(57)【要約】  簡易な構成で精度よく交流電圧を測定できる非接触電圧測定装置を提供する。互いに相関関係がある静電容量を持った第１キャパシタＣ１及び第２キャパシタＣ２が、第１電極Ｅ１及び第２電極Ｅ２と導体１との間に形成されており、第１電極Ｅ１と第１基準電位Ｇ１との間に交流信号Ｖｇが与えられる。スイッチＳＷがオフのとき、第２電極Ｅ２を第１基準電位Ｇ１と等しい電位に保った状態で、交流信号Ｖｇにより第２キャパシタＣ２に蓄積される電荷Ｑｇに応じた第１電荷検出信号Ｖｓ１が生成される。スイッチＳＷがオンのとき、第２電極Ｅ２を第２基準電位Ｇ２と等しい電位に保った状態で、交流電圧Ｖｘにより第２キャパシタＣ２に蓄積される電荷Ｑｘに応じた第２電荷検出信号Ｖｓ２が生成される。演算部８２において、第１電荷検出信号Ｖｓ１と第２電荷検出信号Ｖｓ２とに基づいて、交流電圧Ｖｘの測定値が演算される。【選択図】図１
2016175123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体に印加される交流電圧を前記導体と導通せずに計測する非接触電圧計測装置であって、
前記導体との間に第１キャパシタを形成する第１電極と、
前記第１キャパシタの静電容量と相関関係がある静電容量を持つ第２キャパシタを前記導体との間に形成する第２電極と、
前記第１電極と第１基準電位との間に交流信号を与える交流信号源と、
前記第１基準電位に対して前記第２電極を一定の電位に保ち、前記第２キャパシタに蓄積される電荷に応じた電荷検出信号を生成する電荷検出部と、
前記交流電圧の測定の基準とする第２基準電位と前記第１基準電位との間に設けられたスイッチと、
前記スイッチがオフした状態において生成される前記電荷検出信号と、前記スイッチがオンした状態において生成される前記電荷検出信号とに基づいて前記交流電圧の測定値を演算する演算部と
を有することを特徴とする非接触電圧計測装置。
【請求項２】
前記交流信号源は、前記交流電圧に比べて高い周波数を有した前記交流信号を発生する
ことを特徴とする請求項１に記載の非接触電圧計測装置。
【請求項３】
前記導体は、前記第１電極及び前記第２電極に対向する導体側平面部を有し、
前記第１電極及び前記第２電極は、前記導体側平面部と平行かつ前記導体側平面部との離間距離が等しい電極側平面部をそれぞれ有する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の非接触電圧計測装置。
【請求項４】
前記第１電極及び前記第２電極における前記電極側平面部が合同であって、前記第１キャパシタと前記第２キャパシタの静電容量が等しい
ことを特徴とする請求項３に記載の非接触電圧計測装置。
【請求項５】
前記第１電極と前記第２電極とが近接して配置される
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の非接触電圧計測装置。
【請求項６】
前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方を囲むガードリングを有する
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の非接触電圧計測装置。
【請求項７】
導体に印加される交流電圧を前記導体と導通せずに計測する非接触電圧計測装置であって、
前記導体との間に第１キャパシタを形成する第１電極と、
前記第１キャパシタの静電容量と相関関係がある静電容量を持つ第２キャパシタを前記導体との間に形成する第２電極と、
前記第１キャパシタの静電容量と相関関係がある静電容量を持つ第３キャパシタを前記導体との間に形成する第３電極と、
前記第１電極と第１基準電位との間に交流信号を与える交流信号源と、
前記第１基準電位に対して前記第２電極を一定の電位に保ち、前記第２キャパシタに蓄積される電荷に応じた第１電荷検出信号を生成する第１電荷検出部と、
前記交流電圧の測定の基準とする第２基準電位に対して前記第３電極を一定の電位に保ち、前記第３キャパシタに蓄積される電荷に応じた第２電荷検出信号を生成する第２電荷検出部と、
前記第１電荷検出信号と前記第２電荷検出信号とに基づいて前記交流電圧の測定値を演算する演算部と
を有することを特徴とする非接触電圧計測装置。
【請求項８】
前記交流信号源は、前記交流電圧に比べて高い周波数を有した前記交流信号を発生する
ことを特徴とする請求項７に記載の非接触電圧計測装置。
【請求項９】
前記導体は、前記第１電極、前記第２電極及び前記第２電極に対向する導体側平面部を有し、
前記第１電極、前記第２電極及び前記第３電極は、前記導体側平面部と平行かつ前記導体側平面部との離間距離が等しい電極側平面部をそれぞれ有する
ことを特徴とする請求項７又は８に記載の非接触電圧計測装置。
【請求項１０】
前記第１電極、前記第２電極部及び前記第３電極における前記電極側平面部が合同であって、前記第１キャパシタ、前記第２キャパシタ及び前記第３キャパシタの静電容量が等しい
ことを特徴とする請求項９に記載の非接触電圧計測装置。
【請求項１１】
前記第１電極と前記第２電極とが近接して配置される
ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の非接触電圧計測装置。
【請求項１２】
前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも１つを囲む第１ガードリング、及び／又は、前記第３電極を囲む第２ガードリングを有する
ことを特徴とする請求項７乃至１１の何れか一項に記載の非接触電圧計測装置。
【請求項１３】
導体に印加される交流電圧を前記導体と導通せずに計測する非接触電圧計測装置であって、
互いに相関関係がある静電容量を持つキャパシタを前記導体との間にそれぞれ形成する複数の電極と、
２つの前記電極における一方の電極と第１基準電圧との間に交流信号を与える交流信号源と、
前記２つの電極における他方の電極を前記第１基準電位に対して一定の電位に保った状態において、前記交流信号により当該他方の電極の前記キャパシタに蓄積される電荷に応じた第１電荷検出信号、及び、前記交流電圧の測定の基準とする第２基準電位に対して１つの前記電極を一定の電位に保った状態において、前記交流電圧により当該１つの電極の前記キャパシタに蓄積される電荷に応じた第２電荷検出信号をそれぞれ生成する検出部と、
前記第１電荷検出信号と前記第２電荷検出信号とに基づいて前記交流電圧の測定値を演算する演算部と
を有することを特徴とする非接触電圧計測装置。
【請求項１４】
導体に印加される交流電圧を前記導体と導通せずに計測する非接触電圧計測装置であって、
前記導体と静電結合する第１電極と、
前記導体と静電結合する第２電極と、
一端が前記第１電極に接続された交流信号源と、
一方の入力端が前記第２電極に接続され、他方の入力端が前記交流信号源の他端に接続された電荷検出部と、
前記電荷検出部の他方の入力端と前記交流電圧の基準電位との間に設けられたスイッチと、
前記電荷検出部における電荷の検出結果を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された値を元に演算可能な演算部と
を有することを特徴とする非接触電圧計測装置。
【請求項１５】
導体に印加される交流電圧を前記導体と導通せずに計測する非接触電圧計測装置であって、
前記導体と静電結合する第１電極と、
前記導体と静電結合する第２電極と、
前記導体と静電結合する第３電極と、
一端が前記第１電極に接続された交流信号源と、
一方の入力端が前記第２電極に接続され、他方の入力端が前記交流信号源の他端に接続された第１電荷検出部と、
一方の入力端が前記第３電極に接続され、他方の入力端が前記交流電圧の基準電位に接続された第２電荷検出部と、
前記第１電荷検出部及び前記第２電荷検出部における電荷の検出結果を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された値を元に演算可能な演算部と
を有することを特徴とする非接触電圧計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導体に印加される交流電圧を導体と導通せずに計測する非接触電圧計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
