JP7515090B2

JP7515090B2 - Measuring device and measuring method

Info

Publication number: JP7515090B2
Application number: JP2023507067A
Authority: JP
Inventors: 浩国本; 真一谷本; 亮松原; 新九郎藤野
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2021-03-15
Filing date: 2022-03-11
Publication date: 2024-07-12
Anticipated expiration: 2042-03-11
Also published as: JPWO2022196573A1; WO2022196573A1

Description

本開示は、測定装置及び測定方法に関する。 The present disclosure relates to a measurement device and a measurement method.

特許文献１は、無線電波の放射あるいは受信のためのアンテナにおいて、電界成分に感応する電界アンテナと、磁界成分に感応する磁界アンテナと、両者を分岐あるいは結合するための分岐・合成器から構成される耐定在波アンテナを開示している。Patent Document 1 discloses a standing wave-resistant antenna for emitting or receiving radio waves, which is composed of an electric field antenna sensitive to electric field components, a magnetic field antenna sensitive to magnetic field components, and a branching/combining device for branching or combining the two.

日本国特開平０６－２９１７０５号公報Japanese Patent Application Publication No. 06-291705

本開示は、アンテナの数が増大することを抑制しつつ、磁界及び電界を測定可能な測定装置及び測定方法を提供することを目的とする。 The present disclosure aims to provide a measurement device and a measurement method capable of measuring magnetic fields and electric fields while suppressing an increase in the number of antennas.

本開示は、電界および磁界を測定する測定装置であって、コイルを含むアンテナと、前記アンテナのコイルの一端と接続する第１回路と、前記アンテナのコイルの他端から前記第１回路への接続の一部を開閉させるスイッチと、を備え、前記測定装置は、電界の測定および磁界の測定のいずれかを行うための選択信号に応じて前記スイッチがオンとなり、前記アンテナにより磁界の測定を行い、前記選択信号に応じて前記スイッチがオフとなり、前記アンテナにより電界の測定を行う、測定装置を提供する。The present disclosure provides a measurement device for measuring electric and magnetic fields, comprising an antenna including a coil, a first circuit connected to one end of the coil of the antenna, and a switch for opening and closing a portion of the connection from the other end of the coil of the antenna to the first circuit, the switch being turned on in response to a selection signal for either measuring an electric field or a magnetic field, and the magnetic field being measured by the antenna, and the switch being turned off in response to the selection signal, and the electric field being measured by the antenna.

また、本開示は、アンテナを用いて電界および磁界を測定する測定方法であって、電界の測定および磁界の測定のいずれかを行うための選択信号に応じて、前記アンテナのコイルの両端と接続端子とを接続可能な第１回路のスイッチがオンとなり、前記アンテナにより磁界の測定を行い、前記接続端子に入力された前記選択信号に応じて前記スイッチがオフとなり、前記アンテナにより電界の測定を行う、測定方法を提供する。The present disclosure also provides a measurement method for measuring an electric field and a magnetic field using an antenna, in which a switch of a first circuit capable of connecting both ends of a coil of the antenna to a connection terminal is turned on in response to a selection signal for performing either an electric field measurement or a magnetic field measurement, and the magnetic field is measured by the antenna, and the switch is turned off in response to the selection signal input to the connection terminal, and the electric field is measured by the antenna.

本開示によれば、アンテナの数が増大することを抑制しつつ、磁界及び電界を測定可能な測定システム及び測定方法を提供することを目的とする。 The present disclosure aims to provide a measurement system and method capable of measuring magnetic fields and electric fields while suppressing an increase in the number of antennas.

図１は、本開示の実施の形態１に係る測定システムのブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of a measurement system according to a first embodiment of the present disclosure. 図２は、本開示の実施の形態２に係る測定システムのブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a measurement system according to a second embodiment of the present disclosure.

（本開示に至る経緯）
変電所等においては、巡視や保守に伴う作業や工事が行われる場合がある。このような作業を行う場合、作業員は、該当する機器の近傍にて作業を行うことになる。しかし、機器の保守点検あるいは工事を行う作業員（以下、ユーザと表記）は、作業中における周囲の機器の充電状態あるいは運転状態を認識することが難しかった。 (Background to this disclosure)
In substations and the like, work and construction work associated with patrols and maintenance may be performed. When performing such work, workers will work in the vicinity of the relevant equipment. However, it has been difficult for workers (hereinafter referred to as users) who perform maintenance inspections or construction work on equipment to recognize the charging state or operating state of surrounding equipment while working.

また、ユーザは、作業中であるか否かにかかわらず、安全性の観点から、送電線における高電圧の有無を確認することが好ましい。ユーザが送電線に直接接触することは危険であるため、非接触による検知が望まれる。 In addition, from a safety standpoint, it is preferable for users to check for the presence or absence of high voltage on power lines, regardless of whether they are working or not. Since it is dangerous for users to directly come into contact with power lines, non-contact detection is desirable.

非接触による検知を実現する手法の１つは、通電している送電線には電磁波が出ているため、この電磁波を測定するものである。すなわち、ユーザは、機器に接続した送電線から漏洩する漏洩電界の発生源の方向、漏洩電界の到来方向を知ることにより、通電の有無を確認することができる。One method for achieving non-contact detection is to measure the electromagnetic waves emitted by energized power lines. In other words, a user can check whether or not electricity is flowing by knowing the direction of the source of the leakage electric field leaking from the power line connected to the device and the direction of arrival of the leakage electric field.

ところで、使用される電圧の周波数は５０Ｈｚ、６０Ｈｚといった周波数であり、その波長は数千ｋｍにおよび、波として捉えるのは困難である。したがって、例えばユーザが地上から１０ｍ程度の高さにある送電線を検査しても、電圧起動に伴う発生する電界の波の位相の変化（位相差）を捉えることは困難である。However, the voltage used has a frequency of 50 Hz or 60 Hz, and its wavelength is several thousand km, making it difficult to capture it as a wave. Therefore, even if a user inspects a power line located about 10 m above the ground, it is difficult to capture the change in phase (phase difference) of the electric field wave generated when the voltage is turned on.

一方、配電変電所から大規模建物に送電する際の電圧は、例えば６６００Ｖ程度に変電された状態となっている。このレベルの電圧が送電線に印加されているため、電界の大きさを検出することが可能であるが指向性に乏しく、特定の送電線の通電の有無を検知することは難しい。しかしながら、通電した送電線から生ずる磁界は指向性が強いため、特定の送電線の通電の有無を検知することは可能である。よって、電界と磁界との双方を検知することにより、特定の送電線の通電の有無、電流の大きさを検知することが容易となる。 On the other hand, when electricity is transmitted from a distribution substation to a large building, the voltage is transformed to, for example, about 6,600 V. Because this level of voltage is applied to the transmission line, it is possible to detect the magnitude of the electric field, but it has poor directionality, making it difficult to detect whether a specific transmission line is energized. However, the magnetic field generated from an energized transmission line is highly directional, so it is possible to detect whether a specific transmission line is energized. Therefore, by detecting both the electric field and the magnetic field, it becomes easy to detect whether a specific transmission line is energized and the magnitude of the current.

従来の電界と磁界との双方を検知する装置は、特許文献１に記載されているように、電界及び磁界をそれぞれ検知するアンテナを備える。よって、装置が備えるアンテナの数は、必然的に２、４、６・・・と偶数単位で増えてしまい、装置のサイズ及び重量の増大、構成が複雑化することがある。Conventional devices that detect both electric and magnetic fields include antennas that detect both the electric and magnetic fields, as described in Patent Document 1. As a result, the number of antennas included in the device inevitably increases in even-number increments, such as 2, 4, 6, etc., which can increase the size and weight of the device and complicate its configuration.

そこで、以下に示す各実施の形態においては、少ない数のアンテナにより電界と磁界を検視可能とする測定システム及び測定方法の例を説明する。Therefore, in each of the embodiments shown below, examples of measurement systems and measurement methods that enable electric and magnetic fields to be observed using a small number of antennas are described.

以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係る測定装置及び測定方法の構成および動作を具体的に開示した実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるものであり、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。 Below, with reference to the drawings as appropriate, an embodiment that specifically discloses the configuration and operation of the measurement device and measurement method according to the present disclosure will be described in detail. However, more detailed explanation than necessary may be omitted. For example, detailed explanation of already well-known matters or duplicate explanation of substantially identical configurations may be omitted. This is to avoid the following explanation becoming unnecessarily redundant and to make it easier for those skilled in the art to understand. Note that the attached drawings and the following explanation are provided to enable those skilled in the art to fully understand the present disclosure, and are not intended to limit the subject matter described in the claims.

（実施の形態１）
以下、図面を用いて、本開示に係る測定システム及び測定方法を説明する。図１は、本開示の実施の形態１に係る測定システムのブロック図である。測定システム１００は、電界及び磁界の双方を測定可能であり、例えば測定の対象物である送電線の通電の有無を検査するための装置である。 (Embodiment 1)
The measurement system and the measurement method according to the present disclosure will be described below with reference to the drawings. Fig. 1 is a block diagram of a measurement system according to a first embodiment of the present disclosure. The measurement system 100 is capable of measuring both electric and magnetic fields, and is a device for inspecting, for example, whether or not a current is flowing through a power transmission line, which is an object of measurement.

