非接觸電壓計測裝置的制造方法
【專利摘要】提供一種非接觸電壓計測裝置，該非接觸電壓計測裝置能夠以恒定的精度計測形狀不同的各種導(dǎo)線的計測對象電壓。根據(jù)接線(w)的形狀而變形的內(nèi)側(cè)電極(11A)與相對于電場屏蔽件(12)固定的外側(cè)電極(11B)經(jīng)由連接部(20)電連接。
【專利說明】
非接觸電壓計測裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及以不與導(dǎo)體接觸的方式計測在導(dǎo)體內(nèi)流動的交流的電壓的非接觸電 壓計測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 以往公開有以不與導(dǎo)線接觸的方式計測在被絕緣體覆蓋的接線內(nèi)的導(dǎo)線中流動 的交流的電壓(計測對象電壓)的非接觸電壓計測裝置。
[0003] -般來說，非接觸電壓計測裝置具有探針和電路，當(dāng)使探針接近接線以使得在探 針與接線之間產(chǎn)生耦合電容時，根據(jù)經(jīng)由探針輸入到電路的電壓信號導(dǎo)出計測對象電壓。 在電路的周圍配置有用于屏蔽外部的電場的電場屏蔽件。
[0004] -般來說，探針與接線越接近，耦合電容的電容值越增大，計測對象電壓的計測精 度越提高。因此，優(yōu)選探針盡量接近接線的表面進(jìn)行配置。另外，優(yōu)選非接觸電壓計測裝置 能夠計測直徑的粗細(xì)不同的各種接線的計測對象電壓。
[0005]但是，在以往的非接觸電壓計測裝置中，有時由于接線的直徑的粗細(xì)而不能使探 針與接線充分地接近。在這種情況下，耦合電容的電容值變小，計測對象電壓的計測精度降 低。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)1:日本公開專利公報"日本特開2010-8333號公報（2010年1月14日公 開)"
[0009] 專利文獻(xiàn)2:日本公開專利公報"日本特開2012-137496號公報（2012年7月19日公 開)"
[0010] 專利文獻(xiàn)3:日本公開專利公報"日本特開2009-41925號公報（2009年2月26日公 開)"

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 發(fā)明要解決的課題
[0012] 因此，考慮使探針構(gòu)成為能夠變形以使得不依賴于接線的直徑的粗細(xì)而能夠使探 針與接線充分地接近。
[0013] 但是，在上述的非接觸電壓計測裝置中，在探針已變形的情況下，由于探針與電場 屏蔽件之間的位置關(guān)系變化，而使得在探針與電場屏蔽件之間產(chǎn)生的寄生電容的電容值變 動。該寄生電容的變動存在對計測對象電壓的計測精度帶來不良影響的問題。
[0014]此外，在專利文獻(xiàn)1~3中未公開能夠根據(jù)接線的形狀變形的探針。因而，在專利文 獻(xiàn)1~3中所記載的非接觸電壓計測裝置中，存在如下可能性:依賴于接線的形狀，耦合電容 的電容值變小，其結(jié)果為，計測對象電壓的計測精度降低。
[0015]本發(fā)明就是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種非接觸電壓計測裝置， 該非接觸電壓計測裝置能夠以恒定的精度計測形狀不同的各種導(dǎo)線的計測對象電壓。
[0016] 用于解決課題的手段
[0017] 為了解決上述課題，本發(fā)明的一個方式的非接觸電壓計測裝置具有探針，當(dāng)使該 探針以不接觸的方式接近上述導(dǎo)體以使得在該探針的電極與導(dǎo)體之間產(chǎn)生耦合電容時，根 據(jù)經(jīng)由該探針輸入到電路中的電壓信號來計測施加到上述導(dǎo)體的計測對象電壓，其中，具 有電場屏蔽件，該電場屏蔽件通過覆蓋上述電路的至少一部分來屏蔽入射到上述電路的電 場，上述探針根據(jù)上述導(dǎo)體的形狀而變形且將在上述電極與上述電場屏蔽件之間產(chǎn)生的寄 生電容的電容值維持為恒定。
[0018] 根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，探針?biāo)哂械碾姌O能夠變形。具體地說，電極也能夠變形以使得 緊貼于導(dǎo)線(導(dǎo)體)的外線覆蓋件。另外，探針即使在電極已變形的情況下，也將在電極與電 場屏蔽件之間產(chǎn)生的寄生電容的電容值維持為恒定。
