JP2008057985A - Static electricity measuring instrument with distance correction - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、帯電体の電位を表面電位センサにて検出して表示部に表示する静電気測定器に関する。 The present invention relates to a static electricity measuring device that detects the potential of a charged body with a surface potential sensor and displays it on a display unit.
表面電位センサの検出電位は、帯電体の帯電電位ばかりでなく、帯電体までの距離に依存するため、距離を決めないと正確な電位を測定できないので、この種の静電気測定器のなかには測距手段を備えたものも提供されている。 The detection potential of the surface potential sensor depends not only on the charging potential of the charged body, but also on the distance to the charged body. Therefore, an accurate potential cannot be measured unless the distance is determined. There is also provided a means.
例えば、特許文献1(特開平5−172886号公報)には、表面電位センサと帯電体との距離が所定距離Dであるときに、表示器に表面電位を正しく表示させるとともに、表面電位センサに対向する帯電体の測定箇所に光を照射する照光手段を備え、帯電体の表面電位の測定箇所に、表面電位センサと帯電体との距離に応じた光の像を生じさせ、その像が目視判別できるときに、表面電位センサと帯電体との距離が所定距離Dであると推定するようにした表面電位測定器が開示されている。 For example, in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-172886), when the distance between the surface potential sensor and the charged body is a predetermined distance D, the surface potential is correctly displayed on the display and the surface potential sensor is displayed. An illuminating means for irradiating light to the measurement point of the opposite charged body is provided, and an image of light corresponding to the distance between the surface potential sensor and the charged body is generated at the measurement point of the surface potential of the charged body. A surface potential measuring device is disclosed in which it is estimated that the distance between the surface potential sensor and the charged body is a predetermined distance D when it can be determined.
しかし、これでは、帯電体の表面に投影される光の像を目視判別することで、表面電位センサと帯電体との距離を推定するため、正確な距離測定ができないばかりでなく、帯電体の表面の状況によっては、光の像そのものが形成されないことがあり、測距手段を備えているとはいえ、正確な電位測定は望めない。
本発明の第1の目的は、距離測定を行うばかりでなく、表面電位センサの検出電位を、測定した距離に応じて補正することで、正確な電位測定ができる距離補正付き静電気測定器を提供することにある。 The first object of the present invention is to provide a static electricity meter with distance correction that can perform accurate potential measurement by correcting not only the distance measurement but also the detection potential of the surface potential sensor according to the measured distance. There is to do.
第2の目的は、表面電位センサの故障の有無を距離測定動作に同期して行うことで、測定の信頼性の向上を図ることにある。 The second object is to improve the measurement reliability by performing the presence or absence of failure of the surface potential sensor in synchronization with the distance measurement operation.
第1の目的を達成するため、本発明は、帯電体の電位を表面電位センサにて検出して表示部に表示する静電気測定器において、帯電体に向けて超音波を発信する超音波発信手段と、帯電体を反射した超音波を受信する超音波受信手段と、超音波発信手段に所定時間T1だけ超音波駆動パルスを加える超音波駆動パルス発生手段と、その超音波駆動パルス発生時点から所定時間T2だけ遅延後に所定時間T3の距離補正範囲信号を発生する距離補正範囲信号発生手段と、この距離補正範囲信号による所定時間T3内に得られる超音波受信手段の出力信号から帯電体までの距離に応じた距離信号を出力する距離測定手段と、表面電位センサの検出電位を、距離測定手段から得られる距離信号の大小に応じて補正する電位補正手段とを備えたことを特徴とする。 In order to achieve the first object, the present invention provides an ultrasonic transmission means for transmitting an ultrasonic wave toward a charged body in an electrostatic measurement device that detects the potential of the charged body with a surface potential sensor and displays it on a display unit. Ultrasonic receiving means for receiving ultrasonic waves reflected by the charged body, ultrasonic driving pulse generating means for applying ultrasonic driving pulses to the ultrasonic transmitting means for a predetermined time T1, and predetermined time from the time when the ultrasonic driving pulses are generated Distance correction range signal generating means for generating a distance correction range signal for a predetermined time T3 after a delay of time T2, and the distance from the output signal of the ultrasonic wave receiving means obtained within a predetermined time T3 based on the distance correction range signal to the charged body Distance measuring means for outputting a distance signal according to the distance, and potential correcting means for correcting the detection potential of the surface potential sensor according to the magnitude of the distance signal obtained from the distance measuring means. And butterflies.
