JPH0432782A - 表面電位測定器 - 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） 本発明は帯電体の表面電位を測定するための静電誘導式
の測定器に関する。

（従来の技術） 帯電体の表面電位を測定する測定器としては、従来から
一般に、静電誘導式のものが用いられている。

この測定器は、周知のように、帯電体の表面電位を検出
するセンサとして導体センサを備え、該導体センサを帯
電体に近づけた時に、静電誘導によって該導体センサの
表面に誘導される電荷により該導体センサに発生する電
位を検出し、この電位から帯電体の表面電位を測定する
ようにしている。

この場合、導体センサに発生する電位は、帯電体の表面
電位だけでなく、該導体センサと帯電体との距離によっ
ても変化する。このため、従来、この種の測定器におい
ては、測定を行う際の導体センサと帯電体との距離が所
定の値に定められ、その所定の距離において帯電体の表
面電位が測定できるようになっており、これ以外の距離
においては正しい測定を行うことができないようになっ
ている。

しかしながら、特に、携帯用の測定器においては、例え
ば表面形状が複雑な帯電体や、移動している帯電体の表
面電位を測定しようとした場合には、導体センサと該帯
電体との距離を定められた距離に維持することは困難で
あり、このため、該帯電体の表面電位を正しく測定する
ことが困難であった。

（解決しようとする課題） 本発明はかかる不都合を解消し、帯電体の表面電位及び
該帯電体からの距離に応じて静電誘導により電位が発生
するセンサと、該帯電体との距離によらずに該帯電体の
表面電位を測定することができる測定器を提供すること
を目的とする。

（課題を解決する手段） 本発明の表面電位測定器はかかる目的を達成するために
、帯電体の表面電位及び該帯電体からの距離に応じて静
電誘導により電位が発生するセンサと、該センサに発生
した電位を検出してこれに応じた出力電圧を出力する電
位検出手段と、該センサと帯電体との距離を検出する距
離検出手段と、あらかじめ設定された帯電体の複数の設
定表面電位値のそれぞれに対し、該帯電体とセンサとの
あらかじめ設定された複数の設定距離値及び各設定距離
値における該電位検出手段の出力電圧値をあらかじめ記
憶させた記憶手段と、測定時に該距離検出手段により検
出された帯電体及びセンサ間の検出距離の前後の値を有
する複数の前記設定距離値を選択し、当該複数の設定距
離値及びこれらに対応する複数の前記出力電圧値から前
記各設定表面電位値に対する当該距離及び出力電圧の関
係を第１の複数次曲線で補間する第１補間手段と、該第
１の複数次曲線の式から各設定表面電位値に対して前記
検出距離における前記電位検出手段の出力電圧の算出値
を求める第１演算手段と、測定時における該電位検出手
段の出力電圧の前後の値を有する複数の前記算出値を選
択し、当該複数の算出値及びこれらに対応する複数の前
記設定表面電位値から当該出力電圧及び表面電位の関係
を第２の複数次曲線で補間する第２補間手段と、該第２
の複数次曲線の式から測定時の前記電位検出手段の出力
電圧における表面電位を求める第２演算手段とを備える
ことを特徴とする。

（作用） かかる手段によれば、まず、前記帯電体の複数の設定表
面電位値と、該帯電体及び前記センサ間の前記複数の設
定距離値とがあらかじめ設定されて前記記憶手段に記憶
されると共に、各設定表面電位値及び各設定距離値にお
ける前記電位検出手段の出力電圧値が該記憶手段に記憶
される。

そして、帯電体の表面電位を測定する際には、まず、前
記センサを該帯電体に適当な距離に近づける。この時、
該センサに発生する電位は前記電位検出段により検出さ
れてこれに応じた出力電圧が出力され、また、該センサ
及び帯電体間の距離が前記距離検出手段により検出され
る。

