JP2021032765A - 電流測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】直流及び交流に拘わらず、被測定導体に流れる電流を非接触で精度良く測定することができる電流測定装置を提供する。【解決手段】電流測定装置１は、被測定導体に流れる電流を測定する電流測定装置であって、感磁方向及び相対的な位置が予め規定された関係となるように配置された複数の三軸磁気センサ１１、１２、１３と、複数の三軸磁気センサの検出結果に含まれる雑音成分を除去する雑音除去部２５ａと、特定時点で得られた複数の三軸磁気センサの検出結果の各々の符号情報に基づいて、雑音成分が除去された検出結果に対して符号を付加する符号付加部２５ｂと、符号付加部２５ｂによって符号が付加された検出結果を用いて、被測定導体に流れる電流を求める電流演算部２５ｄと、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、電流測定装置に関する。

従来から、被測定導体に流れる電流を非接触で測定することが可能な様々な電流測定装置が開発されている。このような電流測定装置の代表的なものとしては、例えば、ＣＴ（Current Transformer：変流器）方式の電流測定装置、ゼロフラックス方式の電流測定装置、ロゴスキー方式の電流測定装置、ホール素子方式の電流測定装置等が挙げられる。

例えば、ＣＴ方式及びゼロフラックス方式の電流測定装置は、巻線が巻回された磁気コアを被測定導体の周囲に設け、被測定導体（一次側）に流れる電流によって磁気コアに生ずる磁束を打ち消すように巻線（二次側）に流れる電流を検出することで、被測定導体に流れる電流を測定するものである。また、ロゴスキー方式の電流測定装置は、被測定導体に流れる交流電流によって生ずる磁界が、被測定導体の周囲に設けられたロゴスキーコイル（空芯コイル）と鎖交することで誘起される電圧を検出することにより、被測定導体に流れる電流を測定するものである。

以下の特許文献１には、ゼロフラックス方式の電流測定装置の一例が開示されている。また、以下の特許文献２には、複数の磁気センサを用いた電流測定装置が開示されている。具体的に、以下の特許文献２に開示された電流測定装置は、被測定導体に対してそれぞれ異なる距離をとって２つの磁気センサを配置し、これら磁気センサの出力から磁気センサと被測定導体との距離を求め、求めた距離を用いて被測定導体に流れる電流の大きさを求めている。

特開２００５−５５３００号公報 特開２０１１−１６４０１９号公報

ところで、磁気センサを用いる電流測定装置では、電流の測定精度を向上させるために、磁気センサの検出結果に含まれる雑音を除去する処理が行われることがある。雑音を除去する処理としては、例えば、磁気センサの検出結果の絶対値を平均化する処理（平均化処理）、又は磁気センサの検出結果の二乗和平方根を求める処理（二乗和平方根処理）等が挙げられる。

このような雑音除去処理が行われると、磁気センサの検出結果の符号は必ず正になるから、磁界の向きを示す情報が失われる場合がある。磁界の向きを示す情報が失われてしまうと、誤った値が測定されてしまったり、場合によっては電流の測定自体ができなくなってしまったりすることが考えられる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、直流及び交流に拘わらず、被測定導体に流れる電流を非接触で精度良く測定することができる電流測定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様による電流測定装置は、被測定導体（ＭＣ１、ＭＣ２）に流れる電流（Ｉ）を測定する電流測定装置（１、２）であって、感磁方向及び相対的な位置が予め規定された関係となるように配置された複数の三軸磁気センサ（１１、１２、１３）と、前記複数の三軸磁気センサの検出結果に含まれる雑音成分を除去する雑音除去部（２５ａ）と、特定時点で得られた前記複数の三軸磁気センサの検出結果の各々の符号情報に基づいて、前記雑音成分が除去された検出結果に対して符号を付加する符号付加部（２５ｂ）と、前記符号付加部によって符号が付加された検出結果を用いて、前記被測定導体に流れる電流を求める電流演算部（２５ｃ、２５ｄ）と、を備える。

また、本発明の一態様による電流測定装置は、予め規定された期間、前記複数の三軸磁気センサの検出結果を蓄積する蓄積部（２３）を更に備え、前記符号付加部が、前記蓄積部に蓄積された検出結果のうち、絶対値が最大となる検出結果が得られた時点における前記複数の三軸磁気センサの検出結果の各々の符号情報に基づいて、前記雑音成分が除去された検出結果に対して符号を付加する。

また、本発明の一態様による電流測定装置は、前記複数の三軸磁気センサの検出結果のうち、値が予め設定された閾値以下のものについては、値を零に設定する零設定部（２５ｅ）を備える。

また、本発明の一態様による電流測定装置は、前記雑音除去部が、予め規定された一定の期間毎に得られる、前記複数の三軸磁気センサの各軸の検出結果に対し、平均化処理又は二乗和平方根処理を個別に行うことで、前記複数の三軸磁気センサの検出結果に含まれる前記雑音成分をそれぞれ除去する。

また、本発明の一態様による電流測定装置は、前記電流演算部が、前記符号付加部によって符号が付加された検出結果を用いて、前記電流測定装置の予め規定された基準位置と前記被測定導体との距離を推定する距離推定部（２５ｃ）と、前記距離推定部で推定された距離を用いて前記被測定導体に流れる電流を求める電流算出部（２５ｄ）と、を備える。

また、本発明の一態様による電流測定装置は、前記複数の三軸磁気センサを備えるセンサヘッド（１０）と、少なくとも前記雑音除去部、前記符号付加部、及び前記電流演算部を備える回路部（２０）と、を備える。

本発明によれば、直流及び交流に拘わらず、被測定導体に流れる電流を非接触で精度良く測定することができるという効果がある。

本発明の第１実施形態による電流測定装置を模式的に示す図である。 本発明の第１実施形態による電流測定装置の要部構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態による電流測定装置における電流の測定原理を説明するための図である。 被測定導体及び三軸磁気センサを、図３中の方向Ｄ１から見た図である。 本発明の第１実施形態による電流測定装置の動作の概要を示すフローチャートである。 図５中のステップＳ１４の処理の詳細を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態で行われる処理を説明するための図である。 本発明の第２実施形態による電流測定装置の要部構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態で解消しようとしている電流測定値の不連続性の一例を示す図である。 本発明の第２実施形態による電流測定装置の動作の概要を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態による電流測定装置について詳細に説明する。以下では、まず本発明の実施形態の概要について説明し、続いて本発明の実施形態の詳細について説明する。

〔概要〕
本発明の実施形態は、直流及び交流に拘わらず、被測定導体に流れる電流を非接触で精度良く測定することを可能とするものである。具体的には、電流測定時に微小空間への設置が可能であり、直流電流及び数百［Ｈｚ］程度までの交流電流を非接触で精度良く測定することを可能とするものである。また、被測定導体に対する設置位置や設置方向を柔軟に行えるようにするものでもある。

