JP2003506688A

JP2003506688A - 単一センサ式隠れ導体位置検出装置

Info

Publication number: JP2003506688A
Application number: JP2001514593A
Authority: JP
Inventors: エフ．ミラー，ローレンス; イー．ヘーガー，チャールズ
Original assignee: ジルコンコーポレーション
Priority date: 1999-08-02
Filing date: 2000-08-02
Publication date: 2003-02-18
Also published as: CA2346141A1; EP1145033A3; EP1145033A2; WO2001009635A2; US20010010460A1; WO2001009635A3; WO2001009635A9

Abstract

(57)【要約】【課題】隠れ導体の検出および位置特定を高精度で行うことのできる単一センサ式電界検出装置を提供する。【解決方法】活性状態の隠れ導体からのAC信号を検出し位置特定する単一センサ式の測定システムを提供する。この装置の実行する測定プロセスの較正ルーチンは、この装置の初期位置におけるAC信号の背景信号レベルをまず算定する。次に第２の位置で第２のAC信号レベルを測定する。この第２の信号レベルを背景信号レベルと比較する。その比較の結果が所定値以上であればこの装置は活性状態の導体の存在を表す信号を発生する。活性状態の隠れ導体のすぐ上にこの装置を初期配置した場合は、所定量のAC信号レベル低下が検出されたとき自動的に再較正される。電界センサを、装置筺体の内側底面板に形成した盛上げ部分を覆って直接印刷する。その電界センサと筺体内ＰＣＢ上の関連回路との間の電気的接触を装置組立時に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】

この発明は電子式の検出装置に関し、より詳しくいうと、例えば構造物の壁面
の内側や地面の中に存在する電線など交流電界を伴う導体の位置を検出する装置
および方法に関する。

【０００２】

【発明の背景】

構造物の壁面の内側もしくは床面の下側、地中または水中に位置する導体の位
置を特定する手法および装置は多様である。これら手法の多くは導電中の導体の
発する磁界または電界を検出している。磁界検出器は誘導コイル、すなわち対象
導体内の電流の流れを必要とする誘電コイルを利用し、通常壁の受け穴にはめ込
んだ送信ユニットと手持式の受信ユニットとを用いる。電界検出器は別個の送信
ユニットなしに活性状態の電界を直接に検出する構成を備え、磁界検出器よりも
単純で廉価である。しかし、電界検出器はいくつかの欠点を有する。例えば、オ
ートロックや木材など壁の材料が誘電体であるために電界のパターンに影響する
。壁材料のために電界が広い範囲に広がる場合に特にそうである。もうひとつの
欠点は、例えば壁の背後の導体の位置を特定するのに、導体の深さおよび壁材料
の種類に大きく左右され得る強い背景電界に対して小幅な電界変動を電界検出器
が検出できなければならないことである。すなわち、電界検出器は背景電界の広
範囲にわたる強度変動に応答できなければならない。さらに、操作者の身体も電
界強度の測定値に影響を及ぼす。すなわち、操作者と測定装置との間および操作
者と壁との間の容量性結合が測定対象の電界測定回路に含まれているからである
。

【０００３】電界検出器は単一の電界センサ（電極）または複数の電界センサを用いて隠れ
導体を検出する。単一電極式電界検出器は対象導体についてのAC（交流）電界信
号の振幅の絶対値を測定するだけであり、導体の位置の特定の精度は高くない。
一方、複数電極式電界検出器は電界相互間の空間的変化の測定に差動測定を用い
ることによって上述の欠点の大半を解消している。しかし、複数電極式電界検出
器は一般に差動測定を伴うので単一電極式電界検出器よりも複雑でコスト高にな
る。

【０００４】したがって、隠れ導体を正確に検出して位置特定することのできる単一センサ
式電界検出装置が必要とされている。

【０００５】通常の電界センサは印刷配線板（ＰＣＢ）と一体化した導体板で構成される。
しかし、このような構成にはいくつかの欠点があり、それら欠点をこの発明の発
明者らは特定した。例えば、ＰＣＢにセンサを直接に取り付けた形式で具体化す
るには配線板の面積をかなり大きくする必要があり、そのために装置が大型にな
りコストが上昇する。また、ＰＣＢはそれを収容するプラスチックの筺体の底面
に取り付けるので、電界センサとセンサ筺体との間に空隙が生ずる。この空隙の
ために、センサとセンサ筺体との間に不都合な直列容量が生じ、検出対象のAC信
号に対するセンサの感度が下がる。

