KR102195292B1 - 라인을 모니터링하기 위한 방법 및 측정 조립체 - Google Patents

Abstract

라인을 모니터링하기 위한 방법에서, 측정 신호가 시작 시간에 측정 도체에 공급된다. 측정 신호는 중단 지점 또는 라인 단부에서 반사되고, 반사된 부분은 임계값이 초과되는지를 점검하기 위해 모니터링된다. 상기 값이 초과되면, 디지털 정지 신호가 생성되고, 시작 시간과 정지 신호 사이의 변이 시간이 분석된다.

Description

라인을 모니터링하기 위한 방법 및 측정 조립체

본 발명은 정상 상태로부터의 편차들에 대해 라인을 모니터링하기 위한 방법 및 측정 조립체에 관한 것이다.

라인은 이러한 목적을 위해 바람직하게는 라인의 전체 길이를 따라 연장되는 측정 도체를 갖는다.

라인은 예를 들어 에너지 및/또는 신호들을 송신하는 역할을 하며, 이러한 목적을 위해 적어도 하나의 와이어, 일반적으로 복수의 와이어들, 즉 절연된 도체들을 갖는다. 복수의 와이어들은 종종 공통 케이블 외피에 의해 결합되어 라인을 형성한다. 특히, 데이터 라인들 또는 신호 라인들의 경우, 차폐층들이 또한 빈번하게 형성된다. 많은 응용들에서, 예를 들어 자동차 분야에서, 라인들은 다양한 부하들을 받으며, 이들 부하들의 지속 기간 및 크기는 알려져 있다. 자주 변하는 주변 조건들, 예를 들어 열의 영향은 또한 종종 추정될 수 없거나, 라인의 마모를 예측할 수 있을 만큼 충분히 추정되지 못한다. 또한, 라인들은 또한 예를 들어 진동들에 의해 빈번하게 기계적 하중을 받으며, 이는 손상을 유발할 수 있다. 따라서, 특정한 최소 서비스 수명을 보장할 수 있기 위해, 라인은 일반적으로 과도한 치수를 갖는 방식으로 구성된다. 대안으로, 동작 동안 또는 적어도 규칙적인 간격들로 라인을 모니터링하고 점검할 가능성도 있다.

결함들에 대해 라인을 점검하기 위한 공지된 방법은 약칭 TDR로 알려진 시간 도메인 반사 측정법(time domain reflectometry)으로 지칭된다. 이와 관련하여, 측정 펄스가 라인을 따라 연장된 도체에 공급되고, 응답 신호의 전압 프로파일이 평가된다. 이와 관련하여, 실제 전압 프로파일이 등록되고 대응적으로, 비교적 복잡하고 값비싼 측정 장치로 평가된다. TDR은 일반적으로 측정 실험실들에서 또는 복잡한 측정 조립체들에서 사용된다. 이것은 또한 ESD(정전기 방전)에 매우 민감하다.

그러나, 그러한 방법은 그와 관련된 비용들, 복잡성, 및 결함들에 대한 취약성 때문에 예를 들어 산업 분야에서 또는 자동차 분야에서 라인의 일상적인 점검에 적합하지 않다.

미국 특허출원공개공보 US2005/0052190호(2005.03.10.) 미국 특허출원공개공보 US2013/0162262호(2013.06.27.)

이러한 배경에 대하여, 본 발명은 라인의 비용 효과적인, 특히 반복적인 또는 규칙적인 모니터링을 가능하게 하는 방법 및 측정 조립체를 특정하는 목적에 기초한다. 모니터링은 여기서 특히 최종 제품에서 설치된 상태의 라인에서 그리고/또는 라인에 대해 제공되는 동작에서 수행되어야 한다.

이러한 목적은 청구항 1에서 청구되는 바와 같은 특징들을 갖는 방법에 의해 그리고 청구항 20에서 청구되는 바와 같은 특징들을 갖는 측정 조립체에 의해 본 발명에 따라 달성된다. 방법 및 측정 조립체의 바람직한 개량들이 각각 종속 청구항들에 포함된다. 방법 및 바람직한 개량들에 관하여 개시되는 이점들은 그에 맞게 측정 조립체로 이전될 수 있으며, 그 반대도 마찬가지이다.

방법 및 측정 조립체는 간단한 비용 효과적인 설계를 이용하여 라인과 관련된 상태 변수를 모니터링하는 것을 가능하게 한다. 상태 변수는 예를 들어 라인의 내부 상태 변수이며, 따라서 결과적으로 라인 자체의 상태가 모니터링된다. 대안으로, 외부 상태 변수가 점검된다. 따라서, 이러한 변형에서는, 예를 들어, 모니터링될 컴포넌트의 주변의 상태가 간접적으로 점검된다.

방법을 이용하여 모니터링될 라인은 시작 지점에서 측정 신호를 공급받는 측정 도체를 갖는다. 이어서, 측정 도체는 중단 지점의 존재에 대해 모니터링된다. 중단 지점은 일반적으로 측정 신호가 적어도 부분적으로 반사되는 위치로 이해된다. 일반적으로 적어도 부분 반사는 측정 도체의 특성 저항이 중단 지점으로 인해 변할 때 발생한다. 중단 지점은 또한 라인 단부 또는 연결 지점일 수 있다. 측정 도체는 뒤로 이동하고 라인 단부에서 또는 하나 이상의 다른 중단 지점에서 반사되는 부분에 대해 모니터링된다. 뒤로 이동하는 부분의 진폭이 등록되며, 이하에서 간단히 임계값으로서 지칭되는 미리 정의된 전압 임계값이 초과될 때, 디지털 정지 신호가 생성된다. 또한, 시작 시간과 정지 신호 사이의 변이 시간(transit time)이 등록되고 평가된다. 중단 지점이 없으면 정지 신호가 생성되지 않으며, 이는 손상되지 않은 라인을 나타낸다.

임계값의 초과는 특히 임계값을 초과하는 값에 대해 임계값보다 낮은 값의 양의 초과(더 좁은 의미에서의 초과)를 의미하는 것으로 이해된다. 또한, 임계값을 초과하는 것은 또한 바람직하게는 비교적 낮은 값에 대해 비교적 높은 값의 음의 초과(좁은 의미에서의 언더슈팅(undershoot))를 의미하는 것으로 이해된다.

임계값의 초과는 바람직하게는 비교기의 도움으로 검출되며, 따라서 비교기는 임계값이 초과될 때, 특히 양의 초과의 경우뿐만 아니라 음의 초과의 경우에도 정지 신호를 출력한다. 임계값은 임계값의 정의에 따라 기본적으로 0이 아니며, 예를 들어, 공급된 신호의 진폭의 적어도 10 % 이상이다. 공급된 신호가 반사된 부분 상에 중첩되는 경우, 임계값은 예를 들어 공급된 신호의 진폭의 적어도 10 % 위 또는 아래이다.

반사된 부분에 대한 임계값이 초과될 때 디지털 정지 신호만을 생성하는 것은 방법의 비용 효과적인 구성에 결정적으로 중요하다. 디지털 정지 신호는 여기서 디지털 상태 정보 예/아니오(또는 1/0))의 조각(piece)만을 운반하는 이진 신호인 것으로 이해된다. 따라서, 이것은 반사된 신호의 진폭 레벨에 대한 어떠한 정보도 포함하지 않는다. 진폭에 대한 확실한 정보는 선택된 임계값과 결합하여 얻어지며, 따라서 선택된 임계값은 정지 신호에 대한 트리거링 임계치이다. 따라서, 이러한 진폭을 측정할 필요 없이, 임계값과 결합된 정지 신호에 기초하여, 반사된 신호의 (최소) 진폭을 할당하는 것이 가능하다.

