JP6948291B2 - 電圧測定装置のための較正システム - Google Patents
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Description
以下で論じる内容では、絶縁(例えば、絶縁電線)又はブランク非絶縁導体(例えば、バスバー)の交流(AC)電圧を、導体と試験電極又はプローブとのガルバニック接続を必要とすることなく測定するためのシステム及び方法の例を提供する。本セクションで開示する実装を本明細書では「基準信号型電圧センサー」又はシステムという場合がある。一般に、非ガルバニック接触(又は「非接触」)電圧測定装置が提供され、当該システムは、接地に対する絶縁導体内のAC電圧信号を、容量センサーを使用して測定する。ガルバニック接続を必要としないそのようなシステムを本明細書では「非接触」という。本明細書で使用するとき、「電気的に結合された」は、特記のない限り、直接及び間接の両方の電気的結合を含む。以下の論述は、非接触基準信号型測定装置に焦点を当てるが、本明細書に開示される較正システム及び方法が、接触基準信号電圧測定装置(例えば、基準信号を生成及び検出するデジタルマルチメータ(DMM))を較正するために、追加的又は代替的に使用されてもよいことが認識されよう。
上記のように、電圧測定装置によって生成された基準電圧(VR)及び基準周波数(fR)は、既知であり、基準電圧源130の出力で測定され得る(図2)。出力電圧(VO)は、上記の方程式(1)によって定義される。理想的な状況において、基準電圧(VR)が既知である場合、必要とされる全ての他のパラメータは、IO/IR及びfR/fOであり、その後、電圧測定装置の較正は、要求されないことになる。しかしながら、実際には、信号処理回路の帯域幅及びリーク容量などのいくつかの影響因子が存在し、これは、試験中の導体内での実際の出力電圧からの出力電圧測定値の偏差につながる。主因子は、センサー126(図2を参照)と環境との間の浮遊リーク容量であり、これは、基準電流(IR)の上昇、これによる比IO/IRの低下をもたらす傾向にある。また、センサー126と基準遮蔽体134との間の直接容量結合は、基準電流(IR)を更に上昇させるオフセットにつながる。このような理想的な状況からの基準電流(IR)の上昇は、試験中の導体内での実際の出力電圧未満である出力電圧(VO)の計算を結果としてもたらす。したがって、本明細書に開示される較正システム及び方法は、結合容量(CO)又は等価的に、センサー126と試験中の導体との間の距離に依存する、判定された較正パラメータ又は係数を使用して、試験中の導体内での出力電圧(VO)の正確な測定を可能にする。
Claims (22)
- 電圧測定装置を較正するように動作する較正システムであって、前記電圧測定装置は、動作中に、基準電流信号を生成し、電圧測定装置センサーを介して、試験中の導体内の前記基準電流信号を感知し、前記較正システムは、
較正導体内に較正電圧を選択的に出力するように動作する較正電圧源と、
前記較正電圧源及び前記電圧測定装置に通信可能に結合自在な制御回路と、を備え、
前記制御回路は、動作中に、複数の較正電圧の各較正電圧について、
前記較正電圧源を制御して前記較正導体内に前記較正電圧を出力することと、
前記較正電圧と関連付けられた複数の較正点であって、前記較正点の各々が、
前記較正電圧源が前記較正導体内に前記較正電圧を出力するとき、前記電圧測定装置センサーを介して、前記電圧測定装置によって測定される前記基準電流信号を示す、前記電圧測定装置から取得された基準電流信号データ点と、
前記基準電流信号データ点に少なくとも部分的に基づいて前記電圧測定装置によって判定される、前記電圧測定装置から取得された測定された出力電圧データ点に対する前記較正電圧の比を示す較正係数と、を含む較正点を取得することと、
