JP2007163414A - Variable capacitance circuit, voltage measuring apparatus, and electric power measuring apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、その静電容量を高速に変化し得る可変容量回路、この可変容量回路を備えて測定対象体の電圧を非接触で測定し得る電圧測定装置、およびこの電圧測定装置を用いた電力測定装置に関するものである。 The present invention relates to a variable capacitance circuit that can change its capacitance at high speed, a voltage measurement device that includes this variable capacitance circuit and that can measure the voltage of a measurement object in a non-contact manner, and power that uses this voltage measurement device. The present invention relates to a measuring device.
この種の電圧測定装置として、特開平4−305171号公報および特開平7−244103号公報において開示された種々の電圧測定装置が知られている。 As this type of voltage measuring device, various voltage measuring devices disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 4-305171 and 7-244103 are known.
これらの電圧測定装置のうちの特開平4−305171号公報の従来の技術において、測定対象体(帯電体)の両表面の電荷密度を測定するために使用される電圧測定装置(距離補償型電位計)は、検出電極および振動体を内蔵したプローブユニット、発振器、プリアンプ、増幅器、同期検波器、積分器、高電圧発生器、およびインピーダンス整合回路を備えて構成されている。この電圧測定装置では、検出電極を振動体で振動させながら測定対象体に対向させる。この際に、検出電極と測定対象体との間に形成される静電容量が変化して、測定対象体と検出電極との間の電界強度も変化するため、検出電極には、測定対象体と検出電極との間の電界強度に応じた交流電圧が発生する。高電圧発生器は、この交流電圧に応じた直流電圧を発生して、プローブユニットの電圧にフィードバックする。この場合、測定対象体と検出電極との間の電界強度は、プローブユニットの電圧と帯電体の電圧とが一致したときにゼロになる。したがって、測定対象体と検出電極との間の電界強度がゼロになったとき、つまり、検出電極に発生する交流電圧がゼロボルトになったときに、高電圧発生器がプローブユニットにフィードバックしている直流電圧を検出することにより、測定対象体の電圧が測定される。 Among these voltage measuring devices, a voltage measuring device (distance-compensated potential) used for measuring the charge density on both surfaces of a measurement object (charged body) in the prior art disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-305171. The meter is configured to include a probe unit including a detection electrode and a vibrating body, an oscillator, a preamplifier, an amplifier, a synchronous detector, an integrator, a high voltage generator, and an impedance matching circuit. In this voltage measurement device, the detection electrode is opposed to the measurement object while being vibrated by the vibration body. At this time, the capacitance formed between the detection electrode and the measurement object changes, and the electric field strength between the measurement object and the detection electrode also changes. An AC voltage corresponding to the electric field strength between the detection electrode and the detection electrode is generated. The high voltage generator generates a DC voltage corresponding to the AC voltage and feeds it back to the voltage of the probe unit. In this case, the electric field strength between the measurement object and the detection electrode becomes zero when the voltage of the probe unit and the voltage of the charged body coincide. Therefore, when the electric field strength between the measurement object and the detection electrode becomes zero, that is, when the AC voltage generated at the detection electrode becomes zero volts, the high voltage generator feeds back to the probe unit. By detecting the DC voltage, the voltage of the measurement object is measured.
他方、特開平7−244103号公報の従来の技術において、開示されている電圧測定装置(距離補償型表面電位計)では、測定対象体(試料)の面から発する電気力線のうちの入力孔を通って検出電極(固定電極)に達する電気力線により、検出電極の面には、測定対象体の電位に比例し、かつ検出電極と測定対象体との間の静電容量に比例した電荷が発生する。また、導体セクターが、機械的に作動することにより、入力孔を通って検出電極に達する電気力線に対して遮蔽と開放とを繰り返す。これにより、検出電極の電荷は、発生、消滅を繰り返し、その変化率に比例した電流が負荷抵抗を流れて、この負荷抵抗に交流電圧が発生する。この特開平7−244103号公報に開示されている電圧測定装置は、この交流電圧を発生させる構成については上記の特開平4−305171号公報の電圧測定装置と相違するが、この構成以外については特開平4−305171号公報の電圧測定装置と基本的に同様に構成されており、負荷抵抗に発生する交流電圧に基づいてプローブケース(プローブユニットのケースと等価)と測定対象体との間の電位差を縮めることにより、特開平4−305171号公報の電圧測定装置と同様にして測定対象体の電位が測定されている。
ところが、上記の各電圧測定装置には、以下のような問題点がある。すなわち、特開平4−305171号公報の電圧測定装置では、検出電極を振動体で作動振動させている。また、特開平7−244103号公報の電圧測定装置では、導体セクターを機械的に作動させている。したがって、両電圧測定装置には、機械的に可動する構成を有していることに起因して、動作周波数の高速化が困難であると共に、信頼性の向上が困難であるという問題点が存在している。 However, each of the voltage measuring devices has the following problems. That is, in the voltage measuring device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-305171, the detection electrode is vibrated by the vibrating body. In the voltage measuring device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-244103, the conductor sector is mechanically operated. Therefore, both voltage measuring devices have a problem that it is difficult to increase the operating frequency and it is difficult to improve the reliability due to the mechanically movable configuration. is doing.
本発明は、上記の問題を解決すべくなされたものであり、動作周波数が高く、かつ信頼性も高い可変容量回路、電圧測定装置および電力測定装置を提供することを主目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and has as its main object to provide a variable capacitance circuit, a voltage measuring device, and a power measuring device that have a high operating frequency and high reliability.
上記目的を達成すべく請求項1記載の可変容量回路は、少なくとも1つの可変容量要素をそれぞれ含む第1の構成単位、第2の構成単位、第3の構成単位および第4の構成単位がこの順に環状に接続されて構成され、かつ当該第1の構成単位および当該第3の構成単位の各インピーダンスの積と当該第2の構成単位および当該第4の構成単位の各インピーダンスの積とが同一またはほぼ同一に規定された容量変化機能体と、二次巻線に交流成分を誘起させるトランスおよび直流電圧を発生させる直流電源を有して、当該トランスの当該二次巻線と当該直流電源とが前記第1の構成単位および前記第2の構成単位の接続点と、前記第3の構成単位および前記第4の構成単位の接続点との間に直列に接続されると共に前記交流成分を含む前記直流電圧を前記容量変化機能体に印加して当該容量変化機能体の静電容量を変化させる駆動回路とを備えている。
In order to achieve the above object, the variable capacitance circuit according to
また、請求項2記載の可変容量回路は、請求項1記載の可変容量回路において、前記可変容量要素は、互いに接合されたP型半導体およびN型半導体を有している。 According to a second aspect of the present invention, in the variable capacitance circuit according to the first aspect, the variable capacitance element includes a P-type semiconductor and an N-type semiconductor that are joined to each other.
また、請求項3記載の可変容量回路は、請求項2記載の可変容量回路において、前記可変容量要素は、前記P型半導体および前記N型半導体で形成されたダイオードで構成され、前記第1の構成単位および前記第4の構成単位に含まれている前記各ダイオードは前記4つの構成単位で構成される環状回路内において同一方向の向きで配設され、前記第2の構成単位および前記第3の構成単位に含まれている前記各ダイオードは前記環状回路内において前記第1および第4の構成単位における前記各ダイオードの向きとは逆向きで配設されている。
The variable capacitance circuit according to
また、請求項4記載の可変容量回路は、請求項2記載の可変容量回路において、前記第1の構成単位に含まれている前記P型半導体および前記N型半導体と前記第2の構成単位に含まれている前記P型半導体および前記N型半導体との組、および前記第3の構成単位に含まれている前記P型半導体および前記N型半導体と前記第4の構成単位に含まれている前記P型半導体および前記N型半導体との組の少なくとも一方の組は、1つのトランジスタで構成されている。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the variable capacitance circuit according to the second aspect, wherein the P-type semiconductor, the N-type semiconductor, and the second structural unit included in the first structural unit are included. A set of the P-type semiconductor and the N-type semiconductor included, and the P-type semiconductor, the N-type semiconductor, and the fourth structural unit included in the third structural unit At least one set of the P-type semiconductor and the N-type semiconductor is composed of one transistor.
また、請求項5記載の電圧測定装置は、測定対象体の電圧を測定可能に構成された電圧測定装置であって、前記測定対象体に対向可能な検出電極と、請求項1から4のいずれかに記載の可変容量回路とを備え、前記可変容量回路は、前記第1の構成単位および前記第4の構成単位の接続点が前記検出電極側に位置すると共に前記第2の構成単位および前記第3の構成単位の接続点が参照電位側に位置するように前記検出電極と前記参照電位との間に配設されている。
The voltage measuring device according to
また、請求項6記載の電圧測定装置は、請求項5記載の電圧測定装置において、前記参照電位を生成する電圧生成回路と、制御部とを備え、前記制御部は、前記可変容量回路が前記静電容量を変化させているときに、前記電圧生成回路に対して前記参照電位の電圧を変化させる。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the voltage measuring device according to the fifth aspect, further comprising: a voltage generating circuit that generates the reference potential; and a control unit, wherein the variable capacitance circuit includes the variable capacitance circuit. When the capacitance is changed, the voltage of the reference potential is changed with respect to the voltage generation circuit.