정지 신호는 이와 관련하여 기본적으로 아날로그 신호일 수 있지만, 바람직하게는 예를 들어 전압 펄스 아니면 전압 점프의 형태의 디지털 신호이다. 비교적 간단한 평가 회로가 정지 신호에 의해 가능해진다. 따라서, TDR 측정과 달리, 특히 실제 전압 프로파일의 시간 분해 측정(time-resolved measurement)이 존재하지 않는다. TDR 측정이 수행되지 않는다. 특히, 각각의 개별 측정에 대해, 즉 측정 신호/각각의 측정 신호의 방출 후에, 특히 정확히 하나의 정지 신호가 정의된 전압 임계값에서 생성되고 평가된다. 본 발명에 따른 방법은 디지털 회로 기술을 이용하여 쉽게 구현될 수 있다. 여기서는 TDR 측정 조립체에서 필요한 것과 같은 아날로그/디지털 변환기가 사용되지 않는다.

반사는 중단 지점에서 또는 일반적으로 동작 측정 신호에 대한 특성 저항이 변하는 지점에서 발생한다. 측정 조립체는 특히 측정 신호의 부분 반사 또는 전반사가 측정 도체의 라인 단부에서 발생하는 그러한 방식으로 이루어진다. 이러한 목적을 위해, 측정 도체는 특히 개방 단부로 지칭되는 것을 갖는다.

기본적으로, 시작 시간과 정지 신호 사이의 측정된 변이 시간의 절대 평가가 가능하다. 따라서, 예를 들어 라인 길이 및 특성 저항이 알려질 경우 그리고 측정 도체를 둘러싸고 있는 알려진 온도 의존(온도 의존성) 유전체의 경우에 변이 시간으로부터 직접 측정 도체의 현재 온도 부하를 추론하는 것이 가능하다. 실제 측정된 변이 시간으로부터 중단 지점, 예를 들어 라인의 굴곡부 등의 위치가 또한 직접 검출될 수 있다. 측정을 위해, 바람직하게는 하나의 측정만이 (반환 도체와 관련하여) 측정 도체에 의해, 특히 예를 들어 측정 신호를 기준 신호로서 병렬로 공급받는 추가의 기준 도체의 사용 없이 수행된다(그리고 적절하다면 반사 신호가 평가된다).

그러나 이러한 절대 평가는 일반적으로 평가 동안의 높은 레벨의 정확성, 그리고 특히 라인의 속성들에 대한 매우 정확한 지식을 또한 필요로 한다. 따라서, 편리한 개량에서는, 미리 정의된 기준과의 비교도 제공된다. 적어도 라인의 정상 상태에 대한 변이 시간에 대한 기준 지속 기간과의 비교가 제공된다. 기준 지속 기간에 대한 편차가 있을 때, 정상 상태로부터의 편차가 검출된다.

가장 간단한 경우, 라인은 단지 측정 도체 및 일반적으로 요구되는 반환 도체를 갖는다. 따라서, 이러한 경우, 라인은 예를 들어 하나 이상의 상태 변수의 검출과 별개인 어떠한 추가적인 기능도 갖지 않는 예를 들어 순수한 센서 라인으로서 구현된다. 대안으로, 측정 도체는 데이터 및/또는 전력의 송신을 위해 설계되고 예를 들어 복수의 송신 요소들을 갖는 라인의 컴포넌트이다. 하나의 실시예의 변형에서, 데이터 또는 전력의 송신은 또한 측정 도체를 통해 발생한다. 따라서, 이러한 변형에서, 측정 도체는 측정 도체 및 데이터/전력을 송신하기 위한 정상 도체로서의 이중 기능을 갖는다. 따라서, 본 측정 개념에서는 전통적인 기존 도체가 반드시 추가적인 측정 도체로 확장될 필요는 없다.

하나의 바람직한 개량에서, 복수의 연속적인 개별 측정들로 측정 사이클이 수행되며, 정확하게 하나의 정지 신호가 각각의 개별 측정에서 생성되고, 결과적으로 상이한 변이 시간들을 갖는 복수의 정지 신호들이 획득된다. 따라서, 이와 관련하여, 설정된 임계값 및 변이 시간을 포함하는 값 쌍이 각각의 개별 측정에서 기록되고 저장된다. 따라서, 복수의 정지 신호들은 여기서 특히 라인 단부에서 반사되는 부분의 전체 변이 시간의 적어도 10 %, 바람직하게는 적어도 30 %, 보다 바람직하게는 적어도 50 % 또는 적어도 75 %의 시간 범위에 걸쳐 연장된다. 시간 범위는 바람직하게는 (정상 조건들, 건조, 20 ℃에서) 라인 단부에서 반사되는 부분의 전체 변이 시간을 포함한다. 따라서, 이와 관련하여, 전체 변이 시간은 공급 위치에서의 측정 도체로의 측정 신호의 공급으로부터 공급 위치에서의 라인 단부에서 반사된 부분의 도달까지의 기간으로 구성된다. 이러한 측정법은 라인 길이에 걸쳐 분포된 중단 지점들이 등록되거나 특정 중단 지점들이 그들에 의해 유발되는 신호 프로파일에 대해 더 정확하게 측정되는 것을 가능하게 한다. 따라서 실제 신호 프로파일은 정지 신호들에 의해, 즉 특히 각각의 정지 신호에 대해 획득된 다수의 값 쌍들(임계값의 크기 및 변이 시간)에 의해 적어도 부분 영역에 걸쳐 모델링된다. 따라서, 이들 값 쌍들은 저장되고 평가되며, 결과적으로 그에 기초하여 신호 프로파일이 모델링된다.

따라서, 측정 사이클에 대해, 개별 측정 신호들의 시퀀스가 (개별 측정마다 하나의 측정 신호가) 측정 도체에 공급된다. 각각의 측정 신호는 여기서 구형파 신호로서 구현되고, 두 개의 연속적인 측정 신호 사이에는 휴지(pause)가 존재한다. 휴지 시간, 즉 두 개의 측정 신호 사이의 시간은 바람직하게는 측정 신호의 지속 기간보다 예를 들어 적어도 1.5 또는 2 배만큼 더 길다. 신호 시간(펄스 시간)에 대한 휴지 시간의 비율은 예를 들어 2:1이다. 특히, 이 비율은 측정 사이클 과정에서 변한다.

또한, 바람직하게는 측정 신호에 대한 최대 지속 기간이 미리 정의된다. 측정 신호는 바람직하게는 정지 신호의 검출 후에 스위치 오프된다. 즉, 측정 신호의 지속 기간은 일반적으로 개별 측정들 사이에서 변한다. 그러나 정지 신호가 등록되지 않는 경우, 측정 신호는 미리 정의된 최대 지속 기간에 도달한 후에 끝나고, 측정이 종료된다.

설치된 상태에서, 라인들은 이상적인 상태와 달리, 정상 상태를 정의하지만 정상 동작에는 중요하지 않은 약간의 중단 효과들을 자주 이미 갖는다. 이러한 중단 지점들 각각은 여기서 측정 신호의 부분 반사를 생성한다. 따라서, 각각의 라인은 정상 상태에서 바람직하게는 복수의 반사된 부분들의 특성 패턴을 이미 가지며, 이러한 특성 패턴은 이하에서 기준 패턴으로 지칭된다. 이와 달리, 테스트될 라인은 또한 소정의 동작 지속 기간 후에 이 시간에 라인을 특성화하고 적어도 하나의 정지 신호를 갖는 정지 패턴을 갖는다. 정지 패턴은 편의상 기준 패턴과 비교되고 편차들에 대해 테스트된다. 뒤로 이동하는 개별적인 상이한 반사 부분들의 변이 시간들에 더하여, 특히 반사 부분들의 전압 값들의 크기도 등록되고 평가된다. 기준 패턴 또는 정지 패턴은 여기서 상이한 변이 시간들을 갖는 다수의 정지 신호들에 의해 형성된다.

