(57)【要約】      （修正有）【課題】絶縁線へのガルバニック接触を必要とせずに、絶縁線を流れる交流電流を測定するように動作する非接触電流測定システムを提供する。【解決手段】テスト対象の絶縁線の近傍に選択的に配置可能な磁界センサを含み得る。磁界センサは、動作中、絶縁線を流れる電流によって発生する磁界を検出する。調節可能クランプ組立体を用いて、磁界センサに対する絶縁線の機械的な位置決めの制御を提供して、一貫した測定を確保する。絶縁線の物理寸法（例えば、径）に関する情報を算出し得る。検出した磁界、既知の機械的な位置決め、及び絶縁線の物理寸法に関する算出された情報を用いて、ガルバニック接触無しで、絶縁線を流れる電流の大きさを正確に算出する。【選択図】図６
2018105849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触電流測定システムであって、
絶縁線を選択的にクランプして所定位置に配置させる調節可能クランプ組立体と、
動作中、前記調節可能クランプ組立体にクランプされた前記絶縁線の径を示す位置フィードバックセンサ信号を生成する位置フィードバックセンサと、
前記調節可能クランプ組立体の近傍に配置された磁界センサであって、動作中、前記調節可能クランプ組立体にクランプされた前記絶縁線を流れる電流の少なくとも１種類の特性を示す磁界センサ信号を生成する磁界センサと、
前記位置フィードバックセンサ及び前記磁界センサに通信可能に連結された少なくとも１つのプロセッサであって、動作中、
前記位置フィードバックセンサから前記位置フィードバックセンサ信号を受信し、
前記磁界センサから前記磁界センサ信号を受信し、
前記受信した位置フィードバックセンサ信号及び前記磁界センサ信号に少なくとも部分的に基づいて、前記絶縁線を流れる前記電流の少なくとも１種類の特性を算出する少なくとも１つのプロセッサと、を含む、非接触電流測定システム。
【請求項２】
前記調節可能クランプ組立体は第１クランプ面及び第２クランプ面を含み、前記第２クランプ面は前記第１クランプ面に対向し、前記第１及び第２クランプ面の少なくとも１つは、前記第１及び第２クランプ面の他方に向かう方向及び離間する方向に移動可能であり、それによって、前記第１クランプ面と前記第２クランプ面との間で、前記絶縁線を前記所定位置で選択的にクランプする、請求項１に記載の非接触電流測定システム。
【請求項３】
前記第１クランプ面は、前記非接触電流測定システムのハウジングの前端の前端面を含み、前記第２クランプ面は、前端面に対して選択的に移動可能なクランプ部材上に配置されている、請求項２に記載の非接触電流測定システム。
【請求項４】
前記磁界センサは、前記ハウジングの前記前端の前記前端面の近傍に配置されている、請求項３に記載の非接触電流測定システム。
【請求項５】
前記調節可能クランプ組立体はスライダークランプ組立体を含み、前記位置フィードバックセンサは、前記スライダークランプ組立体の直線位置を示す位置フィードバック信号を生成する直線位置フィードバックセンサを含む、請求項１に記載の非接触電流測定システム。
【請求項６】
前記調節可能クランプ組立体は、第１クランプ面を有する第１クランプ部と、前記第１クランプ面に対向する第２クランプ面を有する第２クランプ部とを含み、付勢部材が、前記第１クランプ部を前記第２クランプ部に向けて付勢する、請求項１に記載の非接触電流測定システム。
【請求項７】
前記第１クランプ面及び前記第２クランプ面のうちの少なくとも１つは、前記磁界センサ用のシールドとして機能する、請求項６に記載の非接触電流測定システム。
【請求項８】
請求項１に記載の非接触電流測定システムであって、前記少なくとも１つのプロセッサに動作可能に連結されたユーザインターフェースを更に含み、前記少なくとも１つのプロセッサは、動作中、前記ユーザインターフェースに、前記絶縁線を流れる前記電流の前記算出した少なくとも１種類の特性を表示させる、非接触電流測定システム。
【請求項９】
前記絶縁線を流れる前記電流の前記少なくとも１種類の特性は、前記絶縁線を流れる前記電流の大きさを含む、請求項１に記載の非接触電流測定システム。
【請求項１０】
前記位置フィードバックセンサは、抵抗センサ、磁気抵抗センサ、ホール効果センサ、容量センサ、誘電センサ、又は光学センサを含む、請求項１に記載の非接触電流測定システム。
【請求項１１】
請求項１に記載の非接触電流測定システムであって、
動作中、前記絶縁線にガルバニック接触することなく、前記絶縁線における基準信号を感知する基準信号式センサを更に含み、
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記基準信号を受信して、前記受信した基準信号に少なくとも部分的に基づいて、前記絶縁線を流れる前記電流の前記少なくとも１種類の特性を算出する、非接触電流測定システム。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記受信した基準信号に少なくとも部分的に基づいて、前記絶縁線内の導体の少なくとも１種類の物理寸法を更に算出し、前記少なくとも１種類の物理寸法は、前記導体と前記磁界センサとの間の距離を示す、請求項１１に記載の非接触電流測定システム。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記受信した基準信号及び前記受信した位置フィードバックセンサ信号に少なくとも部分的に基づいて、前記絶縁線内の導体の少なくとも１種類の物理寸法を更に算出する、請求項１１に記載の非接触電流測定システム。
【請求項１４】
絶縁線内の導体にガルバニック接触することなく、前記絶縁線における電流を測定する方法であって、
前記絶縁線を、調節可能クランプ組立体によって、第１クランプ面と第２クランプ面との間でクランプすることと、
前記第１クランプ面と前記第２クランプ面との間でクランプされた前記絶縁線の径を示す、前記第１クランプ面と前記第２クランプ面との間のクランプ距離を算出することと、
前記第１クランプ面と前記第２クランプ面との間でクランプされた前記絶縁線の近傍に配置された磁界センサによって、前記絶縁線を流れる前記電流によって発生した磁界を感知することと、
前記算出したクランプ距離及び前記絶縁線を流れる前記電流によって発生した前記感知した磁界に少なくとも部分的に基づいて、前記絶縁線を流れる前記電流の少なくとも１種類の特性を、少なくとも１つのプロセッサによって算出することと、を含む、方法。
【請求項１５】
前記第１クランプ面は、ハウジングの前端の前端面を含み、前記第２クランプ面は、前記前端面に対して移動可能な前記調節可能クランプ組立体のクランプ部材の面を含み、前記絶縁線を前記第１クランプ面と前記第２クランプ面との間でクランプすることは、前記絶縁線を前記前端面と前記クランプ部材の前記面との間でクランプすることを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記絶縁線を流れる前記電流によって発生した前記磁界を感知することは、前記磁界センサによって前記磁界を感知することを含み、前記磁界センサは、前記ハウジングの前記前端の前記前端面の近傍に配置されている、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記絶縁線を前記第１クランプ面と前記第２クランプ面との間でクランプすることは、前記絶縁線をスライダークランプ組立体の第１クランプ面と第２クランプ面との間でクランプすることを含み、前記クランプ距離を算出することは、前記スライダークランプ組立体の直線位置を算出することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１クランプ面は第１クランプ部上に配置され、前記第２クランプ面は第２クランプ部上に配置され、前記方法は、前記第１クランプ部を前記第２クランプ部に向けて付勢することを更に含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
請求項１４に記載の方法であって、
前記絶縁線を流れる前記電流の前記算出した少なくとも１種類の特性を、ユーザインターフェースによって表示することを更に含む、方法。
【請求項２０】
前記絶縁線を流れる前記電流の前記少なくとも１種類の特性を算出することは、前記絶縁線を流れる前記電流の大きさを算出することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２１】
請求項１４に記載の方法であって、
前記絶縁線にガルバニック接触することなく、前記絶縁線における基準信号を、ハウジング内に配置された基準信号式センサによって感知することと、
前記感知した基準信号に少なくとも部分的に基づいて、前記絶縁線を流れる前記電流の前記少なくとも１種類の特性を、前記少なくとも１つのプロセッサによって算出することと、を更に含む、方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法であって、前記受信した基準信号に少なくとも部分的に基づいて、前記絶縁線内の導体の少なくとも１種類の物理寸法を、前記少なくとも１つのプロセッサによって更に算出する、方法。
【請求項２３】
請求項２１に記載の方法であって、前記受信した基準信号及び前記受信した位置フィードバックセンサ信号に少なくとも部分的に基づいて、前記絶縁線内の導体の少なくとも１種類の物理寸法を、前記少なくとも１つのプロセッサによって更に算出する、方法。
【請求項２４】
非接触電流測定システムであって、
前端面を有する前端部を含むハウジングと、
前記前端面に対向するクランプ部材面を有するクランプ部材であって、前記前端面に対して移動可能であり、それによって、前記前端面と前記クランプ部材面との間に絶縁線を選択的にクランプするクランプ部材と、
前記クランプ部材の位置を示す位置フィードバックセンサ信号を生成する位置フィードバックセンサと、
前記ハウジングの前記前端面の近傍に配置された電流センサであって、動作中、前記前端面と前記クランプ部材面との間にクランプされた前記絶縁線を流れる電流の少なくとも１種類の特性を示す電流センサ信号を生成する電流センサと、
前記位置フィードバックセンサ及び前記電流センサに通信可能に連結された少なくとも１つのプロセッサであって、動作中、
前記位置フィードバックセンサから前記位置フィードバックセンサ信号を受信し、
前記電流センサから前記電流センサ信号を受信し、
前記受信した位置フィードバック信号及び前記電流センサ信号に少なくとも部分的に基づいて、前記絶縁線を流れる前記電流の少なくとも１種類の特性を算出する少なくとも１つのプロセッサと、を含む、非接触電流測定システム。
【請求項２５】
前記電流センサは磁界センサを含む、請求項２４に記載の非接触電流測定システム。
【請求項２６】
請求項２４に記載の非接触電流測定システムであって、前記少なくとも１つのプロセッサに動作可能に連結されたディスプレイを更に含み、前記少なくとも１つのプロセッサは、動作中、前記ディスプレイに、前記絶縁線を流れる前記電流の大きさを提示させる、非接触電流測定システム。
【請求項２７】
前記位置フィードバックセンサは、抵抗センサ、磁気抵抗センサ、ホール効果センサ、又は光学センサを含む、請求項２４に記載の非接触電流測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、電気特性の測定に関し、より詳細には、電気回路における交流電流（ＡＣ）の非接触測定に関する。
【背景技術】
【０００２】
アンメータは、電気回路における電流測定に使用される機器である。１種類以上の電気特性を測定する機器はマルチメータ又はデジタルマルチメータ（digital multimeter、ＤＭＭ）と呼ばれ、概してサービス、トラブルシューティング、及び保守の用途に必要な多数のパラメータを測定するように動作する。かかるパラメータは、典型的には、交流（ＡＣ）電圧及び電流、直流（ＤＣ）電圧及び電流、並びに抵抗又は導通を含む。他のパラメータ（例えば、電力特性、周波数、容量、及び温度）が、特定の用途の要求に応じて測定されることもある。
