(57)【要約】【課題】高周波電流を検出可能な電流電圧測定用センサを提供する。【解決手段】電流電圧測定用センサ１は、被測定対象を通じて電流が流れる電流流路に電気的に接続可能な発光素子１３と、測定装置に電気的に接続可能なＣｄＳ光センサ１２と、遮光性材料から構成されるケース１１とを備えており、ケース１１内に発光素子１３とＣｄＳ光センサ１２が封止された構成である。電流により発光素子１３が発光し、ＣｄＳ光センサ１２がその光を受光して電流の強さに応じた抵抗値に変化する。この抵抗値が測定装置で読み取られることにより、電流値等の測定をしている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定対象を通じて電流が流れる電流流路に電気的に接続可能な発光素子と、
測定装置に電気的に接続可能なＣｄＳ光センサと、
遮光性材料から構成されるケースと、を備え、
前記ケース内に前記発光素子と前記ＣｄＳ光センサが封止され、
前記電流で前記発光素子を発光させ、前記ＣｄＳ光センサが前記発光を受光して前記電流に応じた抵抗値に変化する、
ことを特徴とする電流電圧測定用センサ。
【請求項２】
前記発光素子の発光部と前記ＣｄＳ光センサの受光部が対向して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電流電圧測定用センサ。
【請求項３】
前記発光素子がフィラメントランプであることを特徴とする請求項１に記載の電流電圧測定用センサ。
【請求項４】
前記発光素子がＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）であることを特徴とする請求項１に記載の電流電圧測定用センサ。
【請求項５】
前記ＬＥＤの端子はトランスを構成して前記電流流路に接続可能であることを特徴とする請求項４に記載の電流電圧測定用センサ。
【請求項６】
前記ケースの内壁が光反射性素材で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電流電圧測定用センサ。
【請求項７】
被測定対象を通じて電流が流れる電流流路に電気的に接続可能な発光素子と、
測定装置に電気的に接続されるＣｄＳ光センサと、
遮光性材料から構成されるケースと、を備え、
前記ケース内に前記発光素子と前記ＣｄＳ光センサが封止され、
前記電流で前記発光素子を発光させ、前記ＣｄＳ光センサが前記発光を受光して前記電流に応じた抵抗値に変化し、前記測定装置が前記抵抗値を読み取って電流値或いは電圧値を測定する、
ことを特徴とする電流電圧測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定対象と電気的に絶縁して電流・電圧を測定する際に用いる電流電圧測定用センサ、及びこれを用いた測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、大量の信号を高速度で送受信する機器等、種々の製品において、高周波信号（高周波電流）が利用されている。また、体内に飲み込まれるカプセル内視鏡やＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグ等、無線により外部の電力供給装置から非接触で電力が供給される機器等の開発が進められている。
【０００３】
このような機器の開発段階では、各機器の電子回路基板に実装されたＩＣや抵抗やコイル等の受動素子等にどの程度の大きさの電流が流れているか、或いはどの程度の大きさの電力を供給できているのかを調べるために、電流或いは電圧を測定する必要がある。
【０００４】
上述の場合、従来では、シャント抵抗と高周波オシロスコープを用いる方法がある。
【０００５】
また、ＩＣや抵抗やコイル等の受動素子等が実装されている電子回路基板全体が、接地されていない場合においても、電流或いは電圧を測定する必要がある。
【０００６】
上述の場合、絶縁できるオシロスコープをチャンネル毎に用いる方法によって高周波電流や電圧の測定が行われている。また、絶縁可能な電流プローブを用いて測定する方法がある。