商用系統電源などに接続された電線の交流電圧を、絶縁被覆の外側から電線と導通せずに計測することができる非接触型の電圧計測装置が知られている。例えば下記の特許文献１には、絶縁物で被覆された導体（電線）を検出プローブによって外側から挟みこんで交流電圧の測定を行う装置が記載されている。検出プローブには、導体の絶縁被覆の外周を囲む検出電極が設けられており、測定対象の交流電圧と比べて周波数の高い発振信号を検出電極に与えることによって、検出電極と電線との間のインピーダンス（静電容量）が計測される。このインピーダンスの計測値と、導体に印加される交流電圧に起因して検出電極に流出する電流の計測値とに基づいて、当該交流電圧の測定値が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２０６４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載される装置では、検出電極と電線との間のインピーダンス（静電容量Ｃ１）を計測する際、発振信号によって静電容量Ｃ１に流れる電流成分Ｉｓが検出される。しかしながら、静電容量Ｃ１には、発振信号によって流れる電流成分Ｉｓ以外にも、導体に印加された交流電圧によって静電容量Ｃ１に流れる電流成分Ｉｘが存在する。そのため、この装置では、電流成分Ｉｓ，Ｉｘを弁別するためのフィルタ（バンドパスフィルタ，ローパスフィルタ）が必要となる。【０００５】
また、検出プローブには、検出電極の更に外周を囲むシールド電極が設けられている。このシールド電極は接地されており、検出電極とシールド電極との間には浮遊容量Ｃ０が存在する。そのため、特許文献１に記載される装置では、まず、検出プローブを導体から外した状態で浮遊容量Ｃ０の測定が行われ、次に、検出プローブを導体に装着した状態で静電容量Ｃ１と浮遊容量Ｃ０との合成容量Ｃｃ（＝Ｃ０＋Ｃ１）が測定される。静電容量Ｃ１の測定値は、合成容量Ｃｃの測定値から浮遊容量Ｃ０の測定値を減算することにより求められる。従って、交流電圧の測定値を得るためには、検出プローブを導体から外した状態と導体に装着した状態のそれぞれにおいて測定処理を行わねばならないため、測定手順が煩雑となる。また、検出プローブを導体に装着した後で浮遊容量Ｃ０が変化した場合（シールド電極の変形、吸湿による誘電率の変化など）、検出プローブを導体から一旦外して浮遊容量Ｃ０の測定をやり直さねばならない。【０００６】
しかも、検出プローブを導体から外した状態と導体に装着した状態とでは、検出電極及びシールド電極の形状が変化し、これにより電極の端部における電気力線の状態が変化する。そのため、浮遊容量Ｃ０の測定値には誤差が生じ、この誤差によって交流電圧の測定精度が低下するという問題がある。【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成で精度よく交流電圧を測定できる非接触電圧測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、導体に印加される交流電圧を前記導体と導通せずに計測する非接触電圧計測装置に関する。【０００９】
本発明の第１の観点に係る非接触電圧測定装置は、前記導体との間に第１キャパシタを形成する第１電極と、前記第１キャパシタの静電容量と相関関係がある静電容量を持つ第２キャパシタを前記導体との間に形成する第２電極と、前記第１電極と第１基準電位との間に交流信号を与える交流信号源と、前記第１基準電位に対して前記第２電極を一定の電位に保ち、前記第２キャパシタに蓄積される電荷に応じた電荷検出信号を生成する電荷検出部と、前記交流電圧の測定の基準とする第２基準電位と前記第１基準電位との間に設けられたスイッチと、前記スイッチがオフした状態において生成される前記電荷検出信号と、前記スイッチがオンした状態において生成される前記電荷検出信号とに基づいて前記交流電圧の測定値を演算する演算部とを有する。【００１０】
上記の構成によれば、互いに相関関係を持った前記第１キャパシタ及び前記第２キャパシタが、前記第１電極及び前記第２電極と前記導体との間に形成されており、前記第１電極と前記第１基準電位との間に前記交流信号が与えられる。前記スイッチがオフした状態にある場合、前記第１基準電位に対して前記第２電極が一定の電位に保たれており、かつ、前記第１電極と前記第１基準電位との間に前記交流信号が与えられているため、前記第２キャパシタには、前記交流信号による電荷が蓄積される。この場合、前記電荷検出部では、前記交流信号により前記第２キャパシタに蓄積される電荷に応じた電荷検出信号が生成される。また、前記スイッチがオンした状態にある場合、前記第２基準電位に対して前記第２電極が一定の電位に保たれているため、前記第２キャパシタには、前記第２基準電位と前記導体との間に印加される前記交流電圧による電荷が蓄積される。この場合、前記電荷検出部では、前記交流電圧により前記第２キャパシタに蓄積される電荷に応じた電荷検出信号が生成される。前記演算部では、前記スイッチがオフした状態において生成される前記電荷検出信号と、前記スイッチがオンした状態において生成される前記電荷検出信号とに基づいて、前記交流電圧の測定値が演算される。
従って、従来の装置のように、前記交流電圧の周波数を持った成分と前記交流信号の周波数を持った成分とを弁別するためのフィルタを設けずとも、前記導体に印加される前記交流電圧の測定値が得られる。また、従来の装置のように、前記電極を前記導体から取り外して浮遊容量の測定を行う必要がないため、測定手順が簡易になるとともに測定精度が向上する。【００１１】
好適に、前記交流信号源は、前記交流電圧に比べて高い周波数を有した前記交流信号を発生してよい。
これにより、前記スイッチがオフの場合、前記交流信号により前記第２キャパシタに蓄積される電荷が、前記交流電圧により前記第２キャパシタに蓄積される電荷に対して増大するため、後者の電荷によって生じる前記電荷検出信号の誤差が小さくなる。【００１２】
好適に、前記導体は、前記第１電極及び前記第２電極に対向する導体側平面部を有してよい。前記第１電極及び前記第２電極は、前記導体側平面部と平行かつ前記導体側平面部との離間距離が等しい電極側平面部をそれぞれ有してよい。
これにより、前記第１キャパシタ及び前記第２キャパシタの静電容量比が、前記第１電極及び前記第２電極の前記電極側平面部の面積比とほぼ等しくなるため、前記静電容量比の設定の精度が高くなる。【００１３】
好適に、前記第１電極及び前記第２電極における前記電極側平面部が合同であって、前記第１キャパシタと前記第２キャパシタの静電容量が等しくてもよい。
これにより、前記第１電極及び前記第２電極の前記電極側平面部の面積比が精度よく設定されるため、前記第１キャパシタ及び前記第２キャパシタの静電容量比の設定精度が更に高くなる。【００１４】
好適に、前記第１電極と前記第２電極とが近接して配置されてよい。
これにより、前記第１電極及び前記第２電極の形状とサイズが製造ばらつきの影響を受け難くなり、前記電極側平面部の面積比の精度が向上する。【００１５】
好適に、上記第１の観点に係る非接触電圧測定装置は、前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方を囲むガードリングを有してよい。
これにより、外来ノイズによる前記交流電圧の測定精度の低下が抑制される。【００１６】
本発明の第２の観点に係る非接触電圧測定装置は、前記導体との間に第１キャパシタを形成する第１電極と、前記第１キャパシタの静電容量と相関関係がある静電容量を持つ第２キャパシタを前記導体との間に形成する第２電極と、前記第１キャパシタの静電容量と相関関係がある静電容量を持つ第３キャパシタを前記導体との間に形成する第３電極と、前記第１電極と第１基準電位との間に交流信号を与える交流信号源と、前記第１基準電位に対して前記第２電極を一定の電位に保ち、前記第２キャパシタに蓄積される電荷に応じた第１電荷検出信号を生成する第１電荷検出部と、前記交流電圧の測定の基準とする第２基準電位に対して前記第３電極を一定の電位に保ち、前記第３キャパシタに蓄積される電荷に応じた第２電荷検出信号を生成する第２電荷検出部と、前記第１電荷検出信号と前記第２電荷検出信号とに基づいて前記交流電圧の測定値を演算する演算部とを有する。【００１７】
上記の構成によれば、互いに相関関係を持った前記第１キャパシタ、前記第２キャパシタ及び前記第３キャパシタが、前記第１電極、前記第２電極及び前記第３電極と前記導体との間に形成される。前記第１基準電位に対して前記第２電極が一定の電位に保たれており、かつ、前記第１電極と前記第１基準電位との間に前記交流信号が与えられているため、前記第２キャパシタには、前記交流信号による電荷が蓄積される。前記第１電荷検出部では、前記交流信号により前記第２キャパシタに蓄積される電荷に応じた前記第１電荷検出信号が生成される。また、前記第２基準電位に対して前記第２電極が一定の電位に保たれているため、前記第２キャパシタには、前記第２基準電位と前記導体との間に印加される前記交流電圧による電荷が蓄積される。前記電荷検出部では、前記交流電圧により前記第２キャパシタに蓄積される電荷に応じた前記第２電荷検出信号が生成される。前記演算部では、前記第１電荷検出信号と前記第２電荷検出信号とに基づいて、前記交流電圧の測定値が演算される。