また、請求項7記載の電圧測定装置は、請求項6記載の電圧測定装置において、前記制御部は、前記静電容量の変化時において、前記可変容量回路を介して前記検出電極と前記参照電位との間に流れる電流、または前記可変容量回路における前記検出電極側の端部と前記参照電位側の端部との間に発生する電圧が減少するように前記電圧生成回路に対して前記参照電位の電圧を変化させる。
The voltage measuring device according to claim 7 is the voltage measuring device according to
また、請求項8記載の電圧測定装置は、請求項7記載の電圧測定装置において、前記検出電極と前記参照電位との間に前記可変容量回路と直列に配設されたインピーダンス素子を備え、前記制御部は、前記インピーダンス素子に前記電流が流れたときに当該インピーダンス素子に発生する電圧が減少するように前記電圧生成回路に対して前記参照電位の電圧を変化させる。 The voltage measuring device according to claim 8 is the voltage measuring device according to claim 7, further comprising an impedance element arranged in series with the variable capacitance circuit between the detection electrode and the reference potential. The control unit changes the voltage of the reference potential for the voltage generation circuit so that the voltage generated in the impedance element decreases when the current flows through the impedance element.
また、請求項9記載の電圧測定装置は、請求項7記載の電圧測定装置において、前記検出電極と前記参照電位との間に前記可変容量回路と直列に配設された共振回路を備え、前記制御部は、前記共振回路に前記電流が流れたときに当該共振回路に発生する電圧が減少するように前記電圧生成回路に対して前記参照電位の電圧を変化させる。 The voltage measurement device according to claim 9 is the voltage measurement device according to claim 7, further comprising a resonance circuit disposed in series with the variable capacitance circuit between the detection electrode and the reference potential. The control unit changes the voltage of the reference potential for the voltage generation circuit so that the voltage generated in the resonance circuit decreases when the current flows through the resonance circuit.
また、請求項10記載の電圧測定装置は、請求項7から9のいずれかに記載の電圧測定装置において、前記制御部は、前記電流の値、または前記検出電極側の端部と前記参照電位側の端部との間に発生する前記電圧の値に応じて電圧値が変化する検出信号を入力してディジタルデータに変換するA/D変換回路を備え、当該ディジタルデータに基づいて前記検出信号の電圧値が減少するように前記電圧生成回路に対して前記参照電位の電圧を変化させる。 The voltage measuring device according to claim 10 is the voltage measuring device according to any one of claims 7 to 9, wherein the control unit is configured such that the current value, or the end on the detection electrode side and the reference potential are set. An A / D conversion circuit for inputting a detection signal whose voltage value changes in accordance with the value of the voltage generated between the digital signal and the digital signal, and detecting the detection signal based on the digital data The voltage of the reference potential is changed with respect to the voltage generation circuit so that the voltage value decreases.
また、請求項11記載の電力測定装置は、測定対象体に流れている電流を測定する電流測定装置と、前記測定対象体の電圧を測定する請求項5から10のいずれかに記載の電圧測定装置とを備え、前記電流測定装置によって測定された前記電流と前記電圧測定装置によって測定された前記電圧とに基づいて電力を測定する。
The power measurement device according to
請求項1記載の可変容量回路によれば、可変容量要素を含む第1から第4の各構成単位を環状に接続して容量変化機能体を構成することにより、機械的に可動する構成を含む可変容量回路と比較して、数百kHz〜数MHzといった高い周波数での容量変化動作が可能(動作周波数の高速化が可能)で、しかも信頼性の高い可変容量回路を実現することができる。また、第1の構成単位および第3の構成単位の各インピーダンスの積と、第2の構成単位および第4の構成単位の各インピーダンスの積とが同一またはほぼ同一となるように構成することにより、ブリッジ回路としての平衡条件を容量変化機能体が満足するため、第1の構成単位と第2の構成単位との接続点と、第3の構成単位と第4の構成単位との接続点との間に駆動用の交流成分を含む直流電圧を印加した際に、第1の構成単位と第4の構成単位との接続点と、第2の構成単位と第3の構成単位との接続点との間にこの交流成分の電圧成分を発生させないようにすることができる。このため、静電容量変化時において可変容量回路に発生する交流電流または可変容量回路の両端間電圧への駆動用の直流電圧に含まれている交流成分の影響を排除することができる。また、二次巻線に交流成分を誘起させるトランスおよび直流電圧を発生させる直流電源とを有して駆動回路を構成したことにより、簡易、かつ安価な構成で容量変化機能体に交流成分を含む直流電圧を印加することができる。
The variable capacitance circuit according to
また、請求項2記載の可変容量回路によれば、互いに接合されたP型半導体およびN型半導体を有して可変容量要素を構成したことにより、可変容量回路を大幅に小型化することができる。 According to the variable capacitance circuit of the second aspect, the variable capacitance circuit can be greatly reduced in size by having the variable capacitance element having the P-type semiconductor and the N-type semiconductor joined to each other. .
また、請求項3記載の可変容量回路によれば、可変容量要素をダイオードで構成したことにより、簡易、かつ安価に可変容量回路を構成することができる。また、第1の構成単位および第4の構成単位に含まれている各ダイオードの向きを4つの構成単位で構成される環状回路内において同一方向の向きとなるように配設し、第2の構成単位および第3の構成単位に含まれている各ダイオードを環状回路内において第1および第4の構成単位における各ダイオードの向きとは逆向きとなるように配設したことにより、駆動回路から印加されている直流電圧によってすべてのダイオードを常時逆バイアスした状態にすることができる。したがって、第1の構成単位と第4の構成単位との接続点から、各構成単位を介して、第2の構成単位と第3の構成単位との接続点に直流電流が流れるのを阻止することができる。 According to the variable capacitance circuit of the third aspect, the variable capacitance circuit can be configured easily and inexpensively by configuring the variable capacitance element with a diode. In addition, the direction of each diode included in the first structural unit and the fourth structural unit is arranged in the same direction in the annular circuit composed of four structural units, and the second structural unit By disposing each diode included in the structural unit and the third structural unit in the annular circuit so that the directions of the diodes in the first and fourth structural units are opposite to each other, All the diodes can always be reverse-biased by the applied DC voltage. Accordingly, direct current is prevented from flowing from the connection point between the first structural unit and the fourth structural unit to the connection point between the second structural unit and the third structural unit via each structural unit. be able to.
また、請求項4記載の可変容量回路によれば、第1の構成単位に含まれている可変容量要素と第2の構成単位に含まれている可変容量要素との組、および第3の構成単位に含まれている可変容量要素と第4の構成単位に含まれている可変容量要素との組の少なくとも一方の組を1つのトランジスタで構成したことにより、一層簡易に可変容量回路を構成することができる。また、可変容量要素をダイオードで構成した上記の可変容量回路と同様にして、第1の構成単位と第4の構成単位との接続点から、各構成単位を介して、第2の構成単位と第3の構成単位との接続点に直流電流が流れるのを阻止することができる。 According to the variable capacitance circuit of the fourth aspect, the combination of the variable capacitance element included in the first structural unit and the variable capacitance element included in the second structural unit, and the third configuration By configuring at least one of the combination of the variable capacitance element included in the unit and the variable capacitance element included in the fourth structural unit with one transistor, a variable capacitance circuit can be configured more easily. be able to. Further, in the same manner as the above-described variable capacitance circuit in which the variable capacitance element is configured by a diode, the second configuration unit is connected through the respective configuration units from the connection point between the first configuration unit and the fourth configuration unit. It is possible to prevent a direct current from flowing to the connection point with the third structural unit.
また、請求項5記載の電圧測定装置によれば、測定対象体に対向可能な検出電極と、上記の可変容量回路とを備え、第1の構成単位および第4の構成単位の接続点を検出電極側に位置させ、かつ第2の構成単位および第3の構成単位の接続点を参照電位側に位置させることによって可変容量回路を検出電極と参照電位との間に配設して、容量変化機能体の静電容量を変化させ、この容量変化機能体の容量変化動作を利用して測定対象体の電圧を測定することにより、機械的に可動する構成を含む可変容量回路を用いた構成と比較して、可変容量回路が高い周波数での容量変化動作が可能で、しかも高い信頼性を有しているため、測定対象体の電圧を短時間で測定することができると共に、電圧測定装置自体の信頼性を向上させることができる。 According to the voltage measuring device of the fifth aspect, the detection electrode capable of facing the measurement object and the variable capacitance circuit are provided, and the connection point of the first structural unit and the fourth structural unit is detected. The variable capacitance circuit is disposed between the detection electrode and the reference potential by positioning the connection point of the second structural unit and the third structural unit on the reference potential side by being located on the electrode side and changing the capacitance. A configuration using a variable capacitance circuit including a configuration that is mechanically movable by changing the capacitance of the functional body and measuring the voltage of the measurement target body using the capacitance changing operation of the capacitance changing functional body. In comparison, since the variable capacitance circuit can change the capacitance at a high frequency and has high reliability, the voltage of the measurement object can be measured in a short time, and the voltage measuring device itself Can improve the reliability of
また、請求項6記載の電圧測定装置によれば、参照電位を生成する電圧生成回路と、制御部とを備え、可変容量回路(具体的には容量変化機能体)が静電容量を変化させているときに、制御部が電圧生成回路に対して参照電位の電圧を変化させることにより、変化させた参照電位の電圧が測定対象体の電圧に一致したときに、可変容量回路を介して検出電極と参照電位との間に流れる電流、または可変容量回路における検出電極側の端部と参照電位側の端部との間に発生する電圧がほぼゼロになることを利用して、測定対象体の電圧を高い精度で測定することができる。 According to the voltage measuring device of the sixth aspect, the voltage measuring circuit for generating the reference potential and the control unit are provided, and the variable capacitance circuit (specifically, the capacitance changing function body) changes the capacitance. When the control unit changes the reference potential voltage with respect to the voltage generation circuit, the detected reference voltage is detected via the variable capacitance circuit when it matches the voltage of the measurement object. The measurement object using the fact that the current flowing between the electrode and the reference potential, or the voltage generated between the end on the detection electrode side and the end on the reference potential side in the variable capacitance circuit becomes almost zero. Can be measured with high accuracy.