近年、ハイブリッド自動車（ＨＶ：Hybrid Vehicle）や電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）の開発工程において、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）等のパワー半導体のピンに流れる電流や、組み立て後のバスバーに流れる電流を測定したいという要求がある。パワー半導体はピンのピッチが狭いものが多く、バスバーは周辺のスペースが限られている場所に設置されることがあり、このようなパワー半導体やバスバー等に対して、電流測定時の設置を柔軟に行うことが可能な電流測定装置が望まれている。また、ハイブリッド自動車や電気自動車では、例えばバッテリから供給される直流電流やモータに流れる交流電流が取り扱われるため、小型で直流電流及び交流電流を非接触で測定可能な電流測定装置が望まれている。

しかしながら、上述した特許文献１に開示されたゼロフラックス方式の電流測定装置は、ある程度の大きさ（例えば、数十［ｃｍ］程度）を有する磁気コアを被測定導体の周囲に設ける必要があることから、狭い場所への設置が困難である。また、上述したロゴスキー方式の電流測定装置は、ロゴスキーコイルに誘起される電圧を検出していることから、原理的に直流電流の測定を行うことはできない。また低周波領域では、出力信号が微弱であるとともに位相がずれるため、測定精度が悪い。また、上述した特許文献２に開示された電流測定装置は、磁気センサの感磁方向を被測定導体の円周方向に一致させる必要があることから、磁気センサの配置が制限されてしまい柔軟な配置が困難である。

本発明の実施形態では、感磁方向及び相対的な位置が予め規定された関係となるように配置された複数の三軸磁気センサと、複数の三軸磁気センサの検出結果に含まれる雑音成分を除去する雑音除去部とを設けている。そして、特定時点で得られた複数の三軸磁気センサの検出結果の各々の符号情報に基づいて、雑音成分が除去された検出結果に対して符号を付加し、符号が付加された検出結果を用いて、被測定導体に流れる電流を求めるようにしている。これにより、直流及び交流に拘わらず、被測定導体に流れる電流を非接触で精度良く測定することができる。

〔第１実施形態〕
〈電流測定装置の構成〉
図１は、本発明の第１実施形態による電流測定装置を模式的に示す図である。図１に示す通り、本実施形態の電流測定装置１は、ケーブルＣＢによって接続されたセンサヘッド１０及び回路部２０を備えており、被測定導体ＭＣ１，ＭＣ２の何れか一方に流れる電流Ｉを非接触で測定する。尚、本実施形態では、被測定導体ＭＣ１に流れる電流Ｉを測定する場合を例に挙げて説明する。

尚、被測定導体ＭＣ１，ＭＣ２は、例えばパワー半導体のピンやバスバー等の任意の導体である。以下では、説明を簡単にするために、被測定導体ＭＣ１，ＭＣ２は、円柱形状の導体であるとする。被測定導体ＭＣ１，ＭＣ２に流れる電流Ｉは、その流れの方向が互いに逆である。以下、被測定導体ＭＣ１を流れる電流の電流経路を「往路」といい、被測定導体ＭＣ２を流れる電流の電流経路を「復路」ということがある。

センサヘッド１０は、被測定導体ＭＣ１に流れる電流Ｉを非接触で測定するために、被測定導体ＭＣ１に対して任意の位置に任意の姿勢で配置される部材である。このセンサヘッド１０は、被測定導体ＭＣ１，ＭＣ２に流れる電流Ｉによって生成される磁界（例えば、図１中に示す磁界Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３）を遮らない材質（例えば、樹脂等）によって形成されている。このセンサヘッド１０は、いわば被測定導体ＭＣ１に流れる電流Ｉを非接触で測定するためのプローブとして用いられるものである。

センサヘッド１０には、３つの三軸磁気センサ１１，１２，１３が設けられている。三軸磁気センサ１１，１２，１３は、互いに直交する三軸に感磁方向を有する磁気センサである。三軸磁気センサ１１，１２，１３は、感磁方向及び相対的な位置が予め規定された関係となるように配置されている。例えば、三軸磁気センサ１１，１２，１３の第１軸が互いに平行になり、三軸磁気センサ１１，１２，１３の第２軸が互いに平行になり、且つ三軸磁気センサ１１，１２，１３の第３軸が互いに平行になるように、所定の方向に所定の距離だけ離間するように配置されている。尚、以下では、三軸磁気センサ１１，１２が、第１軸方向に所定の距離だけ離間するように配列され、三軸磁気センサ１１，１３が、第３軸方向に所定の距離だけ離間するように配列されているとする。

三軸磁気センサ１１，１２，１３の検出結果を示す信号は、アナログ信号及びディジタル信号の何れでも良いが、三軸磁気センサ１１，１２，１３の検出結果を示す信号がディジタル信号である場合には、センサヘッド１０と回路部２０とを接続するケーブルＣＢの本数を少なくすることができる。例えば、三軸磁気センサ１１，１２，１３の検出結果を示す信号がアナログ信号である場合には、三軸磁気センサ１１，１２，１３の各々について三軸の検出結果を出力する３本のケーブルＣＢがそれぞれ必要になるため、計９本のケーブルＣＢが必要になるが、三軸磁気センサ１１，１２，１３の検出結果を示す信号がディジタル信号である場合には、１本のケーブルＣＢのみで良い。ケーブルＣＢの本数が少ないと、ケーブルＣＢの屈曲性が向上するため、例えばセンサヘッド１０を狭い空間内に配置する際にハンドリングが容易になる。

回路部２０は、センサヘッド１０から出力される検出結果（三軸磁気センサ１１，１２，１３の検出結果）に基づいて、被測定導体ＭＣ１に流れる電流Ｉを測定する。回路部２０は、電流Ｉの測定結果を表示し、或いは外部に出力する。回路部２０は、例えば、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、マイクロコントローラ等によって実現される。センサヘッド１０と回路部２０とを接続するケーブルＣＢとしては任意のものを用いることができるが、可撓性を有し、取り回しが用意であり、且つ断線が生じ難いものが望ましい。

図２は、本発明の第１実施形態による電流測定装置の要部構成を示すブロック図である。尚、図２では、図１に示した構成に対応するブロックについては、同一の符号を付してある。以下では、主に、図２を参照して回路部２０の内部構成の詳細について説明する。図２に示す通り、回路部２０は、操作部２１、表示部２２、メモリ２３（蓄積部）、及び演算部２５を備える。

操作部２１は、例えば電源ボタン、設定ボタン等の各種ボタンを備えており、各種ボタンに対する操作指示を示す信号を演算部２５に出力する。表示部２２は、例えば７セグメントＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）表示器、液晶表示装置等の表示装置を備えており、演算部２５から出力される各種情報（例えば、被測定導体ＭＣ１に流れる電流Ｉの測定結果を示す情報）を表示する。尚、操作部２１及び表示部２２は、物理的に分離されたものであっても良く、表示機能と操作機能とを兼ね備えるタッチパネル式の液晶表示装置のように物理的に一体化されたものであっても良い。

