電壓檢測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的電壓檢測(cè)裝置，是檢測(cè)檢測(cè)對(duì)象中產(chǎn)生的檢測(cè)對(duì)象交流電流的裝置，設(shè)有：檢測(cè)電極、參照信號(hào)輸出部、檢測(cè)部以及信號(hào)提取部；其中，檢測(cè)電極與檢測(cè)對(duì)象相對(duì)而配設(shè)并與該檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行電容耦合；參照信號(hào)輸出部輸出參照信號(hào)；檢測(cè)部被連接于檢測(cè)電極，同時(shí)，輸入?yún)⒄招盘?hào)并將根據(jù)檢測(cè)對(duì)象電流和參照電流的兩電流值而振幅變化的檢測(cè)信號(hào)輸出，上述檢測(cè)對(duì)象電流是根據(jù)檢測(cè)對(duì)象交流電壓而流通的電流，上述參照電流是根據(jù)參照信號(hào)而流通的電流；信號(hào)提取部，以檢測(cè)信號(hào)所包含的參照信號(hào)的信號(hào)成分的振幅成為規(guī)定值那樣，而控制增益并將檢測(cè)信號(hào)放大，從其結(jié)果得到的放大檢測(cè)信號(hào)提取檢測(cè)對(duì)象交流電壓的信號(hào)成分，并作為輸出信號(hào)而輸出。
【專利說(shuō)明】電壓檢測(cè)裝置
[0001](本申請(qǐng)是: 申請(qǐng)人:為日置電機(jī)株式會(huì)社、中國(guó)申請(qǐng)?zhí)枮?01010173890.8、申請(qǐng)日為2010年04月28日、題為“電壓檢測(cè)裝置”的分案申請(qǐng)。)
[0002]本申請(qǐng)要求的優(yōu)先權(quán)為2009年4月30日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?009_110304、2009年5月13日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?009-116546、2009年7月21日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?009_169731、2009年8月3日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?009-180785、2010年3月25日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?010-69677、2010年3月25日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?010-69695、以及2010年3月25日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?010-69714的日本專利申請(qǐng)，其內(nèi)容通過(guò)引用被合并于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及的是非接觸地對(duì)檢測(cè)對(duì)象的檢測(cè)對(duì)象交流電壓進(jìn)行檢測(cè)的非接觸型的電壓檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0004]作為這種電壓檢測(cè)裝置，已知的有專利文獻(xiàn)1:日本、特許第3158063號(hào)公報(bào)(第4-6頁(yè)、圖3)所公開(kāi)的非接觸電壓測(cè)量裝置(以下，也稱為“電壓檢測(cè)裝置”)。該電壓檢測(cè)裝置設(shè)有:具有能夠?qū)㈦娋€的絕緣物的一部分表面覆蓋的檢測(cè)電極及將檢測(cè)電極覆蓋的屏蔽電極的檢測(cè)探針(傳感探頭)、和輸出規(guī)定頻率的信號(hào)的振蕩器，通過(guò)將振蕩器的信號(hào)附加于檢測(cè)電極，而測(cè)量檢測(cè)電極與電線的導(dǎo)體之間的阻抗，并使用檢測(cè)用電阻器(電阻值:Rl)而測(cè)量因附加于導(dǎo)體上的電壓而引起的從檢測(cè)電極流出的電流，從而能夠從電流和阻抗來(lái)測(cè)量被附加于導(dǎo)體上的電壓。
[0005]具體地說(shuō)，在該電壓檢測(cè)裝置中，首先，在打開(kāi)檢測(cè)探針并經(jīng)由檢測(cè)用電阻器將來(lái)自振蕩器的信號(hào)附加于檢測(cè)電極上的狀態(tài)下，進(jìn)行屏蔽電極與接地之間的靜電電容(以下，為了說(shuō)明而稱為“第一靜電電容”)的測(cè)量。由于檢測(cè)用電阻器的電阻值與第一靜電電容的電抗相比小至能夠無(wú)視的程度，因此通過(guò)該測(cè)量而得到的第一靜電電容是從由振蕩器輸出的信號(hào)電壓、檢測(cè)用電阻器的電阻值、由振蕩器輸出的信號(hào)的角頻率、以及檢測(cè)用電阻的兩端電壓中算出的。
[0006]接著，夾住電線關(guān)閉檢測(cè)探針，進(jìn)行經(jīng)由檢測(cè)用電阻器將來(lái)自振蕩器的信號(hào)附加于檢測(cè)電極的狀態(tài)下的靜電電容(以下，為了說(shuō)明而稱為“第二靜電電容”)的測(cè)量。通過(guò)這樣，測(cè)量的第二靜電電容，成為上述的第一靜電電容、和檢測(cè)電極與電線間的靜電電容(以下，為了說(shuō)明而稱為“第三靜電電容”)的等效電容，由于檢測(cè)用電阻器的電阻值相比該等效電容的電抗小至可以無(wú)視的程度，因此第二靜電電容從由振蕩器輸出的信號(hào)電壓、檢測(cè)用電阻器的電阻值、由振蕩器輸出的信號(hào)的角頻率、以及檢測(cè)用電阻的兩端電壓被算出。另夕卜，通過(guò)從算出的第二靜電電容減去上述第一靜電電容，而算出第三靜電電容，也就是檢測(cè)電極與電線的導(dǎo)體之間的靜電電容。
[0007]接著，夾住電線關(guān)閉檢測(cè)探針，求出經(jīng)由檢測(cè)用電阻器將來(lái)自振蕩器的信號(hào)附加于檢測(cè)電極的狀態(tài)下的、因被附加于導(dǎo)體上的電壓而引起的檢測(cè)用電阻器的兩端電壓。從導(dǎo)體側(cè)觀察的經(jīng)由檢測(cè)用電阻器的電路的阻抗，是檢測(cè)用電阻器的電阻值與第三靜電電容的電抗的加算值，但是，由于檢測(cè)用電阻器的電阻值與第三靜電電容的電抗相比小至可以無(wú)視的程度，因此上述阻抗成為第三靜電電容的電抗。通過(guò)這樣，由于檢測(cè)用電阻器中流通的電流成為將附加于導(dǎo)體上的電壓以該電抗進(jìn)行除算后的值，因此檢測(cè)用電阻器的兩端電壓，成為檢測(cè)用電阻器中流通的電流乘以檢測(cè)用電阻器的電阻值后的值。該情況下，該檢測(cè)用電阻器的兩端電壓，通過(guò)附加于導(dǎo)體上的電壓的角頻率、檢測(cè)電極與電線之間的第三靜電電容、附加于導(dǎo)體上的電壓、以及檢測(cè)用電阻器的電阻值的各參數(shù)而被表示。因此，在電壓檢測(cè)裝置中，將附加于導(dǎo)體上的電壓，從檢測(cè)用電阻器的兩端電壓、附加于導(dǎo)體上的電壓的角頻率、檢測(cè)電極與電線之間的第三靜電電容、以及檢測(cè)用電阻器的電阻值中算出，并顯示于顯示部。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]但是，在上述電壓檢測(cè)裝置中，存在下述的問(wèn)題點(diǎn)。即，在該電壓檢測(cè)裝置中，必須分別算出屏蔽電極與接地之間的靜電電容(上述第一靜電電容)、以及檢測(cè)電極與電線的導(dǎo)體之間的靜電電容(上述第三靜電電容)，因此存在附加于導(dǎo)體上的電壓的檢測(cè)作業(yè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力這樣的問(wèn)題點(diǎn)。
[0009]本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題而被提出，其目的在于提供一種無(wú)需算出檢測(cè)電極與檢測(cè)對(duì)象(上述例子中為電線的導(dǎo)體)之間的靜電電容，而能夠檢測(cè)出檢測(cè)對(duì)象的電壓的非接觸型的電壓檢測(cè)裝置。
[0010]采用本發(fā)明的話，能夠提供一種檢測(cè)出檢測(cè)對(duì)象中產(chǎn)生的檢測(cè)對(duì)象交流電流的電壓檢測(cè)裝置，其特征在于，設(shè)有:檢測(cè)電極、參照信號(hào)輸出部、檢測(cè)部、以及信號(hào)提取部；其中，檢測(cè)電極與檢測(cè)對(duì)象相對(duì)而配設(shè)并與該檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行電容耦合，參照信號(hào)輸出部輸出參照信號(hào)，檢測(cè)部被連接于檢測(cè)電極，同時(shí)，輸入?yún)⒄招盘?hào)并將根據(jù)檢測(cè)對(duì)象電流和參照電流的兩電流值而振幅變化的檢測(cè)信號(hào)輸出，上述檢測(cè)對(duì)象電流是根據(jù)檢測(cè)對(duì)象交流電壓而流通的電流，上述參照電流是根據(jù)參照信號(hào)而流通的電流，信號(hào)提取部以使檢測(cè)信號(hào)中包含的參照信號(hào)的信號(hào)成分的振幅成為規(guī)定值那樣，而控制增益并放大檢測(cè)信號(hào)，從其結(jié)果得到的放大檢測(cè)信號(hào)中提取檢測(cè)對(duì)象交流電壓的信號(hào)成分，并作為輸出信號(hào)而輸出。
[0011]信號(hào)提取部能夠設(shè)有，以通過(guò)從參照信號(hào)輸出部輸出的參照信號(hào)和該放大檢測(cè)信號(hào)的加算或減算，將該參照信號(hào)與該放大檢測(cè)信號(hào)所包含的參照信號(hào)的信號(hào)成分相抵消那樣而控制增益的控制電路，和從放大檢測(cè)信號(hào)中將該信號(hào)所包含的參照信號(hào)的信號(hào)成分被抵消的信號(hào)，作為檢測(cè)對(duì)象交流電壓的信號(hào)成分而輸出的電路。
[0012]在這樣的構(gòu)成中，檢測(cè)部在連接于與檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行電容耦合的檢測(cè)電極上的同時(shí)，從參照信號(hào)輸出部輸入?yún)⒄招盘?hào)，并將根據(jù)基于檢測(cè)對(duì)象的檢測(cè)對(duì)象交流電壓而流通的檢測(cè)對(duì)象電流和基于參照信號(hào)流通的參照電流的兩電流值而振幅變化的檢測(cè)信號(hào)輸出，信號(hào)提取部在將檢測(cè)信號(hào)以規(guī)定的增益放大而生成放大檢測(cè)信號(hào)的同時(shí)，以通過(guò)從參照信號(hào)輸出部輸出的參照信號(hào)和放大檢測(cè)信號(hào)的加算或減算，而能夠?qū)⒄招盘?hào)與放大檢測(cè)信號(hào)所包含的參照信號(hào)的信號(hào)成分抵消那樣控制增益，同時(shí)將檢測(cè)對(duì)象交流電壓的信號(hào)成分從放大檢測(cè)信號(hào)中提取并作為輸出信號(hào)輸出。
[0013]該情況下，在包含檢測(cè)對(duì)象與檢測(cè)電極之間的耦合電容(靜電電容)的一個(gè)電流路徑上，流通有由參照信號(hào)產(chǎn)生的電流和由檢測(cè)對(duì)象交流電壓產(chǎn)生的電流，通過(guò)基于兩電流的電壓成分(參照信號(hào)的信號(hào)成分和檢測(cè)對(duì)象交流電壓的信號(hào)成分)而構(gòu)成檢測(cè)信號(hào)。
[0014]因此，電壓檢測(cè)裝置由于即使在檢測(cè)對(duì)象與檢測(cè)電極之間的耦合電容為未知的情況下，對(duì)于檢測(cè)對(duì)象交流電壓的靈敏度也被控制為成為固定的靈敏度，也就是說(shuō)輸出信號(hào)所包含的檢測(cè)對(duì)象交流電壓的信號(hào)成分的振幅被控制為成為與檢測(cè)對(duì)象交流電壓的振幅對(duì)應(yīng)的大小，因此，通過(guò)檢測(cè)出輸出信號(hào)所包含的該電壓成分，無(wú)需進(jìn)行耦合電容的算出也能夠非接觸地檢測(cè)出檢測(cè)對(duì)象交流電壓。
[0015]另外，除此之外，信號(hào)提取部也能夠設(shè)有，以規(guī)定值成為預(yù)先規(guī)定的固定值那樣而控制增益的控制電路。
[0016]在這樣的構(gòu)成中，檢測(cè)部在被連接于與檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行電容耦合的檢測(cè)電極上的同時(shí)，從參照信號(hào)輸出部輸入?yún)⒄招盘?hào)，并將根據(jù)基于檢測(cè)對(duì)象的檢測(cè)對(duì)象交流電壓而流通的檢測(cè)對(duì)象電流和基于參照信號(hào)而流通的參照電流的兩電流值而振幅變化的檢測(cè)信號(hào)輸出，信號(hào)提取部在將檢測(cè)信號(hào)以規(guī)定的增益放大而生成放大檢測(cè)信號(hào)的同時(shí)，以放大檢測(cè)信號(hào)所包含的有關(guān)參照信號(hào)的信號(hào)成分的振幅成為固定那樣控制增益，同時(shí)將檢測(cè)對(duì)象交流電壓的信號(hào)成分從放大檢測(cè)信號(hào)中提取并作為輸出信號(hào)輸出。
[0017]該情況下，在包含檢測(cè)對(duì)象與檢測(cè)電極之間的耦合電容(靜電電容)的一個(gè)電流路徑上，流通有由參照信號(hào)引起的電流和由檢測(cè)對(duì)象交流電壓引起的電流，通過(guò)基于兩電流的電壓成分(參照信號(hào)的信號(hào)成分和檢測(cè)對(duì)象交流電壓的信號(hào)成分)而構(gòu)成檢測(cè)信號(hào)。
[0018]因此，電壓檢測(cè)裝置，由于信號(hào)處理部以放大檢測(cè)信號(hào)所包含的參照信號(hào)的信號(hào)成分的振幅成為固定那樣控制對(duì)于絕緣檢測(cè)信號(hào)的增益而生成放大檢測(cè)信號(hào)，因此即使在檢測(cè)對(duì)象與檢測(cè)電極之間的耦合電容為未知的情況下(無(wú)論耦合電容的電容值如何)，放大檢測(cè)信號(hào)中包含的有關(guān)檢測(cè)對(duì)象交流電壓的信號(hào)成分的靈敏度也被控制為成為固定的靈敏度，也就是說(shuō)，輸出信號(hào)中包含的檢測(cè)對(duì)象交流電壓的信號(hào)成分的振幅被控制為成為與檢測(cè)對(duì)象交流電壓的振幅對(duì)應(yīng)的大小，因此，根據(jù)由該檢測(cè)對(duì)象交流電壓的信號(hào)成分構(gòu)成的輸出信號(hào)的振幅，能夠正確地對(duì)檢測(cè)對(duì)象交流電壓進(jìn)行檢測(cè)。因此，該電壓檢測(cè)裝置能夠節(jié)省算出檢測(cè)對(duì)象與檢測(cè)電極之間的耦合電容(靜電電容)的時(shí)間和精力(無(wú)需進(jìn)行耦合電容的算出)，而非接觸地對(duì)檢測(cè)對(duì)象交流電壓進(jìn)行檢測(cè)。
[0019]進(jìn)而可以設(shè)有執(zhí)行兩個(gè)判斷處理中的至少一個(gè)判斷處理的判斷部，其中，該兩個(gè)判斷處理為:檢測(cè)出檢測(cè)信號(hào)和放大檢測(cè)信號(hào)中的任意一種信號(hào)所包含的參照信號(hào)的信號(hào)成分的電平，同時(shí)，在該檢測(cè)出的電平為規(guī)定電平以上時(shí)判斷為動(dòng)作正常的判斷處理，和在該檢測(cè)出的電平小于該規(guī)定電平時(shí)判斷為動(dòng)作異常的判斷處理。
[0020]在電壓檢測(cè)裝置正常地動(dòng)作的狀態(tài)下，檢測(cè)電極與檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行電容耦合時(shí)，由從參照信號(hào)輸出部輸出的參照信號(hào)產(chǎn)生的電流成分在檢測(cè)對(duì)象與檢測(cè)部之間流通，從而成為由該電流成分產(chǎn)生的信號(hào)成分經(jīng)常包含于檢測(cè)信號(hào)等以及放大檢測(cè)信號(hào)中的狀態(tài)。通過(guò)這樣，作為一例通過(guò)將該正常動(dòng)作時(shí)的檢測(cè)信號(hào)等或放大檢測(cè)信號(hào)中包含的參照信號(hào)的信號(hào)成分(由參照信號(hào)產(chǎn)生的信號(hào)成分)的電平的下限值作為規(guī)定電平而預(yù)先算出，從而通過(guò)判斷部在對(duì)檢測(cè)信號(hào)等以及放大檢測(cè)信號(hào)中的任意一個(gè)信號(hào)中包含的有關(guān)參照信號(hào)的信號(hào)成分的電平進(jìn)行檢測(cè)的同時(shí)，執(zhí)行當(dāng)該檢測(cè)出的電平在規(guī)定電平上時(shí)判斷為動(dòng)作正常的判斷處理，和當(dāng)該檢測(cè)出的電平小于規(guī)定電平時(shí)判斷為動(dòng)作異常的判斷處理中的至少一個(gè)處理，操作員能夠根據(jù)該判斷處理的結(jié)果，進(jìn)行電壓檢測(cè)裝置中的電壓的檢測(cè)操作是否正常進(jìn)行的診斷(判斷)。
[0021]另外，由于能夠使操作員辨別檢測(cè)出的檢測(cè)對(duì)象交流電壓是動(dòng)作正常時(shí)的電壓還是動(dòng)作異常時(shí)的電壓，因此能夠提高對(duì)于檢測(cè)出的檢測(cè)對(duì)象交流電壓的可靠性。
[0022]進(jìn)而可以設(shè)有電源部，該電源部通過(guò)以來(lái)自參照信號(hào)輸出部的參照信號(hào)為基準(zhǔn)電壓的浮動(dòng)電壓，而驅(qū)動(dòng)檢測(cè)部。
[0023]信號(hào)提取部能夠設(shè)有:放大電路、同步檢波電路、控制電路；其中，放大電路將檢測(cè)信號(hào)放大而生成放大檢測(cè)信號(hào)，同步檢波電路通過(guò)使用了從參照信號(hào)輸出部輸出的參照信號(hào)的同步檢波，而檢測(cè)出表示該放大檢測(cè)信號(hào)或輸出信號(hào)中包含的參照信號(hào)的信號(hào)部分的振幅的檢波信號(hào)，控制電路根據(jù)檢波信號(hào)控制放大電路的增益。
[0024]由于能夠通過(guò)同步檢波正確地檢測(cè)參照信號(hào)的信號(hào)成分，因此能夠高精度地檢測(cè)檢波信號(hào)。由此，能夠高精度地將輸出信號(hào)中包含的檢測(cè)對(duì)象交流電壓的信號(hào)成分的振幅控制為固定，從而能夠進(jìn)一步提高檢測(cè)對(duì)象交流電壓的檢測(cè)精度。
[0025]在通過(guò)浮動(dòng)電壓驅(qū)動(dòng)檢測(cè)部的情況下，進(jìn)而可以設(shè)有在將檢測(cè)部和信號(hào)提取部電絕緣的狀態(tài)下，將檢測(cè)信號(hào)從檢測(cè)部傳送至信號(hào)提取部的絕緣部。
[0026]通過(guò)作為基準(zhǔn)電壓部使用例如保護(hù)電極，而能夠?qū)z測(cè)電極、浮動(dòng)電源、檢測(cè)部以及絕緣部收容于該保護(hù)電極內(nèi)，并在浮動(dòng)狀態(tài)下動(dòng)作，因此能夠提高CMRR(Common ModeReject1n Rat1、共態(tài)抑制比)。
[0027]由于通過(guò)浮動(dòng)電壓驅(qū)動(dòng)檢測(cè)部，因此設(shè)有電源部，且該電源部能夠作為向檢測(cè)部供給各浮動(dòng)電壓的構(gòu)成，其中，上述電源部具有第一串聯(lián)電源電路和第二串聯(lián)電源電路，第一串聯(lián)電源電路根據(jù)被供給參照信號(hào)輸出部和信號(hào)提取部的正電壓和負(fù)電壓中的該正電壓，而生成相對(duì)于參照信號(hào)的電壓為固定的正電壓的第一浮動(dòng)電壓，第二串聯(lián)電源電路根據(jù)負(fù)電壓，生成相對(duì)于參照信號(hào)的電壓為絕對(duì)值等于第一浮動(dòng)電壓的負(fù)電壓的第二浮動(dòng)電壓。
[0028]通過(guò)采用這樣的構(gòu)成，能夠避免使用蓄電池或變壓器等的高價(jià)部件，其結(jié)果是能夠大幅度地降低產(chǎn)品成本。
[0029]第一串聯(lián)電源電路可以設(shè)有:連接于正電壓的第一電阻、從該第一電阻接收電流的供給而進(jìn)行動(dòng)作的第一穩(wěn)壓二極管，以及第一晶體管，該第一晶體管的集電極端子連接于正電壓，同時(shí)，基極端子上被輸入第一穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓電壓，而在發(fā)射極端子上生成第一浮動(dòng)電壓；第二串聯(lián)電源電路可以設(shè)有:連接于負(fù)電壓的第二電阻、從該第二電阻接收電流的供給而進(jìn)行動(dòng)作的第二穩(wěn)壓二極管、以及第二晶體管，該第二晶體管的集電極端子連接于負(fù)電壓，同時(shí)，基極端子上被輸入上述第二穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓電壓，而在發(fā)射極端子上生成上述第二浮動(dòng)電壓。
[0030]通過(guò)由電阻、穩(wěn)壓二極管以及晶體管分別構(gòu)成第一串聯(lián)電源電路以及第二串聯(lián)電源電路，而能夠以少的部件件數(shù)、簡(jiǎn)單且廉價(jià)地構(gòu)成各串聯(lián)電源電路。
[0031]為了將參照信號(hào)的信號(hào)成分被抵消的信號(hào)作為檢測(cè)對(duì)象交流電壓的信號(hào)成分提取，信號(hào)提取部能夠設(shè)有加法電路或減法電路，其中，加法電路通過(guò)加算，將從參照信號(hào)輸出部輸出的參照信號(hào)與參照信號(hào)的信號(hào)成分抵消并輸出輸出信號(hào)，減法電路通過(guò)減算，將從參照信號(hào)輸出部輸出的參照信號(hào)與參照信號(hào)的信號(hào)成分抵消并輸出輸出信號(hào)。
[0032]采用該構(gòu)成的話，能夠通過(guò)可以由加法電路或減法電路這樣的電路而簡(jiǎn)單地構(gòu)成的電路，將參照信號(hào)的信號(hào)部分與參照信號(hào)抵消并將輸出信號(hào)輸出。因此，能夠在謀求裝置構(gòu)成的簡(jiǎn)化的同時(shí)，確實(shí)地輸出輸出信號(hào)。
[0033]為了從放大檢測(cè)信號(hào)提取至少將參照信號(hào)的頻率成分除去的信號(hào)成分，信號(hào)提取部可以設(shè)有將檢測(cè)對(duì)象交流電壓的信號(hào)成分從放大檢測(cè)信號(hào)提取并輸出的濾波器。
[0034]通過(guò)采用使用濾波器從放大檢測(cè)信號(hào)提取檢測(cè)對(duì)象交流電壓的信號(hào)成分的構(gòu)成，能夠在構(gòu)成簡(jiǎn)單的同時(shí)，以低成本生成輸出信號(hào)。
