁界検出部４１は、クランプ式電磁界センサ３０から入力される電圧及び／又は誘導電流から、電界（電圧）及び／又は磁界（誘導電流）を検出し、検出した誘導電流を電圧に変換して、加算器４２に出力する。なお、磁界（誘導電流）の検出においては、共振回路を構成した場合と共振回路を構成しない場合とで、後述する評価試験を行なったところ、共振回路を構成した場合の方が、判別対象ケーブルの判別性能に優れていたために、電磁界検出部４１は、磁界（誘導電流）の検出において共振回路を内蔵することが好ましい。
【００３１】
加算器４２は、電磁界検出部４１から入力される、静電誘導に基づく電圧及び誘導電流を変換した電圧を加算して、信号増幅・感度調整部４３に出力する。
【００３２】
信号増幅・感度調整部４３は、加算器４２から入力される電圧に対して、受信強度が強い（以下、強受信と称す）場合には増幅率を５０倍とし、受信強度が弱い（以下、弱受信と称す）場合には増幅率を２．５倍として、フィルタ４４に出力する。なお、本実施形態に係る信号増幅・感度調整部４３は、後述するクランプ式電磁界センサ３０の仕様の検討において、受信器４０に接続したクランプ式電磁界センサ３０との相性が最適化できたために、この増幅率に設定しているが、この増幅率に限られるものではない。
【００３３】
フィルタ４４は、信号増幅・感度調整部４３から入力される信号のうち、所定の周波数のみを通過させるバンドパスフィルタ（Band-pass filter:ＢＰＦ）であり、通過させた所定の周波数の信号を信号レベル検出部４５に出力する。
【００３４】
信号レベル検出部４５は、予め定めた閾値に基づき、フィルタ４４から入力される信号のレベルを検出し、検出した信号レベルを報知部４６に出力する。
【００３５】
報知部４６は、信号レベル検出部４５から入力される信号のレベルに応じて、ブザーの鳴動及び／又はランプの点灯等により、作業者に対して報知する。
ここで、クランプ式電磁界センサ３０の仕様を検討する。
【００３６】
まず、クランプ式電磁界センサ３０における巻線３４の最適なターン数について、図５（ａ）に示す評価試験回路を用い、閉回路の抵抗値が大きい場合（１０ｋΩ以上）に電界の検出とし、閉回路の抵抗値が小さい場合（１０ｋΩ以下）に磁界の検出として、受信器４０と組み合わせて調整した結果を図５（ｂ）に示す。なお、ここでは、クランプ式電磁界センサ３０における電極３１及び磁性体フィルム（金属層３３ａ、絶縁層３２ａ）の長さ方向（周方向に直交する方向）の幅を１６ｍｍとしている。
【００３７】
図５（ｂ）に示すように、巻線３４のターン数が３０ターン及び４０ターンの場合に、磁界検出において判別性能に良い結果が得られたために、本実施形態に係るクランプ式電磁界センサ３０においては、巻線３４のターン数として４０ターンを選択した。なお、本実施形態に係る巻線３４は、金属層３３ａ（磁気コア３３）を含む磁性体フィルムに対して４０ターン（左右に各２０ターン）で巻回しているが、この巻数に限られるものではなく、クランプ式電磁界センサ３０に求められる磁界検出の感度に応じて巻数を調整することが好ましい。
【００３８】
つぎに、図６に示すフィールドを模擬した設備を構築し、送信器１０、送信用ＣＴ２０、クランプ式電磁界センサ３０及び受信器４０を備えたケーブル検索装置によるケーブルの判別性能について、検証した結果を図７に示す。なお、ここでは、クランプ式電磁界センサ３０における電極３１及び磁性体フィルムの長さ方向の幅を１６ｍｍとしている。
【００３９】
また、模擬フィールドは、一のテーブルと他のテーブル間の距離を２０ｍ程度とし、地上から１．５ｍ程度の高さにアームにより吊り下げた、光ファイバ心線数２００心、１００心、１２心、１２心及び１２心の光ファイバケーブルの組み合わせを、一のテーブルから他のテーブルを経由して一のテーブルに戻る略Ｕ字状のルートを作成した。この略Ｕ字状のルートのうち、模擬的に、２００心、１００心及び１２心の３条と、１２心、１２心及び１２心の３条との２ルートにおいて、検証試験を実施した。
【００４０】
また、使用した光ファイバケーブルの長さは、２００心の光ファイバケーブルが６８ｍであり、１００心の光ファイバケーブルが１４５ｍであり、１２心の光ファイバケーブルが４６ｍである。なお、光ファイバケーブルの余長については、端末部分で把を取って試験を実施している。
【００４１】
また、接地点の抵抗値、並びに２００心、１００心及び１２心の各光ファイバケーブルにおける支持線の抵抗値は、次表２に示すとおりである。
【００４２】
【表２】
【００４３】
さらに、検証試験では、判別信号の回り込みがない模擬装柱パターンとして、判別対象ケーブルと２本の他のケーブルとが接続されておらず、判別対象ケーブルの両端が接地されていない場合（模擬装柱パターン１）と、判別対象ケーブルと２本の他のケーブルとが接続されておらず、判別対象ケーブルの片端が接地されている場合（模擬装柱パターン２）と、判別対象ケーブルと２本の他のケーブルとが接続されておらず、判別対象ケーブルの両端が接地されている場合（模擬装柱パターン３）とを、各ルートについて検証した。
【００４４】
また、検証試験では、判別信号の回り込みがあり、閉回路が構成されない模擬装柱パターンとして、判別対象ケーブルと１本の他のケーブルとが片端で接続されており、判別対象ケーブルの片端が接地されている場合（模擬装柱パターン４）と、判別対象ケーブルと１本の他のケーブルとが片端で接続されており、判別対象ケーブルの両端が接地されている場合（模擬装柱パターン５）とを、各ルートについて検証した。
【００４５】