次いで、前記第１補間手段により、前記複数の設定距離
値のうち、該検出距離の前後の値を有するものが複数、
前記記憶手段から選択され、さらに、この選択された複
数の設定距離値と各設定距離値における前記出力電圧値
とから、前記各設定表面電位値に対して帯電体及びセン
サ間の距離と電位検出手段の出力電圧との関係が前記第
１の複数次曲線により補間され、これによって、上記検
出距離を含む範囲内で当該距離及び出力電圧の関係を近
僚する曲線として該第１の複数次曲線が前記設定表面電
位値の数だけ求められる。そして、該補間後には、前記
第１演算手段により、各第１複数次曲線の式から上記検
出距離における前記電位検出手段の出力電圧の算出値が
前記各設定表面電位値に対して求められる。

次いで、前記第２補聞手段により、これらの出力電圧の
算出値のうち、上記の測定時の電位検出手段の出力電圧
の前後の値を有するものが複数選択され、さらに、この
選択された複数の算出値とこれらに対応する設定表面電
位値とから、電位検出手段の出力電圧と帯電体の表面電
位との関係が前記第２の複数次曲線により補間され、こ
れによって、上記の測定時の電位検出手段の出力電圧を
含む範囲内で当該出力電圧及び表面電位の関係を近似す
る曲線として該第２の複数次曲線が求められる。そして
、かかる後に、前記第２演算手段により、該第２の複数
次曲線の式から上記の測定時の電位検出手段の出力電圧
における帯電体の表面電位が求められる。

従って、前記複数の設定距離値の大きさの範囲内におい
ては、帯電体及びセンサ間の距離に関係なく該帯電体の
表面電位が求められる。

（実施例） 本発明の表面電位測定器の一例を第１図乃至第５図に従
って説明する。第１図は該表面電位測定器の斜視図、第
２図はその要部の回路構成を説明するだめのブロック図
、第３図及び第４図はそれぞれ該表面電位測定器の作動
を説明するための線図、第５図はその作動を説明するた
めのフローチャートである。

第１図で、この表面電位測定器１（以下、単に、測定器
１という）は、そのハウジング２の一側面部に導体材料
から成るセンサ３と、音波発信部４とを備え、それぞれ
ハウジング２内に設けられた電位検出手段である電位検
出器５及び距離検出手段である距離検出器６に接続され
ている。

この場合、電位検出器５は、センサ３を帯電体Ｘに近づ
けた時に静電誘導により該センサ３に発生する電位を増
幅し、該電位に応じた出力電圧を出力するようにしてい
る。また、距離検出器６は、音波発信部４から帯電体Ｘ
に向かって超音波を照射することによりセンサ３と帯電
体Ｘとの距離を検出し、この検出した距離に応じて電気
信号を出力するようにしている。

また、同図で、７は雨検出器５の出力信号を処理すべく
ハウジング２内に設けられた処理装置であり、雨検出器
５，６に接続されている。

さらに詳細には、処理装置７は、第２図示のように、Ａ
／Ｄ変換器８、ＣＰＵ９及び記憶手段であるメモリ１０
を備え、雨検出器５．６はＡ／Ｄ変換器８を介してＣＰ
Ｕ９に接続されている。そして、処理装置７は、詳細は
後述するが、雨検出器５．６の出力信号をＡ、／Ｄ変換
器８によりＡ／Ｄ変換したものをＣＰＵ９により処理す
るようにしている。この場合、ＣＰＵ９は、その処理機
能として第１補間手段１１、第１演算手段１２、第２補
間手段１３及び第２演算手段１４を備え、後述するよう
に、雨検出器５，６の出力信号をメモリ１０に記憶させ
たデータを基に各手段１１〜１４を順に介して処理する
ようにしている。

この処理装置７のメモリ１０には、あらかじめ設定され
た帯電体Ｘの複数の設定表面電位値、あらかじめ設定さ
れた前記センサ３及び帯電体Ｘ間の複数の設定距離値、
及び各設定表面電位値及び設定距離値における前記電位
検出器５の出力電圧値があらかじめ記憶されている。

さらに詳細には、この測定器１では、第３図示のように
、帯電体Ｘの表面電位Ｓ■を一定として該帯電体Ｘ及び
前記センサ３間の距離りを変化させると前記電位検出器
５の出力電圧■が同図仮想線示のように曲線的に変化し
、この変化の仕方は表面電位Ｓ■の値によって異なる。