メモリ２３は、例えば揮発性又は不揮発性の半導体メモリを備えており、センサヘッド１０から出力される三軸磁気センサ１１，１２，１３の検出結果、演算部２５の演算結果（被測定導体ＭＣ１に流れる電流Ｉの測定結果）等を記憶する。尚、メモリ２３は、上記の半導体メモリとともに（或いは、上記の半導体メモリに代えて）、例えばＨＤＤ（ハードディスクドライブ）やＳＳＤ（ソリッドステートドライブ）等の補助記憶装置を備えていても良い。

演算部２５は、センサヘッド１０から出力される三軸磁気センサ１１，１２，１３の検出結果をメモリ２３に記憶させる。具体的に、演算部２５は、三軸磁気センサ１１，１２，１３の検出結果に対し、検出時間を示す時間情報、三軸磁気センサ１１，１２，１３のセンサ番号を示す情報、及び軸（第１軸、第２軸、第３軸）の別を示す情報を付加してメモリ２３に記憶させる。

また、演算部２５は、メモリ２３に記憶された三軸磁気センサ１１，１２，１３の検出結果を読み出して、被測定導体ＭＣ１に流れる電流Ｉを求める演算を行う。図２に示す通り、演算部２５は、雑音除去部２５ａ、符号付加部２５ｂ、距離推定部２５ｃ（電流演算部）、及び電流算出部２５ｄ（電流演算部）を備える。

雑音除去部２５ａは、三軸磁気センサ１１，１２，１３の検出結果に含まれる雑音成分を除去する。具体的に、雑音除去部２５ａは、予め規定された一定の期間（例えば、１〜数秒程度）毎に得られる、三軸磁気センサ１１，１２，１３の各軸の検出結果に対し、平均化処理又は二乗和平方根処理を個別に行うことで、三軸磁気センサ１１，１２，１３の検出結果に含まれる雑音成分をそれぞれ除去する。

上記の平均化処理は、三軸磁気センサ１１，１２，１３の各々から得られる複数の検出結果の絶対値の平均値を求める処理である。平均化処理は、単純平均処理であっても良く、移動平均処理や加重平均処理であっても良い。尚、三軸磁気センサ１１，１２，１３からは三軸の検出結果がそれぞれ出力されるが、雑音除去部２５ａによる雑音成分の除去は、各軸の検出結果に対して個別に行われる。このような雑音除去を行うのは、三軸磁気センサ１１，１２，１３のＳＮ比（信号対雑音比）を向上させて、電流Ｉの測定精度を高めるためである。

符号付加部２５ｂは、雑音除去部２５ａで雑音成分が除去された検出結果に対して符号を付加する。具体的に、符号付加部２５ｂは、三軸磁気センサ１１，１２，１３の検出結果のうち、特定時点で得られた三軸磁気センサ１１，１２，１３の検出結果の各々の符号情報に基づいて、雑音除去部２５ａで雑音成分が除去された検出結果に対して符号を付加する。雑音除去部２５ａで雑音成分が除去された検出結果は、磁界の向きを示す情報が失われていることがある。失われた磁界の向きを示す情報を復元するために、符号付加部２５ｂで符号を付加する処理を行うようにしている。

上記の特定時点は、電流の測定中において、センサヘッド１０が動いていないとみなせる間の任意の時点であって良い。但し、三軸磁気センサ１１，１２，１３の検出結果の値（絶対値）が小さい場合には、雑音の影響を受けて、誤った符号が付加される虞が考えられる。このため、例えば、センサヘッド１０が動いていないとみなせる間の予め規定された期間（例えば、１〜数秒程度の間）に、メモリ２３に記憶された三軸磁気センサ１１，１２，１３の検出結果のうち、絶対値が最大となる検出結果が得られた時点を上記の特定時点とすることが望ましい。尚、符号付加部２５ｂで行われる処理の詳細については後述する。

距離推定部２５ｃは、三軸磁気センサ１１，１２，１３の検出結果と三軸磁気センサ１１，１２，１３の位置関係とを用いて、電流測定装置１の予め規定された基準位置と被測定導体ＭＣ１との距離を示す距離情報を算出する。尚、電流測定装置１の基準位置としては任意の位置であって良いが、例えば、センサヘッド１０における三軸磁気センサ１１，１２，１３の取り付け位置とすることができる。このような距離の推定を行うのは、被測定導体ＭＣ１に流れる電流Ｉを測定するためである。尚、距離推定部２５ｃで行われる処理の詳細については後述する。

電流算出部２５ｄは、距離推定部２５ｃによって算出された距離情報を用いて、被測定導体ＭＣ１に流れる電流Ｉを求める。具体的に、電流算出部２５ｄは、推定された三軸磁気センサ１１の距離と、三軸磁気センサ１１の検出結果とに基づいて、アンペールの法則により被測定導体ＭＣ１に流れる電流Ｉを求める。尚、電流算出部２５ｄで行われる処理の詳細については後述する。

ここで、図１，図２に示す通り、回路部２０は、センサヘッド１０と分離されており、ケーブルＣＢを介してセンサヘッド１０に接続されている。このような構成にすることで、磁界検出機能（三軸磁気センサ１１，１２，１３）と演算機能（演算部２５）とを分離することができ、演算部２５がセンサヘッド１０内に設けられている場合に生ずる諸問題（例えば、温度特性、絶縁耐性）等を回避することができ、これにより電流測定装置１の用途を拡げることができる。

〈電流の測定原理〉
次に、電流測定装置１による電流の測定原理について説明する。図３は、本発明の第１実施形態による電流測定装置における電流の測定原理を説明するための図である。まず、図３に示す通り、センサヘッド１０のみに係る座標系（ｘｙｚ直交座標系）と、被測定導体ＭＣ１，ＭＣ２に係る座標系（ＸＹＺ直交座標系）との２つの座標系を設定する。

ｘｙｚ直交座標系は、センサヘッド１０の位置及び姿勢に応じて規定される座標系である。このｘｙｚ直交座標系は、三軸磁気センサ１１の位置に原点が設定されており、三軸磁気センサ１１，１２，１３の第１軸方向（三軸磁気センサ１１，１２の配列方向）にｘ軸が設定されており、三軸磁気センサ１１，１２，１３の第２軸方向にｙ軸が設定されており、三軸磁気センサ１１，１２，１３の第３軸方向（三軸磁気センサ１１，１３の配列方向）にｚ軸が設定されている。

ここで、三軸磁気センサ１１，１２，１３の位置をＰｉ（ｉ＝１，２，３）として表す。尚、Ｐｉはベクトルである。つまり、三軸磁気センサ１１の位置をＰ１で表し、三軸磁気センサ１２の位置をＰ２で表し、三軸磁気センサ１３の位置をＰ３で表すとする。例えば、図３に示す通り、三軸磁気センサ１１，１２のｘ方向の間隔、及び三軸磁気センサ１１，１３のｚ方向の間隔がｄ［ｍ］であるとすると、三軸磁気センサ１１，１２，１３の位置は以下の通りに表される。
三軸磁気センサ１１の位置：Ｐ１＝（０，０，０）
三軸磁気センサ１２の位置：Ｐ２＝（ｄ，０，０）
三軸磁気センサ１３の位置：Ｐ３＝（０，０，ｄ）