従って、従来の装置のように、前記交流電圧の周波数を持った成分と前記交流信号の周波数を持った成分とを弁別するためのフィルタを設けずとも、前記導体に印加される前記交流電圧の測定値が得られる。また、従来の装置のように、前記電極を前記導体から取り外して浮遊容量の測定を行う必要がないため、測定手順が簡易になるとともに測定精度が向上する。【００１８】
好適に、前記交流信号源は、前記交流電圧に比べて高い周波数を有した前記交流信号を発生してよい。
これにより、前記交流信号により前記第２キャパシタに蓄積される電荷が、前記交流電圧により前記第２キャパシタに蓄積される電荷に対して増大するため、後者の電荷によって生じる前記第１電荷検出信号の誤差が小さくなる。【００１９】
好適に、前記導体は、前記第１電極、前記第２電極及び前記第２電極に対向する導体側平面部を有してよい。前記第１電極、前記第２電極及び前記第３電極は、前記導体側平面部と平行かつ前記導体側平面部との離間距離が等しい電極側平面部をそれぞれ有してよい。
これにより、前記第１キャパシタ、前記第２キャパシタ及び前記第３キャパシタの静電容量比が、前記第１電極、前記第２電極及び前記第３電極の前記電極側平面部の面積比とほぼ等しくなるため、前記静電容量比の設定の精度が高くなる。【００２０】
好適に、前記第１電極、前記第２電極部及び前記第３電極における前記電極側平面部が合同であって、前記第１キャパシタ、前記第２キャパシタ及び前記第３キャパシタの静電容量が等しくてもよい。
これにより、前記第１電極、前記第２電極及び前記第３電極の前記電極側平面部の面積比が精度よく設定されるため、前記第１キャパシタ、前記第２キャパシタ及び前記第３キャパシタの静電容量比の設定精度が更に高くなる。【００２１】
好適に、前記第１電極と前記第２電極とが近接して配置されてよい。
これにより、前記第１電極及び前記第２電極の形状とサイズが製造ばらつきの影響を受け難くなり、前記電極側平面部の面積比の精度が向上する。【００２２】
好適に、前記第２の観点に係る非接触電圧測定装置は、前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも１つを囲む第１ガードリング、及び／又は、前記第３電極を囲む第２ガードリングを有してよい。
これにより、外来ノイズによる前記交流電圧の測定精度の低下が抑制される。【００２３】
本発明の第３の観点に係る非接触電圧測定装置は、互いに相関関係がある静電容量を持つキャパシタを前記導体との間にそれぞれ形成する複数の電極と、２つの前記電極における一方の電極と第１基準電圧との間に交流信号を与える交流信号源と、前記２つの電極における他方の電極を前記第１基準電位に対して一定の電位に保った状態において、前記交流信号により当該他方の電極の前記キャパシタに蓄積される電荷に応じた第１電荷検出信号、及び、前記交流電圧の測定の基準とする第２基準電位に対して１つの前記電極を一定の電位に保った状態において、前記交流電圧により当該１つの電極の前記キャパシタに蓄積される電荷に応じた第２電荷検出信号をそれぞれ生成する検出部と、前記第１電荷検出信号と前記第２電荷検出信号とに基づいて前記交流電圧の測定値を演算する演算部とを有する。【００２４】
上記の構成によれば、互いに相関関係を持った複数の前記キャパシタが前記複数の電極と前記導体との間に形成される。２つの前記電極における一方の電極と前記第１基準電位との間に前記交流信号が与えられ、かつ、当該２つの電極における他方の電極が前記第１基準電位に対して一定の電位に保たれる。そのため、当該他方の電極の前記キャパシタには、前記交流信号による電荷が蓄積される。前記検出部では、前記交流信号により当該他方の電極の前記キャパシタに蓄積される電荷に応じた前記第１電荷検出信号が生成される。また、１つの前記電極が前記第２基準電位に対して一定の電位に保たれるため、当該１つの電極の前記キャパシタには、前記第２基準電位と前記導体との間に印加される前記交流電圧による電荷が蓄積される。前記検出部では、前記交流電圧により当該１つの電極の前記キャパシタに蓄積される電荷に応じた前記第２電荷検出信号が生成される。前記演算部では、前記第１電荷検出信号と前記第２電荷検出信号とに基づいて、前記交流電圧の測定値が演算される。
従って、従来の装置のように、前記交流電圧の周波数を持った成分と前記交流信号の周波数を持った成分とを弁別するためのフィルタを設けずとも、前記導体に印加される前記交流電圧の測定値が得られる。また、従来の装置のように、前記電極を前記導体から取り外して浮遊容量の測定を行う必要がないため、測定手順が簡易になるとともに測定精度が向上する。【００２５】
本発明の第４の観点に係る非接触電圧測定装置は、前記導体と静電結合する第１電極と、前記導体と静電結合する第２電極と、一端が前記第１電極に接続された交流信号源と、一方の入力端が前記第２電極に接続され、他方の入力端が前記交流信号源の他端に接続された電荷検出部と、前記電荷検出部の他方の入力端と前記交流電圧の基準電位との間に設けられたスイッチと、前記電荷検出部における電荷の検出結果を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された値を元に演算可能な演算部とを有する。【００２６】
本発明の第５の観点に係る非接触電圧測定装置は、前記導体と静電結合する第１電極と、前記導体と静電結合する第２電極と、前記導体と静電結合する第３電極と、一端が前記第１電極に接続された交流信号源と、一方の入力端が前記第２電極に接続され、他方の入力端が前記交流信号源の他端に接続された第１電荷検出部と、一方の入力端が前記第３電極に接続され、他方の入力端が前記交流電圧の基準電位に接続された第２電荷検出部と、前記第１電荷検出部及び前記第２電荷検出部における電荷の検出結果を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された値を元に演算可能な演算部とを有する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、簡易な構成で精度よく交流電圧を測定できる非接触電圧測定装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１の実施形態に係る非接触電圧測定装置の構成の一例を示す図である。
【図２】図１に示す非接触電圧測定装置における電極の例を示す図である。
【図３】第２の実施形態に係る非接触電圧測定装置の構成の一例を示す図である。
【図４】図３に示す非接触電圧測定装置における電極の例を示す図である。
【図５】電極の周囲に設けたガードリングの例を示す図である。図５Ａは図２に示す電極の周囲に設けたガードリングを示し、図５Ｂは図４に示す電極の周囲に設けたガードリングを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
＜第１の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施形態に係る非接触電圧測定装置を説明する。図１は、本実施形態に係る非接触電圧測定装置の構成の一例を示す図である。図２は、図１に示す非接触電圧測定装置において交流電圧の測定に用いられる電極Ｅ１，Ｅ２の例を示す図である。
【００３０】
本実施形態に係る非接触電圧測定装置は、導体１に印加される交流電圧Ｖｘを導体１と導通せずに計測する装置である。ここで「導通せず」とは、測定対象物と非接触電圧測定装置とが直流的に絶縁されていることを意味しており、両者の間に絶縁物が介在している場合や、空間を隔て両者が分離している場合を含む。この非接触電圧測定装置は、例えば図１に示すように、第１電極Ｅ１及び第２電極Ｅ２と、交流信号源５と、検出部６と、ＡＤ変換部７と、演算部８と、記憶部９と、スイッチＳＷｇとを有する。
【００３１】
図１に示す非接触電圧測定装置は、導体１の近くに配置した２つの電極（Ｅ１，Ｅ２）と導体１との間に生じる静電結合を利用して交流電圧の計測を行う。例えば、導体１は、商用電力系統４の電力を供給する電源ライン上の配電盤等に設けられたバスバーであり、各電極（Ｅ１，Ｅ２）と対向した平面部ＦＰ１（導体側平面部）を備える。図２の例において、導体１は細長い板状の形状をしているが、平面部ＦＰ１を有するものであれば他の形状でもよい。
【００３２】