【０００６】したがって、センサとその収容筺体との間の空隙を除去したセンサ装置も必要
とされている。

【０００７】

【発明の概要】

隠れた活性状態の導体からのAC信号を低コストで検出し位置特定する回路およ
び測定方法を含む単一電極式測定システム（以下「装置」という）を提供する。
この測定プロセスの較正ルーチンは、対象導体に対するこの装置の初期位置での
AC信号の背景信号レベルをまず測定する。次に、第２の位置で第２のAC信号レベ
ルを測定する。次に、この第２のAC信号レベルを背景信号レベルと比較して比較
結果を得る。この比較結果が所定の値以上である場合に活性状態の導体の存在を
示す信号が生ずる。その所定の値は上記背景信号レベル以上の所定百分比増加分
とする。一つの実施例では隠れ導体のすぐ上に位置づけて装置を所定量のAC信号
レベルの低下の検出時に自動的に再較正する。

【０００８】一つの実施例では、プログラム可能な利得を有する増幅器で電界センサの検出
したAC信号を増幅する。増幅したAC信号を振幅比較素子で測定する。この振幅比
較素子でディジタル出力信号を発生し、その信号をマイクロプロセッサが用いて
上記振幅比較素子と利得プログラム可能な増幅器とを制御する。

【０００９】一つの実施例では、電界センサを装置筺体底部パネルの内側で底部パネルの内
側に形成したメサ（盛上げ部分）に直接に印刷する。電界センサと、装置組立後
に筺体の内側に位置づけられるＰＣＢ上の関連回路との間に電気的接触を設ける
。この直接印刷によって、センサと装置筺体との間の空隙が解消されるために性
能が向上するだけでなく、所要ＰＣＢ面積を小さくでき製造コストを下げること
ができる。

【００１０】一つの実施例では、利得をプログラムできる増幅器は切換可能な抵抗器アレー
に接続した固定利得増幅器を含む。一つの実施例では、切換可能な抵抗器アレー
は各々が対応のスイッチと直列に接続されている複数の並列結合抵抗器を含む。
代替的実施例では、この切換可能な抵抗器アレーは各々が対応のスイッチと並列
に接続されている複数の直列結合抵抗器を含む。それらスイッチをマイクロプロ
セッサで制御する。切換可能な抵抗器アレーを用いることにより、この利得プロ
グラム可能な増幅器の利得特性を、可変利得増幅器の利得の変動によらず固定利
得増幅器の入力負荷抵抗器の変動によって、変えることができる。

【００１１】一つの実施例では、振幅比較素子は、比較器出力の変動を蓄積するメモリ素子
として動作するフリップフロップを比較器に接続して構成したピーク値検出シス
テムを備える。マイクロプロセッサから、フリップフロップへのリセット信号と
、パルス幅変調器に振幅制御を受ける基準値信号とを供給する。比較器は増幅ず
みの入力AC信号と上記基準値とを比較する。もう一つの実施例では、Ｄ−Ａ変換
器（DAC）でこの比較器のための基準値を生ずる。DACは、上記比較器にも接続さ
れているマイクロプロセッサに接続されそれによって制御を受ける。増幅ずみの
入力AC信号のピーク値をトラッキング処理で検出する。

【００１２】一つの実施例では可視表示装置または可聴表示装置をマイクロプロセッサに接
続しそれによって制御する。一つの実施例では多機能LEDによって導体の検出を
報知する。一つの実施例では、検出装置がAC信号源の近傍にあることを一定繰返
し周期のLED点滅で操作者に報知する。もう一つの実施例では、検出装置がAC信
号源に接近しつつあるか遠ざかりつつあるかを変動繰返し周期のLED点滅で報知
する。