【０００７】
その他、特許文献１等に示される発光素子と受光素子とが封止されたフォトカプラを用いて行うことも考えられる。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−２５９５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
シャント抵抗と高周波オシロスコープを用いて非接地状態のＩＣや受動素子等の高周波電流を測定する場合、感電防止のためにオシロスコープを接地させる必要があるが、オシロスコープの一つの端子は接地されている構造をとるため、オシロスコープを介して接地側に大地を介して流れる電流ルートができてしまい、正確な電流値を測定できなかった。また、トランスを介した回路の二次側の電圧を測りたいときなどでも、本来接地されないはずの二次側が接地されてしまうために、正しい電流値の測定が困難である。
【００１０】
また、絶縁可能な高周波オシロスコープは高周波電圧の測定は可能であるが、このような高周波オシロスコープは、複雑な処理を行う回路が組み込まれるため、極めて高価という問題がある。また、測定周波数の上限も低い。このため、複数チャンネルを測定するには非常にコストがかかるという問題がある。
【００１１】
更に、電流プローブを用いる方法は、複雑な処理を行う回路が組み込まれるため、極めて高価という問題がある。このため、複数チャンネルを測定するには非常にコストがかかるという問題がある。また、このような電流プローブは大型であるため、小さな装置等の電流検出をする際等、扱いにくいといった問題もある。
【００１２】
特許文献１等に開示されるフォトカプラは信号検出用であり、電流値や電圧値を測定する際に用いることは何ら開示されていない。また、このような一般的なフォトカプラでは、高感度の光応答性が求められるので、受光素子として光応答性の高いフォトダイオードが用いられている。この光応答性の高さから、フォトダイオードは一定の抵抗値を示さないため、高周波電流或いは電圧の測定に用いることはできない。
【００１３】
本発明は上記事項に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構造で安価な電流電圧測定用センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の観点に係る電流電圧測定用センサは、被測定対象を通じて電流が流れる電流流路に電気的に接続可能な発光素子と、
測定装置に電気的に接続可能なＣｄＳ光センサと、
遮光性材料から構成されるケースと、を備え、
前記ケース内に前記発光素子と前記ＣｄＳ光センサが封止され、
前記電流で前記発光素子を発光させ、前記ＣｄＳ光センサが前記発光を受光して前記電流に応じた抵抗値に変化する、ことを特徴とする。
【００１５】
また、前記発光素子の発光部と前記ＣｄＳ光センサの受光部が対向して配置されていることが望ましい。
【００１６】
また、前記発光素子がフィラメントランプであってもよい。
【００１７】
また、前記発光素子がＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）であってもよい。
【００１８】
また、前記ＬＥＤの端子はトランスを構成して前記電流流路に接続可能であってもよい。
【００１９】
また、前記ケースの内壁が光反射性素材で形成されていてもよい。
【００２０】
本発明の第２の観点に係る電流電圧測定装置は、被測定対象を通じて電流が流れる電流流路に電気的に接続可能な発光素子と、
測定装置に電気的に接続されるＣｄＳ光センサと、
遮光性材料から構成されるケースと、を備え、
前記ケース内に前記発光素子と前記ＣｄＳ光センサが封止され、