[0019] -般來說，在探針的電極與電場屏蔽件之間產(chǎn)生的寄生電容對計測對象電壓的計 測精度施加的影響通過校準(zhǔn)來排除。但是，在以往的結(jié)構(gòu)中，由于電極的變形的程度變化， 因而電極與電場屏蔽件之間的距離也變化，其結(jié)果為，在電極與電場屏蔽件之間產(chǎn)生的寄 生電容的電容值也變化。因此，在以往的結(jié)構(gòu)中，存在計測對象電壓的計測精度根據(jù)電極的 變形程度而變化的問題。
[0020] 另一方面，根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，即使在探針的變形程度變化了的情況下，在電極與電 場屏蔽件之間產(chǎn)生的寄生電容的電容值也不變化。
[0021] 因此，能夠以恒定的精度計測直徑的粗細(xì)不同的各種導(dǎo)線的計測對象電壓。
[0022]發(fā)明效果
[0023]根據(jù)本發(fā)明，能夠以恒定的精度計測形狀不同的各種導(dǎo)體的計測對象電壓。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明的實施方式1的電壓計測裝置的外觀圖。
[0025]圖2是示出本發(fā)明的實施方式1的電壓計測裝置的結(jié)構(gòu)的概要圖。
[0026] 圖3是示出對在本發(fā)明的實施方式1的電壓計測裝置中產(chǎn)生的電場進(jìn)行了模擬的 結(jié)果的等值線圖。
[0027] 圖4的(a)是示出對在本發(fā)明的實施方式1的電壓計測裝置中產(chǎn)生的電位進(jìn)行了模 擬的結(jié)果的等值線圖，圖4的(b)是示出對在參考例的電壓計測裝置中產(chǎn)生的電位進(jìn)行了模 擬的結(jié)果的等值線圖。
[0028] 圖5的(a)是示出在圖4的(a)中以虛線表示的范圍的電位的曲線圖，圖5的(b)是示 出在圖4的(b)中以虛線表示的范圍的電位的曲線圖。
[0029] 圖6的(a)是示出對在本發(fā)明的實施方式1的電壓計測裝置中產(chǎn)生的電場進(jìn)行了模 擬的結(jié)果的等值線圖，圖6的(b)是示出對在參考例的電壓計測裝置中產(chǎn)生的電場進(jìn)行了模 擬的結(jié)果的等值線圖。
[0030] 圖7的(a)是示出在圖6的(a)中以虛線表示的范圍的電場的曲線圖，圖7的(b)是示 出在圖6的(b)中以虛線表示的范圍的電場的曲線圖。
[0031] 圖8是示出本發(fā)明的實施方式2的非接觸電壓計測裝置的結(jié)構(gòu)的外觀圖。
[0032] 圖9是示出耦合電容與計測對象電壓之間的關(guān)系的圖，是示出表示耦合電容的靜 電電容值與計測對象電壓的絕對值的2次微分之間的關(guān)系的曲線的圖。
【具體實施方式】 [0033]〔實施方式1〕
[0034]以下使用圖1~圖7對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行詳細(xì)地說明。
[0035][非接觸電壓計測裝置1的結(jié)構(gòu)]
[0036]使用圖1~圖2說明本實施方式的非接觸電壓計測裝置1(以下簡稱為"電壓計測裝 置Γ)的結(jié)構(gòu)。圖1是電壓計測裝置1的外觀圖。另外，圖2是示出電壓計測裝置1的結(jié)構(gòu)的概 要圖。電壓計測裝置1能夠以不接觸該導(dǎo)線的方式計測在具有各種直徑（例如 φ?? uiim)~φ!6 (mm))的接線w(-次側(cè)接線，導(dǎo)體）內(nèi)的導(dǎo)線中流動的交流(頻率:f)的 電壓即計測對象電壓Vl。
[0037] 如圖2所示，電壓計測裝置1具有檢測探針11(探針）、電場屏蔽件12、導(dǎo)出部13以及 電路EC。
[0038] 如圖1所示，作為計測對象電壓I的傳感器的檢測探針11具有2個檢測電極（內(nèi)側(cè) 電極IlA(第1電極)和外側(cè)電極IlB(第2電極））。內(nèi)側(cè)電極IlA與外側(cè)電極IlB經(jīng)由連接部20 電連接。另外，外側(cè)電極IIB被固定于電場屏蔽件12。內(nèi)側(cè)電極IIA與電場屏蔽件12之間以及 外側(cè)電極IIB與電場屏蔽件12之間分別被絕緣。
[0039] 作為可動電極的內(nèi)側(cè)電極IlA由2張板簧構(gòu)成。在2張板簧之間配置有接線《。2張板 簧通過把持接線w而緊貼于接線w。內(nèi)側(cè)電極IIA能夠根據(jù)接線w的直徑的粗細(xì)而彈性變形以 使得緊貼于接線w。內(nèi)側(cè)電極IIA越接近于接線w，在內(nèi)側(cè)電極IIA與接線w之間產(chǎn)生的親合電 容α的電容值就越大。