【００１３】添付図面を参照した次の詳細な説明からこの発明はより明確に理解されよう。

【００１４】

【詳細な説明】

次の説明は例示だけを目的とするものであって限定を意図するものではない。
この説明によってこれら以外の実施例が当業者には自明となろう。

【００１５】図１は隠れた活性状態の導体からのAC信号を検出する電界センサ１０２を含む
AC測定システムのブロック図を示す。検出を表示する配線１０４からのAC信号を
利得プログラム可能な増幅器１０６で増幅する。配線１０８に得られる増幅出力
を振幅比較素子１１０で測定する。配線１１２に得られるディジタル信号は、マ
イクロプロセッサ１１４が振幅基準値制御配線１２０に設定した基準レベルを上
記信号が超えたか否かを表示する。マイクロプロセッサ１１４は、この振幅情報
に基づき、利得プログラム可能な増幅器１０６の増幅器利得を利得制御配線１２
２経由で設定し、振幅比較素子１１０を振幅基準制御線１２０経由で制御する（
用語「マイクロプロセッサ」はマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ま
たはそれと等価なコントローラ装置を意味する）。一つの実施例では、振幅基準
制御線１２０はパルス幅変調器向けの単一の配線で構成する。もう一つの実施例
では、振幅基準制御配線１２０はＤ−Ａ変換器（DAC）制御用の数本の配線を含
むバスで構成する。利得制御配線１２２は通常はバスで構成する。マイクロプロ
セッサ１１４は、後述のとおり、利得プログラム可能な増幅器と振幅比較素子１
１０とを制御する。一つの実施例では、マイクロプロセッサ１１４は、出力情報
を表示装置制御配線１１６経由で表示する表示装置１１８も制御する。表示装置
１１８は、例えば、警報音を用いた可聴式装置、LEDまたは液晶表示装置を用い
た可視式装置で構成できる。マイクロプロセッサはこの明細書に述べる機能を実
行するようにプログラムした Microchip PIC 16C64 で構成でき、その種のプロ
グラムは当業者に周知である。

【００１６】図２Ａおよび図２Ｂは、この装置の筺体に直接に印刷したセンサ電極の斜視図
および断面図をそれぞれ示す。電界センサ１０２は装置筺体２０６の底面板の内
側に直接に印刷したセンサ電極２０４を備える。センサ電極２０４は慣用の導電
性インキで形成する。センサ電極２０４は装置筺体２０６の底面板の内側に形成
した盛上げ接点領域（メサ）２０８で印刷配線板２０２上の関連回路と相互接続
する。この相互接続は装置組立時に形成する。センサ電極２０４は慣用の電界検
出器における電極と筺体との間の空隙を解消し感度を高める。

【００１７】図３および図４は利得プログラム可能な増幅器１０６の二つの例をそれぞれ概
略的に示す。利得プログラム可能な増幅器１０６は背景電界測定用に通常２０ｄ
Ｂ乃至３０ｄＢの所要ダイナミックレンジを備える。一つの実施例では、利得を
対数状にプログラムした増幅器を用いる。対数状プログラム利得増幅器はAC検出
に望ましい。すなわち、ダイナミックレンジが例えば２０ｄＢ以上の大きい値の
場合は対数状プログラム利得増幅器は信号振幅に関わりなく互いに等しいステッ
プサイズを提供するからである。また、AC信号検出ではセンサ電極は数ピコファ
ラッドの結合容量と等価になるからである。周波数６０ヘルツ（通常のAC電源周
波数）では数ピコファラッドは１００メグオーム以上のごく高いインピーダンス
である。入力インピーダンスがごく高いので、固定利得増幅器の出力信号は入力
負荷抵抗に比例する。したがって、この発明によると、この利得プログラム可能
な増幅器は、単一の固定利得増幅器と、この固定利得増幅器の入力端子に接続し
た切換可能な抵抗器アレーとを備える。直線利得増幅器など上記以外の種類の増
幅器も利用できる。しかし、直線利得増幅器では出力信号レベルを特定の範囲内
に維持するのに余分の過程が必要になる。