【０００３】
汎用マルチメータによって電流を測定するには、既知の抵抗を有する内部電流シャントを電流路に挿入し、導通導体を遮断する必要がある。そして、電流シャントにおける電圧の低下を測定して、電流路における電流を算出する。内部電流シャントを用いた汎用マルチメータは、概して、最大で数アンペアに制限されている。これは、通電のためのマルチメータのテストリード及び回路の容量によるものである。更に、マルチメータは、概して、過大な電流レベルがマルチメータに流れることを防ぐために、内部ヒューズによって保護されている必要がある。これは、安全上の理由及びマルチメータの損傷の防止という両方の目的のためである。
【０００４】
ＡＣ電流を測定する従来のアンメータ又はマルチメータを使用した場合、少なくとも１つの測定電極又はプローブの導体へのガルバニック（galvanic）接触を必要とすることがある。このことにより、回路を遮断すること及び／又は絶縁電線の絶縁体の一部を切除すること、あるいは測定用の端子を事前に提供することがしばしば必要となる。ガルバニック接触用の露出した線又は端子を必要とすることに加え、被覆が剥がれた線又は端子にプローブを接触させる工程は、電気ショック又は感電死のリスクという理由で比較的危険であることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２１５９００
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
非接触電流測定システムの概略としては、絶縁線を選択的にクランプし、かかる線を所定の位置に配置し得る調節可能クランプ組立体と、動作中、調節可能クランプ組立体にクランプされた絶縁線の径を示す位置フィードバックセンサ信号を生成する位置フィードバックセンサと、調節可能クランプ組立体の近傍に配置された磁界センサであって、動作中、調節可能クランプ組立体にクランプされた絶縁線を流れる電流の少なくとも１種類の特性を示す磁界センサ信号を生成する磁界センサと、位置フィードバックセンサ及び磁界センサに通信可能に連結された少なくとも１つのプロセッサであって、動作中、位置フィードバックセンサから位置フィードバックセンサ信号を受信し、磁界センサから磁界センサ信号を受信し、受信した位置フィードバックセンサ信号及び磁界センサ信号に少なくとも部分的に基づいて、絶縁線を流れる電流の少なくとも１種類の特性を算出する少なくとも１つのプロセッサとを含む。
【０００７】
調節可能クランプ組立体は、第１クランプ面及び第２クランプ面を含んでもよく、第２クランプ面は第１クランプ面に対向してもよく、第１及び第２クランプ面（例えば、「ジョー（jaw）」）の少なくとも１つは、第１及び第２クランプ面の他方に向かう方向及び離間する方向に移動可能であってもよく、それによって、第１クランプ面と第２クランプ面との間で、絶縁線を所定位置で選択的にクランプし得る。第１クランプ面は、非接触電流測定システムのハウジングの前端の前端面を含んでもよく、第２クランプ面は、前端面に対して選択的に移動可能なクランプ部材上に配置されていてもよい。磁界センサは、ハウジングの前端の前端面の近傍に配置されていてもよい。調節可能クランプ組立体はスライダークランプ組立体を含んでもよく、位置フィードバックセンサは、スライダークランプ組立体の直線位置を示す位置フィードバック信号を生成する直線位置フィードバックセンサを含んでもよい。調節可能クランプ組立体は、第１クランプ面を有する第１クランプ部と、第１クランプ面に対向する第２クランプ面を有する第２クランプ部とを含み、付勢部材が、第１クランプ部を第２クランプ部に向けて付勢してもよい。非接触電流測定システムは、少なくとも１つのプロセッサに動作可能に連結されたユーザインターフェースを更に含んでもよく、少なくとも１つのプロセッサは、動作中、ユーザインターフェースに、絶縁線を流れる電流の算出した少なくとも１種類の特性を表示させる。絶縁線を流れる電流の少なくとも１種類の特性は、絶縁線を流れる電流の大きさを含んでもよい。位置フィードバックセンサは、抵抗センサ、磁気抵抗センサ、ホール効果センサ、又は光学センサを含んでもよい。非接触電流測定システムは、動作中、絶縁線にガルバニック接触することなく、絶縁線における基準信号を感知する電圧基準信号式センサを更に含んでもよく、少なくとも１つのプロセッサは、基準信号を受信して、受信した基準信号に少なくとも部分的に基づいて、基準電圧によって駆動される絶縁線を流れる電流の少なくとも１種類の特性を算出する。少なくとも１つのプロセッサは、受信した基準信号に少なくとも部分的に基づいて、絶縁線内の導体の少なくとも１種類の物理寸法を更に算出してもよい。少なくとも１つのプロセッサは、受信した基準信号及び受信した位置フィードバックセンサ信号に少なくとも部分的に基づいて、絶縁線内の導体の少なくとも１種類の物理寸法を更に算出してもよく、それによって、絶縁線の導体の外径を提供し得る。
【０００８】
絶縁線内の導体にガルバニック接触することなく、絶縁線における電流を測定する方法は、絶縁線を、調節可能クランプ組立体によって、第１クランプ面と第２クランプ面との間でクランプすることと、第１クランプ面と第２クランプ面との間でクランプされた絶縁線の径を示す、第１クランプ面と第２クランプ面との間のクランプ距離を算出することと、第１クランプ面と第２クランプ面との間でクランプされた絶縁線の近傍に配置された磁界センサによって、絶縁線を流れる電流によって発生した磁界を感知することと、算出したクランプ距離及び絶縁線を流れる電流によって発生した感知した磁界に少なくとも部分的に基づいて、絶縁線を流れる電流の少なくとも１種類の特性を、少なくとも１つのプロセッサによって算出することとを含むものとして要約され得る。
【０００９】
第１クランプ面は、ハウジングの前端の前端面を含んでもよく、第２クランプ面は、前端面に対して移動可能な調節可能クランプ組立体のクランプ部材の面を含んでもよく、絶縁線を第１クランプ面と第２クランプ面との間でクランプすることは、絶縁線を前端面とクランプ部材の面との間でクランプすることを含んでもよい。絶縁線を流れる電流によって発生した磁界を感知することは、磁界センサによって磁界を感知することを含んでもよく、磁界センサは、ハウジングの前端の前端面の近傍に配置されていてもよい。絶縁線を第１クランプ面と第２クランプ面との間でクランプすることは、絶縁線をスライダークランプ組立体の第１クランプ面と第２クランプ面との間でクランプすることを含んでもよく、クランプ距離を算出することは、スライダークランプ組立体の直線位置を算出することを含んでもよい。かかる位置を提供するために、スライダーの他に、任意の他のクランピング機構を用いてもよい。１つの他の例としては、線径が回転クランピングの開き角度に比例する、洗濯挟み（clothespin）タイプのクランピングがある。第１クランプ面は第１クランプ部上に配置されてもよく、第２クランプ面は第２クランプ部上に配置されてもよく、かかる方法は第１クランプ部を第２クランプ部に向けて付勢することを更に含んでもよい。かかる方法は、絶縁線を流れる電流の算出した少なくとも１種類の特性を、ユーザインターフェースによって表示することを更に含んでもよい。絶縁線を流れる電流の少なくとも１種類の特性を算出することは、絶縁線を流れる電流の大きさを算出することを含んでもよい。特許請求の対象の方法は、絶縁線にガルバニック接触することなく、絶縁線における基準信号を、ハウジング内に配置された基準信号式センサによって感知することと、感知した基準信号に少なくとも部分的に基づいて、絶縁線を流れる電流の少なくとも１種類の特性を、少なくとも１つのプロセッサによって算出することとを更に含んでもよい。かかる方法は、受信した基準信号に少なくとも部分的に基づいて、絶縁線内の導体の少なくとも１種類の物理寸法を、少なくとも１つのプロセッサによって更に含んでもよい。かかる方法は、受信した基準信号及び受信した位置フィードバックセンサ信号に少なくとも部分的に基づいて、絶縁線内の導体の少なくとも１種類の物理寸法を、少なくとも１つのプロセッサによって更に含んでもよい。基準法もまた、線の位置を伝達することができる。また、線径を算出するために、機械的なクランピング又は基準信号の方法の両方を、単独で又は併用して用いることができる。
【００１０】
非接触電流測定システムはまた、前端面を有する前端部を含むハウジングと、前端面に対向するクランプ部材面を有するクランプ部材であって、前端面に対して移動可能であり、それによって、前端面とクランプ部材面との間に絶縁線を選択的にクランプするクランプ部材と、クランプ部材の位置を示す位置フィードバックセンサ信号を生成する位置フィードバックセンサと、ハウジングの前端面の近傍に配置された電流センサであって、動作中、前端面とクランプ部材面との間にクランプされた絶縁線を流れる電流の少なくとも１種類の特性を示す電流センサ信号を生成する電流センサと、位置フィードバックセンサ及び電流センサに通信可能に連結された少なくとも１つのプロセッサであって、動作中、位置フィードバックセンサから位置フィードバックセンサ信号を受信し、電流センサから電流センサ信号を受信し、受信した位置フィードバック信号及び電流センサ信号に少なくとも部分的に基づいて、絶縁線を流れる電流の少なくとも１種類の特性を算出する少なくとも１つのプロセッサとを含むものとして要約され得る。
【００１１】
電流センサは磁界センサを含んでもよい。非接触電流測定システムは、少なくとも１つのプロセッサに動作可能に連結されたディスプレイを更に含んでもよく、少なくとも１つのプロセッサは、動作中、ディスプレイに、絶縁線を流れる電流の大きさを提示させる。位置フィードバックセンサは、抵抗センサ、磁気抵抗センサ、ホール効果センサ、容量センサ、誘電センサ、又は光学センサを含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
図面では、同一の参照番号は、類似の要素又は作用を示す。図面における構成要素のサイズ及び相対位置は、必ずしも尺度どおりに描かれていない。例えば、種々の要素及び角度は、必ずしも尺度どおりに描かれておらず、これらの要素の一部は、図を見やすくするために任意に拡大されたり配置されたりしていることがある。更に、描かれている要素の特定の形状については、特定の要素の実際の形状に関する情報を伝えることを必ずしも意図しておらず、図中で認識しやすくするためだけに選択されたものであり得る。
【図１】図１は、図示された一実施態様による、絶縁線へのガルバニック接触を必要とせずに、絶縁線内に存在するＡＣ電流を測定するために、オペレータが非接触電流測定システムを用いることができる環境の絵図である。
【図２Ａ】図２Ａは、調節可能クランプ組立体を含む非接触電流測定システムの、調節可能クランプ組立体のクランプ部材が絶縁線から離間している状態の正面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、調節可能クランプ組立体のクランプ部材によって絶縁線がクランプされている状態を示す、図２Ａの非接触電流測定システムの正面図である。
【図３】図３は、図示された一実施態様による、非接触電流測定システムの別の実施態様の正面図である。
【図４】図４は、図示された一実施態様による、非接触電流測定システムの別の実施態様の正面図である。
【図５】図５は、図示された一実施態様による、非接触電流測定システムの別の実施態様の正面図である。
【図６】図６は、図示された一実施態様による、非接触電流測定システムの概略ブロック図である。
【図７Ａ】図７Ａは、図示された一実施態様による、線へのガルバニック接触を必要とせずに絶縁線の絶縁体厚さを測定するために、オペレータが、基準信号式センサを含む非接触測定システムを用いることができる環境の絵図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図示された一実施態様による、絶縁線と非接触測定システムの導電センサとの間に形成された結合容量と、絶縁導体の電流成分と、非接触測定システムとオペレータとの間の人体容量とを示す、図７Ａの非接触測定システムの上面図である。
