JP5798863B2

JP5798863B2 - 電流プローブ、電流プローブ計測システム及び電流プローブ計測方法

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Publication number: JP5798863B2
Application number: JP2011213708A
Authority: JP
Inventors: 船戸　裕樹; 裕樹船戸; 須賀　卓; 卓須賀
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2015-10-21
Anticipated expiration: 2031-09-29
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Description

本発明は電流プローブに関する。

本技術分野の背景技術として、特許文献１（特開２０００−２１４２００号公報）がある。この特許文献１には、「ループコイルと伝送路よりなる近磁界プローブについて、導電性部材で、検知部の先端コイル側に開口部を持たせて全体を一体的に覆ったこと、または、導電性部材で先端コイル付近まで一体で覆った近磁界プローブについて、平面に配置した先端コイルの配置面と導電性部材の間隔を測定対象の間隔に合わせて配置する」構造が記載されている。

特開２０００−２１４２００号公報

近年、電子機器におけるＥＭＣ（Electro-Magnetic Compatibility）設計開発が重要視されており、この対策において電磁波を可視化計測する手段としてセンサやプローブが必要不可欠となっている。また、電子機器構造の複雑化や微細化に伴い、測定対象が多様化するとともに局所的な測定の精度向上が求められている。

例えば基板上に並列して配置されている複数のコネクタピンやハーネス等の一部を測定対象とする際に、測定対象とする部材に隣接して配置されている部材において電流が発生した場合には、不要磁界が発生することになり、この不要磁界の干渉の影響によって測定対象の電流が発生する磁界の検出感度が低下する問題が生じる。

特許文献１には、ループコイル型磁界センサを導電性部材で覆い、先端に開口部を設けることで周囲の環境電磁界による不要な誘起電圧を低減する構造が示されている。しかし、この構造では周囲の電磁界を遮断するように磁界センサを導電性部材で覆うとすると、周囲の電磁界だけでなく測定対象の磁界についても先端に設けた開口部から侵入する以外は殆ど遮断してしまうため信号対雑音比としての磁界検出感度の改善幅は非常に小さい。

また、測定対象の磁界検出を十分に行うように磁界センサを導電性部材で覆うようにすると測定対象の周囲で発生する不要磁界の干渉の影響が大きくなり、結果的に信号対雑音比としての磁界検出感度の改善幅は非常に小さいものとなる。

また、特許文献１に記載のプローブはプリント基板などの平板に印刷等でループコイルを形成する構造のため、コネクタピンやハーネス電流を測定する際にはピンやハーネスに対してプローブの位置を決め難く、測定対象に対するプローブの位置ずれがそのまま電流検出精度の低下につながることとなる。

そこで、本発明は、電流計測において測定対象に隣接する非測定対象から発生する不要磁界の影響による測定誤差を低減する電流プローブを提供する。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、電流プローブにおいて、磁界を検出するセンサと、前記センサに接続された伝送線路と、前記センサの先端部より前方方向に突出し、前記センサに対向するように設けられた一対の板状導体性部材と、前記板状導体性部材の位置調整機構と、を有し、前記板状導体性部材の突出部分で囲まれた、前記センサの前方は開口していることを特徴とする。

本発明によれば、電流計測において測定対象に隣接する非測定対象から発生する不要磁界の影響による測定誤差を低減することができる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

電流プローブを用いた測定システムの構成図である。実施例１の電流プローブの斜視図である。電流プローブの計測原理を説明した図である。不要磁界が及ぼす計測誤差の原理を説明した図である。従来の電流プローブの構造図である。実施例１の電流プローブを用いた電流計測時の側面図である。実施例１の電流プローブを用いた電流計測時の上面図である。実施例１の電流プローブと従来の電流プローブにおける不要誘起電圧の周波数特性のグラフである。電流プローブの測定対象に対する位置ずれの模式図である。電流プローブの測定対象に対する位置ずれ量と計測誤差のグラフである。実施例２の電流プローブの構造図である。実施例３の電流プローブの上面図である。実施例３の電流プローブのｘ−ｘ′方向からみた側面図である。実施例４の電流プローブの構造図である。本発明の電流プローブにおける伝送線路を屈曲させた構成図である。伝送線路を屈曲させた本発明の電流プローブを用いた測定システムの構成図である。

