JPS6149626B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、被測定対象物の対地電位を非接触
で測定可能な静電電位計に係わり、とくに、低電
圧測定用レンジでの測定作業時に、測定ヘツドケ
ースの参照対地電位を低く押えて、測定作業の安
全性を高めるようにしたメーター駆動回路の改良
に関する。

〈従来技術〉 先ず、従来の静電電位計及びそのメーター駆動
回路の構成と動作を第１図に基づいて説明する。
同図において、１は被測定対象物であつて、その
対地電位と等価な電源で表示されている。２は測
定電極、３は該電極と被測定対象物１間の静電容
量であつて、等価なコンデンサーで表示されてい
る。４は測定電極２を収納する測定ヘツトケース
の前面であつて、測定電極２の臨む位置に測定開
口が穿設されている。５は該前面と測定電極２間
で測定開口に臨むように装着されたシヤツターで
あつて、作動時には、測定開口を継続的に開閉す
る。６は交流増幅器であつて、その入力端子が測
定電極２に接続されている。７は変成器、８は同
期整流回路、９は積分回路、１０は高出力電圧増
幅器であつて、これら８，９，１０は直流電圧発
生器を構成する。１１は測定ヘツドケースであつ
て、測定電極２、交流増幅器６、シヤツター５を
収納し、交流増幅器６のシヤツター５に対して電
気的に導通している。また、１２は分圧抵抗器、
１３はメーターレンジ切換スイツチであつて、メ
ーター駆動回路を構成している。１４はメーター
である。

いま、シヤツター５が開いている場合には、被
測定対象物１の対地電位はコンデンサ３を介して
該電極に対して静電結合による誘起電圧を発生さ
せる。一方、シヤツター５が閉じている場合に
は、該シヤツターの対地電位は測定ヘツドケース
１１の前面４のそれと等しいから、該測定ヘツド
ケースの前面の対地電位が参照対地電位となり、
これによつて、測定電極２に電圧が誘起される。
シヤツター５が特定の周波数で開閉を繰返すと、
交流増幅器６には、該特定周波数の交流入力信
号、すなわち、被測定対象物１の対地電位に対応
する測定電極２上の電圧とシヤツター５の参照対
地電位に対応するそれとが交番して成る信号が印
加される。該入力信号が、ここで、増幅されて得
られる出力信号は、変生器７を介して同期整流回
路８に供給される。該同期整流回路はシヤツター
５の開閉周波数に同期して、この回路の入力信
号、すなわち、交流増幅器６の交流入力信号に比
例する直流信号を得る。該直流信号は積分回路９
によつて脈流成分及び雑音成分の除去が行われた
後、高出力電圧増幅器１０に供給される。該増幅
器からの直流出力電圧は測定ヘツドケース１１に
導かれているので、該ヘツドケースの対地電位は
該直流出力電圧に等しく保たれる。一方、該直流
出力電圧は増幅器６の交流入力信号、すなわち、
被測定対象物１の対地電位と測定ヘツドケース１
１の対地電位との差に対して比例関係にあるか
ら、両者の差が略々零になつたとき、すなわち、
被測定対象物１の対地電位から誘導される測定電
極２上の電圧とシヤツター５の参照対地電位から
誘導される測定電極２上の電圧とが平衡したとき
に、この増幅器系は安定状態となる。かかる安定
状態においては、被測定対象物１の対地電位と高
出力電圧増幅器１０からの直流出力電圧とは略々
等しくなるから、該直流出力電圧を測定すること
によつて、該対象物の対地電位を測定することが
できるものである。そして、該直流出力電圧の測
定に際して、該出力電圧を分圧抵抗器１２にて分
圧し、メーターレンジ切換スイツチ１３を介して
適切な分圧比を選択し、分圧された該出力電圧を
メーター１４にて読み取る。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、このうよな従前の、静電電位計
のメーター駆動回路では、直流電圧発生器を構成
している高出力電圧増幅器１０からの直流出力電
圧が直接的に測定ヘツドケース１１に導かれてい
るので、被測定対象物１の電位に相応したメータ
ーレンジ切換操作が行われて、メーターレンジ切
換スイツチ１３が分圧抵抗器１２の分圧比を適切
に選定していたとしても、そのことに係わりな
く、測定ヘツドケース１１の電圧が高い値に定ま
つてしまうことがある。そして、一般に、この種
の静電電位計に関しては、測定ヘツドケース１１
を絶縁物で覆うと、帯電に起因する誤差を生ずる
ことから、これを避けるためには、ある程度、測
定ヘツドケース１１に露出部分を残しておかざる
を得ない事情もあつて、その部分に人体が接触す
ることも、しばしば、起るが、その際、低い対地
電位の測定を予想して、測定者がメーターレンジ
切換スイツチ１３を低電圧測定用のポジシヨンに
切換えていても、上述のように、測定ヘツドケー
ス１１は高電圧となりうる故、その場合には、不
慮の感電事故に帰結する危険性が高く、測定作業
の安全性が低いという問題点があつた。

