(57)【要約】【課題】絶縁型プローブ装置において、測定精度を維持しつつ、連続測定を可能とする。【解決手段】被測定信号を入力し、動作に電力が必要なプローブヘッドと、プローブヘッドからの信号を絶縁伝送する絶縁伝送路と、測定器と接続し、絶縁伝送路から受信した信号に基づく信号を測定器に出力する測定器側回路とを備え、プローブヘッドは、発電装置を備えた絶縁型プローブ装置。発電装置は、太陽電池とし、光源器からの光を太陽電池に導く光伝送路をさらに備えることができる。光源器からの光を集光して光伝送路に導く集光器、および、光伝送からの光を散光して太陽電池に導く散光器の少なくとも一方をさらに備えるようにしてもよい。【選択図】図１
2011247764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定信号を入力し、動作に電力が必要なプローブヘッドと、
前記プローブヘッドからの信号を絶縁伝送する絶縁伝送路と、
測定器と接続し、前記絶縁伝送路から受信した信号に基づく信号を前記測定器に出力する測定器側回路とを備え、
前記プローブヘッドは、発電装置を備えることを特徴とする絶縁型プローブ装置。
【請求項２】
前記発電装置は、太陽電池であることを特徴とする請求項１に記載の絶縁型プローブ装置。
【請求項３】
前記測定器側回路は、光源器を備え、
前記光源器からの光を前記太陽電池に導く光伝送路をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の絶縁型プローブ装置。
【請求項４】
前記光源器からの光を集光して前記光伝送路に導く集光器、および、前記光伝送からの光を散光して前記太陽電池に導く散光器の少なくとも一方をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の絶縁型プローブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波形測定器等の測定機器に用いられるプローブ装置に関し、特に絶縁型のプローブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
波形測定器等の測定機器に用いられるプローブ装置として、絶縁型のプローブ装置が知られている。絶縁型プローブ装置は、被測定信号を入力するプローブヘッドと測定機器に接続される測定器側回路との間が絶縁されたプローブ装置である。
【０００３】
図２は、従来の絶縁型プローブ装置の第１の構成例を示すブロック図である。本図に示すように従来の絶縁型プローブ装置３００は、絶縁プローブヘッド３１０、測定器側回路３２０、信号伝送路３３０、絶縁型電力伝送器３４０を備えている。
【０００４】
絶縁プローブヘッド３１０は、被測定信号を入力するＨ入力端子とＬ入力端子を備えており、Ｌ入力端子は、絶縁プローブヘッド３１０の基準電位点に接続されている。Ｈ入力端子から入力された被測定信号はＡｍｐ３１２で増幅され、信号処理ドライバ回路３１１で、伝送信号に変換される。そして、信号伝送路３３０を介して測定器側回路３２０に伝送される。信号伝送路３３０は、絶縁プローブヘッド３１０と測定器側回路３２０との間の絶縁を確保して信号を伝送する装置であり、本例では、フォトカプラを用いている。
【０００５】
測定器側回路３２０は、出力端子と接地端子と電源供給端子とを備えている。絶縁プローブヘッド３１０から測定器側回路３２０に伝送された伝送信号は、受光アンプ信号処理出力回路３２１で電気信号に変換され、測定器側回路３２０の出力端子から測定機器本体に出力される。接地端子は、測定器側回路３２０の基準電位点が、測定機器本体の接地電位点と共通になるように測定機器本体と接続される。電源供給端子は絶縁プローブヘッド３１０および測定器側回路３２０の動作に必要な電力が測定機器本体から供給される。
【０００６】
測定器側回路３２０から絶縁プローブヘッド３１０への電力伝送は、絶縁型電力伝送器３４０を用いて行なわれ、絶縁プローブヘッド３１０と測定器側回路３２０との間の絶縁を確保している。絶縁型電力伝送器３４０は、トランスあるいはトランスを利用したＤＣ−ＤＣコンバータ等が用いられる。
【０００７】
図３は、従来の絶縁型プローブ装置の第２の構成例を示すブロック図である。本図に示すように従来の絶縁型プローブ装置４００は、絶縁プローブヘッド４１０、測定器側回路４２０、信号伝送路４３０を備えている。
【０００８】
絶縁プローブヘッド４１０は、被測定信号を入力するＨ入力端子とＬ入力端子を備えており、Ｌ入力端子は、絶縁プローブヘッド４１０の基準電位点に接続されている。Ｈ入力端子から入力された被測定信号はＡｍｐ４１２で増幅され、信号処理ドライバ回路４１１で、伝送信号に変換される。そして、信号伝送路４３０を介して測定器側回路４２０に伝送される。信号伝送路４３０は、本例では、光ファイバを用いており、このため、絶縁プローブヘッド４１０には、発光部４３１が備えられ、測定器側回路４２０には、受光部４３２が備えられている。