임계값은 바람직하게는 가변 방식으로 설정될 수 있다. 그 결과, 예를 들면, 반사 부분들의 그들의 신호 레벨(전압 값)에 대한 평가가 가능해진다. 따라서, 임계값이 초과될 때 하나의 디지털 정지 신호만을 생성하는 측정 원리로 인해, 신호 레벨, 즉 반사 부분의 신호 레벨에 대한 평가가 또한 가능해지며, 임계값의 변화에 의해 수행된다. 따라서, 반사 부분의 실제 신호 레벨이 검출된다. 따라서, 이러한 척도에 의해 상이한 실패 사례들 또는 상황들이 등록될 수 있다. 복수의 개별 측정들로 구성된 측정 사이클과 결합된 임계값의 변화는 또한 발생하고/하거나 하강하는 신호 에지들을 갖는 신호 프로파일을 근사화하는 것을 가능하게 한다.

하나의 바람직한 개량에서, 임계값은 여기서 측정 신호의 진폭의 적어도 0.5 배, 바람직하게는 적어도 0.75 배에 대응하는 범위에 걸쳐 변한다. 특히, 임계값은 예를 들어 측정 신호의 진폭의 0.2 배 내지 최대 0.9 배 아니면 최대 1 배의 범위에 걸쳐 변한다. 이어서, 연속적인 개별 측정들 및 임계값의 변화에 의해, 신호 프로파일이 생성되거나 근사화된다. 진폭 측정 신호를 비교적 큰 범위에 걸쳐 변화시킴으로써, 작은 정도의 반사만을 갖는 중단 지점들은 물론, 높은 정도의 반사 내지 최대 전반사를 갖는 중단 지점들도 등록된다.

복수의 개별 측정들을 갖는 측정 사이클의 범위 내에서, 측정 신호는 각각의 개별 측정에서 공급되고, 임계값은 다양한 개별 측정들에 대해, 바람직하게는 각각의 개별 측정에 대해 변경된다. 따라서, 다수의 개별 측정들은 다수의 정지 신호들을 유발하고, 이어서 다수의 정지 신호들은 테스트될 라인의 특성 정지 패턴에 입력되고, 특히 정지 패턴을 형성한다.

따라서, 임계값의 변화는 다수의 특성 중단 효과들이 반사 부분의 정의된 진폭을 발생시킨다는 개념에 기초한다. 이어서, 임계값의 증가의 결과로서, 높은 반사 신호 진폭을 갖는 중단 지점들만이 등록된다.

본 발명에 따른 측정 원리로 인해, 바람직하게는 정지 신호가 발생하자마자 각각의 개별 측정이 종료된다. 또한, 복수의 중단 지점들은 동일한 타입이고, 각자가 비슷한 신호 진폭을 갖는 반사 부분을 발생시키는지에 관하여 신뢰성 있게 라인을 테스트하기 위해, 하나의 바람직한 개량에서는, 제1 개별 측정 후에, 측정 조립체가 의사 비활성화(quasi-deactivate)되어 정지 신호와 반응하지 않는 측정 비동작 시간(measuring dead time)이 미리 정의된다. 특히, 여기서는, 제1 개별 측정 및 제1 정지 신호 등록 후에, 제2 개별 측정이 수행되는 동안에 바람직하게는 제1 개별 측정에 대한 것과 동일한 임계값이 설정된다는 규정이 존재한다. 정지 신호가 등록되지 않는 측정 비동작 시간은 여기서 제1 개별 측정에서 등록된, 시작 신호와 정지 신호 사이의 변이 시간보다 (약간) 길다. 이것은 제1 정지 신호에 할당된 반사 부분이 제2 개별 측정에서 등록되는 상황을 방지한다. 이 사이클은 바람직하게는 어떠한 추가적인 정지 신호도 더 이상 등록되지 않을 때까지 여러 번 반복된다. 즉, 측정 비동작 시간은 이러한 설정된 임계값에서 어떠한 추가적인 정지 신호도 더 이상 발생하지 않을 때까지, 선행 개별 측정에서 등록된 (제1, 제2, 제3 등의) 정지 신호의 변이 시간에 각각 적응되는데, 즉 약간 더 길도록 선택된다.

신호 프로파일은 편의상 각각의 측정 비동작 시간을 임계값의 변화와 함께 적절히 설정함으로써 측정된다. 특히, 이러한 방식으로, 신호 프로파일 내의 하강 에지들도 등록된다. 따라서, 만곡되거나 하강하는 에지들을 갖는 신호 피크들이 등록되고 평가될 수 있다.

따라서, 반사 부분들의 변이 시간들(정지 신호들)은 일반적으로 상이한 정의된 임계값들에서 다수의 개별 측정들에 의해 등록된다. 이와 관련하여, 이러한 방법은 전압 불연속 시간 측정 방법으로 간주될 수 있다. 개별 측정들의 수는 여기서 바람직하게는 10 초과, 보다 바람직하게는 20 초과, 또한 50 초과, 및 예를 들어 최대 100이거나, 심지어 더 많은 개별 측정들이다.

공급되는 측정 신호들은 일반적으로 1 내지 2.5 10⁸ m/s의 속도로 측정 도체 내에서 전파된다. 따라서, 특히 여기서 관심 있는, 예를 들어 자동차 분야에서 일반적으로 1 내지 20 미터의 라인 길이들에 대해, 측정 신호에 대한 변이 시간들은 수 나노초 내지 수십 나노초의 범위에 있다.

충분한 분해능을 보장하기 위해, 측정 비동작 시간은 여기서 편의상 정지 신호의 미리 등록된 변이 시간보다 0.1 내지 1 나노초(ns), 바람직하게는 0.5 ns만큼 길게 선택된다.

또한, 바람직하게는, 임계값의 변화에 의해, 트리거링 임계치로 지칭되는 것이 결정되며, 이 트리거링 임계치에 기초하여 특성 저항의 척도가 결정된다. 임계값을 연속적으로 변경(증가)함으로써, 반사 부분의 신호 진폭에 대한 최대값은 적어도 근사적으로 (임계값의 스테이지들의 함수로서) 등록된다. 따라서, 신호 진폭은 중단 지점에서의 특성 저항의 크기의 척도이므로, 특성 저항의 (절대) 크기가 이것으로부터 결정될 수 있다. 이어서, 트리거링 임계치에 기초하여, 라인이 여전히 충분히 양호한 상태에 있는지 또는 아마도 교체되어야 하는지에 관한 결정 기준이 또한 획득된다. 차례로, 절대 평가에 더하여, 기준 패턴과의 비교에 의한 평가의 가능성이 또한 존재하며, 이어서 예를 들어, 반사 부분의 신호 진폭의 크기의 증가의 정도의 함수로서, 라인이 여전히 양호한지가 결정된다.

기본적으로, 비교적 짧은 측정 신호를 측정 펄스의 방식으로 측정 도체에 공급한 후에 반사 부분을 등록할 가능성이 존재한다. 그러나 이것은 차례로, 매우 정확하고 매우 정밀한 공급 및 측정 조립체를 필요로 한다. 따라서, 바람직하게는, 공급되는 측정 신호는 정의된 라인 길이를 갖는 라인을 통해 측정 신호의 신호 변이 시간의 적어도 2 배에 대응하는 신호 지속 기간을 갖는다는 규정이 존재하며, 결과적으로 반사 부분은 측정 신호 상에 중첩된다. 대응적으로, 임계값은 또한 측정 신호의 전압보다 높다. 하나의 대안적인 변형에 따르면, 임계값은 또한 측정 신호의 전압보다 낮다.

신호 지속 기간은 여기서 바람직하게는 kHz 범위, 특히 MHz 범위의 주파수에 대응하며, 예를 들어 최대 약 8 MHz이다. 따라서, 측정 신호의 지속 기간은 측정 원리에 결정적이지 않다. 그러나 측정 사이클을 수행할 때 긴 신호 지속 기간은 라인을 측정할 때 전체 측정 지속 기간의 증가를 유발한다. 바람직하게는 하나의 측정 사이클에 대해 다수의 개별 측정들, 예를 들어 10 회 초과, 20 회 초과, 50 회 초과 또는 심지어 100 회 초과의 개별 측정들이 수행된다. 따라서, 바람직하게는 MHz 범위, 특히 1 내지 10 MHz 범위의 신호 지속 기간이 선택된다.

