CN110470879B - 具有振荡传感器的非接触式直流电压测量设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于测量绝缘导体（例如，绝缘电线）的直流(DC)电压的系统和方法，而不需要所述导体和测试电极或探头之间存在电连接。一种非接触式DC电压测量设备可包括机械地振荡的导电传感器。待测绝缘导体用作耦合电容器的第一导电元件或电极，并且振动导电传感器用作所述耦合电容器的第二导电元件或电极。所述导电传感器的振荡为所述耦合电容器提供时变电容值。所述测量设备检测流过所述耦合电容器的电流，并使用所检测的电流和所述时变电容来确定所述绝缘导体中的所述DC电压。可将所确定的DC电压输出到显示器或经由有线或无线连接传输到外部系统。

Description

具有振荡传感器的非接触式直流电压测量设备
背景技术。
技术领域
本公开整体涉及电气特性的测量，更具体地，涉及直流电压(DC)的非接触式测量。
背景技术
电压表是用于测量电路中的电压的仪器。测量不止一种电气特性的仪器称为万用表或数字万用表(DMM)，并且用于测量服务、故障排除和维护应用通常需要的许多参数。此类参数通常包括交流(AC)电压和电流、直流(DC)电压和电流以及电阻或通断性。还可测量其他参数，诸如功率特性、频率、电容和温度，以满足特定应用的要求。
对于测量DC电压的常规电压表或万用表，需要使至少一个测量电极或探头与导体电接触，这通常需要切除绝缘电线的一部分绝缘体或者提前提供测量端子。除了需要暴露的电线或端子进行电接触之外，将电压表探头接触到剥离的电线或端子的步骤可能相当危险，因为存在被电击或触电的危险。
因此，需要一种DC电压测量设备，它提供方便而准确的电压测量而不需要与待测电路进行电接触。
发明内容
一种用于测量绝缘导体中的直流(AC)电压的设备可概括为包括：外壳；导电传感器，该导电传感器物理耦接到外壳，该导电传感器能够选择性地靠近所述绝缘导体定位而不与绝缘导体电接触，其中导电传感器与绝缘导体电容耦合；导电内部接地保护件，该导电内部接地保护件至少部分地围绕导电传感器并且与导电传感器电隔离，该内部接地保护件的大小和尺寸被设计成保护导电传感器免受杂散电流的影响；导电参考屏蔽件，该导电参考屏蔽件围绕外壳的至少一部分并且与内部接地保护件电绝缘，该导电参考屏蔽件的大小和尺寸被设计成减小内部接地保护件和外部接地端之间的电流；机械振荡器，该机械振荡器可操作地耦接到导电传感器，在操作中，该机械振荡器使导电传感器根据机械振荡幅度和机械振荡频率进行机械振荡，使得导电传感器和绝缘导体之间的距离根据机械振荡幅度和机械振荡频率周期性地变化；共模参考电压源，该共模参考电压源在操作中生成具有参考频率的交流(AC)参考电压，该共模参考电压源电耦合在内部接地保护件和导电参考屏蔽件之间；传感器信号测量子系统，该传感器信号测量子系统电耦合到导电传感器，其中该传感器信号测量子系统在操作中生成指示通过导电传感器传导的电流的传感器电流信号；和控制电路，该控制电路通信地耦接到传感器信号测量子系统，其中在操作中，所述控制电路：接收来自传感器信号测量子系统的传感器电流信号；以及至少部分地基于接收到的传感器电流信号来确定绝缘导体中的DC电压。控制电路可至少部分地基于所接收的传感器电流信号、机械振荡频率、AC参考电压和参考频率来确定绝缘导体中的DC电压。机械振荡器可包括压电效应机械振荡器。机械振荡器可包括微机电(MEMS)机械振荡器。
控制电路在操作中可将接收到的传感器电流信号转换为数字信号；以及处理该数字信号以获得传感器电流信号的频域表示。控制电路可实现快速傅里叶变换(FFT)以获得传感器电流信号的频域表示。共模参考电压源可生成与控制电路实现的FFT的窗口同相的AC参考电压。控制电路可包括过滤所接收的传感器电流信号的至少一个电子滤波器。控制电路可处理传感器电流信号以确定绝缘导体电流分量和参考电流分量，绝缘导体电流分量指示由于绝缘导体中的电压而通过导电传感器传导的电流，并且参考电流分量指示由于共模参考电压源的电压而通过导电传感器传导的电流。控制电路可确定传感器电流信号的所确定的绝缘导体电流分量的频率。在操作中，传感器信号测量子系统可接收来自导电传感器的输入电流，并且传感器电流信号可包括指示从导电传感器接收的输入电流的电压信号。传感器信号测量子系统可包括作为电流-电压转换器操作的运算放大器。
一种操作设备以测量绝缘导体中的直流(DC)电压的方法，该设备包括：外壳；物理耦接到外壳的导电传感器，该导电传感器能够选择性地靠近绝缘导体定位而不与导体电接触；至少部分地围绕导电传感器并且与导电传感器电隔离的导电内部接地保护件，其中该内部接地保护件的大小和尺寸被设计成保护导电传感器免受杂散电流的影响；围绕外壳的至少一部分并且与内部接地保护件电绝缘的导电参考屏蔽件，其中该导电参考屏蔽件的大小和尺寸被设计成减小内部接地保护件和外部接地端之间的电流，该方法可概括为包括根据机械振荡幅度和机械振荡频率机械地振荡导电传感器，使得导电传感器和绝缘导体之间的距离根据机械振荡幅度和机械振荡频率周期性地变化；使得共模参考电压源生成具有参考频率的交流(AC)参考电压，共模参考电压源电耦合在内部接地保护件和导电参考屏蔽件之间；由传感器信号测量子系统生成指示通过所述导电传感器传导的电流的传感器电流信号；由控制电路从传感器信号测量子系统接收传感器电流信号；并且由控制电路至少部分地基于所接收的传感器电流信号来确定绝缘导体中的DC电压。
生成传感器电流信号可包括从导电传感器接收输入电流；以及生成指示从导电传感器接收的输入电流的电压信号。可利用作为电流-电压转换器操作的运算放大器来生成该传感器电流信号。机械地振荡导电传感器可包括使用压电效应机械振荡器来机械地振荡导电传感器。机械地振荡导电传感器可包括使用微机电(MEMS)机械振荡器来机械地振荡导电传感器。
确定绝缘导体中的DC电压可包括由至少一个处理器将所接收的传感器电流信号转换为数字信号；并且由至少一个处理器处理该数字信号以获得传感器电流信号的频域表示。处理该数字信号可包括实现快速傅里叶变换(FFT)以获得传感器电流信号的频域表示。确定绝缘导体中的DC电压可包括以电子方式对所接收的传感器电流信号进行滤波。
一种用于测量绝缘导体中的直流(DC)电压的设备可概括为包括：能够选择性地靠近绝缘导体定位而不与该绝缘导体电接触的导电传感器，其中该导电传感器与绝缘导体电容耦合；可操作地耦接到导电传感器的机械振荡器，在操作中，该机械振荡器使导电传感器机械地振荡以相对于时间改变导电传感器和绝缘导体之间的电容；至少部分地围绕导电传感器并且与导电传感器电隔离的导电内部接地保护件；围绕外壳的至少一部分并且与内部接地保护件电绝缘的导电参考屏蔽件；在操作中生成具有参考频率的交流(AC)参考电压的共模参考电压源，该共模参考电压源电耦合在内部接地保护件和导电参考屏蔽件之间；电耦合到导电传感器的传感器信号测量子系统，其中该传感器信号测量子系统在操作中生成指示通过导电传感器传导的电流的传感器电流信号；以及通信地耦接到传感器信号测量子系统的控制电路，其中在操作中，所述控制电路：接收来自传感器信号测量子系统的传感器电流信号；并且至少部分地基于接收到的传感器电流信号来确定绝缘导体中的DC电压。在操作中，控制电路可基于所接收的传感器电流信号以及基于导电传感器和绝缘导体之间的相对于时间的电容变化来确定绝缘导体中的DC电压。机械振荡器可包括压电效应机械振荡器或微机电(MEMS)机械振荡器中的至少一者。
附图说明
