專利名稱：導(dǎo)體長測量裝置以及導(dǎo)體長測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及導(dǎo)體長測量裝置以及導(dǎo)體長測量方法，更詳細(xì)而言涉及用于對所分支 的導(dǎo)體的總長進(jìn)行測量的導(dǎo)體長測量裝置以及導(dǎo)體長測量方法。
背景技術(shù)：
在以辦公大廈為代表的大規(guī)模建筑物中導(dǎo)入的空調(diào)系統(tǒng)中，針對每個(gè)樓層或者針 對樓層的每個(gè)區(qū)域配置的多個(gè)室內(nèi)機(jī)經(jīng)由制冷劑配管而與例如設(shè)置于房頂?shù)鹊氖彝鈾C(jī)連 接。這種空調(diào)系統(tǒng)的制冷劑配管一般從室外機(jī)至室內(nèi)機(jī)被分支為多個(gè)。因此，為了測量制 冷劑配管的總長，需要例如專利文獻(xiàn)I公開的測定裝置等。
在專利文獻(xiàn)I公開的裝置中，對于在被分支為多個(gè)的制冷劑配管的各末端處分別 配置的發(fā)送器所產(chǎn)生的振動(dòng)，利用同樣地在制冷劑配管的各末端處配置的接收器來進(jìn)行接 收，由此檢測振動(dòng)在制冷劑配管中傳遞所需的時(shí)間。然后，根據(jù)所檢測出的時(shí)間，測量制冷 劑配管的總長。
專利文獻(xiàn)1:日本特開2007 - 85892號公報(bào) 發(fā)明內(nèi)容
為了使用上述測量裝置來測量制冷劑配管的總長，需要進(jìn)行如下事先準(zhǔn)備預(yù)先 調(diào)查制冷劑配管進(jìn)行分支的分支點(diǎn)，并在分支前端的末端分別配置上述發(fā)送器和接收器。 因此，在室內(nèi)機(jī)設(shè)置于天花板等那樣的情況下，可以預(yù)想該事先準(zhǔn)備變得困難并且煩雜。
本發(fā)明是基于上述情形而完成的，其目的在于容易地測量具有分支點(diǎn)的導(dǎo)體的總 長。
為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的導(dǎo)體長測量裝置具備
測量單元，對成對的導(dǎo)體施加電壓，測量所述導(dǎo)體的頻率特性；以及
運(yùn)算單元，根據(jù)所述頻率特性確定所述導(dǎo)體的共振頻率，根據(jù)所述共振頻率來運(yùn) 算所述導(dǎo)體的總長。
根據(jù)本發(fā)明，能夠根據(jù)通過對導(dǎo)體施加電壓而確定的共振頻率，來測量導(dǎo)體的總 長。由此，無需對導(dǎo)體的各個(gè)分支前端進(jìn)行安裝測量所需的裝置等的處理，而能夠容易地測 量導(dǎo)體的總長。


圖1是第I實(shí)施方式的導(dǎo)體長測量裝置的框圖。
圖2是不出從頻率掃描部輸出的輸出電壓的時(shí)間上的變化的曲線圖。
圖3是示出對與頻率掃描部的輸出電壓對應(yīng)的電壓信號執(zhí)行了 FFT處理時(shí)的結(jié)果 的曲線圖。
圖4是示出導(dǎo)體長測量裝置和作為測量對象的電阻元件的圖。
圖5是用于說明與在電阻元件的兩端出現(xiàn)的電位差對應(yīng)的電壓信號的基波分量以及高次諧波分量的電壓電平的曲線圖。圖6是示出頻譜曲線的圖。圖7是示出表示配管的頻率特性的特性曲線的圖。圖8是用于定義配管的各個(gè)分支的長度的圖。圖9是用于說明計(jì)算總長的式子的圖。圖10是示意性地示出第2實(shí)施方式的向FFT處理部的輸入和從FFT處理部的輸 出的圖。
圖11是用于說明與在電阻元件的兩端出現(xiàn)的電位差對應(yīng)的電壓信號的基波分量以及高次諧波分量的電壓電平的曲線圖。
圖12是第3實(shí)施方式的導(dǎo)體長測量裝置的框圖。
圖13是示出從階梯波產(chǎn)生部輸出的輸出電壓的時(shí)間上的變化的圖。
圖14是示出從階梯波產(chǎn)生部輸出的輸出電壓的頻譜的圖。
圖15是示出頻譜曲線的一個(gè)例子的圖。
圖16是用于定義配管的各個(gè)分支的長度的圖。
圖17是對導(dǎo)體長測量裝置與配管的連接點(diǎn)的另一例子進(jìn)行顯示的圖。
