(57)【要約】【課題】精度よく交流の差電圧を測定する。【解決手段】センサ装置の変換部は、入力した交流又は直流の電圧を他のエネルギーに変換する。変換量測定部は、変換部により変換されたエネルギーの量を測定する。差動電圧算出部は、第一交流電圧と第二交流電圧との差動電圧を変換部へ入力したときに変換量測定部が測定したエネルギーの量と、シングルエンドの参照電圧を変換部へ入力したときに変換量測定部が測定したエネルギーの量とを用いて、参照電圧の電圧値を補正することにより差動電圧の電圧値を算出する。【選択図】図１
2019219226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力した交流又は直流の電圧を他のエネルギーに変換する変換部と、
前記変換部により変換された前記エネルギーの量を測定する変換量測定部と、
第一交流電圧と第二交流電圧との差動電圧を前記変換部へ入力したときに前記変換量測定部が測定した前記エネルギーの量と、シングルエンドの参照電圧を前記変換部へ入力したときに前記変換量測定部が測定した前記エネルギーの量とを用いて、前記参照電圧の電圧値を補正することにより前記差動電圧の電圧値を算出する差動電圧算出部と、
を備えることを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
入力した交流又は直流の電圧を他のエネルギーに変換する変換部と、
前記変換部により変換された前記エネルギーの量を測定する変換量測定部と、
第一交流電圧と第二交流電圧との差動電圧を前記変換部へ入力したときに前記変換量測定部が測定した前記エネルギーの量と、シングルエンドの参照電圧を前記変換部へ入力したときに前記変換量測定部が測定した前記エネルギーの量とを用いて、前記参照電圧の電圧値を補正することにより前記差動電圧の電圧値を算出する差動電圧算出部と、
前記第一交流電圧の電圧値と、前記第二交流電圧の電圧値と、前記差動電圧算出部が算出した前記差動電圧の電圧値とを用いて余弦定理により前記第一交流電圧と前記第二交流電圧との位相差を算出する位相差算出部と、
を備えることを特徴とするセンサ装置。
【請求項３】
前記変換部は、サーマルコンバータであり、
前記変換量測定部は、前記変換部により変換された熱を直流電圧により測定する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のセンサ装置。
【請求項４】
前記差動電圧を前記変換部に入力しているときの前記第一交流電圧及び前記第二交流電圧と、前記参照電圧を前記変換部に入力しているときの前記参照電圧とを測定する測定部と、
前記測定部が測定した前記第一交流電圧の電圧値に応じて前記第一交流電圧の電圧値の補正を指示し、前記測定部が測定した前記第二交流電圧の電圧値に応じて前記第二交流電圧の電圧値の補正を指示し、前記測定部が測定した前記参照電圧の電圧値に応じて前記参照電圧の電圧値の補正を指示する制御部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のセンサ装置。
【請求項５】
前記変換部における負荷効果による前記第一交流電圧、前記第二交流電圧及び前記参照電圧の電圧低下を補償する電圧補償部、
をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のセンサ装置。
【請求項６】
前記参照電圧は、直流電圧又は交流電圧である、
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な分野で位相（角度）計測が行われている（例えば、特許文献１、２参照）。この計測の多くは、余弦定理を利用しており、電気分野では、３電圧計法とも呼ばれている。これは、電気分野の場合、位相がそれぞれθ１、θ２の２つの交流信号の位相差(θ２−θ１）を測定する際に、それら交流信号それぞれの交流電圧値Ｖ１、Ｖ２と、その差電圧ＶＤとを測定し、以下の式（１）に示すように余弦定理を用いて位相差を求める方法である。