第１電極Ｅ１は、導体１との間に第１キャパシタＣ１を形成し、第２電極Ｅ２は、導体１との間に第２キャパシタＣ２を形成する。図２の例において、第１電極Ｅ１及び第２電極Ｅ２は、絶縁体の基板２（プリント基板，フレキシブル基板等）に形成された導電パターンであり、導体側平面部ＦＰ１と平行な平面部ＦＰ２（電極側平面部）をそれぞれ備える。第１電極Ｅ１及び第２電極Ｅ２の電極側平面部ＦＰ２は、共通の基板２に形成されているため、導体側平面部ＦＰ１との離間距離が等しい。
【００３３】
図２の例において、第１電極Ｅ１及び第２電極Ｅ２の電極側平面部ＦＰ２は矩形の形状をしており、互いに合同である。平行板型のキャパシタである第１キャパシタＣ１及び第２キャパシタＣ２は、対向する導電体の面積と導電体の間の距離が同じであるため、ほぼ等しい静電容量を有する。
【００３４】
また、図２に示す第１電極Ｅ１及び第２電極Ｅ２は、共通の基板２上において隣接して配置される。そのため、両者の形状とサイズは製造ばらつきの影響を受け難くなり、精度よく一致する。
【００３５】
なお、第１キャパシタＣ１と第２キャパシタＣ２の静電容量は、必ずしも同一である必要はなく、両者の間に一定の相関関係があればよい。例えば、２つの電極（Ｅ１，Ｅ２）の一方を他方に比べてＰ倍の面積とすることにより、２つのキャパシタ（Ｃ１，Ｃ２）の一方が他方に比べてＰ倍の静電容量を持つようにしてもよい。すなわち、電極（Ｅ１，Ｅ２）と導体１の形状、サイズ及び位置関係は、２つのキャパシタ（Ｃ１，Ｃ２）の静電容量が一定の相関関係（例えば一定の比例関係）を持つよう設定されていればよい。
【００３６】
交流信号源５は、第１電極Ｅ１と第１基準電位Ｇ１との間に交流信号Ｖｇを与える。交流信号源５が発生する交流信号Ｖｇは、交流電圧Ｖｘに比べて高い周波数を持つ。例えば、交流電圧Ｖｘの周波数を５０Ｈｚとすると、交流信号Ｖｇの周波数は数ｋＨｚ程度に設定される。交流信号源５は、処理部８の制御に従って交流信号Ｖｇの出力をオンオフする。
スイッチＳＷｇは、交流信号源５と並列に接続されており、処理部８の制御に従ってオンオフする。
【００３７】
検出部６は、交流信号源５の交流信号Ｖｇによって第２キャパシタＣ２に蓄積される電荷と、交流電圧Ｖｘによって第２キャパシタＣ２に蓄積される電荷をそれぞれ検出する。すなわち、検出部６は、第２電極Ｅ２を第１基準電位Ｇ１に対して一定の電位（例えば第１基準電位Ｇ１と同じ電位）に保った状態において、交流信号Ｖｇにより第２電極Ｅ２の第２キャパシタＣ２に蓄積される電荷に応じた第１電荷検出信号Ｖｓ１を生成する。また、検出部６は、交流電圧Ｖｘの測定の基準とする第２基準電位Ｇ２に対して第２電極Ｅ２を一定の電位（例えば第２基準電位Ｇ２と同じ電位）に保った状態において、交流電圧Ｖｘにより第２電極Ｅ２の第２キャパシタＣ２に蓄積される電荷に応じた第２電荷検出信号Ｖｓを生成する。
【００３８】
図１の例において、検出部６は、電荷検出部２０とスイッチＳＷを有する。
【００３９】
スイッチＳＷは、第１基準電位Ｇ１と第２基準電位Ｇ２との間に設けられており、処理部８の制御に従ってオンオフする。
【００４０】
電荷検出部２０は、第２電極Ｅ２を第１基準電位Ｇ１に対して一定の電位（例えば第１基準電位Ｇ１と同じ電位）に保ち、第２キャパシタＣ２蓄積される電荷に応じた電荷検出信号Ｖｓを生成する。スイッチＳＷがオフの状態における電荷検出信号Ｖｓが上述した「第１電荷検出信号Ｖｓ１」であり、スイッチＳＷがオンの状態における電荷検出信号Ｖｓが上述した「第２電荷検出信号Ｖｓ２」である。
【００４１】
電荷検出部２０は、例えば図１において示すように、オペアンプＯＰとキャパシタＣｆを含む。オペアンプＯＰの反転入力端子が第２電極Ｅ２に接続され、非反転入力端子が第１基準電位Ｇ１に接続される。キャパシタＣｆは、オペアンプＯＰの反転入力端子と出力端子との間に設けられる。オペアンプＯＰのゲインが十分に高い場合、第２電極Ｅ２の電位が第１基準電位Ｇ１とほぼ等しくなるように、オペアンプＯＰの出力電圧（電荷検出信号Ｖｓ）によってキャパシタＣｆの電荷が制御される。
【００４２】
スイッチＳＷがオフ状態のとき、第１キャパシタＣ１と第２キャパシタＣ２の直列回路に生じる電圧が交流信号Ｖｇとほぼ等しくなるように、キャパシタＣｆの電荷が制御される。オペアンプＯＰの反転入力端子は高インピーダンスであり、電流が殆ど流れないため、第２キャパシタＣ２の電荷量の変化とキャパシタＣｆの電荷量の変化がほぼ等しくなる。そのため、交流信号Ｖｇに応じた第２キャパシタＣ２の電荷量の変化と、キャパシタＣｆの電荷量の変化とがほぼ等しくなる。また、オペアンプＯＰの出力電圧（電荷検出信号Ｖｓ）の変化は、キャパシタＣｆの電荷量の変化に比例する。従って、オペアンプＯＰから出力される電荷検出信号Ｖｓの変化（交流信号Ｖｇと同一周波数の交流成分）は、交流信号Ｖｇに応じたキャパシタＣｆの電荷量の変化に比例する。
【００４３】
スイッチＳＷがオン状態のとき、第１基準電位Ｇ１がスイッチＳＷを介して第２基準電位Ｇ２に接続され、第１基準電位Ｇ１は第２基準電位Ｇ２と同じになる。そのため、この場合は、第２キャパシタＣ２に生じる電圧が交流電圧Ｖｘとほぼ等しくなるようにキャパシタＣｆの電荷が制御されることとなり、交流電圧Ｖｘに応じた第２キャパシタＣ２の電荷量の変化と、キャパシタＣｆの電荷量の変化とがほぼ等しくなる。従って、オペアンプＯＰから出力される電荷検出信号Ｖｓの変化（交流電圧Ｖｘと同一周波数の交流成分）は、交流電圧Ｖｘに応じたキャパシタＣｆの電荷量の変化に比例する。
【００４４】
ＡＤ変換部７は、検出部６において生成される電荷検出信号Ｖｓをアナログ信号からデジタル信号に変換する。
【００４５】
処理部８は、非接触電圧測定装置の全体的な動作の制御やデータの演算処理を行う回路であり、記憶部９に格納されたプログラムの命令コードに従って処理を実行するコンピュータや、専用のハードウェアによるロジック回路（ＡＳＩＣ等）を含んで構成される。処理部８の処理は、全てをコンピュータにおいて実行してもよいし、少なくとも一部をハードウェアのロジック回路によって実行してもよい。
【００４６】
処理部８は、それぞれ所定の処理を実行するブロックとして、制御部８１と演算部８２を有する。
【００４７】
制御部８１は、スイッチＳＷの切り替えやＡＤ変換部７の変換動作の制御に係わる処理を実行する。
【００４８】
演算部８２は、ＡＤ変換部７においてデジタル信号に変換された電荷検出信号Ｖｓに基づいて演算処理を行う。演算部８２は、スイッチＳＷがオフした状態において生成される電荷検出信号Ｖｓ（第１電荷検出信号Ｖｓ１）と、スイッチがオンした状態において生成される電荷検出信号Ｖｓ（第２電荷検出信号Ｖｓ２）とに基づいて、交流電圧Ｖｘの測定値を演算する。
【００４９】
記憶部９は、例えば処理部８におけるコンピュータのプログラムや、処理用に予め準備されたデータ、処理過程で一時的に保存されるデータ（第１電荷検出信号Ｖｓ１，第２電荷検出信号Ｖｓ２のデジタル値等）を記憶する装置であり、ＲＯＭやＲＡＭ、不揮発性メモリ、ハードディスク等を含んで構成される。記憶部９に記憶されるプログラムやデータは、通信インターフェースを介して不図示のサーバ装置からダウンロードしてもよいし、光ディスクやＵＳＢメモリ等の非一時的記録媒体から読み出してもよい。
【００５０】
ここで、上述した構成を有する図１に示す非接触電圧測定装置の動作を説明する。
【００５１】
まず処理部８は、スイッチＳＷ及びスイッチＳＷｇをオフ状態に設定して交流信号源５から交流信号Ｖｇを出力し、交流信号Ｖｇに応じた交流成分を含む電荷検出信号ＶｓをＡＤ変換部７においてデジタル信号に変換する。処理部８は、このデジタル変換された電荷検出信号Ｖｓのレベル（交流の振幅や実効値など）を「第１電荷検出信号Ｖｓ１」として記憶部９に格納する。
【００５２】
第１キャパシタＣ１及び第２キャパシタＣ２の静電容量をそれぞれ「Ｃ１」，「Ｃ２」とし、静電容量Ｃ１が静電容量Ｃ２のＰ倍であるとすると、第１キャパシタＣ１及び第２キャパシタＣ２の直列回路の静電容量Ｃ０は次の式で表わされる。
【００５３】
Ｃ０  ＝  Ｃ２・Ｐ／（１＋Ｐ)    …（１）
【００５４】
交流信号Ｖｇの電圧を「Ｖｇ」とすると、第１キャパシタＣ１及び第２キャパシタＣ２の直列回路には交流信号Ｖｇが発生する。交流信号Ｖｇに応じて第１キャパシタＣ１及び第２キャパシタＣ２の直列回路に蓄積される電荷Ｑｇ（交流成分）は、次の式で表わされる。
【００５５】
Ｑｇ  ＝  Ｖｇ・Ｃ０  ＝Ｖｇ・Ｃ２・Ｐ／（１＋Ｐ）    …（２）
【００５６】
第１キャパシタＣ１及び第２キャパシタＣ２の直列回路に蓄積される電荷Ｑｇは、第２キャパシタＣ２に蓄積される電荷と等しい。
【００５７】