[0035]為了控制對(duì)于信號(hào)提取部中的檢測(cè)信號(hào)的增益，可以設(shè)有將從參照信號(hào)輸出部輸出的參照信號(hào)的振幅改變并向信號(hào)提取部輸出的振幅變更部。
[0036]采用該構(gòu)成的話，在使變更后的參照信號(hào)的振幅相對(duì)于變更前的參照信號(hào)的振幅的倍率為k時(shí)，能夠通過(guò)使由檢測(cè)對(duì)象交流電壓的信號(hào)成分構(gòu)成的輸出信號(hào)的振幅為1/k倍，而對(duì)檢測(cè)對(duì)象交流電壓進(jìn)行檢測(cè)。因此，通過(guò)改變?cè)摫堵蔾，能夠擴(kuò)大檢測(cè)對(duì)象交流電壓的檢測(cè)范圍。
[0037]進(jìn)而，可以設(shè)有根據(jù)輸出信號(hào)對(duì)檢測(cè)對(duì)象交流電壓進(jìn)行檢測(cè)的處理部。采用該構(gòu)成的話，例如能夠?qū)μ幚聿恳砸欢ǖ拈g隔檢測(cè)檢測(cè)對(duì)象交流電壓，或?qū)z測(cè)出的檢測(cè)對(duì)象交流電壓作為波形顯示于顯示裝置等，從而能夠提高便利性。
[0038]該情況下，處理部能夠根據(jù)輸出信號(hào)算出檢測(cè)對(duì)象交流電壓的電壓值。通過(guò)這樣，能夠正確地檢測(cè)(測(cè)量)檢測(cè)對(duì)象交流電壓。
[0039]參照信號(hào)輸出部，能夠采用設(shè)有生成方波的方波生成電路和將該方波積分而作為積分方波輸出的積分電路的構(gòu)成，其中，積分方波作為參照信號(hào)而被向檢測(cè)部輸出，方波作為參照信號(hào)而被向信號(hào)提取部輸出。
[0040]采用該構(gòu)成的話，通過(guò)使用邏輯電路等而簡(jiǎn)單地構(gòu)成方波生成電路，能夠在使參照信號(hào)輸出部整體的構(gòu)成變得簡(jiǎn)單的同時(shí)，使基于參照信號(hào)而流通的參照電流，成為與從參照信號(hào)輸出部向信號(hào)提取部輸出的方波相同的方波。通過(guò)這樣，能夠在將裝置構(gòu)成(具體為參照信號(hào)輸出部整體的構(gòu)成)形成為簡(jiǎn)單的構(gòu)成的同時(shí)，在信號(hào)提取部中，能夠?qū)⒄招盘?hào)與放大檢測(cè)信號(hào)中包含的參照信號(hào)的信號(hào)部分確實(shí)地抵消(消除)，從而能夠?qū)z測(cè)對(duì)象交流電壓的信號(hào)成分從放大檢測(cè)信號(hào)中確實(shí)地提取并作為輸出信號(hào)輸出。
[0041]除此之外，參照信號(hào)輸出部設(shè)有生成偽噪聲的偽噪聲生成電路，偽噪聲也可以作為參照信號(hào)而被向檢測(cè)部和信號(hào)提取部輸出的構(gòu)成。
[0042]通過(guò)使用偽噪聲作為參照信號(hào)，能夠變得難以受干擾(噪聲)的影響。
[0043]能夠使用多個(gè)本發(fā)明的電壓檢測(cè)裝置，構(gòu)成線路電壓檢測(cè)裝置。也就是說(shuō)，能夠設(shè)有對(duì)作為檢測(cè)對(duì)象的多個(gè)電路中分別產(chǎn)生的交流電壓進(jìn)行檢測(cè)的多個(gè)電壓檢測(cè)裝置，和算出通過(guò)多個(gè)電壓檢測(cè)裝置而檢測(cè)出的交流電壓的差分電壓，從而求出多個(gè)電路之間的線路電壓的算出部，作為多個(gè)電壓檢測(cè)裝置，分別使用上述的電壓檢測(cè)裝置。
[0044]即使在作為檢測(cè)對(duì)象的電路與對(duì)應(yīng)該電路的檢測(cè)電極之間的耦合電容為未知的情況下，也無(wú)需算出電路與檢測(cè)電極之間的耦合電容(靜電電容)，而能夠非接觸且正確地檢測(cè)線路間的線路電壓。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0045]在此，參照以下附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施形態(tài)示以示例進(jìn)行描述。
[0046]圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施形態(tài)涉及的電壓檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0047]圖2是圖1所示電壓檢測(cè)裝置中的浮動(dòng)電路部的電路圖。
[0048]圖3是圖1所示電壓檢測(cè)裝置中的放大電路的電路圖。
[0049]圖4是本發(fā)明的第二實(shí)施形態(tài)涉及的電壓檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0050]圖5是圖4所示電壓檢測(cè)裝置中的檢測(cè)部的電路圖。
[0051]圖6是能夠取代圖1或圖4所示電壓檢測(cè)裝置中的參照信號(hào)輸出部而使用的、與圖1以及圖4所示的不同的其他參照信號(hào)輸出部的框圖。
[0052]圖7是能夠取代圖1或圖4所示電壓檢測(cè)裝置中的參照信號(hào)輸出部而使用的、與圖6所示的亦不同的其他參照信號(hào)輸出部的框圖。
[0053]圖8是使用圖1所示的電壓檢測(cè)裝置的線路電壓檢測(cè)裝置的框圖。
[0054]圖9是使用圖4所示的電壓檢測(cè)裝置的線路電壓檢測(cè)裝置的框圖。
[0055]圖10是設(shè)有與圖1或圖4所示電壓檢測(cè)裝置中的電源部不同的電源部的電壓檢測(cè)裝置的浮動(dòng)電路的框圖。
[0056]圖11是圖10所示浮動(dòng)電路部中的電源部的電路圖。
[0057]圖12是不使用絕緣部的構(gòu)成的浮動(dòng)電路部和差動(dòng)放大電路的電路圖。
[0058]圖13是本發(fā)明的第三實(shí)施形態(tài)涉及的電壓檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0059]圖14是本發(fā)明的第四實(shí)施形態(tài)涉及的電壓檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0060]圖15是本發(fā)明的第五實(shí)施形態(tài)涉及的電壓檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0061]圖16是本發(fā)明的第六實(shí)施形態(tài)涉及的電壓檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0062]圖17是本發(fā)明的第七實(shí)施形態(tài)涉及的電壓檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0063]圖18是從圖17所示的電壓檢測(cè)裝置中的反饋控制部輸出的電壓信號(hào)S4的頻率特性圖。
[0064]圖19是成為在圖17所示的電壓檢測(cè)裝置中的信號(hào)提取部中提取信號(hào)用的基準(zhǔn)的基準(zhǔn)信號(hào)Sr的頻率特性圖。
[0065]圖20是從圖17所示電壓檢測(cè)裝置中的浮動(dòng)電路部輸出的絕緣檢測(cè)信號(hào)S2的頻率特性圖。
[0066]圖21是通過(guò)圖17所示電壓檢測(cè)裝置中的放大電路而生成的放大檢測(cè)信號(hào)S3的頻率特性圖。
[0067]圖22是從圖17所示電壓檢測(cè)裝置中的信號(hào)提取部輸出的輸出信號(hào)So的頻率特性圖。
【具體實(shí)施方式】
[0068]以下，參照附圖對(duì)電壓檢測(cè)裝置以及線路電壓檢測(cè)裝置的實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說(shuō)明。
[0069]【第一實(shí)施形態(tài)】
[0070]首先，參照附圖對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施形態(tài)涉及的電壓檢測(cè)裝置101進(jìn)行說(shuō)明。
[0071]電壓檢測(cè)裝置101是非接觸型的電壓檢測(cè)裝置，如圖1所示，設(shè)有浮動(dòng)(floating)電路部2和主體電路部3，并構(gòu)成為能夠以接地電勢(shì)Vg為基準(zhǔn)而非接觸地檢測(cè)產(chǎn)生于檢測(cè)對(duì)象4上的交流電壓Vl (檢測(cè)對(duì)象交流電壓)。
[0072]如圖1所示，浮動(dòng)電路部2設(shè)有保護(hù)電極11、檢測(cè)電極12、電源部13、檢測(cè)部14以及絕緣部15。保護(hù)電極11使用導(dǎo)電性材料(例如金屬材料)，作為浮動(dòng)電路部2中的基準(zhǔn)電壓部而構(gòu)成，其內(nèi)部收容有檢測(cè)電極12、檢測(cè)部14以及絕緣部15。另外，如后述那樣，由于絕緣部15具有將在其初級(jí)側(cè)電路輸入的信號(hào)以與初級(jí)側(cè)電路呈電絕緣的狀態(tài)從其次級(jí)側(cè)電路輸出的功能，因此應(yīng)該被保護(hù)電極11覆蓋的部位至少至初級(jí)側(cè)電路即可，但是也可以采用對(duì)次級(jí)側(cè)電路也以保護(hù)電極11覆蓋的構(gòu)成。另外，在本例中作為一例，在保護(hù)電極11上形成有開(kāi)口部(孔)lla。檢測(cè)電極12作為一例形成為平板狀，并以與保護(hù)電極11呈非接觸的狀態(tài)，被配設(shè)于保護(hù)電極11內(nèi)的與開(kāi)口部Ila相對(duì)的位置上。另外，檢測(cè)電極12在檢測(cè)交流電壓Vl時(shí)，如圖1所示那樣與檢測(cè)對(duì)象4進(jìn)行電容耦合(通過(guò)靜電電容CO耦合)。
[0073]電源部13，作為生成以保護(hù)電極11的電壓Vr為基準(zhǔn)(零伏)的各種浮動(dòng)電壓的浮動(dòng)電源而構(gòu)成。另外，電源部13將生成的浮動(dòng)電壓作為工作用電壓而對(duì)配設(shè)于保護(hù)電極11內(nèi)的各結(jié)構(gòu)元件進(jìn)行供給。在本例中作為一例，電源部13具備蓄電池和DC/DC交換器(均未圖不)而構(gòu)成，DC/DC交換器基于從蓄電池輸出的直流電壓而將各種浮動(dòng)電壓(例如電壓Vr為零伏時(shí)，相對(duì)于電壓Vr為正電壓的第I浮動(dòng)電壓Vf+，以及相對(duì)于電壓Vr為其絕對(duì)值與第I浮動(dòng)電壓Vf+相等的負(fù)電壓的第2浮動(dòng)電壓Vf-。以下，也簡(jiǎn)稱為“浮動(dòng)電壓Vf+”、“浮動(dòng)電壓Vf_”)作為工作用電壓而生成。另外，雖然未圖示，但是也可以采用取代蓄電池，而通過(guò)變壓器從保護(hù)電極11的外部以被電絕緣的狀態(tài)向保護(hù)電極11內(nèi)供給交流電壓，并將該交流電壓在設(shè)置于保護(hù)電極11內(nèi)的整流平滑部中變換為直流電壓而對(duì)DC/DC交換器供給的構(gòu)成。
[0074]檢測(cè)部14在連接于檢測(cè)電極12的同時(shí)，從參照信號(hào)輸出部31輸入?yún)⒄招盘?hào)Ss (參照信號(hào)Ss被附加)，并將振幅根據(jù)基于交流電壓Vl流通的檢測(cè)對(duì)象電流(由交流電壓Vl產(chǎn)生的電流信號(hào)成分)Ivl、和基于參照信號(hào)Ss流通的參照電流(由參照信號(hào)Ss產(chǎn)生的電流信號(hào)成分)Isl的兩個(gè)電流值而發(fā)生變化的檢測(cè)信號(hào)SI輸出。具體地說(shuō)，檢測(cè)部14接收相對(duì)于保護(hù)電極11的電壓Vr為正電壓的浮動(dòng)電壓Vf+和為負(fù)電壓的浮動(dòng)電壓Vf-的供給而啟動(dòng)，并根據(jù)電流信號(hào)I (檢測(cè)電流)生成振幅根據(jù)交流的電勢(shì)差(Vl-Vr)而發(fā)生變化的檢測(cè)信號(hào)SI并輸出，其中，電流信號(hào)I以與交流電壓Vl與保護(hù)電極11的電壓Vr之間的交流的電勢(shì)差(Vl-Vr)對(duì)應(yīng)的電流值流通。該情況下，參照信號(hào)Ss被從后述的參照信號(hào)輸出部31輸出(附加)至保護(hù)電極11。通過(guò)該構(gòu)成，電壓Vr與參照信號(hào)Ss的電壓Vs —致。這樣，上述電流信號(hào)I由因參照信號(hào)Ss產(chǎn)生的參照電流Isl和因交流電壓Vl產(chǎn)生的檢測(cè)對(duì)象電流Ivl構(gòu)成，基于該電流信號(hào)I的檢測(cè)信號(hào)SI，也由基于參照電流Isl的電壓信號(hào)成分(以下稱為“參照電壓成分”)Vsl、和基于檢測(cè)對(duì)象電流Ivl的電壓信號(hào)成分(以下稱為“檢測(cè)對(duì)象電壓成分”)Vvl構(gòu)成。另外，檢測(cè)部14由于以按照參照信號(hào)Ss的電壓Vs進(jìn)行變動(dòng)的保護(hù)電極11的電壓作為基準(zhǔn)而啟動(dòng)并生成檢測(cè)信號(hào)SI，因此，被包含于檢測(cè)信號(hào)SI中的參照電壓成分Vsl成為相對(duì)于參照信號(hào)Ss的電壓Vs為反相的信號(hào)。
[0075]在本例中作為一例，檢測(cè)部14如圖2所示，包含積分電路21和放大電路22而形成。積分電路21設(shè)有:同相輸入端連接于保護(hù)電極11且反相輸入端連接于檢測(cè)電極12的運(yùn)算放大器21a、連接于運(yùn)算放大器21a的反相輸入端和輸出端之間的電容器21b、以及與電容器21b并聯(lián)的電阻21c。該情況下，電容器21b作為一例，以0.01 μ F左右的電容器構(gòu)成，電阻21c由例如1ΜΩ左右的高電阻值的電阻構(gòu)成。因此，在該積分電路21中，通過(guò)主要在電容器21b上流通電流信號(hào)I，而在電流電壓變換操作的同時(shí)進(jìn)行積分操作，生成電壓值與檢測(cè)對(duì)象4的交流電壓Vl和保護(hù)電極11的電壓Vr之間的交流的電勢(shì)差(Vl-Vr)成比例地變化的電壓信號(hào)SO。另外，在該積分電路21中，僅通過(guò)電容器21b的話，存在著直流附近的反饋量明顯下降而增益(gain)極端地增大，由于因偏置電流引起的偏置(offset)而運(yùn)算放大器21a飽和的危險(xiǎn)，為了抑制因該飽和引起的動(dòng)態(tài)范圍的下降，而配設(shè)有電阻21c。放大電路22，將電壓信號(hào)SO以規(guī)定的放大率進(jìn)行電壓放大而作為檢測(cè)信號(hào)SI輸出。另外，雖然未圖示，但是也可以將積分電路21，由例如將電流信號(hào)I變換為電壓信號(hào)的電流電壓變換電路、和將該電壓信號(hào)積分而作為檢測(cè)信號(hào)SI輸出的積分電路的兩個(gè)電路構(gòu)成。
[0076]絕緣部15，在輸入檢測(cè)信號(hào)SI的同時(shí)進(jìn)行電絕緣并作為絕緣檢測(cè)信號(hào)S2輸出。具體地說(shuō)，絕緣部15作為一例，采用光學(xué)絕緣元件(在本例子中，作為一例采用光耦合器)而構(gòu)成，將被輸入作為其初級(jí)側(cè)電路的發(fā)光二極管(未圖示)中的檢測(cè)信號(hào)SI，作為絕緣檢測(cè)信號(hào)S2而從作為其次級(jí)側(cè)電路的光敏晶體三極管輸出。也就是說(shuō)，絕緣部15將與檢測(cè)信號(hào)SI為同相、且振幅與檢測(cè)信號(hào)SI的振幅成比例地進(jìn)行變化的信號(hào)，作為絕緣檢測(cè)信號(hào)S2而輸出。另外，也可以取代光耦合器，而使用初級(jí)側(cè)電路由發(fā)光二極管構(gòu)成、且次級(jí)側(cè)電路由FET (場(chǎng)效應(yīng)晶體管)對(duì)構(gòu)成的光MOS-FET (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)而構(gòu)成絕緣部15。該情況下，在絕緣部15中，其初級(jí)側(cè)電路接收浮動(dòng)電壓Vf+、Vf-的供給而動(dòng)作。另外，檢測(cè)信號(hào)SI為高頻率的交流的情況下，也可以使用變壓器構(gòu)成絕緣部15。
[0077]如圖1所示，主體電路部3設(shè)有參照信號(hào)輸出部31、信號(hào)提取部32、處理部33、存儲(chǔ)部34以及輸出部35。該情況下，參照信號(hào)輸出部31生成以接地電勢(shì)Vg為基準(zhǔn)而電壓Vs以規(guī)定周期變化的振幅固定的參照信號(hào)Ss(頻率和振幅固定的交流信號(hào)。作為一例有正弦波信號(hào))，并向保護(hù)電極11輸出。通過(guò)這樣，保護(hù)電極11的電壓Vr被規(guī)定為參照信號(hào)Ss的電壓Vs。也就是說(shuō)，保護(hù)電極11的電壓Vr以與參照信號(hào)Ss的電壓Vs —致的狀態(tài)按規(guī)定的周期進(jìn)行變化。在本例中，采用了參照信號(hào)輸出部31將參照信號(hào)Ss直接向保護(hù)電極11輸出的構(gòu)成，但是由于參照信號(hào)Ss是交流信號(hào)，因此雖然未圖示，但是也可以構(gòu)成為參照信號(hào)輸出部31通過(guò)電容器將參照信號(hào)Ss向保護(hù)電極11輸出。另外，參照信號(hào)輸出部31也向信號(hào)提取部32輸出參照信號(hào)Ss。另外，在同一圖中以虛線表示的振幅變更部36,在本例中不被包含于主體電路部3中。因此,從參照信號(hào)輸出部31輸出的參照信號(hào)Ss直接被輸入信號(hào)提取部32。另外，在本例中作為一例，參照信號(hào)Ss的頻率被規(guī)定為比檢測(cè)對(duì)象4的交流電壓Vl的頻率高的頻率。該情況下，也可以將參照信號(hào)Ss的頻率規(guī)定為比檢測(cè)對(duì)象4的交流電壓Vl的頻率低的頻率。
[0078]信號(hào)提取部32作為一例，設(shè)有放大電路41、加法電路42、同步檢波電路43以及控制電路44，以規(guī)定的增益將絕緣檢測(cè)信號(hào)S2放大而生成放大檢測(cè)信號(hào)S3，并以將放大檢測(cè)信號(hào)S3中包含的參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分及參照信號(hào)Ss能夠通過(guò)放大檢測(cè)信號(hào)S3與參照信號(hào)Ss的加算或減算(在本例中為加算)而抵消那樣，控制將絕緣檢測(cè)信號(hào)S2放大時(shí)的增益，同時(shí)，將交流電壓Vl的信號(hào)成分從放大檢測(cè)信號(hào)S3中提取(生成)并作為輸出信號(hào)SO而輸出。該情況下，所謂放大檢測(cè)信號(hào)S3中包含的參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分，是因基于參照信號(hào)Ss的向保護(hù)電極11的輸出(附加)而被包含于檢測(cè)信號(hào)SI的參照電壓成分Vsl引起的信號(hào)成分(也就是放大檢測(cè)信號(hào)S3中包含的與參照信號(hào)Ss為相同頻率的信號(hào)成分)。
[0079]具體地說(shuō)，放大電路41在輸入絕緣檢測(cè)信號(hào)S2的同時(shí)，以通過(guò)從控制電路44輸出的控制信號(hào)(具體為控制電壓)Sc的電平(直流電壓電平)而被規(guī)定的放大率(增益可以是I以上也可以是小于I)放大絕緣檢測(cè)信號(hào)S2，而生成并輸出放大檢測(cè)信號(hào)S3。作為一例，如圖3所示，放大電路41設(shè)有運(yùn)算放大器41a、配設(shè)于運(yùn)算放大器41a的反相輸入端和接地電勢(shì)之間的可變電阻元件(在本例子中作為一例，為J-FET(Junct1n Field EffectTransistor:結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管。))41b、以及配設(shè)于運(yùn)算放大器41a的反相輸入端與輸出端之間的電阻41c而構(gòu)成，其整體作為同相放大電路而構(gòu)成。該情況下，可變電阻元件41b的電阻值根據(jù)被輸入的控制信號(hào)Sc的電平而變化。因此，放大電路41在根據(jù)被輸入的控制信號(hào)Sc的電平而使其放大率變化的同時(shí)，將絕緣檢測(cè)信號(hào)S2以該放大率放大而作為放大檢測(cè)信號(hào)S3輸出。另外，作為可變電阻元件，電阻值根據(jù)從外部輸入的電壓而進(jìn)行變化的元件即可，也可以使用J-FET以外的元件或電路而構(gòu)成。在本例中作為一例，可變電阻元件41b構(gòu)成為，在被輸入的控制信號(hào)Sc的電平增高時(shí)其電阻值減少，在控制信號(hào)Sc的電平降低時(shí)其電阻值增加。通過(guò)該構(gòu)成，放大電路41的放大率，在控制信號(hào)Sc的電平增高時(shí)增力口，在控制信號(hào)Sc的電平降低時(shí)減少。
[0080]加法電路42，將在保護(hù)電極11上發(fā)生的電壓Vr作為基準(zhǔn)信號(hào)Sr輸入(在本例中，保護(hù)電極11上僅被附加參照信號(hào)Ss，因此基準(zhǔn)信號(hào)Sr為參照信號(hào)Ss)的同時(shí)輸入放大檢測(cè)信號(hào)S3，將兩個(gè)信號(hào)S3、Sr進(jìn)行加算，并將通過(guò)加算得到的加算信號(hào)作為輸出信號(hào)So輸出。該情況下如上述那樣，檢測(cè)信號(hào)SI由相對(duì)于參照信號(hào)Ss為反相的參照電壓成分Vsl、和與交流電壓Vl為同相的檢測(cè)對(duì)象電壓成分Vvl構(gòu)成。因此，基于檢測(cè)信號(hào)SI而生成的絕緣檢測(cè)信號(hào)S2以及將絕緣檢測(cè)信號(hào)S2放大而生成的放大檢測(cè)信號(hào)S3，也由相對(duì)于參照信號(hào)Ss為反相的信號(hào)成分、和與交流電壓Vl為同相的信號(hào)成分構(gòu)成。因此，加法電路42，通過(guò)執(zhí)行兩個(gè)信號(hào)S3、Sr的加法處理，而執(zhí)行將構(gòu)成放大檢測(cè)信號(hào)S3的相對(duì)于參照信號(hào)Ss為反相的信號(hào)成分(以下也稱為“反相信號(hào)成分”)以基準(zhǔn)信號(hào)Sr (本例中為參照信號(hào)Ss)進(jìn)行抵消(消除)的處理。也就是說(shuō)，加法電路42作為抵消電路發(fā)揮作用。該情況下，輸出信號(hào)So中包含的與參照信號(hào)Ss為相同頻率的信號(hào)成分，在構(gòu)成放大檢測(cè)信號(hào)S3的反相信號(hào)成分的振幅與基準(zhǔn)信號(hào)Sr的振幅為相同時(shí)被完全地消除(被消去)而被除去。另一方面，與該參照信號(hào)Ss為相同頻率的信號(hào)成分，在構(gòu)成放大檢測(cè)信號(hào)S3的反相信號(hào)成分的振幅與基準(zhǔn)信號(hào)Sr的振幅不同時(shí)殘留于輸出信號(hào)So,在構(gòu)成放大檢測(cè)信號(hào)S3的反相信號(hào)成分的振幅大于基準(zhǔn)信號(hào)Sr的振幅時(shí)與參照信號(hào)Ss成為反相,在構(gòu)成放大檢測(cè)信號(hào)S3的反相信號(hào)成分的振幅為基準(zhǔn)信號(hào)Sr的振幅以下時(shí)與參照信號(hào)Ss成為同相。