【図８】図８は、図示された一実施態様による、非接触測定システムの種々の内部構成部品の概略図である。
【図９】図９は、図示された一実施態様による、非接触測定システムの種々の信号処理構成部品を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、図示された一実施態様による、高速フーリエ変換（fast Fourier transform、ＦＦＴ）を実施する非接触測定システムの概略図である。
【図１１】図１１は、信号と基準信号とを分離する別の例による、アナログ電子フィルタを実施する非接触測定システムのブロック図である。
【図１２】図１２は、図示された一実施態様による、非接触測定システムの概略回路図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、図示された一実施態様による、種々の漏れや浮遊容量を示す、非接触測定システムの概略図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、図示された一実施態様による、種々の漏れや浮遊容量を示し、かつ、基準電流信号に対する補償を含む、非接触測定システムの概略図である。
【図１３Ｃ】図１３Ｃは、図示された一実施態様による、図７Ｂのシステムのための例示的なセンサ構成を示す。
【図１４】図１４は、図示された一実施態様による、非接触測定システムのセンサと外部アースとの間の容量を示す、非接触測定システムの概略回路図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、図示された一実施態様による、非接触測定システムの内部アースガードと外部アースとの間の容量を示す、非接触測定システムの概略回路図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、図示された一実施態様による、非接触測定システムの内部アースガードと外部アースとの間の容量を示す、非接触測定システムの概略回路図である。
【図１６】図１６は、図示された一実施態様による、非接触測定システムのセンサ及び内部アースガード組立体の斜視図である。
【図１７】図１７は、図示された一実施態様による、非接触測定システムの「Ｕ」形又は「Ｖ」径センサの前端の断面図である。
【図１８】図１８は、図示された一実施態様による、非接触測定システムの円弧状センサの前端の正面図である。
【図１９】図１９は、図示された一実施態様による、非接触測定システムの円筒状センサの前端の斜視図である。
【図２０Ａ】図２０Ａは、図示された一実施態様による、内部アースガードのガードリングクランプが閉位置にある場合の、非接触測定システムのセンサ前端の上面図である。
【図２０Ｂ】図２０Ｂは、図示された一実施態様による、内部アースガードのガードリングクランプが開位置にある場合の、図２０Ａに示す非接触測定システムの前端の上面図である。
【図２１】図２１は、図示された一実施態様による、内部アースガードのガードリングクランプを取り外した状態の、図２０Ａに示すセンサ前端の一部を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本明細書に開示されるシステム及び方法は、絶縁線の導体へのガルバニック接触を必要とせずに、絶縁線を流れる電流を測定する非接触電流測定システムを提供する。少なくともいくつかの実施態様において、非接触電流測定システムは、テスト対象の絶縁線の近傍に（例えば、隣接するように）選択的に配置可能な磁界センサを含んでいる。磁界センサの非限定的な例には、異方性磁気抵抗（anisotropic magnetoresistive、ＡＭＲ）センサ、巨大磁気抵抗（giant magnetoresistive、ＧＭＲ）センサ、フラックスゲートセンサ、ＳＱＵＩＤセンサ、光ファイバセンサ、光ポンピングセンサ、核行列センサ（nuclear procession sensor）、サーチコイルセンサ、磁気トランジスタセンサ、磁気ダイオードセンサ、磁気光学センサ、ホール効果センサ、ロゴスキーコイル、変流器、又は他のタイプの磁界センサが挙げられる。磁界センサは、絶縁線を流れる電流によって発生する磁界を検出する。絶縁線の導体を包囲する磁界の大きさは、絶縁線の導体を流れる電流の大きさに関連している（例えば、比例している）。
【００１４】
本開示の実施態様のうちの少なくともいくつかは、導体を包囲する磁界の検出の他に、調節可能クランプ組立体を利用して、磁界センサに対する絶縁線の機械的な位置決めの制御を提供する。更に、少なくともいくつかの実施態様では、非接触電流測定システムは、テスト対象の絶縁線の少なくとも１種類の物理寸法（例えば、絶縁線の絶縁体内の導体の外径又は太さ（gauge））に関する情報を算出する。検出した磁界、制御された機械的な位置決め、及び算出した物理寸法情報を用いて、非接触電流測定システムは、絶縁線の導体を流れる電流の大きさを正確に算出する。
【００１５】
以下の説明では、本開示の種々の実施態様を完全に理解するために、特定の詳細を順を追って明らかにする。しかし、当業者であれば、これらの特定の詳細のうちの１以上を欠いても、あるいは他の方法、構成部品、材料などを用いても、実施態様が実現可能であることを理解するであろう。他の例では、実施態様の説明が不必要に不明確になることを回避するため、コンピュータシステム、サーバコンピュータ、及び／又は通信ネットワークに関連する既知の構造についての詳細は、図示したり説明されたりしていない。
【００１６】
その内容が特別に必要としない限り、明細書及びそれに続く請求項において、「含む（comprising）」という単語は「含む（including）」と同義であり、包括的又はオープンエンドな単語である（すなわち、記載されていない追加的な要素又は方法の動作を除外しない）。
【００１７】
本明細書全体の「一実施態様」又は「実施態様」について言及したことは、かかる実施態様に関して記述された特定の特徴部、構造体又は特性が、少なくとも１つの実施態様に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体の様々な箇所におけるフレーズ「一実施態様では」又は「実施態様では」とは、必ずしも全てが同一の実施態様に対する言及ではない。更に、特定の特徴部、構造体又は特性は、１つ以上の実施態様において任意の好適な方法で組み合わせることができる。
【００１８】
本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用するとき、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、その内容について別段の明確な指示がない限り、複数の指示対象を含む。また、用語「又は／あるいは／もしくは（or）」は、概して、その内容について別段の明確な指示がない限り、「及び／又は（and/or）」の意味を含むものとして用いられている。更に、本明細書中の見出し及び本開示の要約は、便宜上用いられているだけであり、本実施態様の範囲又は意味を説明するものではない。
【００１９】
図１は、非接触電流測定システム１０２と絶縁線１０６との間のガルバニック接触を必要とせずに、絶縁線１０６内に存在するＡＣ電流を測定するために、技術者１０４が非接触電流測定システムを用いることができる環境１００の絵図である。図２Ａ及び図２Ｂは、非接触電流測定システム１０２の拡大図である。
【００２０】
非接触電流測定システム１０２は、グリップ部又はグリップ端１１０と、グリップ部に対向する前部又は前端１１２とを含むハウジング又は本体１０８を含む。ハウジング１０８はまた、非接触電流測定システム１０２とのユーザインタラクションを容易にするユーザインターフェース１１４を含んでもよい。ユーザインターフェース１１４は、任意の数の入力（例えば、ボタン、ダイヤル、スイッチ、タッチセンサ）及び任意の数の出力（例えば、ディスプレイ、ＬＥＤ、スピーカ、ブザー）を含んでもよい。非接触電流測定システム１０２はまた、１つ以上の有線及び／又は無線通信インターフェース（例えば、ＵＳＢ、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））を含んでもよい。
【００２１】
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、磁界センサ１１６（例えば、異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）センサ、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）センサ、フラックスゲートセンサなど）が、前端１１２の上面１１８の下方に配置されている。磁界センサ１１６を使用して、絶縁体１２４の１つ以上の層によって囲まれている導体１２２を含む絶縁線１０６を流れる電流によって発生する磁界を検出する。導体１２２を包囲する磁界の大きさは、導体を流れる電流の大きさに関連している（例えば、比例している）。概して、導体１２２を流れる電流の大きさは、２つのパラメータが満たされている場合に、磁界センサ１１６によって正確に算出され得る。１つ目のパラメータは、少なくともいくつかの実施態様では、調節可能クランプ組立体１２６によって制御される、磁界センサ１１６に対する絶縁線１０６の機械的な位置決めの制御である。２つ目のパラメータは、調節可能クランプ組立体１２６に動作可能に連結されている位置フィードバックセンサ１２８によって算出又は概算することができる、絶縁線の絶縁体内の導体の外径又は径など（すなわち、太さ）の、絶縁線１０６の物理寸法情報である。調節可能クランプ組立体１２６及び位置フィードバックセンサ１２８については、後で更に述べる。
【００２２】
更に、少なくともいくつかの実施態様では、絶縁線１０６の太さに関する物理寸法情報は、追加的に又は代替的に、１つ以上の基準信号センサを用いて取得されてもよい。かかるセンサは、センサと絶縁線１０６との間の生成された基準信号（例えば、基準電流信号）を検出する。絶縁線の物理寸法情報を検出するこのような「基準信号」法を実施する種々の例示的な非接触測定システムについては、図７Ａ〜図２１を参照して後で説明する。例えば、少なくともいくつかの実施態様では、調節可能クランプ組立体及び位置フィードバックセンサは絶縁線の全径を算出するために用いることができ、基準信号法は絶縁線の絶縁体の厚さを算出するために用いることができる。絶縁線の算出された全径及び算出された絶縁体厚さを用いて、非接触電流測定システムは、絶縁線の絶縁体内の導体の径を自動的に算出又は概算してもよい（例えば、導体の径は、絶縁体厚さの２倍を減算した絶縁線の全径と等しくなる）。そして、導体の算出した径を、検出した磁界と共に用いて、絶縁線を流れる電流の大きさを正確に算出することができる。
【００２３】
図示された実施態様では、絶縁線１０６の機械的な位置決めは、測定中に、絶縁された導体が磁界センサ１１６に対して適切に整列（例えば、隣接）するような配置を確実にする、調節可能クランプ組立体又は「スライダー」クランプ組立体１２６によってもたらされる。調節可能クランプ組立体１２６は、前端１１２の上面１１８に向かう方向及び離間する方向に選択的に移動可能な、ハウジング１０８に連結されたクランプ部材１３０を含む。本明細書では、クランプ部材１３０は第１クランプ部と呼ばれることもあり、前端１１２は第２クランプ部と呼ばれることもある。クランプ部材１３０は、前端１１２の上面１１８に対向し、かつ、その上面に略平行であるクランプ面１３２を含む。クランプ面１３２及び上面１１８は、絶縁線１０６の一部を受けるようにサイズ決め及び寸法決めされる可変サイズのクランプ開口１３４を共に画定する。図示の例では、クランプ部材１３０は、クランプ開口１３４が比較的大きくなる第１位置Ｐ１と、クランプ開口が比較的小さくなる第２位置Ｐ２との間で選択的に移動可能である。
【００２４】