そのことは、この種の静電電位計では、その測
定ヘツドケース１１の電圧が、被測定対象物１と
測定電極２間に形成されるコンデンサ３の静電容
量の逆数を含む関数に従つて現われるので、低電
圧測定測定用のポジシヨンにて測定している最中
に、不用意に被測定対象物１を遠ざけたり、測定
指向から外すだけで、該測定ヘツドケースの電圧
が異常に高い電圧値まで、あつけなく上昇するこ
とを参酌するならば、極めて深刻な問題点であつ
たと言える。

〈問題点を解決するための手段〉 故に、この発明の目的は、上記従来技術に基づ
く静電電位計のメーター駆動回路の回路構成上の
制約による測定ヘツドケースの電圧の異常上昇に
起因する測定作業の安定性の問題に鑑み、メータ
ーレンジ切換スイツチの切換操作に応じて、直流
電圧発生器中の高出力電圧増幅器の利得を多段に
変化させて、低電圧測定時には、測定ヘツドケー
スの電圧を低く押えることにより、上記問題点を
解決し、測定作業の安全性の極めて高い優れた静
電電位計のメーター駆動回路を提供せんとするも
のである。

〈作用〉 上記目的に沿うこの発明の構成は、第２図に示
されるように、直流電圧発生器８、９、１０中の
高出力電圧増幅器１０と、その入出力端子間にメ
ーターレンジ切換スイツチ１３を介して切換え挿
入可能に配置された複数の帰還抵抗器１２と、該
増幅器１０の入力端子にその一端が接続され、そ
の他端がメーター１４に接続された入力抵抗器１
５とから成る演算増幅器が、メーターレンジ切換
スイツチ１３の、低電圧測定用ポジシヨンへの切
換え操作に応じて、その利得が逓減され、これに
より、ここで、低電圧の範囲の電圧を小さな利得
分だけ増幅し、もつて、メーター１４に印加され
る電圧の範囲に対して、測定ヘツドケース１１に
印加される電圧の範囲を接近させて、該メーター
での抵電圧測定用レンジ達成すると同時に、該メ
ーター１４に印加される低い電圧に対して該ヘツ
ドケースの電圧を接近させて、これを低い電圧に
押えるように作用するものである。

〈実施例〉 第２図はこの発明の一実施例であるメーター駆
動回路の構成を示す。同図において１５は入力抵
抗器であつて、その一端が高出力電圧増幅器１０
の入力端子の接続され、その他端が積分回路９の
出力端子に接続されている。１２は帰還抵抗器で
あつて、高出力電圧増幅器１０の入出力端子間
に、メーターレンジ切換スイツチ１３を介して挿
入されている。そして、これら１２、１５は高出
力電圧増幅器１０と共に演算増幅器を構成してい
る。他の構成要素は第１図の場合を同一である。
この構成では、メーターレンジ切換スイツチ１３
を操作することによつて、帰還抵抗器１２を選択
的に高出力電圧増幅器１０の入出力端子間に接続
し、高出力電圧増幅器１０の見かけの利得を多段
に変化させることができる。したがつて、例え
ば、メーター１４に印加されるべき電圧が、該メ
ーターの仕様上、０〜10Vの範囲に制約されてい
ても、メーターレンジ切換スイツチ１３によつて
適切な帰還抵抗器１２を選択的に接続することに
よつて、実際に測定される被測定対象物１の対地
電位が０〜10Vの低い範囲にある場合には、高出
力電圧増幅器１０の利得を小さくして、該増幅器
からの直流出力電圧、つまり、測定ヘツドケース
１１の電圧を０〜10Vの低い範囲に押えて平衡さ
せ、一方、その逆に、実際に測定される被測定対
象物１の対地電位が０〜1000V程度の高い範囲に
ある場合には、該増幅器１０の利得を大きくし
て、メーターに印加される電圧を０〜10Vの範囲
に留めたまま、該直流電圧を０〜1000Vに上昇さ
せ、これを測定ヘツドケース１１に印加して、平
衡させることができる。

その際、メーター１４の目盛を、メーターレン
ジ切換スイツチ１３の設定位置に応じて読み替え
ることによつて、ところで、上記実施例の構成に
おけるシヤツター５の駆動系及び交流増幅器６へ
の給電系について第３図を参照しつつ説明を加え
れば以下のとおりである。

その一次側巻線が商用電源（示図省略）に接続
された変圧器１６の２次側巻線には、直流安定化
電源１７が接続され、該電源１７には、発振回路
１８が縦続接続されている。そして、直流安定化
電源１７の出力端子は、交流増幅器６の電源端子
に接続され、一方、その帰線端子は、該増幅器６
の電源帰線と共に、測定ヘツドケース１１に接続
されている。