[0081]同步檢波電路43，在將輸出信號(hào)So和參照信號(hào)Ss輸入的同時(shí)，通過(guò)以參照信號(hào)Ss將輸出信號(hào)So進(jìn)行同步檢波，而生成并輸出檢波信號(hào)Vd。具體地說(shuō)，同步檢波電路43通過(guò)同步檢波，在電壓的絕對(duì)值與輸出信號(hào)So中包含的參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分(具體為與參照信號(hào)Ss為相同頻率的信號(hào)成分)的振幅的增減對(duì)應(yīng)而增減，且輸出信號(hào)So中包含的參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分的相位與參照信號(hào)Ss的相位一致時(shí)(同相時(shí))以及偏離180°時(shí)(反相時(shí))，生成并輸出極性不同的檢波信號(hào)Vd。在本例中作為一例，同步檢波電路43，生成并輸出在輸出信號(hào)So中包含的規(guī)定的信號(hào)成分與參照信號(hào)Ss為同相時(shí)成為正極性(正電壓)、在反相時(shí)成為負(fù)極性(負(fù)電壓)的檢波信號(hào)Vd。
[0082]控制電路44，生成根據(jù)輸入的檢波信號(hào)Vd的極性而增減電壓的控制信號(hào)Sc，并向放大電路41輸出。在本例中作為一例，控制電路44在輸入的檢波信號(hào)Vd為正極性時(shí)，使控制信號(hào)Sc的電平增高，另一方面在輸入的檢波信號(hào)Vd為負(fù)極性時(shí)，使控制信號(hào)Sc的電平降低。通過(guò)以上的構(gòu)成，在信號(hào)提取部32中，對(duì)于放大電路41的增益(放大率)的反饋控制通過(guò)同步檢波電路43和控制電路44而被進(jìn)行，控制電路44根據(jù)檢波信號(hào)Vd控制放大電路41的放大率，以使構(gòu)成放大檢測(cè)信號(hào)S3的反相信號(hào)成分(與參照信號(hào)Ss為相同頻率的信號(hào)成分)的振幅變?yōu)楣潭?在本例中是與作為基準(zhǔn)信號(hào)Sr而被輸入加法電路42的參照信號(hào)Ss的振幅成為相同振幅)。通過(guò)這樣，構(gòu)成放大檢測(cè)信號(hào)S3的反相信號(hào)成分的振幅，與被輸入加法電路42的基準(zhǔn)信號(hào)Sr (本例中為參照信號(hào)Ss)的振幅一致。因此，加法電路42執(zhí)行放大檢測(cè)信號(hào)S3及基準(zhǔn)信號(hào)Sr的加法處理，將構(gòu)成放大檢測(cè)信號(hào)S3的反相信號(hào)成分以參照信號(hào)Ss抵消(消除)，生成并輸出輸出信號(hào)So,其中,輸出信號(hào)So由基于因檢測(cè)對(duì)象4的交流電壓Vl產(chǎn)生的檢測(cè)對(duì)象電流Ivl的電壓成分(與交流電壓Vl為相同頻率的信號(hào)成分)構(gòu)成。
[0083]該情況下，對(duì)應(yīng)于檢測(cè)對(duì)象4與檢測(cè)電極12之間形成的靜電電容CO的大小，電流信號(hào)I中所包含的參照電流Isl和檢測(cè)對(duì)象電流Ivl以相同比例變動(dòng)，檢測(cè)信號(hào)SI中包含的參照電壓成分Vsl和檢測(cè)對(duì)象電壓成分Vvl也以相同比例進(jìn)行變動(dòng)。因此，關(guān)于構(gòu)成放大檢測(cè)信號(hào)S3的反相信號(hào)成分(與參照信號(hào)Ss為相同頻率的信號(hào)成分)以及與交流電壓Vl為相同頻率的信號(hào)成分，兩成分也以相同比例進(jìn)行變動(dòng)，但是在信號(hào)提取部32中，通過(guò)上述反饋控制，放大檢測(cè)信號(hào)S3以構(gòu)成該信號(hào)S3的反相信號(hào)成分(與參照信號(hào)Ss為相同頻率的信號(hào)成分)的振幅與基準(zhǔn)信號(hào)Sr (本例中為參照信號(hào)Ss)的振幅一致那樣，通過(guò)放大電路41而被生成。因此，在本例構(gòu)成的電壓檢測(cè)裝置101中，基于輸出信號(hào)So所包含的檢測(cè)對(duì)象電流Ivl的電壓成分,與靜電電容CO的大小無(wú)關(guān)地其振幅都呈與檢測(cè)對(duì)象4上產(chǎn)生的交流電壓Vl的振幅對(duì)應(yīng)的大小，理論上其振幅成為與檢測(cè)對(duì)象4上產(chǎn)生的交流電壓Vl的振幅一致的狀態(tài)。
[0084]處理部33，設(shè)有A/D變換器以及CPU (均未圖示)而構(gòu)成，并執(zhí)行:將輸出信號(hào)So的電壓波形(電平)通過(guò)規(guī)定頻率的抽樣時(shí)鐘進(jìn)行抽樣并變換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Dl后存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部34的存儲(chǔ)處理、根據(jù)該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Dl計(jì)算出交流電壓Vl的電壓算出處理、以及將算出的交流電壓Vl輸出的輸出處理。存儲(chǔ)部34由ROM(只讀存儲(chǔ)器)或RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)等構(gòu)成，預(yù)先存儲(chǔ)有在處理部33的電壓算出處理中被使用的電壓算出用圖表TB。關(guān)于該電壓算出用圖表TB的制作程序，對(duì)其概要進(jìn)行說(shuō)明。作為一例，在將已知的電壓Vs (固定)的參照信號(hào)Ss向保護(hù)電極11輸出并進(jìn)行利用同步檢波電路43和控制電路44的反饋控制的狀態(tài)下，通過(guò)使檢測(cè)對(duì)象4上產(chǎn)生的交流電壓Vl的振幅以規(guī)定的電壓步長(zhǎng)(voltage step)變化的同時(shí)取得數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)D1，與該電壓步長(zhǎng)中變化的交流電壓Vl對(duì)照而將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Dl與交流電壓Vl的電壓值一同存儲(chǔ)，從而制作電壓算出用圖表TB。通過(guò)該構(gòu)成，處理部33，通過(guò)參照電壓算出用圖表TB取得與所取得的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Dl對(duì)應(yīng)的交流電壓Vl的電壓值，從而能夠算出檢測(cè)對(duì)象4的交流電壓VI。輸出部35在本例中，作為一例由顯示裝置構(gòu)成，在處理部33的輸出處理中，顯示交流電壓Vl的波形或算出的電壓參數(shù)等(振幅或有效值)。
[0085]接下來(lái)，對(duì)利用電壓檢測(cè)裝置101進(jìn)行的對(duì)于檢測(cè)對(duì)象4的交流電壓Vl的檢測(cè)操作進(jìn)行說(shuō)明。
[0086]首先，以檢測(cè)電極12呈非接觸的狀態(tài)與檢測(cè)對(duì)象4相對(duì)那樣，使浮動(dòng)電路部2 (或電壓檢測(cè)裝置101整體)位于檢測(cè)對(duì)象4的附近。通過(guò)這樣，如圖1所示，成為在檢測(cè)電極12與檢測(cè)對(duì)象4之間形成靜電電容CO的狀態(tài)。該情況下，靜電電容CO的電容值，與檢測(cè)電極12和檢測(cè)對(duì)象4的距離成反比例地進(jìn)行變化，但是一旦將浮動(dòng)電路部2配設(shè)之后，在溫度等環(huán)境為固定的條件下成為固定的(不變動(dòng))值。另外，由于靜電電容CO的電容值一般極小(例如數(shù)PF?數(shù)十pF左右)，因此，即使交流電壓Vl的頻率為數(shù)百Hz左右，檢測(cè)對(duì)象4與檢測(cè)電極12之間的阻抗也會(huì)成為非常大的值(數(shù)ΜΩ)。因此，在該電壓檢測(cè)裝置101中，即使在檢測(cè)對(duì)象4的交流電壓Vl與保護(hù)電極11的電壓Vr大不相同的情況下(電勢(shì)差Vdi大的情況下)，也能夠在構(gòu)成檢測(cè)部14的運(yùn)算放大器21a中使用輸入耐壓低的廉價(jià)產(chǎn)品，在該構(gòu)成中，也能夠避免電勢(shì)差Vdi引起的運(yùn)算放大器21a的破壞。
[0087]另外，檢測(cè)電極12與檢測(cè)對(duì)象4通過(guò)靜電電容CO而被交流地連接，形成從接地電勢(shì)Vg起經(jīng)過(guò)檢測(cè)對(duì)象4、檢測(cè)電極12、檢測(cè)部14、保護(hù)電極11以及參照信號(hào)輸出部31而至接地電勢(shì)Vg的電流路徑A(在圖1中以點(diǎn)劃線表示的路徑)。因此，在該電流路徑A中，流通由因參照信號(hào)Ss的電壓Ns產(chǎn)生的參照電流Isl、和因檢測(cè)對(duì)象4的交流電壓Vl產(chǎn)生的檢測(cè)對(duì)象電流Ivl構(gòu)成的電流信號(hào)I。
[0088]通過(guò)這樣，在浮動(dòng)電路部2中，如圖1、2所示，檢測(cè)部14的積分電路21積分電流信號(hào)I而生成電壓信號(hào)S0,放大電路22放大該電壓信號(hào)SO而作為檢測(cè)信號(hào)SI輸出。另外，絕緣部15輸入該檢測(cè)信號(hào)SI，并作為與檢測(cè)信號(hào)SI電絕緣的絕緣檢測(cè)信號(hào)S2而輸出。
[0089]另外，在主體電路部3的信號(hào)提取部32中，如圖1所示，放大電路41在輸入絕緣檢測(cè)信號(hào)S2的同時(shí)，以通過(guò)從控制電路44輸出的控制信號(hào)Sc的電壓電平而被規(guī)定的放大率將絕緣檢測(cè)信號(hào)S2放大，并作為放大檢測(cè)信號(hào)S3輸出。接著，加法電路42在輸入放大檢測(cè)信號(hào)S3和基準(zhǔn)信號(hào)Sr的同時(shí)，執(zhí)行將兩信號(hào)S3、Sr相加的加法處理后，作為輸出信號(hào)So而輸出。該情況下，如上述那樣，對(duì)于放大電路41的增益(放大率)的反饋控制通過(guò)同步檢波電路43和控制電路44而被進(jìn)行，構(gòu)成來(lái)自放大電路41的放大檢測(cè)信號(hào)S3的反相信號(hào)成分(與參照信號(hào)Ss為相同頻率的信號(hào)成分)的振幅與基準(zhǔn)信號(hào)Sr (本例中為參照信號(hào)Ss)的振幅一致。因此，通過(guò)加法電路42中的加法處理，構(gòu)成放大檢測(cè)信號(hào)S3的反相信號(hào)成分通過(guò)基準(zhǔn)信號(hào)Sr被抵消(消除)，也就是說(shuō)，構(gòu)成放大檢測(cè)信號(hào)S3的反相信號(hào)成分被除去，由基于因檢測(cè)對(duì)象4的交流電壓Vl產(chǎn)生的檢測(cè)對(duì)象電流Ivl的電壓成分(與交流電壓Vl為相同頻率的信號(hào)成分)構(gòu)成的輸出信號(hào)So被輸出。
[0090]接下來(lái)，處理部33執(zhí)行存儲(chǔ)處理，在將輸出信號(hào)So輸入的同時(shí)變換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Dl并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部34。接著，處理部33執(zhí)行電壓算出處理。在該電壓算出處理中，處理部33在讀出存儲(chǔ)部34中存儲(chǔ)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Dl的同時(shí)，參照電壓算出用圖表TB取得與讀出的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Dl相對(duì)應(yīng)的交流電壓VI。另外，處理部33根據(jù)該取得的交流電壓VI，算出例如交流電壓Vl的有效值或振幅等并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部34。最后，處理部33執(zhí)行輸出處理，將存儲(chǔ)部34中存儲(chǔ)的交流電壓Vl的有效值或振幅等，顯示于由顯示裝置構(gòu)成的輸出部35。通過(guò)這樣，利用電壓檢測(cè)裝置101的對(duì)檢測(cè)對(duì)象4的交流電壓Vl的檢測(cè)完成。另外，在輸出處理中，也可以采用處理部33根據(jù)取得的交流電壓Vl將交流電壓Vl的電壓波形顯示于輸出部35的構(gòu)成。
[0091]在以上說(shuō)明的實(shí)施形態(tài)中，參照信號(hào)輸出部31向保護(hù)電極11輸出參照信號(hào)Ss，接收浮動(dòng)電壓Vf+、Vf-的供給而啟動(dòng)的檢測(cè)部14，根據(jù)通過(guò)檢測(cè)電極12而在檢測(cè)對(duì)象4與保護(hù)電極11之間、以與交流電壓Vl和保護(hù)電極11的電壓Vr之間的交流的電勢(shì)差(Vl-Vr)對(duì)應(yīng)的電流值流通的電流信I，輸出振幅根據(jù)交流的電勢(shì)差(Vl-Vr)而進(jìn)行變化的檢測(cè)信號(hào)SI，絕緣部15輸入檢測(cè)信號(hào)SI并作為絕緣檢測(cè)信號(hào)S2輸出，信號(hào)提取部32以使絕緣檢測(cè)信號(hào)S2中包含的與參照信號(hào)Ss為相同信號(hào)成分的振幅成為預(yù)先被規(guī)定的振幅(能夠通過(guò)與參照信號(hào)Ss的加算或減算而抵消放大檢測(cè)信號(hào)S3中包含的與參照信號(hào)Ss為相同信號(hào)成分的振幅)那樣，也就是說(shuō)成為固定那樣，對(duì)絕緣檢測(cè)信號(hào)S2的振幅進(jìn)行控制而作為放大檢測(cè)信號(hào)S3輸出，同時(shí)，通過(guò)振幅被如此控制的放大檢測(cè)信號(hào)S3和從參照信號(hào)輸出部31輸出的參照信號(hào)Ss之間的加算或減算，而除去放大檢測(cè)信號(hào)S3中包含的與參照信號(hào)Ss相同的信號(hào)成分，并作為輸出信號(hào)So輸出，處理部33根據(jù)輸出信號(hào)So的電平而算出交流電壓VI，其中，輸出信號(hào)So由基于檢測(cè)對(duì)象電流Ivl (因檢測(cè)對(duì)象4的交流電壓Vl引起而發(fā)生的電流成分)發(fā)生的電壓成分構(gòu)成。
[0092]因此，采用該實(shí)施形態(tài)的話，信號(hào)提取部32控制放大檢測(cè)信號(hào)S3的振幅，以使與參照信號(hào)Ss為相同頻率的信號(hào)成分的振幅成為固定，通過(guò)利用該放大檢測(cè)信號(hào)S3與參照信號(hào)Ss的加算或減算而除去放大檢測(cè)信號(hào)S3中包含的與參照信號(hào)Ss相同的信號(hào)成分并作為輸出信號(hào)So輸出，即使在檢測(cè)對(duì)象4與檢測(cè)電極12之間的耦合電容(靜電電容CO)為未知的情況下(不論靜電電容CO的值)，由于對(duì)于交流電壓Vl的靈敏度被控制為呈固定的靈敏度，也就是說(shuō)，由于基于輸出信號(hào)So中包含的檢測(cè)對(duì)象電流Ivl的電壓成分的振幅被控制為呈與交流電壓Vl的振幅對(duì)應(yīng)的大小，因此，通過(guò)檢測(cè)輸出信號(hào)So中包含的該電壓成分，能夠不進(jìn)行靜電電容CO的算出，而非接觸地檢測(cè)出交流電壓Vl。
[0093]另外，在該實(shí)施形態(tài)中，在信號(hào)提取部32中，同步檢波電路43通過(guò)使用了參照信號(hào)Ss的同步檢波，檢測(cè)對(duì)有關(guān)放大檢測(cè)信號(hào)S3或輸出信號(hào)So中包含的參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分的振幅進(jìn)行表示的檢波信號(hào)Vd，控制電路44根據(jù)該檢波信號(hào)Vd控制放大電路41的增益。因此，采用該電壓檢測(cè)裝置101，能夠通過(guò)同步檢波而正確地檢測(cè)出參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分，其結(jié)果是，由于能夠高精度地抵消放大檢測(cè)信號(hào)S3中包含的參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分，由此能夠大幅度地降低輸出信號(hào)So中包含的參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分，因此能夠進(jìn)一步提高交流電壓Vl的檢測(cè)精度。
[0094]另外，在該實(shí)施形態(tài)中，信號(hào)提取部32將加法電路42作為抵消電路而構(gòu)成，其中，加法電路42執(zhí)行將構(gòu)成放大檢測(cè)信號(hào)S3的相對(duì)于參照信號(hào)Ss為反相的信號(hào)成分(反相信號(hào)成分)以基準(zhǔn)信號(hào)Sr (本例中為參照信號(hào)Ss)進(jìn)行抵消(消除)的處理，控制電路44控制放大電路41的增益，使被輸入加法電路42的放大檢測(cè)信號(hào)S3中包含的反相信號(hào)成分(參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分)能夠被基準(zhǔn)信號(hào)Sr抵消。因此，采用該電壓檢測(cè)裝置101，能夠以加法電路這樣簡(jiǎn)單的電路構(gòu)成抵消電路，因此能夠在謀求裝置構(gòu)成的簡(jiǎn)化的同時(shí)確實(shí)地生成輸出信號(hào)So。
[0095]另外，采用該實(shí)施形態(tài)的話，通過(guò)設(shè)有根據(jù)輸出信號(hào)So檢測(cè)交流電壓Vl的處理部33，而能夠?qū)τ谔幚聿?3以一定間隔檢測(cè)交流電壓V1、或?qū)z測(cè)出的交流電壓Vl存儲(chǔ)并保存于存儲(chǔ)部34、或根據(jù)存儲(chǔ)部34所存儲(chǔ)的交流電壓Vl而將交流電壓Vl的電壓波形顯示于輸出部35。
[0096]另外，采用該實(shí)施形態(tài)的話，由于處理部33根據(jù)輸出信號(hào)So而算出交流電壓VI，因此能夠檢測(cè)(測(cè)量)交流電壓VI。
[0097]另外，在上述的實(shí)施形態(tài)中，利用放大檢測(cè)信號(hào)S3中包含的參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分相對(duì)于基準(zhǔn)信號(hào)Sr(本例中為參照信號(hào)Ss)為反相的特點(diǎn)，作為抵消電路使用加法電路42使放大檢測(cè)信號(hào)S3中包含的參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分與參照信號(hào)Ss抵消，但是在檢測(cè)部14、絕緣部15以及放大電路41中，也能夠使檢測(cè)信號(hào)S1、絕緣檢測(cè)信號(hào)S2以及放大檢測(cè)信號(hào)S3的相位反相，或使基準(zhǔn)信號(hào)Sr反相而對(duì)抵消電路輸出。在該構(gòu)成中，由于也能夠使放大檢測(cè)信號(hào)S3中包含的參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分與參照信號(hào)Ss形成為同相，因此，在該情況下通過(guò)作為抵消電路使用減法電路，而能夠?qū)⒎糯髾z測(cè)信號(hào)S3中包含的參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分與參照信號(hào)Ss抵消。
[0098]另外，在上述實(shí)施形態(tài)中，采用了作為基準(zhǔn)信號(hào)Sr將參照信號(hào)Ss直接向抵消電路(在上述例中為加法電路42)輸入的構(gòu)成，但是如圖1中虛線所示，也能夠采用在參照信號(hào)輸出部31與加法電路42之間配設(shè)振幅變更部36，將被從參照信號(hào)輸出部31輸出的參照信號(hào)Ss的振幅在振幅變更部36中變更為k倍(k為正實(shí)數(shù))后作為基準(zhǔn)信號(hào)Srl向加法電路42輸出的構(gòu)成。該振幅變更部36能夠由例如通過(guò)分壓電阻等構(gòu)成的衰減器(attenuator)而簡(jiǎn)單地構(gòu)成。另外，也能夠?qū)⒄穹兏?6通過(guò)以規(guī)定的增益(k倍)將信號(hào)放大的放大器構(gòu)成，相比電壓信號(hào)Sr的振幅而使基準(zhǔn)信號(hào)Srl的振幅增大。在這些構(gòu)成中，信號(hào)提取部32中，關(guān)于放大檢測(cè)信號(hào)S3所包含的參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分的振幅，以與k倍后的參照信號(hào)Ss的振幅(基準(zhǔn)信號(hào)Srl的振幅)成為一致那樣而被反饋控制。該情況下，在放大檢測(cè)信號(hào)S3中包含的參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分與被k倍后的基準(zhǔn)信號(hào)Srl在加法電路42中被抵消的狀態(tài)下，基于因輸出信號(hào)So中包含的交流電壓Vl引起的檢測(cè)對(duì)象電流Ivl的電壓成分的振幅，也以被k倍后的狀態(tài)被檢測(cè)。因此，能夠通過(guò)將基于該被檢測(cè)的檢測(cè)對(duì)象電流Ivl的電壓成分形成為Ι/k倍，而檢測(cè)交流電壓VI。
[0099]因此，采用該構(gòu)成的話，通過(guò)變更振幅變更部36中的倍率k，能夠擴(kuò)大可檢測(cè)(測(cè)量)交流電壓Vl的范圍。例如，在處理部33中的輸出信號(hào)So的輸入電平有規(guī)定(在上述那樣設(shè)有A/D變換器的構(gòu)成中,輸出信號(hào)So的輸入電平根據(jù)A/D變換器的額定輸入而被限制)的情況下，通過(guò)將倍率k設(shè)置為數(shù)值1/10，與設(shè)置為數(shù)值I (作為基準(zhǔn)信號(hào)Sr將參照信號(hào)Ss直接向加法電路42輸入的構(gòu)成)時(shí)相比較,也能夠在滿足規(guī)定的輸出信號(hào)So的輸入電平的同時(shí)，檢測(cè)(測(cè)量)更為高電壓的交流電壓VI。