【０００３】
【数１】
2019219226.tif 000003
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第６２３０４８９号公報
【特許文献２】特許第５１７１９２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように位相差を求めるときには２つの交流信号の交流電圧値Ｖ１、Ｖ２を用いている。これらは高い精度で測定可能である。一方で、交流の差電圧（差動交流電圧）ＶＤについては、シングルエンド（片端が接地電位）ではないために、測定誤差及び不確かさの拡大などの測定精度の低下を引き起こす。差電圧測定の精度の低下は、位相差測定の精度に影響を与える。
【０００６】
上記事情に鑑み、本発明は、精度よく交流の差電圧を測定することができるセンサ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、入力した交流又は直流の電圧を他のエネルギーに変換する変換部と、前記変換部により変換された前記エネルギーの量を測定する変換量測定部と、第一交流電圧と第二交流電圧との差動電圧を前記変換部へ入力したときに前記変換量測定部が測定した前記エネルギーの量と、シングルエンドの参照電圧を前記変換部へ入力したときに前記変換量測定部が測定した前記エネルギーの量とを用いて、前記参照電圧の電圧値を補正することにより前記差動電圧の電圧値を算出する差動電圧算出部と、を備えることを特徴とするセンサ装置である。
【０００８】
本発明の一態様は、入力した交流又は直流の電圧を他のエネルギーに変換する変換部と、前記変換部により変換された前記エネルギーの量を測定する変換量測定部と、第一交流電圧と第二交流電圧との差動電圧を前記変換部へ入力したときに前記変換量測定部が測定した前記エネルギーの量と、シングルエンドの参照電圧を前記変換部へ入力したときに前記変換量測定部が測定した前記エネルギーの量とを用いて、前記参照電圧の電圧値を補正することにより前記差動電圧の電圧値を算出する差動電圧算出部と、前記第一交流電圧の電圧値と、前記第二交流電圧の電圧値と、前記差動電圧算出部が算出した前記差動電圧の電圧値とを用いて余弦定理により前記第一交流電圧と前記第二交流電圧との位相差を算出する位相差算出部と、を備えることを特徴とするセンサ装置である。
【０００９】
本発明の一態様は、上述のセンサ装置であって、前記変換部は、サーマルコンバータであり、前記変換量測定部は、前記変換部により変換された熱を直流電圧により測定する。
【００１０】
本発明の一態様は、上述のセンサ装置であって、前記差動電圧を前記変換部に入力しているときの前記第一交流電圧及び前記第二交流電圧と、前記参照電圧を前記変換部に入力しているときの前記参照電圧とを測定する測定部と、前記測定部が測定した前記第一交流電圧の電圧値に応じて前記第一交流電圧の電圧値の補正を指示し、前記測定部が測定した前記第二交流電圧の電圧値に応じて前記第二交流電圧の電圧値の補正を指示し、前記測定部が測定した前記参照電圧の電圧値に応じて前記参照電圧の電圧値の補正を指示する制御部と、をさらに備える。
【００１１】
本発明の一態様は、上述のセンサ装置であって、前記変換部における負荷効果による前記第一交流電圧、前記第二交流電圧及び前記参照電圧の電圧低下を補償する電圧補償部、をさらに備える。
【００１２】
本発明の一態様は、上述のセンサ装置であって、前記参照電圧は、直流電圧又は交流電圧である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、精度よく交流の差電圧を測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態におけるセンサ装置の構成を示す図である。
