WO2022196573A1

WO2022196573A1 - 測定装置及び測定方法

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Publication number: WO2022196573A1
Application number: PCT/JP2022/011037
Authority: WO
Inventors: 浩国本; 真一谷本; 亮松原; 新九郎藤野
Original assignee: パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date: 2021-03-15
Filing date: 2022-03-11
Publication date: 2022-09-22
Also published as: JPWO2022196573A1

Abstract

電界および磁界を測定する測定システムは、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、アンテナのコイルの一端と接続する第１回路と、アンテナのコイルの他端から第１回路への接続の一部を開閉させるスイッチと、を備え、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スイッチがオンとなり、アンテナにより磁界の測定を行い、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。

Description

測定装置及び測定方法

　本開示は、測定装置及び測定方法に関する。

　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。

日本国特開平０６－２９１７０５号公報

　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。

　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。

　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。

　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。

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。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。

（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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

（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。

　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。

　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）。

　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。

　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。

　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（Ｃｅｌｌｕｌａｒ　Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

（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。

（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（Ｗａｖｅｆｏｒｍ　Ａｕｄｉｏ　Ｆｉｌｅ　Ｆｏｒｍａｔ）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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

（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。

（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（Ｗａｖｅｆｏｒｍ　Ａｕｄｉｏ　Ｆｉｌｅ　Ｆｏｒｍａｔ）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。

　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。

　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。

　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。

（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。

　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。

　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。

（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。

（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。

（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（Ｗａｖｅｆｏｒｍ　Ａｕｄｉｏ　Ｆｉｌｅ　Ｆｏｒｍａｔ）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。

　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。

　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（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ）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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

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
２３　ＰＣ
２４　周波数変換回路
２５　時分割回路
３０　接続端子
３１　Ｌｃｈチップ
３２　Ｒｃｈリング
３３　絶縁リング（ＧＮＤ）
３４　スリープ（ＭＩＣ）
１００　測定システム

Claims

　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。
　前記アンテナが第１アンテナであって、
　コイルを含む第２アンテナと、
　前記第２アンテナのコイルの一端と接続する第２回路と、
　前記第２アンテナのコイルの他端から前記第２回路への接続の一部を開閉する第２スイッチと、を更に備え、
　前記第1アンテナの軸方向と前記第２アンテナの軸方向とは垂直に交わる、
　請求項１に記載の測定装置。
　前記アンテナがフェライトアンテナにより構成される、
　請求項２に記載の測定装置。
　前記測定装置は、
　外部機器と通信を行う接続端子を備え、
　前記接続端子から入力された前記選択信号に応じて前記スイッチを開閉させ、
　前記電界および前記磁界のいずれかの測定結果を前記接続端子に出力する、
　請求項３に記載の測定装置。
　前記選択信号は音声信号であり、
　前記測定結果は音声信号である、
　請求項４に記載の測定装置。
　前記接続端子は、音声出力端子と音声入力端子とを有する、
　請求項５に記載の測定装置。
　前記接続端子が、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ）により通信を行う、
　請求項５に記載の測定装置。
　前記測定装置は、
　外部機器と無線により接続され、
　前記外部機器から入力された前記選択信号に応じて前記スイッチを開閉させ、
　前記電界および前記磁界のいずれかの測定結果を前記外部機器に出力する、
　請求項３に記載の測定装置。
　前記第１回路の出力及び前記第２回路の出力のいずれか一方の周波数を変換し、
　前記変換した一方の出力と、変換しない他方の出力と、を合成して前記接続端子に出力する、
　請求項６に記載の測定装置。
　前記第１回路の出力及び前記第２回路の出力を時分割して前記接続端子に出力する、
　請求項６に記載の測定装置。
　前記測定装置の内部回路は、
　前記音声入力端子に、前記第１回路の出力と前記第２回路の出力とを出力し、
　前記音声出力端子から前記選択信号が入力される時は、前記スイッチがオンとなり、
　前記音声出力端子から前記選択信号が入力されない時は、前記スイッチがオフとなる、
　請求項６に記載の測定装置。
　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。