在附图中，相同的附图标记指示相似的元件或动作。附图中的元件的大小和相对位置不一定按比例绘制。例如，各种元件的形状和角度不一定按比例绘制，并且这些元件中的一些可能被任意地放大和定位，以提高附图的可读性。此外，绘制的元件的特定形状不一定旨在传达关于特定元件的实际形状的任何信息，并且可能仅为了便于在附图中识别而被选择。
图1A是根据一个例示的具体实施的环境的示意图，在该环境中操作者可使用非接触式DC电压测量设备来测量绝缘电线中存在的DC电压，而不需要与该电线电接触。
图1B是根据一个例示的具体实施的图1A的非接触式DC电压测量设备的俯视图，其示出了在绝缘电线和该非接触式电压测量设备的导电传感器之间形成的耦合电容。
图2是根据一个例示的具体实施的非接触式DC电压测量设备的各种内部部件的示意图。
图3是根据一个例示的具体实施的示出非接触式DC电压测量设备的各种信号处理部件的框图。
图4是根据信号和参考信号分离的示例的实现模拟电子滤波器的非接触式DC电压测量设备的框图。
具体实施方式
本公开的一个或多个具体实施涉及用于测量绝缘导体或未绝缘的裸导体（例如，绝缘电线）中的DC电压的系统和方法，而不需要导体和测试电极或探头之间存在电连接。一般来说，提供非电接触式（或“非接触式”）电压测量设备，该设备使用振动电容传感器来测量绝缘导体中相对于接地端的DC电压信号。不需要电连接的此类设备在本文中称为“非接触式的”。如本文所用，“电耦合”包括直接和间接电耦合，除非另有说明。
作为概述，一种非接触式DC电压测量设备可包括使用合适的振荡器（例如，压电效应振荡器、微机械系统(MEMS)振荡器）来机械地振荡或振动的非接触式导电传感器（例如，导电膜）。导电传感器可定位成紧邻待测绝缘导体，例如，在绝缘导体的几毫米内。为了获得测量值，待测绝缘导体用作耦合电容器的第一导电元件或电极，并且振动导电传感器用作耦合电容器的第二导电元件或电极。所得耦合电容器的电容因传感器的振动而相对于时间变化，因为振动导致传感器和待测导体之间的距离可变。该非接触式DC电压测量设备包括用于检测或测量由于振动而流过耦合电容器的AC电流，在本文中称为信号电流(IO)。AC信号电流与耦合电容器两端的DC电压和由非接触式导电传感器的振动引起的耦合电容器的电容的时变变化成比例。该DC电压测量设备使用产生参考电流的已知参考电压和振动非接触式传感器的AC电压（例如，0伏或接地端），以使用检测到的由振动产生的信号电流来确定耦合电容器两端的DC电压。
所确定的绝缘导体中的DC电压可输出给用户（例如，经由显示器），或者可通过一个或多个有线或无线连接传输到外部系统。除了DC电压之外，本文讨论的测量设备还可包括用于确定其他电气参数的功能，诸如但不限于AC电压、AC电流或DC电流、功率、相位角、波形、热特性、阻抗等。
在下面的描述中，阐述了某些具体细节以便提供对所公开的各种具体实施的彻底理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，可以在没有这些具体细节中的一个或多个的情况下，或者使用其他方法、部件、材料等的情况下实现这些具体实施。在其他实例中，没有详细示出或描述与计算机系统、服务器计算机和/或通信网络相关联的公知结构，以避免不必要地使这些具体实施的描述晦涩难懂。
除非上下文另有要求，否则贯穿整个说明书和权利要求书，单词“包含”与“包括”是同义的，并且是包容性的或开放式的（即，不排除附加的未被引用的元件或方法动作）。
本说明书通篇对“一个具体实施”或“具体实施”的引用意指结合该具体实施描述的特定特征、结构或特性包括在至少一个具体实施中。因此，本说明书通篇各个地方出现的短语“在一个具体实施中”或“在具体实施中”不一定全部指代相同的具体实施。此外，在一个或多个具体实施中，特定特征、结构或特性可以任何合适的方式组合。
如本说明书和所附权利要求书所用，单数形式“一个”和“该”包括复数指示物，除非上下文另有明确指示。还应指出的是，术语“或”通常用作在其意义上包括“和/或”，除非上下文另有明确指示。
本文所提供的标题和说明书摘要仅为了方便而提供，并且不解释具体实施的范围或含义。
图1A是环境100的示意图，在该环境中操作者104可使用本公开的非接触式DC电压测量设备102来测量绝缘电线106中存在的DC电压，而不需要该非接触式电压测量设备和电线106之间存在电接触。图1B是图1A的非接触式电压测量设备102的俯视图，其示出了在操作期间非接触式DC电压测量设备的各种电气特性。非接触式电压测量设备102包括外壳或主体108，该外壳或主体包括握持部分或端部110以及与该握持部分相对的探头部分或端部112（在本文中也称为前端）。外壳108还可包括便于用户与非接触式电压测量设备102交互的用户界面114。用户界面114可包括任何数量的输入件（例如，按钮、拨盘、开关、触摸传感器）和任何数量的输出件（例如，显示器、LED、扬声器、蜂鸣器）。非接触式电压测量设备102还可包括一个或多个有线和/或无线通信接口（例如，USB、Wi-Fi®、Bluetooth®），以及各种控制或处理电路（例如，处理器、微控制器、DSP、ASIC、FPGA、存储器）。
在至少一些具体实施中，如图1B中最佳地示出，探头部分112可包括由第一延伸部分118和第二延伸部分120限定的凹入部分116。凹入部分116接收绝缘电线106（参见图1A）。绝缘电线106包括导体122和围绕导体122的绝缘体124。当绝缘电线106位于非接触式电压测量设备102的凹入部分116内时，凹入部分116可包括邻近该绝缘电线的绝缘体124安置的非接触式导电传感器或电极126。传感器126可定位在外壳108的内部或凹入位置中，以防止传感器和其他物体之间的物理接触和电接触。如下面进一步讨论的那样，在操作中，导电传感器126在测量过程中机械地振荡，这允许测量设备102准确地测量待测绝缘导体106中的DC电压。
如图1A所示，在使用中，操作者104可抓握外壳108的握持部分110并且将探头部分112放置为接近绝缘电线106，使得非接触式电压测量设备102可准确地测量该电线中存在的相对于接地端（或另一参考节点）的DC电压。虽然探头端部112被示出为具有凹入部分116，但是在其他具体实施中，探头部分112可被不同地配置。例如，在至少一些具体实施中，探头部分112可包括可选择性地移动的夹具、钩、包括传感器的平坦或弓形表面，或允许非接触式电压测量设备102的传感器被定位成接近绝缘电线106的其他类型的界面。
可能只在某些具体实施中使操作者的身体充当地面/接地参考。另选地，可使用经由测试引线139到地面128的直接连接。本文讨论的非接触式测量功能不限于仅相对于地面测量的应用。外部参考可电容耦合或直接耦合到任何其他电位。例如，如果外部参考电容耦合到三相系统中的另一相，则测量相间电压。一般来说，本文讨论的概念不限于仅使用连接到参考电压和任何其他参考电位的体电容耦合来相对于地面参考。
如下面进一步讨论的那样，在至少一些具体实施中，非接触式电压测量设备102可在DC电压测量期间利用操作者104和接地端128之间的体电容(CB)。尽管术语“接地端”用于节点128，但是该节点不一定是地面/接地端，而是可通过电容耦合以电隔离的方式连接到任何其他参考电位。测量设备102还可通过常规的电耦合（例如，测试引线）耦合到参考节点，诸如节点128。
图2示出了同样在图1A和图1B中示出的非接触式电压测量设备102的各种内部部件的示意图。在该示例中，非接触式电压测量设备102的导电传感器126被成型为板或膜的形式，并被定位成接近待测绝缘电线106，并且与绝缘电线106的导体122电容耦合，从而形成传感器耦合电容器(CO)。应当理解，导电传感器可以是其他平面形状（例如，圆形、矩形、三角形）或非平面形状（例如，V形、U形）。操控非接触式DC电压测量设备102的操作者104具有对地体电容(CB)。如图1A和图1B所示，也可使用通过电线（例如，测试引线139）的直接导电接地耦合。如下面进一步讨论的那样，基于导体122中的DC电压信号(VDC)和在传感器126中引起的机械振荡，在串联连接的耦合电容器(CO)和体电容(CB)上产生绝缘导体电流分量或“信号电流”(IO)。在一些具体实施中，体电容(CB)还可包括生成对地或任何其他参考电位的电容的电隔离的测试引线。