[0100]另外，在上述的實(shí)施形態(tài)中，采用了通過(guò)將檢測(cè)電極12、電源部13、檢測(cè)部14以及絕緣部15收容于保護(hù)電極11內(nèi)，而與主體電路部3呈不同體部件地構(gòu)成浮動(dòng)電路部2，在提高CMRR(Common Mode Reject1n Rat1)的同時(shí),能夠進(jìn)行高壓的交流電壓Vl的檢測(cè)的構(gòu)成，但是，在無(wú)需使檢測(cè)部14以浮動(dòng)狀態(tài)動(dòng)的情況下(例如，交流電壓Vl為較低壓、或未被要求高CMRR的情況)，也可以采用不使用保護(hù)電極11、電源部13以及絕緣部15的構(gòu)成。對(duì)于這樣的實(shí)施形態(tài)，以下進(jìn)行說(shuō)明。
[0101]【第二實(shí)施形態(tài)】
[0102]本發(fā)明的第二實(shí)施形態(tài)涉及的電壓檢測(cè)裝置102如圖4所示，取代電壓檢測(cè)裝置101的浮動(dòng)電路部2，而設(shè)有檢測(cè)電極12和檢測(cè)部14A。因此，電壓檢測(cè)裝置102設(shè)有檢測(cè)電極12、檢測(cè)部14A以及主體電路部3，并構(gòu)成為能夠非接觸地檢測(cè)產(chǎn)生于檢測(cè)對(duì)象4上的交流電壓VI。另外，關(guān)于檢測(cè)電極12和主體電路部3，由于與電壓檢測(cè)裝置101相同地構(gòu)成，因此賦予相同的符號(hào)并省略重復(fù)的說(shuō)明，主要對(duì)與電壓檢測(cè)裝置101不同的檢測(cè)部14A進(jìn)行說(shuō)明。
[0103]檢測(cè)部14A，與構(gòu)成主體電路部3的各結(jié)構(gòu)元件(參照信號(hào)輸出部31、信號(hào)提取部32以及處理部33等)相同地從未圖示的電源接收工作用電壓(以接地電勢(shì)Vg為基準(zhǔn)而生成的正電壓Vcc+和負(fù)電壓Vcc-)的供給而動(dòng)作。另外，檢測(cè)部14A如圖4所示，在被連接于檢測(cè)電極12的同時(shí)輸入?yún)⒄招盘?hào)Ss (參照信號(hào)Ss被附加)，并檢測(cè)由起因于交流電壓Vl的存在而在檢測(cè)電極12與檢測(cè)對(duì)象4之間流通的檢測(cè)對(duì)象電流Ivl、和起因于參照信號(hào)Ss的電壓Vs的輸入而在檢測(cè)電極12與檢測(cè)對(duì)象4之間流通的參照電流Isl構(gòu)成的電流信號(hào)j ( = Ivl+Isl)，同時(shí)，輸出振幅根據(jù)電流信號(hào)I的電流值而進(jìn)行變化的檢測(cè)信號(hào)SI。另夕卜，該電流信號(hào)I也可以說(shuō)是對(duì)應(yīng)于交流電壓Vl與保護(hù)電極11的電壓Vr(=電壓Vs)之間的交流的電勢(shì)差(Vl-Vr)而其振幅進(jìn)行變化的、也就是以對(duì)應(yīng)于該電勢(shì)差(Vl-Vr)的電流值進(jìn)行流通的電流信號(hào)。
[0104]檢測(cè)部14A，在本例中作為一例如圖5所示，設(shè)有檢測(cè)電阻61和差動(dòng)放大部62。檢測(cè)電阻61，在一端側(cè)連接于檢測(cè)電極12的同時(shí)，另一端側(cè)連接于參照信號(hào)輸出部31上。差動(dòng)放大部62由設(shè)有三個(gè)運(yùn)算放大器APl?AP3、以及7個(gè)電阻Rl?R7的公知的儀表放大器構(gòu)成。另外，該差動(dòng)放大部62中，各電阻R6、R7上分別并聯(lián)連接有電容器C1、C2，包含運(yùn)算放大器AP3的輸出級(jí)(output stage)具有積分功能而構(gòu)成。另外，在該差動(dòng)放大部62中，各電阻Rl?R7中的處于對(duì)稱的位置上的電阻之間被保持平衡(也就是說(shuō)，R2與R3、R4與R5、以及R6與R7，分別被規(guī)定為相同的電阻值)，且對(duì)于電容器Cl、C2也被保持平衡(C1、C2被規(guī)定為相同的電容值)。另外，在差動(dòng)放大部62中，作為差動(dòng)放大部62中的一個(gè)輸入端而發(fā)揮作用的運(yùn)算放大器APl的同相輸入端被連接于檢測(cè)電阻61的一端上，作為差動(dòng)放大部62中的另一個(gè)輸入端而發(fā)揮作用的運(yùn)算放大器AP2的同相輸入端被連接于參照信號(hào)輸出部31上。在該差動(dòng)放大部62中，將被輸入于各輸入端的電壓設(shè)為Vinl、Vin2時(shí)，檢測(cè)信號(hào)SI以以下的公式表示。
[0105]SI = (Vin2-Vinl) X (1+2XR2/R1) XR6/R4
[0106]該情況下,上述SI的公式中的(Vin2-Vinl),表示通過(guò)電流信號(hào)I (= Ivl+Isl)的流通而發(fā)生于檢測(cè)電阻61的兩端的電壓。因此，檢測(cè)部14A如上述那樣，輸出振幅與電流信號(hào)I( = Ivl+Isl)的電流值對(duì)應(yīng)而進(jìn)行變化的檢測(cè)信號(hào)SI。
[0107]在主體電路部3中，信號(hào)提取部32將檢測(cè)信號(hào)SI以規(guī)定的增益放大而生成放大檢測(cè)信號(hào)S3，并以將放大檢測(cè)信號(hào)S3中包含的參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分能夠通過(guò)放大檢測(cè)信號(hào)S3與參照信號(hào)Ss的加算或減算而抵消那樣，控制檢測(cè)信號(hào)SI放大時(shí)的增益，同時(shí)，將交流電壓Vl的信號(hào)成分從放大檢測(cè)信號(hào)S3提取(生成)而作為輸出信號(hào)So輸出。該情況下，所謂放大檢測(cè)信號(hào)S3中包含的參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分，是指檢測(cè)信號(hào)SI中包含的參照電壓成分Vsl (也就是，放大檢測(cè)信號(hào)S3中包含的與參照信號(hào)Ss為相同頻率的信號(hào)成分)。
[0108]接著，處理部33與第一實(shí)施形態(tài)涉及的電壓檢測(cè)裝置101同樣地，通過(guò)執(zhí)行存儲(chǔ)處理、電壓算出處理以及輸出處理，而算出交流電壓Vl的有效值或振幅等，并顯示于由顯示裝置構(gòu)成的輸出部35。通過(guò)這樣，利用電壓檢測(cè)裝置102的對(duì)檢測(cè)對(duì)象4的交流電壓Vl的檢測(cè)結(jié)束。
[0109]因此，在該實(shí)施形態(tài)涉及的電壓檢測(cè)裝置102中，也與第一實(shí)施形態(tài)涉及的電壓檢測(cè)裝置101同樣地，通過(guò)信號(hào)提取部32控制放大檢測(cè)信號(hào)S3的振幅而使放大檢測(cè)信號(hào)S3中包含的與參照信號(hào)Ss為相同頻率的信號(hào)成分的振幅為固定，并利用該放大檢測(cè)信號(hào)S3與參照信號(hào)Ss的加算或減算而除去放大檢測(cè)信號(hào)S3中包含的與參照信號(hào)Ss相同頻率的信號(hào)成分并作為輸出信號(hào)So輸出，從而即使在檢測(cè)對(duì)象4與檢測(cè)電極12之間的耦合電容(靜電電容CO)為未知的情況下(不論靜電電容CO的值)，由于對(duì)于交流電壓Vl的靈敏度被控制為呈固定的靈敏度，也就是說(shuō)由于基于輸出信號(hào)So中包含的檢測(cè)對(duì)象電流Ivl的電壓成分的振幅被控制為呈與交流電壓Vl的振幅對(duì)應(yīng)的大小，因此，通過(guò)檢測(cè)輸出信號(hào)So中包含的該電壓成分，不進(jìn)行靜電電容CO的算出，也能夠非接觸地檢測(cè)出交流電壓VI。
[0110]另外，在該實(shí)施形態(tài)涉及的電壓檢測(cè)裝置102中，也與第一實(shí)施形態(tài)涉及的電壓檢測(cè)裝置101同樣地，在信號(hào)提取部32中，同步檢波電路43通過(guò)使用了參照信號(hào)Ss的同步檢波而檢測(cè)對(duì)放大檢測(cè)信號(hào)S3或輸出信號(hào)So中包含的有關(guān)參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分的振幅進(jìn)行表示的檢波信號(hào)Vd，控制電路44根據(jù)該檢波信號(hào)Vd控制放大電路41的增益。因此，采用該實(shí)施形態(tài)的話，能夠通過(guò)同步檢波而正確地檢測(cè)參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分，其結(jié)果是，能夠高精度地抵消放大檢測(cè)信號(hào)S3中包含的參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分，并由此能夠大幅度地降低輸出信號(hào)So中包含的參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分，因此能夠進(jìn)一步提高交流電壓Vl的檢測(cè)精度。
[0111]另外，在該實(shí)施形態(tài)涉及的電壓檢測(cè)裝置102中，信號(hào)提取部32也將加法電路42作為抵消電路而構(gòu)成，其中，加法電路42執(zhí)行將構(gòu)成放大檢測(cè)信號(hào)S3的相對(duì)于參照信號(hào)Ss為反相的信號(hào)成分(反相信號(hào)成分)以基準(zhǔn)信號(hào)Sr (本例中為參照信號(hào)Ss)抵消(消除)的處理，控制電路44控制放大電路41的增益，使被輸入加法電路42中的放大檢測(cè)信號(hào)S3中包含的反相信號(hào)成分(參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分)能夠被基準(zhǔn)信號(hào)Sr抵消。因此，采用該實(shí)施形態(tài)，也能夠以加法電路這樣簡(jiǎn)單的電路構(gòu)成抵消電路，因此能夠在謀求裝置構(gòu)成的簡(jiǎn)化的同時(shí)，確實(shí)地生成輸出信號(hào)So。
[0112]另外，在上述的電壓檢測(cè)裝置102中，也是利用放大檢測(cè)信號(hào)S3中包含的參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分相對(duì)于基準(zhǔn)信號(hào)Sr (本例中為參照信號(hào)Ss)為反相的特點(diǎn)，并作為抵消電路使用加法電路42，將放大檢測(cè)信號(hào)S3中包含的參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分與參照信號(hào)Ss抵消，但是，在檢測(cè)部14A或放大電路41中，也可以使檢測(cè)信號(hào)SI或放大檢測(cè)信號(hào)S3的相位反相，或使基準(zhǔn)信號(hào)Sr反相而對(duì)抵消電路輸出。在該構(gòu)成中，由于也能夠使放大檢測(cè)信號(hào)S3中包含的參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分與參照信號(hào)Ss為同相，因此，采用該構(gòu)成的話，通過(guò)將減法電路作為抵消電路而使用，能夠?qū)⒎糯髾z測(cè)信號(hào)S3中包含的參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分與參照信號(hào)Ss抵消。
[0113]另外，在上述例子中，采用了作為基準(zhǔn)信號(hào)Sr將參照信號(hào)Ss直接向抵消電路(在上述例中為加法電路42)輸入的構(gòu)成，但是如圖4中虛線所示那樣，也可以采用在參照信號(hào)輸出部31與加法電路42之間配設(shè)振幅變更部36，使從參照信號(hào)輸出部31輸出的參照信號(hào)Ss的振幅在振幅變更部36中變更為k倍(k為正實(shí)數(shù))后作為基準(zhǔn)信號(hào)Srl向加法電路42輸出的構(gòu)成。采用該構(gòu)成的話，與電壓檢測(cè)裝置101相同地，通過(guò)變更振幅變更部36中的倍率k，而能夠擴(kuò)大可檢測(cè)(測(cè)量)的交流電壓Vl的范圍。
[0114]另外，在第一實(shí)施形態(tài)涉及的電壓檢測(cè)裝置101中，采用了例如絕緣部15與放大電路41之間、參照信號(hào)輸出部31與加法電路42之間、以及參照信號(hào)輸出部31與同步檢波電路43之間分別直接連接的構(gòu)成，另外，在第二實(shí)施形態(tài)涉及的電壓檢測(cè)裝置102中，采用了例如檢測(cè)部14A與放大電路41之間、參照信號(hào)輸出部31與加法電路42之間、以及參照信號(hào)輸出部31與同步檢波電路43之間分別直接連接的構(gòu)成，雖然未圖示，但是也可以采用根據(jù)需要使緩沖器介于其間的構(gòu)成。另外，以上對(duì)于采用了將從參照信號(hào)輸出部31輸出的參照信號(hào)Ss以原封不動(dòng)的電平對(duì)同步檢波電路43供給的構(gòu)成的例子進(jìn)行了說(shuō)明，雖未圖示，但是作為一例也可以采用使用由分壓電阻等構(gòu)成的衰減器而將參照信號(hào)Ss降低至需要的電平并對(duì)同步檢波電路43供給的構(gòu)成。
[0115]另外，雖然未圖示，但是也可以采用如下構(gòu)成，即:通過(guò)在主體電路部3內(nèi)設(shè)置將作為模擬信號(hào)的絕緣檢測(cè)信號(hào)S2變換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的A/D變換部、和將作為被從參照信號(hào)輸出部31供給信號(hào)提取部32的模擬信號(hào)的參照信號(hào)Ss變換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的A/D變換部，而以數(shù)字處理進(jìn)行信號(hào)提取部32中的處理的全部或一部分的構(gòu)成。該情況下，也可以采用使處理部33具有信號(hào)提取部32的功能的構(gòu)成，采用該構(gòu)成的話，能夠大幅地減少電路部件的件數(shù)。另外，既可以利用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)處理部33的功能和信號(hào)提取部32的功能，也可以利用硬件(DSP (Digital Signal Processor、數(shù)字信號(hào)處理器)或邏輯陣列(Logic Array))來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0116]另外，以上對(duì)參照信號(hào)輸出部31將頻率和振幅固定的交流信號(hào)(作為一例如正弦波信號(hào))作為參照信號(hào)Ss而輸出的例子進(jìn)行了說(shuō)明，但是，也可以采用如圖6所示的參照信號(hào)輸出部31A那樣,取代正弦波信號(hào)而將方波信號(hào)作為參照信號(hào)Ss輸出的構(gòu)成。具體地說(shuō)，參照信號(hào)輸出部31A,設(shè)有生成方波(方波信號(hào))的方波生成電路3la、和將方波(方波信號(hào))積分并作為積分方波(積分方波信號(hào))而輸出的積分電路31b。該參照信號(hào)輸出部31A，將通過(guò)方波生成電路31a生成的方波信號(hào)作為參照信號(hào)Ss而向信號(hào)提取部32的同步檢波電路43輸出，同時(shí)，將該方波信號(hào)作為基準(zhǔn)信號(hào)Sr而向信號(hào)提取部32的加法電路42輸出。另外，參照信號(hào)輸出部31A,將從積分電路31b輸出的積分方波信號(hào)作為參照信號(hào)Ss而對(duì)檢測(cè)部14 (在電壓檢測(cè)裝置102中為檢測(cè)部14A)輸出。該情況下，由于檢測(cè)部14(14A)通過(guò)檢測(cè)電極12而與靜電電容CO串聯(lián)連接，因此，在包括該檢測(cè)部14(14A)和靜電電容CO的電路中流通的參照電流Isl，成為將參照信號(hào)Ss微分后的信號(hào)。
[0117]因此，通過(guò)預(yù)先利用積分電路31b將從參照信號(hào)輸出部31A向檢測(cè)部14(14A)輸出的參照信號(hào)Ss積分，并通過(guò)使用邏輯電路(logic circuit)等而簡(jiǎn)單地構(gòu)成方波生成電路31a，能夠使參照信號(hào)輸出部31A整體的構(gòu)成變得簡(jiǎn)單，同時(shí)，將在包括檢測(cè)部14(14A)和靜電電容CO的電路中流通的參照電流Isl，形成為與從參照信號(hào)輸出部31A向信號(hào)提取部32輸出的方波信號(hào)相同的方波信號(hào)。通過(guò)這樣，能夠使裝置構(gòu)成(具體為參照信號(hào)輸出部31A整體的構(gòu)成)變得簡(jiǎn)單，同時(shí)，在信號(hào)提取部32中，加法電路42能夠利用基準(zhǔn)信號(hào)Sr (在本例中為參照信號(hào)Ss)而確實(shí)地將構(gòu)成放大檢測(cè)信號(hào)S3的相對(duì)于參照信號(hào)Ss的反相信號(hào)成分抵消(消除)，從而能夠確實(shí)地從放大檢測(cè)信號(hào)S3提取交流電壓Vl的信號(hào)成分并作為輸出信號(hào)So輸出，同時(shí)，同步檢波電路43能夠利用參照信號(hào)Ss而確實(shí)地對(duì)輸出信號(hào)So進(jìn)行同步檢波。
[0118]另外，也可以采用如圖7所示的參照信號(hào)輸出部31B那樣，設(shè)有偽噪聲生成電路31c而構(gòu)成，并將偽噪聲信號(hào)作為參照信號(hào)Ss而輸出的構(gòu)成。該情況下，參照信號(hào)輸出部31B，將通過(guò)偽噪聲生成電路31c而生成的偽噪聲信號(hào)作為參照信號(hào)Ss而向檢測(cè)部14 (14A)和信號(hào)提取部32的同步檢波電路43輸出，同時(shí)，將該偽噪聲信號(hào)作為基準(zhǔn)信號(hào)Sr而向信號(hào)提取部32的加法電路42輸出。另外,偽噪聲生成電路31c,作為一例能夠使用M系列等的線性反饋移位寄存器(Linear Feedback Shift Register)等的公知的各種移位寄存器而構(gòu)成，或者使用通過(guò)軟件處理而生成偽噪聲信號(hào)的微型電子計(jì)算機(jī)而構(gòu)成。通過(guò)使用這樣構(gòu)成的參照信號(hào)輸出部31B，能夠?qū)崿F(xiàn)難以受到干擾(噪聲)的影響的電壓檢測(cè)裝置1l(1lA)。
[0119]【線路電壓檢測(cè)裝置的構(gòu)成例】
[0120]接下來(lái)，對(duì)利用多個(gè)第一實(shí)施形態(tài)涉及的電壓檢測(cè)裝置101的線路電壓檢測(cè)裝置51進(jìn)行說(shuō)明。
[0121]首先，參照附圖對(duì)線路電壓檢測(cè)裝置51的構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。另外，以下對(duì)檢測(cè)三相(R相、S相以及T相)三線制的交流電路(以下，也稱為“電路”)R、S、T的線路電壓的例子進(jìn)行說(shuō)明。
[0122]線路電壓檢測(cè)裝置51，作為一例如圖8所示，設(shè)有與電路R、S、T的數(shù)量相同數(shù)量(三個(gè))的電壓檢測(cè)裝置101 (以下，與各電路R、S、T相對(duì)應(yīng)而稱為電壓檢測(cè)裝置101r、101s、1lt (以下，不特別區(qū)分時(shí)也稱為“電壓檢測(cè)裝置101”))、算出部52以及顯示部53，并構(gòu)成為能夠非接觸地檢測(cè)出電路R、S間的線路電壓Vrs、電路S、T間的線路電壓VsU以及電路R、T間的線路電壓Vrt。
[0123]如圖8所示，各電壓檢測(cè)裝置101分別設(shè)有上述浮動(dòng)電路部2和主體電路部3而相同地構(gòu)成，將各電路R、S、T作為檢測(cè)對(duì)象而檢測(cè)出這些電路的交流電壓Vrp、Vsp、Vtp (分別為檢測(cè)對(duì)象交流電壓)的有效值，并將表示有效值的數(shù)據(jù)作為檢測(cè)數(shù)據(jù)Dva、Dvb, Dvc而輸出。以下，對(duì)于檢測(cè)數(shù)據(jù)Dva、Dvb、Dvc，在不特別區(qū)分時(shí)也稱為“檢測(cè)數(shù)據(jù)Dv”。在本例中，各電壓檢測(cè)裝置101的輸出部35，由能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送的發(fā)送裝置構(gòu)成，具有將從處理部33輸入的檢測(cè)數(shù)據(jù)DVa、DVb、DVC發(fā)送至算出部52的功能。另外，對(duì)于電壓檢測(cè)裝置101中的除了輸出部35以外的其他的結(jié)構(gòu)元件，由于與上述構(gòu)成相同，因此省略詳細(xì)的說(shuō)明。
[0124]算出部52，設(shè)有CPU和存儲(chǔ)器(均未圖示)而構(gòu)成，并執(zhí)行根據(jù)從各電壓檢測(cè)裝置101輸出的檢測(cè)數(shù)據(jù)Dv而算出(檢測(cè)出)線路電壓的線路電壓算出處理。另外，算出部52將線路電壓算出處理的結(jié)果顯示于顯示部53。顯示部53，在本例中由液晶顯示器等的監(jiān)測(cè)裝置構(gòu)成。另外，也可以由打印機(jī)等的打印裝置構(gòu)成。另外，各主體電路部3如下述那樣，相互的成為接地電勢(shì)Vg的部位(例如主體電路部3的筐體)Gl彼此之間被連接。另外,作為一例，算出部52和顯示部53，從三個(gè)主體電路部3中的任意一個(gè)主體電路部3所包含的電源電路(未圖示)接收電壓的供給而進(jìn)行工作。
[0125]接下來(lái)，對(duì)線路電壓檢測(cè)裝置51的檢測(cè)動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
[0126]首先，如圖8所示，在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，為了利用電壓檢測(cè)裝置1lr檢測(cè)出電路R的交流電壓Vrp，而使其浮動(dòng)電路部2靠近電路R，同時(shí)，使其檢測(cè)電極12與對(duì)應(yīng)的電路R相對(duì)。同樣地，對(duì)于其他的電壓檢測(cè)裝置101s、101t，為了檢測(cè)出電路S、T的交流電壓Vsp、Vtp,也使各浮動(dòng)電路部2的檢測(cè)電極12分別與對(duì)應(yīng)的電路S、T相對(duì)。通過(guò)這樣，成為在各檢測(cè)電極12與各電路R、S、T之間分別形成有靜電電容C0(參照?qǐng)D1)的狀態(tài)，在各電壓檢測(cè)裝置101r、101s、1lt中，對(duì)應(yīng)的電路R、S、T的交流電壓Vrp、Vsp、Vtp的檢測(cè)被開(kāi)始。該情況下如上述那樣，在各電壓檢測(cè)裝置101r、101s、101t中，無(wú)論靜電電容CO的電容值如何，均能夠通過(guò)處理部33而正確地檢測(cè)出交流電壓Vrp、Vsp、Vtp。
[0127]另外，在各電壓檢測(cè)裝置101r、101s、101t中，輸出部35將通過(guò)處理部33而算出的各電路R、S、T的交流電壓Vrp、Vsp、Vtp的有效值，分別作為檢測(cè)數(shù)據(jù)DVa、DVb、DVC而輸出。