[0040] 利用在接線w內(nèi)流動的交流，在內(nèi)側(cè)電極IlA中感應(yīng)出感應(yīng)電壓。另外，與內(nèi)側(cè)電極 11A相同，在經(jīng)由連接部20與內(nèi)側(cè)電極11A連接的外側(cè)電極11B中也感應(yīng)出感應(yīng)電壓。在內(nèi)側(cè) 電極IlA和外側(cè)電極IlB中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓(輸入電壓V in)被輸入給與外側(cè)電極IlB電連接的 電路EC(參照圖2)。
[0041 ]因為耦合電容α的電容值越大，從檢測探針11輸入給電路EC的輸入電壓Vin的電壓 信號的振幅也越大，因此，相對地，電壓信號中的噪聲越小。另外，根據(jù)從電路EC輸出的電信 號計算的計測對象電壓I的精度得到提高。因而，耦合電容α的電容值越大，計測對象電壓 Vl的誤差就越小。
[0042]當(dāng)對內(nèi)側(cè)電極IlA和外側(cè)電極IlB感應(yīng)出感應(yīng)電壓時，在內(nèi)側(cè)電極IlA和外側(cè)電極 IlB與電場屏蔽件12之間產(chǎn)生電場。
[0043] 此外，雖未在圖1中示出，電壓計測裝置1還具有樹脂構(gòu)造物30、40、50(參照圖4的 (a))。這些樹脂構(gòu)造物30、40、50具有保持接線w、外側(cè)電極IlB或者連接部20等的作用。
[0044] 圖3是示出對在電壓計測裝置1中產(chǎn)生的電場進(jìn)行了模擬的結(jié)果的等值線圖。在本 模擬中，對內(nèi)側(cè)電極IIA和外側(cè)電極IIB施加以電場屏蔽件12的電位為基準(zhǔn)(OV)的規(guī)定的電 位。此外，在該模擬中，未考慮接線w生成的電場。
[0045] 如圖3所示，與外側(cè)電極IIB和電場屏蔽件12之間的電場的強(qiáng)度相比，內(nèi)側(cè)電極IIA 和電場屏蔽件12之間的電場的強(qiáng)度較小。其理由是，內(nèi)側(cè)電極IlA生成的電場被配置于內(nèi)側(cè) 電極IlA與電場屏蔽件12之間的外側(cè)電極IlB遮蔽。
[0046] 因此，與在外側(cè)電極IlB和電場屏蔽件12之間產(chǎn)生的寄生電容的電容值相比，在內(nèi) 側(cè)電極IlA和電場屏蔽件12之間產(chǎn)生的寄生電容的電容值較小。因而，檢測探針11與電場屏 蔽件12之間產(chǎn)生的寄生電容C ppl的電容值基本上僅取決于外側(cè)電極IlB與電場屏蔽件12之 間產(chǎn)生的寄生電容的電容值。
[0047] 電路EC獲取在檢測探針11 (內(nèi)側(cè)電極IlA和外側(cè)電極11B)中感應(yīng)出的感應(yīng)電壓作 為輸入點P1上的輸入電壓Vin。另外，電路EC將設(shè)定于電路EC內(nèi)的檢測點p2處的電壓作為輸 出電壓V ciut輸出給導(dǎo)出部13。
[0048]電路EC包括阻抗值相對較高的高阻抗部HI和阻抗值相對較低的低阻抗部LOW。此 外，后面對電路EC的詳細(xì)情況進(jìn)行說明。
[0049]電場屏蔽件12通過屏蔽入射到電路EC的電場，而防止電路EC與接線以外的電壓源 進(jìn)行電容親合。電場屏蔽件12也可以由金屬(屏蔽金屬)構(gòu)成。
[0050] 如圖1所示，電場屏蔽件12由屏蔽上部12A和屏蔽下部12B構(gòu)成。在屏蔽上部12A的 內(nèi)側(cè)固定有檢測探針11的外側(cè)電極11B。屏蔽下部12B能夠相對于屏蔽上部12A進(jìn)行裝卸。
[0051] 用戶使內(nèi)側(cè)電極IlA把持接線w后，對屏蔽上部12A安裝屏蔽下部12B。另外，用戶通 過拆卸屏蔽下部12B，而能夠?qū)⒈粌?nèi)側(cè)電極IIA把持的接線w更換成其它接線。
[0052] 此外，電場屏蔽件12也可以包括第1電場屏蔽部和第2電場屏蔽部，該第1電場屏蔽 部覆蓋電路EC的與輸入點pi等電位的部分(高阻抗部HI)，該第2電場屏蔽部覆蓋電路EC的 與檢測點P2等電位的部分(低阻抗部LOW)。在該結(jié)構(gòu)中，第1電場屏蔽部與第2電場屏蔽部之 間被絕緣。
[0053]如圖2所示，在電場屏蔽件12與高阻抗部HI之間產(chǎn)生寄生電容Cppl。另外，在電場屏 蔽件12與低阻抗部LOW之間產(chǎn)生寄生電容CP。
[0054] 導(dǎo)出部13根據(jù)從電路EC輸出的輸出電壓Vciut導(dǎo)出計測對象電壓VL。具體地說，導(dǎo)出 部13利用以下的公式導(dǎo)出計測對象電壓I。
[0055] 【數(shù)學(xué)式1】
[0056]
[0057]在此，Vciutl、Vciut2分別表示當(dāng)電路EC是第1狀態(tài)、第2狀態(tài)（后面說明）時的輸出電壓 Vciut。ω = 2Jif (f是在接線內(nèi)流動的交流的頻率）。另外，寄生電容Cp = 0。如后面說明的那樣， 寄生電容〇>因運(yùn)算放大器15而被無效化。