待测量的电线122中的DC电压(VDC)具有到外部接地端128（例如，零线）的连接。非接触式电压测量设备102本身也具有对地128电容，当操作者104（图1）将该非接触式电压测量设备握在其手中时，该对地电容主要由体电容(CB)组成。电容CO和CB两者形成导电回路，并且该回路中的电压生成信号电流(IO)。信号电流(IO)由电容耦合到导电传感器126的DC电压信号(VDC)生成，并且通过非接触式DC电压测量设备的外壳108和对地128体电容器(CB)环回到外部接地端128。信号电流(IO)取决于非接触式电压测量设备102的导电传感器126和待测绝缘电线106之间的距离、导电传感器126的特定形状，以及导体122的尺寸和电压电平(VDC)。
为了补偿直接影响信号电流(IO)的距离方差和随之而来的耦合电容器(CO)方差，非接触式电压测量设备102包括共模参考电压源130，该共模参考电压源生成具有与机械振荡频率(fO)不同的参考频率(fR)的AC参考电压(VR)，如下所述。
为了减少或避免杂散电流，非接触式电压测量设备102的至少一部分可被导电内部接地保护件或遮蔽件132围绕，这使得大部分电流流过与绝缘电线106的导体122形成耦合电容器(CO)的导电传感器126。内部接地保护件132可由任何合适的导电材料（例如，铜）形成，并且可以是实心的（例如，箔片）或者具有一个或多个开口（例如，网眼）。围绕传感器126的保护件132还减少了测量期间靠近传感器126的相邻电线的杂散影响。
非接触式电压测量设备102包括电耦合至导电传感器126的机械振荡器144。在操作中，机械振荡器144使导电传感器126根据机械振荡幅度和机械振荡频率(fO)进行机械振荡。机械振荡器144使导电传感器126在待测绝缘导体106的方向上振荡，使得导电传感器126和绝缘导体106之间的距离(d)根据机械振荡幅度和机械振荡频率周期性地变化。该机械振荡改变了暴露于电场的耦合电容器(CO)的值。因此，在传感器126中产生了具有振荡频率(fO)的信号电流(IO)。该电流与电场成比例。如下所述，共模参考源130用于利用不同于振荡频率(fO)的频率向传感器注入具有已知频率(fR)和幅度(VR)的参考信号，并产生参考电流IR。因此，可根据公式(1)独立于耦合电容器CO来确定待测导体106中的未知DC电压，如下所述。
机械振荡器144可以是用于使导电传感器126相对于绝缘导体进行机械振荡或振动的任何合适的设备或部件。可使用的机械振荡器的非限制性示例包括压电效应振荡器或微机械系统(MEMS)振荡器。
为了避免内部接地保护件132和外部接地端128之间的电流，非接触式电压测量设备102包括导电参考屏蔽件134。参考屏蔽件134可由任何合适的导电材料（例如，铜）形成，并且可以是实心的（例如，金属片、塑料壳体内的溅镀金属），柔性的（例如，箔片）或者具有一个或多个开口（例如，网眼）。共模参考电压源130电耦合在参考屏蔽件134和内部接地保护件132之间，这可产生用于非接触式DC电压测量设备102的具有参考电压(VR)和参考频率(fR)的共模电压或参考信号。此类AC参考电压(VR)驱动附加参考电流(IR)通过耦合电容器(CO)和体电容器(CB)。
围绕导电传感器126的至少一部分的内部接地保护件132保护导电传感器免受AC参考电压(VR)的直接影响，该直接影响导致导电传感器126和参考屏蔽件134之间的参考电流(IR)发生不期望的偏移。如上所述，内部接地保护件132是用于非接触式电压测量设备102的内部电子接地端138。在至少一些具体实施中，内部接地保护件132还围绕非接触式电压测量设备102的部分或全部电子器件，以避免AC参考电压(VR)耦合到电子器件中。
如上所述，参考屏蔽件134用于将AC参考信号注入到由DC电压的振荡和幅度(VDC)产生的输入AC电压信号(VAC)上，并且作为第二功能，最小化保护件132对接地端128的电容。在至少一些具体实施中，参考屏蔽件134围绕非接触式电压测量设备102的部分或全部外壳108。在此类具体实施中，部分或全部电子器件参见参考共模信号，该信号还生成导电传感器126和绝缘电线106中的导体122之间的参考电流(IR)。在至少一些具体实施中，参考屏蔽件134中的唯一间隙可以是用于导电传感器126的开口，该开口允许导电传感器在非接触式电压测量设备102的操作期间被定位成接近绝缘电线106。
内部接地保护件132和参考屏蔽件134可提供围绕非接触式电压测量设备102的外壳108（参见图1A和图1B）的双层遮蔽件。参考屏蔽件134可设置在外壳108的外表面上，并且内部接地保护件132可用作内部屏蔽件或保护件。导电传感器126通过保护件132屏蔽参考屏蔽件134，使得任何参考电流均由导电传感器126和待测导体122之间的耦合电容器(CO)生成。围绕传感器126的保护件132还减少了靠近传感器的相邻电线的杂散影响。
如图2所示，导电传感器126可在测量期间定位在待测绝缘导体106附近。待测绝缘导体106的导体122用作耦合电容器(CO)的第一导电元件或电极，并且振动导电传感器126用作该耦合电容器的第二导电元件或电极。
非接触式电压测量设备102可包括传感器信号测量子系统，例如，以输入放大器136的形式，该输入放大器作为反相电流-电压转换器来操作。输入放大器136具有电耦合至内部接地保护件132的同相端子，该内部接地保护件用作非接触式电压测量设备102的内部接地端138。输入放大器136的反相端子可电耦合到导电传感器126。反馈电路137（例如，反馈电阻器）还可耦接在输入放大器136的反相端子和输出端子之间，以提供用于输入信号调节的反馈和适当的增益。
输入放大器136从导电传感器126接收包括信号电流(IO)和参考电流(IR)的电流，并将所接收的电流转换成指示输入放大器的输出端子处的导电传感器电流的传感器电流电压信号。该传感器电流电压信号可例如是模拟电压。该模拟电压可被馈送到信号处理或控制模块140，如下文进一步讨论的，该模块处理传感器电流电压信号以确定绝缘电线106的导体122中的DC电压(VDC)。信号处理模块140可包括数字电路和/或模拟电路的任何组合，并且可包括模数转换器(ADC)、一个或多个处理器、一个或多个非暂态处理器可读存储介质等。
图3是非接触式DC电压测量设备300的框图，其示出了该非接触式DC电压测量设备的各种信号处理部件。非接触式DC电压测量设备300可与上述非接触式DC电压测量设备102相似或相同。因此，相似或相同的部件用相同的附图标号标记。如图所示，输入放大器136将来自导电传感器126的输入电流(IO + IR)转换成指示输入电流的传感器电流电压信号。使用模数转换器(ADC) 302将传感器电流电压信号转换成数字形式。
电线122中的DC电压(VDC)与由恒定振动和参考电压(VR)引起的AC电压(VAC)有关。AC电压(VAC)可由等式(1)确定：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中(IO)是由于导体122中的DC电压(VDC)和机械振荡而通过导电传感器126的AC信号电流，(IR)是由于AC参考电压(VR)而通过导电传感器126的参考电流，(fO)是传感器126的振荡频率，并且(fR)是AC参考电压(VR)的频率。导体122中的DC电压(VDC)可通过将由等式(1)得到的(VAC)乘以常数因子k来计算，如以下在等式(1a)和(1b)中所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