【０００９】
測定器側回路４２０は、出力端子と接地端子と電源供給端子とを備えている。測定器側回路４２０に伝送された伝送信号は、受光アンプ信号処理出力回路４２１で電気信号に変換され、測定器側回路４２０の出力端子から測定機器本体に出力される。接地端子は、測定器側回路４２０の基準電位点が、測定機器本体の接地電位点と共通になるように測定機器本体と接続される。電源供給端子は測定器側回路３２０の動作に必要な電力が測定機器本体から供給される。
【００１０】
第２の構成例においては、測定器側回路４２０から絶縁プローブヘッド４１０への電力電送は行なわれず、絶縁プローブヘッド４１０の動作電力の供給は、絶縁プローブヘッド４１０にバッテリ４１３を内蔵することで行なっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−４６８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来の絶縁型プローブ装置の第１の構成例では、測定器側回路３２０から絶縁プローブヘッド３１０への電力電送が行なわれているが、電力伝送路として、絶縁型電力伝送器３４０を用いることにより、絶縁プローブヘッド３１０と測定器側回路３２０との間の絶縁を確保している。しかしながら、トランス等で構成される絶縁型電力伝送器３４０は、一般に、１次巻線−２次巻線間で浮遊容量を有しており、高周波に対してはインピーダンスが低下する。
【００１３】
このような従来の絶縁型プローブ装置３００を用いて、例えば、図４に示すように、一端が接地されている高周波交流波形３６０に信号波形３７０が重畳している波形について、信号波形３７０を測定する場合、絶縁プローブヘッド３１０の基準電位が高周波交流波形３６０にしたがって変動することになる。
【００１４】
絶縁型電力伝送器３４０の浮遊容量成分が、絶縁プローブヘッド３１０のＬ入力端子の対接地負荷となり、負荷効果の影響が増大するのに加え、高周波交流波形３６０による同相信号成分が、絶縁型電力伝送器３４０の浮遊容量成分を通して測定器側回路３２０の接地点に流れることで、信号波形３７０の測定において、浮遊容量成分を含むこの電流経路のインピーダンスに起因する有限の同相信号除去能力により、同相信号成分の一部が測定器側回路３２０の出力に重畳し、測定精度が低下する。また、安全性の基準である絶縁耐圧は、絶縁型電力伝送器３４０の絶縁耐圧に左右されることになる。
【００１５】
従来の絶縁型プローブ装置の第２の構成例によれば、絶縁型電力伝送器３４０を用いていないため、対接地インピーダンスによる同相信号除去比および絶縁耐圧の問題は生じないが、バッテリ４１３の容量の制約により連続測定時間が制限される。
【００１６】
そこで、本発明は、絶縁型プローブ装置において、測定精度を維持しつつ、連続測定を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するため、本発明の絶縁型プローブ装置は、被測定信号を入力し、動作に電力が必要なプローブヘッドと、前記プローブヘッドからの信号を絶縁伝送する絶縁伝送路と、測定器と接続し、前記絶縁伝送路から受信した信号に基づく信号を前記測定器に出力する測定器側回路とを備え、前記プローブヘッドは、発電装置を備えたことを特徴とする。
【００１８】
プローブヘッド側に発電装置を備えることで、プローブヘッドと測定器側回路との間の電力伝送が不要となる。これにより、対接地インピーダンスおよび絶縁耐圧の問題は生じない。また、バッテリを用いずにプローブヘッド側で発電を行なうため、バッテリの容量の制約による連続測定時間の制限がなくなる。
【００１９】
前記発電装置は、例えば、太陽電池とすることができる。この場合、前記測定器側回路は、光源器を備え、前記光源器からの光を前記太陽電池に導く光伝送路をさらに備えることができる。光伝送路は、例えば、光ファイバとすることができる。
【００２０】
また、前記光源器からの光を集光して前記光伝送路に導く集光器、および、前記光伝送からの光を散光して前記太陽電池に導く散光器の少なくとも一方をさらに備えるようにしてもよい。集光器、散光器は、例えば、レンズを用いることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、絶縁型プローブ装置において、測定精度を維持しつつ、連続測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態の絶縁型プローブ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】従来の絶縁型プローブ装置の第１の構成例を示すブロック図である。