以下、本発明に係る電流プローブの実施例を図面を用いて説明する。

本実施例では、特に高精度かつ高感度にピンやハーネスを流れる電流を測定できるプローブの例を説明する。また、測定対象として電子機器の基板に実装されたコネクタピンの場合について記述するが、対象はピンに限定するものではなく、ハーネス等の複数の線電流が集まっているものや他の測定対象に対しても適用が可能である。

図１は、本実施例の電流プローブを用いた測定系構成図の例である。
電流プローブ６００は、ケーブル６０１とアンプ６０２を介して測定器であるスペクトラムアナライザ６０６に接続されて用いられる。図１においては、電流プローブ６００を測定対象である基板６０３上に実装されたコネクタ６０４のピン６０５に近づけて電流を計測することができる。なお、計測原理については後述する。また、アンプ６０２は必要に応じて用いればよく、測定器はスペクトラムアナライザ６０６が一般的であるがオシロスコープなどを用いてもよい。

図２は、本実施例の電流プローブの構成図の斜視図である。図２に示すように本実施例の電流プローブは、磁界センサ１００、伝送線路１０１、伝送線路ＧＮＤ１０２、導体板１０３を有する構成である。本実施例の磁界センサ１００はループコイルであり、磁界センサ１００はループコイルに発生する誘起電圧を測定器に伝達するための伝送線路１０１に接続されている。ループコイルは磁界を検出し、電圧や電流に変換するセンサにおいて、高周波磁界に対しても高い感度を有しつつ作製が容易であるという利点をもつ。ただし、磁界センサはループコイルに限らず、ホール素子などを用いる構成であってもよい。

伝送線路１０１は、マイクロストリップライン構造またはストリップライン構造が適している。マイクロストリップラインまたはストリップライン構造は周囲の磁界の影響を受けにくいため、不要磁界による検出誤差をさらに低減することができる。また、伝送線路１０１は接続されるケーブル、または、測定器のインピーダンスに合わせた特性インピーダンスとなるよう設計することが望ましい。

この伝送線路１０１の両側には、互いに対向する伝送線路ＧＮＤ１０２が配置されており、この構造によって周囲の電磁界が伝送線路１０１に結合する量を低減する効果がある。

導体板１０３は伝送線路ＧＮＤ１０２の外側、すなわち伝送線路１０１側とは反対側において、磁界センサ１００に対向するとともに、磁界センサ１００の先端部よりも前方に、すなわち電流プローブの先端側方向に突出するように配置されている。本実施例では図２に示すように磁界センサ１００と伝送線路１０１との接続側と反対側方向に突出するようにして配置されている。そして、導体板１０３は伝送線路ＧＮＤ１０２と接続部品１１１を介して接続されている。

導体板１０３は伝送線路ＧＮＤ１０２と接続されることで導体板１０３の電位が伝送線路ＧＮＤ１０２と同電位となる為、導体板１０３に近接するピンの電位変動により導体板に生じる不要な誘起電圧、即ち磁界測定におけるノイズ成分を低減することができる。導体板１０３は銅などの導体を用いればよいが、導体以外にも透磁率が高く導電率が低いフェライト等の材料でも良い。磁性体の場合、隣接ピン電流が生成する不要磁界が磁性体に集中し、磁界センサ側へ漏れなくなるため、導電率が高い導体を用いた場合と同様に磁界センサへの不要磁界の影響を低減する効果を得ることができる。