また、検証試験では、判別信号の回り込みがあり、閉回路が構成される模擬装柱パターンとして、判別対象ケーブルと１本の他のケーブルとが両端で接続されており、判別対象ケーブルの片端が接地されている場合（模擬装柱パターン６）と、判別対象ケーブルと１本の他のケーブルとが両端で接続されており、判別対象ケーブルの両端が接地されている場合（模擬装柱パターン７）と、判別対象ケーブルと２本の他のケーブルとが両端で接続されており、判別対象ケーブルの両端が接地されている場合（模擬装柱パターン８）とを、各ルートについて検証した。
【００４６】
この検証試験では、図７に示すように、電界を検出する性能（閉回路が構成されない場合のケーブルの判別性能）が劣っているという結果が得られた。そこで、電界検出の性能を向上させるため、電極１の長さ方向の幅を３０ｍｍ〜４０ｍｍ範囲で変化させたところ、電極１の長さ方向の幅が３２ｍｍ以上において、ケーブル検索装置による電界検出の動作が良好であることを確認できた。
【００４７】
なお、図７において、二重丸（◎）印は、受信器４０の報知部４６であるＬＥＤ（light-emitting diode）ランプが５個点灯し、非常に反応が良い場合であり、確実に判別が可能であるという評価結果を示す。また、丸（○）印は、受信器４０の報知部４６であるＬＥＤランプが３〜５個点灯又はレベル判定が可能であり、反応が良い場合であり、判別が可能であるという評価結果を示す。また、三角（△）印は、受信器４０の報知部４６であるＬＥＤランプが点灯し、反応が低い場合であり、ＬＥＤランプの点灯個数により判別が可能であるという評価結果を示す。また、ばつ（×）印は、受信器４０の報知部４６であるＬＥＤランプが０〜３個点灯し、判別が不可能であるという評価結果を示す。
【００４８】
図７に示す評価結果に基づき、電極１の長さ方向の幅を３２ｍｍとし、磁性体フィルムの長さ方向の幅を１６ｍｍとしたクランプ式電磁界センサ３０を用いた場合における、ケーブル検索装置によるケーブルの判別性能について、図６に示す模擬フィールドを用いて検証した結果を図８に示す。
【００４９】
この検証試験では、図８に示すように、全ての条件において、ケーブルの判別が可能であり、ケーブル検索装置は、ケーブルの判別器として良好な性能を有することを確認できた。
【００５０】
前述したとおり、クランプ式電磁界センサ３０における電極１及び磁性体フィルムは、長さ方向の幅を１６ｍｍとして、模擬フィールドでの検証を実施したところ、電界検出の性能の更なる向上が必要であり、電極１の長さ方向の幅を３２ｍｍ以上にすることが好ましいことが分かった。
【００５１】
一方、電極１の長さ方向の幅を大きくすることは、クランプ式電磁界センサ３０の開閉に要する力が増加すると共に、筐体３６に対して電極１の突出量が大きくなり、判別対象ケーブルへのクランプ作業の作業性の低下や、判別対象ケーブルを十分にクランプできずに判別できない場合が想定される。
【００５２】
これに対し、ケーブル検索装置によるケーブルの判別の信頼性と実用面とを考慮して、３２ｍｍ〜５０ｍｍの範囲にある、３２ｍｍ、３５ｍｍ、４０ｍｍ、４５ｍｍ及び５０ｍｍの長さ方向の幅を有する電極１を備えたクランプ式電磁界センサ３０を用いて、図５（ａ）に示す評価試験回路により電磁界検出の特性を検証した結果を次表３に示す。なお、受信器４０は、磁界検出の性能が向上することが考えられる共振回路を構成したものを使用した。
【００５３】
【表３】
【００５４】
表３に示すように、クランプ式電磁界センサ３０の特性は、電極１の長さ方向の幅（以下、電極幅と称す）が３２ｍｍ〜５０ｍｍにおいて大きな違いはないが、強受信における電界検出性能は、電極幅３２ｍｍに対して電極幅３５ｍｍ以上の方が性能が良く、弱受信における磁界検出性能は、ループ抵抗が大きいほど小さな電流での判別が可能であるため、電極幅３２ｍｍ及び３５ｍｍに対して電極幅４０ｍｍ以上の方が性能が良いことになる。
【００５５】
したがって、実用面を考慮して、クランプ式電磁界センサ３０の電極幅として４０ｍｍが妥当であると考えられるため、電極幅４０ｍｍを含め、電極幅３５ｍｍ及び５０ｍｍについて模擬フィールドで検証する。
【００５６】
図６に示すフィールドとは別のフィールドを模擬した設備を構築し、ケーブル検索装置によるケーブルの判別性能について、電極幅を３５ｍｍにした場合の検証結果を図９に示し、電極幅を４０ｍｍにした場合の検証結果を図１０に示し、電極幅を５０ｍｍにした場合の検証結果を図１１に示す。
【００５７】
なお、模擬フィールドは、１２心、１２心及び１２心の３条の１ルートにおいて、前述した模擬装柱パターン１〜８について、検証試験を実施した。また、使用した１２心の光ファイバケーブルの長さは、９０ｍ、６０ｍ及び６０ｍである。
さらに、接地点の抵抗値及び１２心の各光ファイバケーブルにおける支持線の抵抗値は、次表４に示すとおりである。
【００５８】
【表４】
【００５９】
この検証試験では、図９、図１０及び図１１に示すように、判別対象ケーブルの片端を接地した場合に、電界検出の性能に多少の差が現れ、電極幅が３５ｍｍ、４０ｍｍ、５０ｍｍの順に性能が向上していることがわかる。
【００６０】
なお、全ての条件から判断すると、電極幅３５ｍｍ、４０ｍｍ及び５０ｍｍは、判別性能に問題はないものと考えられるが、実用面と判別性能の信頼性とを考慮すると、電極幅を４０ｍｍにすることが妥当であると考えられる。
【００６１】
以上のように、本実施形態に係るクランプ式電磁界センサ３０においては、１回のクランプ操作で判別対象ケーブルに流れる電流に基づいて生じる磁界及び判別対象ケーブルに印加される電圧に基づいて生じる磁界を検出することができ、ケーブルの判別作業性を大幅に簡略化することができるという作用効果を奏する。