測定システム１００は、基本構成として図１の上半分に示された、アンテナ１０ａと、電界の測定および磁界の測定のいずれかの測定を行うための選択信号を入力する接続端子３０と、アンテナ１０ａのコイルの両端と接続端子３０とを接続可能な第１回路１ａと、第１回路１ａの一部を開閉させるスイッチ１４ａと、を備えている。測定システム１００は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）２３に接続される。ＰＣ２３は、ＰＣ２３を操作するユーザ操作を受け付けて、上述した選択信号を測定システム１００に出力可能である。測定システム１００を操作する操作機器は、ＰＣ２３に限らず、スマートフォン、タブレット、測定システム１００の専用機器等であってよく、特に限定されない。尚、図１の下半分に示したその他の構成要素については後述する。The measurement system 100 includes an antenna 10a shown in the upper half of FIG. 1 as a basic configuration, a connection terminal 30 for inputting a selection signal for performing either an electric field measurement or a magnetic field measurement, a first circuit 1a capable of connecting both ends of the coil of the antenna 10a to the connection terminal 30, and a switch 14a for opening and closing a part of the first circuit 1a. The measurement system 100 is connected to a PC (personal computer) 23. The PC 23 can output the above-mentioned selection signal to the measurement system 100 upon receiving a user operation for operating the PC 23. The operating device for operating the measurement system 100 is not limited to the PC 23, and may be a smartphone, a tablet, a dedicated device for the measurement system 100, or the like, and is not particularly limited. The other components shown in the lower half of FIG. 1 will be described later.

アンテナ１０ａは、電界および磁界を検出する。アンテナ１０ａは、例えばコイルを芯に巻きつけて形成される。芯がフェライトにより構成される場合は、フェライトアンテナにより構成される。フェライトアンテナは、フェライト等の透磁率の高い棒状の芯に、表面を絶縁被覆した電線コイルを巻き付けることにより形成される。フェライトアンテナは、コイルの両端が閉じている場合は、周囲の磁界変化に応じてアンテナの内部を磁力線が通過し、電磁誘導によりコイルに起電力を発生させることで、磁界を測定することができる（ループアンテナの動作）。一方、フェライトアンテナは、コイルの一端が開放されている場合、周囲の電界に応じてコイルに電圧が誘導されることで、電界を測定することができる（モノポールアンテナの動作）。 Antenna 10a detects electric and magnetic fields. Antenna 10a is formed, for example, by winding a coil around a core. When the core is made of ferrite, it is formed as a ferrite antenna. A ferrite antenna is formed by winding an insulating-coated electric wire coil around a rod-shaped core with high magnetic permeability, such as ferrite. When both ends of the coil are closed, the ferrite antenna can measure the magnetic field by passing magnetic field lines through the inside of the antenna in response to changes in the surrounding magnetic field, generating an electromotive force in the coil through electromagnetic induction (operation of a loop antenna). On the other hand, when one end of the coil is open, the ferrite antenna can measure the electric field by inducing a voltage in the coil in response to the surrounding electric field (operation of a monopole antenna).

接続端子３０には、例えばアンテナ１０ａにより電界の測定および磁界の測定のいずれかを行うための選択信号が入力される。すなわち接続端子３０は、外部から入力された選択信号を受け付ける。ユーザは、ＰＣ２３を操作して、電界および磁界のうちどちらの測定を行うかを選択する。ＰＣ２３は、このユーザによる選択操作に対応する選択信号を生成し、接続端子３０を介して測定システム１００に入力する。なお、接続端子３０は、選択信号を受け付けるのみならず、後述するように所定の信号をＰＣ２３に出力する機能を有し、信号入出力部として機能する。A selection signal is input to the connection terminal 30, for example, to measure either the electric field or the magnetic field using the antenna 10a. That is, the connection terminal 30 accepts a selection signal input from outside. The user operates the PC 23 to select whether to measure the electric field or the magnetic field. The PC 23 generates a selection signal corresponding to this selection operation by the user, and inputs it to the measurement system 100 via the connection terminal 30. Note that the connection terminal 30 not only accepts the selection signal, but also has the function of outputting a predetermined signal to the PC 23 as described below, and functions as a signal input/output unit.

言い換えると、ＰＣ２３から出力された選択信号は、測定システム１００のＬｃｈチップ３１及びＲｃｈリング３２を経由して、測定システム１００の第１回路１ａ、第２回路１ｂに入力される。また、アンテナ１０ａによる測定結果はスリープ３４を経由して、ＰＣ２３に入力される。In other words, the selection signal output from the PC 23 is input to the first circuit 1a and the second circuit 1b of the measurement system 100 via the Lch chip 31 and the Rch ring 32 of the measurement system 100. Also, the measurement result by the antenna 10a is input to the PC 23 via the sleep 34.

接続端子３０は、例えば、少なくとも音声出力端子とマイク入力端子（音声入力端子）を有する接続端子により構成することができる。本実施形態においては、接続端子３０は、４つの極を含む４極ＣＴＩＡ（ＣｅｌｌｕｌａｒＴｅｌｅｐｈｏｎｅＩｎｄｕｓｔｒｙＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）端子により構成され、選択信号として音声信号を出力する音声出力端子であるＬｃｈチップ３１及びＲｃｈリング３２と、絶縁リング（ＧＮＤ）３３と、マイク入力端子であるスリープ（ＭＩＣ）３４を含む。電界の測定および磁界の測定を選択する選択信号は、Ｌｃｈチップ３１及びＲｃｈリング３２から出力される。ただし後述の通り、Ｌｃｈチップ３１及びＲｃｈリング３２から何も音声信号を出力しない場合も、出力がゼロである選択信号の出力に含まれる。アンテナ１０ａによる測定結果は、スリープ３４に入力される。The connection terminal 30 can be configured, for example, as a connection terminal having at least an audio output terminal and a microphone input terminal (audio input terminal). In this embodiment, the connection terminal 30 is configured as a 4-pole CTIA (Cellular Telephone Industry Association) terminal including four poles, and includes an Lch chip 31 and an Rch ring 32, which are audio output terminals that output an audio signal as a selection signal, an insulating ring (GND) 33, and a sleep (MIC) 34, which is a microphone input terminal. A selection signal for selecting the measurement of the electric field and the measurement of the magnetic field is output from the Lch chip 31 and the Rch ring 32. However, as described later, even if no audio signal is output from the Lch chip 31 and the Rch ring 32, it is included in the output of the selection signal, which has a zero output. The measurement result by the antenna 10a is input to the sleep 34.

第１回路１ａは、アンテナ１０ａのコイルの両端と接続端子３０とを接続可能である。第１回路１ａは、コンデンサ１２ａと、ダイオード１３ａと、アンプ２０ａとを含む。ダイオード１３ａとコンデンサ１２ａは、接続端子３０のＬｃｈチップ３１に接続され、Ｌｃｈチップ３１からの音声信号を直流（ＤＣ）変換する。The first circuit 1a can connect both ends of the coil of the antenna 10a to the connection terminal 30. The first circuit 1a includes a capacitor 12a, a diode 13a, and an amplifier 20a. The diode 13a and the capacitor 12a are connected to the Lch chip 31 of the connection terminal 30, and convert the audio signal from the Lch chip 31 to direct current (DC).

スイッチ１４ａは、第１回路１ａの一部であるとともに、第１回路１ａを開閉させる機能を有する。スイッチ１４ａは、例えばＮＰＮ型トランジスタにより構成され、ダイオード１３ａとコンデンサ１２ａとの出力側がトランジスタのベースに接続される。スイッチ１４ａを構成するトランジスタの入力側、本例ではトランジスタのコレクタは、アンテナ１０ａのコイルに接続される。トランジスタの出力側（本例ではトランジスタのエミッタ）は、アンプ２０ａに接続されている。この構成により後述する通り、測定システム１００は、接続端子３０に入力された選択信号に応じて、スイッチ１４ａがオンまたはオフに切り替わり、第１回路１ａを閉じたり開いたりする。この結果、測定システム１００は、アンテナ１０ａによる磁界の測定又は電界の測定の切り替えが可能となる。ただし、スイッチ１４ａの具体的な構成は、ＮＰＮ型トランジスタに限定されず、ＰＮＰ型トランジスタやＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング機能を有する半導体素子、装置等により代替可能である。The switch 14a is a part of the first circuit 1a and has the function of opening and closing the first circuit 1a. The switch 14a is, for example, an NPN transistor, and the output side of the diode 13a and the capacitor 12a is connected to the base of the transistor. The input side of the transistor constituting the switch 14a, the collector of the transistor in this example, is connected to the coil of the antenna 10a. The output side of the transistor (the emitter of the transistor in this example) is connected to the amplifier 20a. With this configuration, as will be described later, in the measurement system 100, the switch 14a switches on or off in response to a selection signal input to the connection terminal 30, closing or opening the first circuit 1a. As a result, the measurement system 100 is capable of switching between measuring the magnetic field or measuring the electric field by the antenna 10a. However, the specific configuration of the switch 14a is not limited to an NPN transistor, and can be replaced by a semiconductor element, device, etc. having a switching function such as a PNP transistor or a MOSFET.