前記電流で前記発光素子を発光させ、前記ＣｄＳ光センサが前記発光を受光して前記電流に応じた抵抗値に変化し、前記測定装置が前記抵抗値を読み取って電流値或いは電圧値を測定する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る電流電圧測定用センサによれば、発光素子とＣｄＳ光センサを遮光性材料から構成されるケース内に封止した簡易な構造であるため、安価に提供できる。そして、ＣｄＳ光センサは周波数追従性が低いことから、高周波電流によって発光素子がオン・オフを繰り返す光を発しても、ＣｄＳ光センサは常時一定の光量の光を受光している状態となり、一定の抵抗値の抵抗器として機能する。この抵抗値を、一般的なテスター等を用いて測定することで、高周波電流を測定できる利点がある。
【００２２】
更に、発光素子とＣｄＳ光センサとは、電気的に導通していない。これにより、発光素子が接続し、被測定対象に電流が流れる電流流路と、ＣｄＳ光センサが電気的に接続し、測定装置に電流が流れる測定流路とは完全に絶縁した状態であるため、正確な電流値等の測定を実現している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る電流電圧測定用センサについて説明する。電流電圧測定用センサ１は、図１の外観図、及び図２の断面図に示すように、ケース１１、ＣｄＳ光センサ１２、発光素子１３、配線１４ａ、１４ｂ、配線１５ａ、１５ｂを備える。
【００２４】
ケース１１は、発光素子１３からの発光を外部に漏らすことなく、ＣｄＳ光センサ１２に受光させる機能を有する。このため、ケース１１は、光を透過させない遮光性材料から構成される。
【００２５】
また、被測定対象から電気的に絶縁して電流・電圧を測定するものゆえ、発光素子１３とＣｄＳ光センサ１２とが短絡しないよう、ケース１１は絶縁性材料から構成される。
【００２６】
また、発光素子１３が発光する際には発熱を伴うので、この発熱で溶解しない程度の耐熱性を有する材料から構成されることが好ましい。
【００２７】
このような材料として、例えば、エポキシ樹脂やポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられる。
【００２８】
発光素子１３には、配線１５ａ、１５ｂが接続されており、配線１５ａ、１５ｂは、被測定対象を通じて電流が流れる電流流路に接続される。そして、電流流路を流れる電流が配線１５ａ、１５ｂを介して発光素子１３に供給されると、発光素子１３が供給された電気信号を光信号に変換、即ち発光する。
【００２９】
このように発光素子１３は、配線１５ａ、１５ｂを介して電流流路に電気的に接続可能であり、被測定対象に対して並列或いは直列に接続される。発光素子１３が被測定対象に対して並列に接続されると、被測定対象に印可される電圧と発光素子１３に印可される電圧は等しいことから、後述のＣｄＳ光センサ１２との組み合わせによって、被測定対象に印可されている電圧値の測定に用いられる。一方、発光素子１３が被測定対象に直列に接続されると、被測定対象に流れる電流と発光素子１３に流れる電流が等しいことから、後述のＣｄＳ光センサ１２との組み合わせによって、被測定対象に流れている電流値の測定に用いられる。
【００３０】
なお、ここで電流流路とは、電源供給により電流が流れるラインをいい、容量結合のように、一部のラインに非接触の箇所があってもよい。また、被測定対象とは、電源供給され、供給されている電流値等が測定される素子、例えば、各種回路基板に実装されたＩＣ等の素子、或いは、体内に取り込まれ、体外から非接触で電力が供給される内視鏡カプセル内に用いられる素子や、非接触で電力や信号の送受信を行うＲＦＩＤタグ内に埋め込まれる素子等である。
【００３１】
発光素子１３に電流（交流電流）が供給されると、発光素子１３からオン・オフを高速に繰り返す光を発することになる。周波数が高い電流が流れると、肉眼では発光素子１３からの光の点滅は見えず、単に継続して光っているように見える。いわば、一定の光量の光を連続して発しているとみなすことができる。そして、この光は電流の振幅が大きくなると、より強い光となって現れる。供給される電流の周波数によって、電流振幅（又は電圧）と光の強さの関係式はそれぞれ異なるが、それぞれの周波数において電流振幅（又は電圧）と光の強さは特定の関係にある。