【００６２】
また、本実施形態に係るクランプ式電磁界センサ３０においては、電極３１が対向面３１ｃを有することにより、壁内等に敷設された判別対象ケーブルに印加される電圧に基づいて生じる電界を検出することができ、判別対象ケーブルの敷設経路を確認することができるという作用効果を奏する。
【００６３】
また、本実施形態に係るクランプ式電磁界センサ３０においては、電極３１の突合せ端面３１ｂの外側に磁気コア３３を配設することにより、電極３１の突合せ端面３１ｂにおける左右の磁性体フィルム同士の対向する面積を確保することができ、磁気コア３３の特性の安定を図ることができるという作用効果を奏する。
【００６４】
なお、以上の説明においては、電磁界センサとして、判別対象ケーブルの軸通を容易にするため、判別対象ケーブルに対してクランプ可能に構成されるクランプ式の電磁界センサを用いて説明したが、クランプ式に限られるものではなく、例えば、トロイダル型の磁気コア３３を使用してトロイダル型の電磁界センサを構成してもよい。
【００６５】
受信器の電磁界検出部４１は、クランプ式電磁界センサ３０から入力される電圧及び／又は誘導電流から、電界（電圧）及び／又は磁界（誘導電流）を検出し、検出した誘導電流を電圧に変換して、加算器４２に出力することとしているが、電界検出信号と磁界検出信号との位相の相違による加算信号の打消し合いが生じ、誤判定を行うことがある。この誤判定を防止するためには、電界（電圧）を検出して信号レベルの判定を行い、及び／又は磁界（誘導電流）を検出して信号レベルの判定を行い、その後、総合的に判定する回路構成とすることで、判別性能を向上させることができる。また、誤判定を防止するための他の手段としては、検出した電界（電圧）信号を整流した後に増幅し、及び／又は検出した磁界（誘導電流）信号を整流した後に増幅し、その後、加算して信号レベルの判定を行う回路構成とすることでも、判別性能を向上させることができる。
【００６６】
また、判別対象ケーブルとして、光ファイバケーブルを例に挙げて説明したが、光ファイバケーブルに限られるものではなく、本実施形態に係るクランプ式電磁界センサ３０は、メタル通信ケーブルや電力ケーブル等の様々な電線・ケーブルの判別及び配線ルート探査などに適用することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１ 電極
３ 磁気コア
１０ 送信器
１１ 発信器
１２ アンプ
１３ カップリングコンデンサ
２０ 送信用ＣＴ
３０ クランプ式電磁界センサ
３１ 電極
３１ａ 環
３１ｂ 端面
３１ｃ 対向面
３２ 絶縁体
３２ａ 絶縁層
３３ 磁気コア
３３ａ 金属層
３４ 巻線
３５ 出力部
３５ａ リード線
３５ｂ リード線
３６ 筐体
３６ａ コアカバー
３６ｂ レバー
４０ 受信器
４１ 電磁界検出部
４２ 加算器
４３ 信号増幅・感度調整部
４４ フィルタ
４５ 信号レベル検出部
４６ 報知部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数のケーブルの中から所望のケーブルを識別することやケーブルの敷設経路を確認することができるケーブル検索装置に用いる電磁界センサ及び受信器に関する。
【背景技術】
【０００２】
加入者系の光ファイバネットワークの架線工事における一束化工法においては、一条のスパイラルハンガー内に多条の光ファイバケーブルが敷設されている。このため、クロージャを新設する割込作業等では、光ファイバケーブルが多条化された区間において作業対象である光ファイバケーブルの判別に時間を要し、光ファイバケーブルの判別作業が非効率になっている。また、クロージャの取付けの誤りや光ファイバケーブルの誤切断による通信障害の発生の可能性があるため、光ファイバケーブルの判別を迅速かつ正確に行うことが重要となってきている。
【０００３】
これに対し、従来のケーブルの検知装置は、特定すべきケーブルに電流信号若しくは電圧信号を送信する為の送信器に、これら電流信号と電圧信号との双方の信号を発振自在な１個の発振回路を設ける。これに伴い、上記特定すべきケーブルの周囲に発生する磁界若しくは電界を表す信号を受信して処理する受信器を、１個の信号処理回路により構成する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１１４５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のケーブルの検知装置は、電磁誘導式の検知器と静電誘導式の検知器とが別々になっており、作業者が、送信器による報知結果に基づき、電磁誘導式と静電誘導式との何れの方式のケーブル検知を行うべきかを知ったうえで、電磁誘導式の検知器と静電誘導式の検知器との何れか１個の検知器を受信器に接続する必要があり、判別作業が煩雑であるという課題がある。
この発明は、前述のような課題を解決するためになされたもので、判別作業を簡略化することができる電磁界センサ及び受信器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る電磁界センサにおいては、導電性を有する非磁性体からなり、ケーブルを軸通した状態で当該ケーブルの一部を周方向に包囲する略環状の電極と、導電性を有する磁性体からなり、絶縁体を介して前記電極の環の外側に配設される磁気コアと、前記磁気コアを巻回する巻線と、前記電極から引き出され、前記巻線の両端から引き出される出力部とを備え、ケーブルに流れる電流に基づく電磁誘導により前記巻線に生じる誘導電流を前記出力部から出力し、ケーブルに印加される電圧に基づく静電誘導により前記電極に生じる電圧を前記出力部から出力することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