また、第2の目的も達成するため、超音波駆動パルスを超音波発信手段に所定時間T1だけ加えるのに同期して、表面電位センサの振動子駆動回路からの信号の有無を判別することにより、表面電位センサの故障を診断する表面電位センサ故障診断手段を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the second object, the presence or absence of a signal from the transducer drive circuit of the surface potential sensor is determined in synchronization with applying the ultrasonic drive pulse to the ultrasonic transmission means for a predetermined time T1. The surface potential sensor failure diagnosis means for diagnosing a failure of the surface potential sensor is provided.
本発明によれば、帯電体に超音波を当て、その反射波を受信して帯電体までの距離を測定するに当たり、超音波発信手段に所定時間T1だけ超音波駆動パルスを加え、その超音波駆動パルス発生時点から所定時間T2だけ遅延後で、しかも所定時間T3の範囲内に得られる超音波受信手段の出力信号から帯電体までの距離に応じた距離信号を出力することにより、超音波による測定距離をある範囲内に制限し、その範囲内の測定距離についてだけ、表面電位センサの検出電位を測定距離に応じて補正するので、正確な電位測定ができる。 According to the present invention, when an ultrasonic wave is applied to a charged body, the reflected wave is received and the distance to the charged body is measured, an ultrasonic drive pulse is applied to the ultrasonic wave transmitting means for a predetermined time T1, and the ultrasonic wave is applied. By outputting a distance signal corresponding to the distance from the output signal of the ultrasonic wave receiving means obtained in the range of the predetermined time T3 after a delay of the predetermined time T2 from the driving pulse generation time to the charged body, Since the measurement distance is limited within a certain range and the detection potential of the surface potential sensor is corrected according to the measurement distance only for the measurement distance within that range, accurate potential measurement can be performed.
請求項2に係る発明によれば、表面電位センサの振動子駆動回路からの信号の有無を、超音波駆動パルスの印加時間T1に同期して判別して表面電位センサの故障を診断するので、表面電位センサの故障を効率的に自己診断できる。
According to the invention of
次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明による距離補正付き静電気測定器は、図1に示すように、帯電体1の表面電位を表面電位センサ2にて測定する電位測定部Aと、帯電体1までの距離を超音波で測定する距離測定部Bと、これらを制御するとともに、電位測定部Aで測定された電位を距離測定部Bで測定された距離に応じて補正する演算制御部Cと、距離補正された電位及び表面電位センサ2の故障の有無を表示する表示部Dとからなる。
As shown in FIG. 1, a static electricity measuring device with distance correction according to the present invention measures the surface potential of a
表面電位センサ2は、検出電極と被測定物との間の電界を振動子でチョッピングして、検出電極から生ずる交流電圧から被測定物の表面電位を検出する公知の音叉型である。その振動子は、振動子駆動回路3により駆動され、また、検出電極からの交流電圧は、増幅回路4で増幅してから平滑回路5で平滑され、さらにA/D変換器6でA/D変換してから演算制御部C内のCPUに入力される。すなわち、被測定物である帯電体1の表面電位は、電位測定部Aにてデジタル量として測定される。
The
振動子駆動回路3から、振動子駆動信号に同期した信号が取り出されて故障診断回路7に入力され、その信号の有無又は個数により、表面電位センサ2の故障の有無を自己診断できるようになっている。
A signal synchronized with the vibrator drive signal is taken out from the
距離測定部Bは、超音波発信器8から帯電体1に向かって超音波を発信し、これを反射してきた超音波を超音波受信器9で受信することにより、その発信と受信の時間差から帯電体1までの距離を測定するもので、超音波発発信器8の発信動作、及び超音波受信器9の受信信号の処理を、図2のタイミングチャートを参照して説明する。
The distance measuring unit B transmits an ultrasonic wave from the
演算制御部Cに対して測定開始を指示すると、これより図2(1)に示すように、所定時間T1の幅の発信駆動信号が距離測定部Bへ入力され、距離測定部B内の超音波駆動パルス発生回路10が、図2(2)に示すように所定時間T1だけ超音波駆動パルスを発生し、超音波発信器8がこの時間T1だけ超音波を発信する。
When the calculation control unit C is instructed to start measurement, a transmission drive signal having a width of a predetermined time T1 is input to the distance measuring unit B as shown in FIG. As shown in FIG. 2B, the sonic drive
また、この時間T1の幅の発信駆動信号は、電位測定部Aの故障診断回路7にも入力され、故障診断回路7は、振動子駆動回路3からの振動子駆動信号に同期した信号の有無をこの時間T1だけ判断、又はその個数をこの時間T1だけ計数することにより、表面電位センサ2の故障の有無を診断する。