【００１８】図３は切換可能な抵抗器アレーの並列配置を用いた利得プログラム可能な増幅
器１０６を示す。容量性電界センサ１０２がAC信号を検出して配線１０４にAC信
号を生じ、互いに並列に接続した抵抗器３１０乃至３１７を備える抵抗器アレー
に接続する。この抵抗器アレーは固定利得増幅器３０８の入力端子Ａにも接続す
る。抵抗器３１０乃至３１７の通常の抵抗値は約１００キロオームから約３メグ
オームである。固定利得増幅器３０８の通常の利得は３００（５０ｄＢ）である
。配線１０４のAC信号は通常ナノアンペア程度である。

【００１９】抵抗器３１０乃至３１７の各々はその抵抗器と直列接続した対応のスイッチ３
２０乃至３２７で制御する。一つの実施例では、これらスイッチ３２０乃至３２
７の各々を集積回路の一部としてのいくつかのトランジスタで構成する。もう一
つの実施例では、これらスイッチ３２０乃至３２７の各々を個別のトランジスタ
で構成する。一つの実施例では抵抗器３１０乃至３１７は集積回路の一部で構成
する。

【００２０】スイッチアレー３００のこれらスイッチ３２０乃至３２７の各々はマイクロプ
ロセッサ１１４からデコーダ（図示してない）経由の利得制御配線１２で制御す
る。すなわち、スイッチ３２０乃至３２７の位置如何によって、固定利得増幅器
３０８の入力負荷抵抗を変動させ、それによって利得プログラム可能な増幅器１
０６の利得を変動させる。例えば、切換可能な利得範囲２５６乃至１（４６ｄＢ
）の８ステップ増幅器では（１ステップあたり６ｄＢ）、抵抗器３１０乃至３１
７の各々は前段の抵抗器の抵抗値の半分の抵抗器を備える。すなわち、出力信号
（実効的に利得）が抵抗値に比例するからである。したがって、抵抗値が半減す
ると出力も半減する。なお、固定利得増幅器への入力負荷抵抗を変動させる方が
可変利得増幅器の利得を変動させるよりも単純である。後者の場合は余計な回路
が必要になるからである。

【００２１】この発明による利得プログラム可能な増幅器１０６では所要印刷配線板面積が
可変利得増幅器の場合よりも小さくてすむ。可変利得増幅器は特に利得変動が大
きい場合に構成が複雑になるからである。また、一定出力レベル維持のためにア
ナログシステムが連続負帰還を要する場合は、安定性の要求を満たすための回路
を通常付け加えることになり、それだけ複雑でコスト高になる。

【００２２】切換抵抗器アレーの直列接続構成にも上述の原理を適用できる。図４は直列接
続の抵抗器４１０乃至４１７を備える切換抵抗器直列接続構成を用いたもう一つ
の利得プログラム可能な例を示す。この実施例では、容量性電界センサ１０２が
入力電界強度を検出し、その入力電界強度信号１０４を抵抗器アレーおよび固定
利得増幅器４０８の入力端子Ａに接続する。抵抗器４１１乃至４１７の通常の抵
抗値は約１００キロオーム乃至約３メグオームである。固定利得増幅器４０８の
通常の利得は３００すなわち５０ｄＢである。抵抗器４１１乃至４１７の各々は
その抵抗器に並列接続した対応のスイッチ４２１乃至４２７によって制御する。
スイッチアレー４００のこれらスイッチ４２１乃至４２７の各々をデコーダ（図
示してない）経由のマイクロプロセッサ１１４からの配線１２２で制御する。上
述の利得プログラム可能な増幅器の並列接続構成の場合と同様にスイッチ４２１
乃至４２７の状態で固定利得増幅器４０８の入力負荷抵抗が定まり、それによっ
て利得プログラム可能な増幅器１０６の利得特性が定まる。図３および図４に示
した構成はカスタム設計の集積回路に用いることができ、最小の占有面積および
低コストで高精度を達成できる。

【００２３】図５は図１の振幅比較素子１１０の例を概略的に示す。配線１０８からの増幅
ずみAC信号（AC_IN）を配線５０２からの基準値（電圧閾値）と比較器５０４で比
較する。配線５０２からの上記基準値をパルス幅変調器（PWM）５１０経由でマ
イクロプロセッサにより制御する。マイクロプロセッサ１１４は振幅基準値制御
配線１２０に可変デューティサイクルパルス列信号（PWMOUT）を送出する。PWM
フィルタ５１０はこのパルス列のAC成分を除去し、DCレベル、すなわち電圧閾値
５０２だけを通過させる。振幅基準制御配線１２０からの振幅基準制御信号のフ
ィルタ処理出力、すなわち配線５０２からの基準値を上述の比較に用いる。