该因子k与机械振荡频率和振荡的机械量值成比例。该因子k可通过使用已知DC电压和已经计算的VAC的一次测量来确定。
索引为“O”或“AC”的信号（例如，IO、VAC）与由频率为fO的振荡引起的AC分量有关，并且索引为“DC”的信号与在正在振动的耦合电容器(CO)内生成DC电场的DC电压(VDC)有关。AC参数具有与索引为“R”的信号不同的特性，如频率，索引为“R”的信号与共模参考电压源130有关。可使用数字处理诸如实现快速傅里叶变换(FFT)算法306的电路来将具有不同频率的信号量值分开。在其他具体实施中，还可使用模拟电子滤波器来将“O”信号特性（例如，量值、频率）与“R”信号特性分开。
电流(IO)和(IR)由于耦合电容器(CO)而分别取决于频率(fO)和(fR)。流过耦合电容器(CO)和体电容(CB)的电流与频率成比例。可测量振荡频率(fO)和参考频率(fR)，或者它们可以是已经已知的，因为系统生成振荡和参考电压。
在输入电流(IO + IR)已由输入放大器136调节并由ADC 302数字化之后，可通过使用FFT 306表示频域中的信号来确定数字传感器电流电压信号的频率分量。当已经测量或以其他方式获得频率(fO)和(fR)两者时，可确定频率窗口，以计算来自FFT 306的电流(IO)和(IR)的基本量值。
电流(IR)和/或电流(IO)的量值可根据参考信号传感器或电极（例如，电极126）与绝缘电线106的导体122之间的距离而变化。因此，系统可将所测量的电流(IR)和/或电流(IO)与期望的各个电流进行比较，以确定参考信号传感器或电极与导体122之间的距离。
接下来，如图3的框308所示，可通过确定的或获得的频率(fO)和(fR)来校正电流(IR)和(IO)的基波的比率，并且可使用该因子来计算电线122中的DC电压(VDC)。
耦合电容器(CO)通常可具有约0.02pF至1pF范围内的电容值，例如取决于绝缘导体106和导电传感器126之间的距离以及传感器126的特定形状和尺寸。体电容(CB)可例如具有约20pF至200pF的电容值。
从以上公式(1)可以看出，由共模参考电压源130生成的AC参考电压(VR)不需要位于与由导体122中的振动生成的AC电压(VAC)相同的范围来实现信号电流(IO)和参考电流(IR)的类似的电流量值。通过选择相对较高的参考频率(fR)，AC参考电压(VR)可能相对较低（例如，小于5V）。
可使用任何合适的信号发生器来生成具有参考频率(fR)的AC参考电压(VR)。在图3所示的实施例中，使用Σ-Δ数模转换器(Σ-Δ DAC) 310。Σ-Δ DAC 310使用比特流来产生具有限定的参考频率(fR)和AC参考电压(VR)的波形（例如，正弦波形）信号。在至少一些具体实施中，Σ-Δ DAC 310可生成与FFT 306的窗口同相的波形以减少抖动。可使用任何其他参考电压发生器，诸如可使用比Σ-Δ DAC更少的计算功率的PWM。
流过耦合电容器(CO)的传感器电流(IO)与耦合电容器两端的电压(VDC)以及由非接触式导电传感器126的振动引起的耦合电容器的电容时变变化(
Figure DEST_PATH_IMAGE006
C/
Figure 944378DEST_PATH_IMAGE006
t)成比例。该关系可由以下公式(2)表示：
Figure DEST_PATH_IMAGE008
其中k1是比例常数。常数k1可取决于以下中的至少一者：导电传感器126的物理特性、待测绝缘导体106的物理特性或者测量期间在导电传感器和绝缘导体之间的空间的物理特性。例如，常数k1可取决于导电传感器126的特定形状、导电传感器的面积、导电传感器和待测绝缘导体之间的体积的介电常数等。
重新排列以上公式(2)，DC电压(VDC)可如下确定：
Figure DEST_PATH_IMAGE010
其中k2是等于1/k1的比例常数。时变电容(
Figure 861519DEST_PATH_IMAGE006
C/
Figure 454305DEST_PATH_IMAGE006
t)取决于机械振荡幅度，该机械振荡幅度确定当导电传感器126振动时导电传感器126和绝缘导体106之间的间隔距离(d)的周期性变化。时变电容(
Figure 787197DEST_PATH_IMAGE006
C/
Figure 435127DEST_PATH_IMAGE006
t)还取决于导电传感器126的机械振荡频率(fO)。
作为简化示例，可在测量期间将导电传感器126和待测导体106建模为平行板电容器(CO)。平行板电容器具有由以下公式(4)定义的电容(C)：
Figure DEST_PATH_IMAGE012
其中Q是平行板上的电荷，V是电容器两端的电压，(ε)是电容器的介电常数，(A)是平行板的面积，并且(d)是两个板之间的距离。此外，在电容器中流动的电流(IO)可由以下公式(5)定义：
Figure DEST_PATH_IMAGE014
。
使用以上公式(4)和(5)，电容器中的电流可由以下公式(6)定义：
Figure DEST_PATH_IMAGE016
然后可重新排列公式(5)以根据信号电流、机械振荡幅度和机械振荡频率来确定电容器两端的电压(V)。如果导体和传感器之间的距离(d)是已知的，则可以求解等式(6)。然而，距离(d)可能不是已知的，因此可能需要参考信号来求解与耦合电容(CO)无关的等式，如以上在等式(1)、(1a)和(1b)中所示。
在实施过程中，测量设备102可使用一个或多个数学公式、查找表和/或校准因子来基于检测到的信号电流(IO)确定绝缘导体106中的DC电压(VDC)。如上所述，在至少一些具体实施中，测量设备102可操作以测量一个或多个其他电气参数，诸如电流、功率、相位角等。
非接触式电压测量设备102还可包括通信地耦接到信号处理模块140的一个或多个接口142。一个或多个接口142可包括用户界面的一个或多个输入或输出部件，诸如一个或多个显示器、扬声器、触控板、触摸屏、按钮、拨盘、旋钮、轮等。一个或多个接口142可附加地或另选地包括一个或多个有线或无线通信接口，诸如USB接口、Bluetooth®接口、Wi-Fi接口等。各种接口142可允许与非接触式电压测量设备102进行交互，诸如输出确定的DC电压(VDC)或将信息传送给非接触式电压测量设备的操作者104。可使用一个或多个通信接口来将数据（例如，测量数据）传输到外部系统，或从外部系统接收数据（例如，控制指令）。
图4是实现电子滤波器的非接触式电压测量系统的信号处理部分400的框图。信号处理部分400可从电流测量子系统401（例如，输入放大器136）接收与导电传感器126电流(IO + IR)成比例的传感器电流电压信号。
如上所述，信号电流(IO)具有与参考电流(IR)不同的频率。为了将信号电流(IO)与参考电流(IR)隔离开，信号处理部分400可包括第一滤波器402，该第一滤波器用于使信号电流(IO)通过并且拒绝参考电流(IR)。然后，经滤波的信号可由第一整流器404整流，并由第一ADC 406数字化。经过数字化的信号可被馈送到合适的处理器408以用于计算，如上所述。类似地，为了将参考电流(IR)与信号电流(IO)隔离开，信号处理部分400可包括第二滤波器410，该第二滤波器用于使参考电流(IR)通过并且拒绝信号电流(IO)。然后，经滤波的信号可由第二整流器412整流，并由第二ADC 414数字化。经过数字化的信号可被馈送到合适的处理器408以用于计算。第一滤波器402和第二滤波器410可以是任何合适的模拟滤波器，并且可各自包括多个分立部件（例如，电容器、电感器）。