하나의 바람직한 개량에서, 측정 신호의 신호 지속 기간은 상이한 개별 측정들에서 상이하게 설정된다. 특히, 신호 지속 기간은 반사 부분이 도달할 때까지 변이 시간에 적응되는데, 즉 신호 지속 기간은 반사 부분의 변이 시간의 함수로서 설정되고, 예를 들어 적어도 이 변이 시간에 대응하거나 상기 변이 시간보다 약간(+10 %) 더 길다. 측정 신호의 공급은 정지 신호가 등록되자마자 컨트롤러에 의해 능동적으로 종료된다. 측정 신호의 신호 지속 기간의 이러한 적응 및 변화는 측정 사이클의 고속화, 즉 전체 측정 지속 기간의 감소를 촉진한다.

측정 신호는 일반적으로 알려진 기하구조를 가지며, 특히 구형파 신호로서 구현된다. 상기 신호는 여기서 편의상, 가능한 한 정의된 측정 결과를 달성하도록 매우 가파르게 상승하는 에지를 갖는다. 가능한 한 가파르다는 것은 여기서 특히 상승이 최대 2000 ps(피코초) 이내에, 바람직하게는 최대 100 ps 이내에 발생하는 측정 신호의 진폭의 10 % 내지 90 %임을 의미한다.

이미 전술한 바와 같이, 바람직하게는 도체를 측정하기 위해 하나의 측정 사이클의 범위 내에서 다수의 개별 측정들이 수행된다. 시간순으로 분포된 방식으로 배열된 다수의 정지 신호들이 바람직하게는 다수의 이러한 개별 측정들로부터 획득된다. 따라서, 다수의 정지 신호들은 공급된 측정 신호 및 반사된 부분들의 실제 신호 프로파일을 근사적으로 나타낸다. 전력단에서 반사되는 공급된 측정 신호에 대한 실제 신호 프로파일은 편의상 수학적 곡선 적합화에 의해 이러한 정지 신호들로부터 근사화된다.

근사화된 신호 프로파일은 또한 바람직하게는 여기서 기준 패턴의 유사하게 근사화된 신호 프로파일과의 시각적 비교를 가능하게 하도록 시각화된다.

다수의 개별 측정들 동안, 일반적으로 채택되는 절차는 임계값을 연속적으로 변경하는 것이며, 바람직하게는 상이한 임계값 스테이지들이 설정된다. 스테이지들이 더 정밀할수록 더 정확하게 프로파일이 근사화될 수 있다. 두 개의 연속적인 임계값들 사이의 스테이지들은 여기서 바람직하게는 예를 들어 이전에 등록된 측정 결과들의 함수로서 바람직하게 적응된다. 예를 들어, 정지 신호가 등록되면, 각각의 중단 지점을 설명하는 신호 피크에 도달하거나 다시 떨어질 때까지 다음 임계값에 대해 가장 작은 가능한 스테이지들이 설정(증가/감소)된다.

또한, 하나의 바람직한 개량에서, 중단 지점의 위치는 정지 신호에 대한 변이 시간에 기초하여 추정된다. 따라서, 일반적으로 위치 평가가 또한 중단 지점에 대해 생성되며, 따라서 공간적으로 분해된 정지 패턴이 생성되거나 평가된다.

특히, 가장 높은 가능한 공간 분해능을 달성하기 위해, 측정 조립체는 일반적으로 높은 시간 분해능을 갖는다. 이것은 바람직하게는 100 ps 미만이고, 바람직하게는 약 50 ps이다. 즉, 이 시간 분해능보다 더 많이 시간적으로 서로 떨어져 있는 두 개의 이벤트가 개별 이벤트들로서 등록되고 평가된다.

편리한 개량에서, 복수의 라인들을 갖는 시간 측정 패턴(정지 시간 측정 패턴)이 생성되며, 정의된(고정된) 임계값의 정지 신호들의 변이 시간들이 각각의 라인에 저장되고, 정의된 임계값은 라인마다 다르다. 따라서, 이 시간 측정 패턴에 기초하여, 어떤 시점에 어떤 임계값이 초과되는지를 즉시 식별하는 것이 가능하며, 결과적으로 어떤 중단 지점들이 어느 포지션에 위치하는지에 대한 즉석 검출이 존재한다.

특히, 이러한 시간 측정 패턴(기준 시간 측정 패턴)도 기준 패턴에 대해 저장되며, 결과적으로 정지 시간 측정 패턴과의 비교에 의해 시프트들이 매우 쉽게 검출되고 평가될 수 있다. 따라서, 각각의 시간 측정 패턴은 특히 이차원 행렬이다. 갭들은 상이한 변이 시간들을 나타내며, 라인들은 상이한 임계값들을 나타낸다.

가능한 한 간단한 기준 패턴과 정지 패턴 사이의 비교와 관련하여, 일반적으로, 기준 패턴은 기준 측정의 범위 내에서 초기 상태의 라인에 기초하여 등록된다는 규정이 존재한다. 여기서, 정지 패턴의 경우와 같이, 특히, 다수(10 초과, 20 초과, 50 초과 또는 100 초과)의 개별 측정들을 갖는 미리 정의된 측정 사이클이 수행되는 규정이 또한 존재한다. 따라서, 이 기준 측정을 통해 전반적으로 초기 상태의 라인의 신호 프로파일을 등록할 수 있다. 초기 상태는 여기서 라인의 조립된 상태 또는 그렇지 않으면 라인이 시스템 또는 컴포넌트에 저장되는 상태인 것으로 이해된다. 이것은 조립 동안, 즉 플러그들의 부착 또는 컴포넌트에 대한 연결 동안, 원래의 중단 지점들이 일반적으로 이미 생성되었다는 아이디어에 기초한다. 이들은 라인의 바람직하지 못한 프로파일의 결과로서의 또는 그렇지 않으면 플러그의 영역 내의 클램핑 지점들의 결과로서의 굴곡 지점(bending point)들일 수 있다. 그러나 만족스런 연결의 경우, 이러한 원래의 중단 지점들은 정상 상태 또는 초기 상태에서의 라인의 정상 동작에 중요하지 않다. 따라서, 정상 상태 또는 초기 상태에서의 라인의 측정 및 소정 동작 지속 기간 후에 라인의 후속 측정의 결과로서, 라인의 상태 변화가 이미 발생했는지 그리고 어느 정도로 발생했는지가 쉽게 검출된다. 이러한 척도는 또한 특히 예지(prognosis)를 가능하게 하며, 또한 라인의 가능한 실패 시간 또는 잔여 서비스 수명과 관련하여 수행된다. 따라서, 이러한 척도에 의해, 분명해지고 있는 결함에 일찍 반응하는 것이 가능하며, 라인은 예를 들어 필요할 때 교체될 수 있다.

라인의 측정은 여기서 반복적으로, 특히 주기적으로 반복적으로 수행된다. 응용에 따라, 측정들 사이에는 수 초, 수 분, 수 시간, 수 일 또는 심지어 수 개월이 존재한다. 자동차 분야에서, 예를 들어 테스팅은 일상적인 검사의 범위 내에서 각각 수행될 수 있다.

기준 패턴은 바람직하게는 암호화되고 인코딩된 형태로 저장된다. 이러한 척도는 인코딩을 알고 있는 권한 있는 사람들만이 라인의 점검 및 평가를 수행할 수 있는 것을 보장한다.