[0128]算出部52，將從各電壓檢測(cè)裝置101輸出的各檢測(cè)數(shù)據(jù)DVa、DVb、DVC輸入并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器。接著，算出部52執(zhí)行線路電壓算出處理。具體地說(shuō)，算出部52，通過(guò)算出各檢測(cè)數(shù)據(jù)Dva、Dvb所表示的交流電壓Vrp、Vsp的各有效值的差分電壓，而求出(檢測(cè)出)各電路R、S間的線路電壓Vrs。另外，算出部52同樣地，通過(guò)算出各檢測(cè)數(shù)據(jù)Dvb、Dvc所表示的交流電壓Vsp、Vtp的各有效值的差分電壓，而求出(檢測(cè)出)各電路S、T間的線路電壓Vst，通過(guò)算出各檢測(cè)數(shù)據(jù)Dva、Dvc所表示的交流電壓Vrp、Vtp的各有效值的差分電壓，而求出(檢測(cè)出)各電路R、T間的線路電壓Vrt。另外，算出部52使算出的線路電壓Vrs、Vst、Vrt顯示于顯示部53。
[0129]這樣，采用該線路電壓檢測(cè)裝置51的話，通過(guò)使用電壓檢測(cè)裝置101，即使各電壓檢測(cè)裝置101中的檢測(cè)電極12與作為各電壓檢測(cè)裝置101的檢測(cè)對(duì)象的各電路R、S、T之間的耦合電容(靜電電容CO)為未知的狀態(tài)下，也可以不用算出這些耦合電容，而非接觸地正確地檢測(cè)出線路電壓Vrs、Vst、Vrt。
[0130]【線路電壓檢測(cè)裝置的其他構(gòu)成例】
[0131]接下來(lái)，對(duì)利用多個(gè)上述電壓檢測(cè)裝置102的線路電壓檢測(cè)裝置51A進(jìn)行說(shuō)明。
[0132]首先，參照附圖對(duì)線路電壓檢測(cè)裝置51A的構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。另外，對(duì)于與線路電壓檢測(cè)裝置51相同的構(gòu)成，賦予相同的符號(hào)并省略重復(fù)的說(shuō)明。另外，以下對(duì)檢測(cè)三相三線制的電路R、S、T的線路電壓的例子進(jìn)行說(shuō)明。
[0133]線路電壓檢測(cè)裝置51A，作為一例如圖9所示，設(shè)有與電路R、S、T的數(shù)量相同數(shù)量(三個(gè))的電壓檢測(cè)裝置102(以下，與各電路R、S、T相對(duì)應(yīng)而稱為電壓檢測(cè)裝置102r、102s、102t(以下，不特別區(qū)分時(shí)也稱為“電壓檢測(cè)裝置102”))、算出部52以及顯示部53，并構(gòu)成為能夠非接觸地檢測(cè)出電路R、S間的線路電壓Vrs、電路S、T間的線路電壓VsU以及電路R、T間的線路電壓Vrt。
[0134]各電壓檢測(cè)裝置102，如圖9所示，分別設(shè)有上述檢測(cè)電極12、檢測(cè)部14A以及主體電路部3而相同地構(gòu)成，將各電路R、S、T作為檢測(cè)對(duì)象而檢測(cè)出這些電路的交流電壓Vrp,Vsp,Vtp (分別為檢測(cè)對(duì)象交流電壓)的有效值，并將表示有效值的數(shù)據(jù)作為檢測(cè)數(shù)據(jù)Dva.Dvb.Dvc而輸出。在本例中，各電壓檢測(cè)裝置102的輸出部35，由能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送的發(fā)送裝置構(gòu)成，具有將從處理部33輸入的檢測(cè)數(shù)據(jù)Dva、Dvb、Dvc發(fā)送至算出部52的功能。另外，對(duì)于電壓檢測(cè)裝置102中的除了輸出部35以外的其他結(jié)構(gòu)元件，由于與上述的構(gòu)成相同，因此省略詳細(xì)的說(shuō)明。另外，對(duì)于算出部52和顯示部53，由于與上述線路電壓檢測(cè)裝置51相同，因此也省略詳細(xì)的說(shuō)明。
[0135]接下來(lái)，對(duì)線路電壓檢測(cè)裝置51A的檢測(cè)動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
[0136]首先，如圖9所示，在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，為了利用電壓檢測(cè)裝置102r檢測(cè)出電路R的交流電壓Vrp，而使其檢測(cè)電極12靠近電路R并相對(duì)。同樣地，對(duì)于其他的電壓檢測(cè)裝置102s、102t，為了檢測(cè)出電路S、T的交流電壓Vsp、Vtp，也使各檢測(cè)電極12分別與對(duì)應(yīng)的電路S、T相對(duì)。通過(guò)這樣，成為在各檢測(cè)電極12與各電路R、S、T之間分別形成有靜電電容C0(參照?qǐng)D4)的狀態(tài)，在各電壓檢測(cè)裝置102r、102s、102t中，對(duì)應(yīng)的電路R、S、T的交流電壓Vrp、Vsp、Vtp的檢測(cè)被開(kāi)始。該情況下如上述那樣，在各電壓檢測(cè)裝置102r、102s、102t中，無(wú)論靜電電容CO的電容值如何，均能夠通過(guò)處理部33而正確地檢測(cè)出交流電壓Vrp、Vsp、Vtp0
[0137]另外，在各電壓檢測(cè)裝置102r、102s、102t中，輸出部35將通過(guò)處理部33而算出的各電路R、S、T的交流電壓Vrp、Vsp、Vtp的有效值，分別作為檢測(cè)數(shù)據(jù)DVa、DVb、DVC而輸出。
[0138]算出部52，將從各電壓檢測(cè)裝置102輸出的各檢測(cè)數(shù)據(jù)DVa、DVb、DVC輸入并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器。接著，算出部52執(zhí)行線路電壓算出處理，通過(guò)算出各檢測(cè)數(shù)據(jù)Dva、Dvb所表示的交流電壓Vrp、Vsp的各有效值的差分電壓，而求出各電路R、S間的線路電壓Vrs，另外，通過(guò)算出各檢測(cè)數(shù)據(jù)Dvb、Dvc所表示的交流電壓Vsp、Vtp的各有效值的差分電壓，而求出各電路S、T間的線路電壓Vst，另外，通過(guò)算出各檢測(cè)數(shù)據(jù)Dva、Dvc所表示的交流電壓Vrp、Vtp的各有效值的差分電壓，而求出各電路R、T間的線路電壓Vrt。另外，算出部52使算出的線路電壓Vrs、Vst、Vrt顯示于顯示部53。
[0139]這樣，采用該線路電壓檢測(cè)裝置51A的話，通過(guò)使用電壓檢測(cè)裝置102，即使各電壓檢測(cè)裝置102中的檢測(cè)電極12與作為各電壓檢測(cè)裝置102的檢測(cè)對(duì)象的各電路R、S、T之間的耦合電容(靜電電容CO)為未知的狀態(tài)下，也可以不用算出這些的耦合電容，而非接觸地正確地檢測(cè)出線路電壓Vrs、Vst、Vrt。
[0140]【變形例】
[0141]另外，以上對(duì)作為生成第一實(shí)施形態(tài)涉及的電壓檢測(cè)裝置101中所使用的浮動(dòng)電壓Vf+、Vf-的電源部13，而設(shè)有蓄電池和DC/DC交換器(均未圖示)的構(gòu)成，以及取代蓄電池而通過(guò)變壓器以電絕緣的狀態(tài)從保護(hù)電極11的外部向保護(hù)電極11內(nèi)供給交流電壓，并利用設(shè)置于保護(hù)電極11內(nèi)的整流平滑部將該交流電壓變換為直流電壓而供給DC/DC交換器的構(gòu)成進(jìn)行了說(shuō)明，但是，如圖10所示，也可以采用使用電源部13A的構(gòu)成，其中，電源部13A根據(jù)從未圖示的電源供給構(gòu)成主體電路部3的各結(jié)構(gòu)元件(參照信號(hào)輸出部31、信號(hào)提取部32以及處理部33等)的工作用電壓(以接地電勢(shì)Vg為基準(zhǔn)而生成的正電壓Vcc+和負(fù)電壓Vcc-)，生成保護(hù)電極11的電壓Vr、也就是以參照信號(hào)Ss的電壓Vs為基準(zhǔn)(零伏)的上述浮動(dòng)電壓Vf+、Vf-。
[0142]如圖11所示，該電源部13A設(shè)有第一串聯(lián)電源電路61和第二串聯(lián)電源電路62，其中，第一串聯(lián)電源電路61，在保護(hù)電極11的電壓Vr為零伏時(shí)，根據(jù)正電壓Vcc+而生成相對(duì)于保護(hù)電極11的電壓Vr為固定的正電壓的浮動(dòng)電壓Vf+，第二串聯(lián)電源電路62，根據(jù)負(fù)電壓Vcc-而生成相對(duì)于保護(hù)電極11的電壓Vr為其絕對(duì)值等于浮動(dòng)電壓Vf+的負(fù)電壓的浮動(dòng)電壓Vf-(與電壓Vr的差分的絕對(duì)值等于浮動(dòng)電壓Vf+與電壓Vr的差分的絕對(duì)值的電壓)。具體地說(shuō)，第一串聯(lián)電源電路61，設(shè)有NPN型雙極型晶體管61a(以下，也稱為“第一晶體管61a”)、第一電阻61b、第一穩(wěn)壓二極管61c (穩(wěn)壓電壓Vz)以及第一電容器61d。該情況下，第一晶體管61a的集電極端子連接于正電壓Vcc+的供給線路，發(fā)射極端子連接于浮動(dòng)電壓Vf+的輸出線路，基極端子連接于第一穩(wěn)壓二極管61c的陰極端子。另外，第一穩(wěn)壓二極管61c的陽(yáng)極端子連接于電壓Vr的供給線路。第一電阻61b的一端連接于第一晶體管61a的集電極端子，同時(shí),另一端連接于基極端子。第一電容器61d的一端連接于第一晶體管61a的發(fā)射極端子，同時(shí)，另一端連接于電壓Vr的供給線路。
[0143]第二串聯(lián)電源電路62，設(shè)有PNP型雙極型晶體管62a(以下，也稱為“第二晶體管62a”)、第二電阻62b、第二穩(wěn)壓二極管62c (與第一穩(wěn)壓二極管61c相同的穩(wěn)壓電壓Vz)以及第二電容器62d。該情況下，第二晶體管62a的基極-發(fā)射極端子間的電壓Vbe被規(guī)定為與第一晶體管61a相同，同時(shí)，集電極端子連接于負(fù)電壓Vcc-的供給線路，發(fā)射極端子連接于浮動(dòng)電壓Vf-的輸出線路，基極端子連接于第二穩(wěn)壓二極管62c的陽(yáng)極端子。另外，第二穩(wěn)壓二極管62c的陰極端子連接于電壓Vr的供給線路。第二電阻62b的一端連接于第二晶體管62a的集電極端子，同時(shí)，另一端連接于基極端子。第二電容器62d的一端連接于第二晶體管62a的發(fā)射極端子，同時(shí)，另一端連接于電壓Vr的供給線路。
[0144]通過(guò)以上的構(gòu)成，在電源部13A中，第一串聯(lián)電源電路61從正電壓Vcc+生成浮動(dòng)電壓Vf+( = Vr+Vz-Vbe)并輸出，同時(shí)，第二串聯(lián)電源電路62從負(fù)電壓Vcc-生成浮動(dòng)電壓Vf-( = Vr-VZ+Vbe)并輸出。具體地說(shuō)，在第一串聯(lián)電源電路61中，第一穩(wěn)壓二極管61c從第一電阻61b接收電流的供給后在陰極端子上產(chǎn)生穩(wěn)壓電壓Vz，基極端子被規(guī)定為穩(wěn)壓電壓Vz的第一晶體管61a，在發(fā)射極端子上以第一穩(wěn)壓二極管61c的陽(yáng)極端子為基準(zhǔn)而生成電壓(Vz-Vbe)。因此，第一串聯(lián)電源電路61，生成以接地電勢(shì)Vg為基準(zhǔn)時(shí)的電壓為(Vr+Vz-Vbe)的浮動(dòng)電壓Vf+并輸出。另外，在第二串聯(lián)電源電路62中，第二穩(wěn)壓二極管62c從第二電阻62b接收電流的供給后在陽(yáng)極端子上產(chǎn)生穩(wěn)壓電壓Vz，基極端子被規(guī)定為穩(wěn)壓電壓Vz的第二晶體管62a，在發(fā)射極端子上以第二穩(wěn)壓二極管62c的陽(yáng)極端子為基準(zhǔn)而生成電壓(-Vz+Vbe)。因此，第二串聯(lián)電源電路62，生成以接地電勢(shì)Vg為基準(zhǔn)時(shí)的電壓為(Vr-Vz+Vbe)的浮動(dòng)電壓Vf-并輸出。
[0145]也就是說(shuō)，電源部13A，只要是在電壓(Vr+Vz-Vbe)未達(dá)到正電壓Vcc+、且電壓(Vr-Vz+Vbe)未達(dá)到負(fù)電壓Vcc-的狀態(tài)下電壓Vr發(fā)生變動(dòng)，便在追隨該電壓Vr的變動(dòng)的同時(shí),生成相對(duì)于電壓Vr而絕對(duì)值|Vz-Vbe|相等的作為正電壓的浮動(dòng)電壓Vf+、和作為負(fù)電壓的浮動(dòng)電壓Vf-并輸出。因此，浮動(dòng)電路部2內(nèi)的各電路接收該各浮動(dòng)電壓Vf+、Vf-的供給而正常地進(jìn)行工作的結(jié)果是，從浮動(dòng)電路部2正常地輸出絕緣檢測(cè)信號(hào)S2。因此，通過(guò)使用該電源部13A，能夠避免使用蓄電池或變壓器等的高價(jià)部件，其結(jié)果是能夠大幅地降低電壓檢測(cè)裝置I的產(chǎn)品成本。另外，雖然未圖示，但是也可以在各串聯(lián)電源電路61、62中附加周知的過(guò)流保護(hù)電路或周知的過(guò)壓保護(hù)電路。
[0146]另外，以上對(duì)在浮動(dòng)電路部2中配置有絕緣部15，并將利用檢測(cè)部14檢測(cè)出的檢測(cè)信號(hào)SI變換為與該檢測(cè)信號(hào)SI電絕緣的絕緣檢測(cè)信號(hào)S2而輸出的構(gòu)成進(jìn)行了說(shuō)明，但是，如圖12所示，也可以采用在浮動(dòng)電路部2中不配置絕緣部15的構(gòu)成。在該構(gòu)成中，也可以采用如下構(gòu)成，即:從浮動(dòng)電路部2將檢測(cè)信號(hào)SI和表示電壓Vr的信號(hào)成對(duì)地向主體電路部3輸出，配置于主體電路部3的差動(dòng)放大電路63輸入該檢測(cè)信號(hào)SI和電壓Vr,同時(shí)，取代絕緣檢測(cè)信號(hào)S2而將表示檢測(cè)信號(hào)SI和電壓Vr的差分的檢測(cè)信號(hào)S2a向放大電路41輸出的構(gòu)成。
[0147]該差動(dòng)放大電路63，作為一例如圖12所示，能夠使用運(yùn)算放大器63a、輸入電阻63b、輸入電阻63c、運(yùn)算放大器63a用的反饋電阻63d以及電阻63e而構(gòu)成,其中，輸入電阻63b配設(shè)于運(yùn)算放大器63a的反相輸入端和浮動(dòng)電路部2的放大電路22之間，輸入電阻63c配設(shè)于運(yùn)算放大器63a的同相輸入端和浮動(dòng)電路部2的保護(hù)電極11之間，電阻63e配設(shè)于運(yùn)算放大器63a的同相輸入端和接地電勢(shì)Vg之間。另外，作為在該圖12所示的構(gòu)成中向浮動(dòng)電路部2的各結(jié)構(gòu)元件供給各浮動(dòng)電壓Vf+、Vf-的電源，能夠使用上述電源部13、13A的任意一種。
[0148]另外，對(duì)于參照信號(hào)輸出部31，如圖11所示，也可以采用通過(guò)在參照信號(hào)輸出部31中追加被構(gòu)成為電壓輸出電路(Voltage Follower Circuit)的運(yùn)算放大器AP4,而整體作為新的參照信號(hào)輸出部發(fā)揮作用，從而將利用參照信號(hào)輸出部31生成的參照信號(hào)Ss以更低阻抗輸出的構(gòu)成。
[0149]在以上說(shuō)明的實(shí)施形態(tài)中，對(duì)如下形態(tài)進(jìn)行了說(shuō)明，即:以放大電路41輸出的放大檢測(cè)信號(hào)所包含的參照信號(hào)的信號(hào)成分的振幅，成為通過(guò)從參照信號(hào)輸出部31 (或者31A或31B)輸出的參照信號(hào)與放大電路41輸出的放大檢測(cè)信號(hào)的加算或減算，而該參照信號(hào)和該放大檢測(cè)信號(hào)所包含的參照信號(hào)的信號(hào)成分被抵消的值那樣，而控制放大電路41的增益，并從放大檢測(cè)信號(hào)中，將該信號(hào)所包含的參照信號(hào)的信號(hào)成分被抵消的信號(hào)作為檢測(cè)對(duì)象交流電壓的信號(hào)成分而進(jìn)行提取。除此之外，也可以以放大電路41輸出的放大檢測(cè)信號(hào)所包含的參照信號(hào)的信號(hào)成分的振幅，成為預(yù)先規(guī)定的固定值那樣而控制放大電路41的增益，并從放大檢測(cè)信號(hào)提取至少將參照信號(hào)的頻率成分除去的信號(hào)成分。對(duì)于這樣的實(shí)施形態(tài)，以下進(jìn)行說(shuō)明。
[0150]【第三實(shí)施形態(tài)】
[0151 ] 本發(fā)明的第三實(shí)施形態(tài)涉及的電壓檢測(cè)裝置103是非接觸型的電壓檢測(cè)裝置，如圖13所示設(shè)有浮動(dòng)電路部2和主體電路部3A，并被構(gòu)成為能夠非接觸地檢測(cè)出以接地電勢(shì)Vg為基準(zhǔn)而檢測(cè)對(duì)象4中產(chǎn)生的交流電壓Vl (檢測(cè)對(duì)象交流電壓)。另外，除了主體電路部3A內(nèi)的信號(hào)提取部32A的構(gòu)成和處理部33A的動(dòng)作以外，其他是與圖1所示的電壓檢測(cè)裝置101相同的構(gòu)成和動(dòng)作，因此賦予相同的符號(hào)并省略重復(fù)的說(shuō)明，主要對(duì)與電壓檢測(cè)裝置101不同的信號(hào)提取部32A和處理部33A進(jìn)行說(shuō)明。
[0152]信號(hào)提取部32A，如圖13所示的一例那樣，設(shè)有放大電路41、同步檢波電路43A、控制電路44A以及濾波器45，并以放大檢測(cè)信號(hào)S3所包含的與參照信號(hào)Ss為相同頻率的信號(hào)成分的振幅成為固定振幅(預(yù)先規(guī)定的振幅)那樣，將絕緣檢測(cè)信號(hào)S2放大而生成放大檢測(cè)信號(hào)S3，同時(shí)，從該放大檢測(cè)信號(hào)S3中除去與參照信號(hào)Ss相同的信號(hào)成分，并作為輸出信號(hào)So而輸出。該情況下，所謂的放大檢測(cè)信號(hào)S3所包含的參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分，是根據(jù)參照信號(hào)Ss的向保護(hù)電極11的輸出(附加)而由檢測(cè)信號(hào)SI所包含的參照電壓成分Vsl產(chǎn)生的信號(hào)成分(即，放大檢測(cè)信號(hào)S3所包含的與參照信號(hào)Ss為相同頻率的信號(hào)成分)。
[0153]具體地說(shuō)，放大電路41在輸入絕緣檢測(cè)信號(hào)S2的同時(shí)，以根據(jù)從控制電路44A輸出的控制信號(hào)(具體為控制電壓)Sc的電平(直流電平)而被規(guī)定的放大率(增益既可以是I以上，也可以小于I)將絕緣檢測(cè)信號(hào)S2放大，從而生成放大檢測(cè)信號(hào)S3并輸出。作為放大電路41，可以與第一實(shí)施形態(tài)同樣地使用圖3所示的電路。
[0154]同步檢波電路43A，在從放大電路41輸入放大檢測(cè)信號(hào)S3的同時(shí)，從參照信號(hào)輸出部31輸入?yún)⒄招盘?hào)Ss，并通過(guò)利用該參照信號(hào)Ss對(duì)該放大檢測(cè)信號(hào)S3進(jìn)行同步檢波，而生成檢波信號(hào)Vd并輸出。
[0155]控制電路44A，根據(jù)輸入的檢波信號(hào)Vd的電壓和目標(biāo)電壓Ve (內(nèi)部生成的電壓、或者從外部輸入的電壓，在本例中作為一例是從控制電路44A的外部輸入的電壓)而生成控制信號(hào)Sc并輸出。具體地說(shuō)，控制電路44A，在檢波信號(hào)Vd的電壓低于目標(biāo)電壓Ve時(shí)使電平增高，在檢波信號(hào)Vd的電壓高于目標(biāo)電壓Ve時(shí)使電平降低,從而輸出控制信號(hào)Sc。通過(guò)以上的構(gòu)成，在信號(hào)提取部32A中，對(duì)放大電路41的增益(放大率)的反饋控制通過(guò)同步檢波電路43A和控制電路44A而被進(jìn)行，控制電路44A，以構(gòu)成放大檢測(cè)信號(hào)S3的反相信號(hào)成分(與參照信號(hào)Ss為相同頻率的信號(hào)成分)的振幅成為固定的那樣，而根據(jù)檢波信號(hào)Vd控制放大電路41的放大率。該情況下，作為該預(yù)先規(guī)定的振幅，能夠采用任意的值。另外，在制作處理部33A中的電壓算出處理中所使用的后述電壓算出用圖表TB時(shí)，根據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Dl而進(jìn)行制作，其中，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Dl是將該采用的值作為預(yù)先規(guī)定的振幅，并在同步檢波電路43A和控制電路44A對(duì)放大電路41的放大率進(jìn)行反饋控制的狀態(tài)下，通過(guò)處理部33A取得的數(shù)據(jù)。
[0156]濾波器45，將從放大電路41輸出的放大檢測(cè)信號(hào)S3輸入，同時(shí)，從該放大檢測(cè)信號(hào)S3中提取交流電壓Vl的信號(hào)成分并作為輸出信號(hào)So而輸出。例如，濾波器45由無(wú)源濾波電路(Passive Filter Circuit)或有源濾波電路(Active Filter Circuit)構(gòu)成，阻止與參照信號(hào)Ss為相同頻率的信號(hào)成分的通過(guò)，且使基于由檢測(cè)對(duì)象4的交流電壓Vl產(chǎn)生的檢測(cè)對(duì)象電流Ivl的電壓成分(與交流電壓Vl為相同頻率的信號(hào)成分)通過(guò)，其中，無(wú)源濾波電路或有源濾波電路構(gòu)成為帶通濾波器(Bandpass Filter)或低通濾波器(Low-PassFilter)。通過(guò)該構(gòu)成，信號(hào)提取部32A，生成由基于檢測(cè)對(duì)象電流Ivl的電壓成分構(gòu)成的輸出信號(hào)So并輸出，其中，檢測(cè)對(duì)象電流Ivl是由檢測(cè)對(duì)象4的交流電壓Vl產(chǎn)生的電流。
[0157]在該電壓檢測(cè)裝置103中，根據(jù)在檢測(cè)對(duì)象4和檢測(cè)電極12之間形成的靜電電容CO的大小，電流信號(hào)I所包含的參照電流Isl和檢測(cè)對(duì)象電流Ivl以相同的比例進(jìn)行變動(dòng)，檢測(cè)信號(hào)SI所包含的參照電壓成分Vsl和檢測(cè)對(duì)象電壓成分Vvl也以相同的比例進(jìn)行變動(dòng)。因此，對(duì)于構(gòu)成放大檢測(cè)信號(hào)S3的反相信號(hào)成分(與參照信號(hào)Ss為相同頻率的信號(hào)成分)和與交流電壓Vl為相同頻率的信號(hào)成分，兩個(gè)成分也以相同的比例進(jìn)行變動(dòng)，但是，在信號(hào)提取部32A中，通過(guò)上述反饋控制，放大檢測(cè)信號(hào)S3以構(gòu)成該信號(hào)S3的反相信號(hào)成分(與參照信號(hào)Ss為相同頻率的信號(hào)成分)的振幅成為固定的那樣，而通過(guò)放大電路41生成。因此，在本例構(gòu)成的電壓檢測(cè)裝置103中，基于輸出信號(hào)So所包含的檢測(cè)對(duì)象電流Ivl的電壓成分，無(wú)論靜電電容CO的大小如何，其振幅均成為與檢測(cè)對(duì)象4中產(chǎn)生的交流電壓Vl的振幅相對(duì)應(yīng)的大小(成比例的大小)。因此，從信號(hào)提取部32A輸出的輸出信號(hào)So，成為其振幅與檢測(cè)對(duì)象4的交流電壓Vl的振幅成比例地變化的信號(hào)。