【００３２】
発光素子１３は、この特定の関係にある光をＣｄＳ光センサ１２に放出することにより、後述するように、ＣｄＳ光センサ１２が受光する光量に応じ、一定値の抵抗器として機能する。
【００３３】
発光素子１３として、フィラメントランプ（フィラメント電球）或いはＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を用いることができる。
【００３４】
フィラメントランプ、ＬＥＤは使用用途によって適宜選択して用いればよい。例えば、回路途中に入れる場合（所謂通過型）、フィラメントランプを用いる方が望ましい。
【００３５】
フィラメントランプは極性がないことから、高周波電流が流れた場合でも、流れる電流の向きが切り替わる際に、逆回復に伴うリンギングが起こらず、電流にノイズが加わることがない。一方、ＬＥＤの場合、ダイオードとみなされるので、ＬＥＤに高周波電流が流れると、流れる電流の向きが切り替わる際に逆回復に伴うリンギングが生じ、電流にノイズを加えてしまう。このため、ＬＥＤは通過型には適さない。
【００３６】
ＣｄＳ光センサ１２は、発光素子１３からの発光を受光して、再度電気信号に変換する。発光素子１３に入力された入力信号（電流）の強度に応じてＣｄＳ光センサ１２の抵抗値が変化し、後述するように、この抵抗値を配線１４ａ、１４ｂを介して不図示の測定装置で読み取ることで、電流値等の測定を実現している。
【００３７】
ＣｄＳ光センサ１２は、硫化カドミウムを主成分とする光電導素子の一種であり、受光する光量により抵抗値が変化する特性を備えている。受光する光量が大きいほど、ＣｄＳ光センサ１２自体の抵抗成分が小さくなる性質があり、ＣｄＳ光センサ１２が受光する光量とＣｄＳ光センサ１２の抵抗値も特定の関係にある。これは、数１０ＭＨｚの高周波に対してもこの性質を有する。
【００３８】
ＣｄＳ光センサ１２は、フォトダイオード等の受光素子に比べ、周波数追従性が低い。周波数追従性が低いことにより、数１０Ｈｚ以上の高周波電流を受けて発光素子１３がオン・オフを繰り返す光を発している場合では、ＣｄＳ光センサ１２は、絶えず一定の光量の光を受光している状態となる。このため、ＣｄＳ光センサ１２は、一定の抵抗値の抵抗器として機能する。
【００３９】
このように、発光素子１３に電流が供給される場合、この発光した光のすべてをＣｄＳ光センサ１２に受光させることで、発光素子１３に供給された電流量に対応するＣｄＳ光センサ１２の抵抗値が観測できる。供給される電流に対する発光素子１３の光量と、光量に対するＣｄＳ光センサ１２の抵抗値との関係（換言すれば、発光素子１３に供給される電流の電流値と、ＣｄＳ光センサ１２の抵抗値との関係）が解っていれば、測定時の抵抗値から被測定対象に流れている電流値を導くことができる。電圧値に対しても同様である。
【００４０】
測定装置としては、一般に市販されている抵抗値を読み取り可能なテスターを用いることができる。また、一般に市販されているテスターには表示器が備えられており、表示器は別途用意する必要もない。このテスターにＣｄＳ光センサ１２を接続しておけば、テスターに備えられた表示器にＣｄＳ光センサ１２の抵抗値が表示される。また、一般に市販されているテスターは電池駆動であるため、テスターを接地する必要がない。更に、ＣｄＳ光センサ１２と発光素子１３とが絶縁されているため、被測定対象を通じて電流が流れる電流流路と、テスターを通じて電流が流れる測定流路とが完全に絶縁した状態にある。
【００４１】
特に、１ＭＨｚ以上の高周波電流を測定する場合には、電流流路と測定流路とが絶縁されていない場合、測定流路にコモンモードのノイズ電流が流れてしまうため、正確な電流や電圧を測定できない。このため、測定流路は電流流路から絶縁されている必要がある。しかし、電流電圧測定用センサ１では、上述のようにＣｄＳ光センサ１２と発光素子１３とが絶縁されているため、更に、測定装置として用いるテスターが接地不要であることから、電流流路と測定流路は完全に絶縁した状態である。これにより、測定流路にノイズ電流が流れることなく、正確な電流値等の測定を実現している。
