JP2021015119A - 測定装置、測定方法およびプログラム - Google Patents
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- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
Description
直流電圧によって充電される充電部の充電状態を検出する検電器であって、
前記充電部の直流電圧と大地や軌道面など測定場所における接地電位である相対的ゼロボルトとの間に生じる電位を測定しディジタル値として出力できる検電器が必要となる。
前記充電部の直流電圧の電界により静電誘導される電荷が帯電する検出用電極および該検出用電極に接続された可変容量手段と、該可変容量手段の容量値が変化されることで前記検出用電極の帯電状態に応じて振幅が変化した交流信号を出力する機能を備える検出部と、前記交流信号の振幅の大きさに基づいて前記検出用電極の帯電状態すなわち直接的には誘導電荷量Qに比例したディジタル値を、そして間接的には前記検出用電極を含めた検電器が置かれた位置での電位Pに比例したディジタル値を出力する測定部とを備え、
前記可変容量手段は、前記検出用電極に直流結合および交流結合で接続された一対の可変容量素子と、正弦波を発生する正弦波発生手段とを備え、前記一対の可変容量素子の制御端子に正弦波がそれぞれ入力されることで容量値が変化するように構成され、前記検出部の出力側あるいは前記測定部の入力側に、前記一対の可変容量素子の各充電電圧がコンデンサによる交流結合にて入力端子にそれぞれ入力された差動増幅回路を備えているようにした。
(第1実施の形態)
図1は、本発明の第1実施の形態の非接触型検電器を示す構成図である。
本発明の第1実施の形態に用いる非接触型検電器は例えば本発明者らの非接触検電器(特許文献1)が利用できる。(特許文献1)の図3のフーリエ変換部132のディジタル値出力Mに係数kを乗じて電位の測定値Pmを得るようにする。数1に示す5次多項式の各係数を例えばF=0.89、E=0.037、D=0、C=-1.6、B=5.9、A=-4.1のようにして電位の測定値Pmと充電部から検電器までの距離の測定値Liを与えれば架線電圧Vtoが求まる。本発明では充電部から検電器までの距離Lが2m以上の一次関数とみなせる範囲においてL=Liの1点で電位Pi(Li)を測定するだけで架線電圧Vtoを求めることができる。
Vto ( L ) = P・F・( E・L +D・L +C・L +B・L +A・L) ・・・(1)
A〜F:それぞれ異なる定数
P:非接触検電器が測定した電位[V]
”・”(中黒):掛算記号
P(L)|L0 =A・exp{ }+D・(L0−L) ・・・(2)
A〜D:それぞれ異なる定数
L0:充電部から大地あるいは軌道面までの距離[メートル]
P(L)|L0 = D・(L0−L) ・・・(3)
D:定数
L0:充電部から大地あるいは軌道面までの距離[メートル]
直流電圧によって充電される充電部の充電状態を非接触で検出する非接触型検電器であって、
前記充電部の直流電圧と大地や軌道面など測定場所における接地電位である相対的ゼロボルトとの間に生じる電位を測定し出力(電位測定)できることおよび前記充電部と検電器との距離および前記測定電位を用いて多項式により前記充電部の電圧を非接触にて測定できることを特徴とする非接触型検電器。
先の出願の特許請求の範囲の請求項2の記載は、次のようなものである。
前記充電部の直流電圧の電界により静電誘導される電荷が帯電する検出用電極および該検出用電極に接続された可変容量手段と、該可変容量手段の容量値が変化されることで前記検出用電極の帯電状態に応じて振幅が変化した交流信号を出力する機能を備える検出部と、前記交流信号の振幅の大きさに基づいて前記検出用電極の帯電状態すなわち直接的には誘導電荷量に比例した値を、そして間接的には前記検出用電極を含めた検電器が置かれた位置での電位に比例した値を出力する測定部とを備え、前記可変容量手段は、前記検出用電極に直流結合および交流結合で接続された一対の可変容量素子と、正弦波を発生する正弦波発生手段とを備え、前記一対の可変容量素子の制御端子に正弦波がそれぞれ入力されることで容量値が変化するように構成され、前記検出部の出力側あるいは前記測定部の入力側に、前記一対の可変容量素子の各充電電圧がコンデンサによる交流結合にて入力端子にそれぞれ入力された差動増幅回路を備えているようにしたことを特徴とする請求項1記載の非接触型検電器。