図２Ａに示すように、絶縁線をクランプ開口内に容易に移動できる十分な量だけクランプ部材１３０のクランプ面１３２が前端１１２の上面１１８から離間しているとき、ユーザは、絶縁線１０６をクランプ開口１３４内に配置することができる。そして、図２Ｂに示すように、ユーザは、クランプ部材１３０を第３位置Ｐ３へと下方に移動させて、前端１１２の上面１１８及びクランプ面１３２の両方が絶縁線１０６の絶縁層に両側から接触するように、絶縁線を上面とクランプ面との間に「クランプ」することができる。本明細書で使用するとき、「クランプ」という用語は、絶縁線１０６が、絶縁線の両側で上面１１８及びクランプ面１３２に接触し、磁界センサ１１６に対する線の位置を維持することを指す。すなわち、この用語は、上面１１８又はクランプ面１３２が絶縁線１０６に対して特定量の力を与えることを必ずしも示さない。
【００２５】
位置フィードバックセンサ１２８は、クランプ部材１３０の位置（例えば、直線位置）を感知して、それを示す位置フィードバックセンサ信号（例えば、直線位置フィードバックセンサ信号）を生成するように動作する。位置フィードバック信号は、例えば、デジタル信号又はアナログ信号であり得る。絶縁線１０６がクランプ面１３２と前端１１２の上面１１８との間にクランプされている場合、クランプ部材１３０の感知された位置を使用して、絶縁線の径又は太さを算出又は概算してもよい。例えば、位置フィードバックセンサ１２８は、クランプ部材１３０の伸張に比例する位置フィードバックセンサ信号を提供してもよい。位置フィードバックセンサ１２８は、クランプ部材１３０の伸張の感知及び絶縁線１０６の径の算出を行うように動作する任意の好適なセンサであってもよい。例えば、位置フィードバックセンサ１２８は、抵抗センサ、磁気抵抗センサ、ホール効果センサ、光学センサなどであってもよい。後で更に説明するように、少なくともいくつかの実施態様では、「基準信号」法を追加的又は代替的に用いて絶縁線１０６内の導体の径又は寸法を算出してもよく、それによって、システム１０２が正確な電流測定を行うことを可能にし得る。
【００２６】
少なくともいくつかの実施態様では、クランプ部材１３０は、好適な付勢部材１３６によって第２位置Ｐ２に向けて付勢され得る。例えば、クランプ部材１３０は、クランプ部材とハウジング１０８の一部との間で連結されたばねによって、第２位置Ｐ２に向けて付勢され得る。有利には、クランプ部材１３０を付勢することによって、クランプ組立体１２６がクランプ開口１３４内で絶縁線１０６をより良く保持することを可能としつつ、絶縁線１０６の径のより均一な測定も提供し得る。
【００２７】
磁束密度と電流の流れとの間には直交関係（例えば、導通導体を包囲する磁束に対する「右手の法則」）があるため、磁界センサ１１６に対する絶縁線１０６の機械的な位置決めは重要であり得る。更に、導体の円周に接する磁束密度は、同じ電流の流れに対して大径の導体より小径の導体において高くなるため、位置フィードバックセンサ１２８から提供される物理寸法情報は重要であり得る。このように、少なくとも絶縁線の径の概算を知ることによって、非接触電流測定システム１０２は、感知した磁界と線を流れる電流との間の関係に対して線の径が有する影響を考慮して、絶縁線を流れる電流を正確に算出することができる。
【００２８】
図６を参照して後で更に説明するように、磁界センサ１１６からのデータ、並びに位置フィードバックセンサ１２８及び／又は基準信号センサからの径又は太さデータを使用して、非接触電流測定システム１０２の少なくとも１つのプロセッサが、絶縁線１０６を流れる電流の少なくとも１種類の特性（例えば、大きさ、周波数）を正確に算出し得る。かかる情報は、ユーザインターフェース１１４のディスプレイを介してユーザに提示することができ、非接触電流測定システムの非一時的なプロセッサ可読記録媒体に保存することができ、及び／又は有線又は無線通信インターフェースによって別個の装置に送信することができる。
【００２９】
図示された非接触電流測定システム１０２は磁界センサ１１６を含んでいるが、他の実施態様においては、非接触電流測定システムは、テスト対象の線へのガルバニック接触を必要とせずに、電流によって発生した磁界を感知することが可能な他の種々のタイプの磁界センサ（例えば、ホール効果センサ、ロゴスキーコイル、変流器など）を含み得ることが理解される。
【００３０】
後で更に説明するように、少なくともいくつかの実施態様では、非接触測定システム１０２は、電流測定中のオペレータ１０４とアース１２８との間の人体容量（ＣＢ）を利用することができる。アースという用語はノード１２８に対して使用されるが、かかるノードは必ずしも接地／アースでなくてもよく、容量結合によって他の任意の基準電位にガルバニック絶縁された状態で接続されていることもあり得る。
【００３１】
図３は、非接触電流測定システム１０２と異なる形態の要素を有する非接触電流測定システム３００の前面図である。非接触電流測定システム３００は、多くの点で、上述した非接触電流測定システム１０２と類似又は同一であり得る。そのため、非接触電流測定システム１０２の特徴に関する上記の説明の一部又は全てを、非接触電流測定システム３００に適用することができる。
【００３２】
非接触電流測定システム３００は、前端３０４と、前端に対向するグリップ部又はグリップ端３０６とを含むハウジング３０２を含む。ハウジング３０２は、ハウジングの表面上に配置されたユーザインターフェース３０８（例えば、ディスプレイ、ボタン）を含む。前端３０４は、電流センサ３１２（例えば、磁界センサ）と、光学基準信号センサ３１３と、絶縁線（例えば、図１、図２Ａ、及び図２Ｂの絶縁線１０６）を把持するための引き込み可能なジョー又はクランプ部材３１４とを含む。種々の基準信号センサの動作については、図７Ａ〜図２１を参照して後で更に説明する。前端３０４は電流センサ３１２に隣接する前端面３１６を含み、クランプ部材３１４は前端面３１６に対向するクランプ面３１８を含む。電流測定の精度を更に高めるために、第２磁界センサをクランプ部材３１４内で用いることができる。電流センサ３１２とクランプ部材３１４に配置された追加のセンサとの間の平均信号を用いて、電流を計算することができる。更に、両センサ間の差異が限界を超えている場合、それによって、外部の迷走電流又はクランプ部材３１４と３１６との間にクランプされた線の位置決め不良によって起こる信頼性に欠ける状況を識別することができる。使用中、絶縁線を前端面３１６とクランプ面３１８との間でクランプすることができ、それによって、絶縁線を電流センサ３１２に隣接するように配置させ得る。クランプ部材３１４及び本開示の他のクランプ部材は、ハウジング３０２に永久的に取り付けられていてもよいし、あるいは、ハウジングから選択的に取り外し可能であってもよい。非接触電流測定システム３００はまた、位置フィードバックセンサ３２０を含み、絶縁線を前端面３１６とクランプ面３１８との間でクランプするためにクランプ部材３１４をハウジング３０２に向けて付勢する付勢部材３２２を任意で含む。非接触電流測定システム３００に好適に用いられる電流センサ及び位置フィードバックセンサの実施形態についての更なる説明が、図６を参照して提供される。
【００３３】
図４は、非接触電流測定システム１０２と異なる形態の要素を有する非接触電流測定システム４００の前面図である。非接触電流測定システム４００は、多くの点で、上述した非接触電流測定システムと類似又は同一であり得る。そのため、上述の非接触電流測定システムの特徴に関する上記の説明の一部又は全てを、非接触電流測定システム４００に適用することができる。
【００３４】
非接触電流測定システム４００は、前端４０４と、前端に対向するグリップ部又はグリップ端４０６とを含むハウジング４０２を含む。ハウジング４０２は、ハウジングの表面上に配置されたユーザインターフェース４０８（例えば、ディスプレイ、ボタン、ダイヤル）を含む。前端４０４は、電流センサ４１２（例えば、磁界センサ）と、光学基準信号センサ４１３と、絶縁線（例えば、図１、図２Ａ、及び図２Ｂの絶縁線１０６）を把持するための引き込み可能なフック又はクランプ部材４１４とを含む。前端４０４は電流センサ４１２に隣接する前端面４１６を含み、クランプ部材４１４は前端面４１６に対向するクランプ面４１８を含む。使用中、絶縁線を前端面４１６とクランプ面４１８との間でクランプすることができ、それによって、絶縁線を電流センサ４１２に隣接するように配置させ得る。クランプ部材４１４は、ハウジング４０２に永久的に取り付けられていてもよいし、あるいは、ハウジングから選択的に取り外し可能であってもよい。非接触電流測定システム４００はまた、位置フィードバックセンサ４２０を含み、絶縁線を前端面４１６とクランプ面４１８との間でクランプするためにクランプ部材４１４をハウジング４０２に向けて付勢する付勢部材４２２を任意で含む。非接触電流測定システム４００に用いられ得る電流センサ及び位置フィードバックセンサの好適な実施形態が、図６を参照して提供されている。
【００３５】
図５は、非接触電流測定システム１０２と異なる形態の要素を有する非接触電流測定システム５００の前面図である。非接触電流測定システム５００は、多くの点で、上述した非接触電流測定システムと類似又は同一であり得る。そのため、上述の非接触電流測定システムの特徴に関する上記の説明の一部又は全てを、非接触電流測定システム５００に適用することができる。
【００３６】
非接触電流測定システム５００は、前端５０４と、前端に対向するグリップ部又はグリップ端５０６とを含むハウジング５０２を含む。ハウジング５０２は、ハウジングの表面上に配置されたユーザインターフェース５０８（例えば、ディスプレイ、ボタン、ダイヤル）を含む。前端５０４は、電流センサ５１２（例えば、磁界センサ）と、光学基準信号センサ５１３と、絶縁線（例えば、図１、図２Ａ、及び図２Ｂの絶縁線１０６）を把持するための引き込み可能なフック又はクランプ部材５１４とを含む。前端５０４は電流センサ５１２に隣接する前端面５１６を含み、クランプ部材５１４は前端面５１６に対向するクランプ面５１８を含む。使用中、絶縁線を前端面５１６とクランプ面５１８との間でクランプすることができ、それによって、絶縁線を電流センサ５１２に隣接するように配置させ得る。クランプ部材５１４は、ハウジング５０２に永久的に取り付けられていてもよいし、あるいは、ハウジングから選択的に取り外し可能であってもよい。非接触電流測定システム５００はまた、位置フィードバックセンサ５２０を含み、絶縁線を前端面５１６とクランプ面５１８との間でクランプするためにクランプ部材５１４をハウジング５０２に向けて付勢する付勢部材５２２を任意で含む。以下の図６は、非接触電流測定システム５００に好適に用いられる電流センサ及び位置フィードバックセンサの実施形態についての更なる説明を提供する。
【００３７】
図６は、非接触電流測定機能を提供する非接触電流測定システム又は機器６００の概略ブロック図である。非接触電流測定システム６００は、本明細書で説明した非接触電流測定システムのうちのいずれかと類似又は同一であり得る。
【００３８】
非接触電流測定システム６００は、プロセッサ６０４に通信可能に連結されている電流センサ６０２（例えば、磁界センサ）を含む。非接触電流測定システム６００はまた、調節可能クランプ組立体６０６と、調節可能クランプ組立体及びプロセッサ６０４に動作可能に連結された位置フィードバックセンサ６０８とを含む。動作中、上述したように、位置フィードバックセンサ６０８は、調節可能クランプ組立体６０６の位置を示す位置フィードバックセンサ信号を生成し、検出した位置から、調節可能クランプ組立体６０６にクランプされた絶縁線の径を算出する。プロセッサ６０４は、位置フィードバックセンサ６０８から位置フィードバックセンサ信号を受信する。
【００３９】
電流センサ６０２は、磁界センサやホール効果センサなどの任意の好適な非接触電流センサであってもよい。動作中、電流センサ６０２は、調節可能クランプ組立体６０６にクランプされた絶縁線を流れる電流の少なくとも１種類の特性を示す電流センサ信号を生成する。例えば、かかる少なくとも１種類の特性は、電流の大きさ又は電流の周波数を含み得る。電流センサ６０２が磁界センサである実施態様では、電流センサは、絶縁線を流れる電流によって生じる磁界を示す磁界センサ信号を生成することができる。この磁界はプロセッサ６０４によって分析されて、絶縁線を流れる電流の少なくとも１種類の特性が算出される。