【００２４】配線１０８からの増幅ずみAC信号の振幅ピーク値が配線５０２からの基準値よ
りも大きい場合は比較器５０４が配線５０５からの出力信号の状態を変動させて
フリップフロップ５０６をセット状態にする。したがって、フリップフロップ５
０６は、配線５０５からの出力信号の状態が変わった旨の情報を蓄積するメモリ
素子として作用する。フリップフロップ５０６はマイクロプロセッサ１１４から
配線５０４経由で供給されるリセット信号によりリセットする。

【００２５】一つの実施例では、フリップフロップ５０６は一対の入力端子SETおよびRESET
を備えるSRフリップフロップ回路で構成する。リセットすると、このフリップフ
ロップの出力は後続のセット入力を受けるまでロウ状態に留まる。後続のセット
入力を受けると、このフリップフロップは上記情報を次のリセット入力があるま
で蓄積する。このフリップフロップ５０６を蓄積素子として用いることによって
、ACピーク値信号を検出できる。このフリップフロップはピーク値検出機能を有
するので、マイクロプロセッサ１１４は中間期間中に他の機能、例えば時間間隔
、立上り立下り時間、周波数などのパラメータを自動的に測定するなどの機能を
発揮できる。

【００２６】 PWMフィルタ５１０は比較的低速であって、入力値すなわちマイクロプロセッ
サ１１４からのPWMOUTが変動する場合は、DC電圧を新たな値に落ち着かせるため
の待ち時間を必要とする。すなわち、PWMは高精度を達成するが、その動作速度
は用途によっては不十分になる。

【００２７】図６は振幅比較素子１１０のもう一つの例を示す。この例ではＤ−Ａ変換器（
DAC）を変換動作の速度を上げるのに用いる。マイクロプロセッサ１１４は配線
１０８からの増幅ずみAC信号の振幅変動（例えば１００マイクロ秒ごとの）を監
視するのに十分な速度で閾値を変動させる。

【００２８】トラッキング処理で配線１０８からの増幅ずみAC信号振幅瞬時値を高速測定す
る。このトラッキング処理でDAC６１０の値をセットし、比較器６０４の出力が
ハイかロウかを監視する。比較器６０４の出力がハイの場合は配線１０８からの
増幅ずみAC入力信号の値は配線６０２からの基準値（電圧閾値）よりも大きくな
り、DAC６１０への出力信号が１ステップだけ上昇する。同様に、比較器６０４
の出力がロウの場合は配線１０８からの増幅ずみAC入力信号の値は配線６０２か
らの基準値よりも小さくなり、DAC６１０の出力信号は１ステップだけ低下する
。この処理を連続的に繰り返して、DAC６１０の出力で配線１０８からの増幅ず
みAC入力信号の振幅をトラッキングする。DAC６１０の出力値を監視することに
よって、マイクロプロセッサ１１４は信号振幅が最大ピーク値または最小ピーク
値と交叉する際の向きの変化を把握できる。

【００２９】図５を参照して説明した上述の例では１回の比較を行うのに入力周波数の１周
期全体を要する。したがって、８ビット系の１ビット分の精度で振幅を測定する
には８周期、すなわち約１５０ミリ秒を要する。一方、トラッキング処理を用い
ると、同じ精度を１／２サイクルで達成する。すなわち、振幅の瞬時値を測定し
信号値が一方または他方に達するとすぐに最小値または最大値が定まるからであ
る。

【００３０】一つの実施例では、電界最大値の位置またはその近傍、すなわちこの測定装置
が隠れ導体にごく近いかまたはすぐ上の位置にあるときにもとの較正を行った場
合は、自動的に較正が行われる。再較正をしない場合は、この装置は隠れ導体の
検出ができないこともある。すなわち、較正が信号最大値の位置で行われている
ので大きい信号の検出ができないからである。一つの実施例では、この装置が隠
れ導体から遠ざかるに伴って電界レベルが低下し、その低下が十分な値に達する
とこの装置が再較正を行い、測定装置と隠れ導体との距離が大きくなりつつある
ことを可視表示装置または可聴表示装置で操作者に報知する。操作者が装置を最
初の較正を行ったもとの位置に戻すと、電界が新たな較正の場合と比べて十分に
大きくなり、隠れ導体の存在の表示をトリガする。

