(57)【要約】【課題】パッシブプローブを複数本用いたときに問題となっていたプローブの固定方法を改善すること。【解決手段】ヘッドとケーブルとターミネーションとで構成され、測定装置の測定信号入力手段として用いられるプローブ装置において、  前記ケーブルは、形状保持機能を有することを特徴とするもの。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッドとケーブルとターミネーションとで構成され、測定装置の測定信号入力手段として用いられるプローブ装置において、
前記ケーブルは、形状保持機能を有することを特徴とするプローブ装置。
【請求項２】
前記形状保持機能は、前記ケーブルの外被に付加されていることを特徴とする請求項１に記載のプローブ装置。
【請求項３】
前記プローブ装置は、パッシブプローブであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプローブ装置。
【請求項４】
前記測定装置は、オシロスコープであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のプローブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プローブ装置に関し、詳しくは、たとえばオシロスコープなどの測定装置で測定信号入力手段としてプローブ装置を用いて測定を行う場合における作業性と安全性の向上に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図６は、従来からオシロスコープの測定信号入力手段として用いられているパッシブ形のプローブ装置の一例を示す構成説明図であり、（Ａ）は外観図、（Ｂ）は（Ａ）のケーブルの破線円で示した部分Ｃの拡大断面図である。
【０００３】
図６に示すように、プローブ装置は、大きく分けて、ヘッド１５と、ケーブル１６と、ターミネーション１７と、接地用クリップ１８とで構成されている。ターミネーション１７の端部には、ＢＮＣ形のコネクタ１９が設けられている。
【０００４】
ヘッド１５は、その先端部分を測定対象の測定しようとする測定点に直接電気的に接触させて測定信号を測定するために、比較的小型に形成されている。
【０００５】
ケーブル１６は、測定対象の測定しようとする測定点とオシロスコープとを電気的に接続して取り回し（操作性）をよくするために、柔軟で細く、比較的長い（たとえば１ｍ以上）ものが用いられる。このケーブル１６は通常の高周波領域で使用される同軸線とは異なり、一般には抵抗線で構成されたカーマロイ同軸線が主流である。
【０００６】
ケーブル１６は、ケーブル１６の断面中心の心線として設けられているカーマロイ線（抵抗線）１６ａと、カーマロイ線１６ａの外周を同心円状に被覆する絶縁体１６ｂと、絶縁体１６ｂの外周をカーマロイ線１６ａを中心とする同心円状に被覆して接地電位点としても機能するシールド編組線１６ｃと、シールド編組線１６ｃの外周をカーマロイ線１６ａを中心とする同心円状に被覆して保護する外被（シース）１６ｄとで構成されている。
【０００７】
ターミネーション１７は、オシロスコープとのマッチングを補正するための調整機構が組み込まれていて、補償ボックスとも称される。
【０００８】
図７は、図６に示したプローブ装置をオシロスコープの測定信号入力手段として用いたコモンモードノイズの測定状態の一例を示す説明図である。図７において、プローブ装置のターミネーション１７の端部に設けられたＢＮＣ形のコネクタ１９は、オシロスコープ２０に複数のチャンネル（図７では４チャンネル）に対応して複数個（図７では４個）設けられている測定入力端子２１の一つに嵌合接続されている。そして、プローブ装置の接地用クリップ１８で測定対象機器２２の接地端子２３を挟むとともに、ヘッド１５の先端部を測定対象機器２２の測定したい対象電子部品２４の所望の測定点に直接電気的に接触させる。
【０００９】
パッシブプローブを実際の測定に使用するのにあたり、測定個所が１か所であれば、測定作業者ＯＰは、一方の手でプローブ装置を操作してプロービングを行い、他方の手でオシロスコープを操作することができる。
【００１０】