【００４２】
また、上記の電流電圧測定用センサ１は、ケース１１内に発光素子１３とＣｄＳ光センサ１２を封止した簡単な構造であるため、極めて小さく構成することができ、電流プローブが入りにくい小型回路内にも入れることができる。例えば、被測定対象としてＩＣが回路基板に実装されている場合、あらかじめ回路基板に、ＩＣに電気的に接続するように電流電圧測定用センサ１を直列或いは並列に設置しておくこともできる。
【００４３】
また、発光素子１３とＣｄＳ光センサ１２とは、発光素子１３の発光部とＣｄＳ光センサ１２の受光部とが対向するように配置されることが望ましい。発光素子１３からの光が効率よくＣｄＳ光センサ１２に受光されるからである。
【００４４】
また、図３に示すように、ケース１１内壁を光反射性素材１６から構成してもよい。発光素子１３が発する光は、余すことなくＣｄＳ光センサ１２に受光されるので、ＣｄＳ光センサ１２の抵抗値の変化が大きくなり、これに伴って高感度な測定が可能になる。なお、この場合、ケース１１内壁に光反射性素材１６を塗布、或いは貼着させる等、公知の方法を用いればよい。
【００４５】
また、図４に示すように、発光素子１３としてＬＥＤを用いる場合、ＬＥＤの端子（配線）がトランスを構成するようにしてもよい。例えば、ＬＥＤの端子を巻線１７とし、電流流路に接続する配線を巻線１９とし、そしてそれぞれの巻線１７、１９にループ状の鉄等の磁性体を素材とする芯材１８を貫通させて配置させることができる。ここで、巻線１７の巻数を巻線１９の巻数よりも多くしておくことで、巻線１９に印可される電圧が小さい場合でもＬＥＤを発光させることができる。ＬＥＤを発光させるためには凡そ１．５Ｖの印加電圧が必要であるが、上記のようにトランスを構成することで凡そ０．８Ｖ以上の印加電圧で発光させることができ、印加電圧が低い回路等に実装された素子の電圧或いは電流を測定する際に有効である。図４では、トランスをケース１１内に配置した例であるが、ケース１１の外部で同様にトランスを構成してもよい。
【００４６】
（実施の形態２）
実施の形態２に係る電流電圧測定装置について説明する。図５に示すように、電流電圧測定装置４は、電流電圧測定用センサ５と、測定装置６から構成される。電流電圧測定用センサ５のＣｄＳ光センサから引き出された配線１４ａ、１４ｂが測定装置６の端子４２に接続している。
【００４７】
測定装置６は、上記実施の形態１と同様に一般に市販されているテスターを用いればよい。測定装置６は表示部４１を備えており、この表示部４１に測定したＣｄＳ光センサの抵抗値、被測定対象に流れる電流値や電圧値が表示される。
【００４８】
なお、配線１４ａ、１４ｂは、測定装置６と脱着可能に構成されていてもよい。また、測定装置６のその他の構成、及び電流電圧測定用センサ５の構成については、前述した実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【実施例１】
【００４９】
図１及び図２に示す電流電圧測定用センサを試作した。電流電圧測定用センサは、発光素子としてフィラメントランプを用いた。
【００５０】
ＣｄＳ光センサの受光部とフィラメントランプの発光部を対向させて半透明アクリルボンドで接着し、ケースとして遮光性材料である白色エポキシ樹脂で、発光素子から発せられる光が漏れないよう封止した。
【００５１】
用いたＣｄＳ光センサは、Ｓｉｌｏｎｅｘ  ＮＯＲＰＳ−１２  タイプＣｄＳであり、このＣｄＳ光センサの特性は、抵抗範囲５．５〜１０００ｋΩ、定格電圧Ｖａｃ  Ｖｄｃ ２５０（２５０）  電力消失  ２５０ｍＷ  ピーク波長５５０ｎｍである。
【００５２】
また、フィラメントランプは、定格電圧６Ｖ、定格電流５５ｍＡ、直径５ｍｍ、長さ１４ｍｍ、標準寿命１００００ｈ、輝度１ｌｕｍｅｎｓ（ｖｃｈ  ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ製）である。