また、請求項7記載の電圧測定装置によれば、可変容量回路における静電容量の変化時において、可変容量回路を介して検出電極と参照電位との間に流れる電流、または可変容量回路における検出電極側の端部と参照電位側の端部との間に発生する電圧が減少するように制御部が電圧生成回路に対して参照電位の電圧を変化させることにより、短時間で、しかも確実に参照電位の電圧を測定対象体の電圧に一致させることができるため、高い測定精度を維持しつつ、短時間で、しかも確実に測定対象体の電圧を測定することができる。 According to the voltage measuring device of the seventh aspect, the current flowing between the detection electrode and the reference potential through the variable capacitance circuit or the detection in the variable capacitance circuit when the capacitance in the variable capacitance circuit changes. The control unit changes the voltage of the reference potential with respect to the voltage generation circuit so that the voltage generated between the electrode-side end and the reference potential-side end is reduced, thereby ensuring a short time and surely. Since the voltage of the reference potential can be matched with the voltage of the measurement object, the voltage of the measurement object can be reliably measured in a short time while maintaining high measurement accuracy.
また、請求項8記載の電圧測定装置によれば、検出電極と参照電位との間に可変容量回路と直列にインピーダンス素子を配設すると共に、インピーダンス素子に電流が流れたときにこのインピーダンス素子に発生する電圧が減少するように制御部が電圧生成回路に対して参照電位の電圧を変化させることにより、インピーダンス素子のインピーダンス値を変えることで電流が流れたときにインピーダンス素子に発生する電圧の値を任意に変更することができる。このため、低電圧から高電圧までの広い電圧範囲に亘って測定対象体の電圧を正確に測定することができる。 According to the voltage measuring apparatus of the eighth aspect, the impedance element is arranged in series with the variable capacitance circuit between the detection electrode and the reference potential, and when the current flows through the impedance element, The value of the voltage generated in the impedance element when the current flows by changing the impedance value of the impedance element by changing the reference potential voltage with respect to the voltage generation circuit so that the generated voltage decreases. Can be changed arbitrarily. For this reason, the voltage of the measurement object can be accurately measured over a wide voltage range from a low voltage to a high voltage.
また、請求項9記載の電圧測定装置では、検出電極と参照電位との間に可変容量回路と直列に共振回路を配設すると共に、共振回路に電流が流れたときにこの共振回路に発生する電圧が減少するように制御部が電圧生成回路に対して参照電位の電圧を変化させている。したがって、この構成によれば、共振回路の共振時におけるインピーダンス値を変えることで電流が流れたときに共振回路に発生する電圧の値を任意に変更することができるため、低電圧から高電圧までの広い電圧範囲に亘って測定対象体の電圧を測定することができる。しかも、共振回路の共振周波数で可変容量回路の静電容量を変化させることで、共振回路に流れる電流をより大きな電圧として検出することができる。この結果、耐ノイズ性能を高めることができるため、誤動作の少ない状態で測定対象体の電圧を測定することができる。 In the voltage measuring device according to claim 9, a resonance circuit is arranged in series with the variable capacitance circuit between the detection electrode and the reference potential, and is generated in the resonance circuit when a current flows through the resonance circuit. The control unit changes the voltage of the reference potential with respect to the voltage generation circuit so that the voltage decreases. Therefore, according to this configuration, it is possible to arbitrarily change the value of the voltage generated in the resonance circuit when a current flows by changing the impedance value at the time of resonance of the resonance circuit. The voltage of the measurement object can be measured over a wide voltage range. In addition, by changing the capacitance of the variable capacitance circuit at the resonance frequency of the resonance circuit, the current flowing through the resonance circuit can be detected as a larger voltage. As a result, noise resistance can be improved, so that the voltage of the measurement object can be measured with few malfunctions.
また、請求項10記載の電圧測定装置によれば、可変容量回路に流れる電流の値または可変容量回路に発生する電圧の値に応じて電圧値が変化する検出信号を入力してディジタルデータに変換するA/D変換回路を備え、制御部が、このディジタルデータに基づいて、検出信号の電圧値が減少するように電圧生成回路に対して参照電位の電圧を変化させることにより、CPUやDSP(Digital Signal Processor)を用いたディジタル回路で制御部を簡易に構成することができる。 According to the voltage measuring device of claim 10, the detection signal whose voltage value changes in accordance with the value of the current flowing through the variable capacitance circuit or the value of the voltage generated in the variable capacitance circuit is converted into digital data. An A / D conversion circuit that changes the reference potential voltage with respect to the voltage generation circuit so that the voltage value of the detection signal decreases based on the digital data. The control unit can be easily configured by a digital circuit using a digital signal processor.
また、請求項11記載の電力測定装置は、測定対象体に流れている電流を測定する電流測定装置と、測定対象体の電圧を測定する上記の電圧測定装置とを備え、電流測定装置によって測定された電流と電圧測定装置によって測定された電圧とに基づいて、例えば測定対象体に供給されている電力を測定する。したがって、この電力測定装置によれば、信頼性の高い電圧測定装置を備えたことで、電力測定装置自体の信頼性を十分に向上させることができる。
The power measuring device according to
以下、添付図面を参照して、本発明に係る可変容量回路、電圧測定装置および電力測定装置の最良の形態について説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, the best mode of a variable capacitance circuit, a voltage measuring device, and a power measuring device according to the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
最初に、本発明に係る電圧測定装置1について、図面を参照して説明する。
First, a
電圧測定装置1は、図1に示すように、プローブユニット2および本体ユニット3を備え、測定対象体4の電圧V1を非接触で測定可能に構成されている。
As shown in FIG. 1, the
プローブユニット2は、図1に示すように、ケース11、検出電極12、可変容量回路19、電流検出器15およびプリアンプ16を備えている。ケース11は、導電性材料(例えば金属材料)を用いて構成されている。検出電極12は、例えば、平板状に形成されると共に、その一方の面側がケース11の外表面に露出し、かつ他方の面側がケース11の内部に露出するようにしてケース11に固定されている。一例として、検出電極12は、ケース11に設けられている孔(図示せず)に、この孔を閉塞し、かつケース11に対して電気的に絶縁された状態で取り付けられている。また、本例では、一例として、ケース11は、その表面が樹脂材などで形成された絶縁被膜で覆われている。この場合、検出電極12は、この絶縁被膜で覆われていてもよいし、絶縁被膜から露出していてもよい。
As shown in FIG. 1, the