The transmission drive signal having the width of time T1 is also input to the
一方、この時間T1の幅の発信駆動信号によりタイマ11が動作し、図2(3)に示すように、このタイマ11による所定時間T2だけ遅延後に、距離補正範囲信号発生回路12から、図2(4)に示すような所定時間T3の幅の距離補正範囲信号を発生する。そして、この所定時間T3の時間範囲内についてだけ、距超音波受信器9からの受信信号、詳しくは、距超音波受信器9の交流信号を増幅器13で増幅し、波形整形回路14で波形整形した信号により帯電体1までの距離を測定する。そして、電位測定部Aで上記のように測定された測定電位を、この所定時間T3の時間範囲内に得られる測定距離に応じて補正する。
On the other hand, the timer 11 is operated by the transmission drive signal having the width of the time T1, and as shown in FIG. 2 (3), after the delay of the predetermined time T2 by the timer 11, the distance correction range signal generating circuit 12 A distance correction range signal having a width of a predetermined time T3 as shown in (4) is generated. Then, only within the time range of the predetermined time T3, the received signal from the distance
すなわち、本静電気測定器を帯電体1に対してある決まった距離(以下、規定距離という)Lだけ離した状態で測定する仕様とした場合、タイマ11の設定値である所定時間T2を規定距離Lに応じた値とし、また、規定距離Lよりある範囲内は距離補正範囲Δlとして、距離補正範囲信号の時間幅T3をこの距離補正範囲Δlに応じた値とする。そして、距離測定部Bによる測定距離が、この距離補正範囲Δl内に入っているときに、その測定距離に応じた値だけ電位測定部Aの測定電位を補正する。規定距離Lを変更したいときは、タイマ11の設定値T2を変更する。
That is, when the static electricity measuring device is set to be measured with a predetermined distance (hereinafter referred to as a specified distance) L away from the
図2(5)は、電位測定部Aによる電位測定が、距離補正範囲Δl内で最も近い距離の場合に行われた状態、図2(6)は、距離補正範囲Δl内で最も遠い距離の場合に行われた状態を示している。そして、演算制御部Cでは、距離補正範囲Δl内での測定距離の大小に応じて、測定距離が大きい場合には、図2(7)に示すように電位測定部Aの測定電位の補正量を多くし、測定距離が小さい場合には、図2(8)に示すように電位測定部Aの測定電位の補正量を少なくすることで、電位測定部Aの測定電位に対して、距離補正範囲Δl内だけ距離補正(距離補償)を行うようになっている。 2 (5) shows a state in which the potential measurement by the potential measuring unit A is performed when the distance is the closest within the distance correction range Δl, and FIG. 2 (6) shows the farthest distance within the distance correction range Δl. Shows the state made in the case. Then, in the calculation control unit C, when the measurement distance is large according to the magnitude of the measurement distance within the distance correction range Δl, the correction amount of the measurement potential of the potential measurement unit A as shown in FIG. When the measurement distance is small, the distance correction is made for the measurement potential of the potential measurement unit A by reducing the correction amount of the measurement potential of the potential measurement unit A as shown in FIG. Distance correction (distance compensation) is performed only within the range Δl.
本静電気測定器は、バッテリ15を電源とする携帯型となっており、その電源電圧は電源安定化・スタンバイ回路16から演算制御部Cに印加される。
This static electricity measuring device is a portable type that uses a battery 15 as a power source, and the power source voltage is applied from the power source stabilization /
表示部Dは、距離補正された測定電位をデジタル表示するとともに、表面電位センサ2の故障の有無、及びバッテリ15の状況も表示する。
The display unit D digitally displays the distance-corrected measurement potential, and also displays the presence / absence of a failure of the
A 電位測定部
B 距離測定部
C 演算制御部
D 表示部
1 帯電体
2 表面電位センサ
3 振動子駆動回路
4 増幅回路
5 平滑回路
6 A/D変換器
7 故障診断回路
8 超音波発信器
9 超音波受信器
10 超音波駆動パルス発生回路
11 タイマ
12 距離補正範囲信号発生回路
13 増幅器
14 波形整形回路
15 バッテリ
16 電源安定化・スタンバイ回路
A Potential measurement unit B Distance measurement unit C Calculation control unit
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