先の出願の特許請求の範囲の請求項3の記載は、次のようなものである。
前記測定部は、前記検出部から出力される前記交流信号の変動成分のうち所定の周波数の信号成分を抽出する周波数抽出手段を有し、該周波数抽出手段により抽出された周波数の信号成分の大きさに基づいて前記充電部の直流電圧と大地や軌道面など測定場所における接地電位である相対的ゼロボルトとの間に生じる電位を測定し出力(電位測定)できる機能を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の非接触型検電器。
先の出願の特許請求の範囲の請求項4の記載は、次のようなものである。
前記一対の可変容量素子の充電電圧を積分する積分回路と、
前記積分回路の出力電圧が前記一対の可変容量素子および前記正弦波発生手段に基準電位として印加されるように構成されている前記判定部は、前記検出部から出力される前記交流信号の変動成分のうち所定の周波数の信号成分を抽出する周波数抽出手段を有し、該周波数抽出手段により抽出された周波数の信号成分の大きさに基づいて前記充電部の直流電圧と大地や軌道面など測定場所における接地電位である相対的ゼロボルトとの間に生じる電位を測定し出力(電位測定)できる機能を備えたことを特徴とする請求項1または2または3に記載の非接触型検電器。
先の出願の特許請求の範囲の請求項5の記載は、次のようなものである。
前記直流電圧は交流電圧から変換された電圧であり、
前記検出部は、前記交流電圧の基本波および高調波周波数成分を除去もしくは減衰する受動狭帯域フィルタを備え、
前記所定の周波数は、前記交流電圧の基本波および高調波周波数による影響を受けにくい周波数に設定されていることを特徴とする請求項4に記載の非接触型検電器。
先の出願の特許請求の範囲の請求項6の記載は、次のようなものである。
前記判定部は、前記検出部から出力される信号をディジタル信号に変換するアナログ−ディジタル変換手段と、
前記アナログ−ディジタル変換手段により変換された信号から前記所定の周波数に相当する成分を抽出する離散フーリエ変換手段と、を備えることを特徴とする請求項5に記載の非接触型検電器。
v0(t)=Q/[Ci±ΔC{f(t)}] ・・・式(4)
f(t)=sin(2πf01・t) ・・・式(5)
f(t)=v(t)=Vm・sin(2πf01・t) ・・・式(6)
なお、Vmは、-Vm≦0≦+Vmである。
式(4)で示されるように、交番電圧v0(t)は、電荷Qの値に応じた振幅となる。
P = k × Vpo + ofs = k × Qs/Ci + ofs = k’ × |F(f01)| + ofs [V]
・・・式(8)
ここで、静電容量Ciは、検出回路111の内部の静電容量の値を示す。誘導電荷Qsは、充電部102の静電誘導により固定電極151に生じた電荷の値である。誘導電荷起電圧Vpoは、誘導電荷Qsで固定電極151に発生した電圧の値である。
式(9)において、定数A乃至定数Dは、それぞれ異なる値である。距離L0は、充電部102から大地103までの距離[m]を示す。
式(10)において、定数Dは、所定の値である。
Vt0(L)=P・F・(E・L5 + D・L4 + C・L3 + B・L2 + A・L)[V]
・・・式(11)
式(11)において、定数A乃至定数Fは、それぞれ異なる値である。式(11)において、中黒の記号は、掛算(乗算)を示す。なお、式(9)における定数A乃至定数Dと、式(11)における定数A乃至定数Dとは、異なる値となる。
Claims (10)
- 測定対象に印加されている直流電圧を非接触で測定する測定装置において、