開示の電磁界センサにおいては、判別作業を簡略化することができ、ケーブルの判別を迅速かつ正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】（ａ）はケーブル検索装置の送信側の概略構成を示すブロック図であり、（ｂ）はケーブル検索装置の受信側の概略構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）は図１に示すクランプ式電磁界センサの概略構成を示す外形図であり、（ｂ）は図２（ａ）に示すクランプ式電磁界センサのコアカバー内部の断面を示す部分断面図である。
【図３】（ａ）は図２（ｂ）に示すクランプ式電磁界センサの開いた状態を示す部分断面図であり、（ｂ）は図２（ｂ）に示すクランプ式電磁界センサの他の実施例を示す部分断面図である。
【図４】（ａ）は図２（ｂ）に示すクランプ式電磁界センサの他の実施例を示す部分断面図であり、（ｂ）は図２（ｂ）に示すクランプ式電磁界センサのさらに他の実施例を示す部分断面図である。
【図５】（ａ）はクランプ式電磁界センサの評価試験のための回路図であり、（ｂ）はクランプ式電磁界センサの特性評価の結果を示す表である。
【図６】ケーブル検索装置による模擬フィールド試験のための配置図である。
【図７】電極幅１６ｍｍのクランプ式電磁界センサの判別性能の検証結果を示す表である。
【図８】電極幅３２ｍｍのクランプ式電磁界センサの判別性能の検証結果を示す表である。
【図９】電極幅３５ｍｍのクランプ式電磁界センサの判別性能の検証結果を示す表である。
【図１０】電極幅４０ｍｍのクランプ式電磁界センサの判別性能の検証結果を示す表である。
【図１１】電極幅５０ｍｍのクランプ式電磁界センサの判別性能の検証結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（本発明の第１の実施形態）
光ファイバケーブルの判別方式は、光ファイバケーブルの支持線又はテンションメンバとして使用されている鋼線に、送信器１０から電気的な信号を送信用変流器（ＣＴ：current transformer）２０を介して印加し、本発明に係るクランプ式電磁界センサ３０（受信用センサ）を介して受信器４０でその信号を検出することによって識別する。なお、送信器１０及び受信器４０は、例えば、ＴＡＳＣＯ社製の製品名「ＰＴＲ６００パワートレーサー」が挙げられる。
【００１０】
送信器１０は、様々なケーブル（０〜６００Ｖ、交流（Alternating Current：ＡＣ）／直流（Direct Current：ＤＣ））に接続可能であり、判別の対象であるケーブル（以下、判別対象ケーブルと称す）の状況に応じて非常に微弱な誘導電流又は電圧を発生させる判別信号の印加方法を採用している。
【００１１】
図１（ａ）において、送信器１０は、周波数３３．３ｋＨｚを基本信号として、１ｍｓｅｃを周期（周波数１ｋＨｚ）とするｏｎ／ｏｆｆ及び４００ｍｓｅｃを周期（周波数２．５Ｈｚ）とするｏｎ／ｏｆｆを組合せた信号を発信する発信器１１と、発信器１１から入力される信号を増幅するアンプ１２と、アンプ１２から入力される信号のうち交流信号を通過させ直流信号を遮断するカップリングコンデンサ１３を備えている。
【００１２】
なお、発信器１１から発信される信号において、周波数３３．３ｋＨｚ及び１ｋＨｚの信号は判別信号として機能する信号であり、周波数２．５Ｈｚの信号はブザーの鳴動及びランプの点滅として機能する信号である。
【００１３】
また、判別信号として、周波数３３．３ｋＨｚの基本信号に周波数１ｋＨｚの信号を重畳させ、送信器１０から判別対象ケーブルに印加して、受信器４０により検出することで、判別対象ケーブルの周囲に敷設されている他のケーブルや周囲に設置されている機器が発生する外来ノイズ等の影響を低減させ、判別対象ケーブルの判別における信頼性の向上を図っている。
【００１４】
送信用ＣＴ２０は、内径２７ｍｍである分割型のフィライトコアに、２０ターン（左右に各１０ターン）の巻線を巻回している。なお、フィライトコアに巻回する巻線のターン数は、２０ターンに限られるものではないが、次表１に示すように、実験結果により電圧印加及び電流通電の両特性が優れた２０ターンにすることが好ましい。また、本実施形態に係る送信用ＣＴ２０は、内径２７ｍｍのフィライトコアに巻線を巻回しているために、外径２５ｍｍまでのケーブルを判別対象にしているが、フィライトコアの内径を大きくすれば、この外径の判別対象ケーブルに限られるものではない。
【００１５】
【表１】
【００１６】
クランプ式電磁界センサ３０は、判別対象ケーブルに対してクランプ可能に構成され、判別対象ケーブルに流れる電流に基づいて生じる磁界及び／又は判別対象ケーブルに印加される電圧に基づいて生じる電界を検出する検知器である。
【００１７】
図２及び図３（ａ）において、クランプ式電磁界センサ３０は、判別対象ケーブルをクランプして軸通した状態で判別対象ケーブルの一部を周方向に包囲する略環状の電極３１と、絶縁体３２を介して電極３１の環３１ａの外側に配設される磁気コア３３と、磁気コア３３を巻回する巻線３４と、電極３１からリード線３５ａにより引き出され、巻線３４の両端からリード線３５ｂにより引き出される出力部３５と、磁気コア３３を収容する筐体３６とを備えている。
【００１８】