アンプ２０ａは、スイッチ１４ａを構成するトランジスタのエミッタに接続され、スイッチ１４ａの出力を増幅する。アンプ２０ａの出力は、アンテナ１０ａによる磁界の測定結果又は電界の測定結果であり、接続端子３０のマイク入力端子であるスリープ３４に入力される。The amplifier 20a is connected to the emitter of the transistor that constitutes the switch 14a and amplifies the output of the switch 14a. The output of the amplifier 20a is the magnetic field measurement result or the electric field measurement result by the antenna 10a, and is input to the sleeve 34, which is the microphone input terminal of the connection terminal 30.

言い換えると、アンテナ１０ａによる磁界の測定結果又は電界の測定結果はスリープ３４を経由して、ＰＣ２３に入力される。In other words, the magnetic field measurement results or electric field measurement results by antenna 10a are input to PC 23 via sleep 34.

次に上述した基本構成を有する測定システム１００の動作（１）～（３）を説明する。（１）ユーザは、ＰＣ２３のキーボード、マウス等を操作して測定システム１００の操作画面を開き、磁界の測定操作を選択する。ＰＣ２３は、ユーザによる選択操作に対応して、ＰＣ２３内の処理装置であるプロセッサが、磁界の測定を選択する選択信号である音声信号（例えば１０ｋＨｚ、１Ｖ）を測定システム１００のＬｃｈチップ３１に出力する。Ｌｃｈチップ３１に入力された音声信号は、第１回路１ａに入力され、第１回路１ａのダイオード１３ａとコンデンサ１２ａがこの音声信号を直流信号に変換し、スイッチ１４ａがオンになる。第１回路１ａは、このときスイッチ１４ａのコレクタとエミッタとが導通して、アンプ２０ａのマイナス端子にアンテナ１０ａの片方が接続され、アンテナ１０ａのコイルの両端が閉じることになる。これにより、測定システム１００は、周囲の磁界変化に応じてアンテナ１０ａの内部を磁力線が通過し、電磁誘導によりコイルに起電力を発生させるため、磁界を測定することができる。Next, the operation (1) to (3) of the measurement system 100 having the above-mentioned basic configuration will be described. (1) The user operates the keyboard, mouse, etc. of the PC 23 to open the operation screen of the measurement system 100 and select the magnetic field measurement operation. In response to the selection operation by the user, the processor, which is a processing device within the PC 23, outputs an audio signal (for example, 10 kHz, 1 V) which is a selection signal for selecting the magnetic field measurement to the Lch chip 31 of the measurement system 100. The audio signal input to the Lch chip 31 is input to the first circuit 1a, and the diode 13a and capacitor 12a of the first circuit 1a convert this audio signal into a DC signal, and the switch 14a is turned on. At this time, the collector and emitter of the switch 14a of the first circuit 1a are conductive, one end of the antenna 10a is connected to the negative terminal of the amplifier 20a, and both ends of the coil of the antenna 10a are closed. This allows the measurement system 100 to measure the magnetic field because magnetic field lines pass through the inside of the antenna 10a in response to changes in the surrounding magnetic field, generating an electromotive force in the coil due to electromagnetic induction.

（２）次に、ユーザは、ＰＣ２３のキーボード、マウス等を操作して測定システム１００の操作画面を開き、電界の測定操作を選択する。ユーザによる選択操作に対応して、ＰＣ２３内のプロセッサは、磁界の測定を選択する選択信号である音声信号を出力しない。言い換えると、ＰＣ２３内のプロセッサは、測定システム１００のＬｃｈチップ３１に出力ゼロの選択信号を出力する。このときスイッチ１４ａはオフとなり、アンテナ１０ａの片方は開放状態になる。これにより、測定システム１００は、アンテナ１０ａのコイルの一端が開放されている場合、周囲の電界に応じてコイルに電圧が誘導されるため、電界を測定することができる。 (2) Next, the user operates the keyboard, mouse, etc. of PC 23 to open the operation screen of measurement system 100 and selects the electric field measurement operation. In response to the user's selection operation, the processor in PC 23 does not output an audio signal which is a selection signal for selecting the measurement of the magnetic field. In other words, the processor in PC 23 outputs a selection signal with zero output to the Lch chip 31 of measurement system 100. At this time, switch 14a is turned off and one side of antenna 10a is in an open state. As a result, when one end of the coil of antenna 10a is open, measurement system 100 is able to measure the electric field because a voltage is induced in the coil in response to the surrounding electric field.

（３）アンテナ１０ａで得られた信号を増幅するアンプ２０ａの出力は、接続端子３０のマイク入力端子（音声入力端子）であるスリープ３４に入力される。言い換えると、アンプ２０ａの出力はスリープ３４を経由して、ＰＣ２３に入力される。ここで入力される入力データは、測定結果のデータである。ＰＣ２３は、この入力データを、例えばＷＡＶ（ＷａｖｅｆｏｒｍＡｕｄｉｏＦｉｌｅＦｏｒｍａｔ）等のデータ形式で取り扱う。ＰＣ２３は、当該データに基づいて、測定結果を含む画面（不図示）を生成して表示し、又は、当該測定結果のデータを保存する等の処理を行う。ＰＣ２３は、ユーザによる手動操作により（１）、（２）の操作を切り替えるか、あるいは所定の時間間隔で（１）、（２）の操作を自動で切り替えることにより、電界と磁界との双方を検出し、記録することができる。これにより、ユーザは、例えば測定の対象物である送電線の通電の有無を検査することができる。 (3) The output of the amplifier 20a, which amplifies the signal obtained by the antenna 10a, is input to the sleep 34, which is the microphone input terminal (audio input terminal) of the connection terminal 30. In other words, the output of the amplifier 20a is input to the PC 23 via the sleep 34. The input data input here is data of the measurement result. The PC 23 handles this input data in a data format such as WAV (Waveform Audio File Format). The PC 23 generates and displays a screen (not shown) including the measurement result based on the data, or performs processing such as saving the data of the measurement result. The PC 23 can detect and record both the electric field and the magnetic field by switching between the operations (1) and (2) manually by the user, or automatically switching between the operations (1) and (2) at a predetermined time interval. This allows the user to check whether or not electricity is flowing through, for example, the power transmission line that is the object of measurement.

従来の装置においては、電界と磁界との双方を検出するために少なくとも２つのアンテナが必要であったが、本実施形態によれば、１つのアンテナにより電界と磁界との双方を検出することができる。これにより、測定システム１００は、アンテナの数を減らして、具体的にはアンテナの数を半分にしてアンテナの数が増大することを抑制できる。また、測定システム１００は、装置の小型化及び軽量化を図るとともに、構成を簡易にすることができ、コストを下げることに貢献することができる。また、電界検出用のアンテナと磁界検出用のアンテナとを個別に設けた場合、両者の干渉が問題となり得るが、測定システム１００は、この様な問題も解消することができる。In conventional devices, at least two antennas were required to detect both the electric field and the magnetic field, but according to this embodiment, both the electric field and the magnetic field can be detected by one antenna. As a result, the measurement system 100 can reduce the number of antennas, specifically by halving the number of antennas, thereby suppressing an increase in the number of antennas. In addition, the measurement system 100 can reduce the size and weight of the device, simplify the configuration, and contribute to reducing costs. In addition, if an antenna for detecting the electric field and an antenna for detecting the magnetic field are provided separately, interference between the two can be a problem, but the measurement system 100 can also solve such problems.

上述の説明は、図１の上半分に示したアンテナ１０ａと、接続端子３０と、第１回路１ａと、スイッチ１４ａを備えた測定システム１００の構成及び動作に関する。更に測定システム１００は、図１の下半分に示したアンテナ１０ｂと、第２回路１ｂと、スイッチ１４ｂをも備えることができる。The above description relates to the configuration and operation of the measurement system 100 including the antenna 10a, the connection terminal 30, the first circuit 1a, and the switch 14a shown in the upper half of Fig. 1. The measurement system 100 may further include the antenna 10b, the second circuit 1b, and the switch 14b shown in the lower half of Fig. 1.

アンテナ１０ｂは、アンテナ１０ａと同等の構成を備える。アンテナ１０ａは、第１アンテナとみなすことができる。また、アンテナ１０ｂを第２アンテナとみなすことができる。ただし、アンテナ１０ｂは、アンテナ１０ａを例えば９０度回転させた方向を向くように配置されている。すなわち、アンテナ１０ａとアンテナ１０ｂとの芯の軸方向は互いに９０度交差する関係となっている。第２回路１ｂは、第１回路１ａと同等の構成を備えており、コンデンサ１２ｂと、ダイオード１３ｂと、アンプ２０ｂとを含む。スイッチ１４ｂは、スイッチ１４ａと同等の構成を有する。 Antenna 10b has the same configuration as antenna 10a. Antenna 10a can be considered as the first antenna. Antenna 10b can be considered as the second antenna. However, antenna 10b is arranged to face in a direction rotated by, for example, 90 degrees from antenna 10a. In other words, the axial directions of the cores of antennas 10a and 10b intersect with each other at 90 degrees. Second circuit 1b has the same configuration as first circuit 1a, and includes capacitor 12b, diode 13b, and amplifier 20b. Switch 14b has the same configuration as switch 14a.