[0058]【電路EC的詳細(xì)情況】
[0059]在此說明電路EC的詳細(xì)情況。
[0060] 如圖2所示，電路EC具有電容器&、C2、檢測電阻心、切換開關(guān)14以及運(yùn)算放大器15。
[00611在電路EC中，電容器心、C2都與輸入點p 1連接，該輸入點p 1從檢測探針11被輸入有 輸入電壓Vin。檢測電阻辦安裝于電容器C1X2與基準(zhǔn)電位點GND之間。所述的檢測點p2位于電 容器C 1X2與檢測電阻R1之間。
[0062] 從檢測探針11輸入到電路EC的輸入電壓￥^被電容器C1、C2和檢測電阻R 1分壓。輸出 電壓Vciut與輸入電壓Vin的施加到檢測電阻R1的分壓相等。
[0063 ]決定電容器C1、C2的電容值以及檢測電阻仏的電阻值以使得輸出電壓Vciu^為充分 小的值。例如，在耦合電容Cl的電容值是IOpF、計測對象電壓Vl是IOOV、電容器C1 = 470pF、C2 = 47pF、檢測電阻心=謂〇的情況下，因為輸出電壓Vcmt是從幾十mV到幾百mV左右(f = 50Hz 的情況下），因此能夠使用一般的電壓計進(jìn)行計測。
[0064]切換開關(guān)14在（i)第1狀態(tài)和（ii)第2狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換電路EC，其中，該第1狀態(tài)為電 容器C1串聯(lián)地連接于耦合電容Cl與檢測電阻Ri之間，該第2狀態(tài)為電容器&和電容器C2串聯(lián) 地連接于耦合電容α與檢測電阻Ri之間。
[0065]當(dāng)電路EC是第1狀態(tài)時，輸入電壓Vin在檢測電阻R1和電容器(^之間被分壓。另一方 面，電路EC是第2狀態(tài)時，輸入電壓Vin在檢測電阻R1與電容器&以及電容器C 2之間被分壓。 [0066]此外，切換開關(guān)14也可以構(gòu)成為在（i)第1狀態(tài)和（ii)第2狀態(tài)之間切換電路EC，其 中，該第1狀態(tài)為電容器&串聯(lián)地連接于耦合電容α與檢測電阻Ri之間，該第2狀態(tài)為電容器 C 2串聯(lián)地連接于耦合電容α與檢測電阻Ri之間。該結(jié)構(gòu)能夠通過例如在電路EC中在輸入點 Pl與電容器&之間、以及輸入點Pl與電容器(： 2之間分別設(shè)置能夠切換接通與斷開的開關(guān)來 實現(xiàn)。
[0067] 以下，將在電路EC中與輸入點Pl同電位的部分稱為高阻抗部HI。另外，將在電路EC 中與檢測點P2同電位的部分稱為低阻抗部LOW。
[0068] 運(yùn)算放大器15在電路EC中連接低阻抗部LOW與電場屏蔽件12之間。運(yùn)算放大器15 發(fā)揮使電場屏蔽件12與低阻抗部LOW成為同電位的作用。這是所謂的驅(qū)動屏蔽的電路技術(shù)。 [0069] 這樣，在電路EC中，利用運(yùn)算放大器15,低阻抗部LOW與電場屏蔽件12成為同電位。 因此，在低阻抗部LOW與電場屏蔽件12之間產(chǎn)生的寄生電容C p中沒有電流流動。因而，能夠 排除寄生電容Cp對輸出電壓Vciut的檢測值施加影響的可能性。此外，在其它的實施方式中， 也可以從高阻抗部HI的電壓(輸入電壓V in)中生成與低阻抗部LOW的電壓(輸出電壓Vciut)相 等的電壓，并向電場屏蔽件12施加所生成的電壓。
[0070]此外，電壓計測裝置1也可以不具有運(yùn)算放大器15。
[0071]【效果的驗證:電磁場模擬】
[0072]如前述所述，在電壓計測裝置1中，內(nèi)側(cè)電極IIA生成的電場被外側(cè)電極IIB遮蔽。 [0073]因此，比外側(cè)電極IlB靠外側(cè)的電磁場即在外側(cè)電極IlB與電場屏蔽件12之間產(chǎn)生 的電磁場僅取決于外側(cè)電極IlB生成的電場，不受內(nèi)側(cè)電極IlA生成的電場的影響。因而，即 使在內(nèi)側(cè)電極IlA變形而內(nèi)側(cè)電極IlA生成的電場發(fā)生了變化的情況下，在外側(cè)電極IlB與 電場屏蔽件12之間產(chǎn)生的電磁場也不變化。
[0074] 在此，為了驗證該效果而示出對在電壓計測裝置1中產(chǎn)生的電磁場進(jìn)行了模擬的 結(jié)果。
[0075] 在模擬中，將內(nèi)側(cè)電極IIA和外側(cè)電極IIB的電位設(shè)定為IV。另外，將接線w和電場 屏蔽件12的電位設(shè)定為0V。而且，將接線w的直徑設(shè)定為_1_4,4φ. (l_4_._4..mm).、._9_.4φ. (9..4r_:>， 且在各自的設(shè)定下計算電壓計測裝置I中的電位和電場。接近于接線w的內(nèi)側(cè)電極IlA的形 狀根據(jù)接線w的直徑而變化。