圖18是示出導(dǎo)體長測量裝置的變形例的圖。
(符號說明)
10 :導(dǎo)體長測量裝置；11 :接口 ；12 :控制部；13 :頻率掃描部；13a :探測器；13b 探測器；14 :FFT處理部；15 :第I存儲(chǔ)部；16 :第2存儲(chǔ)部；17 :運(yùn)算部；18 :顯示部；19 :接收設(shè)備；20 :空調(diào)系統(tǒng)；21 :室外機(jī)'22k 22C :室內(nèi)機(jī)；23 :配管；23a :進(jìn)給銅管；23b :回送銅管；30 :存儲(chǔ)部；31 :階梯波產(chǎn)生部；P1 :分支點(diǎn)；Prl :第I部分；Pr2 :第2部分；Pr3 第3 部分；R1、R2 :電阻元件；S0、S1、S2 :頻譜曲線；S3 :特性曲線；SVo、SVl :電壓信號；Vo :輸出電壓。
具體實(shí)施方式
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《第I實(shí)施方式》
以下，參照附圖，說明本發(fā)明的第I實(shí)施方式。圖1是作為測量對象的空調(diào)系統(tǒng)20 中設(shè)置的導(dǎo)體長測量裝置10的框圖。導(dǎo)體長測量裝置10是用于對構(gòu)成空調(diào)系統(tǒng)20的配管23的總長進(jìn)行測量的裝置。
如圖1所示，空調(diào)系統(tǒng)20例如具有在辦公大廈的房頂?shù)仍O(shè)置的室外機(jī)21、和在該辦公大廈的居住區(qū)設(shè)置的2臺(tái)室內(nèi)機(jī)22A、22B。并且，室外機(jī)21和室內(nèi)機(jī)22A、22B通過配管23而被連接，其中，該配管23由使制冷劑從室外機(jī)21朝向室內(nèi)機(jī)22A、22B流動(dòng)的進(jìn)給銅管23a、和使制冷劑從室內(nèi)機(jī)22A、22B朝向室外機(jī)21流動(dòng)的回送銅管23b構(gòu)成。
構(gòu)成配管23的銅管23a、23b分別被聚氨酯泡沫等相對介電常數(shù)大致為I的隔熱材料包覆。另外，在空調(diào)系統(tǒng)20中，構(gòu)成配管23的進(jìn)給銅管23a和回送銅管23b被配置為相互平行。在本實(shí)施方式中，銅管23a以及銅管23b中的一方是液體管，另一方是直徑比液體管大的氣體管。
如圖1所示，導(dǎo)體長測量裝置10具有接口 11、控制部12、頻率掃描部13、FFT(Fast Fourier Transform,快速傅立葉變換)處理部14、第I存儲(chǔ)部15、第2存儲(chǔ)部16、運(yùn)算部17、顯示部18、接收設(shè)備19、以及電阻元件R1。
頻率掃描部13是內(nèi)部阻抗為已知、且具有用于對測定對象物施加輸出電壓Vo的 電源的數(shù)字頻率合成器。該頻率掃描部13經(jīng)由電阻元件Rl和探測器13a而與進(jìn)給銅管 23a連接，經(jīng)由探測器13b而與回送銅管23b連接。由此，電阻元件Rl和配管23成為串聯(lián) 地連接了的狀態(tài)。
探測器13a、13b的連接是針對銅管23a、23b從隔熱材料露出的部分而進(jìn)行的。例 如，在辦公大廈等中使用的空調(diào)系統(tǒng)中，考慮在室外機(jī)21的周圍、機(jī)械室內(nèi)對于銅管23a、 23b連接導(dǎo)體長測量裝置10。
頻率掃描部13向電阻元件Rl與連接于探測器13a、13b的測定對象物之間施加頻 率f的輸出電壓Vo。圖2是不出輸出電壓Vo的時(shí)間上的變化的圖。如圖2所不,輸出電壓 Vo的波形成為周期為Ι/f的正弦波。該輸出電壓Vo被分壓為與串聯(lián)地連接的電阻元件Rl 和測定對象物的阻抗成比例。
接收設(shè)備19檢測頻率掃描部13的輸出電壓Vo和電阻元件Rl的兩端的電位差Vl。 然后，將與所檢測出的輸出電壓Vo以及電位差Vl對應(yīng)的電壓信號SVo、SVl輸出到FFT處 理部14。
FFT處理部14通過對所輸入的電壓信號SVo、SVl執(zhí)行FFT處理，針對電壓信號 SVo、SVl，計(jì)算每個(gè)頻率的電壓強(qiáng)度(頻譜)。