[0158]處理部33A設(shè)有A/D變換器和CPU(均未圖示)而構(gòu)成，并執(zhí)行存儲(chǔ)處理、電壓算出處理以及輸出處理，其中，存儲(chǔ)處理是利用規(guī)定頻率的抽樣時(shí)鐘對(duì)輸出信號(hào)So的電壓波形(電平)進(jìn)行抽樣而變換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Dl并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部34的處理，電壓算出處理是根據(jù)該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Dl而算出交流電壓Vl的處理，輸出處理是將算出的交流電壓Vl輸出的處理。存儲(chǔ)部34由ROM或RAM等構(gòu)成，并預(yù)先存儲(chǔ)有處理部33A中的電壓算出處理中所使用的電壓算出用圖表TB。
[0159]對(duì)于該實(shí)施形態(tài)中的電壓算出用圖表TB的作成順序，對(duì)其概要進(jìn)行說(shuō)明。作為一例，在對(duì)于放大電路41的增益(放大率)的反饋控制通過(guò)同步檢波電路43A和控制電路44A而被進(jìn)行，且控制電路44A以構(gòu)成放大檢測(cè)信號(hào)S3的反相信號(hào)成分(與參照信號(hào)Ss為相同頻率的信號(hào)成分)的振幅成為固定的(預(yù)先規(guī)定的振幅)那樣，而根據(jù)檢波信號(hào)Vd控制放大電路41的放大率的狀態(tài)下，在以規(guī)定的電壓步長(zhǎng)使檢測(cè)對(duì)象4中產(chǎn)生的交流電壓Vl的振幅發(fā)生變化的同時(shí)取得數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)D1，并與通過(guò)該電壓步長(zhǎng)而發(fā)生變化的交流電壓Vl對(duì)照而將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Dl與交流電壓Vl的電壓值一同存儲(chǔ)，通過(guò)這樣作成電壓算出用圖表TB。通過(guò)該構(gòu)成，處理部33A通過(guò)參照電壓算出用圖表TB而取得與取得的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Dl相對(duì)應(yīng)的交流電壓Vl的電壓值，從而能夠算出檢測(cè)對(duì)象4的交流電壓VI。輸出部35，在本例中作為一例由顯示裝置構(gòu)成，并在處理部33A的輸出處理中，使交流電壓Vl的波形或算出的電壓參數(shù)(振幅或有效值)顯示。
[0160]接下來(lái)，對(duì)利用電壓檢測(cè)裝置103進(jìn)行的對(duì)于檢測(cè)對(duì)象4的交流電壓Vl的檢測(cè)動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
[0161]與第一實(shí)施形態(tài)同樣地，從浮動(dòng)電路部2的絕緣部15輸出與檢測(cè)信號(hào)SI電絕緣的絕緣檢測(cè)信號(hào)S2。在主體電路部3A的信號(hào)提取部32A中，如圖13所示，放大電路41在輸入絕緣檢測(cè)信號(hào)S2的同時(shí)，以根據(jù)從控制電路44A輸出的控制信號(hào)Sc的電平而被規(guī)定的放大率，將絕緣檢測(cè)信號(hào)S2放大，從而生成與參照信號(hào)Ss為相同頻率的信號(hào)成分的振幅成為固定的放大檢測(cè)信號(hào)S3并輸出。
[0162]作為一例，首先，同步檢波電路43A在輸入放大檢測(cè)信號(hào)S3和參照信號(hào)Ss的同時(shí)，通過(guò)利用參照信號(hào)Ss對(duì)放大檢測(cè)信號(hào)S3進(jìn)行同步檢波，而生成檢波信號(hào)Vd并輸出，其中，檢波信號(hào)Vd是電壓根據(jù)放大檢測(cè)信號(hào)S3所包含的參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分的振幅的增減而增減的信號(hào)。
[0163]接下來(lái)，控制電路44A根據(jù)輸入的檢波信號(hào)Vd的電壓和目標(biāo)電壓Ve生成控制信號(hào)Sc并輸出。具體地說(shuō)，控制電路44A，在檢波信號(hào)Vd的電壓低于目標(biāo)電壓Ve時(shí)使電平增高，在檢波信號(hào)Vd的電壓高于目標(biāo)電壓Ve時(shí)使電平降低，從而輸出控制信號(hào)Sc。通過(guò)以上的構(gòu)成，在信號(hào)提取部32A中，對(duì)于放大電路41的增益(放大率)的反饋控制通過(guò)同步檢波電路43A和控制電路44A而被進(jìn)行，控制電路44A以構(gòu)成放大檢測(cè)信號(hào)S3的反相信號(hào)成分(與參照信號(hào)Ss為相同頻率的信號(hào)成分)的振幅成為固定的(預(yù)先規(guī)定的振幅。電壓算出用圖表TB的作成時(shí)的振幅)那樣，而根據(jù)檢波信號(hào)Vd控制放大電路41的放大率。通過(guò)這樣，放大電路41將輸入的絕緣檢測(cè)信號(hào)S2放大，而生成與參照信號(hào)Ss為相同頻率的信號(hào)成分的振幅成為固定(上述預(yù)先規(guī)定的振幅)的放大檢測(cè)信號(hào)S3并輸出。接著，濾波器45在將從放大電路41輸出的放大檢測(cè)信號(hào)S3輸入的同時(shí),從該放大檢測(cè)信號(hào)S3中提取交流電壓Vl的信號(hào)成分并作為輸出信號(hào)So而輸出。
[0164]接下來(lái)，處理部33A執(zhí)行存儲(chǔ)處理，在輸入輸出信號(hào)So的同時(shí)變換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Dl并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部34。接著，處理部33A執(zhí)行電壓算出處理。在該電壓算出處理中，處理部33A讀出存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部34的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Dl，同時(shí)，參照電壓算出用圖表TB而取得與讀出的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Dl相對(duì)應(yīng)的交流電壓VI。另外，處理部33A根據(jù)該取得的交流電壓VI，而算出例如交流電壓Vl的有效值或振幅等并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部34。最后，處理部33A執(zhí)行輸出處理，使存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部34的交流電壓Vl的有效值或振幅等顯示于由顯示裝置構(gòu)成的輸出部35。通過(guò)這樣，利用電壓檢測(cè)裝置103的檢測(cè)對(duì)象4的交流電壓Vl的檢測(cè)結(jié)束。另外，也可以采用在輸出處理中，處理部33A根據(jù)取得的交流電壓Vl而使交流電壓Vl的電壓波形顯示于輸出部35的構(gòu)成。
[0165]在該實(shí)施形態(tài)中，參照信號(hào)輸出部31向保護(hù)電極11輸出參照信號(hào)Ss，接收浮動(dòng)電壓Vf+、Vf-的供給而進(jìn)行工作的檢測(cè)部14，根據(jù)電流信號(hào)I而輸出振幅根據(jù)交流的電勢(shì)差(Vl-Vr)進(jìn)行變化的檢測(cè)信號(hào)SI，其中，電流信號(hào)I是通過(guò)檢測(cè)電極12而在檢測(cè)對(duì)象4和保護(hù)電極11之間，以與交流電壓Vl和保護(hù)電極11的電壓Vr之間的交流的電勢(shì)差(Vl-Vr)對(duì)應(yīng)的電流值進(jìn)行流通的電流信號(hào)，絕緣部15輸入檢測(cè)信號(hào)SI并作為絕緣檢測(cè)信號(hào)S2而輸出，信號(hào)提取部32A以絕緣檢測(cè)信號(hào)S2所包含的與參照信號(hào)Ss相同頻率的信號(hào)成分的振幅成為預(yù)先規(guī)定的振幅那樣、即成為固定那樣，而控制絕緣檢測(cè)信號(hào)S2的振幅并作為放大檢測(cè)信號(hào)S3而輸出，同時(shí)，通過(guò)振幅被這樣控制的放大檢測(cè)信號(hào)S3與從參照信號(hào)輸出部31輸出的參照信號(hào)Ss的加算或減算，而將放大檢測(cè)信號(hào)S3所包含的與參照信號(hào)Ss相同頻率的信號(hào)成分除去，從而作為輸出信號(hào)So輸出。
[0166]因此，采用該實(shí)施形態(tài)的話，通過(guò)信號(hào)提取部32A以與參照信號(hào)Ss為相同頻率的信號(hào)成分的振幅成為固定那樣而控制放大檢測(cè)信號(hào)S3的振幅，即使在檢測(cè)對(duì)象4和檢測(cè)電極12之間的耦合電容(靜電電容CO)為未知的情況下(無(wú)論靜電電容CO的值如何)，也被控制為對(duì)于交流電壓Vl的靈敏度成為固定的靈敏度，即被控制為基于輸出信號(hào)So所包含的檢測(cè)對(duì)象電流Ivl的電壓成分的振幅成為與交流電壓Vl的振幅對(duì)應(yīng)的大小，因此，通過(guò)檢測(cè)出輸出信號(hào)So所包含的該電壓成分，不用進(jìn)行靜電電容CO的算出，也能夠非接觸地檢測(cè)出交流電壓VI。
[0167]另外，在該實(shí)施形態(tài)中，在信號(hào)提取部32A中，同步檢波電路43A通過(guò)使用了參照信號(hào)Ss的同步檢波，而檢測(cè)出表示放大檢測(cè)信號(hào)S3所包含的有關(guān)參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分的振幅的檢波信號(hào)Vd，控制電路44A根據(jù)該檢波信號(hào)Vd而控制放大電路41的增益。因此，采用該實(shí)施形態(tài)的話，能夠通過(guò)同步檢波而正確地檢測(cè)出參照信號(hào)S的信號(hào)成分，其結(jié)果是，能夠高精度地將放大檢測(cè)信號(hào)S3所包含的參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分的振幅控制為固定，因此，能夠進(jìn)一步提高交流電壓Vl的檢測(cè)精度。
[0168]另外，作為從放大檢測(cè)信號(hào)S3提取交流電壓Vl的信號(hào)成分并生成輸出信號(hào)So的手法，也可以采用在處理部33A中對(duì)放大檢測(cè)信號(hào)S3進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理的手法，采用該實(shí)施形態(tài)的話，通過(guò)構(gòu)成為使用能夠由具有上述特性的已知的濾波電路構(gòu)成的濾波器45來(lái)提取交流電壓VI，在構(gòu)成簡(jiǎn)單的同時(shí)，能夠以低成本生成由根據(jù)檢測(cè)對(duì)象電流Ivl而產(chǎn)生的電壓成分構(gòu)成的輸出信號(hào)So。另外，采用該實(shí)施形態(tài)的話，通過(guò)改變目標(biāo)電壓Ve，能夠改變可檢測(cè)的交流電壓Vl的范圍。
[0169]另外，采用該實(shí)施形態(tài)的話，通過(guò)設(shè)有根據(jù)輸出信號(hào)So而檢測(cè)出交流電壓Vl的處理部33A，能夠?qū)μ幚聿?3A以一定的間隔檢測(cè)出交流電壓Vl，或者使檢測(cè)出的交流電壓Vl存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部34并進(jìn)行保存，或者根據(jù)存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部34的交流電壓Vl而使交流電壓Vl的電壓波形顯不于輸出部35。
[0170]另外，在該實(shí)施形態(tài)中，處理部33A根據(jù)輸出信號(hào)So算出交流電壓Vl的電壓值。作為一例，處理部33A輸入由根據(jù)檢測(cè)對(duì)象電流Ivl而產(chǎn)生的電壓成分(即與交流電壓Vl的頻率為相同頻率的電壓成分)構(gòu)成的輸出信號(hào)So，并取得其數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)D1，通過(guò)參照電壓算出用圖表TB取得與取得的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Dl相對(duì)應(yīng)的交流電壓Vl的電壓值，而算出檢測(cè)對(duì)象4的交流電壓VI。因此，采用該實(shí)施形態(tài)的話，能夠檢測(cè)出交流電壓Vl的電壓值本身。
[0171]在以上說(shuō)明的第三實(shí)施形態(tài)中，采用了通過(guò)將檢測(cè)電極12、電源部13、檢測(cè)部14以及絕緣部15收容于保護(hù)電極11內(nèi)，而與主體電路部3不同體地構(gòu)成浮動(dòng)電路部2，從而在提高CMRR(Common Mode Reject1n Rat1)的同時(shí)，能夠進(jìn)行高壓的交流電壓Vl的檢測(cè)的構(gòu)成，但是，在不需要使檢測(cè)部14以浮動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行工作時(shí)(例如，交流電壓Vl為較低壓、或者不被要求高CMRR時(shí))，也可以與第二實(shí)施形態(tài)同樣地采用不使用保護(hù)電極11、電源部13以及絕緣部15的構(gòu)成。以下，對(duì)這樣的實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說(shuō)明。
[0172]【第四實(shí)施形態(tài)】
[0173]如圖14所示，本發(fā)明的第四實(shí)施形態(tài)涉及的電壓檢測(cè)裝置104，取代第三實(shí)施形態(tài)涉及的電壓檢測(cè)裝置103的浮動(dòng)電路部2，而與第二實(shí)施形態(tài)涉及的電壓檢測(cè)裝置102同樣地設(shè)有檢測(cè)電極12和檢測(cè)部14A。因此，電壓檢測(cè)裝置104設(shè)有檢測(cè)電極12、檢測(cè)部14以及主體電路部3A，并構(gòu)成為能夠非接觸地檢測(cè)出檢測(cè)對(duì)象4中產(chǎn)生的交流電壓VI。另夕卜，對(duì)于檢測(cè)電極12和主體電路部3A，與第三實(shí)施形態(tài)涉及的電壓檢測(cè)裝置103相同地構(gòu)成，對(duì)于檢測(cè)部14，與第二實(shí)施形態(tài)涉及的電壓檢測(cè)裝置102相同地構(gòu)成，因而賦予相同的符號(hào)并省略重復(fù)的說(shuō)明。
[0174]能夠利用多個(gè)第三實(shí)施形態(tài)涉及的電壓檢測(cè)裝置103，與第一實(shí)施形態(tài)涉及的電壓檢測(cè)裝置101同樣地構(gòu)成圖8所示的線路電壓檢測(cè)裝置51。另外，能夠利用多個(gè)第四實(shí)施形態(tài)涉及的電壓檢測(cè)裝置104，與第二實(shí)施形態(tài)涉及的電壓檢測(cè)裝置102同樣地構(gòu)成圖9所示的線路電壓檢測(cè)裝置51A。
[0175]為了提高對(duì)于檢測(cè)出的交流電壓的可靠性，也可以設(shè)置檢查(診斷)電壓的檢測(cè)(測(cè)量)動(dòng)作是否正常地進(jìn)行的功能。以下，對(duì)這樣的實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說(shuō)明。
[0176]【第五實(shí)施形態(tài)】
[0177]本發(fā)明的第五實(shí)施形態(tài)涉及的電壓檢測(cè)裝置105是非接觸型的電壓檢測(cè)裝置，如圖15所示，設(shè)有浮動(dòng)電路部2和主體電路部3B，并構(gòu)成為能夠非接觸地檢測(cè)出以接地電勢(shì)Vg為基準(zhǔn)而檢測(cè)對(duì)象4中產(chǎn)生的交流電壓Vl (檢測(cè)對(duì)象交流電壓)。另外，除了在主體電路部3B內(nèi)設(shè)有濾波器38和主體電路部3B內(nèi)的處理部33B的動(dòng)作以外，其他是與圖1所示的電壓檢測(cè)裝置101相同的構(gòu)成和動(dòng)作，因此，賦予相同的符號(hào)并省略重復(fù)的說(shuō)明，主要對(duì)與電壓檢測(cè)裝置101不同的部分進(jìn)行說(shuō)明。
[0178]濾波器38是選擇性地使與參照信號(hào)Ss為相同頻率的信號(hào)成分通過(guò)的濾波器(作為一例為帶通濾波器)，如圖15中虛線所示，將在作為從絕緣部15向信號(hào)提取部32的輸入點(diǎn)的A點(diǎn)檢測(cè)出的絕緣檢測(cè)信號(hào)S2輸入，同時(shí)，提取絕緣檢測(cè)信號(hào)S2所包含的參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分Ss2并向處理部33B輸出。
[0179]處理部33B設(shè)有A/D變換器和CPU(均未圖示)而構(gòu)成，并執(zhí)行存儲(chǔ)處理、電壓算出處理以及輸出處理，其中，存儲(chǔ)處理是利用規(guī)定頻率的抽樣時(shí)鐘對(duì)輸出信號(hào)So的電壓波形(電平)進(jìn)行抽樣而變換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Dl并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部34的處理，電壓算出處理是根據(jù)該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Dl算出交流電壓Vl的處理，輸出處理是將算出的交流電壓Vl輸出的處理。另外，處理部33B作為判斷部而發(fā)揮作用，將從濾波器38輸出的信號(hào)成分Ss2的電壓波形變換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并檢測(cè)出其電平(該信號(hào)成分Ss2的振幅電平或該信號(hào)成分Ss2的整流后的直流電平(直流電壓的絕對(duì)值))，通過(guò)對(duì)該檢測(cè)出的電平Va(作為一例為振幅電平)和預(yù)先規(guī)定的規(guī)定電平Vre進(jìn)行比較，而執(zhí)行對(duì)于電壓檢測(cè)裝置105中的交流電壓Vl的檢測(cè)動(dòng)作的診斷處理。
[0180]該情況下，在電壓檢測(cè)裝置105中，在裝置正常地進(jìn)行工作的狀態(tài)下檢測(cè)電極12和檢測(cè)對(duì)象4進(jìn)行了電容耦合時(shí)，成為由從參照信號(hào)輸出部31輸出的參照信號(hào)Ss產(chǎn)生的電流信號(hào)I (具體為參照電流Isl)在檢測(cè)對(duì)象4和浮動(dòng)電路部2之間流通，由該參照電流Isl產(chǎn)生的信號(hào)成分經(jīng)常包含于絕緣檢測(cè)信號(hào)S2和放大檢測(cè)信號(hào)S3中的狀態(tài)。因此，作為一例，通過(guò)預(yù)先將該正常動(dòng)作時(shí)絕緣檢測(cè)信號(hào)S2所包含的參照信號(hào)Ss的上述電平Va的下限值，作為規(guī)定電平Vre而理論性地或試驗(yàn)性地算出并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部34，處理部33B將下述判斷處理中的至少一種處理(在本例中作為一例為兩種判斷處理)作為上述診斷處理而執(zhí)行，通過(guò)這樣，能夠診斷電壓檢測(cè)裝置105的動(dòng)作是正常(正常地進(jìn)行交流電壓Vl的檢測(cè)動(dòng)作)還是異常(未正常地進(jìn)行交流電壓Vl的檢測(cè)動(dòng)作)，其中，判斷處理，是在檢測(cè)出的參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分Ss2的電平Va為規(guī)定電平Vre以上時(shí)判斷為裝置的動(dòng)作是正常的(動(dòng)作正常)判斷處理，和在檢測(cè)出的信號(hào)成分Ss2的電平Va小于規(guī)定電平Vre時(shí)判斷為裝置的動(dòng)作存在發(fā)生異常的危險(xiǎn)(動(dòng)作異常)的判斷處理。
[0181]該電壓檢測(cè)裝置105的基本的動(dòng)作與圖1所示的第一實(shí)施形態(tài)涉及的電壓檢測(cè)裝置101的動(dòng)作相同。在該動(dòng)作中，濾波器38連續(xù)地執(zhí)行在輸入絕緣檢測(cè)信號(hào)S2的同時(shí)，提取絕緣檢測(cè)信號(hào)S2所包含的參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分Ss2并向處理部33B輸出的動(dòng)作，處理部33B，與第一實(shí)施形態(tài)中的存儲(chǔ)處理和電壓算出處理同時(shí)地執(zhí)行使用從濾波器38輸出的信號(hào)成分Ss2的診斷處理。在該診斷處理中，處理部33B首先將輸入的信號(hào)成分Ss2的電壓波形變換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并檢測(cè)出信號(hào)成分Ss2的電平Va(在本例中為信號(hào)成分Ss2的振幅電平)，并將該檢測(cè)出的電平Va和從存儲(chǔ)部34讀出的規(guī)定電平Vre進(jìn)行比較。接著，處理部33B，在該比較的結(jié)果是電平Va為規(guī)定電平Vre以上時(shí)，判斷為裝置的動(dòng)作是正常的(動(dòng)作正常)，在電平Va小于規(guī)定電平Vre時(shí)，判斷為裝置的動(dòng)作存在異常(動(dòng)作異常)，并將該判斷結(jié)果存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部34。通過(guò)這樣診斷處理結(jié)束。
