JP2023052672A - 非接触電圧測定装置のためのマルチセンサスキャナ構成 - Google Patents
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Abstract
Description
[発明が解決しようとする課題]
式中、(IO)は、導体122内のAC電圧(VO)により導電センサ126を通る信号電流であり、(IR)は、AC基準電圧(VR)により導電センサ126を通る基準電流であり、(fO)は、測定されているAC電圧(VO)の周波数であり、(fR)は、基準AC電圧(VR)の周波数である。
Claims (25)
- 絶縁導体内の交流(AC)を測定するための装置であって、
ハウジングと、
前記ハウジングに物理的に結合されたセンササブシステムであって、前記センササブシステムが、前記導体にガルバニック接触することなく、前記絶縁導体に近接して選択的に位置決め可能であり、前記センササブシステムが、前記絶縁導体と容量結合し、前記センササブシステムが、複数のセンサ素子を含む、センササブシステムと、
前記センササブシステムを少なくとも部分的に取り囲み、前記センササブシステムからガルバニック絶縁される、導電内部接地ガードであって、前記内部接地ガードが、迷走電流から前記センササブシステムを遮蔽するようにサイズ決定及び寸法決定される、導電内部接地ガードと、
前記ハウジングの少なくとも一部分を取り囲み、前記内部接地ガードからガルバニック絶縁される、導電基準遮蔽体であって、前記導電基準遮蔽体が、前記内部接地ガードと外部接地との間の電流を低減させるようにサイズ決定及び寸法決定される、導電基準遮蔽体と、
動作中に、参照周波数を有する交流(AC)基準電圧を生成する、コモンモード基準電圧源であって、前記コモンモード基準電圧源が、前記内部接地ガードと前記導電基準遮蔽体との間で電気的に結合される、コモンモード基準電圧源と、
動作中に、前記センササブシステムを通して伝導される電流を示すセンサ電流信号を生成する、信号調整回路と、
複数の制御可能なスイッチであって、前記複数のスイッチの各々が、前記センサ素子のそれぞれの1つを前記信号調整回路に選択的に電気的に結合するように動作する、複数の制御可能なスイッチと、
前記複数のスイッチ及び前記信号調整回路に通信的に結合された制御回路であって、動作中に、前記制御回路が、
前記複数の制御可能なスイッチを制御して、前記センサ素子のうちの1つを前記信号調整回路に電気的に結合させ、
前記信号調整回路からセンサ電流信号を受信し、また、
前記受信したセンサ電流信号、前記AC基準電圧、及び前記基準周波数に少なくとも部分的に基づいて、前記絶縁導体内の前記AC電圧を決定する、制御回路と、を含む、装置。 - 前記複数の制御可能なスイッチの各々が、第1の状態及び第2の状態に制御可能であり、前記第1の状態では、前記スイッチが、前記センサ素子のそれぞれの1つを前記信号調整回路に電気的に結合し、前記第2の状態では、前記スイッチが、前記センサ素子のそれぞれの1つを前記内部接地ガードに電気的に結合する、請求項1に記載の装置。
- 動作中に、前記制御回路が、
前記複数のセンサ素子各々について、
前記センサ素子に電気的に結合される前記制御可能なスイッチを制御して、前記センサ素子を前記信号調整回路に結合し、
前記残りの制御可能なスイッチを制御して、前記残りのセンサ素子を前記信号調整回路から電気的に結合解除し、
前記信号調整回路から前記センサ素子のセンサ電流信号を受信し、また、
前記複数のセンサ素子のうちのどの1つが最大の大きさを有するセンサ電流信号を生成するのかを決定し、
前記複数の制御可能なスイッチを制御して、前記センサ素子のうちの1つを前記信号調整回路に電気的に結合させ、前記制御回路が、前記複数の制御可能なスイッチを制御して、前記最大の大きさを有するセンサ電流信号を生成すると決定された前記センサ素子を前記信号調整回路に電気的に結合させる、請求項1に記載の装置。 - 動作中に、前記制御回路が、
前記複数のセンサ素子各々について、
前記センサ素子に電気的に結合される前記制御可能なスイッチを制御して、前記センサ素子を前記信号調整回路に結合し、
前記残りの制御可能なスイッチを制御して、前記残りのセンサ素子を前記信号調整回路から電気的に結合解除し、
前記信号調整回路から前記センサ素子のセンサ電流信号を受信し、また、
前記センサ素子の各々の前記受信したセンサ電流信号に少なくとも部分的に基づいて、試験中の前記導体の物理的特性を決定する、請求項1に記載の装置。 - 前記物理的特性が、試験中の前記導体の物理的寸法、又は試験中の前記導体の物理的位置、のうちの少なくとも1つを含む、請求項4に記載の装置。