図２に示すように磁界センサ１００、伝送線路１０１、伝送線路ＧＮＤ１０２及び導体板１０３は上記構成のようにして一体に接続された構造となっており、これらの構造体は測定の際にループコイルや導体板１０３が測定対象のピン等に接触しないように樹脂などの絶縁体２００で覆われている。絶縁体２００によって少なくともループコイルと導体板１０３が覆われていることが望ましい。

そして本実施例の電流プローブの先端部は、導体板１０３が磁界センサ１００より電流プローブの先端方向に突出しており、突出した導体板１０３の内側、すなわち磁界センサ１００側に測定対象が挿入されて計測が可能となるように、磁界センサ１００の先端部前方は導体板１０３と対向する面方向において開口された形状を有している。例えば、本実施例の電流プローブの先端部は図２に示すように凹形状の構造を有している。この構造を有することにより、測定対象ピンをプローブ先端の凹形状部に挿入して計測すれば、測定対象ピンと隣接する非測定対象ピンとの間に導体板が挿入されるようになるため、非測定対象ピンで生じる不要磁界の影響を低減し測定対象の計測誤差を低減することができる。

次に図３を用いて、電流プローブが測定対象ピン１０４に流れる電流を計測する原理と、図４を用いて導体板１０３が隣接ピンに流れる電流が生成する不要磁界の影響を低減する原理について説明する。

まず、図３に示すように測定対象ピン１０４に電流が流れることによってピンの周囲に磁界１０５が発生する。この磁界１０５を測定するために、電流プローブの磁界センサ１００を測定対象ピン１０４に近接するように設置して計測する。このとき測定対象ピン１０４を流れる電流が生成する磁界１０５の一部が磁界センサ１００であるループコイルに鎖交し、ループコイルの両端に誘導電圧を誘起する。この誘起された電圧の強度と位相をスペクトラムアナライザ６０６などの測定器で測定し、電圧を磁界に換算し、磁界を電流に換算することで測定対象を流れる電流値の強度と位相を取得することができる。ループコイルの面積をＳ（ｍ^２)、周波数をｆ（Ｈｚ)、透磁率をμ、ループコイルに鎖交する磁界をＨ（Ａ／ｍ)とすると、ループコイルに誘起する電圧Ｖｈ（Ｖ)は数（１）のように表すことができる。

（数１）
Ｖｈ＝２・π・ｆ・μ・Ｓ・Ｈ

しかし図４に示すように測定対象ピン以外に複数のピンが並列されている場合には、測定対象ピンに隣接するピンにも電流が流れており、この電流によって隣接ピン１０６の周囲にも磁界が発生する。隣接ピンに流れる電流が生成する磁界の一部も同様にループコイルに鎖交してしまい、不要な誘起電圧を生じるため、誤差の原因となる。

従来の電流プローブの構造を図５に示す。従来のプローブ構造では磁界センサと導体板が先端方向に対して同位置で対向するように配置された構造を有する。このとき隣接ピンで発生する不要磁界１０７は図５に示すような軌道を描くため、導体板によって打ち消すことのできない磁界が磁界センサ１００に鎖交し、電流測定に影響を受けることになる。

これに対して、本実施例の電流プローブを用いた磁界計測では、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、まず測定対象ピン１０４が突出した導体板１０３の間に挿入されるように、すなわち電流プローブ先端部の凹形状部に挿入されるように本実施例の電流プローブを設置する。図６（ａ）は本実施例の電流プローブを用いたピン電流計測時の構成図の側面図、図６（ｂ）は本実施例の電流プローブを用いたピン電流計測時の構成図の上面図である。

本実施例の電流プローブの構造では、伝送線路ＧＮＤ１０２よりさらに外側にループコイルよりもプローブ先端方向に突き出した導体板１０３が、隣接ピン１０６と測定対象ピン１０４の間に、かつ測定対象ピン１０４と隣接ピン１０６を結ぶ線分よりもプローブの先端方向に突き出るように配置されており、また、導体板１０３が隣接ピン１０６の近傍に配置されることで隣接ピン１０６に流れる電流が発生する不要磁界１０７を打ち消すように、導体板１０３に隣接ピンを流れる電流と逆方向の打ち消し電流１０８が流れ、不要磁界１０７を打ち消す方向の磁界１０９を発生する。これにより、隣接ピン電流に起因し発生するループコイルへの不要な鎖交磁界および不要な誘起電圧を低減することができる。