本構成においては構成要素が増えるが、物理的に２つの異なる方向を向いた第１アンテナ（アンテナ１０ａ）、第２アンテナ（アンテナ１０ｂ）を用いることができる。すなわち２つのアンテナが、電磁波が到来する方向に対して異なる姿勢（方向）で電磁波を受信することができる。よって、測定システム１００は、２つのアンテナそれぞれで異なる方向から到来する電磁波を捉えることができ、測定の精度をより向上させることができる。Although the number of components is increased in this configuration, a first antenna (antenna 10a) and a second antenna (antenna 10b) that are physically oriented in two different directions can be used. In other words, the two antennas can receive electromagnetic waves in different attitudes (directions) relative to the direction from which the electromagnetic waves arrive. Therefore, the measurement system 100 can capture electromagnetic waves arriving from different directions with each of the two antennas, thereby further improving the accuracy of the measurement.

一方、この構成において接続端子３０のＬｃｈチップ３１は、アンプ２０ａの出力に対応する入力のみならず、アンプ２０ｂの出力に対応する入力も入力される。測定システム１００は、アンテナ１０ａ、アンテナ１０ｂそれぞれにより得られた測定結果をより正確にとらえるために、これら２つの入力（測定結果）のそれぞれを区別する必要がある。On the other hand, in this configuration, the Lch chip 31 of the connection terminal 30 receives not only an input corresponding to the output of the amplifier 20a, but also an input corresponding to the output of the amplifier 20b. The measurement system 100 needs to distinguish between these two inputs (measurement results) in order to more accurately capture the measurement results obtained by the antennas 10a and 10b.

言い換えると、アンプ２０ａの出力とアンプ２０ｂの出力との両方の出力は、接続端子３０のＬｃｈチップ３１を経由して、ＰＣ２３に入力される。そのため、ＰＣ２３は入力された測定結果が、アンテナ１０ａとアンテナ１０ｂのどちらの測定結果かを区別する必要がある。In other words, the output of both amplifier 20a and amplifier 20b is input to PC 23 via Lch chip 31 of connection terminal 30. Therefore, PC 23 needs to distinguish whether the input measurement result is the measurement result of antenna 10a or antenna 10b.

そこで本実施形態における測定システム１００は、第１回路１ａの出力及び第２回路１ｂの出力をそれぞれ分離するために、周波数変換回路２４を備える。周波数変換回路２４は、接続端子３０のＬｃｈチップ３１に第２回路１ｂの出力であるアンプ２０ｂの出力出力可能な分離回路である。周波数変換回路２４は、アンプ２０ｂと接続端子３０のＬｃｈチップ３１との間に接続される。周波数変換回路２４は、第２回路１ｂの出力であるアンプ２０ｂの出力を周波数変換することにより、第１回路１ａの出力であるアンプ２０ａの出力と区別可能にする。すなわち、周波数変換回路２４は、両出力を分離して接続端子３０のＬｃｈチップ３１に出力する。なお、周波数変換回路２４は、アンプ２０ａと接続端子３０のＬｃｈチップ３１との間に接続され、第１回路１ａの出力であるアンプ２０ａの出力を周波数変換してもよい。Therefore, the measurement system 100 in this embodiment is provided with a frequency conversion circuit 24 to separate the output of the first circuit 1a and the output of the second circuit 1b. The frequency conversion circuit 24 is a separation circuit capable of outputting the output of the amplifier 20b, which is the output of the second circuit 1b, to the Lch chip 31 of the connection terminal 30. The frequency conversion circuit 24 is connected between the amplifier 20b and the Lch chip 31 of the connection terminal 30. The frequency conversion circuit 24 converts the frequency of the output of the amplifier 20b, which is the output of the second circuit 1b, to make it distinguishable from the output of the amplifier 20a, which is the output of the first circuit 1a. That is, the frequency conversion circuit 24 separates both outputs and outputs them to the Lch chip 31 of the connection terminal 30. The frequency conversion circuit 24 may be connected between the amplifier 20a and the Lch chip 31 of the connection terminal 30 to frequency convert the output of the amplifier 20a, which is the output of the first circuit 1a.

次に、上述した図１全体の構成を有する測定システム１００の動作を説明する。測定システム１００の動作は、上述した（１）～（３）に加えて次の（４）～（６）を含む。（４）基本構成の（１）の処理が行われると同時に、ＰＣ２３内のプロセッサは、磁界の測定を選択する選択信号である音声信号（例えば１０ｋＨｚ、１Ｖ）を測定システム１００のＲｃｈリング３２に出力する。Ｒｃｈリング３２に入力された音声信号は、第２回路１ｂに入力され、第２回路１ｂのダイオード１３ｂとコンデンサ１２ｂとによって直流信号に変換される。直流信号は、スイッチ１４ｂをオンにする。このとき、第２回路１ｂは、スイッチ１４ｂのコレクタとエミッタとが導通し、アンプ２０ｂのマイナス端子にアンテナ１０ｂの片方が接続され、アンテナ１０ｂのコイルの両端が閉じることになる。これにより、測定システム１００は、周囲の磁界変化に応じてアンテナ１０ｂの内部を磁力線が通過し、電磁誘導によりコイルに起電力を発生させるため、磁界を測定することができる。Next, the operation of the measurement system 100 having the overall configuration of FIG. 1 will be described. The operation of the measurement system 100 includes the following (4) to (6) in addition to the above (1) to (3). (4) At the same time as the processing of (1) of the basic configuration is performed, the processor in the PC 23 outputs an audio signal (e.g., 10 kHz, 1 V) which is a selection signal for selecting the measurement of the magnetic field to the Rch ring 32 of the measurement system 100. The audio signal input to the Rch ring 32 is input to the second circuit 1b and converted to a DC signal by the diode 13b and capacitor 12b of the second circuit 1b. The DC signal turns on the switch 14b. At this time, the collector and emitter of the switch 14b of the second circuit 1b are conductive, one end of the antenna 10b is connected to the negative terminal of the amplifier 20b, and both ends of the coil of the antenna 10b are closed. This allows the measurement system 100 to measure the magnetic field because magnetic field lines pass through the inside of the antenna 10b in response to changes in the surrounding magnetic field, generating an electromotive force in the coil due to electromagnetic induction.

（５）基本構成の（２）の処理が行われると同時に、ＰＣ２３内のプロセッサは、磁界の測定を選択する選択信号である音声信号を出力しない。言い換えると、ＰＣ２３内のプロセッサは、第２回路１ｂに出力ゼロの選択信号を出力する。このときスイッチ１４ｂは、オフとなり、アンテナ１０ｂの片方は開放状態をとる。測定システム１００は、アンテナ１０ｂのコイルの一端が開放されている場合、周囲の電界に応じてコイルに電圧が誘導されるため、電界を測定することができる。 (5) At the same time as the process of (2) in the basic configuration is performed, the processor in PC 23 does not output an audio signal, which is a selection signal that selects measurement of the magnetic field. In other words, the processor in PC 23 outputs a selection signal with zero output to the second circuit 1b. At this time, switch 14b is turned off and one end of antenna 10b is in an open state. When one end of the coil of antenna 10b is open, the measurement system 100 can measure the electric field because a voltage is induced in the coil in response to the surrounding electric field.

（６）基本構成の（３）の処理が行われると同時に、アンテナ１０ｂで得られた信号を増幅するアンプ２０ｂの出力は、周波数変換回路２４に入力され、周波数変換が行われる。周波数変換された出力は、アンプ２０ａの出力に重畳され、接続端子３０のマイク入力端子（音声入力端子）であるスリープ３４に入力される。言い換えると、アンプ２０ｂの出力を周波数変換回路２４により周波数変換した出力と、アンプ２０ａの出力と、を合成した信号は、スリープ３４を経由して、ＰＣ２３に入力される。この入力は、測定結果のデータである。ＰＣ２３は、この入力の入力データを、例えばＷＡＶ（ＷａｖｅｆｏｒｍＡｕｄｉｏＦｉｌｅＦｏｒｍａｔ）等のデータの型式で取り扱う。ＰＣ２３は、当該データに基づいてユーザに対する測定結果として表示し、又は、当該データを保存する等の処理を行う。測定システム１００は、ユーザによる手動操作により（１）及び（４）と、（２）及び（５）の操作を切り替えたり、所定の時間間隔で（１）及び（４）と、（２）及び（５）の操作を自動で切り替えたりすることにより、電界と磁界の双方を検出し、記録することができる。これによりユーザは、例えば測定の対象物である送電線の通電の有無を検査することができる。 (6) At the same time as the process (3) of the basic configuration is performed, the output of amplifier 20b, which amplifies the signal obtained by antenna 10b, is input to frequency conversion circuit 24 and frequency converted. The frequency-converted output is superimposed on the output of amplifier 20a and input to sleep 34, which is the microphone input terminal (audio input terminal) of connection terminal 30. In other words, a signal obtained by combining the output of amplifier 20b, which has been frequency-converted by frequency conversion circuit 24, and the output of amplifier 20a is input to PC 23 via sleep 34. This input is measurement result data. PC 23 handles this input data in a data format such as WAV (Waveform Audio File Format). PC 23 performs processing such as displaying the measurement result to the user based on the data, or storing the data. The measurement system 100 can detect and record both electric and magnetic fields by switching between operations (1) and (4) and (2) and (5) manually by the user, or by automatically switching between operations (1) and (4) and (2) and (5) at a predetermined time interval. This allows the user to check, for example, whether a power transmission line, which is the object of measurement, is energized.