ＸＹＺ座標系は、被測定導体ＭＣ１，ＭＣ２に応じて規定される座標系である。このＸＹＺ直交座標系は、被測定導体ＭＣ１，ＭＣ２の長手方向（電流Ｉの方向）にＸ軸が設定されており、被測定導体ＭＣ１，ＭＣ２の並び方向にＹ軸が設定されている。Ｚ軸は、Ｘ軸及びＹ軸に直交する方向に設定される。尚、ＸＹＺ直交座標系の原点位置は、任意の位置に設定可能である。

図３に示す通り、被測定導体ＭＣ１に対する三軸磁気センサ１１の距離をｒ１とし、被測定導体ＭＣ１に対する三軸磁気センサ１２の距離をｒ２とし、被測定導体ＭＣ１に対する三軸磁気センサ１３の距離をｒ３とする、尚、距離ｒ１は、三軸磁気センサ１１から被測定導体ＭＣ１に垂直に下ろした線分の長さであり、距離ｒ２は、三軸磁気センサ１２から被測定導体ＭＣ１に垂直に下ろした線分の長さであり、距離ｒ３は、三軸磁気センサ１３から被測定導体ＭＣ１に垂直に下ろした線分の長さである。尚、距離ｒ１，ｒ２，ｒ３は、検出できない点に注意されたい。

また、被測定導体ＭＣ１に流れる電流Ｉによって三軸磁気センサ１１，１２，１３の位置に形成される磁界をＨ_Ａｉ（ｉ＝１，２，３）として表す。尚、Ｈ_Ａｉはベクトルである。つまり、被測定導体ＭＣ１に流れる電流Ｉによって三軸磁気センサ１１の位置に形成される磁界をＨ_Ａ１として表し、被測定導体ＭＣ１に流れる電流Ｉによって三軸磁気センサ１２の位置に形成される磁界をＨ_Ａ２として表し、被測定導体ＭＣ１に流れる電流Ｉによって三軸磁気センサ１３の位置に形成される磁界をＨ_Ａ３として表す。

また、被測定導体ＭＣ２に対するセンサヘッド１０の距離が、被測定導体ＭＣ１に対するセンサヘッド１０の距離に比べて十分大きいとすると、被測定導体ＭＣ２に流れる電流Ｉによって形成される磁界は、三軸磁気センサ１１，１２，１３に近似的に均一に作用するとみなすことができる。この磁界をＨ_Ｂとして表す。尚、Ｈ_Ｂはベクトルである。すると、被測定導体ＭＣ１，ＭＣ２に流れる電流Ｉによって三軸磁気センサ１１，１２，１３の位置に形成される磁界Ｈｉ（ｉ＝１，２，３）は、以下の（１）式によって表される。尚、Ｈｉはベクトルである。

次に、センサヘッド１０のみに係るｘｙｚ直交座標系と、被測定導体ＭＣ１，ＭＣ２に係るＸＹＺ直交座標系とを関連付けるために、電流Ｉの方向（図３中のＸ軸の方向）を求める。前述の通り、被測定導体ＭＣ２に流れる電流Ｉによって形成される磁界Ｈ_Ｂを均一と近似しているため、三軸磁気センサ１１，１２，１３の検出結果の差分をとると磁界Ｈ_Ｂをキャンセルすることができる。また、電流Ｉの方向は、磁界の方向と直交するため、三軸磁気センサ１１，１２，１３の検出結果の差分の外積の方向は、電流Ｉの方向と一致する。このため、電流Ｉの方向（図３中のＸ軸の方向）の単位ベクトルｊは、三軸磁気センサ１１，１２，１３の検出結果（磁界Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３）を用いて、以下の（２）式で表される。

次いで、ｘｙｚ直交座標系で表された各種ベクトルをＸＹＺ直交座標系で表すために、図４に示す通り、電流Ｉに対して垂直な平面Γを考える。つまり、上記（２）式を用いて求められる単位ベクトルｊに垂直な平面Γを考える。尚、平面Γは、ＹＺ平面に平行な平面であるということもできる。図４は、被測定導体及び三軸磁気センサを、図３中の方向Ｄ１から見た図である。図３中の方向Ｄ１は、被測定導体ＭＣ１，ＭＣ２の長手方向に沿う方向（被測定導体ＭＣ１に流れる電流Ｉの方向とは反対の方向、被測定導体ＭＣ２に流れる電流Ｉの方向に沿う方向）である。尚、図４においては、理解を容易にするためにセンサヘッド１０の図示を省略して、被測定導体ＭＣ１，ＭＣ２及び三軸磁気センサ１１，１２，１３を図示している。

図４に示す平面Γに対して、被測定導体ＭＣ１，ＭＣ２、三軸磁気センサ１１，１２，１３、及び三軸磁気センサ１１，１２，１３の位置に形成される磁界を射影することにより、ｘｙｚ直交座標系で表された各種ベクトルをＸＹＺ直交座標系で表す。図４に示す通り、紙面に対して垂直なＸ方向（±Ｘ方向）に流れる電流Ｉによって、三軸磁気センサ１１，１２，１３の位置に形成される磁界は、Ｘ軸に直交するものになる。従って、電流Ｉが流れる方向と直交する平面Γに、三軸磁気センサ１１，１２，１３の位置に形成される磁界を、その大きさを変えることなく射影することができる。

ここで、平面Γ上における三軸磁気センサ１１，１２，１３の位置をｐｉ（ｉ＝１，２，３）として表し、平面Γ上における被測定導体ＭＣ１の位置をｐ_Ａとして表す。尚、ｐｉ，ｐ_Ａは、２次元のベクトルである。また、平面Γ上に射影された磁界ｈｉ（ｉ＝１，２，３）を、以下の（３）式で表す。以下の（３）式中のｈ_Ａｉ，ｈ_Ｂはそれぞれ、上記（１）式中のＨ_Ａｉ，Ｈ_Ｂを平面Γに射影したものである。尚、ｈｉは２次元のベクトルである。

続いて、被測定導体ＭＣ２に流れる電流Ｉによって形成される磁界Ｈ_Ｂを推定する。まず、図４に示す通り、平面Γ上において、磁界ｈ_Ａ１は、三軸磁気センサ１１から被測定導体ＭＣ１に垂直に下ろした線分に直交する。また、平面Γ上において、磁界ｈ_Ａ２は、三軸磁気センサ１２から被測定導体ＭＣ１に垂直に下ろした線分に直交する。同様に、平面Γ上において、磁界ｈ_Ａ３は、三軸磁気センサ１３から被測定導体ＭＣ１に垂直に下ろした線分に直交する。従って、これら線分を示すベクトルと磁界ｈ_Ａ１，ｈ_Ａ２，ｈ_Ａ３との内積がゼロになるため、以下の（４）式が成り立つ。