【図２】同実施形態におけるサーマルコンバータからの出力電圧と相対誤差を示す図である。
【図３】同実施形態における演算部が算出した位相差と、位相計が測定した位相差とを示す図である。
【図４】同実施形態における演算部が算出した位相差と、位相計が測定した位相差とを示す図である。
【図５】同実施形態における演算部が算出した位相差と、位相計が測定した位相差とを示す図である。
【図６】同実施形態における演算部が算出した位相差と、位相計が測定した位相差とを示す図である。
【図７】同実施形態におけるセンサ装置の他の構成を示す図である。
【図８】同実施形態におけるセンサ装置のさらに他の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態によるセンサ装置１の構成を示す図である。センサ装置１は、差動電圧測定センサ及び位相差センサとして動作する。センサ装置１は、第一交流電圧及び第二交流電圧の２チャンネルの交流電圧を入力し、それらの差動交流電圧である差動電圧（差電圧）を測定する。さらに、センサ装置１は、測定された差動電圧を用いて第一交流電圧と第二交流電圧との位相差を測定する。本実施形態では、２チャンネル（Ｃｈ）交流電圧発生器３が測定対象の２チャンネルの交流電圧を発生する場合を例に説明する。なお、第一交流電圧を発生する交流発生器と、第二交流電圧を発生する交流発生器とが異なっていてもよい。
【００１６】
同図に示すように、センサ装置１は、マルチプレクサ（ＭＵＸ）１１と、参照電圧発生器１２と、第一電圧測定器１３と、第二電圧測定器１４と、サーマルコンバータ（ＴＶＣ）１５と、第三電圧測定器１６と、位相計１７と、クロック１８と、制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃと、演算部２１とを備える。なお、制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ及び演算部２１のうち一以上を、センサ装置１と接続されるコンピュータ装置などの外部装置で実現してもよい。また、センサ装置１は、位相計１７及び制御部２０ｃを備えない構成でもよい。
【００１７】
マルチプレクサ１１は、第一電圧測定器１３、第二電圧測定器１４、サーマルコンバータ１５及び位相計１７へ出力する電圧を切り替える。参照電圧発生器１２は、片端が接地電位であるシングルエンドの参照電圧を発生する。第一電圧測定器１３及び第二電圧測定器１４は、電圧計である。第一電圧測定器１３は、マルチプレクサ１１が出力した第一交流電圧又は参照電圧の電圧値を測定する。第二電圧測定器１４は、マルチプレクサ１１が出力した第二交流電圧の電圧値を測定する。サーマルコンバータ１５は、第一交流電圧と第二交流電圧との差動電圧又は参照電圧を入力して他のエネルギーである熱に変換し、変換された熱を直流電圧に変換して出力する。第三電圧測定器１６は、電圧計である。第三電圧測定器１６は、サーマルコンバータ１５が出力した直流電圧の電圧値を測定する。位相計１７は、従来技術による位相差センサである。位相計１７は、第一交流電圧と第二交流電圧の差動電圧を測定する。クロック１８は、マルチプレクサ１１に切り替えのタイミングを指示するクロック信号を出力する。
【００１８】
制御部２０ａは、第一電圧測定器１３が計測した電圧値が所定の電圧値になるようにフィードバック制御を行う。制御部２０ｂは、第二電圧測定器１４が計測した電圧値が所定の電圧値になるようにフィードバック制御を行う。制御部２０ｃは、位相計１７の計測値に基づいて、第一交流電圧と第二交流電圧の位相のフィードバック制御を行う。演算部２１は、差動電圧算出部２２と位相差算出部２３とを備える。差動電圧算出部２２は、差動電圧をサーマルコンバータ１５へ入力したときに第三電圧測定器１６が計測した直流電圧の値と、参照電圧をサーマルコンバータ１５へ入力したときに第三電圧測定器１６が計測した直流電圧の値とを用いて、参照電圧の電圧値を補正することにより差動電圧を算出する。位相差算出部２３は、第一交流電圧の電圧値と、第二交流電圧の電圧値と、差動電圧算出部２２が算出した差動電圧とを用いて余弦定理により第一交流電圧と第二交流電圧との位相差を算出する。