以上により、従来の装置においては、電界と磁界の双方を２つの異なる方向から検出するためには少なくとも２×２＝４つのアンテナが必要であった。本実施形態によれば、測定システム１００は、２つのアンテナにより電界と磁界との双方を検出することができる。これにより、測定システム１００は、アンテナの数を減らして、具体的にはアンテナの数を半分にしてアンテナの数が増大することを抑制できる。また、測定システム１００は、装置の小型化及び軽量化を図るとともに、構成を簡易にすることができ、コストを下げることに貢献することができる。また、測定システム１００は、電界検出用のアンテナと磁界検出用のアンテナを個別に設けた場合、両者の干渉が問題となり得るが、この様な問題も解消することができる。 As a result, in the conventional device, at least 2 x 2 = 4 antennas were required to detect both the electric field and the magnetic field from two different directions. According to this embodiment, the measurement system 100 can detect both the electric field and the magnetic field using two antennas. As a result, the measurement system 100 can reduce the number of antennas, specifically, halve the number of antennas, thereby suppressing an increase in the number of antennas. In addition, the measurement system 100 can reduce the size and weight of the device, simplify the configuration, and contribute to reducing costs. In addition, when an antenna for detecting the electric field and an antenna for detecting the magnetic field are provided separately, interference between the two can be a problem, but the measurement system 100 can also solve such a problem.

尚、測定システム１００は、アンテナ１０ａを９０度物理的に回転させる機構を設け、回転角度に応じてＬｃｈチップ３１とＲｃｈリング３２との出力を切替えることにより、１つのアンテナ１０ａのみで、上述した（１）～（６）の処理を行うことが可能となる。 Furthermore, the measurement system 100 is provided with a mechanism for physically rotating the antenna 10a by 90 degrees, and by switching the output of the Lch chip 31 and the Rch ring 32 according to the rotation angle, it is possible to perform the above-mentioned processes (1) to (6) using only one antenna 10a.

言い換えると、ＰＣ２３は、測定システム１００のアンテナ１０ａの回転角度に応じて、選択信号を切り替える。ＰＣ２３が出力した選択信号は、測定システム１００のＬｃｈチップ３１とＲｃｈリング３２とを経由して測定システム１００の第１回路１ａ、第２回路１ｂに入力される。In other words, the PC 23 switches the selection signal depending on the rotation angle of the antenna 10a of the measurement system 100. The selection signal output by the PC 23 is input to the first circuit 1a and the second circuit 1b of the measurement system 100 via the Lch chip 31 and the Rch ring 32 of the measurement system 100.

（実施の形態２）
図２は、本開示の実施の形態２に係る測定システムのブロック図である。実施の形態２の測定システム１００は、実施の形態１の周波数変換回路２４の代わりに時分割回路２５を備える。時分割回路２５は、周波数変換回路２４と同様に第１回路１ａの出力及び第２回路１ｂの出力を分離し、接続端子３０のＬｃｈチップ３１に出力可能な分離回路である。時分割回路２５は、アンプ２０ａ及びアンプ２０ｂと接続端子３０のＬｃｈチップ３１との間に接続され、第１回路１ａの出力であるアンプ２０ａの出力と、第２回路１ｂの出力であるアンプ２０ｂの出力とを時分割して振り分けて両者を区別、すなわち両出力を分離して接続端子３０のＬｃｈチップ３１に出力する。 (Embodiment 2)
2 is a block diagram of a measurement system according to a second embodiment of the present disclosure. The measurement system 100 according to the second embodiment includes a time division circuit 25 instead of the frequency conversion circuit 24 according to the first embodiment. The time division circuit 25 is a separation circuit that can separate the output of the first circuit 1a and the output of the second circuit 1b, similar to the frequency conversion circuit 24, and output the separated output to the Lch chip 31 of the connection terminal 30. The time division circuit 25 is connected between the amplifiers 20a and 20b and the Lch chip 31 of the connection terminal 30, and divides and distributes the output of the amplifier 20a, which is the output of the first circuit 1a, and the output of the amplifier 20b, which is the output of the second circuit 1b, to distinguish between the two, that is, separate both outputs and output them to the Lch chip 31 of the connection terminal 30.

また、第１回路１ａのコンデンサ１２ａ、ダイオード１３ａは、スイッチ１４ａのみならず、スイッチ１４ｂのベースにも接続され、第２回路１ｂのコンデンサ１２ｂ、ダイオード１３ｂは、スイッチ１４ｂではなく、時分割回路２５に接続されている。 In addition, the capacitor 12a and the diode 13a of the first circuit 1a are connected not only to the base of the switch 14a but also to the base of the switch 14b, and the capacitor 12b and the diode 13b of the second circuit 1b are connected to the time division circuit 25 rather than to the switch 14b.

次に本実施形態の測定システム１００の動作（７）～（１０）を説明する。
（７）ユーザは、ＰＣ２３のキーボード、マウス等を操作して測定システム１００の操作画面を開き、磁界の測定操作を選択する。ユーザによる選択操作に対応して、ＰＣ２３内のプロセッサは、磁界の測定を選択する選択信号である音声信号（例えば１０ｋＨｚ、１Ｖ）を測定システム１００のＬｃｈチップ３１に出力する。Ｌｃｈチップ３１に入力された音声信号は、第１回路１ａに入力され、第１回路１ａのダイオード１３ａとコンデンサ１２ａがこの音声信号を直流信号に変換し、スイッチ１４ａ及びスイッチ１４ｂがオンになる。このとき測定システム１００は、スイッチ１４ａ、スイッチ１４ｂのコレクタとエミッタとが導通してアンプ２０ａ、アンプ２０ｂのマイナス端子にアンテナ１０ａ、アンテナ１０ｂの片方が接続され、アンテナ１０ａ、アンテナ１０ｂのコイルの両端が閉じることになる。これにより、測定システム１００は、周囲の磁界変化に応じてアンテナ１０ａ、アンテナ１０ｂの内部を磁力線が通過し、電磁誘導によりコイルに起電力を発生させるため、磁界を測定することができる。 Next, operations (7) to (10) of the measurement system 100 of this embodiment will be described.
(7) The user operates the keyboard, mouse, etc. of the PC 23 to open the operation screen of the measurement system 100 and selects the magnetic field measurement operation. In response to the selection operation by the user, the processor in the PC 23 outputs an audio signal (e.g., 10 kHz, 1 V) which is a selection signal for selecting the magnetic field measurement to the Lch chip 31 of the measurement system 100. The audio signal input to the Lch chip 31 is input to the first circuit 1a, and the diode 13a and the capacitor 12a of the first circuit 1a convert this audio signal into a DC signal, and the switches 14a and 14b are turned on. At this time, in the measurement system 100, the collectors and emitters of the switches 14a and 14b are conductive, and one of the antennas 10a and 10b is connected to the negative terminals of the amplifiers 20a and 20b, and both ends of the coils of the antennas 10a and 10b are closed. As a result, the measurement system 100 is able to measure magnetic fields because magnetic field lines pass through the interiors of the antennas 10a and 10b in response to changes in the surrounding magnetic field, generating electromotive forces in the coils through electromagnetic induction.

（８）次に、ユーザは、ＰＣ２３のキーボード、マウス等を操作して測定システム１００の操作画面を開き、電界の測定操作を選択する。ユーザによる選択操作に対応して、ＰＣ２３内のプロセッサは、磁界の測定を選択する選択信号である音声信号を出力しない。言い換えると、ＰＣ２３内のプロセッサは、測定システム１００のＬｃｈチップ３１に出力ゼロの選択信号を出力する。このとき測定システム１００は、スイッチ１４ａ、スイッチ１４ｂはオフとなり、アンテナ１０ａ、アンテナ１０ｂの片方は開放状態をとる。測定システム１００は、アンテナ１０ａ、アンテナ１０ｂのコイルの一端が開放されている場合、周囲の電界に応じてコイルに電圧が誘導されるため、電界を測定することができる。 (8) Next, the user operates the keyboard, mouse, etc. of PC 23 to open the operation screen of measurement system 100 and selects the electric field measurement operation. In response to the user's selection operation, the processor in PC 23 does not output an audio signal that is a selection signal for selecting the measurement of the magnetic field. In other words, the processor in PC 23 outputs a selection signal with zero output to Lch chip 31 of measurement system 100. At this time, in measurement system 100, switches 14a and 14b are turned off, and one of antennas 10a and 10b is in an open state. When one end of the coils of antennas 10a and 10b is open, measurement system 100 is able to measure the electric field because a voltage is induced in the coil in response to the surrounding electric field.

