JPH02310476A - 電位センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電位センサ、特に静電界の強度検出や帯電量の
測定等に使用される電位センサに関する。

〔従来の技術〕

従来のこの種の電位センサは、被測定物から放射される
電気力線を測定用プローブのケースに設けた検出孔から
ケース内の検出用電極へ導き、電極の直前に設けたチョ
ッパで電気力線の通過量を周期的に増減させる仁とによ
シ、電極に静電界強度を示す交流信号を得ている。

第４図（ａ）および（ｂ）は従来の電位センサの横断面
図および縦断面図である。音叉１の根元近くには駆動用
の圧電セラミック２を接着してあシ、また音叉１の画先
端には１対のチョッパ部８を取付けである。音叉１は、
金属のケース３と共に、接地端子１２に接続されており
、圧電セラミック２は、ケース３から絶縁して設けた入
力端子１０に接続されている。この入力端子１０に駆動
用の交流電圧を与えると、音叉１が破線矢印人で示す向
きに振動し、これに伴なってチョッパ部８も振動して。

検出孔７から破線矢印Ｂで示すごとく入射し検出電極４
に到達する電気力線の通過量を、周期的に増減させる。

この結果、検出電極４と接続した出力端子１１に静電界
強度を示す交流信号が得られる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の電位センサでは、被測定物から１０−ブ
までの距離によシ出力電圧が変化する。

すなわち、同一表面電位で帯電している被測定物であっ
ても、被測定物からプローブまでの距離を変えると、出
力電圧値が変ってくる。従って、予め被測定物からの距
離ごとに被測定物の表面電位と出力電圧との対応を校正
しておく必要がある上に、測定のたびに被測定物からの
距離を正確に測定せねはならず、測定操作が煩雑である
という欠点がある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の電位センサは、被測定物から入射する電気力線
の通過量を周期的に増減させるチョッパ手段とそれぞれ
該チョッパ手段を通過して到来する前記電気力線に応答
して交流を含む電圧を生じる第１および第２の検出電極
とをもつ測定用のプローブを備えている。

〔実施例〕

次に本発明について図面を参照して説明する。

第１図（ａｌおよび（ｂ）は本発明の一実施例の横断面
図および縦断面図であり、測定用のプローブを示す。音
叉１は圧電セラミック２の駆動によシ破線矢印Ａの向き
に振動し、この振動に応じてチョッパ部１８が検出孔７
から破線矢印Ｂのごとく入射する電気力線の通過量を周
期的に増減させる。第２図の部分斜視図にも示すごとく
、チョッパ部１８と板状の検出電極４との間の途中には
、中央部を窓状にくり抜いた板状の検出電極５を設けで
ある。

チョッパ部１８を通過した電気力線の一部分は検出電極
５の窓枠部で検出され、残シの部分は検出電極５の窓部
を通過したあと検出電極４で検出されて、それぞれ出力
端子１５および１４に交流電圧の出力を与える。

第３図は、上述のプローブの出力交流から被測定物の表
面電位を示すデータを得るための信号処理用の回路の構
成例を示すブロック図である。プローブ２０の検出電極
４および５から得た交流信号はおのおの、プリアンプ２
１および交流（ＡＣ）アンプ２２で増幅されたあと、整
流・平滑直流（ＤＣ）アンプで（アナログ）直流信号と
なり、アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ　）コンバータ２
４でディジタル信号に変換されて、プロセッサ（ＣＰＵ
）２７へ入力される。一方、音叉駆動回路２５は、プロ
ーブ２０の圧電セラミックに駆動用交流を送ると共に、
この駆動用交流と同期した交流信号を一位相比較極性判
別回路２６へ送る。位相比較極性判別回路２６は、駆動
用交流の位相と、ＡＣアンプ２２を通る交流の位相とを
比較することにより、被測定電位の極性を判別し、その
正負を示すデータをＣＰＵ２７へ送る。

ＣＰＵ２７は、検出電極４および５の各出力交流に上述
の処理を施して与えられる電圧データ■ｌおよび■２か
ら、下記のような演算処理によ）被測定電位の絶対値Ｅ
を算出し、算出結果を被測定電位の極性と共に出力デー
タとして送出する。