【００４０】
調節可能クランプ組立体６０６は、本明細書で説明された調節可能クランプ組立体のうちのいずれかと類似又は同一であり得る。位置フィードバックセンサ６０８は、調節可能クランプ組立体６０６のクランプ位置を示す位置フィードバックセンサ信号を生成するように動作する。かかる信号は、調節可能クランプ組立体によってクランプされた絶縁線の径を示す。位置フィードバックセンサ６０８は、抵抗センサ、磁気抵抗センサ、ホール効果センサ、及び光学センサなどの任意の好適な位置センサであってもよいが、これらに限定されない。
【００４１】
プロセッサ６０４は、１つ以上の中央演算処理装置（central processing unit、ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ（digital signal processor、ＤＳＰ）、特定用途向けＩＣ（application-specific integrated circuit、ＡＳＩＣ）、書替え可能ゲートアレイ（field programmable gate array、ＦＰＧＡ）、マイクロコントローラ、その他のプログラマブル回路、これらの組み合わせなどの、１つ以上の論理処理ユニットを含んでもよい。概して、プロセッサ６０４は、指示の実行をサポートしてデータを１つ以上の記憶装置、Ｉ／Ｏインターフェース、及び通信システムから読み取ったりこれらに書き込んだりすることによって、非接触電流測定システム６００の計算の中央部として機能し得る。
【００４２】
非接触電流測定システム６００はまた、少なくとも１つの指示又はデータを記憶する、プロセッサ６０４に通信可能に連結されたメモリ６１０を含み得る。メモリ６１０は、非接触電流測定システム６００用のコンピュータ可読指示、データ構造、プログラムモジュール、及びその他のデータの不揮発性記憶を提供する、例えばフラッシュメモリやソリッドステートドライブ（solid state drive、ＳＳＤ）などの、１つ以上のソリッドステートメモリを含み得る。図示されていないが、非接触電流測定システム６００は、例えばハードディスクドライブ、光学ディスクドライブ、又はメモリカードメディアドライブなどの、その他の非一時的コンピュータ又はプロセッサ可読媒体を用いることができる。
【００４３】
非接触電流測定システム６００は、任意の数の入力６１３（例えば、ボタン、ダイヤル、スイッチ、タッチセンサ、タッチスクリーン、トリガースイッチ、セレクタ、ロータリスイッチ）及び任意の数の出力６１４（例えば、ディスプレイ、ＬＥＤ、スピーカ、ブザー）を含み得るユーザインターフェース６１２を含んでもよい。ディスプレイ装置の非限定的な例には、液晶ディスプレイ（liquid crystalline display、ＬＣＤ）装置、発光ダイオード（light emitting diode、ＬＥＤ）装置、及び／又は有機発光ダイオード（organic light emitting diode、ＯＬＥＤ）装置が挙げられる。ユーザインターフェース６１２はタッチスクリーンを含んでもよく、これは、現在既に知られている又は後から開発される、任意のタイプのタッチスクリーンであってもよい。例えば、タッチスクリーンは、容量性、赤外線、抵抗、又は表面弾性波（surface acoustic wave、ＳＡＷ）装置であってもよい。非接触電流測定システム６００がディスプレイを含む実施態様では、かかるディスプレイは、テスト対象の絶縁線を流れる電流の少なくとも１種類の特性（例えば、大きさ、周波数）を示す読み取り値及び／又は波形を提示し得る。
【００４４】
動作中、プロセッサ６０４は、位置フィードバックセンサ６０８及び電流センサ６０２からセンサ信号を受信し、クランプ位置と電流測定値をそれぞれ取得する。上述したように、クランプ位置測定値はテスト対象の絶縁線の径を示し、電流センサ信号は絶縁線を流れる電流の少なくとも１種類の特性（例えば、大きさ）を示し得る。上述したように、プロセッサ６０４は、このような測定値を利用して、テスト対象の絶縁線を流れる電流の少なくとも１種類の特性（例えば、絶縁線を流れる電流の大きさ及び／又は周波数）を算出し得る。
【００４５】
プロセッサ６０４は、測定又は算出した１種類以上の特性（例えば、電流の大きさ、電流の周波数、絶縁線の径）などの読み取り値を提供してよく、また、１種類以上の特性を図示によって提供してよい。かかる図示には、波形や高調波棒グラフなどが含まれ得る。
【００４６】
１つ以上の外部プロセッサベースの装置と通信するために、非接触電流測定システム６００は１つ以上の有線及び／又は無線通信インターフェース６１６を含んでもよい。無線通信インターフェースの非限定的な例として、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙ、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、６ＬｏＷＰＡＮ（登録商標）、光学赤外線、ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＨＡＲＴなどが挙げられる。有線通信インターフェースの非限定的な例として、ＵＳＢ（登録商標）、イーサネット、ＰＬＣ、ＨＡＲＴ、ＭＯＤＢＵＳ、ＦｉｒｅＷｉｒｅ（登録商標）、Ｔｈｕｎｄｅｒｂｏｌｔ（登録商標）などが挙げられる。
【００４７】
少なくともいくつかの実施態様では、非接触電流測定システム６００は、データを外部装置に送信することに加えて、データ又は指示（例えば、制御指示）のうちの少なくとも１つを外部装置から有線及び／又は無線通信インターフェース６１６を介して受信してもよい。
【００４８】
少なくともいくつかの実施態様では、非接触電流測定システム６００はディスプレイを含まなくてもよく、代わりに、外部プロセッサベースの装置を介して電気設備を遠隔的にモニターするためのセンサとして用いられてもよい。かかるプロセッサベースの装置としては、スマートフォン、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、ウェアラブルコンピュータ、サーバ、クラウドコンピュータなどの種々のタイプのデバイスが挙げられる。外部プロセッサベースの装置は、ある期間（例えば、分、時間、日、週）中に非接触電流測定システム６００によって収集されたデータを提示するためのディスプレイを含んでもよい。
【００４９】
少なくともいくつかの実施態様では、非接触電流測定システムは、プロセッサ６０４に通信可能に連結された１つ以上の追加の電気センサ６１８を含み得る。かかる電気センサ６１８としては、電圧を感知することができる電圧センサ、抵抗を感知することができる抵抗センサ、容量を感知することができる容量センサなどが挙げられる。１つ以上の追加のセンサ６１８を含むこのような実施態様では、非接触電流測定システム６００は、複数種類の電気特性（例えば、電流、電圧、電力、抵抗、容量）を提供するマルチメータとして機能し得る。
【００５０】
少なくともいくつかの実施態様では、電気センサ６１８は、テスト対象の絶縁線の絶縁体の厚さを検出するように動作する基準信号センサを含んでもよい。種々の例示的な基準信号センサについては、図７〜図２１を参照して後で更に説明する。このような実施態様では、調節可能クランプ組立体６０６及び位置フィードバックセンサ６０８は絶縁線の全径を算出するために用いることができ、基準信号センサ６１８は基準信号法（後で更に述べる）を利用して絶縁線の絶縁体の厚さを算出することができる。調節可能クランプ組立体６０６及び位置フィードバックセンサ６０８によって算出された絶縁線の全径と、基準信号センサ６１８によって算出された算出絶縁体厚さとを用いて、非接触電流測定システムは、算出絶縁体厚さの２倍を減算した絶縁線の全径と等しい、絶縁線の導体の径を自動的に算出することができる。そして、導体の算出した径を、検出した磁界と共に用いて、絶縁線を流れる電流の大きさを算出することができる。
【００５１】
以下で、絶縁線の導体とセンサ又は電極（「基準信号センサ」）との間のガルバニック接続を必要とせずに、絶縁線の少なくとも１種類の物理寸法（例えば、絶縁体厚さ）を測定するための「基準信号」法を利用したシステム及び方法の例を説明する。上述したように、少なくともいくつかの実施態様では、非接触電流測定システムは、機械的な位置のフィードバック有りの又は無しの基準信号法を利用して、絶縁線の１種類以上の物理寸法（例えば、導体の径）を算出又は概算することができる。また、後で説明するように、追加的に又は代替的に、基準信号法は、導体とテスト電極又はプローブとの間のガルバニック接続を必要とせずに、絶縁された又は裸の（blank）絶縁されていない導体（例えば、絶縁線）の交流（ＡＣ）電圧を測定するために用いられてもよい。以下で開示される実施態様は、本明細書において「基準信号式」センサ又はシステムと呼ばれることがある。
【００５２】
図７Ａは、非接触電流測定システム７０２と線７０６との間のガルバニック接触を必要とせずに、絶縁線７０６内に存在するＡＣ電流を測定するために、オペレータ７０４が、基準信号式センサ又はシステムを含む非接触電流測定システムを用いることができる環境７００の絵図である。非接触測定７０２は、上述の非接触電流測定システムの構成部品及び機能の一部又は全てを含み得る。図７Ｂは、動作中の非接触測定システムの種々の電気特性を示す、図７Ａの非接触測定システム７０２の上面図である。非接触測定システム７０２は、グリップ部又はグリップ端７１０と、グリップ部に対向するプローブ部又はプローブ端７１２（本明細書においては前端とも呼ばれる）とを含むハウジング又は本体７０８を含む。ハウジング７０８はまた、非接触測定システム７０２とのユーザインタラクションを容易にするユーザインターフェース７１４を含み得る。ユーザインターフェース７１４は、任意の数の入力（例えば、ボタン、ダイヤル、スイッチ、タッチセンサ）及び任意の数の出力（例えば、ディスプレイ、ＬＥＤ、スピーカ、ブザー）を含んでもよい。非接触測定システム７０２はまた、１つ以上の有線及び／又は無線通信インターフェース（例えば、ＵＳＢ、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））を含んでもよい。
【００５３】
少なくともいくつかの実施態様では、図７Ｂにおいて最もよく示されるように、プローブ部７１２は、第１延在部７１８及び第２延在部７２０によって画定される凹部７１６を含んでもよい。凹部７１６は絶縁線７０６（図７Ａ参照）を受ける。絶縁線７０６は、導体７２２と、導体７２２を包囲する絶縁体７２４とを含む。凹部７１６は基準信号センサ又は電極７２６を含んでもよい。かかるセンサ又は電極は、絶縁線が非接触測定システム７０２の凹部７１６内に配置されたときに、絶縁線７０６の絶縁体７２４の近傍に位置する。明確さのために図示されていないが、センサと他の物体との間の物理的かつ電気的接触を防止するために、センサ７２６はハウジング７０８の内側に配置されてもよい。
【００５４】
図７Ａに示すように、使用中、オペレータ７０４はハウジング７０８のグリップ部７１０を把持して、プローブ部７１２を絶縁線７０６の近傍に配置してもよい。それによって、非接触測定システム７０２は、上述のように、線内に存在する電流を正確に測定することができる。プローブ端７１２は凹部７１６を有するものとして図示されているが、他の実施態様では、プローブ部７１２はそれとは異なるように構成されていてもよい。例えば、少なくともいくつかの実施態様では、プローブ部７１２は、センサを含む選択的に移動可能なクランプ、フック、平ら又は円弧状の表面、あるいは、非接触測定システム７０２のセンサを絶縁線７０６の近傍に配置することができる他のタイプの界面を含んでもよい。種々の調節可能クランプ組立体及び位置フィードバックセンサの例を、図１〜図６を参照して上記で説明した。種々のプローブ部及びセンサの例を、図１６〜図２１を参照して以下で説明する。
【００５５】