[0076] 另外，為了與上述的計算結(jié)果進(jìn)行比較，也模擬了在參考例的電壓計測裝置9中產(chǎn) 生的電位和電場。電壓計測裝置9僅具有1個電極91，該電極91相當(dāng)于電壓計測裝置1的內(nèi)側(cè) 電極11A。即，電壓計測裝置1在不具有外側(cè)電極IlB這一點上與電壓計測裝置1不同（參照圖 4 的(b))〇
[0077] (1.模擬結(jié)果：電位）
[0078] 圖4的(a)(b)是示出對在電壓計測裝置1中產(chǎn)生的電位進(jìn)行了模擬的結(jié)果的等值 線圖。在圖4的(a)中，左圖表示接線w的直徑是Ι4.4φ (14.4.min)的情況下的電位，右圖表示 接線w的直徑是9.4φ (9.4mm)的情況下的電位。另外，圖4的(b)是示出對在電壓計測裝置9 中產(chǎn)生的電位進(jìn)行了模擬的結(jié)果的等值線圖。
[0079] 如圖4的(a)所示，在電壓計測裝置1中，在內(nèi)側(cè)電極IIA與外側(cè)電極IIB之間不存在 等電位線。另外，在外側(cè)電極IlB與電場屏蔽件12之間，等電位線的間隔和形狀不取決于接 線w的直徑。換言之，在外側(cè)電極IlB與電場屏蔽件12之間，等電位線的間隔和形狀不取決于 內(nèi)側(cè)電極IlA的形狀。
[0080]圖5的（a)是示出在圖4的（a)中以虛線表示的范圍（從外側(cè)電極IlB到屏蔽上部 12A)中的電位(V)的曲線圖。另外，圖5的(b)是示出在圖4的(b)中以虛線表示的范圍中的電 位(V)的曲線圖。電壓計測裝置1的在圖5的(a)中用虛線表示的范圍與電壓計測裝置9的在 圖5的(b)中用虛線表示的范圍對應(yīng)。
[0081] 根據(jù)圖5的（a)，在電壓計測裝置1中，在從外側(cè)電極IlB的位置(Omm)到屏蔽上部 12A的位置(6mm)的范圍中，電位(V)的高度不取決于接線w的直徑。即，該范圍中的電位(V) 的高度不取決于內(nèi)側(cè)電極IIA的形狀。
[0082]另一方面，如從圖5的（b)得知的那樣，在電壓計測裝置9中，在相同的范圍（0mm~ 6mm)中，電位(V)的高度取決于內(nèi)側(cè)電極IIA的形狀。
[0083] (2.模擬結(jié)果：電場）
[0084] 圖6的（a)是示出對在電壓計測裝置1中產(chǎn)生的電場進(jìn)行了模擬的結(jié)果的等值線 圖。另外，圖6的（b)是示出對在電壓計測裝置9中產(chǎn)生的電場進(jìn)行了模擬的結(jié)果的等值線 圖。
[0085] 如圖6的(a)所示，在外側(cè)電極IlB與電場屏蔽件12之間，等電位線的間隔和形狀不 取決于內(nèi)側(cè)電極IlA的形狀。
[0086] 圖7的（a)是示出在圖6的（a)中用虛線表示的范圍（從外側(cè)電極IlB到屏蔽上部 12A)中的電場(V/m)的曲線圖。另外，圖7的(b)是示出在圖6的(b)中用虛線表示的范圍中的 電場(V/m)的曲線圖。在圖7的(a)中用虛線表示的范圍與在圖7的（b)中用虛線表示的范圍 對應(yīng)。
[0087] 根據(jù)圖7的（a)，在電壓計測裝置1中，在從外側(cè)電極IlB的位置(Omm)到屏蔽上部 12A的位置(6mm)的范圍中，電場(V/m)的強(qiáng)度不取決于接線w的直徑。即，該范圍中的電場 (V/m)的強(qiáng)度不取決于內(nèi)側(cè)電極IlA的形狀。
[0088]另一方面，如從圖7的（b)得知的那樣，在電壓計測裝置9中，在形同的范圍（0mm~ 6mm)內(nèi)，電場(V/m)的強(qiáng)度取決于內(nèi)側(cè)電極IIA的形狀。
[0089] 根據(jù)圖5的(a)和圖7的(a)所示的曲線圖得知，在電壓計測裝置1中，不取決于內(nèi)側(cè) 電極IlA的形狀，電場屏蔽件12-外側(cè)電極IlB間的結(jié)合強(qiáng)度是恒定的。這表示即使在內(nèi)側(cè)電 極IlA已變形的情況下，在檢測探針11與電場屏蔽件12之間產(chǎn)生的寄生電容C ppl的電容值也 不變化。
[0090] 〔實施方式2〕
[0091] 如以下那樣根據(jù)圖8對本發(fā)明的其它的實施方式進(jìn)行說明。此外，為了方便說明， 對于與在所述實施方式1中說明的部件具有相同的功能的部件，標(biāo)記相同的符號并省略其 說明。
[0092]在所述實施方式1中，說明了檢測探針11的結(jié)構(gòu)，該檢測探針11除了根據(jù)接線w的 粗細(xì)而變形的內(nèi)側(cè)電極IlA之外還具有相對于電場屏蔽件12固定的外側(cè)電極11B(參照圖 1)。但是，檢測探針也可以構(gòu)成為僅具有1個電極，該電極能夠在將與電場屏蔽件之間產(chǎn)生 的寄生電容C ppl的電容值保持為恒定的狀態(tài)下進(jìn)行變形或者移動。