- 動作中に、前記制御回路が、前記センサ素子の各々の前記受信したセンサ電流信号の分配の分析を介して、試験中の前記導体の物理的特性を決定する、請求項4に記載の装置。
- 前記信号調整回路が、増幅器、フィルタ、又はアナログ-デジタル変換器のうちの少なくとも1つを備える、請求項1に記載の装置。
- 前記センササブシステム及び前記内部接地ガードが、それぞれ、非平面形状である、請求項1に記載の装置。
- 動作中に、前記制御回路が、
前記受信したセンサ電流信号をデジタル信号に変換し、
前記デジタル信号を処理して、前記センサ電流信号の周波数領域表現を取得する、請求項1に記載の装置。 - 前記制御回路が、前記センサ電流信号の前記周波数領域表現を取得するために、高速フーリエ変換(FFT)を実装する、請求項9に記載の装置。
- 前記コモンモード基準電圧源が、前記制御回路によって実装された前記FFTのウインドウによって同相で前記AC基準電圧を生成する、請求項10に記載の装置。
- 前記制御回路が、前記センサ電流信号を処理して、絶縁導体電流成分及び基準電流成分を決定し、前記絶縁導体電流成分が、前記絶縁導体内の前記電圧により前記センサ素子を通して伝導される前記電流を示し、前記基準電流成分が、前記コモンモード基準電圧源の前記電圧により前記センサ素子を通して伝導される前記電流を示す、請求項1に記載の装置。
- 前記制御回路が、前記センサ電流信号の前記決定された絶縁導体電流成分の周波数を決定する、請求項12に記載の装置。
- 前記制御回路が、前記絶縁導体電流成分、前記基準電流成分、前記絶縁導体電流成分の前記周波数、前記基準周波数、及び前記AC基準電圧に基づいて、前記絶縁導体内の前記AC電圧を決定する、請求項13に記載の装置。
- 絶縁導体内の交流(AC)電圧を測定するために装置を動作させる方法であって、前記装置が、ハウジングと、前記ハウジングに物理的に結合されたセンササブシステムであって、前記センササブシステムが、前記導体にガルバニック接触することなく、前記絶縁導体に近接して選択的に位置決め可能であり、前記センササブシステムが、前記絶縁導体と容量結合し、前記センササブシステムが、複数のセンサ素子を備える、センササブシステムと、前記センササブシステムを少なくとも部分的に取り囲み、前記センササブシステムからガルバニック絶縁される、導電内部接地ガードであって、前記内部接地ガードが、迷走電流から前記センササブシステムを遮蔽するようにサイズ決定及び寸法決定される、導電内部接地ガードと、前記ハウジングの少なくとも一部分を取り囲み、前記内部接地ガードからガルバニック絶縁される、導電基準遮蔽体であって、前記導電基準遮蔽体が、前記内部接地ガードと外部接地との間の電流を低減させるようにサイズ決定及び寸法決定される、導電基準遮蔽体と、を備え、前記方法が、
コモンモード基準電圧源に、基準周波数を有する交流(AC)基準電圧を生成させることであって、前記コモンモード基準電圧源が、前記内部接地ガードと前記導電基準遮蔽体との間に電気的に結合される、生成させることと、
複数の制御可能なスイッチを制御して、前記センサ素子のうちの1つを信号調整回路に電気的に結合させることと、
前記信号調整回路からセンサ電流信号を受信することと、
前記受信したセンサ電流信号、前記AC基準電圧、及び前記基準周波数に少なくとも部分的に基づいて、前記絶縁導体内の前記AC電圧を決定することと、を含む、方法。 - 前記複数のセンサ素子各々について、
前記センサ素子に電気的に結合される前記制御可能なスイッチを制御して、前記センサ素子を前記信号調整回路に結合することと、
前記残りの制御可能なスイッチを制御して、前記残りのセンサ素子を前記信号調整回路から電気的に結合解除することと、
前記信号調整回路から前記センサ素子のセンサ電流信号を受信することと、
前記複数のセンサ素子のうちのどの1つが最大の大きさを有するセンサ電流信号を生成するのかを決定することと、を更に含み、前記複数の制御可能なスイッチを制御して、前記センサ素子のうちの1つを前記信号調整回路に電気的に結合させることが、前記複数の制御可能なスイッチを制御して、前記最大の大きさを有するセンサ電流信号を生成すると決定された前記センサ素子を前記信号調整回路に電気的に結合させることを含む、請求項15に記載の方法。 - 前記複数のセンサ素子各々について、
前記センサ素子に電気的に結合される前記制御可能なスイッチを制御して、前記センサ素子を前記信号調整回路に結合することと、
前記残りの制御可能なスイッチを制御して、前記残りのセンサ素子を前記信号調整回路から電気的に結合解除することと、
前記信号調整回路から前記センサ素子のセンサ電流信号を受信することと、