接地／アースへの基準としてオペレータの身体が作用するのは、いくつかの実施態様においてのみであることがある。本明細書で説明する非接触測定機能は、接地に対して測定を行うだけの用途に限定されない。外部基準が、任意の他の電位に容量結合されていてもよい。例えば、外部基準が三相系統の別の相に容量結合されている場合、相間電圧が測定される。概して、本明細書で説明される概念は、基準電圧及び他の任意の基準電位に接続された人体容量結合のみを用いた接地への言及に限定されない。
【００５６】
後で更に説明するように、少なくともいくつかの実施態様では、非接触測定システム７０２は、測定中にオペレータ７０４とアース７２８との間の人体容量（ＣＢ）を利用することができる。アースという用語はノード７２８に対して使用されるが、かかるノードは必ずしも接地／アースでなくてもよく、容量結合によって他の任意の基準電位にガルバニック絶縁された状態で接続されていることもあり得る。
【００５７】
非接触測定システム７０２によって用いられる特定のシステム及び方法について、図８〜図２１を参照して以下で説明する。
【００５８】
図８は、図７Ａ及び図７Ｂにも示されている、非接触測定システム７０２の種々の内部構成要素の概略図である。この例では、非接触測定システム７０２の導電センサ７２６は、略「Ｖ形」であり、テスト対象の絶縁線７０６の近傍に配置され、かつ、絶縁線７０６の導体７２２に容量結合されており、それによって、センサ結合コンデンサ（ＣＯ）を形成している。非接触測定システム７０２を操作するオペレータ７０４は、アースに対して人体容量（ＣＢ）を有している。このため、図７Ｂ及び図８に示すように、線７２２におけるＡＣ電圧信号（ＶＯ）が、絶縁導体の電流要素又は「信号電流」（ＩＯ）を、直列に接続されている結合コンデンサ（ＣＯ）及び人体容量（ＣＢ）に対して発生させる。いくつかの実施態様では、人体容量（ＣＢ）はまた、アース又は任意の他の基準電位に対して容量を発生させる、ガルバニック絶縁されたテストリードも含み得る。
【００５９】
測定対象の線７２２におけるＡＣ電圧（ＶＯ）は、外部アース７２８（例えば、中性線）に接続している。非接触測定システム７０２自体もまた、オペレータ７０４（図７Ａ）が手で非接触測定システムを保持しているときに、主に人体容量（ＣＢ）からなるアース７２８に対する容量を有している。容量ＣＯ及びＣＢの両方によって導体ループが形成され、かかるループ内の電圧によって信号電流（ＩＯ）が発生する。信号電流（ＩＯ）は、導電センサ７２６に容量結合したＡＣ電圧信号（ＶＯ）によって発生し、非接触測定システムのハウジング７０８とアース７２８に対する人体コンデンサ（ＣＢ）とを通って外部アース７２８へとループバックする。電流信号（ＩＯ）は、非接触測定システム７０２の導電センサ７２６とテスト対象の絶縁線７０６との間の距離、導電センサ７２６の特定の形状、及び導体７２２のサイズ及び電圧レベル（ＶＯ）に依存する。
【００６０】
信号電流（ＩＯ）に直接影響する距離のバラツキ及びその結果生じる結合コンデンサ（ＣＯ）のバラツキを補償するために、非接触測定システム７０２は、信号電圧周波数（ｆｏ）と異なる基準周波数（ｆＲ）を有するＡＣ基準電圧（ＶＲ）を発生させるコモンモード基準電圧源７３０を含む。
【００６１】
迷走電流を低減又は回避するために、非接触測定システム７０２の少なくとも一部は、導電性の内部アースガード又はスクリーン７３２によって包囲されていてもよい。それによって、絶縁線７０６の導体７２２と共に結合コンデンサ（ＣＯ）を形成する導電センサ７２６を、大部分の電流が通過するようにする。内部アースガード７３２は任意の好適な導電性材料（例えば、銅）から形成することができ、中実であってもよく（例えば、フォイル）、１つ以上の開口を有していてもよい（例えば、メッシュ）。
【００６２】
更に、内部アースガード７３２と外部アース７２８との間の電流を回避するために、非接触測定システム７０２は、導電性の基準シールド７３４を含む。基準シールド７３４は任意の好適な導電性材料（例えば、銅）から形成することができ、中実であってもよく（例えば、フォイル）、１つ以上の開口を有していてもよい（例えば、メッシュ）。コモンモード基準電圧源７３０は、基準シールド７３４と内部アースガード７３２との間で電気的に結合されており、それによって、非接触測定システム７０２用の基準電圧（ＶＲ）及び基準周波数（ｆＲ）を有するコモンモード電圧が生成される。かかるＡＣ基準電圧（ＶＲ）は、追加の基準電流（ＩＲ）を、結合コンデンサ（ＣＯ）及び人体コンデンサ（ＣＢ）を通過するように駆動する。
【００６３】
導電センサ７２６の少なくとも一部を包囲する内部アースガード７３２は、導電センサ７２６と基準シールド７３４との間で基準電流（ＩＲ）の望ましくないオフセットを生じさせるＡＣ基準電圧（ＶＲ）の直接的な影響から、導電センサを保護する。上述したように、内部アースガード７３２は、非接触測定システム７０２用の内部電気アース７３８である。少なくともいくつかの実施態様では、内部アースガード７３２はまた、非接触測定システム７０２の電子部品の一部又は全てを包囲して、ＡＣ基準電圧（ＶＲ）が電子部品に結合するのを回避する。
【００６４】
上述したように、基準シールド７３４は、基準信号を入力ＡＣ電圧信号（ＶＯ）に注入するために用いられる。また、２つ目の機能として、接地アース７２８容量に対するガード７３２を最小にする。少なくともいくつかの実施態様では、基準シールド７３４は、非接触測定システム７０２のハウジング７０８の一部又は全てを包囲する。かかる実施態様では、電子部品の一部又は全ては、導電センサ７２６と絶縁線７０６内の導体７２２との間で基準電流（ＩＲ）も生成する基準コモンモード信号を参照する。少なくともいくつかの実施態様では、基準シールド７３４の間隙のみが、非接触測定システム７０２の動作中に導電センサ７２６を絶縁線７０６の近傍に配置させるための、導電センサ用の開口であってもよい。
【００６５】
内部アースガード７３２及び基準シールド７３４は、非接触測定システム７０２のハウジング７０８（図７Ａ及び図７Ｂ参照）の周りに二層スクリーンを提供してもよい。基準シールド７３４はハウジング７０８の外面上に配置されてもよく、内部アースガード７３２は内部シールド又はガードとして機能してもよい。導電センサ７２６は、ガード７３２によって基準シールド７３４から遮蔽されている。その結果、導電センサ７２６とテスト対象の導体７２２との間の結合コンデンサ（ＣＯ）によって、任意の基準電流の流れが生じる。
【００６６】
センサ７２６を包囲するガード７３２はまた、センサの近くにある隣接線の漂遊的な影響も低減する。
【００６７】
図８に示すように、非接触測定システム７０２は、反転電流電圧変換器として動作する入力増幅器７３６を含んでもよい。入力増幅器７３６は、非接触測定システム７０２の内部アース７３８として機能する内部アースガード７３２に電気的に結合した非反転端末を有している。入力増幅器７３６の反転端子は導電センサ７２６に電気的に結合していてもよい。フィードバック回路７３７（例えば、フィードバック抵抗）を入力増幅器７３６の反転端子と出力端子との間に結合することもでき、それによって、フィードバック及び適切なゲインを提供して入力信号の調整を行い得る。
【００６８】
入力増幅器７３６は、導電センサ７２６から信号電流（ＩＯ）及び基準電流（ＩＲ）を受信して、受信した電流を、入力増幅器の出力端末において、導電センサの電流を示すセンサ電流電圧信号に変換する。センサ電流電圧信号は、例えば、アナログ電圧であってもよい。アナログ電圧は信号処理モジュール７４０へと送られ得る。このモジュールは、後で更に述べるように、センサ電流電圧信号を処理して絶縁線７０６の絶縁層７２４の厚さを概算又は算出する、及び／又は絶縁線７０６の導体７２２におけるＡＣ電圧（ＶＯ）を算出する。上述したように、絶縁線７０６の絶縁層７２４の算出した厚さを用いて、少なくとも部分的に、導体７２２の少なくとも１種類の物理寸法（例えば、径）を概算又は算出することができる。これを磁界測定値と共に用いて、絶縁線の導体７２２を流れる電流を算出することができる。信号処理モジュール７４０は、デジタル及び／又はアナログ回路の任意の組み合わせを含んでもよい。
【００６９】
非接触測定システム７０２はまた、算出した電流及び／又は算出した電圧（ＶＯ）を提示するために、あるいは、インターフェースによって非接触測定システムのオペレータ７０４と通信するために、信号処理モジュール７４０に通信可能に連結されたユーザインターフェース７４２（例えば、ディスプレイ）を含み得る。
【００７０】
図９は、非接触測定システムの種々の信号処理構成部品を示す、非接触測定システム９００のブロック図である。図１０は、図９の非接触測定システム９００の詳細図である。
【００７１】
非接触電流測定システム９００は、上述した非接触測定システム７０２と類似又は同一であり得る。したがって、類似又は同一の構成部品には、同じ参照番号が付与されている。図示されているように、入力増幅器７３６は、導電センサ７２６からの入力電流（ＩＯ＋ＩＲ）を、かかる入力電流を示すセンサ電流電圧信号へと変換する。そして、センサ電流電圧信号は、アナログ−デジタル変換器（analog-to-digital converter、ＡＤＣ）９０２を用いてデジタル変換される。
【００７２】
線７２２におけるＡＣ電圧（ＶＯ）は、式（１）によってＡＣ基準電圧（ＶＲ）に関連付けられる：
2018105849.tif 000003
このとき、（ＩＯ）は導体７２２におけるＡＣ電圧（ＶＯ）によって導電センサ７２６を流れる信号電流であり、（ＩＲ）はＡＣ基準電圧（ＶＲ）によって導電センサ７２６を流れる基準電流であり、（ｆＯ）は測定中のＡＣ電圧（ＶＯ）の周波数であり、（ｆＲ）は基準ＡＣ電圧（ＶＲ）の周波数である。
【００７３】
ＡＣ電圧（ＶＯ）に関連するインデックス「Ｏ」を伴う信号は、コモンモード基準電圧源７３０に関連するインデックス「Ｒ」を伴う信号とは異なる特性（例えば、周波数）を有する。図１０の実施態様では、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アルゴリズム９０６を実施する回路などのデジタル処理を用いて、異なる周波数を有する信号の大きさを分離することができる。後述する図１１の実施態様では、「Ｏ」信号特性（例えば、大きさ、周波数）を「Ｒ」信号特性から分離するために、アナログ電子フィルタを用いることもできる。
【００７４】
電流（ＩＯ）及び（ＩＲ）は、周波数（ｆＯ）及び（ｆＲ）にそれぞれ依存する。これは、結合コンデンサ（ＣＯ）によるものである。結合コンデンサ（ＣＯ）及び人体容量（ＣＢ）を通って流れる電流は周波数に比例する。そのため、上記の式（１）に用いられる信号周波数（ｆＯ）に対する基準周波数（ｆＲ）の比率を算出するためには、テスト対象の導体７２２におけるＡＣ電圧（ＶＯ）の周波数（ｆＯ）を測定する必要があり得る。あるいは、基準周波数はシステム自体が発生させるものであるため、既知である。
【００７５】
入力電流（ＩＯ＋ＩＲ）が入力増幅器７３６によって調整されてＡＤＣ  ９０２によってデジタル化された後、デジタルのセンサ電流電圧信号をＦＦＴ  ９０６を用いて周波数領域で表現することによって、かかる信号の周波数成分を算出することができる。周波数（ｆＯ）及び（ｆＲ）の両方が測定された場合、周波数ビンを算出して、ＦＦＴ  ９０６からの電流（ＩＯ）及び（ＩＲ）の基本の大きさを計算してもよい。
【００７６】
電流（ＩＲ）及び／又は電流（ＩＯ）の大きさは、基準信号センサ又は電極（例えば、電極７２６）と絶縁線７０６の導体７２２との間の距離の関数として変化し得る。そのため、かかるシステムは、測定した電流（ＩＲ）及び／又は電流（ＩＯ）をそれぞれの期待される電流と比較して、基準信号センサ又は電極と導体７２２との間の距離を算出してもよい。測定中、絶縁線７０６は（例えば、調節可能クランプ組立体を介して）基準信号センサ又は電極に隣接するように配置され得るので、基準信号センサと絶縁線７０６の導体７２２との間の距離は、絶縁層７２４の厚さとほぼ等しくなる。上述したように、調節可能クランプ組立体に動作可能に連結された位置フィードバックセンサは、絶縁線７０６の全径を提供する。そのため、絶縁線の測定全径及び絶縁層７２４の測定厚さを用いて、かかるシステムは、絶縁線７０６内の導体７２２の径又は太さを正確に算出することができる。この情報は、磁界センサ（例えば、センサ１１６、３１２、４１２、又は５１２）によって測定された磁界と共に、絶縁線７０６内の導体７２２を流れる電流の大きさを正確に算出するために、かかるシステムによって用いられ得る。