前記直流電圧が印加され帯電している前記測定対象により電極に静電誘導される誘導電荷を、前記誘導電荷の値に応じた振幅の交番電圧に変換する変換手段と、
前記交番電圧の値から前記電極の電位の値を算出する電位算出手段と、
前記測定対象と前記電極との距離の値を取得する距離取得手段と、
算出された前記電極の電位の値および取得された前記測定対象と前記電極との距離の値から、前記測定対象に印加されている前記直流電圧の値を算出する電圧算出手段と
を含む測定装置。 - 請求項1に記載の情報処理装置において、
前記変換手段は、前記電極に並列の静電容量を第1の周波数で変化させることにより、前記電極に静電誘導される前記誘導電荷を前記第1の周波数の交番電圧に変換する
測定装置。 - 請求項2に記載の情報処理装置において、
前記変換手段は、前記電極に並列の静電容量を前記第1の周波数で変化させて生じる電圧と、前記電極に並列の静電容量を前記第1の周波数で変化させて生じる電圧であって、前記誘導電荷による直流成分を除去した電圧との差分を増幅することで、前記電極に静電誘導される前記誘導電荷を前記第1の周波数の交番電圧に変換する
測定装置。 - 請求項1に記載の情報処理装置において、
前記変換手段で変換された第1の周波数の前記交番電圧を所定の第2の周波数でサンプリングして、離散値を得るサンプリング手段と、
前記交番電圧をサンプリングして得られた前記離散値を前記第1の周波数において離散フーリエ変換する離散フーリエ変換手段と
をさらに含み、
前記電位算出手段は、離散フーリエ変換の結果得られた前記第1の周波数の前記交番電圧の値から前記電極の電位の値を算出する
測定装置。 - 請求項1に記載の情報処理装置において、
前記電位算出手段は、一次関数により、前記交番電圧の値から前記電極の電位の値を算出する
測定装置。 - 請求項1に記載の情報処理装置において、
前記電圧算出手段は、前記距離の値の高次多項式により、前記測定対象に印加されている前記直流電圧の値を算出する
測定装置。 - 請求項1に記載の情報処理装置において、
前記距離取得手段は、使用者の操作により入力手段に入力された値を取得することで、前記測定対象と前記電極との距離の値を取得する
測定装置。 - 請求項1に記載の情報処理装置において、
前記距離取得手段は、距離センサにより前記測定対象との距離を測定して、前記測定対象と前記電極との距離の値を取得する
測定装置。 - 測定対象に印加されている直流電圧を非接触で測定する測定方法において、
前記直流電圧が印加され帯電している前記測定対象により電極に静電誘導される誘導電荷を、前記誘導電荷の値に応じた振幅の交番電圧に変換し、
前記交番電圧の値から前記電極の電位の値を算出し、
前記測定対象と前記電極との距離の値を取得し、
算出された前記電極の電位の値および取得された前記測定対象と前記電極との距離の値から、前記測定対象に印加されている前記直流電圧の値を算出する
測定方法。 - 直流電圧が印加されて帯電している測定対象の前記直流電圧を非接触で測定する測定装置のコンピュータに、
前記直流電圧が印加され帯電している前記測定対象により電極に静電誘導される誘導電荷を、前記誘導電荷の値に応じた振幅の交番電圧に変換する変換手段で変換された前記交番電圧の値から前記電極の電位の値を算出する電位算出ステップと、
前記測定対象と前記電極との距離の値を取得する距離取得ステップと、
算出された前記電極の電位の値および取得された前記測定対象と前記電極との距離の値から、前記測定対象に印加されている前記直流電圧の値を算出する電圧算出ステップと
を含む情報処理を行わせるプログラム。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN113219264B (zh) * | 2021-05-28 | 2023-10-27 | 清华大学 | 高压直流套管表面电荷的现场测量装置及测量方法 |
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