（９）一方、ＰＣ２３内のプロセッサは、（７）、（８）の処理の過程において、アンプ２０ａおよびアンプ２０ｂのいずれかの出力を切替えて、接続端子３０のスリープ３４に入力する切替の機能を有する。すなわち、ＰＣ２３内のプロセッサは、音声信号（例えば１０ｋＨｚ、１Ｖ）を、接続端子３０のＲｃｈリング３２、第２回路１ｂのコンデンサ１２ｂ、ダイオード１３ｂを介して、時分割回路２５に出力可能である。音声信号の出力時（いわゆるＨｉ出力）、時分割回路２５は、第１回路１ａのアンプ２０ａの出力が有効な時間を設定し、アンプ２０ａのみがスリープ３４に増幅した測定結果を出力する。一方、ＰＣ２３内のプロセッサは、音声信号を出力しない時（いわゆるＬｏｗ出力）、時分割回路２５は第２回路１ｂのアンプ２０ｂの出力が有効な時間を設定し、アンプ２０ｂのみが、スリープ３４に増幅した測定結果を出力する。 (9) On the other hand, the processor in the PC 23 has a function of switching between the output of the amplifier 20a and the amplifier 20b during the process of (7) and (8) and inputting the output to the sleep 34 of the connection terminal 30. That is, the processor in the PC 23 can output an audio signal (e.g., 10 kHz, 1 V) to the time division circuit 25 via the Rch ring 32 of the connection terminal 30, the capacitor 12b of the second circuit 1b, and the diode 13b. When an audio signal is output (so-called Hi output), the time division circuit 25 sets the time during which the output of the amplifier 20a of the first circuit 1a is valid, and only the amplifier 20a outputs the amplified measurement result to the sleep 34. On the other hand, when the processor in the PC 23 does not output an audio signal (so-called Low output), the time division circuit 25 sets the time during which the output of the amplifier 20b of the second circuit 1b is valid, and only the amplifier 20b outputs the amplified measurement result to the sleep 34.

（１０）アンテナ１０ａ、アンテナ１０ｂで得られた信号を増幅するアンプ２０ａ、アンプ２０ｂの出力は、接続端子３０のマイク入力端子であるスリープ３４に入力される。スリープ３４は、Ｌｃｈチップ３１の音声信号のオン（Ｈｉ）またはオフ（Ｌｏｗ）時であり、かつ、Ｒｃｈリング３２の音声信号のオン（Ｈｉ）またはオフ（Ｌｏｗ）時の、合計４パターンのデータをＰＣ２３に入力する。ＰＣ２３は、この入力データを、例えばＷＡＶ（ＷａｖｅｆｏｒｍＡｕｄｉｏＦｉｌｅＦｏｒｍａｔ）等のデータの型式で取り扱う。ＰＣ２３は、当該データに基づいてユーザに対する測定結果として表示し、又は、当該データを保存する等の処理を行う。測定システム１００は、ユーザによる手動操作により（７）、（８）の操作を切り替えたり、ＰＣ２３が所定の時間間隔で（７）、（８）の操作を自動で切り替えたりすることにより、電界と磁界との双方を検出し、記録することができる。これによりユーザは、例えば測定の対象物である送電線の通電の有無を検査することができる。(10) The output of the amplifier 20a and the amplifier 20b, which amplify the signals obtained by the antenna 10a and the antenna 10b, is input to the sleep 34, which is the microphone input terminal of the connection terminal 30. The sleep 34 inputs a total of four patterns of data to the PC 23, when the audio signal of the Lch chip 31 is on (Hi) or off (Low) and when the audio signal of the Rch ring 32 is on (Hi) or off (Low). The PC 23 handles this input data in a data format such as WAV (Waveform Audio File Format). The PC 23 displays the data as a measurement result for the user based on the data, or performs processing such as storing the data. The measurement system 100 can detect and record both the electric field and the magnetic field by switching between the operations (7) and (8) by manual operation by the user, or by the PC 23 automatically switching between the operations (7) and (8) at a predetermined time interval. This allows the user to check, for example, whether or not a power transmission line, which is the object of measurement, is energized.

本実施形態でも、測定システム１００は、アンテナの数を減らして、具体的にはアンテナの数を半分にしてアンテナの数が増大することを抑制し、装置の小型化及び軽量化を図るとともに、構成を簡易にすることができ、コストを下げることに貢献することができる。また、測定システム１００は、電界検出用のアンテナと磁界検出用のアンテナを個別に設けた場合、両者の干渉が問題となり得るが、この様な問題も解消することができる。In this embodiment, the measurement system 100 also reduces the number of antennas, specifically by halving the number of antennas, suppressing an increase in the number of antennas, and can reduce the size and weight of the device while simplifying the configuration, thereby contributing to reducing costs. In addition, the measurement system 100 can also solve the problem of interference between the electric field detection antenna and the magnetic field detection antenna, which can be a problem when they are provided separately.

また、実施の形態１、２に係る測定システム１００は、接続端子３０が４極ＣＴＩＡ端子の如き音声出力端子とマイク入力端子を有する接続端子により構成されている。しかしながら、接続端子３０は、いわゆるアナログ／デジタル変換が可能なオーディオインターフェースにより構成することも可能である。オーディオインターフェースの一例としてはＰＣ２３とＵＳＢ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｅｒｉａｌＢｕｓ）インターフェースとを介して接続可能な機器などが挙げられる。オーディオインターフェースは、例えば図１において、接続端子３０の位置に配置される。ＰＣ２３は、オーディオインターフェースを介して、オーディオ出力１を第１回路１ａに、オーディオ出力２を第２回路１ｂにそれぞれ出力する。また、アンプ２０ａの出力は、オーディオ入力１、アンプ２０ｂの出力がオーディオ入力２として、それぞれオーディオインターフェースに入力される。このような構成の測定システム１００の動作（１１）～（１５）を説明する。In addition, in the measurement system 100 according to the first and second embodiments, the connection terminal 30 is configured by a connection terminal having an audio output terminal such as a 4-pole CTIA terminal and a microphone input terminal. However, the connection terminal 30 can also be configured by an audio interface capable of so-called analog/digital conversion. An example of an audio interface is a device that can be connected to the PC 23 via a USB (Universal Serial Bus) interface. The audio interface is disposed at the position of the connection terminal 30 in FIG. 1, for example. The PC 23 outputs audio output 1 to the first circuit 1a and audio output 2 to the second circuit 1b via the audio interface. In addition, the output of the amplifier 20a is input to the audio interface as audio input 1, and the output of the amplifier 20b is input to the audio interface as audio input 2. The operation (11) to (15) of the measurement system 100 configured in this way will be described.

（１１）ユーザは、ＰＣ２３のキーボード、マウス等を操作して測定システム１００の操作画面を開き、磁界の測定操作を選択する。ユーザによる選択操作に対応して、ＰＣ２３内のプロセッサは、音声信号（例えば１０ｋＨｚ、１Ｖ）であるオーディオ出力１を測定システム１００のオーディオインターフェースに出力する。オーディオインターフェースに入力されたオーディオ出力１は、第１回路１ａに入力され、第１回路１ａのダイオード１３ａとコンデンサ１２ａがこのオーディオ出力１を直流信号に変換し、スイッチ１４ａがオンになる。このとき、測定システム１００は、スイッチ１４ａのコレクタとエミッタとが導通してアンプ２０ａのマイナス端子にアンテナ１０ａの片方が接続され、アンテナ１０ａのコイルの両端が閉じることになる。これにより、測定システム１００は、周囲の磁界変化に応じてアンテナ１０ａの内部を磁力線が通過し、電磁誘導によりコイルに起電力を発生させるため、磁界を測定することができる。 (11) The user operates the keyboard, mouse, etc. of the PC 23 to open the operation screen of the measurement system 100 and select the magnetic field measurement operation. In response to the user's selection operation, the processor in the PC 23 outputs the audio output 1, which is an audio signal (e.g., 10 kHz, 1 V), to the audio interface of the measurement system 100. The audio output 1 input to the audio interface is input to the first circuit 1a, and the diode 13a and capacitor 12a of the first circuit 1a convert this audio output 1 into a DC signal, and the switch 14a is turned on. At this time, the collector and emitter of the switch 14a are conductive in the measurement system 100, one end of the antenna 10a is connected to the negative terminal of the amplifier 20a, and both ends of the coil of the antenna 10a are closed. As a result, the measurement system 100 can measure the magnetic field because magnetic lines pass through the inside of the antenna 10a in response to changes in the surrounding magnetic field, generating an electromotive force in the coil by electromagnetic induction.