【００３１】導体への「的中」はこの装置を引き続き再較正することによって可能になる。
一つの実施例では、マイクロプロセッサ接続のリセットボタンを操作者が押し下
げることによって再較正をトリガする。もう一つの実施例では、装置の電源を操
作者がオンオフ切り換えすることによって再較正をトリガする。もとの較正を導
体から離れた位置で行ってあった場合は、活性状態の導体の存在の表示は広範囲
にわたって得られる。再較正を引き続き位置接近に向けて行うことによって、活
性状態の導体の位置を詳細に特定できるまで上記表示の範囲は狭められる。

【００３２】図７は上述のAC測定システム１００で実施する方法の流れ図を示す。この方法
は、操作者がこの装置の電源スイッチを入れるかリセットボタンを押すステップ
７００でスタートする。この方法はマイクロプロセッサ内の較正プロセスを、開
始位置における背景電界レベルをまず測定することによって行う（ステップ７０
２）。次に、背景電界レベルを他の位置からの電界測定値のための基準値として
用いる。

【００３３】操作者は活性状態の隠れ導体の位置特定のために壁などの領域の上でこの装置
を動かす。新たな位置で電界強度を測定する（ステップ７０４）。背景信号レベ
ルと新たな位置での電界強度測定値との比を算出する（ステップ７０６）。比較
のために比を算出するのは（減算だけでなく）、大きい背景信号に比べて電界強
度レベルの小さい変動の測定が検出に必要だからである。隠れ導体に近づけまた
は遠ざける一定の動きに対する電界強度レベルの実際の変動は背景電界レベルに
比例する。したがって、比は一定の感度をもたらす。すなわち、センサの一定量
の動きに対する比の変動は一定である。比以外の差測定値を用いる場合は、この
装置の感度は背景信号大きさに左右される。

【００３４】次に、このプロセスは上記比が実験的に予め定めた値、例えば約0.8よりも小
さいか否かを判定する（ステップ７０８）。この比がその予め定めた値以下であ
るとこのプロセスが判定した場合は、装置は自動的に再較正される（ステップ７
１０）。新たな基準レベル、すなわち新たな背景信号レベルをこのステップで発
生する。このプロセスはステップ７０４に戻り、さらに継続する。

【００３５】上記比が上記予め定めた値以下でないとこのプロセスが判定した場合は、所定
値、例えば1.2よりも大きいか否かを判定する（ステップ７１４）。上記数値1.2
は、実験的に定めた数値約1.18（すなわち１８％増）が上記比の最適値であるた
めに選択した。この数値が小さすぎる場合は、植込みボルトや釘など壁の状態に
起因する不規則な変動により表示が不正確になる。一方、上記数値が大きすぎる
場合は、この装置は隠れ導体を検出できないことがあり得る。上記比が所定値よ
りも大きい場合は、隠れ導体の存在を表示する信号をこのプロセスは発生する（
ステップ７１６）。発生する信号は、例えば可視または可聴の表示である。この
プロセスはステップ７０４に戻り、装置が電源オフになるかリセットスイッチが
駆動されるまでステップ７０４乃至７１６を連続的に繰り返す。

【００３６】一つの実施例では、多機能モード（オン、オフ、点滅）付きの単一LEDでAC信
号の存在を報知する。例えば、LEDの不変動は隠れ導体の位置を示し、オフ状態
のLEDは隠れ導体がないことを示し、一定繰返し周期で点滅するLEDは導体近傍で
装置が較正されたことを示す。一つの実施例では、LEDは装置と導体との間の距
離が減少しているか増大しているかを示すように可変繰返し周期で点滅する。例
えば、繰り返し周期が短くなると隠れ導体に接近しつつあることを示し、長くな
ると隠れ導体から遠ざかりつつあることを示す。同様に、可聴表示手段を用い、
多様な可聴周波数音で活性状態の隠れ導体の位置および有無を表示できる。