[0093]在本實施方式中，說明檢測探針的電極在保持相對于電場屏蔽件的相對位置的狀 態(tài)下進(jìn)行移動的結(jié)構(gòu)。在本結(jié)構(gòu)中，因為電極與電場屏蔽件之間的距離不變，因此在電極與 電場屏蔽件之間產(chǎn)生的寄生電容Cppl的電容值保持為恒定。
[0094]圖8是示出本實施方式的檢測探針21的結(jié)構(gòu)的外觀圖。如圖8所示，檢測探針21具 有由2根臂（第1臂250A、第2臂250B)構(gòu)成的夾緊部250(變形部）。夾緊部250能夠在第1臂 250A與第2臂250B之間把持具有不同直徑的各種接線w。
[0095] 如圖8所示，第1臂250A與第2臂250B利用聯(lián)結(jié)部260而相互聯(lián)結(jié)。聯(lián)結(jié)部260也可以 是例如螺旋彈簧。第1臂250A和第2臂250B能夠以聯(lián)結(jié)部260為支點進(jìn)行轉(zhuǎn)動。聯(lián)結(jié)部260對 第1臂250A和第2臂250B施加向縮短第1臂250A與第2臂250B之間的距離的方向作用的力。 [0096] 在第1臂250A、第2臂250B上分別配設(shè)有電極211和電場屏蔽件212。2個電極211電 連接。另外，2個電場屏蔽件212都與基準(zhǔn)電位點(GND)連接。此外，電極211和電場屏蔽件212 也可以配置于第1臂250A和第2臂250B中的任意一方。
[0097]當(dāng)接線w被夾緊部250把持時，配設(shè)于第1臂250A和第2臂250B的電極211與接線w接 近。因此，在電極211與接線W之間，產(chǎn)生耦合電容α。利用在接線W內(nèi)流動的交流，在電極211 中感應(yīng)出感應(yīng)電壓。
[0098] 雖未圖示，但在第1臂250Α和第2臂250Β中的至少一方內(nèi)置有被電場屏蔽件212覆 蓋的電路EC(參照圖2)。電極211與電路EC電連接，在電極211中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓作為輸入電 壓Vin輸入給電路EC。電路EC將作為輸入電壓V in的施加給檢測電阻R1的分壓的輸出電壓Vout 輸出給導(dǎo)出部13(參照圖2)。導(dǎo)出部13根據(jù)從電路EC輸出的輸出電壓Vciut導(dǎo)出計測對象電壓 I。此外，導(dǎo)出部13既可以存在于檢測探針21的內(nèi)部，也可以存在于外部。
[0099]根據(jù)檢測探針21的結(jié)構(gòu)，電極211和電場屏蔽件212被配設(shè)于第1臂250A和第2臂 250B。因此，即使在第1臂250A和第2臂250B根據(jù)被夾緊部250把持的接線w的直徑而移動了 的情況下，電極211與電場屏蔽件212也將相對的位置維持為恒定。準(zhǔn)確的說，配設(shè)于第1臂 250A的電極211與電場屏蔽件212之間的相對的位置、以及配設(shè)于第2臂250B的電極211與電 場屏蔽件212之間的相對的位置分別被維持為恒定。
[0100] 因而，在電極211與電場屏蔽件212之間產(chǎn)生的寄生電容Cppl的電容值被保持為恒 定。
[0101] 〔補(bǔ)充〕
[0102] 如所述那樣，耦合電容α的電容值越大，計測對象電壓I的誤差就越小。在此，從理 論上說明其根據(jù)。
[0103] 在圖2所示的電路EC中，計測對象電壓Vl用以下的數(shù)學(xué)式表示。
[0104] 【數(shù)學(xué)式2】
[0105]
[0106]
[0107] 在此，當(dāng)電路EC是第1狀態(tài)時，設(shè)定輸出到導(dǎo)出部13的電流為I!、輸出電壓為Vciutl， 當(dāng)電路EC是第2狀態(tài)時，設(shè)定輸出到導(dǎo)出部13的電流為12、輸出電壓為Vciut2。另外，設(shè)定電容 器C 2的電容值比電容器&的電容值充分大(&<<0〇。
[0108] 當(dāng)將數(shù)學(xué)式(2)代入數(shù)學(xué)式(1)時，
[0109] Γ救受
[0110]
[0111]
[0112]
[0113]
[0114]
[0115]
[0116]
[0117]
[0118]
[0119]
[0120]
[0121]
[0122]
[0123]
[0124]圖9在曲線圖中示出計測對象電壓凡的絕對值的2次微分d 1112/da與耦合電容α 之間的關(guān)系。根據(jù)該圖所示的曲線圖得知，親合電容Cl的電容值越大，d I VlI 2MCl的變動就 越小。由此，從理論上導(dǎo)出耦合電容α的電容值越大，計測對象電壓Vl的計測值的變動和誤 差就越小。