（１２）（１１）の処理が行われると同時に、ＰＣ２３内のプロセッサは、音声信号であるオーディオ出力２を測定システム１００のオーディオインターフェースに出力する。オーディオインターフェースに入力されたオーディオ出力２は、第２回路１ｂに入力され、第２回路１ｂのダイオード１３ｂとコンデンサ１２ｂがこのオーディオ出力２を直流信号に変換し、スイッチ１４ｂがオンになる。このとき、測定システム１００は、スイッチ１４ｂのコレクタとエミッタとが導通してアンプ２０ｂのマイナス端子にアンテナ１０ｂの片方が接続され、アンテナ１０ｂのコイルの両端が閉じることになる。これにより、測定システム１００は、周囲の磁界変化に応じてアンテナ１０ｂの内部を磁力線が通過し、電磁誘導によりコイルに起電力を発生させるため、磁界を測定することができる。 (12) At the same time as the processing of (11) is performed, the processor in the PC 23 outputs the audio output 2, which is an audio signal, to the audio interface of the measurement system 100. The audio output 2 input to the audio interface is input to the second circuit 1b, and the diode 13b and the capacitor 12b of the second circuit 1b convert this audio output 2 into a DC signal, and the switch 14b is turned on. At this time, the collector and emitter of the switch 14b are conductive in the measurement system 100, one end of the antenna 10b is connected to the negative terminal of the amplifier 20b, and both ends of the coil of the antenna 10b are closed. As a result, the measurement system 100 can measure the magnetic field because magnetic lines pass through the inside of the antenna 10b in response to changes in the surrounding magnetic field, generating an electromotive force in the coil by electromagnetic induction.

（１３）次にユーザは、ＰＣ２３のキーボード、マウス等を操作して測定システム１００の操作画面を開き、電界の測定操作を選択する。ユーザによる選択操作に対応して、ＰＣ２３内のプロセッサは、選択信号である音声信号を出力しない。言い換えると、ＰＣ２３内のプロセッサは、オーディオインターフェース、第１回路１ａに出力ゼロの選択信号を出力する。このときスイッチ１４ａはオフとなり、アンテナ１０ａの片方は開放状態をとる。測定システム１００はアンテナ１０ａのコイルの一端が開放されている場合、周囲の電界に応じてコイルに電圧が誘導されるため、電界を測定することができる。 (13) Next, the user operates the keyboard, mouse, etc. of PC 23 to open the operation screen of measurement system 100 and selects the electric field measurement operation. In response to the user's selection operation, the processor in PC 23 does not output an audio signal, which is a selection signal. In other words, the processor in PC 23 outputs a selection signal with zero output to the audio interface and first circuit 1a. At this time, switch 14a is turned off and one side of antenna 10a is in an open state. When one end of the coil of antenna 10a is open, the measurement system 100 is able to measure the electric field because a voltage is induced in the coil in response to the surrounding electric field.

（１４）（１３）の処理が行われると同時に、ＰＣ２３内のプロセッサは、オーディオインターフェース、第２回路１ｂに出力ゼロの選択信号を出力する。このときスイッチ１４ｂはオフとなり、アンテナ１０ｂの片方は開放状態をとる。測定システム１００は、アンテナ１０ｂのコイルの一端が開放されている場合、周囲の電界に応じてコイルに電圧が誘導されるため、電界を測定することができる。 (14) At the same time as the processing of (13) is performed, the processor in the PC 23 outputs a selection signal for zero output to the audio interface and the second circuit 1b. At this time, the switch 14b is turned off, and one end of the antenna 10b is in an open state. When one end of the coil of the antenna 10b is open, the measurement system 100 can measure the electric field because a voltage is induced in the coil in response to the surrounding electric field.

（１５）第１回路１ａは、アンテナ１０ａで得られた信号をアンプ２０ａが増幅し、オーディオ入力１としてオーディオインターフェースに入力する。また、第２回路１ｂは、アンテナ１０ｂで得られた信号をアンプ２０ｂが増幅し、オーディオ入力２としてオーディオインターフェースに入力する。ＰＣ２３は、この入力データを処理し、測定結果を記録する。測定システム１００は、ユーザによる手動操作により（１１）～（１４）の操作を切り替えたり、ＰＣ２３が所定の時間間隔で（１１）～（１４）の操作を自動で切り替えたりすることにより、電界と磁界との双方を検出し、記録することができる。これによりユーザは、例えば測定の対象物である送電線の通電の有無を検査することができる。 (15) In the first circuit 1a, the amplifier 20a amplifies the signal obtained by the antenna 10a and inputs it to the audio interface as audio input 1. In the second circuit 1b, the amplifier 20b amplifies the signal obtained by the antenna 10b and inputs it to the audio interface as audio input 2. The PC 23 processes this input data and records the measurement results. The measurement system 100 can detect and record both the electric field and the magnetic field by the user manually switching between the operations (11) to (14) or by the PC 23 automatically switching between the operations (11) to (14) at predetermined time intervals. This allows the user to check, for example, whether or not electricity is flowing through a power transmission line, which is the object of measurement.

この形態によっても、測定システム１００は、アンテナの数を減らして、具体的にはアンテナの数を半分にしてアンテナの数が増大することを抑制できる。また、測定システム１００は、装置の小型化及び軽量化を図るとともに、構成を簡易にすることができ、コストを下げることもできる。また、測定システム１００は、電界検出用のアンテナと磁界検出用のアンテナを個別に設けた場合、両者の干渉が問題となり得るが、この様な問題も解消することができる。 Even with this configuration, the measurement system 100 can reduce the number of antennas, specifically by halving the number of antennas, thereby suppressing an increase in the number of antennas. Furthermore, the measurement system 100 can reduce the size and weight of the device, simplify the configuration, and reduce costs. Furthermore, when an antenna for detecting an electric field and an antenna for detecting a magnetic field are provided separately, interference between the two can be a problem, but the measurement system 100 can also solve such a problem.

測定システム１００は、例えば１つの筐体により構成され、この筐体とＰＣ２３の様な操作機器とが接続ケーブルによって接続される。また、測定システム１００は、接続端子３０の代わりに無線通信機能を有する回路、モジュール等を搭載して、無線通信機能を有する操作機器と無線通信とによって接続してもよい。すなわち、測定システム１００は、操作機器から無線通信で送信された選択信号を受信する。また、操作機器は、測定システム１００から無線通信で送信された測定結果を受信する。ここで、無線通信は、無線ＬＡＮ、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等を用いることができる。また、測定システム１００と操作機器とは、一体の装置により構成されてもよい。The measurement system 100 is, for example, configured from a single housing, and this housing is connected to an operating device such as a PC 23 by a connection cable. The measurement system 100 may also be equipped with a circuit, module, etc. having a wireless communication function instead of the connection terminal 30, and connected to an operating device having a wireless communication function via wireless communication. That is, the measurement system 100 receives a selection signal transmitted from the operating device via wireless communication. The operating device receives the measurement results transmitted from the measurement system 100 via wireless communication. Here, wireless communication can use wireless LAN, Wi-Fi (registered trademark), Bluetooth (registered trademark), etc. The measurement system 100 and the operating device may also be configured as an integrated device.

以上のように、電界および磁界を測定する測定システムが、アンテナと、電界の測定および磁界の測定のいずれかを行うための選択信号を入力する接続端子と、アンテナのコイルの両端と接続端子とを接続可能な第１回路と、第１回路の一部を開閉させるスイッチと、を備える。接続端子に入力された選択信号に応じてスイッチがオンとなり、アンテナにより磁界の測定を行うとともに測定結果を接続端子に出力する。接続端子に入力された選択信号に応じてスイッチがオフとなり、アンテナにより電界の測定を行うとともに測定結果を接続端子に出力する。これにより、アンテナの数が増大することを抑制しつつ、磁界及び電界を測定可能な測定システムを提供することができる。 As described above, the measurement system for measuring electric and magnetic fields comprises an antenna, a connection terminal for inputting a selection signal for either measuring the electric field or the magnetic field, a first circuit capable of connecting both ends of the antenna coil to the connection terminal, and a switch for opening and closing a part of the first circuit. The switch is turned on in response to the selection signal input to the connection terminal, and the antenna measures the magnetic field and outputs the measurement result to the connection terminal. The switch is turned off in response to the selection signal input to the connection terminal, and the antenna measures the electric field and outputs the measurement result to the connection terminal. This makes it possible to provide a measurement system capable of measuring magnetic and electric fields while suppressing an increase in the number of antennas.

接続端子が、少なくとも音声出力端子とマイク入力端子を有する。これにより、接続端子を簡易な構成とすることができる。また、例えばスマートフォンやタブレット等の小型の操作機器を用いて電界および磁界の測定を行うことができる。The connection terminal has at least an audio output terminal and a microphone input terminal. This allows the connection terminal to have a simple configuration. In addition, electric and magnetic fields can be measured using a small operating device such as a smartphone or tablet.

測定システムのアンテナが第１アンテナであって、第２アンテナと、第２アンテナのコイルの両端と接続端子とを接続可能な第２回路と、第１回路の出力及び第２回路の出力を分離し、接続端子に出力可能な分離回路とを更に備える。これにより、２つのアンテナが、電磁波が到来する方向に対し異なる姿勢をもって電磁波を迎えることができるため、２つのアンテナそれぞれが異なる方向から電磁波を捉えることができ、測定の精度をより向上させることができる。The antenna of the measurement system is a first antenna, and further includes a second antenna, a second circuit capable of connecting both ends of the coil of the second antenna to a connection terminal, and a separation circuit capable of separating the output of the first circuit and the output of the second circuit and outputting them to the connection terminal. This allows the two antennas to receive the electromagnetic waves in different attitudes relative to the direction from which the electromagnetic waves arrive, so that the two antennas can each capture the electromagnetic waves from different directions, thereby further improving the accuracy of the measurement.