방법은 편의상 온도 부하 또는 온도 과부하에 대해 라인을 모니터링하는 데 사용된다. 이러한 목적을 위해, 측정 도체는 온도 의존 유전 상수를 가진 절연체(유전체)로 둘러싸인다. 이것은 특히 특정 PVC 또는 그렇지 않으면 FRNC(난연성 비부식성) 재료를 포함한다. 온도 의존 유전 상수를 갖는 절연 재료들이 알려져 있다. 온도 의존성에 기인하여, 온도 변화는 반사 부분의 변이 시간의 변화를 초래하고, 결과적으로, 등록된 정지 신호의 변이 시간은 기준 패턴의 기준 지속 기간에 비해 시프트된다. 일반적으로, 변화된 온도 부하가 이 시간적 시프트로부터 추론된다. 기준 패턴은 일반적으로 예를 들어 20 ℃의 주위 온도에서 등록된다. 라인 단부에서 또는 공간적으로 정의된 공지된 중단 지점에서 반사되는 반사 부분의 변이 시간의 결정은 라인 길이에 걸쳐 평균화된 온도를 검출하기에 충분하다.

또한, 변화된 온도 부하의 척도가 시간적 시프트의 측정으로부터 추론된다. 차례로, 이것으로부터 절대 현재 온도가 추론될 수 있다. 기본적으로, 이것은 또한 기준 패턴과의 비교 없이 변이 시간에만 기초하여 가능하다. 미리 정의된 온도 값이 초과되는 경우, 이것은 라인의 과부하로서 식별된다. 그러나, 바람직하게는 기준 패턴과의 비교가 발생하며, 아마도 허용할 수 없는 온도 부하가 상대적 시프트에 대해 추론된다.

하나의 바람직한 개발에서, 라인 외부의 외부 상태 변수가 방법에 의해 획득되고, 특히 그 값이 결정되며, 외부 상태 변수는 라인을 따라 변한다. 이것은 라인을 따라 변하는 외부 상태 변수들이 중단 변수들로서 인식될 수 있으며, 이를테면 방법의 의해 또한 등록될 수 있는 중단 지점들을 형성한다는 아이디어에 기초한다. 상태 변수는 예를 들어 온도 또는 그렇지 않으면 주변 매체의 변화, 예를 들어 특히 기체에서 액체로의 상태 변화이다.

라인은 바람직하게는 센서로서, 특히 충전 레벨 센서(filling level sensor)로서 특정 측정 방법과 함께 사용된다. 특히, 충전 레벨의 정확한 결정이 특히 공간 분해능과 결합하여 가능해진다.

대안으로, 라인은 온도 센서로서 구현되고, 예를 들어, 모니터링될 디바이스 내에 배치되며, 특히 공간적으로 분해된 온도 결정이 수행된다. 따라서, 예를 들어, 상이한 온도들을 갖는 영역들이 디바이스 내에서 검출되거나 모니터링될 수 있다.

본 발명에 따르면, 방법을 수행하기 위해, 방법을 수행하도록 설계된 측정 유닛을 갖는 측정 조립체가 제공된다. 제1 실시예 변형에 따르면, 측정 유닛은 조립된 라인 내에, 즉 예를 들어 라인의 플러그 내에 또는 그렇지 않으면 직접 라인 내에 통합된다. 이에 대한 대안으로서, 제2 변형에 따르면, 측정 유닛은 예를 들어 자동차의 온보드 전력 시스템의 제어 유닛에 통합된다. 제3 변형에서, 측정 유닛은 최종적으로 외부의, 예를 들어 핸드헬드 측정 디바이스에 통합되며, 여기서 후자는 테스트될 라인에 가역적인 방식으로 연결될 수 있다.

측정 유닛은 여기서 편리한 개량에서 마이크로컨트롤러, 조정 가능한 비교기, 신호 생성기 및 시간 측정 요소를 포함한다. 측정 유닛은 특히, 예를 들어 마이크로칩 상에 통합된 디지털 마이크로 전자 회로이다. 단순화를 위해, 그러한 마이크로칩은 다수의 측정 유닛들로서 저비용으로 제조될 수 있다. 측정 디바이스는 또한 라인 내에 또는 플러그 내에 직접 통합될 수 있다. 측정 유닛 또는 마이크로칩은 또한 바람직하게는 경고 신호를 출력하도록 설계되고/되거나 상위 평가 유닛에 연결된다. 또한, 측정 유닛 및/또는 상위 평가 유닛은 바람직하게는 또한, 등록된 측정값들을 저장하기 위한 메모리를 갖는다.

가변 임계값은 여기서 측정 유닛을 사용하여, 특히 마이크로컨트롤러에 의해 설정되며, 또한 자동으로 변경된다. 마이크로컨트롤러는 여기서 편의상 일반적으로 전술한 측정 사이클을 자동으로 수행하도록 구성된다.

본 발명의 예시적인 실시예가 도면들을 참조하여 아래에서 더 상세히 설명될 것이다. 도면들에서:
도 1은 측정 유닛 및 모니터링될 라인을 갖는 측정 조립체의 간이 예시를 도시한다.
도 2는 방법을 설명하기 위한 측정 유닛의 블록도를 도시한다.
도 3a-3c는 상이한 상황에 대한 신호 프로파일의 예시들을 도시한다.
도 4a 및 4b는 기준 곡선 및 할당된 기준 패턴(도 4b)을 갖는 전압/시간 도면을 도시한다.
도 5a 및 5b는 제1 측정 곡선 및 할당된 정지 패턴(도 5b)의 전압/시간 도면을 도시한다.
도 6a 및 6b는 제2 측정 곡선 및 할당된 정지 패턴(도 6b)의 전압/시간 도면을 도시한다.
도 7a 및 7b는 기준 시간 측정 패턴에 대한 정지 시간 측정 패턴의 병치를 도시한다.

도 1은 측정 조립체(2)를 도시한다. 후자는 라인(4)을 가지며, 라인(4)은 차례로 라인(4)을 따라, 특히 그의 전체 범위를 따라 종방향으로 연장되는 측정 도체(6)를 갖는다. 라인(4)은 예시적인 실시예에서 단순한 단일 와이어 라인(4)으로 도시되는데, 즉 절연체(12)에 의해 둘러싸인 중심 도체(10)를 갖는 와이어(8)를 갖는다. 측정 도체(6)는 이 절연체(12) 내에 구현된다. 기본적으로, 다른 설계들도 가능하다. 예를 들어, 중심 도체(10) 자체가 측정 도체로서 사용될 수 있다. 측정 도체(6)는 대안으로 동축 라인의 내부 도체이다. 이 경우, 측정 도체는 유전체를 둘러싸는 절연체에 의해 그리고 예를 들어 끈(braid)으로 구현되는 외부 도체에 의해 둘러싸인다. 측정 도체(6)에는 일반적으로 도면들에 명확히 도시되지 않은 반환 도체를 할당받는다. 상기 반환 도체는 예를 들어 동축 라인의 외부 도체이다. 대안으로, 측정 도체들(6) 및 반환 도체들은 예를 들어 와이어 쌍에 의해 형성된다.

측정 도체(6)는 반환 도체와 함께 측정 유닛(14)에 연결되며, 결과적으로 라인(4)은 정상 상태로부터의 편차에 대해 모니터링될 수 있다. 이러한 편차의 예들은 미리 정의된 동작 온도 위로의 라인(4)의 과도한 가열 및/또는 손상, 예를 들어 라인(4)의 과도한 만곡으로 인한 예를 들어 외부 도체의 파괴이다. 라인(4) 상의 부하들은 또한 측정 도체(6)에 의해 경험된다.

도 2는 측정 유닛(14)의 간이 블록도 예시를 도시하며, 방법을 설명하는 역할을 한다. 측정 유닛(14)은 신호 생성기(16), 마이크로컨트롤러(18), 시간 측정 요소(20) 및 조정 가능한 비교기(22)를 포함한다. 마이크로컨트롤러(18)는 방법을 제어하고 수행하는 역할을 한다. 따라서, 마이크로컨트롤러(18)는 각각의 개별 측정을 수행하기 위한 시작 신호(S1)를 출력한다. 이 시작 신호(S1)는 신호 생성기(16) 및 시간 측정 유닛(20) 양자에 송신된다. 또한, 마이크로컨트롤러(18)는 조정 신호(P)를 송신하며, 이 조정 신호에 의해 전압 임계값(V)이 비교기(22) 상에서 미리 정의되고 설정된다.