キャパシタＣｆには、第２キャパシタＣ２の電荷Ｑｇとほぼ等しい電荷が蓄積される。また、キャパシタＣｆの電圧は、オペアンプＯＰの出力電圧（電荷検出信号Ｖｓ）とほぼ等しい。そのため、スイッチＳＷがオフの時の電荷検出信号Ｖｓである「第１電荷検出信号Ｖｓ１」は次の式で表わされる。
【００５８】
Ｖｓ１  ＝  Ｑｇ／Ｃｆ  ＝  Ｖｇ・（Ｃ２／Ｃｆ）・Ｐ／（１＋Ｐ）    …（３）
【００５９】
処理部８は、式（３）で表わされる第１電荷検出信号Ｖｓ１のデジタル値を記憶部９に格納する。
【００６０】
次に、処理部８は、交流信号源５の交流信号Ｖｇの出力を停止し、スイッチＳＷ及びスイッチＳＷｇをオン状態に設定して、交流電圧Ｖｘに応じた交流成分を含む電荷検出信号ＶｓをＡＤ変換部７においてデジタル信号に変換する。処理部８は、このデジタル変換された電荷検出信号Ｖｓのレベル（交流の振幅や実効値など）を「第２電荷検出信号Ｖｓ２」として記憶部９に格納する。
【００６１】
スイッチＳＷがオンすると、第１基準電位Ｇ１が第２基準電位Ｇ２と同電位になるため、第２電極Ｅ２の電位は第２基準電位Ｇ２とほぼ等しくなる。すなわち、第２キャパシタＣ２の電圧は、導体１に印加される交流電圧Ｖｘとほぼ等しくなる。交流電圧Ｖｘに応じて第２キャパシタＣ２に蓄積される電荷Ｑｘ（交流成分）は、次の式で表わされる。
【００６２】
Ｑｘ  ＝  Ｖｘ・Ｃ２    …（４）
【００６３】
キャパシタＣｆには、第２キャパシタＣ２の電荷Ｑｘとほぼ等しい電荷が蓄積される。また、キャパシタＣｆの電圧とオペアンプＯＰの出力電圧（電荷検出信号Ｖｓ）はほぼ等しい。そのため、スイッチＳＷがオンの時の電荷検出信号Ｖｓである「第２電荷検出信号Ｖｓ２」は次の式で表わされる。
【００６４】
Ｖｓ２  ＝  Ｑｘ／Ｃｆ  ＝  Ｖｘ・（Ｃ２／Ｃｆ）    …（５）
【００６５】
処理部８は、式（５）で表わされる第２電荷検出信号Ｖｓ２のデジタル値を記憶部９に格納する。
【００６６】
演算部８２は、記憶部９に格納した第１電荷検出信号Ｖｓ１と第２電荷検出信号Ｖｓ２のデジタル値に基づいて、導体１に印加される交流電圧Ｖｘを演算する。
【００６７】
式（３）から、「Ｃｆ／Ｃ２」は次の式で表わされる。
【００６８】
Ｃｆ／Ｃ２  ＝  （Ｖｇ／Ｖｓ１）・｛Ｐ／（Ｐ＋１）｝    …（６）
【００６９】
式（５）から、交流電圧Ｖｘは次の式で表わされる。
Ｖｘ  ＝  Ｖｓ２・（Ｃｆ／Ｃ２）    …（７）
【００７０】
式（６）を式（７）に代入すると、交流電圧Ｖｘは次の式で表わされる。
【００７１】
Ｖｘ  ＝  Ｖｇ・（Ｖｓ２／Ｖｓ１）・｛Ｐ／（Ｐ＋１）｝    …（８）
【００７２】
従って、演算部８２は、記憶部９に格納した第１電荷検出信号Ｖｓ１及び第２電荷検出信号Ｖｓ２のデジタル値と、既知の「Ｖｇ」及び「Ｐ」に基づいて、式（８）により交流電圧Ｖｘの測定値を演算することができる。
【００７３】
以上説明したように、本実施形態に係る非接触電圧測定装置によれば、互いに相関関係がある静電容量を持った第１キャパシタＣ１及び第２キャパシタＣ２が、第１電極Ｅ１及び第２電極Ｅ２と導体１との間に形成されており、第１電極Ｅ１と第１基準電位Ｇ１との間に交流信号Ｖｇが与えられる。スイッチＳＷがオフのとき、第２電極Ｅ２を第１基準電位Ｇ１と等しい電位に保った状態で、交流信号Ｖｇにより第２キャパシタＣ２に蓄積される電荷Ｑｇに応じた第１電荷検出信号Ｖｓ１が生成される。また、スイッチＳＷがオンのとき、第２電極Ｅ２を第２基準電位Ｇ２と等しい電位に保った状態で、交流電圧Ｖｘにより第２キャパシタＣ２に蓄積される電荷Ｑｘに応じた第２電荷検出信号Ｖｓ２が生成される。そして、演算部８２において、スイッチＳＷがオフのとき生成される第１電荷検出信号Ｖｓ１と、スイッチＳＷがオンのとき生成される第２電荷検出信号Ｖｓ２とに基づいて、交流電圧Ｖｘの測定値が演算される。
そのため、従来の装置のように、測定対象の交流電圧Ｖｘの周波数を持った成分と、浮遊容量（Ｃ１，Ｃ２）の測定に用いる交流信号Ｖｇの周波数を持った成分とを弁別するためのフィルタを設けずとも、交流電圧Ｖｘの測定値を得ることができる。従って、従来の装置に比べて構成を簡易化できる。
【００７４】
また、本実施形態に係る非接触電圧測定装置によれば、従来の装置のように、電極（Ｅ１，Ｅ２）を導体１から取り外して浮遊容量の測定を行う必要がないため、測定手順を簡易化できる。また、電極（Ｅ１，Ｅ２）の取り外しと再装着による測定誤差が生じないため、従来の装置に比べて高い測定精度を得ることができる。
【００７５】
更に、本実施形態に係る非接触電圧測定装置によれば、２つの電極（Ｅ１，Ｅ２）に設けられた電極側平面部ＦＰ２と導体１に設けられた導体側平面部ＦＰ１とが平行かつ等距離で対向することにより、２つの平行板型のキャパシタ（Ｃ１，Ｃ２）が形成される。
これにより、２つのキャパシタ（Ｃ１，Ｃ２）の静電容量比が、２つの電極（Ｅ１，Ｅ２）における電極側平面部ＦＰ２の面積比とほぼ等しくなるため、静電容量比を高い精度で設定することが可能となる。特に、２つの電極（Ｅ１，Ｅ２）の導体側平面部ＦＰ１を合同にすることにより、２つの電極（Ｅ１，Ｅ２）の面積を精度よく一致させることができるため、２つのキャパシタ（Ｃ１，Ｃ２）の静電容量を高い精度で一致させることができる。従って、交流電圧Ｖｘの測定精度を更に向上できる。
【００７６】
また、本実施形態に係る非接触電圧測定装置によれば、交流電圧Ｖｘに比べて交流信号Ｖｇの周波数を高くしているため、スイッチＳＷがオフのとき、交流信号Ｖｇにより第２キャパシタＣ２に蓄積される電荷Ｑｇを、交流電圧Ｖｘにより第２キャパシタＣ２に蓄積される電荷Ｑｅｒｒに比べて十分に大きくすることができる。
すなわち、第１基準電位Ｇ１と第２基準電位Ｇ２との間には僅かながら寄生容量が存在するため、スイッチＳＷがオフのときも、交流電圧Ｖｘにより第２キャパシタＣ２に蓄積される電荷Ｑｅｒｒが僅かに存在する。交流信号Ｖｇの周波数を交流電圧Ｖｘに比べて十分に高くすることで、第２キャパシタＣ２に流れる電流が増え、電荷Ｑｇが電荷Ｑｅｒｒに比べて大きくなるため、電荷Ｑｅｒｒによる測定誤差を低減できる。
【００７７】
しかも、本実施形態に係る非接触電圧測定装置によれば、スイッチＳＷがオンの状態において交流信号源５の交流信号Ｖｇの出力が停止されるため、第２電荷検出信号Ｖｓ２を生成する際、交流信号Ｖｇの成分が含まれることによる誤差を防止し、測定精度の低下を抑えることができる。
図１に示すように、商用電力系統４の電源ラインには負荷３Ａ，３Ｂが存在するため、導体１は第２基準電位Ｇ２に対してインピーダンスを有する。スイッチＳＷがオンの状態において交流信号Ｖｇの出力が続いていると、交流信号Ｖｇの影響によって導体１の電位が微小に振動し、これが交流電圧Ｖｘの測定誤差となる。交流信号Ｖｇの出力を停止することで、交流信号Ｖｇによる導体１の電位の振動が生じなくなるため、交流電圧Ｖｘの測定誤差を抑えることができる。
【００７８】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
上述した第２の実施形態に係る非接触電圧測定装置では、第１基準電位Ｇ１と第２基準電位Ｇ２との間にスイッチＳＷを設けることによって、第１電荷検出信号Ｖｓ１及び第１電荷検出信号Ｖｓ１が共通の電荷検出部２０により生成される。これに対し、本実施形態に係る非接触電圧測定装置では、第１電荷検出信号Ｖｓ１及び第１電荷検出信号Ｖｓ１がそれぞれ独立の電荷検出部によって生成される。
【００７９】
図３は、本発明の第３の実施形態に係る非接触電圧測定装置の構成の一例を示す図である。図４は、図３に示す非接触電圧測定装置における電極の例を示す図である。
本実施形態に係る非接触電圧測定装置は、例えば図３において示すように、第１電極Ｅ１，第２電極Ｅ２及び第３電極Ｅ３と、交流信号源５と、検出部６Ａと、ＡＤ変換部７Ａ及び７Ｂと、処理部８と、記憶部９と、フォトカプラ１０を有する。このうち、第１電極Ｅ１及び第２電極Ｅ２、交流信号源５、処理部８並びに記憶部９は、図１における同一符号の構成要素と同じである。
【００８０】
第３電極Ｅ３は、導体１との間に第３キャパシタＣ３を形成するものであり、既に説明した第１電極Ｅ１及び第２電極Ｅ２と同様の構成を有する。図３の例において、３つの電極（Ｅ１〜Ｅ３）は共通の基板２上に形成された導電パターンであり、導体側平面部ＦＰ１と平行な電極側平面部ＦＰ２をそれぞれ備える。３つの電極（Ｅ１〜Ｅ３）の電極側平面部ＦＰ２は、導体１の導体側平面部ＦＰ１と平行に対向しており、導体側平面部ＦＰ１からの離間距離が等しい。図３の例において、３つの電極（Ｅ１〜Ｅ３）の電極側平面部ＦＰ２は互いに合同な形状を有しているため、これらの電極により形成される３つのキャパシタ（Ｃ１〜Ｃ３）はほぼ等しい静電容量を有する。