[0125] 本發(fā)明不限于上述的各實施方式，能夠在權(quán)利要求所示的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變更， 關(guān)于通過適當(dāng)組合分別公開于不同的實施方式的技術(shù)方案而獲得的實施方式，也包含于本 發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
[0126] 〔總結(jié)〕
[0127] 如以上那樣，本發(fā)明的一個方式的非接觸電壓計測裝置具有探針，當(dāng)使該探針以 不接觸的方式接近上述導(dǎo)體以使得在該探針的電極與導(dǎo)體之間產(chǎn)生耦合電容時，根據(jù)經(jīng)由 該探針輸入到電路的電壓信號來計測施加到上述導(dǎo)體的計測對象電壓，其中，具有電場屏 蔽件，該電場屏蔽件通過覆蓋上述電路的至少一部分來屏蔽入射到上述電路的電場，上述 探針根據(jù)上述導(dǎo)體的形狀而變形且將在上述電極與上述電場屏蔽件之間產(chǎn)生的寄生電容 的電容值維持為恒定。
[0128] 根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，探針?biāo)哂械碾姌O能夠變形。具體地說，可以設(shè)為電極能夠變形 以使得緊貼導(dǎo)線(導(dǎo)體)的外線覆蓋件。另外，探針即使在電極已變形的情況下，也將在電極 與電場屏蔽之間產(chǎn)生的寄生電容的電容值維持為恒定。
[0129] -般來說，在探針的電極與電場屏蔽件之間產(chǎn)生的寄生電容對計測對象電壓的計 測精度施加的影響通過校準(zhǔn)來排除。但是，在以往的結(jié)構(gòu)中，由于電極的變形的程度變化， 因而電極與電場屏蔽件之間的距離也變化，其結(jié)果為，在電極與電場屏蔽件之間產(chǎn)生的寄 生電容的電容值也變化。因此，在以往的結(jié)構(gòu)中，存在計測對象電壓的計測精度根據(jù)電極的 變形程度而變化的問題。
[0130] 另一方面，根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，即使在探針的變形程度變化了的情況下，在電極與電 場屏蔽件之間產(chǎn)生的寄生電容的電容值也不變化。
[0131]因此，能夠以恒定的精度計測直徑的粗細(xì)不同的各種導(dǎo)線的計測對象電壓。
[0132] 在本發(fā)明的其它方式的非接觸電壓計測裝置中，上述探針也可以具有:能夠根據(jù) 上述導(dǎo)體的形狀而變形的第1電極;和保持相對于上述電場屏蔽件的相對位置的第2電極。 上述第1電極與上述第2電極電連接，上述第2電極配置于能夠遮蔽在上述第1電極與上述電 場屏蔽件之間產(chǎn)生的電場的位置。
[0133] 根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，探針的第2電極保持相對于電場屏蔽件的相對位置。探針的第1電 極根據(jù)導(dǎo)體的形狀而變形。
[0134] 即使在第1電極變形了的情況下，第2電極與電場屏蔽件之間的距離也不變化。因 此，在第2電極與電場屏蔽件之間產(chǎn)生的寄生電容的電容值也不變化。因而，不管第1電極如 何變形，在第2電極與電場屏蔽件之間產(chǎn)生的寄生電容中流動的漏電流的量也不變化。
[0135] 因而，在第2電極與電場屏蔽件之間產(chǎn)生的寄生電容中流動的漏電流的總量不依 賴于第1電極的變形程度而是恒定的。
[0136] 而且，根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，第2電極配置于能夠遮蔽在第1電極與電場屏蔽件之間產(chǎn) 生的電場的位置。因此，因為在第1電極與電場屏蔽件之間產(chǎn)生的寄生電容中沒有漏電流流 動，因此在探針與電場屏蔽件之間流動的漏電流的總量減少，計測對象電壓的計測精度得 到提尚。
[0137] 另外，在上述的結(jié)構(gòu)中，非接觸電壓計測裝置也可以構(gòu)成為，從第2電極到電場屏 蔽件的距離比從第1電極到電場屏蔽件的距離近。
[0138] 在該結(jié)構(gòu)中，在第1電極與電場屏蔽件之間產(chǎn)生的寄生電容的電容值與在第2電極 與電場屏蔽件之間產(chǎn)生的寄生電容的電容值相比較小。因此，第1電極與電場屏蔽件之間產(chǎn) 生的寄生電容的電容值在探針與電場屏蔽件之間產(chǎn)生的寄生電容的電容值整體中所占的 比例變小。因而，當(dāng)在第1電極與電場屏蔽件之間產(chǎn)生的寄生電容的值發(fā)生了變化時，能夠 抑制該變化對計測對象電壓的計測精度施加的影響。