시작 신호(S1) 후에, 신호 생성기(16)는 측정 신호(M), 특히 미리 정의된 지속 기간(T)을 갖는 구형파 신호를 생성한다. 이 측정 신호(M)는 공급 위치(24)에서 라인(4)에 공급된다. 라인(4) 내에서, 측정 신호(M)는 측정 도체(6)가 개방된 방식으로 구현되는 라인 단부(13)의 방향으로 전파한다. 결과적으로, 측정 신호(M)는 라인 단부(13)에서 반사된다. 반사된 부분(A)(도 3a-3c 참조)은 공급 위치(24)와 반대 방향으로 되돌아간다.

예시적인 실시예에서, 공급 위치(24)는 동시에 측정 도체(6)에 존재하는 신호 레벨(전압 레벨)이 탭핑(tapping)되는 측정 위치(25)이다. 그러나, 여기서는, 비교기(22)에 의해, 신호 레벨이 미리 정의된 임계값(V)을 초과(더 좁은 의미에서 초과 또는 언더슈팅)하는지에 대해서만 테스트된다. 비교기가 임계값(V)이 초과된다고 등록하자마자, 비교기(22)는 정지 신호(S2)를 시간 측정 요소(20)에 출력한다. 후속하여, 후자는 시작 신호(S1)와 정지 신호(S2) 사이의 시간 차이를 검출하고, 이 차이를 반사된 부분(A)에 대한 등록된 변이 시간(t)으로서 송신한다. 이 개별 측정에서는, 먼저 단일 측정 신호(M)만이 공급되고, 반사된 부분(A)이 평가된다. 개별 측정 동안 복수의 측정 신호들의 공급이 존재하지 않는다.

개별 측정이 이루어진 후에, 마이크로컨트롤러(18)는 측정을 반복한다. 이를 위해, 마이크로컨트롤러(18)는 특히 이전에 정지 신호(S2)가 발생하지 않은 경우에 임계값(V)을 변경한다. 이러한 경우(정지 신호 없음), 측정 유닛(14)은 미리 정의된 최대 측정 시간 후에 개별 측정을 중단한다.

정지 신호(S2)가 발생하는 경우, 마이크로컨트롤러(18)는 측정 비동작 시간(D)을 정의하고 이것을 예를 들어 비교기(22) 또는 그렇지 않으면 시간 측정 요소(20)에 송신한다. 측정 비동작 시간(D)은 일반적으로 이전에 등록된 변이 시간(t)보다 수십 ps 길다. 이 측정 비동작 시간(D) 동안, 시간 측정 요소(20)는 아마도 들어오는 정지 신호(S2)를 무시하거나, 비교기(22)는 정지 신호(S2)를 생성하지 않는다.

측정 비동작 시간의 설정은 바람직하게는 특히 래치 입력으로 지칭되는 것에서 비교기(22)에 추가적인 차단 신호를 인가함으로써 수행되며, 이 차단 신호는 비교기가 인가된 차단 신호의 지속 기간 동안 비활성화되게 하는데, 즉 비교기는 출력 신호를 방출하지 않는다. 이 차단 신호는 예를 들어 마이크로컨트롤러에 의해 생성된다.

이와 관련하여, 임계값(V)이 상하 양쪽으로부터 초과될 때, 비교기(22)는 정지 신호(S2)를 출력한다. 따라서, 전압 값이 평가의 시작에서 또는 측정 비동작 시간(D) 후에 이미 임계값(V)을 초과하여 존재하면, 비교기(22)는 임계값(V)에 언더슈팅될 때까지 정지 신호(S2)를 출력하지 않는다. 결과적으로, 특히 신호 레벨의 하강 에지들이 또한 등록되고 평가될 수 있다.

비교기(22)는 바람직하게는 현재 전압 값이 임계값보다 높은지 또는 낮은지를 각각 나타내는 두 개의 상태(1 및 0)를 갖는다. 따라서, 상태 변화(1에서 0 또는 0에서 1로의 변화)의 경우, 정지 신호 S2가 출력된다. 바람직하게는 비교기(22)의 상태가 또한 평가될 수 있고, 결과적으로, 예를 들어, 인가된 전압이 측정의 시작에서 이미 임계값(V)을 초과(또는 미만)하는지가 직접 결정될 수 있다.

신호 프로파일, 즉 측정 위치(25)에서의 실제 전압 프로파일은 도 3a 내지 3c에 기초하여 상이한 상황들에 대해 도시된다. 여기서, 도 3a는 정상적인 경우(기준)의 라인의 신호 프로파일을 도시하고, 도 3b는 예를 들어 중단 지점으로서의 굴곡 지점의 경우의 신호 프로파일을 도시하고, 도 3c는 변화된 온도 부하의 경우의 신호 프로파일을 도시한다.

세 개의 도면들 모두에서, 각각의 경우에, 도면의 상부에서, 공급되는 측정 신호(M)는 미리 정의된 신호 지속 기간(T)을 갖는 개략적인 구형파 신호로서 각각 도시된다. 도면의 중앙 부분에, 각각의 경우에, 반사된 부분(A)이 도시되며, 도면의 하부에는 측정 신호(M)와 반사된 부분(A) 사이의 측정 위치(25)에 인가되는 중첩된 전압이 도시된다. 따라서, 반사된 부분(A)을 측정 신호(M) 상에 중첩시킴으로써 측정 위치(25)에서 결과적인 신호 프로파일(rU)이 얻어진다. 도 3a 및 3b에서, 여기에서의 전압(U)은 표준화된 단위로 변이 시간(t)에 대해 플로팅(plot)된 것으로 각각 나타낸다.

도 3b에 기초하여 분명히 알 수 있듯이, 신호 지속 기간(T)은 반사 부분(A)이 측정 위치(25)에서 측정 신호(M) 상에 중첩되는 방식으로 크기가 정해진다. 따라서, 결과적인 신호 프로파일(rU)은 (감쇠가 무시되는 경우) 소정 기간 동안 측정 신호(M)의 전압의 두 배를 갖는다.

중단 지점의 경우, 도 3b에 도시된 바와 같이, 비교적 짧은 변이 시간(T)의 경우에 추가적인 신호 부분이 반사된다. 이러한 추가적인 반사 부분들(A)은 또한 중첩된 신호 프로파일(rU) 내에서 명백하게 나타난다.

변화된 온도는 일반적으로 측정 신호(M)의 상이한 신호 변이 시간을 유발한다. 측정 도체(16)가 단부에서 개방되고, 따라서 반사가 단부에서 발생하기 때문에, 변이 시간(t)은 특성 방식에서 온도의 함수로서 변하며, 이는 도 3a에 도시된 기준에 비해 반사 부분(A)의 시프트를 유발한다. 온도 변화의 실제 측정된 범위는 이러한 시프트에 기초하여 추론될 수 있다.

도 4a, 5a 및 6a는 측정 위치(24)에서의 결과적인 중첩된 신호 프로파일들(rU)을 더 현실적인 예시로 도시한다. 여기서, 도 4a는 정상 상태에서의, 즉 기준 측정의 경우의 중첩된 신호 프로파일(rU)을 도시한다. 도 5a는 추가적인 중단 지점 및 온도 상승의 경우의 중첩된 신호 프로파일(rU)을 도시한다. 마지막으로, 도 6a는 추가적인 중단 지점 및 또한 단락의 경우의 중첩된 신호 프로파일(rU)을 도시한다. 중단 지점은 예를 들어 측정 도체(6)의 영역에서의 파괴 또는 손상이며, 그 결과로서, 특성 임피던스는 일반적으로 변하고, 반사를 일으킨다.