次に、上記線分の長さと、磁界ｈ_Ａ１，ｈ_Ａ２，ｈ_Ａ３の大きさとの関係に着目すると、アンペールの法則から以下の（５）式が成り立つ。

ここで、前述の通り、三軸磁気センサ１１，１２，１３から被測定導体ＭＣ１に垂直に下ろした線分を示すベクトルと磁界ｈ_Ａ１，ｈ_Ａ２，ｈ_Ａ３との内積がゼロになるが、各々の線分を示すベクトルを平面Γ内で９０°回転させてから磁界ｈ_Ａ１，ｈ_Ａ２，ｈ_Ａ３との内積をとると、以下の（６）式が成り立つ。

但し、上記（６）式中のＲは、二次元座標平面内における９０°回転行列であり、以下の（７）式で示される。

平面Γに射影した磁界ｈ_Ｂは、上記（４），（６）式を用いて得られる以下の（８）式から求められる。

但し、上記（８）式中のｐ，ｈ，ｃ_１，ｃ_２は、以下の（９）式に示される通りである。

ここで、被測定導体ＭＣ２に流れる電流Ｉによって形成される磁界Ｈ_Ｂを平面Γに射影した磁界ｈ_Ｂは、Ｘ成分（電流Ｉが流れる方向の成分）が失われている。被測定導体ＭＣ１に流れる電流Ｉによって形成される磁界Ｈ_Ａｉは、Ｘ成分が生ずることはないため、被測定導体ＭＣ１，ＭＣ２に流れる電流Ｉによって形成される磁界ＨｉのＸ成分は、磁界Ｈ_ＢのＸ成分と等価になる。このため、磁界ＨｉのＸ成分（ｊ^ＴＨｉ）を磁界ｈ_Ｂに追加することで、磁界Ｈ_Ｂを求めることができる。このようにして、被測定導体ＭＣ２に流れる電流Ｉによって形成される磁界Ｈ_Ｂを推定することができる。

続いて、平面Γ上における被測定導体ＭＣ１の位置ｐ_Ａを求める。被測定導体ＭＣ１の位置ｐ_Ａは、上記（４），（６），（８）式を用いて得られる以下の（１０）式から求められる。

平面Γ上における被測定導体ＭＣ１の位置ｐ_Ａが分かると、被測定導体ＭＣ１に対する三軸磁気センサ１１，１２，１３の距離ｒ１，ｒ２，ｒ３を求める（推定する）ことができる。距離推定部２５ｃは、このようにして、被測定導体ＭＣ１に対する三軸磁気センサ１１，１２，１３の距離ｒ１，ｒ２，ｒ３を求めている（推定している）。

そして、距離ｒ１，ｒ２，ｒ３を求める（推定する）ことができれば、以下に示す組み合わせの何れかを用いて、アンペールの法則から電流Ｉを測定することができる。
・距離ｒ１と三軸磁気センサ１１の検出結果（磁界Ｈ１）との組み合わせ
・距離ｒ２と三軸磁気センサ１２の検出結果（磁界Ｈ２）との組み合わせ
・距離ｒ３と三軸磁気センサ１３の検出結果（磁界Ｈ３）との組み合わせ

具体的には、まず、三軸磁気センサ１１，１２，１３の検出結果（磁界Ｈｉ）から、上記（８）式等を用いて推定された磁界Ｈ_Ｂを差し引き、被測定導体ＭＣ１に流れる電流Ｉによって三軸磁気センサ１１，１２，１３の位置に形成される磁界Ｈ_Ａｉを求める。そして、上記（９）式等を用いて被測定導体ＭＣ１に対する三軸磁気センサ１１，１２，１３距離ｒ１，ｒ２，ｒ３が求められている。このため、以下の（１１）式を用いて、被測定導体ＭＣ１に流れる電流Ｉが求められる。

〈電流測定装置の動作〉
次に、電流測定装置１を用いて被測定導体ＭＣ１（往路）に流れる電流Ｉを測定する際の動作について説明する。まず、電流測定装置１のユーザは、被測定導体ＭＣ１に流れる電流Ｉを測定するために、センサヘッド１０を被測定導体ＭＣ１に近接配置させる。尚、被測定導体ＭＣ１に対するセンサヘッド１０の位置及び姿勢は任意である。

但し、被測定導体ＭＣ２に対するセンサヘッド１０の距離が、被測定導体ＭＣ１に対するセンサヘッド１０の距離に比べて十分大きいとみなせる程度に、被測定導体ＭＣ１に対してセンサヘッド１０を近接配置させる必要がある。尚、被測定導体ＭＣ２が移動可能なものである場合には、被測定導体ＭＣ２に対するセンサヘッド１０の距離が、被測定導体ＭＣ１に対するセンサヘッド１０の距離に比べて十分大きいとみなせる程度に、被測定導体ＭＣ２を被測定導体ＭＣ１に対して遠方に配置させる。

図５は、本発明の第１実施形態による電流測定装置の動作の概要を示すフローチャートである。図６は、図５中のステップＳ１４の処理の詳細を示すフローチャートである。図５に示すフローチャートは、例えば一定周期（例えば、１〜数秒程度）で開始される。図５に示すフローチャートの処理が開始されると、まず三軸磁気センサ１１，１２，１３によって、被測定導体ＭＣ１，ＭＣ２に流れる電流Ｉによって形成される磁界が検出される（ステップＳ１１）。尚、三軸磁気センサ１１，１２，１３による磁界の検出は、例えば１秒間に１０００回程度行われる。

次に、三軸磁気センサ１１，１２，１３の検出結果を示す検出データを、メモリ２３に記憶させる処理が、回路部２０の演算部２５によって行われる（ステップＳ１２）。具体的には、三軸磁気センサ１１，１２，１３の検出データに対し、検出時間を示す時間情報、三軸磁気センサ１１，１２，１３のセンサ番号を示す情報、及び軸（第１軸、第２軸、第３軸）の別を示す情報を付加してメモリ２３に記憶させる処理が、演算部２５によって行われる。この処理が行われることによって、メモリ２３には、例えば、三軸磁気センサ１１，１２，１３の各軸における１０００回分の検出データ（９０００個の検出データ）が記憶される。

図７は、本発明の第１実施形態で行われる処理を説明するための図である。図７に示す通り、メモリ２３には、時刻ｔ０から始まって時刻ｔ９９９（図示省略）までの、１０００回分の検出データが記憶される。例えば、時刻ｔ０における三軸磁気センサ１１，１２，１３の各軸（第１軸、第２軸、第３軸）の検出データは、以下の通りである。
三軸磁気センサ１１：「＋Ｄａ１０」，「＋Ｄａ２０」，「＋Ｄａ３０」
三軸磁気センサ１２：「＋Ｄｂ１０」，「−Ｄｂ２０」，「−Ｄｂ３０」
三軸磁気センサ１３：「−Ｄｃ１０」，「−Ｄｃ２０」，「−Ｄｃ３０」