さらに、発振回路１８の出力端子は、測定ヘツ
ドケース１１内に延びて、該ヘツドケース内のシ
ヤツタ５近傍に固設されたシヤツタ駆動コイル１
９の一端に接続され、その帰線端子は、該コイル
１９の他端と共に該ヘツドケース１１に接続され
ている。

そして、測定に際しては、変圧器１６の二次側
巻線からの交流電圧を直流安定電源１７にて、一
定値の直流電圧に変換して、これを交流増幅器６
の電源端子・測定ヘツドケース１１間と、発振回
路１８の電源端子・帰線間に供給する。すると、
交流増幅器６は前述の所定の増幅作用を奏し、一
方、発振回路１８は、励振動作を確保し、その出
力端子・帰線間に一定周期の短形波パルス列が出
力されるので、これがシヤツタ駆動コイル１９に
供給されて、該コイルが励磁され、ここからの磁
界に応答して、シヤツタ５が振動するものであ
る。附言すれば、このような作動状態では、測定
ヘツドケース１１に内設されたシヤツタ５、シヤ
ツタ駆動コイル１９、電極２、及び交流増幅器６
の対地電位は、被測定対象物の電位に応じて、高
電位となるが、これらの構成要素相互間に電位差
が存在しないので、これら相互間に絶縁を施す必
要もなく、実装上の問題を生ずることもない。

〈効果〉 以上のように、この発明によれば、被測定対象
物１の対地電位からの誘導と測定ヘツドケース１
１経由で付与されたシヤツター１５の参照対地電
位からの誘導とを交互に受けて交流信号が誘起さ
れる測定電極２に対して、その入力端子が接続さ
れた交流増幅器６からの出力信号に応じた直流出
力電圧を参照対地電位として測定ヘツドケース１
１に印加する直流電圧発生器８、９、１０中の高
出力電圧増幅器１０を演算増幅器とし、該演算増
幅器への、交流増幅器６からの出力信号に応じた
入力信号をメーター１４にて測定し、該メーター
のレンジ切換操作に際しては、メーターレンジ切
換スイツチ１３で該演算増幅器の帰還抵抗器１２
を切換えて、ここでの利得を多段に変化させるよ
うに構成したことにより、メーターのレンジ切換
え操作に応じて、高出力電圧増幅器１０からの直
流出力電圧、すなわち、測定ヘツドケース１１の
電圧の到達範囲をも同時的に変化させることがで
きるので、低電位の測定を意図した測定者がメー
ターレンジ切換スイツチ１３を低電圧測定用のポ
ジシヨンに切換えているときには、該増幅器１０
の利得が低下し、測定ヘツドケース１１の電圧が
低く押えられ、もつて、不慮の感電事故が回避さ
れ、測定作業の安全性が格段に向上するという優
れえた効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術に基づく静電電位計のメータ
ー駆動回路の構成を示す回路図、第２図はこの発
明の一実施例の構成を示す回路図、第３図は上記
実施例の要部の構成を抽出して示す回路図であ
る。 １……被測定対象物、２……測定電極、４……
測定ヘツドケースの前面、５……シヤツター、６
……交流増幅器、７……変成器、８……同期整流
回路、９……積分回路、１０……高出力電圧増幅
器、１１……測定ヘツドケース、１２……帰還抵
抗器、１３……メーターレンジ切換スイツチ、１
４……メーター、１５……入力抵抗器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被測定対象物１に臨む測定開口がその前面４
   に設けられた測定ヘツドケース１１と、 測定ヘツドケース１１内に収納され、その帰線が
   測定ヘツドケース１１に接続された交流増幅器６
   と、測定開口に臨む測定ヘツドケース１１内の位
   置に配置され、交流増幅器６の入力端子に接続さ
   れた測定電極２と、 測定ヘツドケース１１の前面４と測定電極２との
   間に設けられ、該前面の測定開口を継続的に開閉
   するシヤツター５と、 交流増幅器６からの出力信号に応じた直流出力電
   圧を、測定ヘツドケース１１を介して、シヤツタ
   ー５に供給し、該シヤツターに対して参照対地電
   位を付与する直流電圧発生器８、９、１０とから
   成り、上記直流電圧発生器８、９、１０には、そ
   の出力端子が測定ヘツドケース１１に接続された
   高出力電圧増幅器１０が含まれている静電電位計
   において、上記高出力電圧増幅器１０の入出力端
   子間に接続可能に配置された複数の帰還低抗器１
   ２と、 複数の帰還低抗器１２を選択的に高出力電圧増幅
   器１０の入出力端子間に接続するメーターレンジ
   切換スイツチ１３と、 高出力電圧増幅器１０の入力端子にその一端が接
   続され、その他端に対して交流増幅器６からの出
   力信号に応じた入力信号が供給される入力低抗器
   １５と、 入力抵抗器１５の他端と接地間に挿入されたメー
   ター１４とが付設されて成ることを特徴とする静
   電電位計のメーター駆動回路。