可変容量回路19は、図1に示すように、1つの容量変化機能体13および1つの駆動回路14を備えている。容量変化機能体13は、第1の構成単位31、第2の構成単位32、第3の構成単位33および第4の構成単位34がこの順に環状に接続されて、いわゆるブリッジ回路(本発明における環状回路)に構成されている。この場合、各構成単位31〜34は、互いに接合されたP型半導体およびN型半導体を有して構成された可変容量要素(一例としてダイオード)を少なくとも1つそれぞれ含んで構成されている。具体的には、図2に示すように、容量変化機能体13の第1の構成単位31は、1つのダイオード(一例として可変容量ダイオード。バリキャップやバラクタダイオードともいう)41を備えて構成されている。また、第2の構成単位32、第3の構成単位33および第4の構成単位34も同様にして、ダイオード42,43,44(いずれも可変容量ダイオード)を1つずつ備えて構成されている。また、第1および第4の構成単位31,34に含まれている各ダイオード41,44は、環状回路内において所定の向き(同一方向。図2中の矢印Eで示される向き)で配設されている。第2および第3の構成単位32,33に含まれている各ダイオード42,43は、環状回路内において各ダイオード41,44の向きとは逆向き(図2中の矢印Fで示される向き)で配設されている。本例では、接続点Bから各構成単位を介して接続点Dに直流電流が流れるように、各ダイオード41,44および各ダイオード42,43の向きがそれぞれ規定されている。また、各ダイオード41〜44には同一またはほぼ同一の特性の可変容量ダイオードが使用されて、第1の構成単位31および第3の構成単位33の各インピーダンスの積と、第2の構成単位32および第4の構成単位34の各インピーダンスの積とが同一またはほぼ同一(一例として数%程度の範囲内で相違する状態)に設定されている。
As illustrated in FIG. 1, the
なお、可変容量ダイオードは、電圧を逆方向に印加したときにダイオードのPN接合における空乏層の厚みが変化することによる静電容量(接合容量)の変化を利用したものであり、この静電容量の変化を大きくしたものをいう。他方、PN接合で構成される一般的なダイオード(シリコンダイオード)においても、可変容量ダイオードと比べて少ないものの、上記した静電容量(接合容量)の変化は発生する。このため、図2に示すすべての可変容量ダイオード41〜44を、一般的なダイオード51〜54に置き換えた構成(図3参照)であっても、容量変化機能体13を構成することができる。
The variable capacitance diode uses a change in capacitance (junction capacitance) due to a change in the thickness of the depletion layer at the PN junction of the diode when a voltage is applied in the reverse direction. This is the one with a large change. On the other hand, even in a general diode (silicon diode) configured with a PN junction, the above-described change in capacitance (junction capacitance) occurs although it is less than a variable capacitance diode. For this reason, even if it is the structure (refer FIG. 3) which replaced all the variable capacity | capacitance diodes 41-44 shown in FIG. 2 with the general diodes 51-54, the capacity | capacitance
また、可変容量回路19は、検出電極12と参照電位となる部位(本例ではケース11)との間に、容量変化機能体13における第1の構成単位31および第4の構成単位34の接続点Aが検出電極12側に位置すると共に第2の構成単位32および第3の構成単位33の接続点Cがケース11側に位置するように配設されている。具体的には、可変容量回路19は、図1に示すように、容量変化機能体13の接続点Aが検出電極12に接続されると共に、容量変化機能体13の接続点Cが電流検出器15を介してケース11に接続されている。また、第1の構成単位31および第2の構成単位32の接続点Bと、第3の構成単位33および第4の構成単位34の接続点Dとが駆動回路14に接続されている。また、可変容量回路19は、ケース11の外部に露出しない状態で、ケース11内部に配設されている。
In addition, the
駆動回路14は、例えば、トランスおよびフォトカプラなどの絶縁用電子部品を用いて構成されて、本体ユニット3から入力した駆動信号S1を、この駆動信号S1と電気的に絶縁されると共に駆動信号S1と同一の周波数f1の交流成分を含む駆動信号S2(本発明における直流電圧)に変換して容量変化機能体13に出力(印加)する。具体的には、本例では、駆動回路14は、図1に示すように、トランス14aおよび直流電源14bを備えて構成されている。トランス14aおよび直流電源14bは、トランス14aの二次巻線14cの一端(同図中の上端)に直流電源14bの負極が接続されて直列回路に構成されて、二次巻線14cの他端(同図中の下端)が容量変化機能体13の接続点Bに接続され、かつ直流電源14bの正極が接続点Dに接続されている。このように構成された駆動回路14は、入力した駆動信号S1をトランス14aで駆動信号S1と電気的に絶縁された交流成分(交流信号)に低歪みで変換すると共に、この交流成分を直流電源14bの直流電圧に重畳させることにより、直流電圧としての駆動信号S2を生成して、容量変化機能体13の接続点B,D間に印加する。なお、上記の駆動回路14に代えて、単独で(本体ユニット3から駆動信号S1を入力せずに)駆動信号S2を出力するフローティング信号源(図示せず)をプローブユニット2内に配設することもできる。
The
電流検出器15は、一例として抵抗で構成されて、可変容量回路19(具体的には可変容量回路19の容量変化機能体13)とケース11との間に接続されている。これにより、電流検出器15は、容量変化機能体13と直列に接続された状態で検出電極12とケース11との間に配設されて、容量変化機能体13に流れている電流i(物理量)を検出すると共に、この電流iの電流値に比例した値で、かつ電流iの向きに対応した極性の電圧V2をその両端間に発生させる。プリアンプ16は、不図示の直流遮断用の一対のコンデンサ、不図示の増幅回路(演算増幅器など)、および不図示の絶縁用電子部品(トランスおよびフォトカプラなど)を備えて構成されている。また、プリアンプ16は、コンデンサを介して入力した電圧V2を増幅回路で増幅すると共に、増幅した電圧を絶縁用電子部品によって増幅回路に対して電気的に絶縁された検出信号S3に変換して出力する。この場合、電圧V2は電流iの値に比例して変化するため、この電圧V2を増幅して生成された検出信号S3も電流iの値に比例して変化する。また、上記した電流検出器15およびプリアンプ16は、可変容量回路19と共にケース11内部に配設されている。
The
本体ユニット3は、図1に示すように、発振回路21、増幅回路22、同期検波回路23、積分器24、電圧生成回路25および電圧計26を備えて構成されている。発振回路21は、一定の周期T1(一定の周波数)の駆動信号S1を生成してプローブユニット2および同期検波回路23に出力する。この場合、本例では、発振回路21は、駆動信号S1として正弦波信号を生成する。増幅回路22は、プローブユニット2から入力した検出信号S3を予め設定された電圧レベルまで増幅して、検出信号S4として出力する。本例では、容量変化機能体13の静電容量C1についての容量変調周波数は、後述するように駆動信号S2に含まれている交流成分の周波数と同一になる。このため、この静電容量C1の変化によって生じる電流iの周波数は駆動信号S1の周波数と同一となり、プリアンプ16で生成される検出信号S3の周波数も駆動信号S1の周波数と同一となる。したがって、本例では、同期検波回路23は、検出信号S4を駆動信号S1で同期検波することにより、パルス信号S5を生成するように構成されている。この場合、パルス信号S5は、その振幅が容量変化機能体13を流れる電流iの値に比例して変化し、かつその極性が容量変化機能体13を流れる電流iの向きに応じて変化する。積分器24は、パルス信号S5を連続的に積分することで直流電圧V3を生成して、電圧生成回路25に出力する。本例では、一例として、積分器24は、積分動作を開始した後に、最初のパルス信号S5が入力されるまでの間、ゼロボルトの直流電圧V3を出力するように設定されている。これらの増幅回路22、同期検波回路23および積分器24は、制御部CNTを構成して、電圧生成回路25を制御する。電圧生成回路25は、制御部CNTの制御下で、フィードバック電圧V4を生成してプローブユニット2のケース11に印加する。具体的には、電圧生成回路25は、入力した直流電圧V3を増幅することにより、フィードバック電圧V4を生成する。これにより、参照電位であるケース11の電圧は、フィードバック電圧V4と等しく維持される。電圧計26は、フィードバック電圧V4を測定して、その電圧値を表示する。
As shown in FIG. 1, the
次いで、電圧測定装置1を使用した測定対象体4の電圧V1の測定方法と共に、電圧測定装置1の測定動作について説明する。なお、発明の理解を容易にするため、一例として、電圧V1が正の定電圧であるとして説明するが、電圧V1が負の定電圧であるときにも、対応する信号や電圧の極性が逆になる以外は、正の定電圧のときと同様にして測定される。また、電圧V1が交流のときにも、原理的には正の定電圧や負の定電圧のときと同様にして測定される。
Next, the measuring operation of the
まず、電圧V1の測定に際して、検出電極12が非接触な状態で測定対象体4に対向するように、プローブユニット2を測定対象体4の近傍に配設する。これにより、図1に示すように、検出電極12と測定対象体4との間に静電容量C0が形成された状態となる。この場合、静電容量C0の容量値は、検出電極12と測定対象体4の距離に反比例して変化するが、プローブユニット2を一旦配設した後は、一定の(変動しない)値となる。
First, when measuring the voltage V1, the
次いで、電圧測定装置1の起動状態において、本体ユニット3では、発振回路21が駆動信号S1の生成を開始して、駆動信号S1をプローブユニット2および同期検波回路23に出力する。プローブユニット2では、駆動回路14が、入力した駆動信号S1を、直流電源14bの直流電圧にこの駆動信号S1と同じ周波数f1の交流成分が重畳された駆動信号S2に変換して容量変化機能体13の各接続点B,D間に、接続点Bに対して接続点Dが常時正電位(高電位)となるように印加(出力)する。
Next, in the activated state of the
容量変化機能体13では、各接続点B,D間に印加された駆動信号S2が、分圧されて第1の構成単位31、第2の構成単位32、第3の構成単位33および第4の構成単位34にそれぞれ印加される。この場合、各構成単位31〜34を構成する各ダイオード41〜44は、逆電圧が常時印加されて(逆バイアスされて)コンデンサとして機能している。また、印加されている電圧の電圧値が駆動信号S2の交流成分の周期(駆動信号S1と同じ周期T1)で連続的に変化しているため、コンデンサとして機能する各ダイオード41〜44は、それぞれの静電容量を駆動信号S2の交流成分の周期T1で、かつ駆動信号S2の交流成分に同期して連続的に変化させている。したがって、容量変化機能体13は、駆動信号S2の交流成分の周期T1で、かつ駆動信号S2の交流成分に同期してその静電容量C1(接続点A,B間の静電容量)を連続的に変化させている。また、このように容量変化機能体13では、各構成単位31,34を構成する各ダイオード41,42、および各構成単位32,33を構成する各ダイオード42,43がそれぞれ逆バイアスされて常時コンデンサとして機能しているため、すべての各構成単位31〜34が交流電流の通過を許容し、かつ直流電流の通過を阻止するように機能している。このため、プローブユニット2では、容量変化機能体13を介して検出電極12とケース11とが直流的に短絡されないように(この容量変化機能体13に直流電流が流れないように)維持されている。