【００７７】
ブロック９０８によって示すように、電流（ＩＲ）及び（ＩＯ）の基本高調波の比率（それぞれＩＲ，１及びＩＯ，１と示す）は、算出した周波数（ｆＯ）及び（ｆＲ）によってそれぞれ補正され得る。そして、この要素を用いて、線７２２における高調波（ＶＯ）を加算することにより、測定した元の基本電圧又はＲＭＳ電圧を計算してもよい。これは、高調波の二乗和の平方根を計算することによって行われ、また、非接触測定システムが絶縁線７０６におけるＡＣ電圧の算出も行う実施態様においては、ディスプレイ９１２上でユーザに対して提示されてもよい。
【００７８】
結合コンデンサ（ＣＯ）は、概して、絶縁導体７０６と導電センサ７２６との間の距離、並びに、センサ７２６の特定の形状及び寸法に応じて、例えば約０．０２ｐＦ〜１ｐＦの範囲内の容量値を有し得る。人体容量（ＣＢ）は、例えば、約２０ｐＦ〜２００ｐＦの容量値を有し得る。
【００７９】
上記の式（１）から、コモンモード基準電圧源７３０が発生させるＡＣ基準電圧（ＶＲ）は、信号電流（ＩＯ）及び基準電流（ＩＲ）が同様の電流の大きさとなるようにするために、導体７２２におけるＡＣ電圧（ＶＯ）と同じ範囲内である必要はないことが理解できる。基準周波数（ｆＲ）を比較的高く選択することにより、ＡＣ基準電圧（ＶＲ）を比較的低くすることができる（例えば、５Ｖ未満）。一例では、基準周波数（ｆＲ）として、信号周波数（ｆＯ）６０Ｈｚを有する典型的な１２０  ＶＲＭＳ  ＡＣ電圧（ＶＯ）の５０倍高い、３ｋＨｚを選択することができる。このような場合、信号電流（ＩＯ）と同じ基準電流（ＩＲ）を発生させるために、ＡＣ基準電圧（ＶＲ）として選択できるのは２．４Ｖ（すなわち、１２０Ｖ÷５０）のみである場合がある。概して、基準周波数（ｆＲ）として信号周波数（ｆＯ）のＮ倍を設定することによって、ＡＣ基準電圧（ＶＲ）の値を線７２２におけるＡＣ電圧（ＶＯ）の（１／Ｎ）倍とすることができ、互いに同じ範囲内の電流（ＩＲ）及び（ＩＯ）を生じさせ、ＩＲとＩＯに対して類似の不確実性が得られる。
【００８０】
任意の好適な信号生成器を使用して、基準周波数（ｆＲ）を有するＡＣ基準電圧（ＶＲ）を発生させることができる。図９に示す例では、シグマ−デルタ・デジタル−アナログ変換器（Ｓｉｇｍａ−Ｄｅｌｔａ  ｄｉｇｉｔａｌ−ｔｏ−ａｎａｌｏｇ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ、Σ−Δ  ＤＡＣ）９１０が用いられている。Σ−Δ  ＤＡＣ  ９１０は、ビットストリームから、定義済みの基準周波数（ｆＲ）及びＡＣ基準電圧（ＶＲ）を用いて波形（例えば、正弦波形）信号を作成する。少なくともいくつかの実施態様では、Σ−Δ  ＤＡＣ  ９１０は、ＦＦＴ  ９０６の窓と同位相となる波形を発生させて、ジッタを低減してもよい。
【００８１】
少なくともいくつかの実施態様では、ＡＤＣ  ９０２は、１４ビットの解像度を有していてもよい。動作中、ＡＤＣ  ９０２は、入力増幅器７３６からの出力を、公称５０Ｈｚの入力信号に対してサンプリング周波数１０．２４ｋＨｚでサンプリングして、ＦＦＴ  ９０６による処理に備えて１００ｍｓで２ｎ個のサンプル（１０２４）（ＦＦＴ  ９０６のために１０Ｈｚのビン）を提供してもよい。６０Ｈｚの入力信号に対しては、サイクル当たりのサンプル数を同じにするため、サンプリング周波数は例えば１２．２８８ｋＨｚであってもよい。ＡＤＣ  ９０２のサンプリング周波数は、基準周波数（ｆＲ）の全サイクル数に同期化されていてもよい。入力信号周波数は、例えば、４０〜７０Ｈｚの範囲内であってもよい。ＡＣ電圧（ＶＯ）の測定した周波数に応じて、ＡＣ電圧（ＶＯ）のビンをＦＦＴ  ９０６を用いて算出してもよい。また、ハニング窓関数を用いて更に計算を行い、集約間隔内に取り込まれた不完全な信号サイクルによって生じる位相シフトジッタを抑制してもよい。
【００８２】
一例では、コモンモード基準電圧源７３０が、２４１９Ｈｚの基準周波数（ｆＲ）を有するＡＣ基準電圧（ＶＲ）を発生させる。この周波数は、６０Ｈｚの信号については４０番目の高調波と４１番目の高調波の間にあり、５０Ｈｚの信号については４８番目の高調波と４９番目の高調波との間にある。期待されるＡＣ電圧（ＶＯ）の高調波でない基準周波数（ｆＲ）を有するＡＣ基準電圧（ＶＲ）を提供することにより、ＡＣ電圧（ＶＯ）は、より基準電流（ＩＲ）の測定に影響しにくくなる。
【００８３】
少なくともいくつかの実施態様では、コモンモード基準電圧源７３０の基準周波数（ｆＲ）として、テスト対象の導体７２２におけるＡＣ電圧（ＶＯ）の高調波によって最も影響を受けにくい周波数が選択される。例を挙げると、基準電流（ＩＲ）が限界を超えるとコモンモード基準電圧源７３０はオフになってもよい。それによって、導電センサ７２６がテスト対象の導体７２２に接近していることを示してもよい。測定（例えば、１００ｍｓ測定）をコモンモード基準電圧源７３０がオフの状態で行って、候補の基準周波数の数（例えば、３つ、５つ）だけ信号高調波を検出してもよい。そして、ＡＣ電圧（ＶＯ）における信号高調波の大きさを、候補の基準周波数の数だけ算出して、候補の基準周波数のうちのいずれがＡＣ電圧（ＶＯ）の信号高調波によって最も影響を受けにくいかを識別してもよい。そして、識別された候補の基準周波数を、基準周波数（ｆＲ）として設定してもよい。このようにして基準周波数を切り替えることにより、信号スペクトル内のあり得る基準周波数成分の影響（かかる影響は、測定した基準信号を増加させたり精度を低下させたりすることがあり、それによって不安定な結果をもたらすことがある）を回避又は低減することができる。２４１９Ｈｚ以外で同じ特性を有する他の周波数としては、例えば、２３４４Ｈｚ及び２６７９Ｈｚが挙げられる。
【００８４】
図１１は、電子フィルタを実施する非接触測定システムの信号処理部１１００のブロック図である。信号処理部１１００は、電流測定サブシステム（例えば、入力増幅器７３６）からの導電センサ７２６の電流（ＩＯ＋ＩＲ）に比例するセンサ電流電圧信号を受信し得る。
【００８５】
上述したように、信号電流（ＩＯ）は、基準電流（ＩＲ）とは異なる周波数を有する。信号電流（ＩＯ）を基準電流（ＩＲ）から分離するために、信号処理部１１００は、信号電流（ＩＯ）は通過させるが基準電流（ＩＲ）は遮断するように動作する第１フィルタ１１０２を含み得る。フィルタリングされた信号は、その後、第１整流器１１０４によって整流され、第１  ＡＤＣ  １１０６によってデジタル化され得る。デジタル化された信号は、上述したように、好適なプロセッサ１１０８に供給され、計算に用いられ得る。同様に、基準電流（ＩＲ）を信号電流（ＩＯ）から分離するために、信号処理部１１００は、基準電流（ＩＲ）は通過させるが信号電流（ＩＯ）は遮断するように動作する第２フィルタ１１１０を含み得る。フィルタリングされた信号は、その後、第２整流器１１１２によって整流され、第２  ＡＤＣ  １１１４によってデジタル化され得る。デジタル化された信号は、好適なプロセッサ１１０８に供給され、計算に用いられ得る。第１フィルタ１１０２及び第２フィルタ１１１０は任意の好適なアナログフィルタであってもよく、また、多数の個別部品（例えば、コンデンサ、インダクタ）をそれぞれ含んでもよい。
【００８６】
図１２は、上述の非接触測定システムのうちのいずれかなどの非接触測定システムを部分的に示す概略回路図であり、コモンモード基準電圧源７３０、人体容量（ＣＢ）、結合コンデンサ（ＣＯ）、線７２２、外部アース７２８、及び内部アース７３８によって形成されるループを示している。
【００８７】
図１３Ａは、種々の漏れや浮遊容量を示す、非接触測定システム７０２の概略図である。概して、システム（例えば、センサ７２６）から見られる様々な浮遊容量の影響の除去は、たとえ高度な遮蔽技術を有する特殊なセンサ設計及びスクリーニング法によっても、完全に達成することはできない。上述したように、本開示の実施態様は、コモンモード基準電圧源７３０を用いて、測定した信号周波数（ｆＯ）とは異なる基準周波数（ｆＲ）を有する基準電圧を発生させて、システムから見られる浮遊容量を補償する。
【００８８】
特に、結合コンデンサ（ＣＯ）に加えて、図１３Ａは、人体容量（ＣＢ）、容量（ＣＸ）、容量（ＣＳＥＮＳ−ＲＥＦ）、及び容量（ＣＧ）を示している。人体容量（ＣＢ）は結合コンデンサ（ＣＯ）と直列の関係にあり、典型的な応用例では、人体容量（ＣＢ）は結合コンデンサ（ＣＯ）よりもはるかに大きい。そのため、人体容量（ＣＢ）は電流（ＩＯ＋ＩＲ）の大きさにのみ影響し、電流の比率（ＩＯ／ＩＲ）には影響しない。
【００８９】
図１３Ａ及び図１４に示すように、容量（ＣＸ）は、導電センサ７２６と外部アース７２８との間のセンサ容量である。結合コンデンサ（ＣＯ）は、線７２２とセンサ７２６との間の唯一の容量ではない。容量（ＣＸ）もまた、センサ７２６と外部アース７２８との間、特にセンサ７２６の領域を実質的に覆っていない細い線に対して存在する。容量（ＣＸ）は、信号電流（ＩＯ）に対して容量性分圧効果を有しており、ＡＣ電圧（ＶＯ）が低電圧測定となることがある。そのため、容量（ＣＸ）は、電流（ＩＯ＋ＩＲ）の大きさを低下させる。しかし、基準電流（ＩＲ）が同じ比率で分割され、また、浮遊容量（ＣＸ）を補償するため、比率（ＩＯ／ＩＲ）には影響しない。非接触測定システムの外部への内部電流の流れを回避するためにも、少なくともいくつかの実施態様で上述したように、感知領域を除く測定システム全体が基準シールド７３４によって外部環境から遮蔽されており、基準電流（ＩＲ）を生じさせるためにコモンモード基準電圧源７３０の出力に接続されている。
【００９０】
図１３Ａに示すように、容量（ＣＳＥＮＳ−ＲＥＦ）は、基準シールド７３４と導電センサ７２６との間の残存容量である。容量（ＣＳＥＮＳ−ＲＥＦ）は、線７０６におけるＡＣ電圧（ＶＯ）の測定中でなくても、存在するセンサ電流（ＩＯ＋ＩＲ）に対するオフセットを生じさせる。
【００９１】
図１３Ａ及び図１５Ａに示すように、容量（ＣＧ）は、内部アース７３８と外部アース７２８又は基準電位との間の容量である。容量（ＣＧ）は基準電流（ＩＲ）の並列経路であり、基準電流を低減させる。このため、容量（ＣＧ）は、線７０６におけるＡＣ電圧（ＶＯ）の計算結果に増加を生じさせる。容量（ＣＧ）の影響を示す図１５Ｂを参照されたい。特に、容量（ＣＧ）がＩＲ及びＩＯに与える影響は異なるため、比率ＩＯ／ＩＲに影響を与える。
2018105849.tif 000004
【００９２】
上記の式（２）〜（５）から分かるように、比率ＩＯ／ＩＲはＣＢ／ＣＧに依存する。基準スクリーンが非接触測定システム７０２の包囲体及びセンサの周囲にあるとき、容量ＣＧは非常に小さい。
【００９３】
図１３Ｂは、反転基準信号（−ＶＲ）と、反転基準信号をセンサ７２６に結合させる構成とを用いることによって、基準電圧（ＶＲ）のセンサ７２６への影響に対する補償を提供する実施態様を示している。図１３Ｃは、反転基準信号補償を有する例示的なセンサ構成を示している。
【００９４】
図１３Ｂでは、調節可能な反転増幅器７４１を使用してセンサ７２６に反転基準信号（−ＶＲ）を提供して、基準電圧（＋ＶＲ）のセンサへの影響を補償している。これは、センサ７２６の近傍に位置する容量結合（ＣＣ）によって達成され得る。容量結合（ＣＣ）は、センサの近傍に位置する線、スクリーン、シールドなどの形状であってもよい。かかる補償は、絶縁導体７０６が比較的小径を有している場合に特に有利であり得る。というのは、そのような場合、基準シールド７３４からの基準電圧（ＶＲ）は、センサ７２６に対して最も大きい影響を有し得るからである。
【００９５】