電極３１は、導電性を有する非磁性体からなり、本実施形態においては、略矩形状の１枚の銅板を屈曲して左右対称に形成され、略半環状を呈して対となって対向配置され、環３１ａの外側に突出して開閉時に相互が接離する突合せ端面３１ｂを有し、当該突合せ端面３１ｂに対して相反する方向に屈曲する対向面３１ｃを有する。また、電極３１は、判別対象ケーブルに印加される電圧に基づく静電誘導により電圧が生じ、リード線３５ａを介して出力部３５に電圧を出力する。
【００１９】
なお、電極３１を非磁性体にすることは、判別対象ケーブルに流れる電流に基づいて生じる磁界を電極３１により遮蔽することなく、磁気コア３３に磁界を誘起するためである。
【００２０】
また、電極３１は、対向面３１ｃを有することにより、対向面３１ｃを壁面等に当接させ、壁内等に敷設された判別対象ケーブルに印加される電圧に基づいて生じる電界を検出することができ、判別対象ケーブルの敷設経路を確認することができる。
【００２１】
なお、クランプ式電磁界センサ３０に判別対象ケーブルの敷設経路の検索機能を持たせないのであれば、電極３１に対向面３１ｃを有する必要もなく、電極３１は、例えば、図４（ａ）に示すように、環３１ａ及び突合せ端面３１ｂを有する形状や、図４（ｂ）に示すように、環３１ａのみを有する形状であってもよい。
【００２２】
磁気コア３３は、導電性を有する磁性体からなり、本実施形態においては、薄いフィルム状の金属層３３ａに絶縁層３２ａであるＰＥＴ（polyethylene terephthalate）フィルムをラミネートした磁気シールドシート（磁性体フィルム）を２枚使用し、電極３１の環３１ａ及び突合せ端面３１ｂの外側に沿って各磁性体フィルムを配設している。
【００２３】
また、磁気コア３３は、検出感度が磁気回路中の空隙によって影響を受けるため、磁気コア３３の突合せ状態を良い状態で保持することが重要である。このため、電極３１の突合せ端面３１ｂの外側に磁気コア３３を配設することにより、電極３１の突合せ端面３１ｂにおける左右の磁性体フィルム同士の対向する面積を確保することができ、磁気コア３３の特性の安定を図ることができる。
【００２４】
なお、本実施形態に係る磁気コア３３は、磁性体フィルムを用いているが、分割型のフィライトコアを用いてもよい。なお、導電性のあるコアを使用する場合は、図３（ｂ）に示すように、磁気コア３３と電極３１との間を絶縁するために、磁気コア３３と電極３１との間に絶縁体３２を介在させる必要がある。
【００２５】
巻線３４は、左右の磁気コア３３に対して同一方向（図２では内巻き）に巻回したコイルを形成しており、左右のコイルは直列に接続されている。また、巻線３４は、判別対象ケーブルに流れる電流に基づく電磁誘導により磁気コア３３に電圧が誘起され、磁気コア３３に誘起される磁界の変化に応じて誘導電流が生じ、リード線３５ｂを介して出力部３５に誘導電流を出力する。
【００２６】
出力部３５は、受信器４０に接続して、電磁誘導により巻線３４に生じる誘導電流を受信器４０に出力し、静電誘導により電極３１に生じる電圧を受信器４０に出力する。
【００２７】
筐体３６は、樹脂により成形され、一対の磁気コア３をそれぞれ収納する略円弧状を呈して対となって対向配置されるコアカバー３６ａと、コアカバー３６ａの内側面に固着された電極３１の突合せ端面３１ｂを相互に接離するための一対のレバー３６ｂとを備えている。
【００２８】
受信器４０は、送信器１０から発信される信号のみを内部のマイクロプロセッサが自動的に識別することで、ケーブルを判別するための作業性及び確実性を飛躍的に向上している。なお、受信器４０によるケーブルの判別は、判別対象ケーブルの導電部を通した閉回路が構成される場合には、判別対象ケーブルに、電圧がほとんど掛からず、電流が流れるために、この電流に基づいて生じる磁界の大きさから対象ケーブルの判別が可能となる。一方、判別対象ケーブルの導電部を通した閉回路が構成されない場合には、判別対象ケーブルに、電流がほとんど流れず、電圧が印加されるために、この電圧に基づいて生じる電界の大きさから対象ケーブルの判別が可能となる。
【００２９】
図１（ｂ）において、受信器４０は、電磁界検出部４１と、加算器４２と、信号増幅・感度調整部４３と、フィルタ４４と、信号レベル検出部４５と、報知部４６とを備えている。
【００３０】
電磁界検出部４１は、クランプ式電磁界センサ３０から入力される電圧及び／又は誘導電流から、電界（電圧）及び／又は磁界（誘導電流）を検出し、検出した誘導電流を電圧に変換して、加算器４２に出力する。なお、磁界（誘導電流）の検出においては、共振回路を構成した場合と共振回路を構成しない場合とで、後述する評価試験を行なったところ、共振回路を構成した場合の方が、判別対象ケーブルの判別性能に優れていたために、電磁界検出部４１は、磁界（誘導電流）の検出において共振回路を内蔵することが好ましい。
【００３１】
加算器４２は、電磁界検出部４１から入力される、静電誘導に基づく電圧及び誘導電流を変換した電圧を加算して、信号増幅・感度調整部４３に出力する。
【００３２】
信号増幅・感度調整部４３は、加算器４２から入力される電圧に対して、受信強度が強い（以下、強受信と称す）場合には増幅率を５０倍とし、受信強度が弱い（以下、弱受信と称す）場合には増幅率を２．５倍として、フィルタ４４に出力する。なお、本実施形態に係る信号増幅・感度調整部４３は、後述するクランプ式電磁界センサ３０の仕様の検討において、受信器４０に接続したクランプ式電磁界センサ３０との相性が最適化できたために、この増幅率に設定しているが、この増幅率に限られるものではない。
【００３３】
フィルタ４４は、信号増幅・感度調整部４３から入力される信号のうち、所定の周波数のみを通過させるバンドパスフィルタ（Band-pass filter:ＢＰＦ）であり、通過させた所定の周波数の信号を信号レベル検出部４５に出力する。