なお、３つのキャパシタ（Ｃ１〜Ｃ３）は必ずしも同一である必要はなく、両者の間に一定の相関関係（例えば、一定の比例関係）があればよい。
【００８１】
検出部６Ａは、先に説明した検出部６と同様に、交流信号源５の交流信号Ｖｇによって第２キャパシタＣ２に蓄積される電荷と、交流電圧Ｖｘによって第２キャパシタＣ２に蓄積される電荷をそれぞれ検出する。すなわち、検出部６Ａは、交流信号Ｖｇにより第２電極Ｅ２の第２キャパシタＣ２に蓄積される電荷に応じた第１電荷検出信号Ｖｓ１と、交流電圧Ｖｘにより第２電極Ｅ２の第２キャパシタＣ２に蓄積される電荷に応じた第２電荷検出信号Ｖｓとをそれぞれ生成する。ただし、先の実施形態における検出部６は、スイッチＳＷの状態に応じて異なる電荷検出信号Ｖｓ（Ｖｓ１又はＶｓ２）を生成したが、本実施形態における検出部６Ａは、第１電荷検出信号Ｖｓ１と第２電荷検出信号Ｖｓ２をそれぞれ独立に生成する。
【００８２】
検出部６Ａは、例えば図３に示すように、第１電荷検出部２１と第２電荷検出部２２を有する。
【００８３】
第１電荷検出部２１は、第２電極Ｅ２を第１基準電位Ｇ１に対して一定の電位（例えば第１基準電位Ｇ１と同じ電位）に保ち、第２キャパシタＣ２蓄積される電荷に応じた第１電荷検出信号Ｖｓ１を生成する。図３の例において、第１電荷検出部２１は、オペアンプＯＰ１とキャパシタＣｆ１を含む。このオペアンプＯＰ１及びキャパシタＣｆ１は、図１におけるオペアンプＯＰ及びキャパシタＣｆと同じであり、これらと同様に動作する。従って、第１電荷検出部２１が生成する第１電荷検出信号Ｖｓ１は、先の実施形態においてスイッチＳＷがオフの時に電荷検出部２０が生成する電荷検出信号Ｖｓと同じである。
【００８４】
第２電荷検出部２２は、第３電極Ｅ３を第２基準電位Ｇ２に対して一定の電位（例えば第２基準電位Ｇ２と同じ電位）に保ち、第３キャパシタＣ３に蓄積される電荷に応じた第２電荷検出信号Ｖｓ２を生成する。図３の例において、第２電荷検出部２２は、オペアンプＯＰ２とキャパシタＣｆ２を含む。オペアンプＯＰ２の反転入力端子が第３電極Ｅ３に接続され、非反転入力端子が第２基準電位Ｇ２に接続される。キャパシタＣｆ２は、オペアンプＯＰ２の反転入力端子と出力端子との間に設けられる。
【００８５】
オペアンプＯＰ２のゲインが十分に高い場合、第３電極Ｅ３の電位が第２基準電位Ｇ２とほぼ等しくなるように、オペアンプＯＰの出力電圧（第２電荷検出信号Ｖｓ２）によってキャパシタＣｆ２の電荷が制御される。すなわち、第３キャパシタＣ３に生じる電圧が交流電圧Ｖｘとほぼ等しくなるようにキャパシタＣｆ２の電荷が制御される。
オペアンプＯＰ２の反転入力端子は高インピーダンスであり、電流が殆ど流れないため、第３キャパシタＣ３の電荷量の変化とキャパシタＣｆ２の電荷量の変化がほぼ等しくなる。そのため、交流電圧Ｖｘに応じた第３キャパシタＣ３の電荷量の変化と、キャパシタＣｆ２の電荷量の変化とがほぼ等しくなる。また、オペアンプＯＰ２の出力電圧（第２電荷検出信号Ｖｓ２）の変化は、キャパシタＣｆ２の電荷量の変化に比例する。従って、オペアンプＯＰ２から出力される第２電荷検出信号Ｖｓ２の変化（交流電圧Ｖｘと同一周波数の交流成分）は、交流電圧Ｖｘに応じたキャパシタＣｆ２の電荷量の変化に比例する。この第２電荷検出信号Ｖｓ２は、先の実施形態においてスイッチＳＷがオンのときに電荷検出部２０が生成する電荷検出信号Ｖｓと同じである。
【００８６】
ＡＤ変換部７Ａは、検出部６Ａにおいて生成される第１電荷検出信号Ｖｓ１をアナログ信号からデジタル信号に変換し、処理部８に入力する。
【００８７】
ＡＤ変換部７Ｂは、検出部６Ａにおいて生成される第２電荷検出信号Ｖｓ２をアナログ信号からデジタル信号に変換し、処理部８に入力する。
フォトカプラ１０は、ＡＤ変換部７Ｂから処理部８へデジタル信号を伝達する経路に設けられており、電気信号を一旦光信号に変換してから電気信号へ戻すことにより、ＡＤ変換部７Ｂと処理部８との電気的な絶縁を保ちつつ、ＡＤ変換部７Ｂから処理部８へデジタル信号を伝達する。
【００８８】
上記の構成によれば、検出部６Ａにおいて図１における検出部６と同様な第１電荷検出信号Ｖｓ１及び第２電荷検出信号Ｖｓ２が生成され、演算部８２において第１電荷検出信号Ｖｓ１及び第２電荷検出信号Ｖｓ２に基づいて交流電圧Ｖｘの計測値が演算される。従って、先に説明した図１に示す非接触電圧測定装置と同様に、簡易な構成で精度よく交流電圧Ｖｘを計測することができる。
【００８９】
また、本実施形態に係る非接触電圧測定装置によれば、第１基準電位Ｇ１と第２基準電位Ｇ２の間にスイッチＳＷが設けられていないため、第１基準電位Ｇ１と第２基準電位Ｇ２の間における寄生容量を非常に小さくすることができる。これにより、第１電荷検出部２１において生成される第１電荷検出信号Ｖｓ１が交流電圧Ｖｘによる誤差を生じ難くなるため、交流電圧Ｖｘの測定精度を向上できる。
【００９０】
本発明は上述した実施形態には限定されない。すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってよい。
【００９１】
上述した各実施形態における電荷検出部（２０，２１，２２）は、キャパシタ（Ｃ１〜Ｃ３）における微小な電荷の変化を検出するため、外来ノイズの影響を受け易い。そこで、キャパシタ（Ｃ１〜Ｃ３）を形成する電極（Ｅ１〜Ｅ３）の周囲には、外来ノイズの影響を低減するため、導体によるガードリングを設けてもよい。
【００９２】
図５は、電極（Ｅ１〜Ｅ３）の周囲に設けたガードリングの例を示す図である。
図５Ａは、図２に示す第１電極Ｅ１及び第２電極Ｅ２の周囲に設けたガードリングＧＲ１を示す。図５Ｂは、図４に示す第１電極Ｅ１及び第２電極Ｅ２の周囲に設けたガードリングＧＲ１と、第３電極Ｅ３の周囲に設けたガードリングＧＲ２をそれぞれ示す。第１電極Ｅ１及び第２電極Ｅ２と第３電極Ｅ３とは電位が異なるため、図５Ｂに示すように、第３電極Ｅ３のガードリングＧＲ２は第１電極Ｅ１及び第２電極Ｅ２のガードリングＧＲ１と別に設けられる。なおガードリングＧＲ１，ＧＲ２は、外来ノイズの状況に応じて、一方を適宜省略してもよい。また、ガードリングＧＲ１は、第１電極Ｅ１及び第２電極Ｅ２の一方だけを囲うようにしてもよい。
【００９３】
上述した実施形態では、測定対象の電圧が印加される導体１と電極（Ｅ１〜Ｅ３）とが平行板型のキャパシタを形成する例を挙げたが、本発明はこれに限定されるものではなく、導体と電極の形状、サイズ、配置等は任意でよい。例えば、測定対象の交流電圧が印加される導体は、断面が円形の円柱形状の導体や棒状の導体でもよい。この場合、基板２や電極（Ｅ１〜Ｅ３）は、導体１の表面に沿って円筒状に曲げて配置するようにすればよい。例えば、円柱状の導体の外周を囲むように円筒状に曲げたフレキシブル基板を設け、このフレキシブル基板上に本発明の電極となる導電パターンを形成してもよい。
【００９４】
上述した実施形態では、電荷検出部（２０，２１，２２）から出力される電荷検出信号（Ｖｓ，Ｖｓ１，Ｖｓ２）をデジタル値に変換して交流電圧Ｖｘの測定値を演算しているが、本発明はこれに限定されない。本発明の他の実施形態では、電荷検出部から出力される電荷検出信号にアナログ演算処理を施すことにより、交流電圧Ｖｘの測定結果をアナログ信号として生成してもよい。
【００９５】
上述した第１の実施形態（図１）では、初めにスイッチＳＷをオフ状態に設定して第１電荷検出信号Ｖｓ１を生成し、次にスイッチＳＷをオン状態に設定して第２電荷検出信号Ｖｓ２を生成しているが、本発明の他の実施形態では、第２電荷検出信号Ｖｓ２を先に生成し、その後で第１電荷検出信号Ｖｓ１を生成してもよい。
【００９６】
上述した第１の実施形態（図１）では、処理部８がスイッチＳＷのオンオフの制御を行っているが、本発明の他の実施形態では、他の上位装置から送られてくるコマンドや、ユーザインターフェース装置を介して入力されるユーザの指示に応じて、スイッチＳＷのオンオフを制御してもよい。
【符号の説明】
【００９７】
１…導体、２…基板、３Ａ，３Ｂ…負荷、４…商用電力系統、５…交流信号源、６，６Ａ…検出部、７，７Ａ，７Ｂ…ＡＤ変換部、８…処理部、８１…制御部、８２…演算部、９…記憶部、１０…フォトカプラ、２０…電荷検出部、２１…第１電荷検出部、２２…第２電荷検出部、Ｃ１…第１キャパシタ、Ｃ２…第２キャパシタ、Ｃ３…第３キャパシタ、Ｅ１…第１電極、Ｅ２…第２電極、Ｅ３…第３電極、ＦＰ１…導体側平面部、ＦＰ２…電極側平面部、ＳＷ…スイッチ、ＧＲ１，ＧＲ２…ガードリング、Ｇ１…第１基準電位、Ｇ２…第２基準電位、ＯＰ，ＯＰ１，ＯＰ２…オペアンプ、Ｖｓ…電荷検出信号、Ｖｓ１…第１電荷検出信号、Ｖｓ２…第２電荷検出信号、Ｖｘ…交流電圧、Ｖｇ…交流信号。
【図１】
2016175123.tif 000003
【図２】