電圧Ｖ１およびＶ２は、Ｅと、被測定物からの距離りと
の関数であシ、下式（１）および（２）で表わされる。

Ｖｌ　＝　Ｅ　（−＋　ｂｘ　）　　・・・・・・町・
・・・・（１）ｕ＋ｅ工 ■・＝Ｅ（Ｄ＋０２＋ｂ・）“°°°°°゛°゛°°゛
°°°（２）ただし６　ａｌｔｂｌ、Ｃｌ１ａ２１ｂ２
１Ｃ２はセフｆ固有の定数である。

式（１）および（２）から距１１１１ｔＤを消去すると
、Ｅについて２次方程式（３）が得られる。

ＡＥ　　＋ＢＥ＋Ｃ＝Ｏ・・・・・・・・・・・・・・
・（３）ただし。

Ａ＝　ａ２ｂ１−ａｌｂ２＋ｂｌｂ２　（Ｃ２−ＣＩ　
）Ｂ＝　（ａｔ−ｂｌ　（Ｃ２−Ｃｔ　）　）Ｖ２−（
ａ２＋ｂ２　（Ｃ２−Ｃｓ　）　）Ｖ□Ｃ＝（Ｃ２−Ｃ
□）■□Ｖ２ 従って、セフ”ｊ定数ａｌ＋ｂｌ＋ＣＩ＋ａ２ｔＥ）２
＋Ｃ２を予め求めておき、測定時に得られる電圧テーク
Ｖ１およびｖ２を用いて２次方程式（３）の係数Ａ、ｆ
：ｌ、Ｃを算出した上で、次式 によシ２２次方程（３）の根として、被測定電位Ｅを求
めることができる。

上述のごとく、測定用プローブに２つの検出電極４およ
び５を設けて２つの検出電圧を得ることによシ、被測定
物からの距離りの測定を要せずに被測定物の表面電位Ｅ
を求めることが可能になる。

更に、検出電極４および５の検出電圧から被測定電位を
求めるための回路を上述のプローブに接続することによ
シ、所要の演算処理を自動化でき。

迅速に測定結果を得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によシ、測定距離の設定ある
いは測定を要せずに被測定物の表面電位を正確に検出で
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂＪは本発明の実施例の横および
縦断面図、第２図は本発明の実施例の部分斜視図、第３
図は本発明の実施例のブロック図、第４図（ａ）および
（ｂ）は従来の電位センサの槓および縦断部図である。 １・・・音叉％　２・・・圧電セラミック、３・・・ケ
ース、４．５・・・検出電極、７．１７・・・検出孔、
８．１８・・・チョッパ部、１０・・・入力端子、１１
，１４．１５・・・出力端子、１２・・・接地端子、２
０・・・プローブ、２１・・・プリアンプ％　２２・・
・交流（ＡＣ）アンプ、２３・・・整流・平滑直流（Ｄ
ｃ）アンプ、２４・・・アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ
　）コンバータ、２５・・・音叉躯動回路、２６・・・
位相比較極性判別回路、２７・・・プロセラｔ（ＣＰＵ
）。 代理人　弁理士　　内　原　　　晋 チ・・・パ部　　　　　　　　ｔ’ｄ）第１図 第２図 第４区

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測定物から入射する電気力線の通過量を周期的
   に増減させるチョッパ手段とそれぞれ該チョッパ手段を
   通過して到来する前記電気力線に応答して交流を含む電
   圧を生じる第１および第２の検出電極とをもつ測定用の
   プローブを備えていることを特徴とする電位センサ。
2. （２）前記第１および第２の検出電極に生じる各前記電
   圧を増幅し整流したあとディジタル信号に変換して得ら
   れる２つの電圧データに対し、前記被測定物から前記プ
   ローブまでの距離の影響を除去する演算処理を行なって
   、前記被測定物の電位を示す電位データを出力する回路
   手段を備えている請求項（１）記載の電位センサ。