In the capacitance
また、容量変化機能体13では、上記したように、第1の構成単位31および第3の構成単位33の各インピーダンスの積と、第2の構成単位32および第4の構成単位34の各インピーダンスの積とが同一またはほぼ同一に設定されている。したがって、ブリッジ回路でもある容量変化機能体13は、ブリッジ回路としての平衡条件を満足しているため、駆動信号S2の交流成分についての電圧成分(駆動信号S1と同じ周波数f1の電圧信号)が各接続点A,C間にほとんど発生しない状態で、その静電容量C1を周期T1で変化させている。なお、フィードバック電圧V4が電圧V1と一致するまでの間、つまりフィードバック電圧V4と電圧V1との間に電位差が生じている間は、容量変化機能体13の各接続点A,C間には、測定対象体4とケース11との間の電位差(V1−V4)を静電容量C0と静電容量C1とで分割した電圧が発生している。
Further, in the capacitance
また、積分器24は、電圧測定装置1の動作開始直後において、ゼロボルトの直流電圧V3を出力するため、電圧生成回路25は、所定電圧のフィードバック電圧V4(一例として、電圧V1よりも低電圧であって、ほぼゼロボルトとする)を生成してプローブユニット2のケース11に印加する。このため、測定対象体4とケース11との間には電位差(V1−V4)が生じた状態になっている。したがって、上記したように、静電容量C1の周期T1での周期的な変化に基づいて測定対象体4とケース11との間の静電容量C2が周期T1で周期的に変化することにより、容量変化機能体13には、電流値を周期T1で変化させつつ電流iが流れる。この場合、電流iは、電位差(V1−V4)が大きいときにはその電流値が大きくなり、電位差(V1−V4)が小さいときにはその電流値が小さくなる。また、電流iは、電位差(V1−V4)の極性が正のときには検出電極12から電流検出器15に向かって流れ、電位差(V1−V4)の極性が負のときには逆向きに流れる。本例では、電圧V1は正の定電圧であり、フィードバック電圧V4がゼロボルトからスタートするため、電位差(V1−V4)は常にゼロボルト以上の電圧となる。したがって、電流iは、本例では、常に検出電極12から電流検出器15に向かって、その電流値を周期T1で変化させつつ流れる。プリアンプ16は、この電流iに起因して電流検出器15の両端に発生する電圧V2を増幅することにより、正極性の検出信号S3を本体ユニット3に出力する。この場合、検出信号S3の周波数は、電流iの周波数f1と同一になる。
Further, the
本体ユニット3の制御部CNTでは、増幅回路22が、検出信号S3を増幅して検出信号S4を生成して同期検波回路23に出力する。次いで、同期検波回路23は、入力した検出信号S4を駆動信号S1で同期検波することにより、パルス信号S5を生成して、積分器24に出力する。続いて、積分器24は、パルス信号S5を連続的に積分することで直流電圧V3を生成して、電圧生成回路25に出力する。この場合、上記したように、本例では、検出信号S3が常に正極性の信号となり、同様にして検出信号S4も正極性の信号となるため、パルス信号S5は、常に正極性のパルス信号となる。この結果、積分器24、つまり制御部CNTから出力される直流電圧V3は徐々にその電圧値が上昇する。したがって、電圧生成回路25で生成されるフィードバック電圧V4も、図4に示すように、その電圧値が徐々に上昇する。この結果、電流検出器15、プリアンプ16、増幅回路22、同期検波回路23、積分器24および電圧生成回路25で構成されるフィードバックループ内で、測定対象体4とケース11との間の電位差(V1−V4)が徐々に低下(減少)するように負のフィードバックが行われる。したがって、電流iは、電流値が徐々に低下(減少)していく。
In the control unit CNT of the
その後、フィードバック電圧V4が電圧V1に達したときには、電位差(V1−V4)がゼロボルトになる。この状態では、測定対象体4とケース11との間の静電容量C2が周期的に変化していたとしても、電流iが流れない。また、電流iが流れないため、電流検出器15において電圧V2が発生しない(電圧V2がゼロボルトになる)結果、プリアンプ16から検出信号S3が出力されなくなる。また、検出信号S3が出力されないため、増幅回路22からも検出信号S4が出力されない状態となり、同期検波回路23からのパルス信号S5の出力も停止し、この結果、積分器24から出力される直流電圧V3の上昇も停止して一定の電圧に維持される。このため、電圧生成回路25から出力されるフィードバック電圧V4の上昇が停止して、図4に示すように、フィードバック電圧V4が一定の電圧に維持される。したがって、電圧計26で表示されている電圧値(フィードバック電圧V4)を継続して観察し、その電圧値の上昇が停止して一定になったとき(すなわち、電流iがゼロアンペアになったときに)、そのときの電圧計26で表示されている電圧値(フィードバック電圧V4)を測定対象体4の電圧V1として測定する。以上により、測定対象体4の電圧V1が完了する。
Thereafter, when the feedback voltage V4 reaches the voltage V1, the potential difference (V1-V4) becomes zero volts. In this state, even if the capacitance C2 between the
このように、この電圧測定装置1では、互いに接合されたP型半導体およびN型半導体を有して構成された可変容量要素(一例としてダイオード)を1つずつそれぞれ含む第1の構成単位31、第2の構成単位32、第3の構成単位33および第4の構成単位34がこの順に環状に接続されて構成された容量変化機能体13を含んで可変容量回路19が構成されている。したがって、この可変容量回路19によれば、機械的に可動する構成が存在していないため、数百kHz〜数MHzといった高い周波数での容量変化動作が可能(動作周波数の高速化が可能)で、かつ信頼性の高い可変容量回路を実現することができると共に、可変容量回路を大幅に小型化することもできる。また、この電圧測定装置1では、可変容量要素としてダイオードを使用し、かつ第1の構成単位31および第4の構成単位34に含まれている各ダイオード41,44を環状回路内において同一方向の向きとなるように配設すると共に、第2の構成単位32および第3の構成単位33に含まれている各ダイオード42,43を環状回路内において各ダイオード41,44の向きとは逆向きとなるように配設して容量変化機能体13が構成されている。また、駆動回路14における直流電源14bの正極が容量変化機能体13の接続点Dに接続され、直流電源14bの負極がトランス14aの二次巻線14cを介して接続点Bに接続されている。このため、各ダイオード41〜44に対して駆動回路14から直流電圧を印加することにより、各ダイオード41〜44を常時逆バイアスした状態にできる。したがって、この容量変化機能体13を含む可変容量回路19によれば、各ダイオード41〜44を確実に可変容量要素として作動させることができる。また、第1の構成単位31と第4の構成単位34との接続点Aから、各構成単位31〜34を介して第2の構成単位32と第3の構成単位33との接続点Bに直流電流が流れるのを阻止することができ、この可変容量回路19を介しては検出電極12とケース11とが直流的に短絡されないようにすることができる。また、トランス14aおよび直流電源14bとを有して駆動回路14を構成したことにより、簡易、かつ安価な構成で容量変化機能体13に交流成分を含む直流電圧(駆動信号S2)を印加することができる。
As described above, in this
また、この可変容量回路19を使用した電圧測定装置1では、測定対象体4に検出電極12を対向させることによって測定対象体4と検出電極12との間に一定の(固定の)静電容量C0を形成した状態とし、この状態において、容量変化機能体13の静電容量C1を周期的に変化させ、この容量変化機能体13の容量変化動作を利用して測定対象体4の電圧V1を測定している。したがって、この電圧測定装置1によれば、機械的に可動する構成を含む可変容量回路を用いた構成と比較して、装置自体の信頼性を十分に向上させつつ、フィードバック電圧V4に対して数百kHz〜数MHzといった高い周波数での制御が可能になる結果、短時間で測定対象体4の電圧V1を測定することができる。さらに、この電圧測定装置1によれば、検出電極12をケース11の表面に配設し、可変容量回路19をケース11の内部に配設した状態で測定対象体4の電圧V1を測定できるため、可変容量回路19を測定対象体4と直接対向させるための孔をケース11に設ける必要がなくなる。この結果、この孔を介して異物がケース11内に誤って挿入される事態、およびこの誤挿入に起因したケース11内の部品の破損を確実に回避することができるため、電圧測定装置1の信頼性を一層向上させることができる。
Further, in the
また、電圧測定装置1では、容量変化機能体13が静電容量C1を周期的に変化させているときに、制御部CNTが電圧生成回路25に対してフィードバック電圧V4の電圧を変化させている。したがって、この電圧測定装置1によれば、容量変化機能体13の周期的な容量変化時において容量変化機能体13に発生する(流れる)電流iを検出しつつ、この電流iがゼロアンペアとなったときのこのフィードバック電圧V4を測定対象体4の電圧V1として測定することで、測定対象体4の電圧V1を高い精度で測定することができる。さらに、この電圧測定装置1によれば、制御部CNTが、検出した電流iが減少するように電圧生成回路25に対してフィードバック電圧V4の電圧を変化させることにより、フィードバック電圧V4を測定対象体4の電圧V1に短時間で、しかも確実に一致させることができる。この結果、高い測定精度を維持しつつ、短時間で、しかも確実に測定対象体4の電圧V1を測定することができる。特に、この電圧測定装置1によれば、上述したような高い周波数で測定対象体4とケース11との間の静電容量C2を変化させることができるため、電流検出器15〜電圧生成回路25のフィードバックループの応答速度を高速化できる結果、一層短時間で測定対象体4の電圧V1を測定することができる。このため、この電圧測定装置1によれば、測定対象体4の電圧V1が時間的に変動するときや、測定対象体4の電圧V1が周期的に変化する交流電圧のときにも、その電圧V1を正確に測定することができる。
Further, in the
また、この可変容量回路19によれば、上述したように第1の構成単位31および第3の構成単位33の各インピーダンスの積と、第2の構成単位32および第4の構成単位34の各インピーダンスの積とが同一またはほぼ同一となるように容量変化機能体13を構成したことにより、各構成単位31〜34を環状に接続してブリッジ回路(環状回路)として構成した容量変化機能体13がブリッジ回路としての平衡条件を満足するため、各接続点B,D間に駆動信号S2を印加したときに、駆動信号S2の交流成分についての電圧成分(駆動信号S1と同じ周波数f1の電圧信号)が各接続点A,C間にほとんど発生しない状態で、その静電容量C1を周期T1で変化させることができる。したがって、この可変容量回路19を用いた電圧測定装置1によれば、静電容量変化時において容量変化機能体13に発生する電流iへの駆動信号S2の影響(駆動信号S2の交流成分の影響)を排除できる結果、この電流iをより正確にプリアンプ16で検出することができ、これにより、測定対象体4の電圧V1をより正確に測定することができる。