【００５３】
（１）電流電圧測定用センサの作成と特性試験
電流電圧測定用センサの特性を、図６に示す回路にて測定した。
【００５４】
ＲＦ発振器２１は、岩通製ＳＧ−４１０５、電流測定用抵抗２３は、金属皮膜抵抗１Ω（誤差５％）、オシロスコープ２２は、横河電機株式会社製  ＤＬ１６２０  ２００ＭＳ／ｓ、測定装置２４は、抵抗測定用テスター（三和電気計器  ＰＣ５００  基本確度０．０８％）である。
【００５５】
図６に示す回路にて、ＲＦ発振器から１０Ｈｚ、１ｋＨｚ、１００ｋＨｚ、１０ＭＨｚ、１５ＭＨｚの周波数の電流を流し、各周波数において、オシロスコープ２２で測定した電流と、測定装置２４（以下、テスター）で測定したＣｄＳ光センサの抵抗値との関係を図７〜図１１に示す。図７はＲＦ発振器２１から１０Ｈｚの交流電流を流した測定結果、図８はＲＦ発振器２１から１ｋＨｚの交流電流を流した測定結果、図９はＲＦ発振器２１から１００ｋＨｚの交流電流を流した測定結果、図１０はＲＦ発振器２１から１０ＭＨｚの交流電流を流した測定結果、図１１はＲＦ発振器２１から１５ＭＨｚの交流電流を流した測定結果である。
【００５６】
図７〜図１１をみると、オシロスコープ２２で測定した電流と、テスターで測定したＣｄＳ光センサの抵抗値との関係は、いずれも特定の関係にあることがわかる。用いたＲＦ発信器２１の周波数上限値、最大出力電流の制限のため、１５ＭＨｚ以下の限られた電流値でしか測定していないが、１０ＭＨｚを超える高周波電流を流した場合でも、他の周波数の電流を流した場合と同様の形状の曲線となっていることから、電流とＣｄＳ光センサにおける抵抗値の間には、特定の関係が表れていることがわかる。
【００５７】
図７〜図１１の各図に示す電流値と抵抗との関係から、各周波数における電流値の換算式が導かれる。各周波数における電流値の換算式は、図７〜図１１の各図に記す。
【００５８】
（２）電流測定試験
続いて、上述の電流電圧測定用センサを用い、図１２に示す任意のインピーダンス（可変抵抗２５）を有する回路を構成して、回路に流れる高周波電流の測定が可能か否か検証した。可変抵抗２５は、１Ω〜１ｋΩの固定金属被膜抵抗を差し替えて用いた。
【００５９】
ＲＦ発振器２１から、１００Ｈｚ、１０ｋＨｚ、１ＭＨｚ、１０ＭＨｚ、１５ＭＨｚの周波数の電流を流し、それぞれの周波数について可変抵抗の抵抗値を変化させながら、電流の測定を行った。電流測定実験を行った結果を表１に示す。
【表１】
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【００６０】
表１をみると、電流電圧測定用センサを用い、テスターで測定した抵抗値から換算した電流値と、オシロスコープで測定した電流値が誤差４％以内で一致していることがわかる。このように、電流電圧測定用センサを用いることによって高周波電流の測定ができることを実証した。
【実施例２】
【００６１】
凡そ８００ｋＨｚ以上の高周波になると、電圧の測定においても、測定器側コモンモード電流が流れてしまうため絶縁して測定する必要がある。特に生体中に触れられていたり、埋め込まれる電子機器中の電圧や電流の計測においては顕著である。このような実情を踏まえ、ここでは、図１３に示す装置を用い、水槽中の食塩水に誘導された高周波電圧を測定する実験を行った。
【００６２】
１４．５ｃｍ×１４．５ｃｍ×１４．５ｃｍのアクリル製の水槽３１に生理食塩水３２（高さ８．５ｃｍ）を入れ、水槽３１の対になる２面に、一対のステンレス製８．５ｃｍ角型の電極３３ａ、３３ｂを配置し、電圧を印可した。この生理食塩水３２の中に、電流電圧測定用センサ７を入れ、電流電圧測定用センサ７に印可された電圧を測定した。
【００６３】