そして、メモリ１０ヘデータを記憶させるに際しては、
表面電位Ｓ■の複数の設定表面電位値５ＶＩ−３Ｖ７及
び距離りの複数の設定距離値Ｄ１〜Ｄ６が適当な大きさ
の範囲内であらかじめ設定され、これらの値がメモリ１
０に記憶される一方、各設定距離値Ｄｉ（ｉ＝１〜６）
及び各設定表面電位値ＳＶｊ　（ｊ＝１〜７）における
電位検出器５の実際の出力電圧値Ｖ（ｉ、ｊ）が記憶さ
れる。すなわち、メモリ１０には、同図示白丸の点が記
憶されている。

尚、第１図及び第２図で、１５はＣＰＵ９の制御により
その処理結果に応じて発音する発音器、１６はＣＰＵ９
の処理結果等を表示するための表示器、１７、１７は表
示器１６の表示モード等を設定するための押ボタン入力
スイッチである。

次に、かかる測定器１による帯電体Ｘの表面電位の測定
方法を第３図乃至第５図に従って説明する。

第５図において、この測定器１では、帯電体Ｘの表面電
位の測定は、前記センサ３を帯電体Ｘに近づけて図示し
ない電源スィッチをオンにすることにより開始され、こ
れと同時にセンサ３に発生する電位が前記電位検出器５
により検出され、これを増幅した出力電圧Ｖｘが前記Ａ
／Ｄ変換器８を介してＣＰＵ９に出力される。また、こ
れと並行してセンサ３及び帯電体Ｘ間の距離Ｄｘ（以下
、検出距離Ｄｘという）が前記距離検出手段６により検
出され、これに応じた出力信号がＡ／Ｄ変換器８を介し
てＣＰＵ９に出力される。

そして、ＣＰＵ９は、まず、これらの出力信号により、
出力電圧Ｖｘ及び検出距離Ｄｘが測定可能な範囲にある
か否かをチエツクし、仮にこれらが測定可能な範囲にな
い場合には、前記発音器１５または表示器１６により警
告を発し、測定を終了させる。

一方、出力電圧Ｖｘ及び検出釦ＭＤｘが測定可能な範囲
にある場合には、ＣＰＵ９は、その第１補間手段１１に
より、前記メモリ１０に記憶されている前記設定距離値
Ｄｉ　（ｉ＝１〜６）の中から検出距離Ｄｘの前後の値
を有する例えば４個の設定路Ｍ値Ｄｉ、Ｄｉ（ｌ、Ｄｉ
ｔ２．Ｄｉ＋３を選択する。

具体的には、例えば第３図示のように、Ｄ２＜Ｄｘ＜Ｄ
３である場合には、その前後の値を有する設定距離値Ｄ
ｉとして、設定距離値Ｄ１〜Ｄ４を選択する。以下、こ
の具体例の場合について説明する。

かかる選択後に、第１補間手段１１は、前記各設定表面
電位値ＳＶｊ　（ｊ＝１〜７）に対し、各設定距離値Ｄ
１〜Ｄ４に対応してメモリ１０に記憶されている出力電
圧値Ｖ（１，ｊ）〜Ｖ（４，ｊ）から４点（Ｄｉ、Ｖ　
（ｉ、ｊ））（ｉ＝１〜４）を通る３次曲線Ｆｊ　　（
ｊ＝１〜７）を求め、これらの３次曲線Ｆｊにより検出
釦ｉ％１ｆＤｘを含む範囲内で第３図仮想線示の曲線を
近似する。

さらに詳細には、これらの３次曲線Ｆｊは次のように求
められる。

すなわち、第３図において、例えば設定表面電位値ＳＶ
Ｉに対応する３次曲線Ｆｌを求める場合には、ａ、ｂ、
ｃ、ｄを未知数として３次曲線ＦｌＯ式を Ｖ−ａＤ３＋ｂＤ”　＋ｃＤ＋ｄ　　−（１）とし、こ
の式（１）に、上記のように選択して得られた４点（Ｄ
Ｉ、　Ｖ　（１，１））、ＣＤ２．　Ｖ　（２１）〕、
（Ｄ３．Ｖ　（３，ｌ））、（Ｄ４．Ｖ（４，１））を
代入することにより４個の連立−次方程式が得られ、こ
の連立−次方程式を解くことによって、未知数ａ　−ｄ
の値が求められ、これによって、３次曲線Ｆ１の弐が求
められる。そして、これと同じことを繰り返すことによ
り、各設定表面電位値ＳＶｊ　（ｊ＝１〜７）に対応す
る各３次曲線Ｆｊ　　（ｊ＝１〜７）の式が求められる
。