これに対し、同時に２ヵ所以上の測定個所を測定する場合には、たとえば図８に示すようなプローブスタンドＰＳを使用することも行われている。図８において、プローブスタンドＰＳには複数の関節機構を有するアームＡＲＭが取り付けられていて、アームＡＲＭの一端にはプローブＰＢを着脱可能に保持するホルダＨＤが設けられている。
【００１１】
一方、測定の再現性や確実なプロービングを実現するために、パッシブプローブＰＢ先端のアタッチメントとして、図９（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、測定対象の測定位置の形態に適応するように所定の形状に形成されたものを使用する。
【００１２】
図９（Ａ）のアタッチメントは、測定対象のピンＰに直接嵌合接続できるように、測定リード線の端部にコネクタＣＮを設けている。
【００１３】
図９（Ｂ）のアタッチメントは、測定対象のピンＰを確実に挟んで電気的な接続が保持できるように、測定リード線の端部に測定プローブＭＰを設けている。
【００１４】
図９（Ｃ）のアタッチメントは、測定対象のピンＰにプローブＰＢの先端部を直接押し付けることにより電気的な接続が得られるように、プローブＰＢの先端部が形成されている。
【００１５】
これら図９に示すいずれのアタッチメントを用いる場合であっても、複数本のプローブを用いて同時に複数の測定点の信号を測定するのにあたっては、これら複数本のプローブのそれぞれの測定状態を、たとえば図８に示したようなプローブスタンドＰＳを用いて安定に保持しなければならない。
【００１６】
特許文献１には、プローブの測定部先端の接触圧を安定に保持できる測定プローブスタンドが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００８−０２６０７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
ところで、オシロスコープへの測定信号の入力手段としてパッシブプローブを用いる場合には、プローブのケーブルとしては、長くて細く、さらに柔軟性を有するものが使いやすく、実際の測定環境においても特にプローブを何本も接続するときには、このようなケーブルの長さや柔軟性は有効である。
【００１９】
一方、測定点にプローブを何本も接続して観測しようとすると、各プローブをそれぞれの測定点に接続した状態を安定に保持するために、プローブスタンドやそれと類似のものをプローブの本数分用意しなければならない。
【００２０】
しかし、パッシブプローブそのものは小型であっても、プローブスタンドはプローブを安定に支えるために、それなりの大きさが必要である。そのため、スペース的に、測定点付近にプローブスタンドを何個も用意することが困難な場合がある。
【００２１】
また、パッシブプローブ先端のアタッチメントは、前述のように測定点に合わせたものを用意することで対応できるが、パッシブプローブ本体を固定するのにあたっては、パッシブプローブ本体単独で対応することは困難であり、やはりプローブスタンドのようなものを用いる必要がある。
【００２２】
なお、パッシブプローブにも使用温度範囲がある。商品化されている製品では、５℃〜＋４０℃とオシロスコープ本体と同じ使用環境仕様が一般的である。
【００２３】
オシロスコープ本体から測定点までパッシブプローブを取り回すのにあたり、場合によってはケーブル本体が高温となるデバイス付近などを跨いだり、高温になるデバイスと接触する可能性もある。
【００２４】
プローブの使用可能温度を＋４０℃と規定している場合でも、ケーブルとしてはある程度温度マージンを有するものを用いてはいる。ところが、高温体と接触したことによる熱でケーブル外被（絶縁体）が溶けてしまい、その結果、外被下のシールド線がむき出しになって露出し、回路部品や配線部材などと接触してしまう可能性も否定できない。
【００２５】
これらのことがプローブ測定操作者やプローブメーカーなどの意図しないところで発生する可能性もあるので、プローブの使用温度範囲がたとえば＋４０℃としてもケーブル外被そのものには＋４０℃以上の耐熱性を有する素材を用いている。
【００２６】
本発明は、これらの課題を解決するものであり、その目的は、パッシブプローブを複数本用いたときに問題となるプローブの固定方法を改善することにある。
【００２７】