尚、図７では、理解を容易にするために、検出データの値（例えば、「Ｄａ１０」）を絶対値としており、検出データの符号を明示するようにしている。三軸磁気センサ１１，１２，１３の各軸の符号は、被測定導体ＭＣ１，ＭＣ２に対する三軸磁気センサ１１，１２，１３の位置関係によって決まる。ここで、被測定導体ＭＣ１に流れる電流の測定中は、センサヘッド１０が動かない（被測定導体ＭＣ１に対するセンサヘッド１０の位置や姿勢が変化しない）ものとする。

ここで、図７に示す例において、時刻ｔ０〜ｔ４に得られた検出データと、時刻ｔ５〜ｔ９に得られた検出データとを比較すると、符号が反転しているのが分かる。これは、時刻ｔ４と時刻ｔ５との間で、被測定導体ＭＣ１に流れる電流の向きが変わったためである。また、三軸磁気センサ１１，１２，１３の各軸の符号の関係は、電流の向きが同じであれば同じであり、電流の向きが変わると反転することが分かる。

例えば、時刻ｔ０〜ｔ４に得られた三軸磁気センサ１１，１２，１３の各軸の符号の関係、及び時刻ｔ５〜ｔ９に得られた三軸磁気センサ１１，１２，１３の各軸の符号の関係は、以下の通りである。尚、電流の測定中はセンサヘッド１０が動かないため、時刻ｔ０から時刻ｔ９９９（図示省略）までの１０００回分の検出データについて、三軸磁気センサ１１，１２，１３の各軸の符号の関係は、以下の２通りのみである。以下の２通りは電流の向きの反転により生じているため、２通りのどちらを選んでも距離推定は同じ結果となる。
時刻ｔ０〜ｔ４：「＋」「＋」「＋」，「＋」「−」「−」，「−」「−」「−」
時刻ｔ５〜ｔ９：「−」「−」「−」，「−」「＋」「＋」，「＋」「＋」「＋」

次いで、検出データから雑音成分を除去する処理が、雑音除去部２５ａによって行われる（ステップＳ１３）。具体的には、メモリ２３に記憶された検出データが雑音除去部２５ａに読み出され、読み出された検出データに対して平均化処理又は二乗和平方根処理が行われることで、検出データに含まれる雑音成分を除去する処理が行われる。ここで、三軸磁気センサ１１，１２，１３からは、三軸の検出結果を示す３種類の検出データがそれぞれ出力される。雑音除去部２５ａによる雑音成分の除去は、各軸の検出データに対して個別に行われる。

図７に示す通り、雑音成分が除去された三軸磁気センサ１１の各軸（第１軸、第２軸、第３軸）の検出データを、雑音除去検出データ「Ｄ１１」，「Ｄ１２」，「Ｄ１３」とする。また、雑音成分が除去された三軸磁気センサ１２の各軸の検出データを、雑音除去検出データ「Ｄ２１」，「Ｄ２２」，「Ｄ２３」とする。同様に、雑音成分が除去された三軸磁気センサ１３の各軸の検出データを、雑音除去検出データ「Ｄ３１」，「Ｄ３２」，「Ｄ３３」とする。

続いて、雑音除去部２５ａで雑音成分が除去された検出結果に対して符号を付加する処理が符号付加部２５ｂで行われる（ステップＳ１４）。ステップＳ１４の処理が開始されと、まず、図６に示す通り、メモリ２３に記憶された検出データのうち、絶対値が最大となる検出データを特定する処理が、符号付加部２５ｂで行われる（ステップＳ２１）。

例えば、メモリ２３から読み出した検出データの絶対値をとって昇順又は降順に並べ、昇順に並べた絶対値の最後の値又は降順に並べた絶対値の最初の値を特定する処理が、符号付加部２５ｂで行われる。ここでは、時刻ｔ２で得られた三軸磁気センサ１２の第１軸の検出データ「＋Ｄｂ１２」が特定されたものとする。

次に、上記の特定した検出データと同時刻に検出された検出データを抽出する処理が、符号付加部２５ｂで行われる（ステップＳ２２）。図７に示す例では、時刻ｔ２で得られた、三軸磁気センサ１１の各軸の検出データ「＋Ｄａ１２」，「＋Ｄａ２２」，「＋Ｄａ３２」、三軸磁気センサ１２の各軸の検出データ「＋Ｄｂ１２」，「−Ｄｂ２２」，「−Ｄｂ３２」、三軸磁気センサ１３の各軸の検出データ「−Ｄｃ１２」，「−Ｄｃ２２」，「−Ｄｃ３２」が抽出される。

そして、ステップＳ１３の処理で雑音成分が除去された検出データに、ステップＳ２２の処理で抽出された検出データの符号を付加する処理が、符号付加部２５ｂで行われる（ステップＳ２３）。具体的には、図７に示す雑音除去検出データ「Ｄ１１」，「Ｄ１２」，「Ｄ１３」に、抽出された三軸磁気センサ１１の各軸の検出データ「＋Ｄａ１２」，「＋Ｄａ２２」，「＋Ｄａ３２」の符号を付加する処理が行われる。

また、図７に示す雑音除去検出データ「Ｄ２１」，「Ｄ２２」，「Ｄ２３」に、抽出された三軸磁気センサ１２の各軸の検出データ「＋Ｄｂ１２」，「−Ｄｂ２２」，「−Ｄｂ３２」の符号を付加する処理が行われる。同様に、図７に示す雑音除去検出データ「Ｄ３１」，「Ｄ３２」，「Ｄ３３」に、抽出された三軸磁気センサ１３の各軸の検出データ「−Ｄｃ１２」，「−Ｄｃ２２」，「−Ｄｃ３２」の符号を付加する処理が行われる。

以上の処理が行われることで、雑音成分が除去された検出結果である雑音除去検出データに、抽出された検出データの符号が付加された符号付加検出データが得られる。具体的には、図７に示す通り、符号付加検出データ「＋Ｄ１１」，「＋Ｄ１２」，「＋Ｄ１３」，「＋Ｄ２１」，「−Ｄ２２」，「−Ｄ２３」，「−Ｄ３１」，「−Ｄ３２」，「−Ｄ３３」が得られる。

続いて、被測定導体ＭＣ１に対する三軸磁気センサ１１，１２，１３の距離ｒ１，ｒ２，ｒ３を推定する処理が、距離推定部２５ｃによって行われる（ステップＳ１５）。具体的には、まず、図４に示す平面Γ上における三軸磁気センサ１１，１２，１３の位置ｐｉ、平面Γ上に射影された磁界ｈｉ、前述した（８），（９）式を用いて算出される磁界ｈ_Ｂを用い、前述した（１０）式に示される演算を行って、平面Γ上における被測定導体ＭＣ１の位置ｐ_Ａを求める処理が、距離推定部２５ｃによって行われる。そして、平面Γ上における被測定導体ＭＣ１の位置ｐ_Ａと、平面Γ上における三軸磁気センサ１１，１２，１３の位置ｐｉとから、被測定導体ＭＣ１に対する三軸磁気センサ１１，１２，１３の距離ｒ１，ｒ２，ｒ３を推定する処理が、距離推定部２５ｃによって行われる。