圖3示出對與圖2所示的波形的輸出電壓Vo對應(yīng)的電壓信號SVo執(zhí)行上述FFT 處理而得到的結(jié)果。如由圖3的條形圖所示那樣，可知例如與波形為正弦波的輸出電壓Vo 對應(yīng)的電壓信號SVo包含頻率為f的奇數(shù)倍的大量高次諧波分量。FFT處理部14根據(jù)對 電壓信號SVo、SVl進(jìn)行FFT處理而得到的結(jié)果，計(jì)算表示各頻率下的電壓電平的頻譜曲線。 例如，如果根據(jù)圖3所示的處理結(jié)果來計(jì)算出頻譜曲線，則得到圖中的單點(diǎn)劃線所示的頻 譜曲線SO。
第I存儲(chǔ)部15以及第2存儲(chǔ)部16分別具有例如RAM(Random Access Memory,隨 機(jī)存取存儲(chǔ)器)或者EPRAM (Erasable Programmable Read Only Memory,可擦寫可編程只 讀存儲(chǔ)器)等存儲(chǔ)介質(zhì)。這些第I存儲(chǔ)部15以及第2存儲(chǔ)部16存儲(chǔ)FFT處理部14的處理結(jié)果。
運(yùn)算部17使用第I存儲(chǔ)部15以及第2存儲(chǔ)部16中存儲(chǔ)的處理結(jié)果，計(jì)算配管23 的共振頻率。然后，根據(jù)所計(jì)算出的共振頻率，測定配管23的總長。
顯示部18顯示運(yùn)算部17的運(yùn)算結(jié)果。
控制部12由CPlKCentral Processing Unit,中央處理單元)、被用作CPU的作業(yè) 區(qū)域的RAM等構(gòu)成。該控制部12根據(jù)經(jīng)由接口 11通知的來自用戶的指令，對上述頻率掃 描部13、FFT處理部14、運(yùn)算部17以及顯示部18進(jìn)行總體控制。
接下來，說明如上述那樣構(gòu)成的導(dǎo)體長測量裝置10的使用方法以及測量動(dòng)作。
在通過導(dǎo)體長測量裝置10進(jìn)行測量時(shí)，如圖4所示，首先將導(dǎo)體長測量裝置10的 探測器13a、13b分別連接到電阻值已知的電阻元件R2的兩端。然后，經(jīng)由接口 11，向控制 部12輸入測量準(zhǔn)備處理指令。
控制部12如果接收到測量準(zhǔn)備處理指令，則對頻率掃描部13指示施加頻率f的 輸出電壓Vo。由此，圖2所示的輸出電壓Vo被施加到串聯(lián)地連接的電阻元件Rl以及電阻元件R2。
接下來，控制部12對FFT處理部14指示執(zhí)行FFT處理。由此，在FFT處理部14 中，在施加了頻率f的輸出電壓Vo時(shí)，根據(jù)在電阻元件Rl的兩端出現(xiàn)的電位差VI，執(zhí)行從接收設(shè)備19輸出的電壓信號SVl的FFT處理。
接下來，控制部12對頻率掃描部13指示施加頻率f+Af的輸出電壓Vo。由此， 在FFT處理部14中，在施加了頻率f+Af的輸出電壓Vo時(shí)，根據(jù)在電阻元件Rl的兩端出現(xiàn)的電位差VI，執(zhí)行針對從接收設(shè)備19輸出的電壓信號SVl的FFT處理。
之后，控制部12對頻率掃描部13，依次指示施加頻率f+n· Af的輸出電壓Vo。另外，η是2以上的整數(shù)。由此，在FFT處理部14中，在施加了頻率f+n · Af的輸出電壓V0 時(shí)，根據(jù)在電阻元件Rl的兩端出現(xiàn)的電位差Vl，依次執(zhí)行針對從接收設(shè)備19輸出的電壓信號SVl的FFT處理。其結(jié)果，依次計(jì)算圖5的條形圖所示的特性。然后，計(jì)算結(jié)果被依次存儲(chǔ)到第I存儲(chǔ)部15。圖5的條形圖分別表示與在電阻元件Rl的兩端出現(xiàn)的電位差Vl對應(yīng)的電壓信號SVl的基波分量以及高次諧波分量的電壓。
如果對于與電阻元件Rl的兩端的電位差Vl對應(yīng)的電壓信號SVl各自的FFT處理的執(zhí)行完成，則控制部12對運(yùn)算部17指示頻譜曲線SI的計(jì)算。頻譜曲線SI是表示將電阻元件R2作為測定對象物時(shí)的關(guān)于電壓信號SVl的各頻率下的電壓電平的曲線。運(yùn)算部 17使用第I存儲(chǔ)部15中存儲(chǔ)的FFT處理的結(jié)果來計(jì)算頻譜曲線SI。