[0182]最后，處理部33B執(zhí)行輸出處理，將存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部34的交流電壓Vl的有效值或振幅等，與診斷處理中的判斷結(jié)果一同顯示于由顯示裝置構(gòu)成的輸出部35。通過(guò)這樣，利用電壓檢測(cè)裝置105的對(duì)檢測(cè)對(duì)象4的交流電壓Vl的檢測(cè)結(jié)束。另外，也可以采用如下構(gòu)成，即:在輸出處理中，處理部33B在診斷處理中的判斷結(jié)果判斷為動(dòng)作正常時(shí)，將交流電壓Vl的有效值或振幅等顯示于輸出部35，在診斷處理中的判斷結(jié)果判斷為動(dòng)作異常時(shí)，僅使診斷處理中的判斷結(jié)果顯示于輸出部35，而不將交流電壓Vl的有效值或振幅等顯示于輸出部35的構(gòu)成。
[0183]采用該實(shí)施形態(tài)的話，由于處理部33B執(zhí)行判斷處理，因此，操作員能夠根據(jù)該判斷處理的結(jié)果而進(jìn)行在電壓檢測(cè)裝置105中電壓的檢測(cè)動(dòng)作是否正常地進(jìn)行的診斷(判斷)，其中，判斷處理，是在檢測(cè)出絕緣檢測(cè)信號(hào)S2所包含的有關(guān)參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分Ss2的電平Va (信號(hào)成分Ss2的振幅電平)的同時(shí)，與規(guī)定電平Vre進(jìn)行比較，從而判斷電壓檢測(cè)裝置105的動(dòng)作是正常還是異常的處理。因此，采用該實(shí)施形態(tài)的話，由于能夠使操作員辨別檢測(cè)出的交流電壓Vl是動(dòng)作正常時(shí)的電壓還是動(dòng)作異常時(shí)的電壓，因此，能夠提高對(duì)于檢測(cè)出的交流電壓Vl的可靠性。
[0184]另外，在此，例舉了采用處理部33B根據(jù)在作為信號(hào)提取部32的輸入點(diǎn)的A點(diǎn)檢測(cè)出的絕緣檢測(cè)信號(hào)S2，執(zhí)行電壓檢測(cè)裝置105的診斷的構(gòu)成的例子而進(jìn)行了說(shuō)明，但是，如上述那樣由參照電流Isl產(chǎn)生的信號(hào)成分，不僅包含于絕緣檢測(cè)信號(hào)S2，也包含于放大檢測(cè)信號(hào)S3。因此，也可以采用處理部33B根據(jù)在作為放大電路41的輸出點(diǎn)的B點(diǎn)檢測(cè)出的放大檢測(cè)信號(hào)S3而執(zhí)行診斷處理的構(gòu)成。在該構(gòu)成中，如圖15中虛線所示，濾波器38在從B點(diǎn)輸入放大檢測(cè)信號(hào)S3的同時(shí)，提取放大檢測(cè)信號(hào)S3所包含的參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分，并作為信號(hào)成分Ss2而向處理部33B輸出。處理部33B，與根據(jù)在A點(diǎn)檢測(cè)出的絕緣檢測(cè)信號(hào)S2而執(zhí)行電壓檢測(cè)裝置105的診斷的情況同樣地，執(zhí)行使用從濾波器38輸出的信號(hào)成分Ss2的診斷處理，在信號(hào)成分Ss2的電平Va為規(guī)定電平Vre以上時(shí)判斷為裝置的動(dòng)作是正常的(動(dòng)作正常)，在電平Va小于規(guī)定電平Vre時(shí)判斷為裝置的動(dòng)作存在異常(動(dòng)作異常)，并將該判斷結(jié)果存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部34。作為此時(shí)的規(guī)定電平Vre，預(yù)先算出在電壓檢測(cè)裝置105的正常動(dòng)作時(shí)放大檢測(cè)信號(hào)S3所包含的參照信號(hào)Ss的上述電平Va的下限值而使用。
[0185]另外，在電壓檢測(cè)裝置105中，在正常動(dòng)作時(shí)，對(duì)于放大電路41的增益(放大率)的反饋控制通過(guò)同步檢波電路43和控制電路44而被進(jìn)行，構(gòu)成放大檢測(cè)信號(hào)S3的反相信號(hào)成分(與參照信號(hào)Ss為相同頻率的信號(hào)成分)的振幅被控制為，與作為基準(zhǔn)信號(hào)Sr而被輸入加法電路42的參照信號(hào)Ss的振幅為相同的振幅，通過(guò)這樣，在加法電路42中，構(gòu)成放大檢測(cè)信號(hào)S3的反相信號(hào)成分被參照信號(hào)Ss抵消(消除)。也就是說(shuō)，不僅輸出信號(hào)So所包含的基準(zhǔn)信號(hào)Sr(在本例中為參照線號(hào)Ss)的信號(hào)成分的電平(例如振幅電平)，而且從同步檢波電路43輸出的檢波信號(hào)Vd的電平(直流電平)也成為低電平。另一方面，例如在浮動(dòng)電路部2、或者對(duì)于放大電路41的增益(放大率)的反饋控制動(dòng)作中產(chǎn)生異常時(shí)(電壓檢測(cè)裝置105的動(dòng)作異常時(shí))，不僅輸出信號(hào)So所包含的基準(zhǔn)信號(hào)Sr的信號(hào)成分的電平成為高電平，而且從同步檢波電路43輸出的檢波信號(hào)Vd的電平(直流電平)也成為高電平。
[0186]因此，也可以采用如下構(gòu)成，S卩:處理部33B，根據(jù)在作為加法電路42的輸出點(diǎn)的C點(diǎn)檢測(cè)出的輸出信號(hào)So、和在作為同步檢波電路43的輸出點(diǎn)的D點(diǎn)檢測(cè)出的檢波信號(hào)Vd的至少一種信號(hào)，而執(zhí)行電壓檢測(cè)裝置105的診斷的構(gòu)成。該情況下，在根據(jù)輸出信號(hào)So而執(zhí)行診斷的構(gòu)成中，如圖15中虛線所示，濾波器38在從C點(diǎn)輸入輸出信號(hào)So的同時(shí)，提取輸出信號(hào)So所包含的參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分,并作為信號(hào)成分Ss2而向處理部33B輸出。在基于C點(diǎn)檢測(cè)出的輸出信號(hào)So的診斷處理中，處理部33B與基于在A點(diǎn)檢測(cè)出的絕緣檢測(cè)信號(hào)S2的診斷處理時(shí)相反地，在信號(hào)成分Ss2的電平Va為規(guī)定電平Vre以下時(shí)，判斷為裝置的動(dòng)作是正常的(動(dòng)作正常)，在電平Va超過(guò)規(guī)定電平Vre時(shí)，判斷為裝置的動(dòng)作存在異常(動(dòng)作異常)，并將該判斷結(jié)果存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部34。作為此時(shí)的規(guī)定電平Vre，預(yù)先算出電壓檢測(cè)裝置105的正常動(dòng)作時(shí)輸出信號(hào)So所包含的參照信號(hào)Ss的上述電平Va的上限值而使用。
[0187]另外，在根據(jù)檢波信號(hào)Vd執(zhí)行診斷的構(gòu)成中，如圖15中虛線所示，處理部33B在從D點(diǎn)輸入檢波信號(hào)Vd的同時(shí),與基于在C點(diǎn)檢測(cè)出的輸出信號(hào)So的診斷處理同樣地,在檢波信號(hào)Vd的電平(對(duì)于該電平也作為電平Va而進(jìn)行說(shuō)明)Va為規(guī)定電平Vre以下時(shí)，判斷為裝置的動(dòng)作是正常的(動(dòng)作正常)，在電平Va超過(guò)規(guī)定電平Vre時(shí)，判斷為裝置的動(dòng)作存在異常(動(dòng)作異常)，并將該判斷結(jié)果存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部34。作為此時(shí)的規(guī)定電平Vre，預(yù)先算出電壓檢測(cè)裝置105的正常動(dòng)作時(shí)的檢波信號(hào)Vd的上述電平Va的上限值而使用。
[0188]【第六實(shí)施形態(tài)】
[0189]本發(fā)明的第六實(shí)施形態(tài)涉及的電壓檢測(cè)裝置106，如圖16所示設(shè)有浮動(dòng)電路部2和主體電路部3C，并構(gòu)成為能夠非接觸地檢測(cè)出檢測(cè)對(duì)象4中產(chǎn)生的交流電壓VI。
[0190]本發(fā)明的第六實(shí)施形態(tài)涉及的電壓檢測(cè)裝置106是非接觸型的電壓檢測(cè)裝置，如圖16所示設(shè)有浮動(dòng)電路部2和主體電路部3C，并構(gòu)成為能夠非接觸地檢測(cè)出檢測(cè)對(duì)象4中產(chǎn)生的交流電壓VI。主體電路部3C內(nèi)的構(gòu)成，是除了信號(hào)提取部32A以外與圖15所示的電壓檢測(cè)裝置105相同的構(gòu)成，信號(hào)提取部32A的構(gòu)成是與圖13、圖14分別所示的電壓檢測(cè)裝置103、104相同的構(gòu)成，由于其構(gòu)成和動(dòng)作的說(shuō)明重復(fù)，因此省略。
[0191]【第七實(shí)施形態(tài)】
[0192]另外，即使如圖17所示的第七實(shí)施形態(tài)涉及的電壓檢測(cè)裝置107那樣，采用將在根據(jù)絕緣檢測(cè)信號(hào)S2生成電壓信號(hào)S4的同時(shí)向保護(hù)電極11輸出(附加)，且以該電壓信號(hào)S4的電壓V4接近于交流電壓Vl那樣進(jìn)行反饋控制的構(gòu)成，與第一、第二以及第五的各個(gè)實(shí)施形態(tài)涉及的電壓檢測(cè)裝置101、102以及105的基本構(gòu)成一起使用的構(gòu)成，也能夠非接觸地檢測(cè)出檢測(cè)對(duì)象4的交流電壓VI，而且，與電壓檢測(cè)裝置105同樣地，處理部33B能夠根據(jù)在A、B、C、D點(diǎn)檢測(cè)出的各信號(hào)的任意一種而執(zhí)行對(duì)電壓檢測(cè)裝置107的診斷處理。
[0193]以下，從圖17參照?qǐng)D5?圖22對(duì)該實(shí)施形態(tài)涉及的電壓檢測(cè)裝置107進(jìn)行說(shuō)明。另外，對(duì)于與第六實(shí)施形態(tài)涉及的電壓檢測(cè)裝置106相同的構(gòu)成，賦予相同的符號(hào)并省略重復(fù)的說(shuō)明。
[0194]電壓檢測(cè)裝置107是非接觸型的電壓檢測(cè)裝置，如圖17所示設(shè)有浮動(dòng)電路部2和主體電路部3D，并構(gòu)成為能夠非接觸地檢測(cè)出以接地電勢(shì)Vg為基準(zhǔn)而檢測(cè)對(duì)象4中產(chǎn)生的交流電壓Vl (檢測(cè)對(duì)象交流電壓)。
[0195]如圖17所示，浮動(dòng)電路部2設(shè)有保護(hù)電極11、檢測(cè)電極12、電源部13、檢測(cè)部14以及絕緣部15，且與電壓檢測(cè)裝置105、106相同地構(gòu)成。在該浮動(dòng)電路部2中，檢測(cè)部14根據(jù)以與交流的電勢(shì)差(Vl-Vr)對(duì)應(yīng)的電流值進(jìn)行流通的電流信號(hào)I (檢測(cè)電流)，生成其振幅根據(jù)交流的電勢(shì)差(Vl-Vr)而變化的檢測(cè)信號(hào)SI并輸出。該情況下，從后述的參照信號(hào)輸出部31經(jīng)由電容器31a而向保護(hù)電極11輸出(附加)參照信號(hào)Ss,同時(shí),從后述的反饋控制部37輸出(附加)電壓信號(hào)S4。通過(guò)該構(gòu)成，電壓Vr成為電壓信號(hào)S4的電壓(反饋電壓)V4和參照信號(hào)Ss的電壓Vs的合成電壓。通過(guò)這樣，上述電流信號(hào)I，通過(guò)由參照信號(hào)Ss產(chǎn)生的參照電流Isl、由電壓信號(hào)S4產(chǎn)生的電流信號(hào)成分(以下，也稱為“FB電流成分”)Ibl、以及由檢測(cè)對(duì)象4的交流電壓Vl產(chǎn)生的檢測(cè)對(duì)象電流Ivl而構(gòu)成，基于該電流信號(hào)I的檢測(cè)信號(hào)SI,也由基于參照電流Isl的參照電壓成分Vsl、基于FB電流成分Ibl的電壓信號(hào)成分(以下，也稱為“FB電壓成分”)Vbl、以及基于檢測(cè)對(duì)象電流Ivl的檢測(cè)對(duì)象電壓成分Vvl而構(gòu)成。另外，由于檢測(cè)部14以通過(guò)參照信號(hào)Ss的電壓Vs和電壓信號(hào)S4的電壓V4進(jìn)行變動(dòng)的保護(hù)電極11的電壓作為基準(zhǔn)進(jìn)行動(dòng)作而生成檢測(cè)信號(hào)SI，因此，檢測(cè)信號(hào)SI所包含的參照電壓成分Vsl成為相對(duì)于參照信號(hào)Ss為反相的信號(hào),檢測(cè)信號(hào)SI所包含的FB電壓成分Vbl也成為相對(duì)于電壓信號(hào)S4為反相的信號(hào)。
[0196]絕緣部15，在輸入檢測(cè)信號(hào)SI的同時(shí)進(jìn)行電絕緣而作為絕緣檢測(cè)信號(hào)S2輸出。以上那樣構(gòu)成的浮動(dòng)電路部2，在從低頻率(數(shù)Hz)至高頻率(數(shù)百Hz)的寬的頻帶范圍中具有平坦的頻率特性，且如上述那樣，檢測(cè)出以與交流的電勢(shì)差(Vl-Vr)對(duì)應(yīng)的電流值進(jìn)行流通的電流信號(hào)I (檢測(cè)電流)，從而生成其振幅根據(jù)該交流的電勢(shì)差(Vl-Vr)而變化的絕緣檢測(cè)信號(hào)S2并輸出。
[0197]如圖17所示，主體電路部3D設(shè)有參照信號(hào)輸出部31、信號(hào)提取部32、處理部33B、存儲(chǔ)部34、輸出部35、振幅變更部36以及反饋控制部37。該情況下，參照信號(hào)輸出部31生成參照信號(hào)Ss (頻率和振幅固定的交流信號(hào))并經(jīng)由電容器31a向保護(hù)電極11輸出。在該實(shí)施形態(tài)中，作為一例，參照信號(hào)Ss的頻率fs如后述那樣被規(guī)定在超過(guò)能夠響應(yīng)反饋控制部37的頻帶Wl、2的頻帶W3內(nèi)(參照?qǐng)D18)。振幅變更部36由衰減器(作為一例為串聯(lián)連接的兩個(gè)電阻36a、36b)構(gòu)成，并在將保護(hù)電極11的電壓Vr作為電壓信號(hào)Sr輸入的同時(shí)，改變(k倍:k為正實(shí)數(shù))其振幅并作為基準(zhǔn)信號(hào)Srl而輸出。
[0198]信號(hào)提取部32，作為一例設(shè)有放大電路41、加法電路42、同步檢波電路43以及控制電路44，將絕緣檢測(cè)信號(hào)S2以規(guī)定的增益放大而生成放大檢測(cè)信號(hào)S3，并通過(guò)控制絕緣檢測(cè)信號(hào)S2的放大時(shí)的增益，如后述那樣生成由交流電壓Vl的信號(hào)成分構(gòu)成的輸出信號(hào)So并輸出，其中，絕緣檢測(cè)信號(hào)S2的放大時(shí)的增益的控制，是以能夠通過(guò)放大檢測(cè)信號(hào)S3與基準(zhǔn)信號(hào)Srl的加算或減算(在本例中作為一例為加算)，而將放大檢測(cè)信號(hào)S3所包含的參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分(以下，也稱為第一信號(hào)成分)和基準(zhǔn)信號(hào)Srl所包含的參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分(以下，也稱為第二信號(hào)成分)抵消那樣而進(jìn)行。該情況下，所謂的放大檢測(cè)信號(hào)S3所包含的參照信號(hào)Ss的第一信號(hào)成分，是根據(jù)參照信號(hào)Ss的向保護(hù)電極11的輸出(附加)而由檢測(cè)信號(hào)SI所包含的參照電壓成分Vsl產(chǎn)生的信號(hào)成分(S卩，放大檢測(cè)信號(hào)S3所包含的與參照信號(hào)Ss為相同頻率的信號(hào)成分)。另外，所謂的基準(zhǔn)信號(hào)Srl所包含的參照信號(hào)Ss的第二信號(hào)成分，是根據(jù)參照信號(hào)Ss的向保護(hù)電極11的輸出(附加)而與基準(zhǔn)信號(hào)Srl所包含的參照信號(hào)Ss為相同頻率的信號(hào)成分。
[0199]加法電路42，在輸入放大檢測(cè)信號(hào)S3和基準(zhǔn)信號(hào)Srl的同時(shí)將兩信號(hào)S3、Srl進(jìn)行加算，并將通過(guò)加算得到的加算信號(hào)作為輸出信號(hào)So而輸出。該情況下，如上述那樣，檢測(cè)信號(hào)SI，由相對(duì)于參照信號(hào)Ss為反相的參照電壓成分Vsl、相對(duì)于電壓信號(hào)S4為反相的FB電壓成分Vbl、以及與交流電壓Vl為同相的檢測(cè)對(duì)象電壓成分Vvl構(gòu)成。因此，根據(jù)檢測(cè)信號(hào)SI而生成的絕緣檢測(cè)信號(hào)S2和將絕緣檢測(cè)信號(hào)S2放大而生成的放大檢測(cè)信號(hào)S3，也由相對(duì)于參照信號(hào)Ss為反相的信號(hào)成分、相對(duì)于電壓信號(hào)S4為反相的信號(hào)成分、以及與交流電壓Vl為同相的信號(hào)成分構(gòu)成。該情況下，放大檢測(cè)信號(hào)S3被控制為，自身所包含的相對(duì)于參照信號(hào)Ss呈反相的第一信號(hào)成分(以下，也稱為“反相信號(hào)成分”)的振幅，通過(guò)后述那樣最終成為與從振幅變更部36輸出的基準(zhǔn)信號(hào)Srl所包含的參照信號(hào)Ss的第二信號(hào)成分的振幅(將參照信號(hào)Ss的振幅K倍后的振幅:kXSs)相同的振幅。
[0200]另一方面，由于電壓信號(hào)Sr的電壓Vr如上述那樣是電壓信號(hào)S4的電壓V4和參照信號(hào)Ss的電壓Vs的合成電壓，因此，將該電壓信號(hào)Sr的振幅k倍而生成的基準(zhǔn)信號(hào)Srl，由相對(duì)于參照信號(hào)Ss為同相的信號(hào)成分(將參照信號(hào)Ss的振幅k倍后的信號(hào))，和相對(duì)于電壓信號(hào)S4為同相的信號(hào)成分(將電壓信號(hào)S4的振幅k倍后的信號(hào))構(gòu)成。
[0201]因此，通過(guò)利用加法電路42的兩信號(hào)S3、Srl的加算處理，構(gòu)成放大檢測(cè)信號(hào)S3的參照信號(hào)Ss的反相信號(hào)成分(第一信號(hào)成分)和相對(duì)于構(gòu)成基準(zhǔn)信號(hào)Srl的參照信號(hào)Ss為同相的第二信號(hào)成分(以下，也稱為“同相信號(hào)成分”)被抵消(消除)。因此，輸出信號(hào)So，包括相對(duì)于電壓信號(hào)S4為反相的信號(hào)成分及相對(duì)于交流電壓Vl為同相的信號(hào)成分、且構(gòu)成放大檢測(cè)信號(hào)S3的信號(hào)成分,和相對(duì)于電壓信號(hào)S4為同相的信號(hào)成分、且構(gòu)成基準(zhǔn)信號(hào)Srl的信號(hào)成分(將電壓信號(hào)S4的振幅k倍后的信號(hào))而構(gòu)成。
[0202]同步檢波電路43，在輸入輸出信號(hào)So和參照信號(hào)Ss的同時(shí)，通過(guò)利用參照信號(hào)Ss對(duì)輸出信號(hào)So進(jìn)行同步檢波，而生成檢波信號(hào)Vd并輸出?？刂齐娐?4，生成電壓根據(jù)輸入的檢波信號(hào)Vd的極性而增減的控制信號(hào)Sc并向放大電路41輸出。
[0203]通過(guò)以上的構(gòu)成，在信號(hào)提取部32中，對(duì)于放大電路41的增益(放大率)的反饋控制通過(guò)同步檢波電路43和控制電路44而被進(jìn)行，控制電路44，以構(gòu)成放大檢測(cè)信號(hào)S3的反相信號(hào)成分(與參照信號(hào)Ss為相同頻率且反相的第一信號(hào)成分)的振幅成為固定那樣(在本例中，以成為與構(gòu)成被輸入加法電路42的基準(zhǔn)信號(hào)Srl的同相信號(hào)成分(與參照信號(hào)Ss為相同頻率且同相的第二信號(hào)成分)的振幅相同的振幅那樣)，而根據(jù)檢波信號(hào)Vd控制放大電路41的放大率。通過(guò)這樣，構(gòu)成放大檢測(cè)信號(hào)S3的反相信號(hào)成分的振幅，與被輸入加法電路42的基準(zhǔn)信號(hào)Srl的同相信號(hào)成分的振幅一致。因此，加法電路42如上述那樣生成輸出信號(hào)So并輸出，其中，輸出信號(hào)So由相對(duì)于電壓信號(hào)S4為反相的信號(hào)成分、相對(duì)于交流電壓Vl為同相的信號(hào)成分(以上為構(gòu)成放大檢測(cè)信號(hào)S3的信號(hào)成分)、以及相對(duì)于電壓信號(hào)S4為同相的信號(hào)成分(構(gòu)成基準(zhǔn)信號(hào)Srl的信號(hào)成分)構(gòu)成。
[0204]該情況下，根據(jù)在檢測(cè)對(duì)象4和檢測(cè)電極12之間形成的靜電電容CO的大小，電流信號(hào)I所包含的參照電流Isl和檢測(cè)對(duì)象電流Ivl以相同的比例進(jìn)行變動(dòng)，檢測(cè)信號(hào)SI所包含的參照電壓成分Vsl和檢測(cè)對(duì)象電壓成分Vvl也以相同的比例進(jìn)行變動(dòng)。因此，對(duì)于構(gòu)成放大檢測(cè)信號(hào)S3的反相信號(hào)成分(與參照信號(hào)Ss為相同頻率的信號(hào)成分)和與交流電壓Vl為相同頻率的信號(hào)成分，兩個(gè)成分也以相同的比例進(jìn)行變動(dòng)，但是，在信號(hào)提取部32中，通過(guò)上述反饋控制，放大檢測(cè)信號(hào)S3以構(gòu)成該信號(hào)S3的反相信號(hào)成分(第一信號(hào)成分)的振幅與構(gòu)成基準(zhǔn)信號(hào)Srl的同相信號(hào)成分(第二信號(hào)成分)的振幅一致那樣，而通過(guò)放大電路41被生成。因此，在本實(shí)施形態(tài)的構(gòu)成中，基于輸出信號(hào)So所包含的檢測(cè)對(duì)象電流Ivl的電壓成分、即構(gòu)成放大檢測(cè)信號(hào)S3的信號(hào)成分(相對(duì)于電壓信號(hào)S4為反相的信號(hào)成分和與交流電壓Vl為同相的信號(hào)成分)，無(wú)論靜電電容CO的大小如何，其振幅都成為與檢測(cè)對(duì)象4中產(chǎn)生的交流電壓Vl和電壓信號(hào)S4的差分相對(duì)應(yīng)的大小。另外，輸出信號(hào)So所包含的構(gòu)成基準(zhǔn)信號(hào)Srl的相對(duì)于電壓信號(hào)S4為同相的信號(hào)成分，本來(lái)是與靜電電容CO的大小無(wú)關(guān)地產(chǎn)生的信號(hào)成分。因此，輸出信號(hào)So成為不受靜電電容CO的大小影響的信號(hào)。