ここで、三軸磁気センサ１１の各軸の符号付加検出データは、三軸磁気センサ１１の位置に形成される磁界Ｈ１を示すものである。また、三軸磁気センサ１２の各軸の符号付加検出データは、三軸磁気センサ１２の位置に形成される磁界Ｈ２示すものである。また、三軸磁気センサ１３の各軸の符号付加検出データは、三軸磁気センサ１３の位置に形成される磁界Ｈ３を示すものである。上記の磁界ｈｉは、これら符号付加検出データで示される磁界Ｈｉ（磁界Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３）を平面Γ上に射影することによって得られるものである。

以上の処理が終了すると、被測定導体ＭＣ１（往路）に流れる電流Ｉを算出する処理が、演算部２５の電流算出部２５ｄによって行われる（ステップＳ１６）。具体的には、三軸磁気センサ１１，１２，１３の検出結果（磁界Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３）、推定された磁界Ｈ_Ｂ、及びステップＳ１５で推定された距離ｒ１，ｒ２，ｒ３を用い、前述した（１１）式に示される演算を行って、被測定導体ＭＣ１に流れる電流Ｉを算出する処理が、演算部２５の電流算出部２５ｄによって行われる。尚、上記の磁界Ｈ_Ｂは、前述した（８），（９）式を用いて磁界ｈ_Ｂを算出し、磁界ＨｉのＸ成分（ｊ^ＴＨｉ）を磁界ｈ_Ｂに追加することで推定することができる。

より具体的には、三軸磁気センサ１１，１２，１３の検出結果（磁界Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３）から推定された磁界Ｈ_Ｂを差し引いて、（１１）式中の磁界Ｈ_Ａｉ（被測定導体ＭＣ１に流れる電流Ｉによって三軸磁気センサ１１，１２，１３の位置に形成される磁界）を求める処理が行われる。そして、ステップＳ１５で推定された距離ｒ１，ｒ２，ｒ３と磁界Ｈ_Ａｉの大きさとを用いて（１１）式に示される演算が行われる。このようにして、被測定導体ＭＣ２に流れる電流Ｉによって形成される磁界の影響が排除された上で、被測定導体ＭＣ１に流れる電流Ｉが非接触で測定される。

以上の通り、本実施形態では、特定時点（時刻ｔ２）で得られた三軸磁気センサ１１，１２，１３の検出データの各々の符号情報に基づいて、雑音成分が除去された検出データ（雑音除去検出データ）に対して符号を付加し、符号が付加された検出データ（符号付加検出データ）を用いて、被測定導体ＭＣ１に流れる電流Ｉを測定するようにしている。これにより、直流及び交流に拘わらず、被測定導体に流れる電流を非接触で精度良く測定することができる。

また、本実施形態では、三軸磁気センサ１１，１２，１３が設けられたセンサヘッド１０と、演算部２５が設けられた回路部２０とが分離されてケーブルＣＢによって接続されている。これにより、センサヘッド１０の取り回しが容易になり、例えば狭い場所へのセンサヘッド１０の設置も容易に行うことができるため、より柔軟な配置が可能である。

尚、被測定導体ＭＣ１に流れる電流Ｉを測定する場合には、三軸磁気センサ１１，１２，１３の検出結果（磁界Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３から磁界Ｈ_Ｂの影響を排除したもの）と、推定された距離ｒ１，ｒ２，ｒ３とを全て用いる必要は必ずしも無い。以下の組み合わせの何れかを用いれば、被測定導体ＭＣ１に流れる電流Ｉを測定することができる。
・距離ｒ１と三軸磁気センサ１１の検出結果との組み合わせ
・距離ｒ２と三軸磁気センサ１２の検出結果との組み合わせ
・距離ｒ３と三軸磁気センサ１３の検出結果との組み合わせ

〔第２実施形態〕
〈電流測定装置の構成〉
図８は、本発明の第２実施形態による電流測定装置の要部構成を示すブロック図である。尚、図８では、図２に示した構成に対応するブロックについては、同一の符号を付してある。図８に示す通り、本実施形態による電流測定装置２は、図２に示す電流測定装置１の回路部２０に代えて回路部２０Ａを設けた構成である。回路部２０Ａは、演算部２５に零設定部２５ｅを追加したものである。

零設定部２５ｅは、三軸磁気センサ１１，１２，１３の検出結果のうち、値が予め設定された雑音閾値（閾値）以下のものについては、値を零に設定する処理を行う。尚、三軸磁気センサ１１，１２，１３の検出結果は、零設定部２５ｅによる処理を行われた後に、演算部２５によってメモリ２３に記憶される。このような零設定部２５ｅを設けるのは、電流Ｉの測定精度を高めるためである。

具体的に、三軸磁気センサ１１，１２，１３の検出結果のうち、値（絶対値）が小さなものは、雑音成分の影響によって符号がランダムに変化する場合がある。このような符号の変化（ランダムな変化）が生ずると、電流Ｉの測定値もランダムに変化してしまい、図９に示す通り、電流Ｉの測定値が不連続になって測定精度が低下する。図９は、本発明の第２実施形態で解消しようとしている電流測定値の不連続性の一例を示す図である。このような測定精度の低下を防止するために零設定部２５ｅが設けられている。尚、零設定部２５ｅに設定される雑音閾値は、三軸磁気センサ１１，１２，１３の検出結果に影響を及ぼす雑音成分及び必要となる測定精度等を考慮して設定される。

〈電流測定装置の動作〉
図１０は、本発明の第２実施形態による電流測定装置の動作の概要を示すフローチャートである。図１０に示すフローチャートは、図５に示すフローチャートのステップＳ１１とステップＳ１２との間に、ステップＳ１７を追加したものである。図１０に示すフローチャートの処理が開始されると、まず三軸磁気センサ１１，１２，１３によって、被測定導体ＭＣ１，ＭＣ２に流れる電流Ｉによって形成される磁界が検出される（ステップＳ１１）。

次に、三軸磁気センサ１１，１２，１３の検出結果を示す検出データに対する零設定処理が、零設定部２５ｅによって行われる（ステップＳ１７）。具体的には、三軸磁気センサ１１，１２，１３の検出結果の値（絶対値）と予め設定された雑音閾値とを比較し、値が雑音閾値以下のものについては、値を零に設定する処理が、零設定部２５ｅによって行われる。零設定部２５ｅによる零設定処理は、各軸の検出データに対して個別に行われる。

続いて、上記の零設定処理が行われた検出データを、メモリ２３に記憶させる処理が、回路部２０の演算部２５によって行われる（ステップＳ１２）。尚、図１０におけるステップＳ１２以後の処理は、図５に示すステップＳ１２以降の処理と同様の処理であるため、詳細な説明を省略する。