[0139] 在本發(fā)明的其它方式的非接觸電壓計測裝置中，上述探針也可以具有能夠根據(jù)上 述導(dǎo)體的形狀而變形的變形部，上述變形部利用聯(lián)結(jié)部而相互聯(lián)結(jié)且由以上述聯(lián)結(jié)部為支 點轉(zhuǎn)動的多個臂構(gòu)成，在多個上述臂中的至少1個上，以恒定的距離分開配置有上述電極和 上述電場屏蔽件。
[0140]根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，電極和電場屏蔽件配置于根據(jù)導(dǎo)體的形狀而變形的變形部所具 有的臂上。當(dāng)變形部變形時，變形部的臂移動。因為電極與電場屏蔽件以恒定的距離分開配 置于相同的臂上，因此，當(dāng)臂移動時，電極能夠維持相對于電場屏蔽件的相對的位置。
[0141] 因而，不管臂如何移動，在電極與電場屏蔽件之間產(chǎn)生的寄生電容中流動的漏電 流的量都不變化。因此，能夠以恒定的精度計測計測對象電壓而不依賴于臂的移動量。
[0142] 產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0143] 本發(fā)明能夠用于如下的電壓計測裝置中，該電壓計測裝置以不與導(dǎo)線接觸的方式 計測在被絕緣覆蓋的接線內(nèi)的導(dǎo)線中流動的交流的電壓。
[0144] 標(biāo)號說明
[0145] w:接線（導(dǎo)體）；EC:電路;Vl :計測對象電壓；1:非接觸電壓計測裝置；11:檢測探針 (探針）；21:檢測探針(探針）；211:電極；11A:內(nèi)側(cè)電極（第1電極外側(cè)電極(第2電 極）；12:電場屏蔽件;212:電場屏蔽件;250:夾緊部(變形部）；250A:第1臂（臂）；250B:第2臂 (臂）；260:聯(lián)結(jié)部。
【主權(quán)項】
1. 一種非接觸電壓計測裝置，該非接觸電壓計測裝置具有探針，當(dāng)使該探針以不接觸 的方式接近導(dǎo)體以使得在該探針與上述導(dǎo)體之間產(chǎn)生耦合電容時，根據(jù)經(jīng)由該探針輸入到 電路中的電壓信號來計測施加給上述導(dǎo)體的計測對象電壓， 其特征在于， 該非接觸電壓計測裝置具有電場屏蔽件，該電場屏蔽件通過覆蓋上述電路的至少一部 分而屏蔽入射到上述電路的電場， 上述探針具有根據(jù)上述導(dǎo)體的形狀而變形或者移動的電極，且將在上述電極與上述電 場屏蔽件之間產(chǎn)生的寄生電容的電容值維持為恒定。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸電壓計測裝置，其特征在于， 上述探針具有： 第1電極，其能夠根據(jù)上述導(dǎo)體的形狀而變形；以及 第2電極，其保持相對于上述電場屏蔽件的相對位置， 上述第1電極與上述第2電極電連接， 上述第2電極被配置于能夠遮蔽在上述第1電極與上述電場屏蔽件之間產(chǎn)生的電場的 位置。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸電壓計測裝置，其特征在于， 上述探針具有能夠根據(jù)上述導(dǎo)體的形狀而變形的變形部， 上述變形部由多個臂構(gòu)成，上述多個臂利用聯(lián)結(jié)部而相互聯(lián)結(jié)，以上述聯(lián)結(jié)部為支點 進(jìn)行轉(zhuǎn)動， 在上述多個臂中的至少1個臂上，以恒定的距離分開配置有上述電極和上述電場屏蔽 件。
【文檔編號】G01R15/06GK106062569SQ201580011383
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2015年2月4日 公開號201580011383.5, CN 106062569 A, CN 106062569A, CN 201580011383, CN-A-106062569, CN106062569 A, CN106062569A, CN201580011383, CN201580011383.5, PCT/2015/53148, PCT/JP/15/053148, PCT/JP/15/53148, PCT/JP/2015/053148, PCT/JP/2015/53148, PCT/JP15/053148, PCT/JP15/53148, PCT/JP15053148, PCT/JP1553148, PCT/JP2015/053148, PCT/JP2015/53148, PCT/JP2015053148, PCT/JP201553148
【發(fā)明人】今井纮, 松浦圭記, 德崎裕幸, 荻本真央, 川上悟郎, 富田公平, 岡村篤宏
【申請人】歐姆龍株式會社