2016175123.tif 000004
【図３】
2016175123.tif 000005
【図４】
2016175123.tif 000006
【図５】
2016175123.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成29年10月5日(2017.10.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体に印加される交流電圧を前記導体と導通せずに計測する非接触電圧計測装置であって、
前記導体との間に第１キャパシタを形成する第１電極と、
前記第１キャパシタの静電容量と相関関係がある静電容量を持つ第２キャパシタを前記導体との間に形成する第２電極と、
前記第１電極と第１基準電位との間に交流信号を与える交流信号源と、
前記第１基準電位に対して前記第２電極を一定の電位に保ち、前記第２キャパシタに蓄積される電荷に応じた電荷検出信号を生成する電荷検出部と、
前記交流電圧の測定の基準とする第２基準電位と前記第１基準電位との間に設けられたスイッチと、
前記スイッチがオフした状態において生成される前記電荷検出信号と、前記スイッチがオンした状態において生成される前記電荷検出信号とに基づいて前記交流電圧の測定値を演算する演算部と
を有することを特徴とする非接触電圧計測装置。
【請求項２】
前記交流信号源は、前記交流電圧に比べて高い周波数を有した前記交流信号を発生する
ことを特徴とする請求項１に記載の非接触電圧計測装置。
【請求項３】
前記導体は、前記第１電極及び前記第２電極に対向する導体側平面部を有し、
前記第１電極及び前記第２電極は、前記導体側平面部と平行かつ前記導体側平面部との離間距離が等しい電極側平面部をそれぞれ有する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の非接触電圧計測装置。
【請求項４】
前記第１電極及び前記第２電極における前記電極側平面部が合同であって、前記第１キャパシタと前記第２キャパシタの静電容量が等しい
ことを特徴とする請求項３に記載の非接触電圧計測装置。
【請求項５】
前記第１電極と前記第２電極とが近接して配置される
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の非接触電圧計測装置。
【請求項６】
前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方を囲むガードリングを有する
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の非接触電圧計測装置。
【請求項７】
導体に印加される交流電圧を前記導体と導通せずに計測する非接触電圧計測装置であって、
前記導体との間に第１キャパシタを形成する第１電極と、
前記第１キャパシタの静電容量と相関関係がある静電容量を持つ第２キャパシタを前記導体との間に形成する第２電極と、
前記第１キャパシタの静電容量と相関関係がある静電容量を持つ第３キャパシタを前記導体との間に形成する第３電極と、
前記第１電極と第１基準電位との間に交流信号を与える交流信号源と、
前記第１基準電位に対して前記第２電極を一定の電位に保ち、前記第２キャパシタに蓄積される電荷に応じた第１電荷検出信号を生成する第１電荷検出部と、
前記交流電圧の測定の基準とする第２基準電位に対して前記第３電極を一定の電位に保ち、前記第３キャパシタに蓄積される電荷に応じた第２電荷検出信号を生成する第２電荷検出部と、
前記第１電荷検出信号と前記第２電荷検出信号とに基づいて前記交流電圧の測定値を演算する演算部と
を有することを特徴とする非接触電圧計測装置。
【請求項８】
前記交流信号源は、前記交流電圧に比べて高い周波数を有した前記交流信号を発生する
ことを特徴とする請求項７に記載の非接触電圧計測装置。
【請求項９】
前記導体は、前記第１電極、前記第２電極及び前記第３電極に対向する導体側平面部を有し、
前記第１電極、前記第２電極及び前記第３電極は、前記導体側平面部と平行かつ前記導体側平面部との離間距離が等しい電極側平面部をそれぞれ有する
ことを特徴とする請求項７又は８に記載の非接触電圧計測装置。
【請求項１０】
前記第１電極、前記第２電極部及び前記第３電極における前記電極側平面部が合同であって、前記第１キャパシタ、前記第２キャパシタ及び前記第３キャパシタの静電容量が等しい
ことを特徴とする請求項９に記載の非接触電圧計測装置。
【請求項１１】
前記第１電極と前記第２電極とが近接して配置される
ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の非接触電圧計測装置。
【請求項１２】
前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも１つを囲む第１ガードリング、及び／又は、前記第３電極を囲む第２ガードリングを有する
ことを特徴とする請求項７乃至１１の何れか一項に記載の非接触電圧計測装置。
【請求項１３】
導体に印加される交流電圧を前記導体と導通せずに計測する非接触電圧計測装置であって、
互いに相関関係がある静電容量を持つキャパシタを前記導体との間にそれぞれ形成する複数の電極と、
２つの前記電極における一方の電極と第１基準電位との間に交流信号を与える交流信号源と、
前記２つの電極における他方の電極を前記第１基準電位に対して一定の電位に保った状態において、前記交流信号により当該他方の電極の前記キャパシタに蓄積される電荷に応じた第１電荷検出信号、及び、前記交流電圧の測定の基準とする第２基準電位に対して１つの前記電極を一定の電位に保った状態において、前記交流電圧により当該１つの電極の前記キャパシタに蓄積される電荷に応じた第２電荷検出信号をそれぞれ生成する検出部と、
前記第１電荷検出信号と前記第２電荷検出信号とに基づいて前記交流電圧の測定値を演算する演算部と
を有することを特徴とする非接触電圧計測装置。
【請求項１４】
導体に印加される交流電圧を前記導体と導通せずに計測する非接触電圧計測装置であって、
前記導体と静電結合する第１電極と、
前記導体と静電結合する第２電極と、
一端が前記第１電極に接続された交流信号源と、
一方の入力端が前記第２電極に接続され、他方の入力端が前記交流信号源の他端に接続された電荷検出部と、
前記電荷検出部の他方の入力端と前記交流電圧の基準電位との間に設けられたスイッチと、
前記電荷検出部における電荷の検出結果を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された値を元に演算可能な演算部と
を有することを特徴とする非接触電圧計測装置。
【請求項１５】
導体に印加される交流電圧を前記導体と導通せずに計測する非接触電圧計測装置であって、
前記導体と静電結合する第１電極と、
前記導体と静電結合する第２電極と、
前記導体と静電結合する第３電極と、
一端が前記第１電極に接続された交流信号源と、
一方の入力端が前記第２電極に接続され、他方の入力端が前記交流信号源の他端に接続された第１電荷検出部と、
一方の入力端が前記第３電極に接続され、他方の入力端が前記交流電圧の基準電位に接続された第２電荷検出部と、
前記第１電荷検出部及び前記第２電荷検出部における電荷の検出結果を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された値を元に演算可能な演算部と
を有することを特徴とする非接触電圧計測装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
商用系統電源などに接続された電線の交流電圧を、絶縁被覆の外側から電線と導通せずに計測することができる非接触型の電圧計測装置が知られている。例えば下記の特許文献１には、絶縁物で被覆された導体（電線）を検出プローブによって外側から挟みこんで交流電圧の測定を行う装置が記載されている。検出プローブには、導体の絶縁被覆の外周を囲む検出電極が設けられており、測定対象の交流電圧と比べて周波数の高い発振信号を検出電極に与えることによって、検出電極と電線との間のインピーダンス（静電容量）が計測される。このインピーダンスの計測値と、導体に印加される交流電圧に起因して検出電極から流出する電流の計測値とに基づいて、当該交流電圧の測定値が求められる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