【００３７】特定の実施例を参照してこの発明を説明してきたが、この説明は例示的であっ
て限定的ではない。これら実施例の特徴の多様な変形および組合せが特許請求の
範囲の請求項記載の発明の範囲内に含まれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】AC測定システムのブロック図。

【図２】図２Ａは装置筺体に直接に印刷したセンサ電極の斜視図、図２Ｂは装置
筺体に直接に印刷したセンサ電極の断面図。

【図３】切換抵抗器アレーの並列接続構成を用いた利得プログラム可能な増幅器
の概略図。

【図４】切換抵抗器アレーの直列接続構成を用いた利得プログラム可能な増幅器
の概略図。

【図５】振幅比較素子の例。

【図６】振幅比較素子のもう一つの例。

【図７】活性状態の導体を検出する方法を図解する流れ図。互いに異なる図を通じて同じ参照数字を付けた構成要素は同じまたは同様の構成
要素を示す。

【符号の説明】

１００ AC測定システム１０２電界センサ１０６利得プログラム可能な増幅器１１０振幅比較素子１１４マイクロプロセッサ１１６表示装置２０２印刷配線基板２０４センサ電極２０６装置筺体２０８盛上げ部（メサ）３０８、４０８固定利得増幅器７００開始７０２較正する７０４新たな位置で測定する７０６較正値と測定値との間の比を算出する７０８比は所定値（約0.8）よりも小さい？７１０自動的に再較正する（１回だけ行う）７１４比は所定値（約1.2）よりも大きい？７１６配線を表示する