【００１９】
続いて、センサ装置１の動作について説明する。第一電圧測定器１３、第二電圧測定器１４及び第三電圧測定器１６は、校正済みであるとする。２チャンネル交流電圧発生器３は、位相角が異なるＣｈ１の交流電圧信号ＳＶ１（第一交流電圧）及びＣｈ２の交流電圧信号ＳＶ２（第二交流電圧）を出力する。マルチプレクサ１１は、符号Ａ側への切り替えを行うことにより、交流電圧信号ＳＶ１を第一電圧測定器１３、サーマルコンバータ１５及び位相計１７に出力し、交流電圧信号ＳＶ２を第二電圧測定器１４、サーマルコンバータ１５及び位相計１７に出力する。このとき、マルチプレクサ１１は、交流電圧信号ＳＶ１をサーマルコンバータ１５の一端に、交流電圧信号ＳＶ２をサーマルコンバータ１５の他端に入力する。これにより、交流電圧信号ＳＶ１と交流電圧信号ＳＶ２との２つの交流電圧の差動電圧が、サーマルコンバータ１５に入力される。
【００２０】
サーマルコンバータ１５は、ヒータ抵抗と熱電対で構成される。そのため、交流電圧信号ＳＶ１及び交流電圧信号ＳＶ２をサーマルコンバータ１５に入力する際には、そのヒータ抵抗の負荷効果によりそれら２つの交流電圧信号の電圧低下が引き起こされる。そこで、制御部２０ａは、交流電圧信号ＳＶ１のフィードバック制御を行う。すなわち、制御部２０ａは、第一電圧測定器１３により測定された交流電圧信号ＳＶ１の電圧値が所望の電圧値Ｖ１となるように補正するための電圧変更を指示するコマンドを２チャンネル交流電圧発生器３に送信する。同様に、制御部２０ｂは、交流電圧信号ＳＶ２のフィードバック制御を行う。すなわち、制御部２０ｂは、第二電圧測定器１４により測定された交流電圧信号ＳＶ２の電圧値が所望の電圧値Ｖ２となるように補正するための電圧変更を指示するコマンドを２チャンネル交流電圧発生器３に送信する。
【００２１】
上記のフィードバック制御により、第一電圧測定器１３における交流電圧信号ＳＶ１の測定値が電圧値Ｖ１に、第二電圧測定器１４における交流電圧信号ＳＶ２の測定値が電圧値Ｖ２になるよう調整された後、第三電圧測定器１６は、サーマルコンバータ１５の出力値を測定し、電圧値ＴＶＣＤＩＦを得る。さらに、位相計１７は、マルチプレクサ１１から異なる電送路により入力された交流電圧信号ＳＶ１と交流電圧信号ＳＶ２の位相差φを測定する。演算部２１は、制御部２０ａ及び制御部２０ｂから測定値が所望の電圧値となった旨の通知を受けたときに、第三電圧測定器１６が測定した電圧値ＴＶＣＤＩＦと、位相計１７が測定した位相差φとを取得する。さらに、演算部２１は、制御部２０ａ又は第一電圧測定器１３から電圧値Ｖ１を、制御部２０ｂ又は第二電圧測定器１４から電圧値Ｖ２を取得する。なお、電圧値Ｖ１及び電圧値Ｖ２は、演算部２１に予め登録されていてもよい。
【００２２】
参照電圧発生器１２は、シングルエンドの直流の電圧信号ＳＶＤＣ（参照電圧）を発生する。マルチプレクサ１１は、クロック１８が出力する外部クロック信号に基づくタイミングにおいて、符号Ｂ側への切り替えを行う。これにより、マルチプレクサ１１は、入力を参照電圧発生器１２が発生した電圧信号ＳＶＤＣに切り替える。マルチプレクサ１１は、入力した電圧信号ＳＶＤＣを第一電圧測定器１３及びサーマルコンバータ１５に出力する。
【００２３】