上記の構成によれば、互いに相関関係を持った前記第１キャパシタ、前記第２キャパシタ及び前記第３キャパシタが、前記第１電極、前記第２電極及び前記第３電極と前記導体との間に形成される。前記第１基準電位に対して前記第２電極が一定の電位に保たれており、かつ、前記第１電極と前記第１基準電位との間に前記交流信号が与えられているため、前記第２キャパシタには、前記交流信号による電荷が蓄積される。前記第１電荷検出部では、前記交流信号により前記第２キャパシタに蓄積される電荷に応じた前記第１電荷検出信号が生成される。また、前記第２基準電位に対して前記第３電極が一定の電位に保たれているため、前記第３キャパシタには、前記第２基準電位と前記導体との間に印加される前記交流電圧による電荷が蓄積される。前記第２電荷検出部では、前記交流電圧により前記第３キャパシタに蓄積される電荷に応じた前記第２電荷検出信号が生成される。前記演算部では、前記第１電荷検出信号と前記第２電荷検出信号とに基づいて、前記交流電圧の測定値が演算される。
従って、従来の装置のように、前記交流電圧の周波数を持った成分と前記交流信号の周波数を持った成分とを弁別するためのフィルタを設けずとも、前記導体に印加される前記交流電圧の測定値が得られる。また、従来の装置のように、前記電極を前記導体から取り外して浮遊容量の測定を行う必要がないため、測定手順が簡易になるとともに測定精度が向上する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
好適に、前記導体は、前記第１電極、前記第２電極及び前記第３電極に対向する導体側平面部を有してよい。前記第１電極、前記第２電極及び前記第３電極は、前記導体側平面部と平行かつ前記導体側平面部との離間距離が等しい電極側平面部をそれぞれ有してよい。
これにより、前記第１キャパシタ、前記第２キャパシタ及び前記第３キャパシタの静電容量比が、前記第１電極、前記第２電極及び前記第３電極の前記電極側平面部の面積比とほぼ等しくなるため、前記静電容量比の設定の精度が高くなる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
本発明の第３の観点に係る非接触電圧測定装置は、互いに相関関係がある静電容量を持つキャパシタを前記導体との間にそれぞれ形成する複数の電極と、２つの前記電極における一方の電極と第１基準電位との間に交流信号を与える交流信号源と、前記２つの電極における他方の電極を前記第１基準電位に対して一定の電位に保った状態において、前記交流信号により当該他方の電極の前記キャパシタに蓄積される電荷に応じた第１電荷検出信号、及び、前記交流電圧の測定の基準とする第２基準電位に対して１つの前記電極を一定の電位に保った状態において、前記交流電圧により当該１つの電極の前記キャパシタに蓄積される電荷に応じた第２電荷検出信号をそれぞれ生成する検出部と、前記第１電荷検出信号と前記第２電荷検出信号とに基づいて前記交流電圧の測定値を演算する演算部とを有する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
本実施形態に係る非接触電圧測定装置は、導体１に印加される交流電圧Ｖｘを導体１と導通せずに計測する装置である。ここで「導通せず」とは、測定対象物と非接触電圧測定装置とが直流的に絶縁されていることを意味しており、両者の間に絶縁物が介在している場合や、空間を隔て両者が分離している場合を含む。この非接触電圧測定装置は、例えば図１に示すように、第１電極Ｅ１及び第２電極Ｅ２と、交流信号源５と、検出部６と、ＡＤ変換部７と、処理部８と、記憶部９と、スイッチＳＷｇとを有する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
検出部６は、交流信号源５の交流信号Ｖｇによって第２キャパシタＣ２に蓄積される電荷と、交流電圧Ｖｘによって第２キャパシタＣ２に蓄積される電荷をそれぞれ検出する。すなわち、検出部６は、第２電極Ｅ２を第１基準電位Ｇ１に対して一定の電位（例えば第１基準電位Ｇ１と同じ電位）に保った状態において、交流信号Ｖｇにより第２電極Ｅ２の第２キャパシタＣ２に蓄積される電荷に応じた第１電荷検出信号Ｖｓ１を生成する。また、検出部６は、交流電圧Ｖｘの測定の基準とする第２基準電位Ｇ２に対して第２電極Ｅ２を一定の電位（例えば第２基準電位Ｇ２と同じ電位）に保った状態において、交流電圧Ｖｘにより第２電極Ｅ２の第２キャパシタＣ２に蓄積される電荷に応じた第２電荷検出信号Ｖｓ２を生成する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
更に、本実施形態に係る非接触電圧測定装置によれば、２つの電極（Ｅ１，Ｅ２）に設けられた電極側平面部ＦＰ２と導体１に設けられた導体側平面部ＦＰ１とが平行かつ等距離で対向することにより、２つの平行板型のキャパシタ（Ｃ１，Ｃ２）が形成される。
これにより、２つのキャパシタ（Ｃ１，Ｃ２）の静電容量比が、２つの電極（Ｅ１，Ｅ２）における電極側平面部ＦＰ２の面積比とほぼ等しくなるため、静電容量比を高い精度で設定することが可能となる。特に、２つの電極（Ｅ１，Ｅ２）の電極側平面部ＦＰ２を合同にすることにより、２つの電極（Ｅ１，Ｅ２）の面積を精度よく一致させることができるため、２つのキャパシタ（Ｃ１，Ｃ２）の静電容量を高い精度で一致させることができる。従って、交流電圧Ｖｘの測定精度を更に向上できる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
上述した第１の実施形態に係る非接触電圧測定装置では、第１基準電位Ｇ１と第２基準電位Ｇ２との間にスイッチＳＷを設けることによって、第１電荷検出信号Ｖｓ１及び第２電荷検出信号Ｖｓ２が共通の電荷検出部２０により生成される。これに対し、本実施形態に係る非接触電圧測定装置では、第１電荷検出信号Ｖｓ１及び第１電荷検出信号Ｖｓ１がそれぞれ独立の電荷検出部によって生成される。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
図３は、本発明の第２の実施形態に係る非接触電圧測定装置の構成の一例を示す図である。図４は、図３に示す非接触電圧測定装置における電極の例を示す図である。
本実施形態に係る非接触電圧測定装置は、例えば図３において示すように、第１電極Ｅ１，第２電極Ｅ２及び第３電極Ｅ３と、交流信号源５と、検出部６Ａと、ＡＤ変換部７Ａ及び７Ｂと、処理部８と、記憶部９と、フォトカプラ１０を有する。このうち、第１電極Ｅ１及び第２電極Ｅ２、交流信号源５、処理部８並びに記憶部９は、図１における同一符号の構成要素と同じである。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８１】
検出部６Ａは、先に説明した検出部６と同様に、交流信号源５の交流信号Ｖｇによって第２キャパシタＣ２に蓄積される電荷と、交流電圧Ｖｘによって第２キャパシタＣ２に蓄積される電荷をそれぞれ検出する。すなわち、検出部６Ａは、交流信号Ｖｇにより第２電極Ｅ２の第２キャパシタＣ２に蓄積される電荷に応じた第１電荷検出信号Ｖｓ１と、交流電圧Ｖｘにより第２電極Ｅ２の第２キャパシタＣ２に蓄積される電荷に応じた第２電荷検出信号Ｖｓ２とをそれぞれ生成する。ただし、先の実施形態における検出部６は、スイッチＳＷの状態に応じて異なる電荷検出信号Ｖｓ（Ｖｓ１又はＶｓ２）を生成したが、本実施形態における検出部６Ａは、第１電荷検出信号Ｖｓ１と第２電荷検出信号Ｖｓ２をそれぞれ独立に生成する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８５】
オペアンプＯＰ２のゲインが十分に高い場合、第３電極Ｅ３の電位が第２基準電位Ｇ２とほぼ等しくなるように、オペアンプＯＰ２の出力電圧（第２電荷検出信号Ｖｓ２）によってキャパシタＣｆ２の電荷が制御される。すなわち、第３キャパシタＣ３に生じる電圧が交流電圧Ｖｘとほぼ等しくなるようにキャパシタＣｆ２の電荷が制御される。
オペアンプＯＰ２の反転入力端子は高インピーダンスであり、電流が殆ど流れないため、第３キャパシタＣ３の電荷量の変化とキャパシタＣｆ２の電荷量の変化がほぼ等しくなる。そのため、交流電圧Ｖｘに応じた第３キャパシタＣ３の電荷量の変化と、キャパシタＣｆ２の電荷量の変化とがほぼ等しくなる。また、オペアンプＯＰ２の出力電圧（第２電荷検出信号Ｖｓ２）の変化は、キャパシタＣｆ２の電荷量の変化に比例する。従って、オペアンプＯＰ２から出力される第２電荷検出信号Ｖｓ２の変化（交流電圧Ｖｘと同一周波数の交流成分）は、交流電圧Ｖｘに応じたキャパシタＣｆ２の電荷量の変化に比例する。この第２電荷検出信号Ｖｓ２は、先の実施形態においてスイッチＳＷがオンのときに電荷検出部２０が生成する電荷検出信号Ｖｓと同じである。
【国際調査報告】
2016175123.tif 000008
2016175123.tif 000009