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F063 AA01 AA22 BA30 CA09 CA35 DA01 DA05 DA23 HA20 LA23 MA03 MA08 NA07 2G005 EA05 EA07 2G014 AA09 AB33 AC07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】活性状態の導体の位置を特定する方法において、前記導体に対する初期位置で較正する過程であって、前記初期位置において第１の信号レベルを測定することと、前記第１の信号レベルに背景信号レベルを設定することとによって較正する過程と、前記導体に対する第２の位置で第２の信号位置を測定する過程と、前記第２の信号レベルを前記背景信号レベルと比較する過程と、前記比較する過程の結果に応答して前記導体の存在を表す信号を発生する過程
とを含む方法。
【請求項２】前記比較する過程が、前記背景信号レベルを前記第２の信号レベルから減算する過程と、前記減算の結果を前記背景信号レベルで除算する過程とを含む請求項１記載の方法。
【請求項３】前記除算の結果が予め定めた値よりも小さいとき再較正する過
程をさらに含む請求項２記載の方法。
【請求項４】前記再較正する過程が前記背景信号レベルを前記第２の信号レ
ベルに設定する過程を含む請求項３記載の方法。
【請求項５】前記測定することが、電界信号を検出することと、検出した前記電界信号を増幅することとを含む請求項１記載の方法。
【請求項６】前記増幅することが、固定利得増幅器を設けることと、前記固定利得増幅器に接続した抵抗値切換アレーを切り換えることとを含む請求項５記載の方法。
【請求項７】前記切換を制御することをさらに含む請求項６記載の方法。
【請求項８】前記検出することが前記検出ずみの電界信号の振幅ピーク値を
検出することをさらに含む請求項５記載の方法。
【請求項９】前記振幅ピーク値を検出することが、前記増幅した検出ずみの電界信号を閾値と比較することと、その比較の結果を用いてフリップフロップを設定してフリップフロップ出力を
生じさせることと、リセット信号により前記フリップフロップをリセットすることと、前記閾値を発生することとを含む請求項８記載の方法。
【請求項１０】前記検出することが、前記増幅した検出ずみの電界信号を閾値と比較することと、Ｄ−Ａ変換への制御信号を発生することと前記閾値を前記Ｄ−Ａ変換から発生することとを含む請求項８記載の方法。
【請求項１１】導体による交流電界を検出する装置において、前記導体の近傍に配置するのに適合したセンサと、前記センサからの信号を受けるように接続した利得プログラム可能な増幅器と
、前記利得プログラム可能な増幅器からの信号を受けるように接続した振幅比較
素子と、前記振幅比較素子の基準振幅と前記利得プログラム可能な増幅器の利得とを制
御する制御信号を前記振幅比較素子に送るように接続したコントローラとを含む装置。
【請求項１２】前記センサが電界センサである請求項１１記載の装置。
【請求項１３】前記装置を収容する筺体であって内面の上に少なくとも一つ
の盛上げ部分を有する筺体をさらに含み、前記センサを前記内面の上に前記少な
くとも一つの盛上げ部分を覆って形成した請求項１１記載の装置。
【請求項１４】前記センサを導体片で構成し、前記利得プログラム可能な増
幅器と前記振幅比較素子と前記コントローラとを取り付けた基板をさらに含み、
前記導体片が前記利得プログラム可能な増幅器と導通状態にある請求項１３記載
の装置。
【請求項１５】前記利得プログラム可能な増幅器が、前記センサに接続した切換抵抗器アレーと、前記切換抵抗器アレーに入力端子を接続した固定利得増幅器とを含む請求項１１記載の装置。
【請求項１６】前記切換抵抗器アレーが複数の直列接続した抵抗器を含む請
求項１５記載の装置。
【請求項１７】前記切換抵抗器アレーが前記抵抗器に接続したプログラム可
能なスイッチのアレーをさらに含む請求項１６記載の装置。
【請求項１８】前記プログラム可能なスイッチのアレーのスイッチの各々を
前記抵抗器の対応の一つと直列に接続した請求項１７記載の装置。
【請求項１９】前記プログラム可能なスイッチのアレーを前記コントローラ
に接続した請求項１７記載の装置。
【請求項２０】前記切換抵抗器アレーが互いに並列に接続した複数の抵抗器
を含む請求項１５記載の装置。
【請求項２１】前記切換抵抗器アレーが前記抵抗器に接続したプログラム可
能なスイッチのアレーをさらに含む請求項２０記載の装置。
【請求項２２】前記プログラム可能なスイッチのアレーのスイッチの各々を
前記抵抗器の対応の一つと並列に接続した請求項２１記載の装置。
【請求項２３】前記プログラム可能なスイッチのアレーを前記コントローラ
に接続した請求項２２記載の装置。
【請求項２４】前記振幅比較素子が、前記利得プログラム可能な増幅器に接続した第１の入力端子と、第２の入力端
子と、出力端子とを有する比較器と、前記比較器の前記出力端子と前記コントローラとに接続したフリップフロップ
と、前記コントローラと前記比較器の前記第２の入力端子とに接続したパルス幅変
調器とを含む請求項１１記載の装置。
【請求項２５】前記フリップフロップが前記比較器の状態変化を蓄積する請
求項２４記載の装置。
【請求項２６】前記振幅比較素子が、前記利得プログラム可能な増幅器に接続した第１の入力端子と、第２の入力端
子と、前記コントローラに接続した出力端子とを有する比較器と、前記コントローラと前記比較器の前記第２の入力端子に接続したＤ−Ａ変換器
とを含む請求項１１記載の装置。
【請求項２７】前記コントローラに接続した表示手段をさらに含む請求項１
１記載の装置。
【請求項２８】前記表示手段を可視表示装置および可聴表示装置から成る群
から選んだ請求項２７記載の装置。
【請求項２９】前記可視表示装置がＬＥＤである請求項２９記載の装置。
【請求項３０】前記ＬＥＤが多機能モードＬＥＤである請求項２９記載の装
置。
【請求項３１】導体センサを構成する方法であって、内側部分に少なくとも一つの盛上げ部分を有する筺体を設ける過程と、前記筺体の中に印刷配線基板を取り付ける過程と、前記内側部分で前記盛上げ部分を覆って導電性領域、すなわち前記印刷配線基
板上の関連回路と電気的接触状態にある導電性領域を印刷する過程とを含む方法。
【請求項３２】電界を検出する装置であって、内部に少なくとも一つの盛上げ部分を有する筺体と、前記筺体の内部に取り付けられ、信号処理回路を取り付けた印刷配線基板と、前記盛上げ部分に形成され前記印刷配線基板と電気的に接触状態にある導電性
センサとを含む装置。
【請求項３３】前記導電性センサが導電性インキから成る請求項３２記載の
装置。