なお、用いた電流電圧測定用センサ７を図１４、及び図１５に示す。電流電圧測定用センサ７は、外径２．７×３．５×１．７ｃｍのポリエチレン容器（中は空気）をケース１１として用い、ケース１１表面に電極としてステンレス製の一対の電極板２０ａ、２０ｂ（２ｃｍ角）を貼り付けてある。電極板２０ａ、２０ｂは配線１５ａ、１５ｂにて発光素子と接続している。発光素子として、ＬＥＤ（丸形高輝度ＬＥＤランプ  ＳＬＩ−５６０ＵＴピーク波長λＰ＿Ｔｙｐ．（ｎｍ）６３０＠２０ｍＡ  順方向電圧ＶＦ＿Ｔｙｐ．（Ｖ）１．９＠２０ｍＡ（ローム社製））を用いた。Ｃｄｓ光センサ１２からの配線１４ａ、１４ｂは、測定装置２４（抵抗測定用テスター  三和電気計器  ＰＣ５００  基本確度０．０８％）に接続した。その他の機器等については、実施例１で用いた機器を使用した。
【００６４】
また、電流電圧測定用センサ７の電圧−抵抗特性は、あらかじめ図６に示す回路を用いて測定した。この電流電圧測定用センサ７の電圧−抵抗特性は、表２の通りである。
【表２】
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【００６５】
図１６の平面図に示すように、電流電圧測定用センサ７の位置をＡ〜Ｄの４カ所に配置し、それぞれの配置場所にて、誘導電圧を測定した。Ａ〜Ｄの配置場所に電流電圧測定用センサ７を配置した状態で、ＲＦ発振器２１から一対の電極３３ａ、３３ｂ間に周波数１０ＭＨｚの高周波電流を印加した。その結果を表３に示す。
【表３】
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【００６６】
換算電圧値からは、電流電圧測定用センサ７を図１６中の電極に近いＢとＣの位置に配置した場合に最も大きな値を示し、電極から遠いＡの位置に配置した場合にやや小さくなり、最も電極から遠いＤに配置した場合は、Ａよりもより小さい値となっている。電流密度は、物理現象的に電極３３ａ、３３ｂの電極の近くで最も高くなり、水槽３１の中央部のＡの位置ではやや小さくなり、電極３３ａ、３３ｂから遠いＤでは最も小さくなることから、この表３の結果は、物理現象を正しく表わしていると考えられる。また、Ａ〜Ｄの間の小さな電圧の変化も、測定することができていることがわかる。
【実施例３】
【００６７】
続いて、発光素子としてフィラメントランプを用いて作製した電流電圧測定用センサを用いて、前述の実施例２と同様に測定を行った。用いた電流電圧測定用センサは、発光素子として実施例１で用いたフィラメントランプを使用した他は、図１４、図１５と同様の構成にて作製したものである。その測定結果を表４、及び表５に示す。表４が各周波数における測定した抵抗値、表５が各周波数における換算電流値である。
【表４】
2010122197.tif 000006
【表５】
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【００６８】
前述の実施例２と同様に、いずれの周波数の電流を流した場合でも、配置場所Ｂ，Ｃ＞配置場所Ａ＞配置場所Ｄの関係が保たれていることから、本実施例に用いた電流電圧測定用センサを用いた場合でも、精度良く測定できていることがわかる。
【実施例４】
【００６９】
続いて、図４に示す電流電圧測定用センサ３を作成して、被測定対象に印可される電圧が低い場合でも電流値等の測定が可能か否かを検証した。
【００７０】
本実施例に用いた電流電圧測定用センサ３の構成は以下の通りである。発光素子として、ＬＥＤ（ＡＶＡＧＯ製  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ、メーカー型番  ＨＬＭＰ―Ｋ１５５、ピーク波長６４５ｎｍ、光度３ｍｃｄ、ＶＦ（通常）１．６Ｖ、ＩＦ（通常）１ｍＡ、ＶＲ（最大）５Ｖ）を用いた。芯材は、外径１０ｍｍ、内経４ｍｍ、厚さ５ｍｍのフェライト系の磁性体を用いた。この芯材に、直径０．１ｍｍのポリウレタン被膜導線を密着させて均等幅で６回巻いた巻線（以下、巻線Ａ）と、直径０．４ｍｍのエナメル被膜導線を密着させて２８回均等幅で巻いた巻線（以下、巻線Ｂ）とからトランスを構成した。そして、巻線Ｂの両端とＬＥＤの両端子とを半田により接続した。
【００７１】
巻線Ａの両端に、ＬＣＲハイテスタ（ＨＩＯＫＩ製、３５３２−５０）を用いて、５ＭＨｚの正弦波を加えた。