具体的には、パッシブプローブの手持ち部分ではなく、ケーブル部分の構造を改善することで、従来のようなプローブスタンドを使用せずにプローブを所望の状態で固定することができ、同時に複数本のプローブを用いた場合でも測定点付近にプローブスタンドを設置するためのスペースを確保しなくてもよく、利便性の向上が図れる。
【００２８】
また、ケーブル部分の構造を改善することで、内部のシールド線が剥き出しになって露出することを防止でき、より安全な構造のプローブ装置が実現できる。
【００２９】
なお、以下の実施例ではオシロスコープで用いるパッシブプローブの例について説明するが、本発明に基づくプローブ装置は、オシロスコープで用いるパッシブプローブに限るものではなく、各種の測定装置における測定信号の入力手段として用いることができる。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
このような課題を解決するために、請求項１の発明は、
ヘッドとケーブルとターミネーションとで構成され、測定装置の測定信号入力手段として用いられるプローブ装置において、
前記ケーブルは、形状保持機能を有することを特徴とする。
【００３１】
請求項２の発明は、請求項１に記載のプローブ装置において、
前記形状保持機能は、前記ケーブルの外被に付加されていることを特徴とする。
【００３２】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のプローブ装置において、
前記プローブ装置は、パッシブプローブであることを特徴とする。
【００３３】
請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のプローブ装置において、
前記測定装置は、オシロスコープであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３４】
これらの構成により、プローブ装置のケーブル自体で、プローブ装置のケーブルを任意の測定状態に保持して半固定化できるので、従来のようなプローブ装置を固定保持するための機構や装置は不要になり、複数本のプローブを用いて同時に複数の測定点の信号を測定する場合には必要な数のプローブを準備すればよく、操作性の優れたプローブ装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施例を示す構成説明図である。
【図２】本発明に基づき構成されるプローブ装置をオシロスコープの測定信号入力手段として用いた測定状態例図である。
【図３】ケーブルの断面形状例図である。
【図４】ケーブルの他の断面形状例図である。
【図５】他のケーブルの構成説明図である。
【図６】従来から用いられているパッシブ形プローブ装置の一例を示す構成説明図である。
【図７】図６に示したプローブ装置をオシロスコープの測定信号入力手段として用いた測定状態の一例を示す説明図である。
【図８】プローブスタンドＰＳの使用例を示す構成説明図である。
【図９】パッシブプローブＰＢの先端に取り付けられるアタッチメントの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は本発明の一実施例を示す構成説明図であり、（Ａ）は外観図、（Ｂ）は（Ａ）の外観図におけるケーブルの破線円で示した部分Ａの拡大断面図である。
【００３７】
図１に示すように、本発明に基づくプローブ装置も、大きく分けて、ヘッド１と、ケーブル２と、ターミネーション３と、接地用クリップ４とで構成されている。ターミネーション３の端部には、ＢＮＣ形のコネクタ５が設けられている。
【００３８】
この図１の構成は、図６に示したパッシブプローブの外観図と比較すると、外観的な部分では変わりはない。ところが、拡大断面図を比較すると、ケーブルの外被に対する形状保持機能の付加の有無で明らかに異なる。
【００３９】
図１に示すケーブル２は、ケーブル２の断面中心の心線として設けられているカーマロイ線（抵抗線）２ａと、カーマロイ線２ａの外周を同心円状に被覆する絶縁体２ｂと、絶縁体２ｂの外周をカーマロイ線２ａを中心とする同心円状に被覆して接地電位点としても機能するシールド編組線２ｃと、シールド編組線２ｃの外周をカーマロイ線２ａを中心とする同心円状に被覆する被覆層２ｄと、形状保持機能を有し被覆層２ｄの外周をカーマロイ線２ａを中心とする同心円状に被覆する形状保持被覆層２ｅと、形状保持被覆層２ｅの外周をカーマロイ線２ａを中心とする同心円状に被覆して保護する外被２ｆとで構成されている。