【００３４】
信号レベル検出部４５は、予め定めた閾値に基づき、フィルタ４４から入力される信号のレベルを検出し、検出した信号レベルを報知部４６に出力する。
【００３５】
報知部４６は、信号レベル検出部４５から入力される信号のレベルに応じて、ブザーの鳴動及び／又はランプの点灯等により、作業者に対して報知する。
ここで、クランプ式電磁界センサ３０の仕様を検討する。
【００３６】
まず、クランプ式電磁界センサ３０における巻線３４の最適なターン数について、図５（ａ）に示す評価試験回路を用い、閉回路の抵抗値が大きい場合（１０ｋΩ以上）に電界の検出とし、閉回路の抵抗値が小さい場合（１０ｋΩ以下）に磁界の検出として、受信器４０と組み合わせて調整した結果を図５（ｂ）に示す。なお、ここでは、クランプ式電磁界センサ３０における電極３１及び磁性体フィルム（金属層３３ａ、絶縁層３２ａ）の長さ方向（周方向に直交する方向）の幅を１６ｍｍとしている。
【００３７】
図５（ｂ）に示すように、巻線３４のターン数が３０ターン及び４０ターンの場合に、磁界検出において判別性能に良い結果が得られたために、本実施形態に係るクランプ式電磁界センサ３０においては、巻線３４のターン数として４０ターンを選択した。なお、本実施形態に係る巻線３４は、金属層３３ａ（磁気コア３３）を含む磁性体フィルムに対して４０ターン（左右に各２０ターン）で巻回しているが、この巻数に限られるものではなく、クランプ式電磁界センサ３０に求められる磁界検出の感度に応じて巻数を調整することが好ましい。
【００３８】
つぎに、図６に示すフィールドを模擬した設備を構築し、送信器１０、送信用ＣＴ２０、クランプ式電磁界センサ３０及び受信器４０を備えたケーブル検索装置によるケーブルの判別性能について、検証した結果を図７に示す。なお、ここでは、クランプ式電磁界センサ３０における電極３１及び磁性体フィルムの長さ方向の幅を１６ｍｍとしている。
【００３９】
また、模擬フィールドは、一のテーブルと他のテーブル間の距離を２０ｍ程度とし、地上から１．５ｍ程度の高さにアームにより吊り下げた、光ファイバ心線数２００心、１００心、１２心、１２心及び１２心の光ファイバケーブルの組み合わせを、一のテーブルから他のテーブルを経由して一のテーブルに戻る略Ｕ字状のルートを作成した。この略Ｕ字状のルートのうち、模擬的に、２００心、１００心及び１２心の３条と、１２心、１２心及び１２心の３条との２ルートにおいて、検証試験を実施した。
【００４０】
また、使用した光ファイバケーブルの長さは、２００心の光ファイバケーブルが６８ｍであり、１００心の光ファイバケーブルが１４５ｍであり、１２心の光ファイバケーブルが４６ｍである。なお、光ファイバケーブルの余長については、端末部分で把を取って試験を実施している。
【００４１】
また、接地点の抵抗値、並びに２００心、１００心及び１２心の各光ファイバケーブルにおける支持線の抵抗値は、次表２に示すとおりである。
【００４２】
【表２】
【００４３】
さらに、検証試験では、判別信号の回り込みがない模擬装柱パターンとして、判別対象ケーブルと２本の他のケーブルとが接続されておらず、判別対象ケーブルの両端が接地されていない場合（模擬装柱パターン１）と、判別対象ケーブルと２本の他のケーブルとが接続されておらず、判別対象ケーブルの片端が接地されている場合（模擬装柱パターン２）と、判別対象ケーブルと２本の他のケーブルとが接続されておらず、判別対象ケーブルの両端が接地されている場合（模擬装柱パターン３）とを、各ルートについて検証した。
【００４４】
また、検証試験では、判別信号の回り込みがあり、閉回路が構成されない模擬装柱パターンとして、判別対象ケーブルと１本の他のケーブルとが片端で接続されており、判別対象ケーブルの片端が接地されている場合（模擬装柱パターン４）と、判別対象ケーブルと１本の他のケーブルとが片端で接続されており、判別対象ケーブルの両端が接地されている場合（模擬装柱パターン５）とを、各ルートについて検証した。
【００４５】
また、検証試験では、判別信号の回り込みがあり、閉回路が構成される模擬装柱パターンとして、判別対象ケーブルと１本の他のケーブルとが両端で接続されており、判別対象ケーブルの片端が接地されている場合（模擬装柱パターン６）と、判別対象ケーブルと１本の他のケーブルとが両端で接続されており、判別対象ケーブルの両端が接地されている場合（模擬装柱パターン７）と、判別対象ケーブルと２本の他のケーブルとが両端で接続されており、判別対象ケーブルの両端が接地されている場合（模擬装柱パターン８）とを、各ルートについて検証した。
【００４６】
この検証試験では、図７に示すように、電界を検出する性能（閉回路が構成されない場合のケーブルの判別性能）が劣っているという結果が得られた。そこで、電界検出の性能を向上させるため、電極１の長さ方向の幅を３０ｍｍ〜４０ｍｍ範囲で変化させたところ、電極１の長さ方向の幅が３２ｍｍ以上において、ケーブル検索装置による電界検出の動作が良好であることを確認できた。
【００４７】
なお、図７において、二重丸（◎）印は、受信器４０の報知部４６であるＬＥＤ（light-emitting diode）ランプが５個点灯し、非常に反応が良い場合であり、確実に判別が可能であるという評価結果を示す。また、丸（○）印は、受信器４０の報知部４６であるＬＥＤランプが３〜５個点灯又はレベル判定が可能であり、反応が良い場合であり、判別が可能であるという評価結果を示す。また、三角（△）印は、受信器４０の報知部４６であるＬＥＤランプが点灯し、反応が低い場合であり、ＬＥＤランプの点灯個数により判別が可能であるという評価結果を示す。また、ばつ（×）印は、受信器４０の報知部４６であるＬＥＤランプが０〜３個点灯し、判別が不可能であるという評価結果を示す。