通過進(jìn)行上述處理，如果與頻譜曲線SI相關(guān)的信息的生成完成，則從電阻元件R2 拆下導(dǎo)體長測量裝置10的探測器13a、13b。接下來，如圖1所示，將探測器13a、13b分別連接到構(gòu)成配管23的進(jìn)給銅管23a和回送銅管23b。然后，經(jīng)由接口 11，向控制部12輸入測量處理指令。
控制部12如果接收 到測量指令，則對頻率掃描部13指示施加頻率f的輸出電壓 Vo。由此，圖2所示的輸出電壓Vo被施加到串聯(lián)地連接的電阻元件Rl以及配管23。
接下來，控制部12對FFT處理部14指示執(zhí)行FFT處理。由此，在FFT處理部14 中，在施加了頻率f的輸出電壓Vo時(shí)，根據(jù)在電阻元件Rl的兩端出現(xiàn)的電位差VI，執(zhí)行從接收設(shè)備19輸出的電壓信號SVl的FFT處理。
接下來，控制部12對頻率掃描部13指示施加頻率f+Af的輸出電壓Vo。由此， 在FFT處理部14中，在施加了頻率f+Af的輸出電壓Vo時(shí)，根據(jù)在電阻元件Rl的兩端出現(xiàn)的電位差VI，執(zhí)行針對從接收設(shè)備19輸出的電壓信號SVl的FFT處理。
之后，控制部12對頻率掃描部13依次指示施加頻率f+n · Λ f的輸出電壓Vo。由此，在FFT處理部14中，在施加了頻率f+n · Af的輸出電壓Vo時(shí)，根據(jù)在電阻元件Rl的兩端出現(xiàn)的電位差VI，依次執(zhí)行針對從接收設(shè)備19輸出的電壓信號SVl的FFT處理。然后，F(xiàn)FT的處理結(jié)果被依次存儲(chǔ)到第2存儲(chǔ)部16。
如果關(guān)于與電阻元件Rl的兩端的電位差Vl對應(yīng)的電壓信號SVl各自的FFT處理的執(zhí)行完成，則控制部12對運(yùn)算部17指示計(jì)算頻譜曲線S2。頻譜曲線S2是表示將配管 23作為測定對象物時(shí)的關(guān)于電壓信號SVl的各頻率下的電壓電平的曲線。
運(yùn)算部17使用第2存儲(chǔ)部16中存儲(chǔ)的FFT處理的結(jié)果，計(jì)算頻譜曲線S2。圖6 是示出頻譜曲線S2的圖。如圖6所示，在導(dǎo)體長測量裝置10與配管23連接了的情況下， 根據(jù)配管23的形狀，特定的頻率下的電壓電平變低。
如果頻譜曲線S2的計(jì)算完成，則控制部12對運(yùn)算部17指示計(jì)算配管23的總長。 運(yùn)算部17如果接收到來自控制部12的計(jì)算指示，則執(zhí)行配管23的總長的計(jì)算處理。運(yùn)算部17首先從由頻譜曲線S2 (參照圖6)所示的電壓電平減去由頻譜曲線SI (參照圖5)所示的電壓電平，由此計(jì)算圖7所示的特性曲線S3。該特性曲線S3是表示配管23的頻率特性的曲線。
接下來，運(yùn)算部17根據(jù)特性曲線S3，確定配管23的共振頻率。在施加于配管23 的電壓的頻率與配管23的共振頻率一致的情況下，在電阻元件Rl的兩端出現(xiàn)的電壓電平變小。因此，運(yùn)算部17確定與特性曲線S3的極小點(diǎn)對應(yīng)的頻率。如圖7所示，此處作為與特性曲線S3的極小點(diǎn)對應(yīng)的頻率，確定了頻率fl、f2、f3。
接下來，運(yùn)算部17使用下式(I)來計(jì)算配管23的總長。另外，fn是與特性曲線的極小點(diǎn)對應(yīng)的頻率、即配管23的共振頻率。另外，fw是頻率范圍。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)體長測量裝置，具備測量單元，對成對的導(dǎo)體施加電壓，測量所述導(dǎo)體的頻率特性；以及運(yùn)算單元，根據(jù)所述頻率特性確定所述導(dǎo)體的共振頻率，根據(jù)所述共振頻率來運(yùn)算所述導(dǎo)體的總長。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)體長測量裝置，其特征在于，所述測量單元具有電壓施加單元，該電壓施加單元對于所述導(dǎo)體，一邊使頻率變化一邊施加交流電壓。