この場合、このようにして得られた各３次曲線Ｆｊは、
実際、第３図実線示のように、仮想線示の各曲線に精度
よく一致し、各仮想線示の曲線が３次曲線Ｆｊにより補
間されていることが判る。

次いで、ＣＰＵ９ば、前記第１演算手段１２により、上
記各３次曲線Ｆｊ　（ｊ＝１〜７）の式から、前記検出
釦＃ＩＤｘにおける各設定表面電位ＳＶｊに対応する前
記電位検出手段５の出力電圧■の算出値（以下、算出電
圧値という）Ｖｊ（ｊ＝１〜７）を求める。

例えば、算出電圧値■１は、前記３次曲線Ｆ１の式（１
）に検出釦ＭＤＸを代入することにより得られ、これと
全く同様に算出電圧値■２〜■７が求められる。第４図
は、このようにして求められた点（Ｖｊ、５Ｖｊ）Ｎ＝
１〜７）を白丸でプロットしたものである。ここで、第
４図仮想線示の曲線は、検出距離Ｄｘにおける、出力電
圧■と表面電位ＳＶとの実際の関係を示す曲線である。

次いで、ＣＰＩＪ９は、前記第２補間手段１３により、
上記算出電圧値Ｖｊ　（ｊ＝１〜７）の中から上記の測
定における電位検出手段５の出力電圧Ｖｘの前後の値を
有する例えば４個の算出電圧値■ｊ。

Ｖ　ｊ＋１．　　Ｖ　ｊ＋２．　　Ｖ　ｊ＋３を選択す
る。

例えば第４図示のように、Ｖ２＜Ｖｘ＜Ｖ３である場合
には、その前後の値を有する算出電圧値Ｖｊとして、算
出距離値■１〜■４を選択する。

かかる選択後に、第２補間手段１３は、前記第１補間手
段１１と同様に、４点（Ｖｊ、５Ｖｊ）（ｊ−１〜４）
を通る３次曲線Ｇの弐を求める。この場合、このように
して得られた３次曲線Ｇは、実際、第４図実線示のよう
に、出力電圧■と表面電位ＳＶとの関係を実際に表す仮
想線示の曲線に精度よく一致し、該仮想線示の曲線が３
次曲線Ｇにより補間されていることが判る。

次いで、ＣＰＵ９は、前記第２演算手段１４により、上
記３次曲線Ｇの弐から、前記出力電圧Ｖｘにおける表面
電位Ｓ■を算出し、これによって、帯電体Ｘの表面電位
ＳＶｘが求められる。

そして、かかる後には、ＣＰＵ９はこのようにして求め
られた表面電位ＳＶｘを前記表示器１６に表示させ、ま
た、該表示器１６の表示モードに応じて前記検出釦ｌ１
ｆｌｌＤｘ等も表示させる。

このように、測定器１によれば、前記センサ３と帯電体
Ｘとの距離りがＤｉ≦Ｄ≦Ｄ６となる範囲内にあれば、
任意の検出路ｆｉＤｘにおいて、帯電体Ｘの表面電位Ｓ
Ｖｘを演算により精度よく算出することができ、該帯電
体Ｘが移動している場合や、その表面形状が複雑である
ような場合にも、該帯電体Ｘの表面電位を正しく測定す
ることができる。

尚、本実施例では、前記路ＭＤ及び出力電圧■の関係を
表す曲線（第３図仮想線示）と、出力電圧■及び表面電
位Ｓ■の関係を表す曲線（第４図仮想線示）とをそれぞ
れ３次曲線Ｆ、１（ｊ＝１〜７）及び３次曲線Ｇにより
補間するようにしたが、これらを２次曲線により補間す
ることも可能であることはもちろんであり、さらには、
前記メモリ１０に記憶させておく設定表面電位値、設定
距離値及び出力電圧値の個数を多くすれば、さらに高次
の曲線で補間するようにするごとも可能である。