第一電圧測定器１３は、電圧信号ＳＶＤＣの電圧を測定する。制御部２０ａは、この測定結果を用いて電圧信号ＳＶＤＣのフィードバック制御を行う。すなわち、制御部２０ａは、第一電圧測定器１３により測定された電圧信号ＳＶＤＣの電圧値が所望の電圧値ＶＤＣとなるように電圧変更を指示するコマンドを参照電圧発生器１２に送信する。電圧値ＶＤＣと電圧値Ｖ１とは同じであることが望ましいが、異なっていてもよい。フィードバック制御により、第一電圧測定器１３における電圧信号ＳＶＤＣの測定値が電圧値ＶＤＣになるよう調整された後、第三電圧測定器１６は、サーマルコンバータ１５の出力値を測定し、電圧値ＴＶＣＳＥを得る。演算部２１は、制御部２０ａから測定値が所望の電圧値となった旨の通知を受けたときに第三電圧測定器１６が測定した電圧値ＴＶＣＳＥを取得する。さらに、演算部２１は、制御部２０ａ又は第一電圧測定器１３から電圧値ＶＤＣを取得する。なお、電圧値ＶＤＣは、演算部２１に予め登録されていてもよい。
【００２４】
演算部２１の差動電圧算出部２２は、電圧値ＴＶＣＤＩＦ及び電圧値ＴＶＣＳＥを用いて、サーマルコンバータ出力の相対誤差ρを以下の式（２）により算出する。
【００２５】
【数２】
2019219226.tif 000004
【００２６】
式（２）における係数ｎは、例えば、２である。差動電圧算出部２２は、相対誤差ρと電圧信号ＳＶＤＣの電圧値ＶＤＣとを用いて、以下の式（３）により差動電圧Ｖ１２を算出する。
【００２７】
【数３】
2019219226.tif 000005
【００２８】
演算部２１の位相差算出部２３は、余弦定理を用いて交流電圧信号ＳＶ１と交流電圧信号ＳＶ２との位相差θを以下の式（４）により算出する。
【００２９】
【数４】
2019219226.tif 000006
【００３０】
位相差算出部２３が上記の式により算出した位相差θと、位相計１７が測定した位相差φとの差（φ−θ）が、位相計１７の誤差となる。位相差算出部２３は、この誤差（φ−θ）を用いて位相計１７を校正してもよい。
【００３１】
また、交流電圧信号ＳＶ１と交流電圧信号ＳＶ２の位相角の調整に、位相計１７による計測結果を用いてもよい。具体的には、マルチプレクサ１１を符号Ａ側に切り替え、交流電圧信号ＳＶ１及び交流電圧信号ＳＶ２を位相計１７に入力する。制御部２０ｃは、位相計１７により測定された交流電圧信号ＳＶ１と交流電圧信号ＳＶ２との位相差が所望の値となるように、２チャンネル交流電圧発生器３に位相を調整するためのコマンドを出力する。
【００３２】
なお、参照電圧発生器１２は、交流の参照電圧を発生してもよい。参照電圧発生器１２が交流の参照電圧を発生する場合も、センサ装置１は上記と同様に動作する。
【００３３】
続いて、センサ装置１を用いて測定を行った結果について説明する。
図２は、サーマルコンバータ１５からの出力電圧（ＴＶＣ  ｏｕｔｐｕｔ）と相対誤差とを示す図である。同図には、差動電圧をサーマルコンバータ１５に入力したときの電圧値ＴＶＣＤＩＦと、参照電圧をサーマルコンバータ１５に入力したときの電圧値ＴＶＣＳＥと、電圧値ＴＶＣＤＩＦ及び電圧値ＴＶＣＳＥから算出された相対誤差ρとを示している。また、図３は、図２に示す測定が行われたときの位相差算出部２３による位相差θの算出結果と、位相計１７が測定した位相差φとを示す図である。
【００３４】
図２及び図３では、Ｖ１＝Ｖ２＝１Ｖかつ位相差６０°とした。１３回目の測定後にはＶ１＝Ｖ２＝３Ｖとし、再びＶ１＝Ｖ２＝１Ｖに戻して１４回目以降の測定を行った。同様に、１８回目の測定後にＶ１＝Ｖ２＝５Ｖとし、再びＶ１＝Ｖ２＝１Ｖに戻して１９回目以降の測定を行った。また、２３回目の測定後にＶ１＝Ｖ２＝１０Ｖとし、再びＶ１＝Ｖ２＝１Ｖに戻して２４回目以降の測定を行った。そして、２８回目の測定後、２日間経過後に２９回目以降の測定を行った。また、１回の測定においては、差動電圧の入力、交流１Ｖの参照電圧の入力、差動電圧の入力、交流１Ｖの参照電圧入力、差動電圧の入力の順に行い、電圧値ＴＶＣＤＩＦ、電圧値ＴＶＣＳＥそれぞれの平均値をとった。上記の測定手順は、サーマルコンバータ１５からの出力ドリフトをキャンセルするためである。また、参照電圧が直流電圧の場合には、差動電圧の入力、直流１Ｖの参照電圧の入力、差動電圧の入力、直流−１Ｖの参照電圧入力、差動電圧の入力の順に行い、電圧値ＴＶＣＤＩＦ、電圧値ＴＶＣＳＥそれぞれの平均値をとる。
【００３５】