前記電圧測定装置のための較正データであって、前記電圧測定装置によって測定された前記基準電流信号及び前記複数の較正電圧に依存する較正データを前記複数の較正点に基づいて判定することと、
前記電圧測定装置の以降の動作中の前記電圧測定装置による使用のために、前記電圧測定装置と関連付けられた少なくとも1つの非一時的プロセッサ可読記憶媒体上に前記較正データを記憶することと、を行う、較正システム。 - 前記電圧測定装置は、非接触測定装置であり、前記複数の較正電圧の各々について、前記複数の較正点は、前記電圧測定装置の前記電圧測定装置センサーと前記較正導体との間の物理的距離を選択的に調節することによって取得される基準電流信号データ点の範囲を含む、請求項1に記載の較正システム。
- 前記較正データは、動作中に、前記電圧測定装置が、バイリニア補間を使用して特定の基準電流信号測定値及び特定の出力電圧測定値に対する較正係数を判定することを可能にする、ルックアップテーブルを含む、請求項1に記載の較正システム。
- 前記較正データは、複数の数式についての係数を含み、前記複数の数式の各々は、前記複数の較正電圧のうちのそれぞれの較正電圧に対応している、請求項1に記載の較正システム。
- 前記複数の較正電圧の各々について、前記制御回路は、前記複数の較正点を、数式によって定義される曲線に適合させることによって前記較正データを判定する、請求項1に記載の較正システム。
- 前記複数の較正電圧の各々について、前記数式は、y=a/(x−b)c+dであり、式中、yは、前記較正電圧であり、xは、前記基準電流信号であり、a、b、c、及びdは、前記それぞれの較正電圧と関連付けられた前記複数の較正点の解析によって判定された係数である、請求項5に記載の較正システム。
- 前記複数の較正電圧の各々についての数式の前記係数a、b、及びcの値は、それぞれ、前記複数の較正電圧のその他の較正電圧のそれぞれの数式についての前記係数a、b、及びcの値に等しい、請求項6に記載の較正システム。
- 前記複数の較正電圧は、少なくとも3つの較正電圧を含む、請求項1に記載の較正システム。
- 前記電圧測定装置は、第1のセンサー部分及び第2のセンサー部分を備えるセンサーアレイを備え、前記第1のセンサー部分が、前記第2のセンサー部分とインターリーブされ、前記第1のセンサー部分及び前記第2のセンサー部分の各々は、制御可能なスイッチを介して、信号電流増幅器及び基準電流増幅器に選択的に結合可能である、請求項1に記載の較正システム。
- 前記電圧測定装置は、複数のセンサー素子を備えるセンサーアレイを備え、前記センサー素子の各々は、処理回路の入力ノード及び導電ガードノードに選択的に結合可能である、請求項1に記載の較正システム。
- 電圧測定装置を較正するように動作する較正システムであって、前記電圧測定装置が、複数の電圧測定装置センサーを備えるとともに、動作中に、前記電圧測定装置は、少なくとも1つの基準電流信号を生成し、前記複数の電圧測定装置センサーを介して、試験中の導体内の少なくとも1つの基準電流信号を感知し、前記較正システムは、
較正導体内に較正電圧を選択的に出力するように動作する較正電圧源と、
前記較正電圧源及び前記電圧測定装置に通信可能に結合自在な制御回路と、を備え、
前記制御回路は、動作中に、
前記較正電圧源を制御して前記較正導体内に較正電圧を出力することと、
前記較正電圧と関連付けられた複数の較正点を取得することであって、前記較正点の各々が、
前記較正電圧源が前記較正導体内で前記較正電圧を出力するとき、前記複数の電圧測定装置センサーを介して、前記電圧測定装置によって測定される前記基準電流信号を示す、前記電圧測定装置から取得された複数の基準電流信号データ点と、
前記複数の基準電流信号データ点に少なくとも部分的に基づいて前記電圧測定装置によって判定される、前記電圧測定装置から取得された測定された出力電圧データ点に対する前記較正電圧の比を示す較正係数と、を含む較正点を取得することと、