【００４０】
形状保持被覆層２ｅとしては、たとえばレーザーファイバーや高周波ケーブルの保護に用いるようなステンレスやチタンなどの形状保持機能を持った素材を使用する。この形状保持機能を有する素材は、直接Ｌ側（グラウンドＧ）には接続せず、パッシブプローブから見た場合、その電位が浮いた状態にしておく。
【００４１】
ここで、形状保持被覆層２ｅの素材そのものが導体の場合にはショートする可能性がある。そこで、形状保持被覆層２ｅの外周をさらに絶縁性を有する外被シース２ｆで被覆する。これにより、図１に示すケーブル２そのものに形状保持機能を付与するとともに、絶縁性を持たせることができる。
【００４２】
図６に示す従来のケーブルの外周に形状保持機能を有する形状保持被覆層２ｅを被覆することにより、ケーブル２そのものに形状保持機能を付与したことに伴いケーブル取り回し作業の容易性は従来に比べて多少低下するものの、図２に示すように、パッシブプローブのヘッドを所望の測定点に接続した状態を保持できる。
【００４３】
図２は、本発明に基づき構成されるプローブ装置をオシロスコープの測定信号入力手段として用いた測定状態例図である。図２において、各プローブ１のケーブル２はそれぞれ形状保持機能を有していることから、測定点に接続されたヘッドからオシロスコープ２０の測定入力端子２１に接続されるＢＮＣ形のコネクタ１９に至るまでのケーブル２の３次元の立体形状を実際の測定状態のままで固定保持する。なお、図２では各プローブの接地用クリップは図示を省略している。
【００４４】
ここで、ヘッドを測定点に接続した状態でプローブを保持する固定保持強度に注目すると、固定保持強度は、図８に示すプローブスタンドＰＳを使用する場合に比べて弱いものになる。
【００４５】
しかし、同時に複数本のプローブを用いて測定する場合には、従来のようにそれぞれのプローブに個別のプローブスタンドやそれと類似の保持具類を準備しなくてもよく、測定したいときにパッシブプローブのケーブルを測定位置の状況に応じて測定が安全かつ安定した状態で行える適切な形状に変形設定することにより、半固定化できる。なお、半固定化とは、測定作業者が必要に応じてケーブルの状態を変更するまで、ケーブルの状態が固定保持されていることをいう。
【００４６】
高電圧を扱う現場においては、ユーザーが従来のパッシブプローブの外周にたとえばカプトン（登録商標）テープを巻きつけ、プローブの外被が高温部に対して溶けないように２次加工している例もある。これは高温部に対して外被が溶けてしまい内部のシールド編組が剥き出しになりショートすることを防止するための対策である。
【００４７】
カプトンポリイミドフィルムは、絶縁性、耐熱性に優れたテープであり、高温になる電気製品の絶縁・保護目的に使用されることが多い。図１に示すケーブル２の外被２ｆとして、耐熱温度範囲の広い素材を採用することにより、かなりの耐熱性を持たせることが可能となる。
【００４８】
たとえば、ケーブル２の外被（シース）２ｆとして以下のような素材を用いることにより、従来の製品範囲（５℃〜＋４０℃）よりも広い範囲での耐熱性を実現できる。
ａ）：難燃性ＰＶＣ  −２０〜＋１０５℃
ｂ）：ポリエステルエラストマー（ＰＥＴＰ）  −５０〜＋１５０℃
ｃ）：フッ素樹脂（ＦＥＰ、ＰＦＡ）  −６５〜＋２００℃
【００４９】
この外被２ｆの厚さを厚くすることで、外被２ｆが傷ついたり溶けるようなことがあっても内部の形状保持機能を持った素材やシールド編組線が剥き出しにならない構造にすることは可能であるが、あまり厚くするとケーブル２の取り回しが困難になってしまう。
【００５０】
また、ケーブル２の外被２ｆに耐電圧性を持たせることもできる。図３に示す断面形状を有する電線の耐電圧性は、次式に基づき算出できる。特に大電圧を扱うようなインバータ関係では、径の太い（シースの厚い）素材を使用することが多い。素材の絶縁体破壊電界強度からどの程度の安全マージン（係数）を取るかはメーカーによって異なるが、このケーブル２の外被２ｆの厚さを変えることで、耐電圧性能を向上させることができる。
【００５１】
Ｖ＝Ｅ・ｒ１・ｌｎ（ｒ２／ｒ１）
Ｖ：電線の破壊電圧［Ｖ］
Ｅ：絶縁体破壊電界強度［Ｖ／ｍｍ］
ｒ１：内部導体半径［ｍｍ］