前述具体实施方式已通过使用框图、示意图和示例阐述了设备和/或过程的各种具体实施。在此类框图、示意图和示例包含一个或多个功能和/或操作的情况下，本领域的技术人员将会理解，可通过广泛的硬件、软件、固件或几乎其任何组合来单独地和/或共同地实现此类框图、流程图或示例内的每个功能和/或操作。在一个具体实施中，本主题可通过专用集成电路(ASIC)来实现。然而，本领域的技术人员将认识到，本文公开的具体实施可全部或部分地在标准集成电路中被等同地实现为在一个或多个计算机上运行的一个或多个计算机程序（例如，在一个或多个计算机系统上运行的一个或多个程序）、在一个或多个控制器（例如，微控制器）上运行的一个或多个程序、在一个或多个处理器（例如，微处理器）上运行的一个或多个程序、固件或几乎其任何组合，并且鉴于本公开，为软件和/或固件设计电路和/或编写代码将完全在本领域的普通技术人员的技能范围内。
本领域的技术人员将认识到，本文陈述的许多方法或算法可采用附加动作，可省去某些动作，并且/或者能够以与指定顺序不同的顺序来执行动作。例如，在至少一些具体实施中，非接触式电压测量系统可不利用处理器来执行指令。例如，非接触式电压测量设备可以是硬连线的，以提供本文讨论的部分或全部功能。附加地，在至少一些具体实施中，非接触式电压测量设备可不利用处理器来引起或发起本文讨论的不同测量。例如，此类非接触式电压测量设备可依赖于一个或多个单独输入，诸如使测量发生的用户致动的按钮。
此外，本领域的技术人员将理解，本文提出的机构能够作为各种形式的程序产品分配，并且不管用于实际实行该分配的信号承载介质为何种特定类型，例示性具体实施都同样适用。信号承载介质的示例包括但不限于可记录型介质诸如软盘、硬盘驱动器、CDROM、数字磁带和计算机存储器。
可组合上述各种具体实施来提供另外的具体实施。鉴于上文的具体实施方式，可对这些具体实施做出这些及其他改变。一般来说，在以下权利要求书中，所用的术语不应被解释为将权利要求限制于本说明书和权利要求书中公开的具体实施，而应被解释为包括所有可能的具体实施以及这些权利要求赋予的等同物的全部范围。因此，权利要求并不受本公开内容所限定。

Claims (23)

1.一种用于测量绝缘导体中的直流(DC)电压的设备，所述设备包括：
外壳；
导电传感器，所述导电传感器物理耦接到所述外壳，所述导电传感器能够选择性地靠近所述绝缘导体定位而不与所述绝缘导体电接触，其中所述导电传感器与所述绝缘导体电容耦合；
导电内部接地保护件，所述导电内部接地保护件至少部分地围绕所述导电传感器并且与所述导电传感器电隔离，所述内部接地保护件的大小和尺寸被设计成保护所述导电传感器免受杂散电流的影响；
导电参考屏蔽件，所述导电参考屏蔽件围绕所述外壳的至少一部分并且与所述内部接地保护件电绝缘，所述导电参考屏蔽件的大小和尺寸被设计成减小所述内部接地保护件和外部接地端之间的电流；
机械振荡器，所述机械振荡器可操作地耦接到所述导电传感器，在操作中，所述机械振荡器使所述导电传感器根据机械振荡幅度和机械振荡频率进行机械振荡，使得所述导电传感器和所述绝缘导体之间的距离根据所述机械振荡幅度和所述机械振荡频率周期性地变化；
共模参考电压源，所述共模参考电压源在操作中生成具有参考频率的交流(AC)参考电压，所述共模参考电压源电耦合在所述内部接地保护件和所述导电参考屏蔽件之间；
传感器信号测量子系统，所述传感器信号测量子系统电耦合到所述导电传感器，其中所述传感器信号测量子系统在操作中生成指示通过所述导电传感器传导的电流的传感器电流信号；和
控制电路，所述控制电路通信地耦接到所述传感器信号测量子系统，其中在操作中，所述控制电路：
从所述传感器信号测量子系统接收所述传感器电流信号；以及
至少部分地基于所接收的传感器电流信号来确定所述绝缘导体中的所述DC电压。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制电路至少部分地基于所接收的传感器电流信号、所述机械振荡频率、所述AC参考电压和所述参考频率来确定所述绝缘导体中的所述DC电压。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述机械振荡器包括压电效应机械振荡器。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述机械振荡器包括微机电(MEMS)机械振荡器。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制电路在操作中：
将所接收的传感器电流信号转换为数字信号；以及
处理所述数字信号以获得所述传感器电流信号的频域表示。
6.根据权利要求5所述的设备，其中所述控制电路实现快速傅里叶变换(FFT)以获得所述传感器电流信号的所述频域表示。
7.根据权利要求6所述的设备，其中所述共模参考电压源生成与由所述控制电路实现的所述FFT的窗口同相的所述AC参考电压。
8.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制电路包括过滤所接收的传感器电流信号的至少一个电子滤波器。
9.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制电路处理所述传感器电流信号以确定绝缘导体电流分量和参考电流分量、所述绝缘导体电流分量指示由于所述绝缘导体中的所述电压而通过所述导电传感器传导的所述电流，并且所述参考电流分量指示由于所述共模参考电压源的所述电压而通过所述导电传感器传导的所述电流。
10.根据权利要求9所述的设备，其中所述控制电路确定所述传感器电流信号的所确定的绝缘导体电流分量的所述频率。
11.根据权利要求1所述的设备，其中在操作中，所述传感器信号测量子系统从所述导电传感器接收输入电流，并且所述传感器电流信号包括指示从所述导电传感器接收的所述输入电流的电压信号。
12.根据权利要求1所述的设备，其中所述传感器信号测量子系统包括作为电流-电压转换器操作的运算放大器。
13.一种操作设备以测量绝缘导体中的直流(DC)电压的方法，所述设备包括：外壳；物理耦接到所述外壳的导电传感器，所述导电传感器能够选择性地靠近绝缘导体定位而不与所述导体电接触；至少部分地围绕所述导电传感器并且与所述导电传感器电隔离的导电内部接地保护件，其中所述内部接地保护件的大小和尺寸被设计成保护所述导电传感器免受杂散电流的影响；围绕所述外壳的至少一部分并且与所述内部接地保护件电绝缘的导电参考屏蔽件，其中所述导电参考屏蔽件的大小和尺寸被设计成减小所述内部接地保护件和外部接地端之间的电流，所述方法包括：
根据机械振荡幅度和机械振荡频率来机械地振荡所述导电传感器，使得所述导电传感器和所述绝缘导体之间的距离根据所述机械振荡幅度和所述机械振荡频率周期性地变化；
使得共模参考电压源生成具有参考频率的交流(AC)参考电压，所述共模参考电压源电耦合在所述内部接地保护件和所述导电参考屏蔽件之间；
由传感器信号测量子系统生成指示通过所述导电传感器传导的电流的传感器电流信号；
由控制电路从所述传感器信号测量子系统接收所述传感器电流信号；以及
由所述控制电路至少部分地基于所接收的传感器电流信号来确定所述绝缘导体中的所述DC电压。
14.根据权利要求13所述的方法，其中生成所述传感器电流信号包括：
从所述导电传感器接收输入电流；以及