【００４８】
図７に示す評価結果に基づき、電極１の長さ方向の幅を３２ｍｍとし、磁性体フィルムの長さ方向の幅を１６ｍｍとしたクランプ式電磁界センサ３０を用いた場合における、ケーブル検索装置によるケーブルの判別性能について、図６に示す模擬フィールドを用いて検証した結果を図８に示す。
【００４９】
この検証試験では、図８に示すように、全ての条件において、ケーブルの判別が可能であり、ケーブル検索装置は、ケーブルの判別器として良好な性能を有することを確認できた。
【００５０】
前述したとおり、クランプ式電磁界センサ３０における電極１及び磁性体フィルムは、長さ方向の幅を１６ｍｍとして、模擬フィールドでの検証を実施したところ、電界検出の性能の更なる向上が必要であり、電極１の長さ方向の幅を３２ｍｍ以上にすることが好ましいことが分かった。
【００５１】
一方、電極１の長さ方向の幅を大きくすることは、クランプ式電磁界センサ３０の開閉に要する力が増加すると共に、筐体３６に対して電極１の突出量が大きくなり、判別対象ケーブルへのクランプ作業の作業性の低下や、判別対象ケーブルを十分にクランプできずに判別できない場合が想定される。
【００５２】
これに対し、ケーブル検索装置によるケーブルの判別の信頼性と実用面とを考慮して、３２ｍｍ〜５０ｍｍの範囲にある、３２ｍｍ、３５ｍｍ、４０ｍｍ、４５ｍｍ及び５０ｍｍの長さ方向の幅を有する電極１を備えたクランプ式電磁界センサ３０を用いて、図５（ａ）に示す評価試験回路により電磁界検出の特性を検証した結果を次表３に示す。なお、受信器４０は、磁界検出の性能が向上することが考えられる共振回路を構成したものを使用した。
【００５３】
【表３】
【００５４】
表３に示すように、クランプ式電磁界センサ３０の特性は、電極１の長さ方向の幅（以下、電極幅と称す）が３２ｍｍ〜５０ｍｍにおいて大きな違いはないが、強受信における電界検出性能は、電極幅３２ｍｍに対して電極幅３５ｍｍ以上の方が性能が良く、弱受信における磁界検出性能は、ループ抵抗が大きいほど小さな電流での判別が可能であるため、電極幅３２ｍｍ及び３５ｍｍに対して電極幅４０ｍｍ以上の方が性能が良いことになる。
【００５５】
したがって、実用面を考慮して、クランプ式電磁界センサ３０の電極幅として４０ｍｍが妥当であると考えられるため、電極幅４０ｍｍを含め、電極幅３５ｍｍ及び５０ｍｍについて模擬フィールドで検証する。
【００５６】
図６に示すフィールドとは別のフィールドを模擬した設備を構築し、ケーブル検索装置によるケーブルの判別性能について、電極幅を３５ｍｍにした場合の検証結果を図９に示し、電極幅を４０ｍｍにした場合の検証結果を図１０に示し、電極幅を５０ｍｍにした場合の検証結果を図１１に示す。
【００５７】
なお、模擬フィールドは、１２心、１２心及び１２心の３条の１ルートにおいて、前述した模擬装柱パターン１〜８について、検証試験を実施した。また、使用した１２心の光ファイバケーブルの長さは、９０ｍ、６０ｍ及び６０ｍである。
さらに、接地点の抵抗値及び１２心の各光ファイバケーブルにおける支持線の抵抗値は、次表４に示すとおりである。
【００５８】
【表４】
【００５９】
この検証試験では、図９、図１０及び図１１に示すように、判別対象ケーブルの片端を接地した場合に、電界検出の性能に多少の差が現れ、電極幅が３５ｍｍ、４０ｍｍ、５０ｍｍの順に性能が向上していることがわかる。
【００６０】
なお、全ての条件から判断すると、電極幅３５ｍｍ、４０ｍｍ及び５０ｍｍは、判別性能に問題はないものと考えられるが、実用面と判別性能の信頼性とを考慮すると、電極幅を４０ｍｍにすることが妥当であると考えられる。
【００６１】
以上のように、本実施形態に係るクランプ式電磁界センサ３０においては、１回のクランプ操作で判別対象ケーブルに流れる電流に基づいて生じる磁界及び判別対象ケーブルに印加される電圧に基づいて生じる磁界を検出することができ、ケーブルの判別作業性を大幅に簡略化することができるという作用効果を奏する。
【００６２】
また、本実施形態に係るクランプ式電磁界センサ３０においては、電極３１が対向面３１ｃを有することにより、壁内等に敷設された判別対象ケーブルに印加される電圧に基づいて生じる電界を検出することができ、判別対象ケーブルの敷設経路を確認することができるという作用効果を奏する。
【００６３】
また、本実施形態に係るクランプ式電磁界センサ３０においては、電極３１の突合せ端面３１ｂの外側に磁気コア３３を配設することにより、電極３１の突合せ端面３１ｂにおける左右の磁性体フィルム同士の対向する面積を確保することができ、磁気コア３３の特性の安定を図ることができるという作用効果を奏する。
【００６４】
なお、以上の説明においては、電磁界センサとして、判別対象ケーブルの軸通を容易にするため、判別対象ケーブルに対してクランプ可能に構成されるクランプ式の電磁界センサを用いて説明したが、クランプ式に限られるものではなく、例えば、トロイダル型の磁気コア３３を使用してトロイダル型の電磁界センサを構成してもよい。
【００６５】