ｒ２：絶縁電線半径［ｍｍ］
【００５２】
ケーブル２の外被２ｆに耐熱性・耐電圧性を持たせておくと、測定点までパッシブプローブを取り回すのにあたり、ケーブル本体が高温となるデバイス付近などを跨いだり接触する可能性があったとしても、ケーブルを安全に保護できる。
【００５３】
また、この耐熱性と耐電圧性のバランスをとりつつ、取り回しについても考慮することで、耐熱性と耐電圧性の両機能とともに、さらにケーブルの形状保持機能を有するプローブが実現できる。
【００５４】
図４は本発明の他の実施例を示すケーブルの断面形状例図であり、防水効果および結露防止効果を改善したものであり、図１と共通する部分には同一の符号を付けている。図４において、被覆層２ｄと形状保持被覆層２ｅとの間には、被覆層２ｄの外周をカーマロイ線２ａを中心とする同心円状に被覆するように、防水と結露防止機能を兼ね備えたフッ素やポリエチレンなどの樹脂層２ｇが設けられている。
【００５５】
計測器を使用する現場は多種多様であるが、これら防水や結露防止などの付加機能を兼ね備えたケーブルを用いたパッシブプローブは、特に高電圧測定を行う現場では作業者の安全を確保する面からも、好適である。
【００５６】
また、上記実施例では、パッシブプローブのケーブルが形状保持機能を有する例について説明したが、パッシブプローブのヘッド（手持ち部分）の素材をプローブの使用温度範囲（０〜＋４０℃）よりも十分な耐熱性を有するものにすることで、ヘッドおよびケーブルの耐熱性を向上させることができ、より耐久性の優れたパッシブプローブを提供することができる。
【００５７】
たとえば、図５に示すように、ステンレスケーシングチューブＣＴの内側にフッ素・ポリエチレンなどの樹脂チューブＲＴをコーティングし、さらにケーシングチューブＣＴの外側には樹脂ＲＳをコーティングした３層構造のフレキシブルチューブが、株式会社ハギテックにより、商品名「内面防水フレキシブルチューブ」として商品化されている。
【００５８】
図５において、ステンレスケーシングチューブＣＴと外被樹脂ＲＳの間には、耐切創性・高強度・軽量・熱安定性などに優れた芳香族ポリアミド樹脂であるアラミド繊維ＡＦが設けられている。
【００５９】
この「内面防水フレキシブルチューブ」の機能説明によれば、内側のチューブはケーシングチューブの谷にも食い込んでケーシングチューブの伸縮を押さえるとともに、防水効果も有していて内部への結露防止などにも効果がある高機能・高耐久性を備えたチューブである。
【００６０】
このチューブにさらに本発明に基づく形状保持機能を付加したものをプローブ装置を構成するケーブルの外被とすることにより、優れた操作性を有し、さらに高機能・高耐久性を備えたプローブ装置が実現できる。
【００６１】
なお、上記実施例では、オシロスコープで用いるプローブ装置について説明したが、オシロスコープで用いるプローブ装置に限るものではなく、ケーブルを有する各種のプローブ装置全般に適用できる。
【００６２】
以上説明したように、本発明によれば、プローブ装置のケーブル自体が形状保持機能を有していることから、プローブ装置を固定保持するための機構や装置を用いることなくプローブ装置のケーブルを任意の測定状態で保持して固定化でき、複数本のプローブを用いて同時に複数の測定点の信号を測定する場合には必要な数のプローブだけを準備すればよく、操作性の優れたプローブ装置が実現できる。
【符号の説明】
【００６３】
１  ヘッド
２  ケーブル
２ａ  カーマロイ線
２ｂ  絶縁体
２ｃ  シールド編組線
２ｄ  被覆層
２ｅ  形状保持被覆層
２ｆ  外被（シース）
２ｇ  樹脂層（防水結露防止）
３  ターミネーション
４  接地用クリップ
５  ＢＮＣ形コネクタ
【図１】
2018066567.tif 000003
【図２】
2018066567.tif 000004
【図３】
2018066567.tif 000005
【図４】
2018066567.tif 000006
【図５】
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【図６】
2018066567.tif 000008
【図７】
2018066567.tif 000009
【図８】
2018066567.tif 000010
【図９】
2018066567.tif 000011