（効果） 上記の説明から明らかなように、本発明の表面電位測定
器によれば、あらかしめ設定された複数の設定表面電位
値及び複数の設定距離値のそれぞれの組合せにおける電
位検出手段の出力電圧値をあらかじめ記憶手段に記憶さ
せ、帯電体の表面電位の測定時に、センサに発生する電
位と、該センサ及び帯電体間の距離とをそれぞれ電位検
出手段及び距離検出手段により検出し、第１補間手段に
より、該距離検出手段の検出距離を含む範囲内で、該セ
ンサ及び帯電体間の距離と電位検出手段の出力電圧との
関係を前記設定表面電位値、設定距離値及び出力電圧値
を用いて第１の複数次曲線で補間した後に、第１演算手
段により、該第１の複数次曲線の式から各設定表面電位
値に対して前記検出距離における出力電圧の算出値を求
め、次いで、第２補聞手段により、測定時における電位
検出手段の出力電圧を含む範囲内で、当該出力電圧及び
表面電位の関係を前記算出値及び設定表面電位値を用い
て第２の複数次曲線で補間した後に、第２演算手段によ
り、該第２の複数次曲線の式から帯電体の表面電位を演
算で求めるようにしたことによって、センサと帯電体と
の距離が変化しても該帯電体の表面電位を測定すること
ができ、該帯電体が移動している場合や、その表面が複
雑な形状である場合にもその表面電位を正しく測定する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の表面電位測定器の一例の外観斜視図、
第２図はその要部の構成を説明するためのブロック図、
第３図及び第４図はそれぞれ該表面電位測定器の作動を
説明するための線図、第５図はその作動を説明するため
のフローチャートである。 １・・・表面電位測定器　　３・・・センサ５・・・電
位検出手段　　　６・・・距離検出手段１０・・・記憶
手段　　　　　ＩＩ・・・第１補間手段１３・・・第２
補間手段 １２・・・第１演算手段 １４・・・第２演算手段 Ｘ・・・帯電体 ＳＶＩ〜ＳＶ７・・・設定表面電位値 Ｄ１〜Ｄ６・・・設定距離値 Ｖ（ｉ、ｊ）・・・出力電圧値 ＳＶｘ・・・表面電位 Ｄｘ・・・検出距離 Ｖｊ・・・出力電圧の算出値 Ｆｊ・・・第１の複数次曲！ｌｉ！（３次曲線）Ｇ・・
・第２の複数次曲線（３次曲線）ＦＩＧ、１ 表面電位５Ｖ ＦＩＧ、４ ２　Ｄｘ 距ｌＩＩＤ 手続補正書 平成２年６月２７日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、帯電体の表面電位及び該帯電体からの距離に応じて
   静電誘導により電位が発生するセンサと、該センサに発
   生した電位を検出してこれに応じた出力電圧を出力する
   電位検出手段と、該センサと帯電体との距離を検出する
   距離検出手段と、あらかじめ設定された帯電体の複数の
   設定表面電位値のそれぞれに対し、該帯電体とセンサと
   のあらかじめ設定された複数の設定距離値及び各設定距
   離値における該電位検出手段の出力電圧値をあらかじめ
   記憶させた記憶手段と、測定時に該距離検出手段により
   検出された帯電体及びセンサ間の検出距離の前後の値を
   有する複数の前記設定距離値を選択し、当該複数の設定
   距離値及びこれらに対応する複数の前記出力電圧値から
   前記各設定表面電位値に対する当該距離及び出力電圧の
   関係を第１の複数次曲線で補間する第１補間手段と、該
   第１の複数次曲線の式から各設定表面電位値に対して前
   記検出距離における前記電位検出手段の出力電圧の算出
   値を求める第１演算手段と、測定時における該電位検出
   手段の出力電圧の前後の値を有する複数の前記算出値を
   選択し、当該複数の算出値及びこれらに対応する複数の
   前記設定表面電位値から当該出力電圧及び表面電位の関
   係を第２の複数次曲線で補間する第２補間手段と、該第
   ２の複数次曲線の式から測定時の前記電位検出手段の出
   力電圧における表面電位を求める第２演算手段とを備え
   ることを特徴とする表面電位測定器。