図２に示すように、途中で３〜１０Ｖを印加した影響やドリフトなどの影響で、サーマルコンバータ１５からの出力に変化がある一方で、相対誤差ρにはほとんど影響がないことがわかる。その結果、図３に示すように、演算部２１が算出した位相差θは、位相計１７が測定した位相差φとほぼ一致することがわかる。
【００３６】
図４は、Ｖ１＝Ｖ２＝３Ｖかつ位相差６０°のときの位相差θ及び位相差φを、図５は、Ｖ１＝Ｖ２＝５Ｖかつ位相差６０°のときの位相差θ及び位相差φを、図６は、Ｖ１＝Ｖ２＝１０Ｖかつ位相差６０°のときの位相差θ及び位相差φを示す図である。図４及び図５では、５回目の測定から２日後に６回目の測定を行った。これらの図によれば、図４に示す３Ｖの場合及び図６に示す１０Ｖの場合において１〜２ｍ°（ミリ度）のズレが見られるが、これは位相計１７自体の誤差といえる。
【００３７】
上述したように、本実施形態のセンサ装置１によれば、２チャンネルの交流信号の差動電圧及び位相差を高精度に計測することが可能であり、位相計を校正することもできる。
【００３８】
なお、センサ装置１は、サーマルコンバータ１５に代えて、入力した電圧を光等の他のエネルギーに変換する変換部を備えるようにしてもよい。
【００３９】
上述したセンサ装置１は、フィードバック制御によって負荷効果により低下した電圧を上昇させているが、図７に示すセンサ装置１ａのように、バッファアンプを用いることにより電圧を低下させないようにしてもよい。
【００４０】
図７は、センサ装置１ａの構成を示す図である。同図において、図１に示すセンサ装置１と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。同図に示すセンサ装置１ａが、図１に示すセンサ装置１と異なる点は、制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃを備えていない点、及び、バッファアンプ３１を備える点である。バッファアンプ３１は、交流電圧信号ＳＶ１、交流電圧信号ＳＶ２、電圧信号ＳＶＡＣが出力されてからサーマルコンバータ１５に入力されるまでの経路に設けられる。同図では、３台のバッファアンプ３１を、バッファアンプ３１ａ、３１ｂ、３１ｃと記載している。バッファアンプ３１ａ、３１ｂは２チャンネル交流電圧発生器３とマルチプレクサ１１との間に、バッファアンプ３１ｃは参照電圧発生器１２とマルチプレクサ１１との間に設けられている。バッファアンプ３１は、マルチプレクサ１１内、又は、マルチプレクサ１１とサーマルコンバータ１５の間に設けられてもよい。
【００４１】
サーマルコンバータ１５に電圧を入力すると電流が流れ、負荷効果により電圧が変化す。バッファアンプ３１は、入力電圧をセンシングし、電圧が一定になるように電流を流すことにより負荷効果を抑える電子回路である。センサ装置１ａにバッファアンプ３１を設けることにより、フィードバック制御が不要となる。なお、センサ装置１ａは、バッファアンプ３１に代えて抵抗を設けてもよい。
【００４２】
センサ装置１、１ａとも、参照電圧発生器１２が直流の参照電圧を発生する場合の動作と、交流の参照電圧を発生する場合の動作とは同様であるが、直流の参照電圧のほうが高い精度を期待できる。交流を使用する場合、参照電圧に代えて、図８に示すセンサ装置１ｂのように、測定対象の電圧信号の一方を用いてもよい。
【００４３】
図８は、センサ装置１ｂの構成を示す図である。同図において、図１に示すセンサ装置１と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。同図に示すセンサ装置１ｂが、図１に示すセンサ装置１と異なる点は、参照電圧発生器１２を備えていない点、電圧信号ＳＶＤＣ（参照電圧）に代えて交流電圧信号ＳＶ１をマルチプレクサ１１に入力する点である。制御部２０ａは、マルチプレクサ１１が符号Ｂにスイッチングしたとき、２チャンネル交流電圧発生器３に対してフィードバック制御を行う。