Also, according to the
また、この電圧測定装置1によれば、検出電極12とケース11との間に可変容量回路19(具体的には容量変化機能体13)と直列にインピーダンス素子で構成された電流検出器15を配設すると共に、この電流検出器15に電流iが流れたときに発生する電圧V2が減少するように制御部CNTが電圧生成回路25に対してフィードバック電圧V4(ケース11の電圧)を変化させる構成を採用したことにより、インピーダンス素子のインピーダンス値を変えることで電流iが流れたときに発生する電圧V2の値を任意に変更することができる。このため、低電圧から高電圧までの広い電圧範囲に亘って測定対象体4の電圧V1を測定することができる。
In addition, according to the
なお、本発明は、上記の構成に限定されない。例えば、上記した電圧測定装置1では、I(比例)制御でフィードバック電圧V4を制御しているが、さらにフィードバックループ内に積分回路および微分回路(いずれも図示せず)のうちの少なくとも1つを追加することにより、PI(比例・積分)制御、PD(比例・微分)制御およびPID(比例・積分・微分)制御のいずれかでフィードバック電圧V4を制御することもできる。このPID制御を採用することにより、電圧V1への追従性を高めることができるため、特に、測定対象体4の電圧V1が変化するときにおいて、その電圧V1を精度良く測定することができる。
In addition, this invention is not limited to said structure. For example, in the
また、上記した電圧測定装置1では、1つのダイオードで各構成単位31〜34を構成しているが、第1の構成単位31および第3の構成単位33の各インピーダンスの積と、第2の構成単位32および第4の構成単位34の各インピーダンスの積とが同一またはほぼ同一となる限り、2つ以上のダイオードを順方向(向きを揃えて)で直列や並列に接続して各構成単位31〜34を構成することもできる。
Further, in the
また、図3に示す容量変化機能体13では、各構成単位31〜34をダイオードでそれぞれ構成しているが、各構成単位31,32を構成する一対のダイオード51,52は、アノード端子同士が接続点Bにおいて接続されることにより、環状回路内において互いに逆向きに直列接続されている。すなわち、各構成単位31,32からなる直列回路は、P型半導体とN型半導体とが、N−P−P−Nというように配列されて構成されている。また、各構成単位33,34を構成する一対のダイオード53,54は、カソード端子同士が接続点Dにおいて接続されることにより、環状回路内において互いに逆向きに直列接続されている。すなわち、各構成単位33,34からなる直列回路は、P型半導体とN型半導体とが、P−N−N−Pというように配列されて構成されている。このため、図3に示す容量変化機能体13において各構成単位31,32を構成する一対のダイオード51,52を1つのNPN型バイポーラトランジスタTR1で置き換えると共に、各構成単位33,34を構成する一対のダイオード53,54を1つのPNP型バイポーラトランジスタTR2で置き換えることにより、図5に示すように、容量変化機能体13と実質的に等価な容量変化機能体13Aを構成することもできる。この容量変化機能体13Aでは、各トランジスタTR1,TR2が、互いのコレクタ端子とエミッタ端子とが接続されて(または、コレクタ端子同士、エミッタ端子同士が接続されて)、各端子の接続点が接続点A,Cとなっている。また、トランジスタTR1のベース端子が接続点Bとなり、トランジスタTR2のベース端子が接続点Dとなっている。また、トランジスタとして、バイポーラトランジスタを使用する例について説明したが、NPN型バイポーラトランジスタに代えて同型のMOSFET(電界効果型トランジスタ)を使用してもよいし、またはPNP型バイポーラトランジスタに代えて同型のMOSFET(電界効果型トランジスタ)を使用してもよいのは勿論である。このようにトランジスタTR1,TR2を使用して、隣接する一対の構成単位31,32と、隣接する他の一対の構成単位33,34とを構成することにより、一層簡易な構成の容量変化機能体13Aを実現することができる。
Further, in the capacitance
また、図6に示すように、電流検出器15を配設せずに、プローブユニット2Aを構成することもできる。このプローブユニット2Aでは、プリアンプ16が、容量変化機能体13,13A(特に区別しないときには、これらをまとめて容量変化機能体13ともいう)の両端間電圧V5、つまり容量変化機能体13における検出電極12側の端部(接続点A)と容量変化機能体13におけるケース11側の端部(接続点C)との間に発生する電圧)V5を検出して検出信号S3として出力する。したがって、このプローブユニット2Aを使用する電圧測定装置1Aでは、両端間電圧V5に比例して変化する検出信号S3に基づいて制御部CNTが電圧生成回路25を制御して、測定対象体4の電圧V1を測定する。この場合、プリアンプ16における一対の入力端子のうちの一方の入力端子は、同図に示すように、コンデンサ17を介して容量変化機能体13における検出電極12側の端部(接続点A)に接続され、他方の入力端子は、容量変化機能体13におけるケース11側の端部(接続点C)に接続されている。なお、この構成以外の構成については、電圧測定装置1Aは電圧測定装置1と同一のため、図6では、電圧測定装置1の各構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付して重複する説明を省略する。この電圧測定装置1Aにおいても、上記の容量変化機能体13を含む可変容量回路19を使用したことにより、電圧測定装置1と同様にして、電流検出器15〜電圧生成回路25のフィードバックループの応答速度を高速化できる結果、短時間で測定対象体4の電圧V1を測定することができると共に、測定対象体4の電圧V1が時間的に変動するときや、測定対象体4の電圧V1が周期的に変化する交流電圧のときにも、その電圧V1を正確に測定することができる。また、電圧測定装置1Aによれば、信頼性の高い可変容量回路19を使用したことにより、装置自体の信頼性を一層向上させることができる。
Further, as shown in FIG. 6, the
また、電圧測定装置1,1Aでは、同期検波回路23を用いて検出信号S4に含まれている周波数f1を含む所定の帯域の周波数成分を抽出する構成を採用しているが、これに限定されるものではなく、図示はしないが、同期検波方式に代えて、公知の包絡線検波方式を採用することもできる。
Further, the
また、電圧測定装置1では、容量変化機能体13とケース11との間に電流検出器15を配設しているが、図7に示す電圧測定装置1Bのように、検出電極12Aと容量変化機能体13との間に電流検出器15を配設することもできる。また、電圧測定装置1では、アナログ信号で作動する増幅回路22、同期検波回路23および積分器24を用いて電圧生成回路25をアナログ的にフィードバック制御しているが、電圧測定装置1Bのように、検出信号S3をディジタルデータに変換することによって電圧生成回路25をディジタル的にフィードバック制御することもできる。
Further, in the
以下、この電圧測定装置1Bについて、この電圧測定装置1Bを用いて構成した電力測定装置71と共に、図7を参照して説明する。なお、この電圧測定装置1Bの構成要素のうち、電圧測定装置1と同一の構成要素については同一の符号を付して重複する説明を省略する。
Hereinafter, the
電力測定装置71は、直流および交流の電力を測定可能に構成されており、電圧測定用のクランプ式プローブユニット2B、電流測定用のクランプ式プローブユニット5、および本体ユニット3Aを備えて構成されている。この場合、電力測定装置71では、プローブユニット2Bと本体ユニット3Aに含まれている後述の構成要素とで、測定対象体4(一例として電線。以下、「電線4」ともいう)の電圧V1を測定する電圧測定装置1Bが構成されている。また、プローブユニット5と本体ユニット3Aに含まれている後述の構成要素とで、電線4に流れている電流I1を測定する電流測定装置81が構成されている。電力測定装置71は、電圧測定装置1Bによって測定された電圧V1の電圧値と電流測定装置81によって測定された電流I1の電流値とに基づいて、電線4に供給されている電力W1を測定する。
The
電圧測定装置1Bは、プローブユニット2Bと、本体ユニット3A内に配設されている発振回路21、A/D変換回路72、CPU73、D/A変換回路74、電圧生成回路25および電圧計26Aとを備えて構成されている。この場合、プローブユニット2Bは、ケース11、検出電極12A、可変容量回路19(上記の容量変化機能体13,13Aのいずれか(本例では容量変化機能体13)を含む可変容量回路)、電流検出器15、プリアンプ16および一対のコンデンサ18a,18bを備えている。検出電極12Aは、各々が樹脂材などで形成された絶縁被膜RE1によって全体的に被覆されると共に各々の一端側がケース11において回動自在に連結され、これによって各々の他端側同士が接離自在に構成された一対の弧状電極P1,P2で構成されている。この構成により、検出電極12Aは、電線4をクランプすることが可能となっている。また、可変容量回路19、電流検出器15、プリアンプ16および一対のコンデンサ18a,18bは樹脂材などで形成された絶縁被膜RE2で被覆されたケース11内に配設されている。また、容量変化機能体13および電流検出器15は、互いに直列に接続された状態で、検出電極12Aとケース11との間に配設されている。また、電圧測定装置1Bでは、電圧測定装置1とは異なり、電流検出器15が検出電極12Aに接続されて、容量変化機能体13がケース11に接続されている。また、電流検出器15を検出電極12A側に配設したことによってプリアンプ16を介して検出電極12Aが直流的に参照電位側に接続されるのを回避するため、電圧V2を検出するプリアンプ16の各入力端子と電流検出器15の各端部との間に直流遮断用のコンデンサ18a,18bがそれぞれ配設されている。なお、電圧測定装置1と同様にして、容量変化機能体13および電流検出器15の順序でこれらを検出電極12Aとケース11との間に直列に接続することもでき、この構成ではプリアンプ16の各入力端子と電流検出器15の各端部との間へのコンデンサ18a,18bの配設が不要となる。
The
本体ユニット3B内に配設されたA/D変換回路72は、CPU73およびD/A変換回路74と共に、本発明における制御部CNT1を構成し、アナログ信号としての検出信号S3をディジタルデータD1に変換してCPU73に出力する。CPU73は、入力したディジタルデータD1から例えば駆動信号S1の周波数f1を含む所定の周波数帯域の成分についてのデータを抽出する検波処理と、この検波処理によって抽出されたデータを積分する積分処理とを実行する。また、CPU73は、この積分処理によって得られた積分データD2をD/A変換回路74に出力する。また、CPU73は、後述するように、電流測定装置81の一部としても機能して、A/D変換回路75から出力されたディジタルデータD4に基づいて、測定対象体4に流れている電流I1の電流値を算出(測定)する電流算出処理も実行する。さらに、CPU73は、算出した電流I1の電流値と、電圧計26Aから出力されたフィードバック電圧V4の電圧値(ディジタルデータD3で示される値)とに基づいて、電線4に供給されている電力W1を算出(測定)する電力算出処理も実行する。D/A変換回路74は、積分データD2をアナログ信号としての直流電圧V3に変換して電圧生成回路25に出力する。電圧計26Aは、フィードバック電圧V4を測定して、その電圧値を表示すると共に、測定したフィードバック電圧V4の電圧値をディジタルデータD3に変換してCPU73に出力する。
The A /