生成指示从所述导电传感器接收的所述输入电流的电压信号。
15.根据权利要求13所述的方法，其中利用作为电流-电压转换器操作的运算放大器生成所述传感器电流信号。
16.根据权利要求13所述的方法，其中机械地振荡所述导电传感器包括使用压电效应机械振荡器来机械地振荡所述导电传感器。
17.根据权利要求13所述的方法，其中机械地振荡所述导电传感器包括使用微机电(MEMS)机械振荡器来机械地振荡所述导电传感器。
18.根据权利要求13所述的方法，其中确定所述绝缘导体中的所述DC电压包括：
由至少一个处理器将所接收的传感器电流信号转换为数字信号；以及
由至少一个处理器处理所述数字信号以获得所述传感器电流信号的频域表示。
19.根据权利要求18所述的方法，其中处理所述数字信号包括实现快速傅里叶变换(FFT)以获得所述传感器电流信号的所述频域表示。
20.根据权利要求13所述的方法，其中确定所述绝缘导体中的所述DC电压包括以电子方式对所接收的传感器电流信号进行滤波。
21.一种用于测量绝缘导体中的直流(DC)电压的设备，所述设备包括：
导电传感器，所述导电传感器能够选择性地靠近所述绝缘导体定位而不与所述绝缘导体电接触，其中所述导电传感器与所述绝缘导体电容耦合；
机械振荡器，所述机械振荡器可操作地耦接到所述导电传感器，在操作中，所述机械振荡器使所述导电传感器机械振荡，以相对于时间改变所述导电传感器和所述绝缘导体之间的电容；
导电内部接地保护件，所述导电内部接地保护件至少部分地围绕所述导电传感器并且与所述导电传感器电隔离；
导电参考屏蔽件，所述导电参考屏蔽件与所述内部接地保护件电绝缘；
共模参考电压源，所述共模参考电压源在操作中生成具有参考频率的交流(AC)参考电压，所述共模参考电压源电耦合在所述内部接地保护件和所述导电参考屏蔽件之间；
传感器信号测量子系统，所述传感器信号测量子系统电耦合到所述导电传感器，其中所述传感器信号测量子系统在操作中生成指示通过所述导电传感器传导的电流的传感器电流信号；和
控制电路，所述控制电路通信地耦接到所述传感器信号测量子系统，其中在操作中，所述控制电路：
从所述传感器信号测量子系统接收所述传感器电流信号；以及
至少部分地基于所接收的传感器电流信号来确定所述绝缘导体中的所述DC电压。
22.根据权利要求21所述的设备，其中在操作中，所述控制电路基于所接收的传感器电流信号以及基于所述导电传感器和所述绝缘导体之间的相对于时间的所述电容变化来确定所述绝缘导体中的所述DC电压。
23.根据权利要求21所述的设备，其中所述机械振荡器包括压电效应机械振荡器或微机电(MEMS)机械振荡器中的至少一者。
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10802072B2 (en) * 2018-05-11 2020-10-13 Fluke Corporation Non-contact DC voltage measurement device with oscillating sensor
JP7071645B2 (ja) * 2019-01-15 2022-05-19 日本電信電話株式会社 容量性電圧測定装置
DE102020102724B3 (de) * 2020-02-04 2021-08-05 Uniflex - Hydraulik GmbH Verfahren zur Herstellung einer Hochdruck-Hydraulikleitung sowie Radialpresse zur Durchführung des Verfahrens
US11002765B1 (en) 2020-12-04 2021-05-11 Vizi Metering, Inc. Non-contact voltage sensing method and apparatus
US11614469B2 (en) * 2020-12-04 2023-03-28 Interbay Assets, Llc Capacitive non-contact voltage sensing method and apparatus
CN113341203B (zh) * 2021-06-11 2022-04-08 南方电网数字电网研究院有限公司 电压测量装置、电压测量方法和存储介质
CN113238089B (zh) * 2021-06-11 2022-07-01 广西电网有限责任公司电力科学研究院 非接触电压测量方法、装置、计算机设备和存储介质
CN113945756A (zh) * 2021-11-22 2022-01-18 哈尔滨理工大学 一种高压直流母线电压检测装置
EP4343340A1 (en) * 2022-09-26 2024-03-27 Honeywell International Inc. Systems, methods, and apparatuses for non-contact voltage detection
CN115267301B (zh) * 2022-09-30 2023-01-20 南方电网数字电网研究院有限公司 电压测量方法、装置、计算机设备和存储介质
CN115524533B (zh) * 2022-10-25 2023-06-27 南方电网数字电网研究院有限公司 电气量集成测量设备和方法
EP4365605A1 (de) * 2022-11-04 2024-05-08 Siemens Aktiengesellschaft Bestimmung eines elektrischen energieflusses
WO2024094694A1 (de) * 2022-11-04 2024-05-10 Siemens Aktiengesellschaft Bestimmung eines elektrischen energieflusses
CN115792517B (zh) * 2022-11-15 2024-04-30 华北电力大学（保定） 一种暂态电击下人体感应电测试方法
CN117330817B (zh) * 2023-12-01 2024-04-19 云南电网有限责任公司 二次直流回路电位非接触式微型智能传感优化方法及系统

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5473244A (en) * 1992-09-17 1995-12-05 Libove; Joel M. Apparatus for measuring voltages and currents using non-contacting sensors
US6452398B1 (en) * 2000-11-08 2002-09-17 Joel Libove Method and apparatus for measuring D.C. and A.C. voltages using non-contacting sensors
CN1677062A (zh) * 2004-03-31 2005-10-05 欧姆龙株式会社 非接触式传感器
CN103688140A (zh) * 2011-06-16 2014-03-26 纳米技术方案公司 包括浮桥的用于电容式测量的集成电路
CN105527480A (zh) * 2014-10-17 2016-04-27 日置电机株式会社 电压检测装置
CN106154048A (zh) * 2016-08-12 2016-11-23 浙江大学 基于数字相敏解调和虚拟电感技术的非接触式流体电阻抗测量装置及方法