【００４４】
位相計測の高精度化の際には、差動交流電圧の高精度計測が必要であった。上述した実施形態によれば、サーマルコンバータ等を用いて、シングルエンドの直流電圧又は交流電圧との比較に基づいて差動交流電圧の測定に伴う測定誤差を求めることにより、１ｍ°以下の位相計測を可能とした。
【００４５】
制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ及び演算部２１は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備え、プログラムを実行することによって上述した機能を実現する。なお、制御部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ及び演算部２１の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されても良い。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されても良い。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されても良い。
【００４６】
以上説明した実施形態によれば、センサ装置は、変換部と、変換量測定部と、差動電圧算出部とを備える。例えば、変換部は、サーマルコンバータ１５であり、直流電圧測定部は、第三電圧測定器１６である。変換部は、入力した交流又は直流の電圧を他のエネルギーに変換する。変換量測定部は、変換部により変換されたエネルギーの量を測定する。差動電圧算出部は、第一交流電圧と第二交流電圧との差動電圧を変換部へ入力したときに変換量測定部が測定したエネルギーの量と、シングルエンドの直流又は交流の参照電圧を変換部へ入力したときに変換量測定部が測定したエネルギーの量とを用いて、参照電圧の電圧値を補正することにより差動電圧の電圧値を算出する。センサ装置は、第一交流電圧の電圧値と、第二交流電圧の電圧値と、差動電圧算出部が算出した差動電圧の電圧値とを用いて余弦定理により第一交流電圧と第二交流電圧との位相差を算出する位相差算出部をさらに備えてもよい。
【００４７】
また、センサ装置は、制御部と、補正部とをさらに備えてもよい。例えば、測定部は、第一電圧測定器１３及び第二電圧測定器１４であり、補正部は、制御部２０ａ、２０ｂである。測定部は、差動電圧を変換部に入力しているときの第一交流電圧及び第二交流電圧と、参照電圧を変換部に入力しているときの参照電圧とを測定する。制御部は、測定部が測定した第一交流電圧の電圧値に応じて第一交流電圧の電圧値の補正を指示し、測定部が測定した第二交流電圧の電圧値に応じて第二交流電圧の電圧値の補正を指示し、測定部が測定した参照電圧の電圧値に応じて参照電圧の電圧値の補正を指示する。
【００４８】
あるいは、センサ装置は、変換部における負荷効果による第一交流電圧、第二交流電圧及び参照電圧の電圧低下を補償する電圧補償部をさらに備えてもよい。例えば、電圧補償部は、バッファアンプ３１又は抵抗である。
【００４９】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【００５０】
１…センサ装置、１ａ…センサ装置、１ｂ…センサ装置、１１…マルチプレクサ、１２…参照電圧発生器、１３…第一電圧測定器、１４…第二電圧測定器、１５…サーマルコンバータ、１６…第三電圧測定器、１７…位相計、１８…クロック、２０ａ…制御部、２０ｂ…制御部、２０ｃ…制御部、２１…演算部、２２…差動電圧算出部、２３…位相差算出部、３１ａ…バッファアンプ、３１ｂ…バッファアンプ、３１ｃ…バッファアンプ
【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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