電流測定装置81は、図7に示すように、プローブユニット5と、本体ユニット3B内に配設されているA/D変換回路75、CPU73および表示装置76とを備えて構成されている。この場合、プローブユニット5は、クランプした電線4に流れる電流I1の電流値を非接触で検出すると共に、電流値に応じて振幅が変化する検出信号S6をA/D変換回路75に出力する。A/D変換回路75は、入力した検出信号S6をディジタルデータD4に変換してCPU73に出力する。CPU73は、上述した電流算出処理を実行することにより、ディジタルデータD4に基づいて電流I1の電流値を算出して表示装置76に表示させる。
As shown in FIG. 7, the
このように構成された電力測定装置71では、電圧測定装置1Bが、制御部CNT1を構成するA/D変換回路72、CPU73およびD/A変換回路74が検出信号S3をディジタルデータD1に変換すると共にそのディジタルデータD1に基づいて電圧生成回路25をディジタル的にフィードバック制御する以外は、電圧測定装置1の制御部CNTの各構成要素と同様にして電圧生成回路25をフィードバック制御して、フィードバック電圧V4を電圧V1に一致させる。
In the
他方、電流測定装置81は、A/D変換回路75がプローブユニット5で検出された検出信号S6をディジタルデータD4に変換してCPU73に出力し、CPU73がこのディジタルデータD4に基づいて電流算出処理を実行することによって電線4に流れている電流I1の電流値を算出する。
On the other hand, in the
また、CPU73は、電圧計26Aから入力したディジタルデータD3で示されるフィードバック電圧V4の電圧値(つまり電圧V1の電圧値)と、電流算出処理によって算出した電流I1の電流値とに基づいて電力算出処理を実行することにより、電線4に供給されている電力W1を算出(測定)して、表示装置76に表示させる。これにより、電力W1の測定が完了する。この場合、CPU73は、電力W1および電流I1の電流値と共に、電圧V1の電圧値を表示装置76に表示させる。なお、これらの電流値や電圧値を表示装置76に表示させる構成に代えて、ストレージ装置(図示せず)に記憶させたり、データ伝送装置(図示せず)を介して外部に伝送する構成を採用することもできる。
The
このように、この電圧測定装置1Bでは、測定対象体4としての電線4の電圧V1を測定する際に、容量変化機能体13に流れている電流iを示す検出信号S3をディジタルデータD1に変換し、このディジタルデータD1に基づいて電圧生成回路25をディジタル的にフィードバック制御する。したがって、制御部CNT1(A/D変換回路72、CPU73およびD/A変換回路74)をCPUやDSPを用いて簡易に構成することができる。また、電圧測定装置1Bでは、絶縁被膜RE1によって全体的に被覆された一対の弧状電極P1,P2で検出電極12Aが構成され、かつ可変容量回路19、電流検出器15、プリアンプ16および一対のコンデンサ18a,18bが絶縁被膜RE2で被覆されたケース11内に配設されている。したがって、検出電極12A、可変容量回路19、電流検出器15、プリアンプ16および一対のコンデンサ18a,18bが外部に露出していないため、これらの回路および部品と、装置外部の異物との接触を確実に回避することができる。また、機械的に可動する構成を含まない信頼性の高い可変容量回路19を使用している。したがって、電圧測定装置1Bの信頼性を十分に向上させることができると共に、この電圧測定装置1Bを用いた電力測定装置71についても、信頼性を十分に向上させることができる。
Thus, in this
また、ディジタル的にフィードバック制御する電圧測定装置1Bを用いた電力測定装置71について説明したが、図8に示すように、アナログ的にフィードバック制御する電圧測定装置1Cを用いて電力測定装置91を構成することもできる。以下、この電力測定装置91について説明する。なお、電圧測定装置1と同一の構成要素、および電力測定装置71と同一の構成要素については同一の符号を付して重複する説明を省略する。
Further, the
電力測定装置91は、直流および交流の電力を測定可能に構成されており、図8に示すように、プローブユニット2B,5、および本体ユニット3Bを備えて構成されている。この場合、電力測定装置91では、プローブユニット2Bと本体ユニット3Bに含まれている後述の構成要素とで、測定対象体4(一例として電線4)の電圧V1を測定する電圧測定装置1Cが構成されている。また、プローブユニット5と本体ユニット3Bに含まれている後述の構成要素とで、電線4に流れている電流I1を測定する電流測定装置81が構成されている。電力測定装置91は、電圧測定装置1Cによって測定された電圧V1の電圧値と電流測定装置81によって測定された電流I1の電流値とに基づいて、電線4に供給されている電力W1を測定する。
The
電圧測定装置1Cは、プローブユニット2Bと、本体ユニット3B内に配設されている発振回路21、制御部CNT、電圧生成回路25および電圧計26Aとを備えて構成されている。この場合、制御部CNTは、アナログ信号としての検出信号S3に基づいて直流電圧V3を生成して電圧生成回路25に出力することにより、アナログ的にフィードバック電圧V4をフィードバック制御して、フィードバック電圧V4を電圧V1に一致させる。電流測定装置81は、プローブユニット5と、本体ユニット3A内に配設されているA/D変換回路75、CPU73および表示装置76とを備えて構成されている。この場合、CPU73は、電流算出処理を実行することにより、A/D変換回路75から入力したディジタルデータD4に基づいて電流I1の電流値を算出して表示装置76に表示させる。また、CPU73は、電圧計26Aから入力したディジタルデータD3に基づいてフィードバック電圧V4(電圧V1)の電圧値を表示装置76に表示させる。さらに、CPU73は、電圧計26Aから入力したディジタルデータD3で示されるフィードバック電圧V4の電圧値(つまり電圧V1の電圧値)と、電流算出処理によって算出した電流I1の電流値とに基づいて電力算出処理を実行することにより、電線4に供給されている電力W1を算出(測定)して、表示装置76に表示させる。
The
この電力測定装置91においても、電圧測定装置1Bと同様にして電圧測定装置1Cの信頼性を十分に向上させることができる結果、この電圧測定装置1Cを用いた電力測定装置91自体の信頼性を十分に向上させることができる。
Also in the
また、上記した電圧測定装置1,1B,1Cでは、抵抗を用いて電流検出器15を構成しているが、インピーダンス素子であれば、抵抗に限らず、コンデンサやコイルで構成することもできるし、これらを組み合わせて構成することもできる。このようにインピーダンス素子を用いることにより、インピーダンス素子のインピーダンス値を変えることにより、電流iが流れたときに発生する電圧V2の電圧値を任意に変更することができる。このため、測定対象体4の電圧の高低に応じて電流検出器15に発生する電圧V2を適切な値に設定できる結果、低電圧から高電圧までの広い電圧範囲に亘って測定対象体4の電圧を正確に測定することができる。また、インピーダンス素子に代えて、セラミック共振器や水晶振動子などの各種共振体を含む共振回路、およびコイルとコンデンサとで構成されたLC共振回路(直列共振回路または並列共振回路)のいずれかを用いることもできる。これらの共振回路のうちの共振体を含む共振回路およびLC並列共振回路は、特定の周波数(共振周波数)においてインピーダンスが最大になるという特性を有している。このため、一例として図11に示すように、コイル15aとコンデンサ15bとで構成されたLC並列共振回路を用いて電流検出器15を構成し、この特定の周波数を容量変化機能体13の容量変調周波数と一致させることにより、容量変調周波数とは異なる周波数のノイズが電流iに重畳しているときでも、電流検出器15の両端に発生する電圧V2に含まれている電圧成分のうちの電流iに起因した電圧成分をこのノイズに起因した電圧成分に対して十分に大きくすることができるため、ノイズを抑制することができる。他方、LC直列共振回路は、特定の周波数(共振周波数)において全体としてのインピーダンスが最小(ゼロ)になるという特性を有している。この場合、LC直列共振回路を構成するコンデンサ(コイルも同様)の両端電圧は最大となる。このため、一例として図12に示すように、コイル15aとコンデンサ15bとで構成されたLC直列共振回路を用いて電流検出器15を構成し、この特定の周波数を容量変調周波数と一致させると共に、コンデンサ15b(またはコイル15a)の両端電圧を電圧V2としてプリアンプ16が検出する構成を採用することにより、容量変調周波数とは異なる周波数のノイズが電流iに重畳しているときであっても、上記したLC並列共振回路と同様にして電流検出器15の両端に発生するこのノイズに起因した電圧の発生を抑制することができる。したがって、これらの共振回路で電流検出器15を構成することにより、共振回路の共振時におけるインピーダンス値を変えることで電流iが流れたときに共振回路に発生する電圧の値を任意に変更することができるため、低電圧から高電圧までの広い電圧範囲に亘って測定対象体4の電圧V1を測定することができる。しかも、共振回路の共振周波数で容量変化機能体13の静電容量C1を変化させることで、共振回路に流れる電流iをより大きな電圧として検出することができるため、このノイズに起因した電圧信号の検出信号S3への混入を低減できる結果、電圧測定装置1,1B,1Cの耐ノイズ性能を高めることができる。したがって、誤動作の少ない状態で測定対象体4の電圧V1を測定することができる。また、抵抗等のインピーダンス素子や共振回路を用いて電流を電圧に変換して検出する構成に代えて、電流を直接検出する構成を採用することもできる。この構成においては、電磁誘導型の電流検出器(CT形電流検出器)を用いたり、ホール素子、磁気ブリッジ、フラックスゲートセンサ、MI(磁気インピーダンス)センサ、MR(磁気抵抗効果)センサ、GMR(巨大磁気抵抗効果)センサおよびTMR(トンネル磁気抵抗効果)センサなどの磁気センサを用いて構成することができる。
Further, in the
また、電圧測定装置1,1A,1B,1Cでは、プリアンプ16で生成される検出信号S3を、増幅回路22またはA/D変換回路72に直接入力する例について説明したが、フィルタ回路(図示せず)を介して検出信号S3を増幅回路22またはA/D変換回路32に入力することもできる。この場合、容量変化機能体13の容量変調周波数と同じ周波数の信号を選択的に通過させるようにこのフィルタ回路を構成することにより、容量変調周波数とは異なる周波数のノイズが電流iに重畳しているときでも、このノイズの検出信号S3への混入を抑制することができる。したがって、電圧測定装置1,1A,1B,1Cの耐ノイズ性能を高めることができる。
In the
また、電圧測定装置1B,1Cを電力測定装置71,91に適用する例について説明したが、電圧測定装置1,1A,1B,1Cは、レーザープリンタなどの複写機における感光ドラムの表面電位を検出する表面電位計として利用することができる。また、壁内に配設されている電気配線の位置を検出する探知機として利用することもできる。これらの機器に本発明に係る電圧測定装置を用いることにより、これらの機器の信頼性(耐久性や耐候性を含む)を十分に向上させることができる。さらに、プリント基板に形成されているプリントパターンの断線等を検査する基板検査装置にも本発明を適用することができる。
Moreover, although the example which applies
また、電圧測定装置1,1A,1B,1Cでは、フィードバック電圧V4が電圧V1に達して一定になったとき、つまり、電流iがゼロアンペアになったときや両端間電圧V5がゼロボルトになったときのフィードバック電圧V4を測定対象体4の電圧V1として測定する構成を採用することにより、電圧V1を高精度で測定しているが、測定精度的に許容される場合、電流iや両端間電圧V5が所定値(例えば数ミリアンペアや数ミリボルト)以下となったときのフィードバック電圧V4を測定対象体4の電圧V1として測定する構成を採用することもできる。また、電位差(V1−V4)が所定値(例えば数百ミリボルト)以下に達したときのフィードバック電圧V4を測定対象体4の電圧V1として測定する構成を採用することもできる。この構成を採用することにより、測定対象体4の電圧V1を許容できる精度で、より短時間に測定することができる。
In the