前記電圧測定装置のための較正データであって、前記複数の電圧測定装置センサーを介して、前記電圧測定装置によって測定された前記基準電流信号に依存する較正データを前記複数の較正点に基づいて判定することと、
前記電圧測定装置の以降の動作中の前記電圧測定装置による使用のために、前記電圧測定装置と関連付けられた少なくとも1つの非一時的プロセッサ可読記憶媒体上に前記較正データを記憶することと、を行う、較正システム。 - 前記電圧測定装置は、非接触測定装置であり、前記較正点のうちの少なくともいくつかは、前記電圧測定装置と前記較正導体との間の物理的距離を選択的に調節することによって取得される、請求項11に記載の較正システム。
- 前記較正データは、動作中に、前記電圧測定装置が、内挿補間を使用して特定の複数の基準電流信号測定値に対する較正係数を判定することを可能にするルックアップテーブルを含む、請求項11に記載の較正システム。
- 前記較正データは、少なくとも1つの数式についての係数を含む、請求項11に記載の較正システム。
- 前記制御回路は、前記較正点を数式によって定義される曲線に適合させることによって前記較正データを判定する、請求項11に記載の較正システム。
- 各較正点についての前記複数の基準電流信号データ点は、少なくとも3つの基準電流信号データ点を含む、請求項11に記載の較正システム。
- 電圧測定装置を較正するように較正システムを動作させる方法であって、前記電圧測定装置は、動作中に、基準電流信号を生成し、電圧測定装置センサーを介して、試験中の導体内で前記基準電流信号を感知し、前記方法は、
複数の較正電圧の各較正電圧について、
較正電圧源を制御して較正導体内に前記較正電圧を出力することと、
前記較正電圧と関連付けられた複数の較正点であって、前記較正点の各々が、
前記較正電圧源が前記較正導体内に前記較正電圧を出力するとき、前記電圧測定装置センサーを介して、前記電圧測定装置によって測定される前記基準電流信号を示す、前記電圧測定装置から取得された基準電流信号データ点と、
前記基準電流信号データ点に少なくとも部分的に基づいて前記電圧測定装置によって判定される、前記電圧測定装置から取得された測定された出力電圧データ点に対する前記較正電圧の比を示す較正係数と、を含む較正点を取得することと、
前記電圧測定装置のための較正データであって、前記電圧測定装置によって測定された前記基準電流信号及び前記複数の較正電圧に依存する較正データを前記複数の較正点に基づいて判定することと、
前記電圧測定装置の以降の動作中の前記電圧測定装置による使用のために、前記電圧測定装置と関連付けられた少なくとも1つの非一時的プロセッサ可読記憶媒体上に前記較正データを記憶することと、を含む、方法。 - 較正データを判定することは、動作中に、前記電圧測定装置が、バイリニア補間を使用して特定の基準電流信号測定値及び特定の出力電圧測定値に対する較正係数を判定することを可能にする、ルックアップテーブルを生成することを含む、請求項17に記載の方法。
- 較正データを判定することは、複数の数式についての係数を判定することを含み、前記複数の数式の各々は、前記複数の較正電圧のうちのそれぞれの較正電圧に対応している、請求項17に記載の方法。
- 較正データを判定することは、前記複数の較正電圧の各々について、前記複数の較正点を数式によって定義される曲線に適合させることを含む、請求項17に記載の方法。
- 前記複数の較正電圧が少なくとも3つの較正電圧を含み、前記較正電圧源が制御されて前記少なくとも3つの較正電圧を出力する、請求項17に記載の方法。
- 前記電圧測定装置は、非接触測定装置であり、前記複数の較正電圧の各々について、複数の較正点を取得することは、前記電圧測定装置の前記電圧測定装置センサーと前記較正導体との間の物理的距離を選択的に調節することを含む、請求項17に記載の方法。
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