導体板１０３は、不要な磁界の打ち消し効果を大きくするために、少なくとも磁界センサ１００よりもプローブ先端方向に突き出ている構造である必要がある。また、隣接電流による磁界の打ち消し効果においては、導体板１０３と隣接ピン１０６との距離が近いほど打ち消し効果が大きくなる。これは、距離が近いほど隣接ピン１０６を流れる電流が導体板１０３に誘導する打ち消し電流１０８が大きくなり、より隣接ピン１０６の電流の大きさに近くなることで打ち消し電流１０８が発生する磁界１０９が大きくなるためである。

また、隣接ピンの電流が発生する磁界がループコイルに鎖交するのを防ぐため、導体板１０３の高さ方向の大きさはループコイルの同方向の大きさ以上とすることが望ましく、また、測定対象物の大きさに対して測定の制御性を損なわない範囲で導体板は大きくすると良い。これは、導体板とループコイルの間に設けた絶縁体を経路として侵入しループコイルに鎖交する周囲の不要な磁界を少しでも低減するためである。

さらに、導体板１０３の厚さは、測定周波数範囲の最も低い周波数における導体板１０３の材料に対する表皮深さよりも厚くすることが望ましい。これにより、隣接ピン１０６に流れる電流が生成する磁界１０５を打ち消す際に、導体板１０３の表皮に打ち消し電流が流れても導体板の薄膜化による損失の影響を最小に抑えた状態で打ち消し効果を得ることができる。

本実施例の電流プローブを用いた場合の不要磁界を低減する効果について、従来の電流プローブを用いた場合と比較して説明する。ここでは、従来の電流プローブを用いた測定状態を図５に示すものとし、本実施例の電流プローブを用いた場合の測定状態を図６（ｂ）の上面図に示すものとする。

図５に示すように従来技術の電流プローブ構造では、導体板がプローブの伝送線路用GNDまたはセンサ部を覆うために設けられているため、電流プローブの先端部は磁界センサ１００及び導体板１０３の位置関係によって平坦な構造となっている。一方、図６（ｂ）の上面図に示すように、本実施例の電流プローブは隣接ピン１０６に流れる電流が発生する不要磁界を打ち消すように、ループコイル部よりも先端方向に突出した導体板１０３を設け、先端部は凹形状の構造を有している。これらそれぞれの構造について、隣接ピンに電流が流れた時の電流プローブへの誘起電圧を電磁界解析により求め比較した。

図７は、本実施例の電流プローブと従来技術のプローブについて電磁界解析により隣接ピン電流が発生する磁界による誘起電圧の周波数特性を計算した結果の例である。
横軸は周波数、縦軸は隣接ピン電流が生成する不要磁界によるプローブへの誘起電圧を１０ＭＨｚから１ＧＨｚの範囲で解析した結果である。全周波数範囲で、本実施例の構造における不要誘起電圧は従来技術における不要誘起電圧に比べて１／１０以下に低減できていることがわかる。図７においては１ＧＨｚまでの結果を示しているが、不要誘起電圧の低減メカニズムは周波数に依存しないため、１ＧＨｚ以上においても同様の効果を得ることができる。

本実施例における電流プローブでは、測定対象の電流に隣接する電流が生成する不要磁界を打ち消す構造を実現しつつ、測定対象の電流に対して磁界センサの位置を簡易に固定できる構造を有する。これを次に説明する。