分離回路が、第１回路の出力及び第２回路の出力のいずれかの周波数を変換する周波数変換回路である。または、分離回路が、第１回路の出力及び第２回路の出力を時分割して接続端子に出力する時分割回路である。これにより、単一の接続端子に２つの出力を入力しても、周波数分割または時分割により、出力を分離して測定を行うことができる。 The separation circuit is a frequency conversion circuit that converts the frequency of either the output of the first circuit or the output of the second circuit. Alternatively, the separation circuit is a time division circuit that time-divides the output of the first circuit and the output of the second circuit and outputs them to a connection terminal. As a result, even if two outputs are input to a single connection terminal, the outputs can be separated and measured by frequency division or time division.

音声出力端子から選択信号として音声信号を出力する時はスイッチがオンとなる。音声出力端子から選択信号として音声信号を出力しない時はスイッチがオフとなる。そして、マイク入力端子に第１回路の出力及び第２回路の出力が入力される。これにより、音声出力端子から出力される音声信号を用いてスイッチの切替えを行うことができる。 When an audio signal is output from the audio output terminal as a selection signal, the switch is on. When an audio signal is not output from the audio output terminal as a selection signal, the switch is off. The output of the first circuit and the output of the second circuit are then input to the microphone input terminal. This allows the switch to be switched using the audio signal output from the audio output terminal.

接続端子が、オーディオインターフェースにより構成される。これにより、オーディオインターフェースを介して電界および磁界の測定を行うことができる。 The connection terminal is configured as an audio interface, which allows electric and magnetic fields to be measured via the audio interface.

アンテナが第１アンテナであって、コイルを芯に巻きつけて形成された第２アンテナと、第２アンテナのコイルの両端と接続端子とを接続可能な第２回路とを更に備える。これにより、オーディオインターフェースを用いつつ、２つのアンテナが、電磁波が到来する方向に対し異なる姿勢をもって電磁波を迎えることができるため、２つのアンテナそれぞれが異なる方向から電磁波を捉えることができ、測定の精度をより向上させることができる。The first antenna further includes a second antenna formed by winding a coil around a core, and a second circuit capable of connecting both ends of the coil of the second antenna to a connection terminal. This allows the two antennas to receive electromagnetic waves with different attitudes relative to the direction from which the electromagnetic waves arrive while using the audio interface, so that the two antennas can capture electromagnetic waves from different directions, further improving the accuracy of measurement.

オーディオインターフェースから選択信号として音声信号を出力する時はスイッチがオンとなる。オーディオインターフェースから選択信号として音声信号を出力しない時はスイッチがオフとなる。そして、オーディオインターフェースに第１回路の出力及び第２回路の出力が入力される。これにより、オーディオインターフェースから出力される音声信号を用いてスイッチの切替えを行うことができる。 When an audio signal is output from the audio interface as a selection signal, the switch is on. When an audio signal is not output from the audio interface as a selection signal, the switch is off. The output of the first circuit and the output of the second circuit are then input to the audio interface. This allows the switch to be switched using the audio signal output from the audio interface.

アンテナがフェライトアンテナにより構成される。これにより、アンテナの芯が透磁率の高いものとなり、測定の品質を高いものとすることができる。The antenna is made of a ferrite antenna. This gives the antenna core a high magnetic permeability, improving the quality of the measurements.

アンテナを用いて電界および磁界を測定する測定方法において、接続端子に入力された、電界の測定および磁界の測定のいずれかを行うための選択信号に応じて、アンテナのコイルの両端と接続端子とを接続可能な第１回路のスイッチがオンとなり、アンテナにより磁界の測定を行うとともに測定結果を接続端子に出力する。さらに、接続端子に入力された選択信号に応じてスイッチがオフとなり、アンテナにより電界の測定を行うとともに測定結果を接続端子に出力する。これにより、アンテナの数が増大することを抑制しつつ、磁界及び電界を測定可能な測定方法を提供することができる。In a measurement method for measuring an electric field and a magnetic field using an antenna, a switch of a first circuit capable of connecting both ends of the coil of the antenna to the connection terminal is turned on in response to a selection signal input to the connection terminal for either measuring the electric field or the magnetic field, and the magnetic field is measured by the antenna and the measurement result is output to the connection terminal. Furthermore, in response to the selection signal input to the connection terminal, the switch is turned off in response to the selection signal input to the connection terminal, and the electric field is measured by the antenna and the measurement result is output to the connection terminal. This makes it possible to provide a measurement method capable of measuring a magnetic field and an electric field while suppressing an increase in the number of antennas.

以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各種の実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。Various embodiments have been described above with reference to the drawings, but it goes without saying that the present disclosure is not limited to such examples. It is clear that a person skilled in the art can conceive of various modifications, corrections, substitutions, additions, deletions, and equivalents within the scope of the claims, and it is understood that these also naturally fall within the technical scope of the present disclosure. Furthermore, the components in the various embodiments described above may be combined in any manner as long as it does not deviate from the spirit of the invention.

なお、本出願は、２０２１年３月１５日出願の日本特許出願（特願２０２１－０４１３７４）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。 This application is based on a Japanese patent application (Patent Application No. 2021-041374) filed on March 15, 2021, the contents of which are incorporated by reference into this application.

本開示は、電界および磁界を測定する測定装置及び測定方法として有用である。 The present disclosure is useful as a measurement device and method for measuring electric and magnetic fields.

１ａ第１回路
１ｂ第２回路
１０ａ、１０ｂアンテナ
１２ａ、１２ｂコンデンサ
１３ａ、１３ｂダイオード
１４ａ、１４ｂスイッチ
２０ａ、２０ｂアンプ
２３ＰＣ
２４周波数変換回路
２５時分割回路
３０接続端子
３１Ｌｃｈチップ
３２Ｒｃｈリング
３３絶縁リング（ＧＮＤ）
３４スリープ（ＭＩＣ）
１００測定システム 1a First circuit 1b Second circuit 10a, 10b Antenna 12a, 12b Capacitor 13a, 13b Diode 14a, 14b Switch 20a, 20b Amplifier 23 PC
24 Frequency conversion circuit 25 Time division circuit 30 Connection terminal 31 Lch chip 32 Rch ring 33 Insulation ring (GND)
34 Sleep (MIC)
100 Measurement System

Claims

A measuring device for measuring electric and magnetic fields, comprising:
an antenna including a coil;
a first circuit connected to one end of the coil of the antenna;
a switch for opening and closing a part of a connection from the other end of the antenna coil to the first circuit,
The measuring device is
the switch is turned on in response to a selection signal for measuring either an electric field or a magnetic field, and the magnetic field is measured by the antenna;
the switch is turned off in response to the selection signal, and the antenna measures an electric field.
measuring device.

the antenna being a first antenna,
a second antenna including a coil;
a second circuit connected to one end of the coil of the second antenna;
a second switch that opens and closes a portion of a connection from the other end of the coil of the second antenna to the second circuit,
The axial direction of the first antenna and the axial direction of the second antenna intersect perpendicularly.
2. The measuring device of claim 1.

The antenna is a ferrite antenna.
3. The measuring device according to claim 2.

The measuring device is
Equipped with a connection terminal for communicating with external devices,
opening and closing the switch in response to the selection signal input from the connection terminal;
outputting a measurement result of either the electric field or the magnetic field to the connection terminal;
4. The measuring device according to claim 3.

the selection signal is an audio signal;
the measurement result is an audio signal;
5. The measuring device according to claim 4.

The connection terminal has an audio output terminal and an audio input terminal.
6. The measuring device according to claim 5.

The connection terminal communicates via a Universal Serial Bus (USB).
6. The measuring device according to claim 5.

The measuring device is
It is connected wirelessly to external devices,
opening and closing the switch in response to the selection signal input from the external device;
outputting the measurement result of either the electric field or the magnetic field to the external device;
4. The measuring device according to claim 3.

Converting the frequency of either the output of the first circuit or the output of the second circuit;
a first output that has been converted and a second output that has not been converted are combined and output to the connection terminal;
7. The measuring device according to claim 6.

an output of the first circuit and an output of the second circuit are output to the connection terminal in a time-division manner;
7. The measuring device according to claim 6.

The internal circuit of the measuring device includes:
an output of the first circuit and an output of the second circuit are output to the audio input terminal;
When the selection signal is input from the audio output terminal, the switch is turned on.
When the selection signal is not input from the audio output terminal, the switch is turned off.
7. The measuring device according to claim 6.

A method for measuring an electric field and a magnetic field using an antenna, comprising the steps of:
a switch of a first circuit capable of connecting both ends of a coil of the antenna to a connection terminal is turned on in response to a selection signal for measuring either an electric field or a magnetic field, and the magnetic field is measured by the antenna;
the switch is turned off in response to the selection signal input to the connection terminal, and the antenna measures an electric field.
Measuring method.