이러한 세 가지 상황 각각에서, 라인(4)은 측정 사이클의 범위 내에서 각각 측정된다. 상기 사이클에서, 임계값들(V)은 연속적으로 상승되고, 변이 시간들(t)은 각각의 할당된 임계값(V)에 대해 등록된다. 도 4a, 5a 및 6a의 예시적인 실시예들에서, 전압은 표준화된 단위로 나타낸다. 값 1은 예를 들면 1 볼트 또는 그렇지 않으면 100 mV에 대응한다. 공급되는 측정 신호(전압 점프)의 진폭은 바람직하게는 1 V이다. 임계값들은 예를 들어 공급되는 측정 신호의 진폭의 10 % 내지 20 % 증분으로 각각 증가된다. 할당된 임계값들(V)에 대한 트리거 시간들은, 즉 비교기(22)의 트리거링이 정지 신호(S2)의 출력에 의해 발생하는 경우, 각각의 경우에 수직 라인들에 의해 특성화된다. 예를 들어 도 4b에 기초하는 기준 패턴(REF) 또는 예를 들어 도 5b 또는 6b에 따른 정지 패턴(ST)은 다수의 개별 측정들에 기초하여 생성되며, 이 경우, 예를 들어 개별 측정들은 총 10 개의 임계값으로서 수행된다. 이와 관련하여, 시간은 각각의 임계값(V)이 초과되는 경우에 각각의 임계값(V)에 대해 (나노초(ns) 단위로) 등록된다. 여기서 기준 t1은 임계값 "1"이 초과될 때까지의 변이 시간(t)을 나타내고, 기준 t2는 임계값 "2"가 초과될 때까지의 지속 기간(t)을 나타내는 등의 식이다.

추가적인 중단 지점들을 갖는 중첩된 신호 프로파일들(rU)의 경우, 상승 에지 및 하강 에지를 갖는 추가적인 신호 피크가 검출될 수 있다.

바람직하게는, 일반적으로, 분해능, 즉 임계값들 사이의 거리는 상이한 전압 범위들에서 상이하게 설정된다는 규정이 존재한다. 예를 들어, 예를 들어 신호 피크의 영역에서 예를 들어 하강하는 신호 프로파일을 보이는 제1 범위들에서, 분해능은 임계값들(V) 사이의 거리를 감소시킴으로써 증가된다. 예시적인 실시예에서, 예를 들어, 임계값들(V)은 4.5 내지 5.5의 전압 범위에서 작은 증분으로 설정된다. 연속적인 임계값들 사이의 거리들은 여기서 표준화된 단위에 대해 각각의 경우에 예를 들어 1 미만, 바람직하게는 0.5 미만, 보다 바람직하게는 0.2 미만이다. 이와 달리, 제2 범위들에서는, 더 낮은 분해능이 바람직하게는 임계값들 사이의 더 큰 거리들에 의해 설정된다. 예시적인 실시예에서, 이것은 예를 들어 0 내지 4.5 및 6 내지 9의 전압 범위들과 관련된다. 연속 임계값들 사이의 거리들은 여기서 표준화된 단위에 대해 각각의 경우에 예를 들어 0.5 초과, 바람직하게는 1 초과 또는 바람직하게는 1.5 초과이다. 분해능은 여기서 바람직하게는 마이크로컨트롤러(18)에 의해 설정된다.

도 4a 및 4b에 기초하여 명백한 바와 같이, 처음 4 개의 임계값들은 변이 시간 0(t = 0)을 할당받는데, 이는 중첩된 신호 프로파일(rU)의 신호 레벨이 시작부터 이러한 (낮은) 임계값들(V)을 초과하기 때문이다. 라인 단부(13) 상의 반사로 인해, 라인 길이와 상관되는 정의된 신호 변이 시간 후에, 전압 값은 측정 신호(M)의 전압 값의 약 2 배로 연속적으로 상승한다. 이것은 상이한 시간 t5 내지 t9에서 복수의 연속적인 임계값들(V)이 초과되는 상황을 유발한다.

기준 측정값들, 특히 기준 측정의 기준 패턴(REF)은 바람직하게는 이와 관련하여 측정 유닛(14)의 메모리(여기서는 더 상세히 도시되지 않음) 내에 또는 대안으로 또한 다른 위치에, 예를 들어 상위 평가 유닛에 저장된다.

도 5b에 따른 정지 패턴은 처음에는 전압 값 1 내지 4에 대해 낮은 임계값들(V)에서 동일한 패턴을 보인다. 그러나, 값 5는 특히 기간 t5 = 1.1 ns; 1.5 ns 및 7.5 ns에서 반복적으로 초과된다. 이것으로부터, 1.1 내지 1.5 ns의 변이 시간(t)의 경우, 중단 지점에 기인할 수 있는 반사 부분(A)이 존재한다는 것이 명백하다. 상기 중단 지점은 기준 패턴(REF)의 경우에는 이전에 검출될 수 없었다. 이와 관련하여, 정지 패턴(ST)과 기준 패턴(REF)의 비교에 기초하여, 동작 중에 라인(4)이 손상되었다는 것을 직접 검출하는 것이 이미 가능하다. 이어서, 손상 정도에 따라, 마이크로컨트롤러(18)는 경고 신호가 출력될지 그리고 어느 정도로 출력될지를 결정한다.

또한, 라인 단부(13)에서 반사되는 신호 부분(A)에 대한 변이 시간 t6 내지 t9는 더 긴 변이 시간들(t)로 시프트된 것이 명백하다. 이러한 시프트에 기초하여, 또한 라인(4)의 변경된, 특히 증가된 온도 부하가 추론될 수 있다. 시프트의 함수로서, 차례로, 마이크로컨트롤러(18)는 경고 신호가 출력될지 그리고 어느 정도로 출력될지를 결정한다.

도 6a에 도시된 상황에서는, 단락으로 인해 라인 단부(13)에서 반사가 발생하지 않는다. 이것은 반사된 부분(A)이 비교적 높은 임계값들(V)에 대해 더 이상 등록될 수 없다는 사실로부터 명백하다.

측정 사이클의 결과들은 기본적으로 또한 기준 패턴(REF)에 대한 기준 시간 측정 패턴 Z(R)에 기초하여 그리고 도 7a 및 7b의 정지 패턴(ST)에 대한 정지 시간 측정 패턴 Z(S)에 기초하여 도시된 바와 같이 행렬의 형태인 시간 측정 패턴(Z) 내에 저장될 수 있다. 여기서, 차례로, 도면의 왼쪽 절반은 각각의 경우에 전압/시간 도면에서의 중첩된 신호 프로파일(rU)을 나타낸다. 각각의 시간 도면(Z)에서, 각각의 행은 각각의 경우에 고정된 임계값(V)에 대응하고, 각각의 열은 정의된 변이 시간(t)에 할당되거나, 각각의 열(또는 셀)에서 실제 측정된 값은 각각의 정지 신호(S2)의 변이 시간(t)에 대해 주어진다. 시간 측정 패턴들(Z)은 예를 들어 도 7a 및 7b에서 0들과 1들을 갖는 비트 패턴들로 도시된다. 따라서, 이 경우, 각각의 열은 고정되게 미리 정의된 변이 시간(t)(시간 윈도우)에만 대응한다. 일반적인 중첩된 신호 프로파일(rU)은 기준에 대한 시간 측정 패턴 Z(REF)에 기초하여 추적될 수 있다.

기준 패턴(REF)에 대한 시간 측정 패턴 Z(R)과 도 7b에 따른 정지 패턴(ST)에 대한 시간 측정 패턴 Z(S)의 비교에 의해, 여기서는, 변화가 일어났다는 것이 명백하게 자명하다. 먼저, 제2 전압 임계값(V)(제2 행) 및 제2 열의 경우, 즉 셀 [2; 1]에서는, 이제 0 대신에 1이 존재한다. 셀들 [4; 2], [5; 3], [6; 4], [9; 5]는 도 7a에 따른 시간 측정 패턴 Z(R)과 달리 또한 점유되지 않으며, 이는 또한 시프트를 나타낸다. 이러한 두 개의 시간 측정 패턴 Z(R), Z(S)는 예를 들어 비교에 의해 평가된다. 비트 패턴 대신에, 바람직하게는 시간 측정 패턴이 생성되며, 이러한 시간 측정 패턴에서는 각각의 임계값(V)이 초과되거나 언더슈팅될 때 정확한 변이 시간들(t)이 기록된다. 이와 관련하여, 정확성을 높이는 것에 더하여, 필요한 데이터 볼륨도 감소된다.