図８は電流プローブの測定対象に対する位置ずれの模式図であり、図９は電流プローブの測定対象に対する位置ずれ量と計測誤差のグラフであり、プローブ位置のずれ量Ｚ（ｍｍ)に対してどの程度の誤差が生じるかを計算した条件とその結果である。
図８に示すように、測定対象ピン１０４と磁界センサ１００の中心位置との距離をＲ（ｍｍ）とし、測定対象ピン１０４に対する磁界センサの横方向の位置ずれ量をＺ（ｍｍ）とする。上記条件において、位置ずれ量Ｚに対する計測誤差の結果が図９のグラフのようになる。

図９に示すように、磁界センサ１００の中心位置と測定対象電流の距離Ｒ（ｍｍ)を０．５（ｍｍ)とすると、プローブ位置が１（ｍｍ)ずれたときに誤差は５０％以上となり、プローブの位置ずれが測定誤差に大きく影響することがわかる。

本実施例のプローブ構造は、磁界センサ１００に対向するように配置された導体板１０３が磁界センサ１００よりもプローブ先端方向、すなわち測定対象方向に突出しており、プローブの先端が凹形状を有しているため、この凹形状部に測定対象のピンを挿入するようにして、測定対象と磁界センサの位置を合わせて固定できるため、この位置ずれによる測定誤差を低減することが可能となる。

また、磁界センサ１００、伝送線路１０１及び隣接する電流の不要磁界を打ち消すための導体板１０３はそれぞれプリント基板で構成すると簡易に作成できる。この際、それぞれの基板は一枚基板としても良く、また別基板としてはんだ等により接続しても良い。なお、プリント基板で構成することに関しては本実施例に限らず、他の実施例においても適用可能である。

本実施例では、測定対象電流に隣接する非測定対象に流れる電流が生成する不要磁界による測定誤差を低減する効果を高めるプローブの構造例を説明する。
図１０は、本実施例の電流プローブの構造図の例である。
本実施例の電流プローブは、磁界を検出する磁界センサ１００と、磁界センサと接続された伝送線路１０１と、伝送線路ＧＮＤ１０２及び隣接ピン電流の不要磁界を打ち消すための導体板１０３を有し、導体板１０３が電流プローブの幅方向に調整可能な可動部品９００を用いて伝送線路ＧＮＤ１０２に接続された例である。このように導体板１０３の位置を可動させることによって、測定対象電流が流れるピンやハーネスと隣接ピンまたは隣接ハーネス間の距離が異なる条件に対しても、隣接ピンの直近に導体板１０３を配置することができる。

可動部品９００の一例として、弾性体部材が挙げられる。ここでは弾性体部材の例としてバネを用いた構造を説明する。このバネにおいては、バネが伸びた状態の長さｄが測定対象と不要磁界を発生する対象との距離よりも大きいものを選択する。これにより、バネを縮めた状態で測定対象ピン１０４と両側に隣接された隣接ピン１０６の間に導体板１０３を差し込み、バネを縮める力を弱めるとバネが伸びようとする力、すなわち二枚の導体板１０３が隣接ピン１０６を中央の測定対象ピン１０４から離れようとする方向に力が働き、結果として導体板１０３を隣接ピン１０６に押し当てることが出来る。

この例のように磁界センサ１００と両横に設ける導体板１０３の距離を可変とすることでより多種多様な測定対象に対してプローブを再作成することなく不要磁界低減効果を得ることができる。また、測定用磁界センサ１００の両側の導体板１０３を隣接する不要磁界を生成する源となる電流の直近に配置することで、不要磁界低減効果を高めることができる。さらに、伝送線路ＧＮＤ１０２と導体板１０３を接続する可動部品９００とするバネが縮もうとする力を用いて、測定対象のピンを本発明の電流プローブが有する凹形状部に挿入し挟むことで、電流プローブ位置を簡易に固定することができ、電流プローブの磁界センサの位置ずれによる測定誤差を低減することが可能となる。