3 根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)體長測量裝置，其特征在于，所述測量單元具有電壓施加單元，該電壓施加單元對所述導(dǎo)體施加階梯電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任意一項(xiàng)所述的導(dǎo)體長測量裝置，其特征在于，所述測量單元測量與對串聯(lián)地連接的所述導(dǎo)體和電阻施加了電壓時(shí)的所述電阻的兩端的電位差對應(yīng)的電壓信號的頻率特性。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的導(dǎo)體長測量裝置，其特征在于，所述測量單元對所述電壓信號執(zhí)行FFT處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任意一項(xiàng)所述的導(dǎo)體長測量裝置，其特征在于，所述運(yùn)算單元將所述導(dǎo)體作為無損失線路而進(jìn)行使用了所述共振頻率的運(yùn)算，從而計(jì)算所述導(dǎo)體的總長。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任意一項(xiàng)所述的導(dǎo)體長測量裝置，其特征在于，所述導(dǎo)體是末端被電氣性地短路的用于使規(guī)定的制冷劑循環(huán)的管路。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任意一項(xiàng)所述的導(dǎo)體長測量裝置，其特征在于，所述導(dǎo)體是在末端連接了具有不特定的阻抗的電氣儀器的電線。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的導(dǎo)體長測量裝置，其特征在于，所述導(dǎo)體的阻抗和所述電氣儀器的阻抗不匹配。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任意一項(xiàng)所述的導(dǎo)體長測量裝置，其特征在于，所述導(dǎo)體由隔熱材料所包覆。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中的任意一項(xiàng)所述的導(dǎo)體長測量裝置，其特征在于，在所述交流電壓中包含高次諧波分量。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中的任意一項(xiàng)所述的導(dǎo)體長測量裝置，其特征在于，具備顯示單元，該顯示單元顯示由所述運(yùn)算單元運(yùn)算的導(dǎo)體的總長。
13.一種導(dǎo)體長測量方法，其特征在于，包括對串聯(lián)地連接的電阻和成對的導(dǎo)體施加電壓的工序；測量與所述電阻的兩端的電位差對應(yīng)的電壓信號的頻率特性的工序；根據(jù)所述頻率特性來確定所述導(dǎo)體的共振頻率的工序；以及根據(jù)所述共振頻率來運(yùn)算所述導(dǎo)體的總長的工序。
全文摘要
對配管(23)連接導(dǎo)體長測量裝置(10)的探測器(13a、13b)，經(jīng)由該探測器(13a、13b)對配管(23)施加輸出電壓(Vo)。接下來，對電壓信號(SV1)執(zhí)行FFT處理，從而計(jì)算頻譜曲線。然后，根據(jù)該頻譜曲線確定配管(23)的共振頻率，根據(jù)該共振頻率來計(jì)算配管(23)的總長。因此，在各分支的末端無需設(shè)置例如測量所需的儀器等，而能夠容易地測量配管(23)的總長。
文檔編號G01B7/02GK103069248SQ201180040620
公開日2013年4月24日 申請日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月23日
發(fā)明者樋熊利康, 樋原直之, 行田知晃 申請人:三菱電機(jī)株式會(huì)社