Claims (25)

1. 측정 도체를 갖는 라인을 모니터링하기 위한 방법으로서,
   - 측정 신호가 시작 시간에 상기 측정 도체에 공급되고,
   - 중단 지점(disruption point)이 존재할 때, 상기 측정 신호는 상기 중단 지점에서 적어도 부분적으로 반사되고,
   - 상기 측정 도체는 반사된 부분에 대해 모니터링되며, 임계값이 초과될 때, 각각의 경우에 디지털 정지 신호가 생성되고, 상기 시작 시간과 상기 디지털 정지 신호 사이의 변이 시간(transit time)이 등록되고 평가되고,
   - 복수의 개별 측정들이 하나의 측정 사이클의 범위 내에서 수행되고, 상기 측정 신호는 각각의 개별 측정에서 공급되고, 상기 임계값은 다양한 개별 측정들에 대해 변경되고,
   - 상이한 변이 시간들을 갖는 다수의 정지 신호들이 다수의 개별 측정들에 의해 획득되고, 각각의 개별 측정에서, 설정된 상기 임계값과 이 임계값과 관련된 상기 변이 시간이 값 쌍으로 기록되고, 신호 프로파일이 다수의 값 쌍들로부터 획득되며,
   - 상기 라인을 특성화하는 정지 패턴이 상기 다수의 정지 신호들에 의해 생성되고, 상기 정지 패턴은 상기 라인의 정상 상태에 대한 기준 패턴과 비교되고, 편차에 대해 점검되며,
   - 상기 정지 패턴 및 상기 기준 패턴은 중단 지점에 의해 각각 생성되는 복수의 반사된 부분들을 갖고, 상기 정지 패턴 및 상기 기준 패턴은 상이한 변이 시간들을 갖는 정지 신호들에 의해 형성되며,
   - 상기 라인은 자신의 길이에 걸쳐 분포된 복수의 중단 지점들을 가지며, 각각의 중단 지점은 상기 측정 신호의 부분 반사를 생성하고, 이에 의해 특성 패턴이 형성되는,
   방법.
2. 제1항에 있어서,
   복수의 연속적인 개별 측정들을 갖는 측정 사이클이 수행되고, 결과적으로 상이한 변이 시간들을 갖는 복수의 정지 신호들이 획득되고, 상기 복수의 정지 신호들은 상기 측정 신호가 공급 위치로부터 라인 단부 정도로 멀리 그리고 다시 상기 공급 위치로 이동하는 데 걸리는 최대 총 변이 시간의 적어도 10 %인 범위에 걸쳐 연장되는,
   방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 임계값은 상기 측정 신호의 진폭의 적어도 0.5 배에 대응하는 범위에 걸쳐 변경되는,
   방법.
4. 제1항에 있어서,
   제1 정지 신호가 제1 개별 측정에서 등록된 후, 제2 개별 측정이 수행되며, 상기 제1 개별 측정에서 상기 제1 정지 신호에 대해 등록된 변이 시간보다 긴 측정 비동작 시간(measuring dead time)이 상기 제2 개별 측정에 미리 정의되고, 결과적으로 상기 제1 정지 신호에 할당되는 상기 반사된 부분은 상기 제2 개별 측정에서 등록되지 않는,
   방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 신호 프로파일 내의 상승 및 하강 에지들이 상기 임계값의 변화와 결합된 상기 측정 비동작 시간에 의해 등록되는,
   방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 임계값을 변경함으로써, 상기 측정 신호에 대한 특성 임피던스의 크기의 척도(measure)를 결정하는 기준인 트리거링 임계치가 획득되는,
   방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 측정 신호는 상기 라인을 통한 신호 변이 시간의 적어도 2 배에 대응하는 신호 지속 기간을 가지며, 결과적으로 상기 반사된 부분은 상기 측정 신호 상에 중첩되는,
   방법.
8. 제1항에 있어서,
   상기 측정 신호의 신호 지속 기간은 상기 개별 측정들에 대해 변경되는,
   방법.
9. 제1항에 있어서,
   복수의 라인들을 갖는 시간 측정 패턴이 생성되고, 라인마다 상이한 정의된 임계값의 정지 신호들의 변이 시간들이 각각의 라인에 저장되는,
   방법.
10. 제1항에 있어서,
    상기 기준 패턴은 초기 상태의 상기 라인에 기초하여 기준 측정에 의해 획득되고, 후속하여, 상기 정지 패턴은 동작 시간 동안 측정되는,
    방법.
11. 제1항에 있어서,
    상기 기준 패턴은 코딩된 형태로 저장되는,
    방법.
12. 제1항에 있어서,
    상기 측정 도체는 도선, 및 상기 도선을 둘러싸고 온도 의존 유전 상수를 갖는 절연체를 포함하며, 결과적으로 온도의 변화는 상기 반사된 부분의 변이 시간의 변화를 유발하고, 상기 변화는 온도 부하에 대해 평가되고, 변경된 온도 부하가 기준 지속 기간에 대한 상기 정지 신호의 시간적 시프트로부터 추측되는,
    방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 시간적 시프트의 정도가 측정되고, 상기 정도로부터 상기 변경된 온도 부하의 정도가 획득되는,
    방법.
14. 제1항에 있어서,
    상기 라인을 따라 변하는 외부 상태 변수가 등록되는,
    방법.
15. 측정 유닛을 갖는 라인을 모니터링하기 위한 측정 조립체로서,
    측정 도체에 대한 연결의 경우에, 상기 측정 유닛은,
    - 시작 시간에 상기 측정 도체에 측정 신호를 공급하고,
    - 중단 지점에서 반사된 부분을 모니터링하고,
    - 임계값이 초과될 때, 각각의 경우에 디지털 정지 신호를 생성하고,
    - 상기 시작 시간과 상기 디지털 정지 신호 사이의 변이 시간을 등록하고 ― 상기 측정 조립체는 또한 상기 변이 시간을 평가하도록 설계됨 ―,
    - 복수의 개별 측정들을 하나의 측정 사이클의 범위 내에서 수행하고, 상기 측정 신호를 각각의 개별 측정에서 공급하고 ― 상기 임계값은 다양한 개별 측정들에 대해 변경됨 ―,
    - 상이한 변이 시간들을 갖는 다수의 정지 신호들을 다수의 개별 측정들에 의해 획득하고 ― 각각의 개별 측정에서, 설정된 임계값 및 상기 설정된 임계값과 관련된 상기 변이 시간이 값 쌍으로 기록되고, 신호 프로파일이 다수의 값 쌍들로부터 획득됨 ―, 그리고
    - 상기 라인을 특성화하는 정지 패턴을 다수의 정지 신호들에 의해 생성하고, 상기 정지 패턴을 상기 라인의 정상 상태에 대한 기준 패턴과 비교하여, 편차에 대해 점검하도록 설계되며,
    - 상기 정지 패턴 및 상기 기준 패턴은 중단 지점에 의해 각각 생성되는 복수의 반사된 부분들을 갖고, 상기 정지 패턴 및 상기 기준 패턴은 상이한 변이 시간들을 갖는 정지 신호들에 의해 형성되며,
    - 상기 라인은 자신의 길이에 걸쳐 분포된 복수의 중단 지점들을 가지며, 각각의 중단 지점은 상기 측정 신호의 부분 반사를 생성하고, 이에 의해 특성 패턴이 형성되는,
    측정 조립체.
16. 제15항에 있어서,
    상기 측정 유닛은 상기 라인의 플러그 또는 온보드 전력 시스템의 제어 유닛 또는 측정 디바이스에 통합되는,
    측정 조립체.
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