CN107533091A (zh) * 2015-04-28 2018-01-02 阿尔卑斯电气株式会社 非接触电压测量装置

Family Cites Families (59)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06222087A (ja) 1993-01-27 1994-08-12 Hamamatsu Photonics Kk 電圧検出装置
US5973501A (en) 1993-10-18 1999-10-26 Metropolitan Industries, Inc. Current and voltage probe for measuring harmonic distortion
JPH09184866A (ja) 1995-12-28 1997-07-15 Sumitomo Electric Ind Ltd ケーブルの活線下劣化診断方法
US6043640A (en) 1997-10-29 2000-03-28 Fluke Corporation Multimeter with current sensor
US6043641A (en) 1998-02-17 2000-03-28 Singer; Jerome R. Method and apparatus for rapid determinations of voltage and current in wires and conductors
US6118270A (en) 1998-02-17 2000-09-12 Singer; Jerome R. Apparatus for fast measurements of current and power with scaleable wand-like sensor
IL127699A0 (en) 1998-12-23 1999-10-28 Bar Dov Aharon Method and device for non contact detection of external electric or magnetic fields
US6812685B2 (en) 2001-03-22 2004-11-02 Actuant Corporation Auto-selecting, auto-ranging contact/noncontact voltage and continuity tester
JP3761470B2 (ja) 2001-04-04 2006-03-29 北斗電子工業株式会社 非接触電圧計測方法及び装置並びに検出プローブ
US6644636B1 (en) 2001-10-26 2003-11-11 M. Terry Ryan Clamp adapter
US7005864B2 (en) 2002-10-21 2006-02-28 Synchrony, Inc. Capacitive position sensing system with resonant amplification
CN2639905Y (zh) 2003-07-25 2004-09-08 深圳市纳米电子有限公司 一种钳形表校验仪
CN100442060C (zh) 2004-01-07 2008-12-10 苏帕鲁尔斯有限公司 电压测量装置
US7256588B2 (en) 2004-04-16 2007-08-14 General Electric Company Capacitive sensor and method for non-contacting gap and dielectric medium measurement
DE102004063249A1 (de) 2004-12-23 2006-07-13 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Sensorsystem und Verfahren zur kapazitiven Messung elektromagnetischer Signale biologischen Ursprungs
JP4611774B2 (ja) 2005-03-04 2011-01-12 東日本電信電話株式会社 非接触型電圧検出方法及び非接触型電圧検出装置
US7466145B2 (en) 2005-10-12 2008-12-16 Hioki Denki Kabushiki Kaisha Voltage measuring apparatus and power measuring apparatus
JP4607752B2 (ja) 2005-12-16 2011-01-05 日置電機株式会社 可変容量回路、電圧測定装置および電力測定装置
JP4607753B2 (ja) 2005-12-16 2011-01-05 日置電機株式会社 電圧測定装置および電力測定装置
JP4713358B2 (ja) 2006-02-08 2011-06-29 日置電機株式会社 電圧検出装置
JP4648228B2 (ja) 2006-03-24 2011-03-09 日置電機株式会社 電圧検出装置および初期化方法
JP5106798B2 (ja) 2006-06-22 2012-12-26 日置電機株式会社 電圧測定装置
JP4726722B2 (ja) 2006-07-03 2011-07-20 日置電機株式会社 電圧測定装置
JP4726721B2 (ja) 2006-07-03 2011-07-20 日置電機株式会社 電圧測定装置
JP4629625B2 (ja) 2006-07-12 2011-02-09 日置電機株式会社 電圧測定装置
GB0614261D0 (en) 2006-07-18 2006-08-30 Univ Sussex The Electric Potential Sensor
JP5106909B2 (ja) 2007-04-10 2012-12-26 日置電機株式会社 線間電圧測定装置
JP4927632B2 (ja) 2007-04-13 2012-05-09 日置電機株式会社 電圧測定装置
JP5144110B2 (ja) 2007-04-13 2013-02-13 日置電機株式会社 電圧測定装置
JP5069978B2 (ja) 2007-08-31 2012-11-07 株式会社ダイヘン 電流・電圧検出用プリント基板および電流・電圧検出器
JP5160248B2 (ja) 2008-01-18 2013-03-13 日置電機株式会社 電圧検出装置
US20100090682A1 (en) 2008-02-14 2010-04-15 Armstrong Eric A Multi-Meter Test Lead Probe For Hands-Free Electrical Measurement of Control Panel Industrial Terminal Blocks
US8222886B2 (en) 2008-06-18 2012-07-17 Hioki Denki Kabushiki Kaisha Voltage detecting apparatus and line voltage detecting apparatus having a detection electrode disposed facing a detected object
JP5389389B2 (ja) 2008-07-22 2014-01-15 日置電機株式会社 線間電圧測定装置およびプログラム