前記センサ素子の各々の前記受信したセンサ電流信号に少なくとも部分的に基づいて、試験中の前記導体の物理的特性を決定することと、を更に含む、請求項15に記載の方法。 - 物理的特性を決定することが、前記絶縁導体の物理的寸法又は前記絶縁導体の物理的位置のうちの少なくとも1つを決定することを含む、請求項17に記載の方法。
- 前記絶縁導体の物理的特性を決定することが、前記センサ素子の各々の前記受信したセンサ電流信号の分配を分析することを含む、請求項17に記載の方法。
- 絶縁導体内の交流(AC)を測定するための装置であって、前記装置が、
前記導体にガルバニック接触することなく、前記絶縁導体に近接して選択的に位置決め可能なセンササブシステムであって、前記センササブシステムが、前記絶縁導体と容量結合し、前記センササブシステムが、複数のセンサ素子を含む、センササブシステムと、
動作中に、前記センササブシステムを通して伝導された電流を示すセンサ電流信号を生成する、信号調整回路と、
複数の制御可能なスイッチであって、前記複数のスイッチの各々が、前記センサ素子のそれぞれの1つを前記信号調整回路に選択的に電気的に結合するように動作する、複数の制御可能なスイッチと、を備える、装置。 - 前記信号調整回路及び前記制御可能なスイッチに通信的に結合された制御回路を更に備え、動作中に、前記制御回路が、
前記複数の制御可能なスイッチを制御して、前記センサ素子のうちの1つを前記信号調整回路に電気的に結合させ、
前記信号調整回路からセンサ電流信号を受信し、また、
前記受信したセンサ電流信号に少なくとも部分的に基づいて、前記絶縁導体内のAC電圧を決定する、請求項20に記載の装置。 - 前記複数の制御可能なスイッチの各々が、第1の状態及び第2の状態に制御可能であり、前記第1の状態では、前記スイッチが、前記センサ素子のそれぞれの1つを前記信号調整回路に電気的に結合し、前記第2の状態では、前記スイッチが、前記センサ素子のそれぞれの1つを前記内部接地ガードに電気的に結合する、請求項21に記載の装置。
- 絶縁導体内の交流(AC)を測定するための装置であって、
ハウジングと、
前記ハウジングに物理的に結合されたセンササブシステムであって、前記センササブシステムが、前記導体にガルバニック接触することなく、前記絶縁導体に近接して選択的に位置決め可能であり、前記センササブシステムが、前記絶縁導体と容量結合し、前記センササブシステムが、複数のセンサ素子を含む、センササブシステムと、
前記センササブシステムを少なくとも部分的に取り囲み、前記センササブシステムからガルバニック絶縁される、導電内部接地ガードであって、前記内部接地ガードが、迷走電流から前記センササブシステムを遮蔽するようにサイズ決定及び寸法決定される、導電内部接地ガードと、
前記ハウジングの少なくとも一部分を取り囲み、前記内部接地ガードからガルバニック絶縁される、導電基準遮蔽体であって、前記導電基準遮蔽体が、前記内部接地ガードと外部接地との間の電流を低減させるようにサイズ決定及び寸法決定される、導電基準遮蔽体と、
動作中に、参照周波数を有する交流(AC)基準電圧を生成する、コモンモード基準電圧源であって、前記コモンモード基準電圧源が、前記内部接地ガードと前記導電基準遮蔽体との間で電気的に結合される、コモンモード基準電圧源と、
動作中に、前記センササブシステムを通して伝導される電流を示すセンサ電流信号を生成する、信号調整回路と、
複数の制御可能なスイッチであって、前記複数のスイッチが、前記センサ素子の種々の組み合わせを前記信号調整回路に選択的に電気的に結合するように動作する、複数の制御可能なスイッチと、
前記複数のスイッチ及び前記信号調整回路に通信的に結合された制御回路であって、動作中に、前記制御回路が、
前記複数の制御可能なスイッチを制御して、前記センサ素子の組み合わせを前記信号調整回路に電気的に結合させ、前記センサ素子の組み合わせが、前記複数のセンサ素子のうちの1つ以上を備え、
前記信号調整回路から少なくとも1つのセンサ電流信号を受信し、
前記受信した少なくとも1つのセンサ電流信号、前記AC基準電圧、及び前記基準周波数に少なくとも部分的に基づいて、前記絶縁導体内の前記AC電圧を決定する、制御回路と、備える、装置。 - 前記センサ素子の前記組み合わせが、複数の隣接するセンサ素子を備える、請求項23に記載の装置。
- 前記センサ素子の前記組み合わせが、単一のセンサ素子、複数の隣接するセンサ素子、隣接しない少なくとも2つの、又は全ての前記センサ素子、のうちの少なくとも1つを備える、請求項23に記載の装置。
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