また、測定対象ピン１０４と非測定対象である隣接ピン１０６との距離に応じて、左右の導体板１０３で異なる大きさや弾性力を有するバネを用いた構成でもよい。

本実施例では、可動部品９００の例として弾性体部材であるバネを用いて説明したが、測定対象ピンと隣接する非測定対象ピンとの距離に応じて、磁界センサと導体板の距離を合わせられるように導体板を可動できる接続部材や機構であれば、バネや弾性体部材に限らず他の構成であってもよい。

本実施例では、測定対象電流が生成する磁界を検出する感度を高めるプローブの構造例を説明する。
図１１（ａ）、（ｂ）は本実施例の電流プローブの構造図の例である。
本実施例の電流プローブは、磁界を検出し電圧に変換する磁界センサ１００と、磁界センサ１００と接続された伝送線路１０１と、伝送線路ＧＮＤ１０２と、隣接ピン電流の不要磁界を打ち消すための導体板１０３とを有し、導体板１０３を電流プローブの長さ方向に調整可能な可動機構を用いて伝送線路ＧＮＤ１０２と接続した例である。本実施例で説明する導体板の長さ方向の可動機構は、導体板基板にスリットを設け、導体板基板をスライドさせて可動できるようにした構成例である。

図１１（ａ）は本実施例の電流プローブの上面図である。磁界センサ１００は伝送線路１０１に接続されており、伝送線路１０１の外側には伝送線路ＧＮＤ１０２が対向して配置されている。伝送線路１０１の外側には、磁界センサ１００に対向するようにして導体板１０３を有する導体板基板が配置されている。そして導体板基板にはスリット１１０が設けられており、伝送線路ＧＮＤ１０２に固定接続された接続部品１１１がスリット１１０を通して導体板１０３に接続されている。

図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＸからＸ′方向に向かって見た時の導体板基板の側面図である。図１１（ｂ）に示すように導体板基板の高さ方向の上部と下部にそれぞれ長方形の開口部であるスリット１１０が設けられており、伝送線路ＧＮＤ１０２に固定接続された接続部品１１１がスリット１１０に挿入されて導体板１０３に接続されている。

このとき導体板基板を電流プローブの長さ方向に移動させようとすると、スリット１１０によって導体板基板が移動方向にスライドするため、導体板１０３を長さ方向に可動できる。これにより、実際の測定で本体基板がピンに押し当るよりも先に導体板基板が他の固定物に突き当たってしまう場合など，本体基板のループコイルと測定対象の電流の距離が大きくなってしまい感度が低下してしまう場合に、導体板基板をスライドさせることで本実施例の電流プローブ先端部の凹形状のくぼみ量を適切な長さに変化させ、本体基板が測定対象物に突き当たる用に調整でき、測定対象電流の検出感度を高めることができる。

また、導体板基板の導体板１０３と伝送線路ＧＮＤ１０２とを導体部材を用いた接続部品１１１で接続することで、導体板１０３の電位が伝送線路ＧＮＤ１０２と同電位となる為、導体板１０３に近接するピンの電位変動により導体板に生じる不要な誘起電圧、即ち磁界測定におけるノイズ成分を低減することができる
本実施例においては電流プローブの長さ方向に調整可能な可動機構として、スリットを設ける構造としているが、これに限らず他の可動機構を用いてもよい。また、スリットの数や形状については本実施例に限定されるものではない。

本実施例では、測定対象に隣接する非測定対象を流れる電流が生成する不要磁界の影響を低減する構造を保持しつつ、測定対象電流が生成する磁界に対する測定感度を向上するプローブの構造例を説明する。

図１２は、本実施例の電流プローブの構造図の例である。本実施例は、隣接する電流の不要磁界を低減すると共に、測定対象の電流が発生する磁界に対する感度を向上する構造の例である。本実施例の電流プローブは隣接電流による不要磁界を打ち消すための導体板１０３を有し、図１２に示すように導体板１０３の内側に、当該導体板１０３に対向するようにして透磁率が１よりも大きい磁性体材料１０００から成る磁性体の層を設け、磁界センサ１００として用いるループコイルの間に磁性体層が連通するようにして、磁性体材料１０００をビア１００１で接続している。