【００７２】
巻線Ａの両端に０．４７Ｖの振幅の電圧を印加したときに、巻線Ｂに１．８０Ｖの電圧が観測され、そして、ＬＥＤが標準電圧（１．６Ｖ）を加えた場合と同じように光った。
【００７３】
磁性体と巻線Ａと巻線Ｂからなるトランスにより、少なくとも３〜４倍程度の昇圧作用があることから、ＬＥＤが標準で光る入力電圧に相当する順方向電圧降下ＶＦ以下の電圧が、被測定対象に検出される場合でも、電圧や電流の検出が可能となることを示している。したがって、被測定対象に印可される電圧が小さい場合でも、電流等の測定ができる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
以上説明したように、本発明に係る電流電圧測定用センサは、高周波電流が使用される通信機器や、ＲＦＩＤタグや内視鏡カプセル等の外部から電力が供給される機器等の開発における電流、電圧の測定用として利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施の形態に係る電流電圧測定用センサの外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る電流電圧測定用センサの内部構造を示す断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態に係る電流電圧測定用センサの内部構造を示す断面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態に係る電流電圧測定用センサの内部構造を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る電流電圧測定装置の概略を示す斜視図である。
【図６】実施例に用いた回路の概略構成図である。
【図７】実施例において１０Ｈｚの電流を流した場合のＣｄＳ光センサの抵抗値と測定電流との関係を示すグラフである。
【図８】実施例において１ｋＨｚの電流を流した場合のＣｄＳ光センサの抵抗値と測定電流との関係を示すグラフである。
【図９】実施例において１００ｋＨｚの電流を流した場合のＣｄＳ光センサの抵抗値と測定電流との関係を示すグラフである。
【図１０】実施例において１０ＭＨｚの電流を流した場合のＣｄＳ光センサの抵抗値と測定電流との関係を示すグラフである。
【図１１】実施例において１５ＭＨｚの電流を流した場合のＣｄＳ光センサの抵抗値と測定電流との関係を示すグラフである。
【図１２】実施例に用いた装置の概略構成図である。
【図１３】実施例に用いた装置の概略構成図である。
【図１４】実施例に用いた電流電圧測定用センサの外観を示す斜視図である。
【図１５】実施例に用いた電流電圧測定用センサの内部構造を示す断面図である。
【図１６】実施例における電流電圧測定用センサの配置箇所を示す平面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１    電流電圧測定用センサ
２    電流電圧測定用センサ
３    電流電圧測定用センサ
４    電流電圧測定装置
５    電流電圧測定用センサ
６    測定装置
７    電流電圧測定用センサ
１１    ケース
１２    ＣｄＳ光センサ
１３    発光素子
１４ａ  配線
１４ｂ  配線
１５ａ  配線
１５ｂ  配線
１６    光反射性素材
１７    巻線
１８    芯材
１９    巻線
２０ａ  電極板
２０ｂ  電極板
２１    ＲＦ発信器
２２    オシロスコープ
２３    電流測定用抵抗
２４    測定装置
２５    可変抵抗
３１    水槽
３２    生理食塩水
３３ａ  電極
３３ｂ  電極
４１    表示部
４２    端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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