また、上記した各容量変化機能体13の各構成単位については、図2、図3および図5に示すように、1つのダイオード(図5の場合には等価的に1つのダイオード)で構成したが、これに限定されるものではない。例えば、図2に示す構成単位31を例に挙げて、可変容量要素(一例としてダイオード)を含む構成単位の取り得る構成に関して説明すると、接続点Aとダイオード41との間、および接続点Bとダイオード41との間の少なくとも1つに、他の可変容量要素(一例としてダイオード)、抵抗、コンデンサおよびコイルの少なくとも1つを1つ以上配設することもできる。また、他の可変容量要素(一例としてダイオード)を配設する場合には、上記したように複数の可変容量要素が直列に接続される構成の他に、一部の可変容量要素同士が並列に接続されるように配設することもできる。ただし、1つの構成単位内に複数の可変容量要素(一例として可変容量ダイオードやシリコンダイオード)を配設する場合には、この構成単位内において、すべてのダイオードを同一方向の向きで配設する必要がある。また、ダイオード41に対してコンデンサを並列に接続することもできる。
Further, each structural unit of each capacitance changing
また、図2に示すすべての可変容量ダイオード41〜44を一般的なダイオード51〜54に置き換えた構成については、図3を参照して上記したが、可変容量ダイオードも一般的なダイオードも基本的な構成が同じであるため、例えば図2に示す容量変化機能体13において、ダイオード41〜44のうちの少なくとも1つを一般的なダイオードに置き換えることもできる等、可変容量ダイオードと一般的なダイオードとを混在して使用することもできる。ただし、可変容量ダイオードと一般的なダイオードとは、逆バイアスが印加されたときの静電容量が異なるため、ブリッジ回路の平衡条件を満足し、かつ接続点A,Cを基準としてその両側に配設されている各構成単位31,32と各構成単位34,33とが線対称となるか、または接続点B,Dを基準としてその両側に配設されている各構成単位31,34と各構成単位32,33とが線対称となるように構成する必要がある。
Further, the configuration in which all the
1,1A,1B,1C 電圧測定装置
3,3A,3B 本体ユニット
4 測定対象体
11 ケース
12 検出電極
13,13A 容量変化機能体
14 駆動回路
14a トランス
14b 直流電源
14c 二次巻線
15 電流検出器
19 可変容量回路
25 電圧生成回路
31,32,33,34 構成単位
71,91 電力測定装置
C1 静電容量
CNT,CNT1 制御部
i 電流
S2 駆動信号
V1 測定対象体の電圧
V4 フィードバック電圧(参照電位)
1, 1A, 1B, 1C
Claims (11)
二次巻線に交流成分を誘起させるトランスおよび直流電圧を発生させる直流電源を有して、当該トランスの当該二次巻線と当該直流電源とが前記第1の構成単位および前記第2の構成単位の接続点と、前記第3の構成単位および前記第4の構成単位の接続点との間に直列に接続されると共に前記交流成分を含む前記直流電圧を前記容量変化機能体に印加して当該容量変化機能体の静電容量を変化させる駆動回路とを備えている可変容量回路。 A first structural unit, a second structural unit, a third structural unit, and a fourth structural unit each including at least one variable capacitance element are connected in a ring shape in this order, and the first structural unit And a capacitance changing function body in which the product of each impedance of the third structural unit and the product of the impedances of the second structural unit and the fourth structural unit are defined to be the same or substantially the same,
A transformer for inducing an AC component in a secondary winding and a DC power source for generating a DC voltage, wherein the secondary winding and the DC power source of the transformer are the first structural unit and the second configuration; A series connection point between the connection point of the unit and the connection point of the third structural unit and the fourth structural unit is applied in series to the capacitance change function body. A variable capacitance circuit comprising: a drive circuit that changes the capacitance of the capacitance change function body.
前記測定対象体に対向可能な検出電極と、請求項1から4のいずれかに記載の可変容量回路とを備え、
前記可変容量回路は、前記第1の構成単位および前記第4の構成単位の接続点が前記検出電極側に位置すると共に前記第2の構成単位および前記第3の構成単位の接続点が参照電位側に位置するように前記検出電極と前記参照電位との間に配設されている電圧測定装置。 A voltage measuring device configured to be able to measure the voltage of a measurement object,
A detection electrode capable of facing the measurement object, and the variable capacitance circuit according to any one of claims 1 to 4,
In the variable capacitance circuit, a connection point between the first structural unit and the fourth structural unit is located on the detection electrode side, and a connection point between the second structural unit and the third structural unit is a reference potential. A voltage measuring device disposed between the detection electrode and the reference potential so as to be positioned on the side.
前記制御部は、前記可変容量回路が前記静電容量を変化させているときに、前記電圧生成回路に対して前記参照電位の電圧を変化させる請求項5記載の電圧測定装置。 A voltage generation circuit for generating the reference potential; and a control unit;
The voltage measurement device according to claim 5, wherein the control unit changes the voltage of the reference potential with respect to the voltage generation circuit when the variable capacitance circuit changes the capacitance.
前記制御部は、前記インピーダンス素子に前記電流が流れたときに当該インピーダンス素子に発生する電圧が減少するように前記電圧生成回路に対して前記参照電位の電圧を変化させる請求項7記載の電圧測定装置。 An impedance element disposed in series with the variable capacitance circuit between the detection electrode and the reference potential;
The voltage measurement according to claim 7, wherein the control unit changes the voltage of the reference potential with respect to the voltage generation circuit so that a voltage generated in the impedance element decreases when the current flows through the impedance element. apparatus.
前記制御部は、前記共振回路に前記電流が流れたときに当該共振回路に発生する電圧が減少するように前記電圧生成回路に対して前記参照電位の電圧を変化させる請求項7記載の電圧測定装置。 A resonance circuit disposed in series with the variable capacitance circuit between the detection electrode and the reference potential;
The voltage measurement according to claim 7, wherein the control unit changes the voltage of the reference potential with respect to the voltage generation circuit so that a voltage generated in the resonance circuit decreases when the current flows in the resonance circuit. apparatus.
前記測定対象体の電圧を測定する請求項5から10のいずれかに記載の電圧測定装置とを備え、
前記電流測定装置によって測定された前記電流と前記電圧測定装置によって測定された前記電圧とに基づいて電力を測定する電力測定装置。 A current measuring device for measuring the current flowing through the measurement object;
The voltage measuring device according to any one of claims 5 to 10, which measures the voltage of the measurement object,
A power measurement device that measures power based on the current measured by the current measurement device and the voltage measured by the voltage measurement device.
Priority Applications (1)
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