このようにすることで、測定対象のピンやハーネスを流れる電流が発生する磁界が磁性体に集中するため、ループコイル内部を鎖交する磁界が大きくなり、結果としてループコイルに誘起する電圧を同じ測定対象電流に対して大きくすることができる。すなわち、磁界を検出する感度を高くすることができる。磁性体は例えばフェライトを用いればよい。

また、電流プローブに関してプリント基板の場合、多層構造とすることで磁界センサ１００の層を中心としてその両側に磁性体層、その両側に導体板層を設け、二つの磁性体層は磁界センサ１００、すなわちループコイルのループ内部を通すように複数のビアで接続すればよい。

本実施例では、電子機器の基板等に実装されたコネクタピンの電流を簡易に測定するための屈曲した伝送線路を有するプローブの構造例を説明する。
図１３は、本実施例の電流プローブにおいて伝送線路を屈曲させた構成図の例であり、また電流プローブをプリント基板で構成したものである。多層基板構成とすることで磁界センサ１００、伝送線路１０１、伝送線路ＧＮＤ１０２、導体板１０３、ケーブル接続用パッド５００を導体パターンで形成している。

図１４は伝送線路を屈曲させた本発明の電流プローブを用いた測定システムの構成図である。電流プローブは伝送線路１０１の後端部に設けられたケーブル接続用パッド５００においてケーブル６０１と接続されて、アンプ６０２を介してスペクトラムアナライザ６０６に接続されて用いられる。

伝送線路１０１は図１３の例のように屈曲させた構造とすることで、基板上に実装されたコネクタのピンにプローブを接触させる際、基板にプローブの一部を押し当てることによって測定の簡便性を向上させることができる。

伝送線路の屈曲位置や屈曲の角度・形状は図１３の例に限るものではなく、測定対象物の形状に合わせて変更すればよい。また、プローブの位置制御を電磁界探査装置などの機械によって行う場合にも、伝送線路を屈曲させることでプローブ位置の制御が容易になるという利点がある。

これまで本発明の電流プローブ構造について説明したが、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

例えばプローブはシリコンなどの集積回路に用いられる半導体プロセスで実現してもよい。磁界センサ１００はループコイルに限らず、ホール素子などの磁界検出素子を用いても良い。アンプ等の増幅回路は電流プローブ基板上に集積化しても良い。測定対象はピンやハーネスを想定して記述したが、線電流が複数集合しているもの、例えば基板のパターンなどに対しても適用できる。測定対象の形状に関しても円柱形状に限るものではない。また、磁界センサを含む電流プローブ部分の両側に導体板が配置される例を示したが、導体板は片側、または左右だけでなく磁界センサの上下に配置しても良い。

１００…磁界センサ
１０１…伝送線路
１０２…伝送線路ＧＮＤ
１０３…導体板
１０４…測定対象ピン
１０５…対象ピン電流の磁界
１０６…隣接ピン
１０７…不要磁界
１０８…打ち消し電流
１０９…打ち消し磁界
１１０…スリット
１１１…接続部品
２００…絶縁体
５００…ケーブル接続用パッド
６００…電流プローブ
６０１…ケーブル
６０２…アンプ
６０３…基板
６０４…コネクタ
６０５…ピン
６０６…スペクトラムアナライザ
９００…可動部品
１０００…磁性体
１００１…ビア