【図３】従来の絶縁型プローブ装置の第２の構成例を示すブロック図である。
【図４】従来の絶縁型プローブ装置の第１の構成例における問題点を説明するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の絶縁型プローブ装置の構成を示すブロック図である。本図に示すように絶縁型プローブ装置１００は、絶縁プローブヘッド１１０、測定器側回路１２０、信号伝送路１３０、光伝送路１４０を備えている。
【００２４】
絶縁プローブヘッド１１０は、信号処理ドライバ回路１１１、Ａｍｐ１１２、電源安定化回路１１３、被測定信号を入力するＨ入力端子とＬ入力端子を備えており、Ｌ入力端子は、絶縁プローブヘッド１１０の基準電位点に接続されている。
【００２５】
Ｈ入力端子から入力された被測定信号は、Ａｍｐ１１２で増幅され、信号処理ドライバ回路１１１で、伝送信号に変換される。そして、信号伝送路１３０を介して測定器側回路１２０に伝送される。信号伝送路１３０は、本例では、光ファイバを用いており、このため、絶縁プローブヘッド１１０には、発光部１３１が備えられ、測定器側回路１２０には、受光部１３２が備えられている。ただし、光ファイバに代えて、フォトカプラ等の絶縁型信号伝送装置を用いてもよい。
【００２６】
測定器側回路１２０は、受光アンプ信号処理出力回路１２１、出力端子と接地端子と電源供給端子とを備えている。絶縁プローブヘッド１１０から信号伝送路１３０を介して測定器側回路１２０に伝送された伝送信号は、受光アンプ信号処理出力回路１２１で電気信号に再変換され、測定器側回路１２０の出力端子から測定機器本体に出力される。接地端子は、測定器側回路１２０の基準電位点が、測定機器本体の接地電位点と共通になるように測定機器本体と接続される。電源供給端子は測定器側回路１２０の動作に必要な電力が測定機器本体から供給される。
【００２７】
本実施形態において、絶縁プローブヘッド１１０への電力供給は、絶縁プローブヘッド１１０に発電装置である太陽電池１４１を設けることで行なうようにしている。太陽電池１４１が発電した電力は、電源安定化回路１１３で安定化され、Ａｍｐ１１２および信号処理ドライバ回路１１１に供給される。
【００２８】
太陽電池１４１に対しては、測定器側回路１２０に光源ランプ１２２を設置し、光源ランプ１２２が発する光を、光ファイバ等の光伝送路１４０を介して照射させる。これにより、太陽電池１４１が安定的に発電することができ、絶縁プローブヘッド１１０への安定的な電力供給を可能としている。この際に、より発電効率を高めるために、光伝送路１４０の光源ランプ１２２側に集光レンズを配置し、太陽電池１４１側に散光レンズを配置するようにしてもよい。
【００２９】
このように本実施形態では、光を絶縁プローブヘッド１１０に伝送し、伝送された光で発電を行なうようにしている。このため、バッテリの容量による連続測定時間の制約を受けることなく、連続的に測定を行なうことができる。
【００３０】
光を利用した発電では、例えば、非接触磁気結合エネルギー伝送のような電界、磁界が発生することがないため、測定動作に悪影響を与えることなく絶縁プローブヘッド１１０に電力を供給することができる。
【００３１】
また、トランス等の絶縁型電力伝送器のような浮遊容量も生じないため、絶縁プローブヘッド１１０の対接地静電容量を最小化することができ、図４に示したような負荷効果や同相信号除去比が従来問題となっていた測定においても測定精度が維持される。さらには、絶縁型電力伝送器の絶縁耐圧に制約を受けることもない。
【符号の説明】
【００３２】
１００…絶縁型プローブ装置、１１０…絶縁プローブヘッド、１１１…信号処理ドライバ回路、１１２…Ａｍｐ、１１３…電源安定化回路、１２０…測定器側回路、１２１…受光アンプ信号処理出力回路、１２２…光源ランプ、１３０…信号伝送路、１３１…発光部、１３２…受光部、１４０…光伝送路、１４１…太陽電池、３００…絶縁型プローブ装置、３１０…絶縁プローブヘッド、３１１…信号処理ドライバ回路、３１２…Ａｍｐ、３２０…測定器側回路、３２１…受光アンプ信号処理出力回路、３３０…信号伝送路、３４０…絶縁型電力伝送器、４００…絶縁型プローブ装置、４１０…絶縁プローブヘッド、４１１…信号処理ドライバ回路、４１２…Ａｍｐ、４１３…バッテリ、４２０…測定器側回路、４２１…受光アンプ信号処理出力回路、４３０…信号伝送路、４３１…発光部、４３２…受光部
【図１】
2011247764.tif 000003
【図２】
2011247764.tif 000004
【図３】
2011247764.tif 000005
【図４】
2011247764.tif 000006