受信器の電磁界検出部４１は、クランプ式電磁界センサ３０から入力される電圧及び／又は誘導電流から、電界（電圧）及び／又は磁界（誘導電流）を検出し、検出した誘導電流を電圧に変換して、加算器４２に出力することとしているが、電界検出信号と磁界検出信号との位相の相違による加算信号の打消し合いが生じ、誤判定を行うことがある。この誤判定を防止するためには、電界（電圧）を検出して信号レベルの判定を行い、及び／又は磁界（誘導電流）を検出して信号レベルの判定を行い、その後、総合的に判定する回路構成とすることで、判別性能を向上させることができる。また、誤判定を防止するための他の手段としては、検出した電界（電圧）信号を整流した後に増幅し、及び／又は検出した磁界（誘導電流）信号を整流した後に増幅し、その後、加算して信号レベルの判定を行う回路構成とすることでも、判別性能を向上させることができる。
【００６６】
また、判別対象ケーブルとして、光ファイバケーブルを例に挙げて説明したが、光ファイバケーブルに限られるものではなく、本実施形態に係るクランプ式電磁界センサ３０は、メタル通信ケーブルや電力ケーブル等の様々な電線・ケーブルの判別及び配線ルート探査などに適用することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１ 電極
３ 磁気コア
１０ 送信器
１１ 発信器
１２ アンプ
１３ カップリングコンデンサ
２０ 送信用ＣＴ
３０ クランプ式電磁界センサ
３１ 電極
３１ａ 環
３１ｂ 端面
３１ｃ 対向面
３２ 絶縁体
３２ａ 絶縁層
３３ 磁気コア
３３ａ 金属層
３４ 巻線
３５ 出力部
３５ａ リード線
３５ｂ リード線
３６ 筐体
３６ａ コアカバー
３６ｂ レバー
４０ 受信器
４１ 電磁界検出部
４２ 加算器
４３ 信号増幅・感度調整部
４４ フィルタ
４５ 信号レベル検出部
４６ 報知部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有する非磁性体からなり、ケーブルを軸通した状態で当該ケーブルの一部を周方向に包囲する略環状の電極と、
磁性体からなり、絶縁体を介して前記電極の環の外側に配設される磁気コアと、
前記磁気コアを巻回する巻線と、
前記電極から引き出され、前記巻線の両端から引き出される出力部と
を備え、
ケーブルに流れる電流に基づく電磁誘導により前記巻線に生じる誘導電流を前記出力部から出力し、ケーブルに印加される電圧に基づく静電誘導により前記電極に生じる電圧を前記出力部から出力することを特徴とする電磁界センサ。
【請求項２】
前記請求項１に記載の電磁界センサにおいて、
前記電極が、略半環状を呈して対となって対向配置され、環の外側に突出して開閉時に相互が接離する突合せ端面を有し、当該突合せ端面に対して相反する方向に屈曲する対向面を有することを特徴とする電磁界センサ。
【請求項３】
前記請求項２に記載の電磁界センサにおいて、
前記磁気コアが、前記電極の突合せ端面の外側に沿って配設されていることを特徴とする電磁界センサ。
【請求項４】
前記請求項１乃至３のいずれかに記載の電磁界センサにおいて、
前記出力部に接続される受信器からの要求を満足する出力レベルになるように、前記電極及び／又は磁気コアの長さ方向の幅が調整されることを特徴とする電磁界センサ。
【請求項５】
前記請求項１乃至４のいずれかに記載の電磁界センサに接続する受信器において、
前記出力部から入力される静電誘導に基づく電圧及び誘導電流に基づく電圧を加算する加算器を備えていることを特徴とする受信器。
【請求項１】
導電性を有する非磁性体からなり、ケーブルを軸通した状態で当該ケーブルの一部を周方向に包囲する略環状の電極と、
磁性体からなり、絶縁体を介して前記電極の環の外側に配設される磁気コアと、
前記磁気コアを巻回する巻線と、
前記電極から引き出され、前記巻線の両端から引き出される出力部と
を備え、
ケーブルに流れる電流に基づく電磁誘導により前記巻線に生じる誘導電流を前記出力部から出力し、ケーブルに印加される電圧に基づく静電誘導により前記電極に生じる電圧を前記出力部から出力することを特徴とする電磁界センサ。
【請求項２】
前記請求項１に記載の電磁界センサにおいて、
前記電極が、略半環状を呈して対となって対向配置され、環の外側に突出して開閉時に相互が接離する突合せ端面を有し、当該突合せ端面に対して相反する方向に屈曲する対向面を有することを特徴とする電磁界センサ。
【請求項３】
前記請求項２に記載の電磁界センサにおいて、
前記磁気コアが、前記電極の突合せ端面の外側に沿って配設されていることを特徴とする電磁界センサ。
【請求項４】
前記請求項１乃至３のいずれかに記載の電磁界センサにおいて、
前記出力部に接続される受信器からの要求を満足する出力レベルになるように、前記電極及び／又は磁気コアの長さ方向の幅が調整されることを特徴とする電磁界センサ。
【請求項５】
前記請求項１乃至４のいずれかに記載の電磁界センサに接続する受信器において、
前記出力部から入力される静電誘導に基づく電圧及び誘導電流に基づく電圧を加算する加算器を備えていることを特徴とする受信器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−５９０７０（Ｐ２０１１−５９０７０Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１２０７４（Ｐ２００９−２１２０７４）
【出願日】平成２１年９月１４日（２００９．９．１４）
【出願人】（０００１６４４３８）九州電力株式会社 (245)
【出願人】（０００２０７０８９）大電株式会社 (67)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１４日（２００９．９．１４）
【出願人】（０００１６４４３８）九州電力株式会社 (245)
【出願人】（０００２０７０８９）大電株式会社 (67)
【Ｆターム（参考）】
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