Claims

磁界を検出するセンサと、
前記センサに接続された伝送線路と、
前記センサの先端部より前方方向に突出し、前記センサに対向するように設けられた一対の板状導体性部材と、
前記板状導体性部材の位置調整機構と、を有し、
前記板状導体性部材の突出部分で囲まれた、前記センサの前方は開口していることを特徴とする電流プローブ。
請求項１に記載の電流プローブであって、
前記電流プローブの先端部は凹形状を有していることを特徴とする電流プローブ。
請求項に１または２のいずれかに記載の電流プローブであって、
前記センサは、コイル状のループ導体であることを特徴とする電流プローブ。
請求項に１または２のいずれかに記載の電流プローブであって、
前記センサは、ホール素子であることを特徴とする電流プローブ。
請求項１〜４のいずれかに記載の電流プローブであって、
前記伝送線路を覆うＧＮＤ導体を設け、前記ＧＮＤ導体と前記板状導体性部材とを接続したことを特徴とすることを特徴とする電流プローブ。
請求項１〜５のいずれかに記載の電流プローブであって、
測定対象と不要磁界を発生させる非測定対象との間に、前記一対の板状導体性部材のうち前記非測定対象に近い一方の突出部分が配置されるように設けられていることを特徴とする電流プローブ。
請求項１〜５のいずれかに記載の電流プローブであって、
不要磁界を発生させる非測定対象の不要磁界が前記センサへ鎖交することを低減するように前記板状導体性部材が配置されて設けられていることを特徴とする電流プローブ。
請求項１〜７のいずれかに記載の電流プローブであって、
前記位置調整機構は、前記センサと前記板状導体性部材との間の間隙距離を調整可能な機構を備えることを特徴とする電流プローブ。
請求項８に記載の電流プローブであって、
前記位置調整機構の前記センサと前記板状導体性部材との間の間隙距離調整機構は弾性体部材で構成することを特徴とする電流プローブ。
請求項１〜９のいずれかに記載の電流プローブであって、
前記位置調整機構は、前記センサの先端部より前方方向に突出する前記板状導体性部材の突出量を調整可能な機構を備えることを特徴とする電流プローブ。
請求項１０に記載の電流プローブであって、
前記板状導体性部材を備えた基板を有し、
前記位置調整機構の前記板状導体性部材の突出量調整機構は、前記基板に設けられたスリットを介して前記基板が移動することで、前記板状導体性部材の突出量を調整できる機構であることを特徴とする電流プローブ。
請求項１〜１１のいずれかに記載の電流プローブであって、
前記センサと前記板状導体性部材との間に磁性体の層を設け、前記磁性体を前記センサの磁界検出部を貫通するように設けたことを特徴とする電流プローブ。
請求項１〜１２のいずれかに記載の電流プローブであって、
前記伝送線路を屈曲させた構造とすることを特徴とする電流プローブ。
磁界を検出するセンサと、
前記センサに接続された伝送線路と、
前記センサの先端部よりも前記センサの前記伝送線路との接続側と反対側方向に突出し、前記センサに対向するように設けられた一対の板状導体性部材と、
前記板状導体性部材の位置調整機構と、を有し、
前記板状導体性部材の突出部分で囲まれた、前記センサの前方は開口していることを特徴とする電流プローブ。
磁界を検出するセンサと、前記センサに接続された伝送線路と、前記センサの先端部より前方方向に突出し、前記センサに対向するように設けられた一対の板状導体性部材と、前記板状導体性部材の位置調整機構と、を有し、前記板状導体性部材の突出部分で囲まれた、前記センサの前方は開口している電流プローブと、
前記電流プローブの前記伝送線路の後端部に設けられたケーブル接続用パッドと、
前記ケーブル接続用パッドに接続され、計測装置と接続するためのケーブルと、
前記ケーブルにより前記電流プローブと接続され、前記電流プローブで検出した誘起電圧を計測する計測装置と、
を有する電流プローブ計測システム。
磁界を検出するセンサと、前記センサに接続された伝送線路と、前記センサの先端部より前方方向に突出し、前記センサに対向するように設けられた一対の板状導体性部材と、前記板状導体性部材の位置調整機構と、を有し、前記板状導体性部材の突出部分で囲まれた、前記センサの前方は開口している電流プローブを用いて、
前記一対の板状導体性部材の対向する突出部分の間に測定対象を挿入して計測を行うことを特徴とする電流プローブ計測方法。