[0205]反饋控制部(電壓生成電路)37，通過(guò)輸入絕緣檢測(cè)信號(hào)S2并放大，生成電壓V4(反饋電壓)的電壓信號(hào)S4并向保護(hù)電極11輸出(附加)。該情況下，反饋控制部37與浮動(dòng)電路部2的保護(hù)電極11、檢測(cè)電極12、檢測(cè)部14以及絕緣部15 —起形成反饋環(huán)路，并通過(guò)進(jìn)行以使交流電壓Vl和保護(hù)電極11的電壓Vr的電勢(shì)差Vdi減少那樣而放大絕緣檢測(cè)信號(hào)S2的放大動(dòng)作，而生成電壓信號(hào)S4。在該實(shí)施形態(tài)中，作為一例，反饋控制部37設(shè)有交流放大電路37a、相位補(bǔ)償電路37b以及升壓電路37c而構(gòu)成。在此，交流放大電路37a，通過(guò)輸入絕緣檢測(cè)信號(hào)S2并進(jìn)行放大而生成電壓信號(hào)V4a。該情況下，交流放大電路37a通過(guò)放大動(dòng)作，生成電壓值的絕對(duì)值與絕緣檢測(cè)信號(hào)S2的電壓值的絕對(duì)值的增加減少相對(duì)應(yīng)而進(jìn)行變化的電壓信號(hào)V4a。
[0206]相位補(bǔ)償電路37b，為了謀求反饋控制動(dòng)作的穩(wěn)定化(防止振動(dòng))，而輸入電壓信號(hào)V4a并調(diào)整其相位后作為電壓信號(hào)V4b而輸出。升壓電路37c，作為一例使用升壓變壓器而構(gòu)成，并通過(guò)以規(guī)定倍率將電壓信號(hào)V4b升壓(通過(guò)不改變極性而使絕對(duì)值增加)，而生成電壓信號(hào)S4并向保護(hù)電極11輸出。另外，升壓電路37c，其輸出阻抗被規(guī)定為高阻抗。這樣構(gòu)成的反饋控制部37，生成振幅以圖18所示的頻率特性進(jìn)行變化的電壓信號(hào)S4并輸出。根據(jù)該頻率特性，反饋控制部37對(duì)于能夠響應(yīng)的頻帶Wl、2內(nèi)的低頻側(cè)的頻帶Wl的頻率的信號(hào)(交流電壓VI)良好地進(jìn)行追隨，而生成與交流電壓Vl相同的電壓V4的電壓信號(hào)S4并輸出。另外，反饋控制部37對(duì)于能夠響應(yīng)的頻帶Wl、2內(nèi)的高頻側(cè)的頻帶W2所包含的頻率的信號(hào)(交流電壓VI)，因增益不足而生成未達(dá)到交流電壓Vl的電壓V4的電壓信號(hào)S4并輸出。另外，反饋控制部37對(duì)于超過(guò)頻帶W2的頻帶W3的信號(hào)(包含參照信號(hào)Ss)未追隨到底，而生成電壓V4幾乎為零伏的電壓信號(hào)S4并輸出。
[0207]處理部33B，執(zhí)行存儲(chǔ)處理、電壓算出處理、輸出處理以及診斷處理，其中，存儲(chǔ)處理是利用規(guī)定頻率的抽樣時(shí)鐘對(duì)輸出信號(hào)So的電壓波形(電平)進(jìn)行抽樣并變換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Dl而存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部34的處理，電壓算出處理是根據(jù)該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Dl而算出交流電壓Vl的處理，輸出處理是將算出的交流電壓Vl輸出的處理，診斷處理是基于來(lái)自濾波器38的信號(hào)成分Ss2的電平Va的處理。在存儲(chǔ)部34中，預(yù)先存儲(chǔ)有在處理部33B的電壓算出處理中使用的電壓算出用圖表TB、和診斷處理中使用的規(guī)定電平Vre。
[0208]接下來(lái)，對(duì)利用電壓檢測(cè)裝置107的、對(duì)于檢測(cè)對(duì)象4的交流電壓Vl的檢測(cè)動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
[0209]首先，以檢測(cè)電極12以非接觸的狀態(tài)與檢測(cè)對(duì)象4相對(duì)那樣，使浮動(dòng)電路部2 (或者電壓檢測(cè)裝置IB整體)位于檢測(cè)對(duì)象4的附近。通過(guò)這樣，如圖17所示，成為在檢測(cè)電極12與檢測(cè)對(duì)象4之間形成有靜電電容CO的狀態(tài)。該情況下，靜電電容CO的電容值，與檢測(cè)電極12和檢測(cè)對(duì)象4的距離成反比例地進(jìn)行變化，但是，一旦將浮動(dòng)電路部2配設(shè)后，在溫度等的環(huán)境一定的條件下成為固定值(不變動(dòng))。另外，由于靜電電容CO的電容值一般極小(例如數(shù)PF?數(shù)十PF左右)，因此，即使交流電壓Vl的頻率為數(shù)百Hz左右，檢測(cè)對(duì)象4和檢測(cè)電極12之間的阻抗也成為非常大的值(數(shù)ΜΩ)。因此，在該電壓檢測(cè)裝置107中，即使在檢測(cè)對(duì)象4的交流電壓Vl和保護(hù)電極11的電壓Vr大不相同的情況(電勢(shì)差Vdi大的情況)下，也能夠在構(gòu)成檢測(cè)部14的運(yùn)算放大器21a(參照?qǐng)D2)中使用輸入耐壓低的廉價(jià)的產(chǎn)品，在該構(gòu)成中也可以避免由電勢(shì)差Vdi引起的運(yùn)算放大器21a的破壞。
[0210]另外，通過(guò)檢測(cè)電極12和檢測(cè)對(duì)象4經(jīng)由靜電電容CO而被交流地連接，而形成從接地電勢(shì)Vg起經(jīng)由檢測(cè)對(duì)象4、檢測(cè)電極12、檢測(cè)部14、保護(hù)電極11、電容器31a、參照信號(hào)輸出部31以及反饋控制部37而至接地電勢(shì)Vg的電流路徑A(圖17中點(diǎn)劃線所示的路徑)。因此，在浮動(dòng)電路部2和主體電路部3的工作狀態(tài)下，在該電流路徑A中流通有電流信號(hào)I，其中，電流信號(hào)I由因參照信號(hào)Ss的電壓Vs產(chǎn)生的參照電流Isl、因檢測(cè)對(duì)象4的交流電壓Vl產(chǎn)生的檢測(cè)對(duì)象電流Ivl、以及因從反饋控制部37向保護(hù)電極11輸出的電壓信號(hào)S4的電壓V4產(chǎn)生的FB電流成分Ibl構(gòu)成。
[0211]通過(guò)這樣，在浮動(dòng)電路部2中，如圖17和圖2所示，檢測(cè)部14的積分電路21將電流信號(hào)I積分而生成電壓信號(hào)S0，放大電路22將該電壓信號(hào)SO放大并作為檢測(cè)信號(hào)SI而輸出。另外，絕緣部15，輸入該檢測(cè)信號(hào)SI并作為與檢測(cè)信號(hào)SI電絕緣的絕緣檢測(cè)信號(hào)S2而輸出。
[0212]另外，在主體電路部3中，反饋控制部37根據(jù)該絕緣檢測(cè)信號(hào)S2而生成電壓信號(hào)S4并向保護(hù)電極11輸出。該情況下，反饋控制部37生成振幅以圖18所示的頻率特性進(jìn)行變化的電壓信號(hào)S4，即在低頻帶Wl中成為與交流電壓Vl相同的振幅，在高頻帶W3中振幅為零，在中間的頻帶W2中振幅隨著頻率的上升而從與交流電壓Vl相同的狀態(tài)向零逐漸減少的電壓信號(hào)S4，并向保護(hù)電極11輸出。振幅變更部36，將保護(hù)電極11中產(chǎn)生的電壓Vr (電壓信號(hào)S4的電壓V4和參照信號(hào)Ss的電壓Vs的合成電壓)作為電壓信號(hào)Sr而輸入，并通過(guò)改變(k倍)其振幅，而作為圖19所示的頻率特性的基準(zhǔn)信號(hào)Srl輸出。
[0213]另外，反饋控制部37如上述那樣進(jìn)行動(dòng)作，而生成圖18所示的頻率特性的電壓信號(hào)S4并向保護(hù)電極11輸出，因此，浮動(dòng)電路部2如上述那樣根據(jù)交流電壓Vl和該電壓信號(hào)S4的電勢(shì)差Vdi而生成的絕緣檢測(cè)信號(hào)S2，成為關(guān)于交流電壓Vl和電壓信號(hào)S4的信號(hào)成分(與交流電壓Vl相同的頻率成分)，振幅以與電壓信號(hào)S4的頻率特性(參照?qǐng)D18)相反的頻率特性(參照?qǐng)D20)而變化的信號(hào)。也就是說(shuō)，浮動(dòng)電路部2生成絕緣檢測(cè)信號(hào)S2并輸出，其中，絕緣檢測(cè)信號(hào)S2如圖20所示，在低頻帶Wl中，由于通過(guò)將電壓信號(hào)S4的電壓V4反饋控制為與交流電壓Vl相同的電壓而電勢(shì)差Vdi為零，因此振幅為零，在高頻帶W3中，由于通過(guò)電壓信號(hào)S4的電壓V4幾乎為零而電勢(shì)差Vdi成為交流電壓VI，因此成為與交流電壓Vl成比例的振幅，在中間的頻帶W2中，隨著頻率的上升而從零的狀態(tài)向頻帶W3中的振幅逐漸地增加。在信號(hào)提取部32中，如上述那樣，對(duì)于放大電路41的增益(放大率)的反饋控制通過(guò)同步檢波電路43和控制電路44而被進(jìn)行，控制電路44，以構(gòu)成放大檢測(cè)信號(hào)S3的反相信號(hào)成分(與參照信號(hào)Ss為相同頻率且反相的第一信號(hào)成分)的振幅成為固定那樣(在本例中，以成為與構(gòu)成被輸入加法電路42的基準(zhǔn)信號(hào)Srl的同相信號(hào)成分(與參照信號(hào)Ss為相同頻率且同相的第二信號(hào)成分)的振幅相同的振幅那樣)，而根據(jù)檢波信號(hào)Vd控制放大電路41的放大率。通過(guò)這樣，放大電路41生成放大檢測(cè)信號(hào)S3并輸出，其中，放大檢測(cè)信號(hào)S3是反相信號(hào)成分的振幅與被輸入加法電路42的基準(zhǔn)信號(hào)Srl的同相信號(hào)成分的振幅一致的信號(hào)，且具有圖21所示的頻率特性。該情況下，頻帶W3中的放大檢測(cè)信號(hào)S3的振幅，如同一圖所示那樣成為交流電壓Vl的k倍，并成為如圖19所示那樣與頻帶Wl中的基準(zhǔn)信號(hào)Srl的振幅(交流電壓Vl的k倍)一致的狀態(tài)。
[0214]因此，如圖22所示，加法電路42，通過(guò)在上述圖19所示的頻率特性(圖20中以點(diǎn)劃線所表示的特性)的基準(zhǔn)信號(hào)Srl (由相對(duì)于電壓信號(hào)S4為同相的信號(hào)成分構(gòu)成的信號(hào))中，加算上述圖21所示的頻率特性(圖22中以細(xì)的實(shí)線所表示的特性)的放大檢測(cè)信號(hào)S3 (由相對(duì)于電壓信號(hào)S4為反相的信號(hào)成分和相對(duì)于交流電壓Vl為同相的信號(hào)成分構(gòu)成的信號(hào))，生成僅由相對(duì)于交流電壓Vl為同相的信號(hào)成分構(gòu)成、且在從低頻帶Wl至高頻帶W3的寬的頻帶范圍內(nèi)平坦的頻率特性(圖22中以粗的實(shí)線所表示的特性)的輸出信號(hào)So (在寬頻帶中振幅成為交流電壓Vl的振幅的k倍的信號(hào))并輸出。該情況下，放大檢測(cè)信號(hào)S3和基準(zhǔn)信號(hào)Srl所包含的有關(guān)參照信號(hào)Ss的各信號(hào)成分，如圖22中粗的虛線所示，由于呈相互的振幅一致的狀態(tài)，因此被抵消。
[0215]接下來(lái)，處理部33B執(zhí)行存儲(chǔ)處理，在將輸出信號(hào)So輸入的同時(shí)變換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Dl并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部34。接著，處理部33B執(zhí)行電壓算出處理。在該電壓算出處理中，處理部33B在讀出存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部34的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Dl的同時(shí)，參照電壓算出用圖表TB而取得與讀出的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)Dl相對(duì)應(yīng)的交流電壓VI。另外，處理部33B根據(jù)該取得的交流電壓VI，算出例如交流電壓Vl的有效值或振幅等并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部34。另外，處理部33B也執(zhí)行對(duì)于電壓檢測(cè)裝置IB中的交流電壓Vl的檢測(cè)動(dòng)作的診斷處理，并將電壓檢測(cè)裝置IB是否正常地動(dòng)作的判斷結(jié)果存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部34。最后，處理部33B執(zhí)行輸出處理，使存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部34的交流電壓Vl的有效值或振幅、以及診斷處理中的判斷結(jié)果等顯示于輸出部35。通過(guò)這樣，利用電壓檢測(cè)裝置IB的檢測(cè)對(duì)象4的交流電壓Vl的檢測(cè)結(jié)束。
[0216]因此，在該實(shí)施形態(tài)中，由于處理部33B也執(zhí)行判斷處理，因此，操作員能夠根據(jù)該判斷處理的結(jié)果而進(jìn)行電壓檢測(cè)裝置107中電壓的檢測(cè)動(dòng)作是否正常地進(jìn)行的診斷(判斷)，其中，判斷處理是在檢測(cè)出絕緣檢測(cè)信號(hào)S2所包含的有關(guān)參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分Ss2的電平Va的同時(shí)，與規(guī)定電平Vre進(jìn)行比較，而判斷電壓檢測(cè)裝置107的動(dòng)作是正常還是異常的處理。其結(jié)果是，采用該實(shí)施形態(tài)的話，由于能夠使操作員辨別檢測(cè)出的交流電壓Vl是動(dòng)作正常時(shí)的電壓還是動(dòng)作異常時(shí)的電壓，因此，能夠提高對(duì)于檢測(cè)出的交流電壓Vl的可靠性。
[0217]另外，采用該實(shí)施形態(tài)的話，由于能夠根據(jù)信號(hào)提取部32中生成的放大檢測(cè)信號(hào)S3，而檢測(cè)出僅通過(guò)利用反饋控制部37的檢測(cè)動(dòng)作是無(wú)法檢測(cè)出的高頻帶的交流電壓VI，因此，能夠在寬的頻帶范圍中非接觸地檢測(cè)出交流電壓VI。另外，在該實(shí)施形態(tài)中，由于能夠作為不會(huì)受到檢測(cè)對(duì)象4和檢測(cè)電極12之間的耦合電容(靜電電容CO)的影響的信號(hào)而檢測(cè)出輸出信號(hào)So，因此，不用進(jìn)行靜電電容CO的算出也能夠非接觸地檢測(cè)出交流電壓VI。
[0218]另外，在該實(shí)施形態(tài)涉及的電壓檢測(cè)裝置107中，當(dāng)然也可以采用如下構(gòu)成，SP:與上述第五實(shí)施形態(tài)涉及的電壓檢測(cè)裝置105同樣地，如圖17中虛線所示，處理部33B取代在A點(diǎn)檢測(cè)出的絕緣檢測(cè)信號(hào)S2所包含的有關(guān)參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分Ss2的電平Va，而使用在B點(diǎn)檢測(cè)出的放大檢測(cè)信號(hào)S3所包含的有關(guān)參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分的電平Va、在C點(diǎn)檢測(cè)出的輸出信號(hào)So所包含的有關(guān)參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分的電平Va、或者在D點(diǎn)檢測(cè)出的有關(guān)檢波信號(hào)Vd的電平Va，而執(zhí)行診斷處理的構(gòu)成，根據(jù)任意一種電平Va都能夠進(jìn)行電壓檢測(cè)裝置IB中電壓的檢測(cè)動(dòng)作是否正常地進(jìn)行的診斷(判斷)。
[0219]另外，在第五和第六的各實(shí)施形態(tài)涉及的電壓檢測(cè)裝置105、106中，采用了通過(guò)將檢測(cè)電極12、電源部13、檢測(cè)部14以及絕緣部15收容于保護(hù)電極11內(nèi)，而與主體電路部3、3A不同體地構(gòu)成浮動(dòng)電路部2,從而在提高CMRR(Common Mode Reject1n Rat1)的同時(shí)，能夠進(jìn)行高壓的交流電壓Vl的檢測(cè)的構(gòu)成，但是，在不需要使檢測(cè)部14以浮動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行工作時(shí)(例如，交流電壓Vl為較低壓、或者不被要求高CMRR時(shí))，也可以取代檢測(cè)部14而采用圖5所示的檢測(cè)部14A (不使用保護(hù)電極11、電源部13以及絕緣部15的檢測(cè)部)。
[0220]另外，在采用檢測(cè)部14A的電壓檢測(cè)裝置105、106中，由于處理部33B也執(zhí)行判斷處理，因此，操作員能夠根據(jù)該判斷處理的結(jié)果而進(jìn)行電壓檢測(cè)裝置105、106中電壓的檢測(cè)動(dòng)作是否正常地進(jìn)行的診斷(判斷)，其中，判斷處理是在檢測(cè)出取代絕緣檢測(cè)信號(hào)S2而輸入的檢測(cè)信號(hào)SI所包含的有關(guān)參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分Ss2的電平Va (信號(hào)成分Ss2的振幅電平)的同時(shí)，與規(guī)定電平Vre進(jìn)行比較，而判斷電壓檢測(cè)裝置105、106的動(dòng)作是正常還是異常的處理。因此，由于通過(guò)采用了該檢測(cè)部14A的電壓檢測(cè)裝置105、106，也能夠使操作員辨別檢測(cè)出的交流電壓Vl是動(dòng)作正常時(shí)的電壓還是動(dòng)作異常時(shí)的電壓，因此，能夠提高對(duì)于檢測(cè)出的交流電壓Vl的可靠性。
[0221]另外，在采用了該檢測(cè)部14A的電壓檢測(cè)裝置I中，當(dāng)然也可以采用如下構(gòu)成，即:與上述采用檢測(cè)部14的電壓檢測(cè)裝置I的情況同樣地，如圖15中虛線所示，處理部33B取代在A點(diǎn)檢測(cè)出的檢測(cè)信號(hào)SI (取代同一圖中從絕緣部15輸出的絕緣檢測(cè)信號(hào)S2，而從圖5的檢測(cè)部14A輸出的檢測(cè)信號(hào))所包含的有關(guān)參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分Ss2的電平Va，而使用在B點(diǎn)檢測(cè)出的放大檢測(cè)信號(hào)S3所包含的有關(guān)參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分的電平Va、或者在C點(diǎn)檢測(cè)出的輸出信號(hào)So所包含的有關(guān)參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分的電平Va、或者在D點(diǎn)檢測(cè)出的有關(guān)檢波信號(hào)Vd的電平Va，而執(zhí)行診斷處理的構(gòu)成，根據(jù)任意一種電平Va都能夠進(jìn)行電壓檢測(cè)裝置I中電壓的檢測(cè)動(dòng)作是否正常地進(jìn)行的診斷(判斷)。
[0222]另外，在采用了該檢測(cè)部14A的電壓檢測(cè)裝置106中，當(dāng)然也可以采用如下構(gòu)成，即:與上述采用了檢測(cè)部14的電壓檢測(cè)裝置106的情況同樣地，如圖16中虛線所示，處理部33B取代在A點(diǎn)檢測(cè)出的檢測(cè)信號(hào)SI (取代同一圖中從絕緣部15輸出的絕緣檢測(cè)信號(hào)S2，而從圖5的檢測(cè)部14A輸出的檢測(cè)信號(hào))所包含的有關(guān)參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分Ss2的電平Va，而使用在B點(diǎn)檢測(cè)出的放大檢測(cè)信號(hào)S3所包含的有關(guān)參照信號(hào)Ss的信號(hào)成分的電平Va、或者在D點(diǎn)檢測(cè)出的有關(guān)檢波信號(hào)Vd的電平Va，而執(zhí)行診斷處理的構(gòu)成，根據(jù)任意一種電平Va都能夠進(jìn)行電壓檢測(cè)裝置106中電壓的檢測(cè)動(dòng)作是否正常地進(jìn)行的診斷(判斷)。
【權(quán)利要求】
1.一種電壓檢測(cè)裝置，其檢測(cè)檢測(cè)對(duì)象中產(chǎn)生的檢測(cè)對(duì)象交流電流，其特征在于，所述電壓檢測(cè)裝置設(shè)有:檢測(cè)電極、參照信號(hào)輸出部、檢測(cè)部、以及信號(hào)提取部； 所述檢測(cè)電極與所述檢測(cè)對(duì)象相對(duì)而被配設(shè)并與該檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行電容耦合； 所述參照信號(hào)輸出部輸出參照信號(hào)； 所述檢測(cè)部被連接于所述檢測(cè)電極，同時(shí)，輸入所述參照信號(hào)并將根據(jù)檢測(cè)對(duì)象電流和參照電流的兩電流值而振幅變化的檢測(cè)信號(hào)輸出，其中，所述檢測(cè)對(duì)象電流是根據(jù)檢測(cè)對(duì)象交流電壓而流通的電流，所述參照電流是根據(jù)所述參照信號(hào)而流通的電流； 所述信號(hào)提取部，以所述檢測(cè)信號(hào)所包含的所述參照信號(hào)的信號(hào)成分的振幅成為規(guī)定值那樣，而控制增益并將所述檢測(cè)信號(hào)放大，從其結(jié)果得到的放大檢測(cè)信號(hào)中提取所述檢測(cè)對(duì)象交流電壓的信號(hào)成分，并作為輸出信號(hào)而輸出； 所述信號(hào)提取部具有:以所述規(guī)定值成為預(yù)先規(guī)定的固定值那樣而控制所述增益的控制電路，和將所述檢測(cè)對(duì)象交流電壓的信號(hào)成分從所述放大檢測(cè)信號(hào)中提取并輸出的濾波器。
2.一種線路電壓檢測(cè)裝置，其特征在于， 設(shè)有:檢測(cè)作為檢測(cè)對(duì)象的多個(gè)電路中分別產(chǎn)生的交流電壓的多個(gè)電壓檢測(cè)裝置，和算出通過(guò)所述多個(gè)電壓檢測(cè)裝置而檢測(cè)出的交流電壓的差分電壓，從而求出所述多個(gè)電路間的線路電壓的算出部； 作為所述多個(gè)電壓檢測(cè)裝置，分別使用權(quán)利要求1所述的電壓檢測(cè)裝置。
【文檔編號(hào)】G01R19/25GK104237620SQ201410347401
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2010年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2009年4月30日
【發(fā)明者】柳澤浩一 申請(qǐng)人:日置電機(jī)株式會(huì)社