図１３Ｃは、上述の基準信号補償を提供する実施態様で用いられる例示的なセンサ構成７３９を示している。センサ構成７３９は、センサ７３９ａと、絶縁層７３９ｂ（例えば、Ｋａｐｔｏｎ（登録商標）テープ）と、内部アースガード７３９ｃと、反転基準信号層７３９ｄ（−ＶＲ）と、絶縁層７３９ｅと、基準信号層７３９ｆ（＋ＶＲ）とを含んでいる。
【００９６】
図１６は、上述した非接触測定システムのうちのいずれかなどの非接触測定システム用の例示的なセンサ及びガード組立体１６００の斜視図である。この例では、センサ及びガード組立体１６００は、導電センサ１６０２、内部アースガード１６０４、及びかかるセンサと内部アースガードとの間に配置された分離層１６０６を含んでいる。概して、センサ組立体１６００は、センサ１６０２とテスト対象の線との間に良好な結合容量（ＣＯ）を提供するべきであり、他の隣接する線との容量及び外部アースとの容量を抑制するべきである。センサ組立体１６００はまた、センサ１６０２と基準シールド（例えば、基準シールド７３４）との間の容量（ＣＳＥＮＳ−ＲＥＦ）を最小化するべきである。
【００９７】
シンプルな例として、センサ１６０２、ガード１６０４、及び分離層１６０６は、一片のフォイルをそれぞれ含んでもよい。ガード１６０４はキャリアに連結されていてもよく（図１７参照）、分離層１６０６（例えば、Ｋａｐｔｏｎ（登録商標）テープ）はガードに連結されていてもよく、センサ１６０２は分離層に連結されていてもよい。
【００９８】
図１７は、センサ組立体１６００とあらゆる物体との間の直接的なガルバニック接触を避けるためにセンサ組立体を覆うハウジング層１７０２（例えば、プラスチック）を含む非接触測定システムの、プローブ又は前端１７００のセンサを実現したものの例を示す断面図である。前端１７００は、図７Ａ及び図７Ｂに示す非接触測定システム７０２の前端７１２に類似又は同一であり得る。この図では、センサ１６０２と、ガード１６０４と、分離層１６０６とを含むセンサ組立体１６００は「Ｕ」形又は「Ｖ」形であり、これによって、センサ組立体１６００が異なる径の絶縁線を包囲すること、結合コンデンサ（ＣＯ）を増加させること、並びに、ガードによって、隣接する導電性物体に対する良好な遮蔽を行うことを可能にしている。
【００９９】
図１７に示す例では、センサ組立体１６００は、比較的大きい径を有する絶縁線１７０４や比較的小さい径を有する絶縁線１７０６などの、様々な径の絶縁線を収容するような形状を有している。いずれの場合でも、センサ組立体１６００は、線が前端１７００の凹部１７０８内に配置されたときに、かかる線を実質的に包囲する。凹部１７０８を画定し、かつ、センサ組立体１６００とテスト対象の線との間に配置される、前端１７００の壁は比較的薄くてもよく（例えば、１ｍｍ）、それによって、ガルバニック絶縁を提供しつつ、好適な容量結合を可能としている。凹部１７０８は「Ｖ」形であるため、太い線１７０４との距離は細い線１７０６より長い。その結果、広範囲の容量結合を低減し、また、環境的な容量（environmental capacitance）を低減して線径への独立度を少なくしている。
【０１００】
図１８は、非接触測定システムの円弧状の前端１８００の正面図である。前端１８００は、第１延在部１８０４及び第２延在部１８０６によって画定される凹部１８０２を含んでいる。凹部１８０２は、比較的大きい上部円弧状部１８０８を含んでおり、これは比較的大きい径を有する絶縁線１８１０を受ける。凹部１８０２はまた、かかる部１８０８の下に、比較的小さい下部円弧状部１８１２を含んでおり、これは比較的小さい径を有する絶縁線１８１４を受ける。センサ組立体１８１６は、図１６に示すセンサ組立体１６００と類似していてよく、部１８０８及び１８１２によって覆われており、円弧状部１８０８及び１８１２に実質的に沿うような形状を有していてもよい。その結果、センサ組立体１８１６は、比較的大きい径を有する線（例えば、１８１０）及び比較的小さい径を有する線（例えば、１８１４）を実質的に包囲する。
【０１０１】
図１９は、非接触測定システムの円筒状の前端１９００の斜視図である。この例では、前端１９００は、テスト対象の線の近傍に配置され得る側壁１９０４及び前面１９０６を有する円筒状の内部アースガード１９０２を含んでいる。内部アースガード１９０２の前面１９０６は、中央開口１９０８を含んでいる。テスト対象の線と共に結合容量（ＣＯ）を形成する導電センサ１９１０は、内部アースガード１９０２の開口１９０８より後方に凹んでおり、それによって、隣接する物体との容量結合を回避する。センサ１９１０は、例えば、内部アースガード１９０２の前面１９０６からある距離（例えば、３ミリ）だけ凹んでいてもよい。
【０１０２】
内部アースガード１９０２の側壁１９０４は、分離層１９１４によって内部アースガードから分離されている円筒状の基準シールド１９１２によって包囲されていてもよい。コモンモード基準電圧源（例えば、電圧源７３０）は、内部アースガード１９０２と基準シールド１９１２との間で接続されていてもよく、それによって、上述の機能を提供し得る。
【０１０３】
図２０Ａ及び図２０Ｂは非接触測定システムの前端２０００の上面図であり、図２１はかかる前端の一部を示す斜視図である。この例では、前端２０００は、前面２００４を含む内部アースガード２００２を含み、かかる前面に対して、テスト対象の線２００６（図２１）が配置され得る。前面２００４は、この場合は長方形の縁２００７を含み、かかる縁は、前面における開口２００８を画定する。この小さい長細い長方形の開口は、長細いが側方から見ると薄い形状を有する線形状を収容する。これによっても、隣接する線の影響が低減され、センサに関連する環境的な容量が大幅に低減される。その結果、線のサイズとは独立して、高い精度が得られる。テスト対象の線と共に結合容量（ＣＯ）を形成する導電センサ２０１０は、内部アースガード２００２の前面２００４の開口２００８よりある距離（例えば、３ｍｍ）だけ後方に凹んでいる。
【０１０４】
内部アースガード２００２はまた、前面２００４の側方縁から前方へ（テスト対象の線に向かって）延在する側壁２０１２及び２０１４を含んでいる。かかる側壁によって、センサの浮遊容量及び直接的な基準信号の結合が低減される。内部アースガード２００２はまた、第１クランプアーム２０１６Ａ及び第２クランプアーム２０１６Ｂを含む、導電性ガードリングクランプ２０１６を含んでもよい。クランプアーム２０１６Ａ及び２０１６Ｂは、図２０Ｂに示すように、開口位置へと選択的に移動することができ、それによって、テスト対象の線を内部アースガード２００２の前面２００４の近傍に配置することができる。線が適所に配置されると、クランプアーム２０１６Ａ及び２０１６Ｂは、図２０Ａに示すように、閉位置へと選択的に移動することができ、それによって、センサ２０１０の周りに、外部環境（例えば、隣接する導体、隣接する物体）との結合に対するシールドを提供し得る。閉位置においては、ガードリングクランプ２０１６は、例えば、センサ２０１０の上下に延伸する高さを有する略円筒形状であり得る。クランプアーム２０１６Ａ及び２０１６Ｂは、任意の好適な手動又は自動作動サブシステム２０１８を用いて、選択的に移動可能でもよい。例えば、クランプアーム２０１６Ａ及び２０１６Ｂは、作動システム２０１８として機能するばね又は他の付勢機構によって閉位置（図２０Ａ）に向けて付勢され得る。かかる付勢は、クランプアームを開位置（図２０Ｂ）へと移動させるために、オペレータによって克服することができる。その結果、テスト対象の線を、内部アースガード２００２の前面２００４の近傍に配置することができる。
【０１０５】
上述の詳細な説明では、ブロック図、図式、及び例を用いて、本装置及び／又はプロセッサの種々の実施態様について説明した。かかるブロック図、図式、及び例が１つ以上の機能及び／又は動作を含む限りにおいて、当業者であれば、かかるブロック図、フローチャート、又は例における各機能及び／又は動作は、独立して及び／又は共同で、広範囲のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの実質的に任意の組み合わせによって実施可能であることを理解するであろう。一実施態様では、本主題は、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）を介して実施することができる。しかし、当業者であれば、本明細書に開示された実施態様の全体又は一部が、１つ以上のコンピュータ上で実行される１つ以上のコンピュータプログラムとしての（例えば、１つ以上のコンピュータシステム上で実行される１つ以上のプログラムとしての）、１つ以上のコントローラ（例えば、マイクロコントローラ）上で実行される１つ以上のプログラムとしての、１つ以上のプロセッサ（例えば、マイクロプロセッサ）上で実行される１つ以上のプログラムとしての、ファームウェアとしての、又はこれらの実質的に任意の組み合わせとしての、標準的な集積回路において同等に実施可能であること、並びに、回路の設計、及び／又はソフトウェア及び／又はファームウェア用のコードを書き込むことは、本開示を参照して為される当分野における通常の技術範囲内であることを理解するであろう。
【０１０６】
当業者であれば、本明細書で述べた方法又はアルゴリズムは追加の動作を用いることができ、いくつかの動作を省略することができ、及び／又はここで述べた順序とは異なる順序で動作を実行することができることを理解するであろう。一例として、少なくともいくつかの実施態様では、非接触電流測定システムは、指示の実行にプロセッサを用いなくてもよい。例えば、非接触電流測定システムは、本明細書で説明した機能の一部又は全てを提供するために、ハードウェアで実現（hardwired）されていてもよい。更に、少なくともいくつかの実施態様では、非接触電流測定システムは、本明細書で説明した異なる機能を生じさせる又は開始するためにプロセッサを用いなくてもよい。
【０１０７】
更に、当業者であれば、本明細書で教示されたメカニズムは、種々の形態のプログラム製品として配布することができること、並びに、例示的な実施態様は、実際に配布を行うために用いられる特定タイプの信号担持媒体を問わず、等しく適用されることを理解するであろう。信号担持媒体の例としては、フロッピーディスク、ハードディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタルテープ、及びコンピュータメモリなどの記録可能型媒体が挙げられるが、これらに限定されない。
【０１０８】
上述の様々な実施態様を組み合わせて、更なる実施態様を提供することができる。本明細書中の特定の教示及び定義と矛盾しない限りにおいて、２０１６年１１月１１日にファイルされた米国特許仮出願第６２／４２１，１２４号、２０１６年１１月７日にファイルされた米国特許出願公開第１５／３４５，２５６号、２０１７年１月２３日にファイルされた同第１５／４１３，０２５号、及び２０１７年１月２３日にファイルされた同第１５／４１２，８９１号が、参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。
【０１０９】
これらの及び他の変更を、上述の説明を考慮して、実施態様に対して行うことができる。概して、以下の請求項で用いられる用語は、本請求項を、本明細書及び本請求項に開示された特定の実施態様に制限するものと解釈するべきでなく、かかる請求項が権利を有する全範囲の等価物と共に全ての可能な実施態様を含むものと解釈するべきである。したがって、請求項は、本開示によって制限されるものではない。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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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１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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【外国語明細書】
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