以上の通り、本実施形態では、零設定部２５ｅによって、三軸磁気センサ１１，１２，１３の検出結果を示す検出データに対して零設定処理を行って、値（絶対値）が予め設定された雑音閾値以下のものについては値を零に設定するようにしている。これにより、検出データの符号がランダムに変化しなくなり、電流Ｉの測定値が不連続になることを防止することができるから、電流Ｉの測定精度を高めることができる。

また、本実施形態においても、雑音成分が除去された検出データ（雑音除去検出データ）に対して符号を付加し、符号が付加された検出データ（符号付加検出データ）を用いて、被測定導体ＭＣ１に流れる電流Ｉを測定するようにしている。これにより、直流及び交流に拘わらず、被測定導体に流れる電流を非接触で精度良く測定することができる。

以上、本発明の実施形態による電流測定装置について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されることなく本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上述した実施形態では、センサヘッド１０に３つの三軸磁気センサ１１，１２，１３が設けられている例について説明した。しかしながら、センサヘッド１０に設けられる三軸磁気センサは、２つであっても良く、４つ以上であっても良い。

また、上述した実施形態では、三軸磁気センサ１１，１２，１３の検出結果を用いて、被測定導体ＭＣ１に対する三軸磁気センサ１１，１２，１３の距離の推定、及び、被測定導体ＭＣ１に流れる電流Ｉの測定を行う例について説明した。しかしながら、三軸磁気センサ１１，１２，１３以外に、三軸磁気センサ１１，１２，１３に対する相対的な位置関係が既知である電流測定用の専用の磁気センサを備える構成にしても良い。

この構成の場合には、例えば、三軸磁気センサの検出結果を用いて、被測定導体ＭＣ１に対する三軸磁気センサ１１，１２，１３の距離を推定し、被測定導体ＭＣ１に対する電流測定用の磁気センサの距離も推定する。そして、推定された距離（被測定導体ＭＣ１に対する電流測定用の磁気センサの距離）と電流測定用の磁気センサの検出結果とを用いて被測定導体ＭＣ１に流れる電流Ｉの測定を行うようにしても良い。

また、上述した実施形態では、三軸磁気センサ１１，１２，１３による磁界の検出が同時に（同じタイミングで）行われる場合を例に挙げて説明したが、異なるタイミングで行われても良い。磁界の検出が異なるタイミングで行われる場合には、検出時間を示す時間情報に代えて、検出順番を示す番号情報を検出データに付加してメモリ２３に記憶させれば良い。このとき、測定対象が交流の場合には、蓄積データ数を十分に大きく（少なくとも測定対象の交流の半周期分以上）とったうえで、検出順番を示す番号情報を検出データに付加してメモリ２３に記憶させることが好ましい。

また、上記実施形態では、符号付加部２５ｂが、メモリ２３に記憶された三軸磁気センサ１１，１２，１３の検出結果のうち、絶対値が最大となる検出結果が得られた時点を特定時点とする例について説明した。しかしながら、例えば、雑音成分の大きさに応じた閾値を設定しておき、メモリ２３に記憶された三軸磁気センサ１１，１２，１３の検出結果のうち、絶対値が閾値よりも大きな検出結果が得られる任意の時点を特定時点としても良い。尚、上記の雑音成分の大きさに応じた閾値は、例えば電流による磁界の影響を受けない状態で、三軸磁気センサ１１，１２，１３から出力される検出データに重畳されている雑音成分の大きさ（振幅や実効値）を超える値に設定される。

また、上述した第２実施形態において、零設定部２５ｅに設定される雑音閾値は、三軸磁気センサ１１，１２，１３の検出結果に影響を及ぼす雑音成分及び必要となる測定精度等を考慮して設定されるものとして説明した。しかしながら、雑音閾値は、符号付加部２５ｂで設定される閾値と同じ指針で設定されていても良い。つまり、例えば電流による磁界の影響を受けない状態で、三軸磁気センサ１１，１２，１３から出力される検出データに重畳されている雑音成分の大きさ（振幅や実効値）を超える値に設定されていても良い。

また、上述した実施形態では、三軸磁気センサ１１，１２が第１軸方向（ｘ軸方向）に間隔ｄ［ｍ］だけ離間し、三軸磁気センサ１１，１３が第３軸方向（ｚ軸方向）に間隔ｄ［ｍ］だけ離間している例について説明した。しかしながら、三軸磁気センサ１１，１２，１３は、感磁方向及び相対的な位置が予め規定された関係となるように配置されていれば良い。

１，２ 電流測定装置
１０ センサヘッド
１１ 三軸磁気センサ
１２ 三軸磁気センサ
１３ 三軸磁気センサ
２０ 回路部
２３ メモリ
２５ａ 雑音除去部
２５ｂ 符号付加部
２５ｃ 距離推定部
２５ｄ 電流算出部
２５ｅ 零設定部
Ｉ 電流
ＭＣ１ 被測定導体
ＭＣ２ 被測定導体

Claims (6)

1. 被測定導体に流れる電流を測定する電流測定装置であって、
   感磁方向及び相対的な位置が予め規定された関係となるように配置された複数の三軸磁気センサと、
   前記複数の三軸磁気センサの検出結果に含まれる雑音成分を除去する雑音除去部と、
   特定時点で得られた前記複数の三軸磁気センサの検出結果の各々の符号情報に基づいて、前記雑音成分が除去された検出結果に対して符号を付加する符号付加部と、
   前記符号付加部によって符号が付加された検出結果を用いて、前記被測定導体に流れる電流を求める電流演算部と、
   を備える電流測定装置。
2. 予め規定された期間、前記複数の三軸磁気センサの検出結果を蓄積する蓄積部を更に備え、
   前記符号付加部は、前記蓄積部に蓄積された検出結果のうち、絶対値が最大となる検出結果が得られた時点における前記複数の三軸磁気センサの検出結果の各々の符号情報に基づいて、前記雑音成分が除去された検出結果に対して符号を付加する、
   請求項１記載の電流測定装置。
3. 前記複数の三軸磁気センサの検出結果のうち、値が予め設定された閾値以下のものについては、値を零に設定する零設定部を備える、請求項１又は請求項２記載の電流測定装置。
4. 前記雑音除去部は、予め規定された一定の期間毎に得られる、前記複数の三軸磁気センサの各軸の検出結果に対し、平均化処理又は二乗和平方根処理を個別に行うことで、前記複数の三軸磁気センサの検出結果に含まれる前記雑音成分をそれぞれ除去する、請求項１から請求項３の何れか一項に記載の電流測定装置。
5. 前記電流演算部は、前記符号付加部によって符号が付加された検出結果を用いて、前記電流測定装置の予め規定された基準位置と前記被測定導体との距離を推定する距離推定部と、
   前記距離推定部で推定された距離を用いて前記被測定導体に流れる電流を求める電流算出部と、
   を備える請求項１から請求項４の何れか一項に記載の電流測定装置。
6. 前記複数の三軸磁気センサを備えるセンサヘッドと、
   少なくとも前記雑音除去部、前記符号付加部、及び前記電流演算部を備える回路部と、
   を備える請求項１か請求項５の何れか一項に記載の電流測定装置。