CN101881791B (zh) 2009-04-30 2015-08-05 日置电机株式会社 电压检测装置
JP5340817B2 (ja) 2009-06-11 2013-11-13 日置電機株式会社 電圧検出装置
JP5420387B2 (ja) 2009-12-09 2014-02-19 日置電機株式会社 電圧検出装置
JP5474707B2 (ja) 2010-08-30 2014-04-16 日置電機株式会社 電圧検出装置用の検出回路および電圧検出装置
US9063184B2 (en) 2011-02-09 2015-06-23 International Business Machines Corporation Non-contact current-sensing and voltage-sensing clamp
US8680845B2 (en) 2011-02-09 2014-03-25 International Business Machines Corporation Non-contact current and voltage sensor
JP5834663B2 (ja) 2011-04-06 2015-12-24 富士通株式会社 交流電力測定装置
WO2012139650A1 (de) * 2011-04-14 2012-10-18 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung zur berührungslosen bestimmung eines elektrischen potentials eines objekts, stromzange sowie verfahren
JP5834292B2 (ja) 2011-05-09 2015-12-16 アルプス・グリーンデバイス株式会社 電流センサ
US9726715B2 (en) 2011-08-03 2017-08-08 Fluke Corporation Maintenance management systems and methods
US8754636B2 (en) 2011-12-07 2014-06-17 Brymen Technology Corporation Clamp meter with multipoint measurement
US20140035607A1 (en) 2012-08-03 2014-02-06 Fluke Corporation Handheld Devices, Systems, and Methods for Measuring Parameters
JP5981270B2 (ja) 2012-08-28 2016-08-31 日置電機株式会社 電圧測定用センサおよび電圧測定装置
JP5981271B2 (ja) 2012-08-28 2016-08-31 日置電機株式会社 電圧測定用センサおよび電圧測定装置
US9007077B2 (en) 2012-08-28 2015-04-14 International Business Machines Corporation Flexible current and voltage sensor
US9625535B2 (en) 2013-08-07 2017-04-18 Allegro Microsystems, Llc Systems and methods for computing a position of a magnetic target
JP5727074B1 (ja) * 2014-06-04 2015-06-03 長谷川電機工業株式会社 直流電圧検出器
JP6210938B2 (ja) 2014-06-18 2017-10-11 日置電機株式会社 非接触型電圧検出装置
US9689903B2 (en) 2014-08-12 2017-06-27 Analog Devices, Inc. Apparatus and methods for measuring current
US10602082B2 (en) 2014-09-17 2020-03-24 Fluke Corporation Triggered operation and/or recording of test and measurement or imaging tools
JP6502072B2 (ja) * 2014-12-02 2019-04-17 日置電機株式会社 電圧検出装置
WO2016065261A1 (en) 2014-10-24 2016-04-28 Fluke Corporation Imaging system employing fixed, modular mobile, and portable infrared cameras with ability to receive, communicate, and display data and images with proximity detection
JP6474588B2 (ja) * 2014-11-14 2019-02-27 日置電機株式会社 物理量検出装置および物理量検出方法
US10119998B2 (en) * 2016-11-07 2018-11-06 Fluke Corporation Variable capacitance non-contact AC voltage measurement system
US10802072B2 (en) * 2018-05-11 2020-10-13 Fluke Corporation Non-contact DC voltage measurement device with oscillating sensor

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5473244A (en) * 1992-09-17 1995-12-05 Libove; Joel M. Apparatus for measuring voltages and currents using non-contacting sensors
US6452398B1 (en) * 2000-11-08 2002-09-17 Joel Libove Method and apparatus for measuring D.C. and A.C. voltages using non-contacting sensors
CN1677062A (zh) * 2004-03-31 2005-10-05 欧姆龙株式会社 非接触式传感器
CN103688140A (zh) * 2011-06-16 2014-03-26 纳米技术方案公司 包括浮桥的用于电容式测量的集成电路
CN105527480A (zh) * 2014-10-17 2016-04-27 日置电机株式会社 电压检测装置
CN107533091A (zh) * 2015-04-28 2018-01-02 阿尔卑斯电气株式会社 非接触电压测量装置
CN106154048A (zh) * 2016-08-12 2016-11-23 浙江大学 基于数字相敏解调和虚拟电感技术的非接触式流体电阻抗测量装置及方法

Also Published As

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