(57)【要約】      （修正有）【課題】電圧測定装置を較正するためのシステム及び方法を提供する。【解決手段】電圧測定装置５０２は、基準電流信号を生成し、試験中の導体内で基準電流信号を検知する。較正システム５００は、較正導体５０８内で較正電圧を選択的に出力するように較正電圧源５０６を制御し得る。較正システム５００は、較正導体５０８を測定するとき、電圧測定装置５０２によって捕捉されたデータを取得し得る。このようなデータは、１つ以上の基準電流測定値、１つ以上の電圧測定値などを含み得る。較正システム５００は、電圧測定装置５０２上に記憶され得、これによって以降の動作中に使用するための較正データを生成するように取得された測定値を利用する。較正データは、１つ以上のルックアップテーブル、１つ以上の数式についての係数などを含み得る。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧測定装置を較正するように動作可能である較正システムであって、前記電圧測定装置は、動作中に、基準電流信号を生成し、電圧測定装置センサーを介して、試験中の導体内で前記基準電流信号を検知し、前記較正システムは、
較正導体内で電圧を選択的に出力するように動作可能である制御可能な較正電圧源と、
前記較正電圧源及び前記電圧測定装置に通信可能に結合可能な制御回路と、を備え、前記制御回路は、動作中に、複数の較正電圧の各較正電圧について、
前記較正導体内で前記較正電圧を出力するように前記較正電圧源を制御することと、
前記較正電圧と関連付けられた複数の較正点を取得することであって、前記較正点の各々が、
前記較正電圧源が前記較正導体内で前記較正電圧を出力するとき、前記電圧測定装置センサーを介して、前記電圧測定装置によって測定される前記基準電流信号を示す、前記電圧測定装置から取得された基準電流信号データ点と、
前記基準電流信号データ点に少なくとも部分的に基づいて前記電圧測定装置によって判定される、前記電圧測定装置から取得された測定された出力電圧データ点に対する前記較正電圧の比を示す較正係数と、を含む、取得することと、
前記取得された複数の較正点に基づいて前記電圧測定装置のための較正データを判定することであって、前記較正データが、前記電圧測定装置によって測定された前記基準電流信号及び前記複数の較正電圧に依存する、判定することと、
前記電圧測定装置の以降の動作中の前記電圧測定装置による使用のために、前記電圧測定装置と関連付けられた少なくとも１つの非一時的プロセッサ可読記憶媒体上に前記較正データを記憶することと、を行う、較正システム。
【請求項２】
前記電圧測定装置は、非接触測定装置であり、前記複数の較正電圧の各々について、前記較正点は、前記電圧測定装置の前記電圧測定装置センサーと前記較正導体との間の物理的距離を選択的に調節することによって取得される基準電流信号データ点の範囲を含む、請求項１に記載の較正システム。
【請求項３】
前記較正データは、動作中に、前記電圧測定装置が、バイリニア補間を使用して特定の基準電流信号測定値及び特定の出力電圧測定値に対する較正係数を判定することを可能にする、ルックアップテーブルを含む、請求項１に記載の較正システム。
【請求項４】
前記較正データは、複数の数式についての係数を含み、前記複数の数式の各々は、前記較正電圧のうちのそれぞれ１つに対応する、請求項１に記載の較正システム。
【請求項５】
前記較正電圧の各々について、前記制御回路は、前記複数の較正点を、数式によって定義される曲線に適合させることによって前記較正データを判定する、請求項１に記載の較正システム。
【請求項６】
前記較正電圧の各々について、前記数式は、ｙ＝ａ／（ｘ−ｂ）ｃ＋ｄであり、式中、ｙは、前記較正電圧であり、ｘは、前記基準電流信号であり、ａ、ｂ、ｃ、及びｄは、前記それぞれの較正電圧と関連付けられた前記複数の較正点の解析によって判定された係数である、請求項５に記載の較正システム。
【請求項７】
前記複数の数式のうちの各々１つについての前記係数ａ、ｂ、及びｃの値は、それぞれ、前記複数の数式のうちの他の数式の各々についての前記係数ａ、ｂ、及びｃの値に等しい、請求項６に記載の較正システム。
【請求項８】
前記複数の較正電圧は、少なくとも３つの較正電圧を含む、請求項１に記載の較正システム。
【請求項９】
前記電圧測定装置は、第１のセンサー部分及び第２のセンサー部分を備えるセンサーアレイを備え、前記第１のセンサー部分が、前記第２のセンサー部分とインターリーブされ、前記第１のセンサー部分及び前記第２のセンサー部分の各々は、制御可能なスイッチを介して、信号電流増幅器及び基準電流増幅器に選択的に結合可能である、請求項１に記載の較正システム。
【請求項１０】
前記電圧測定装置は、複数のセンサー素子を備えるセンサーアレイを備え、前記センサー素子の各々は、処理回路の入力ノード及び導電ガードノードに選択的に結合可能である、請求項１に記載の較正システム。
【請求項１１】
電圧測定装置を較正するように動作可能である較正システムであって、前記電圧測定装置が、複数の電圧測定装置センサーを備え、動作中に、前記電圧測定装置は、少なくとも１つの基準電流信号を生成し、前記複数の電圧測定装置センサーを介して、試験中の導体内で少なくとも１つの基準電流信号を検知し、前記較正システムは、
較正導体内で電圧を選択的に出力するように動作可能である制御可能な較正電圧源と、
前記較正電圧源及び前記電圧測定装置に通信可能に結合可能な制御回路と、を備え、前記制御回路は、動作中に、
前記較正導体内で較正電圧を出力するように前記較正電圧源を制御することと、
前記較正電圧と関連付けられた複数の較正点を取得することであって、前記較正点の各々が、
前記較正電圧源が前記較正導体内で前記較正電圧を出力するとき、前記複数の電圧測定装置センサーを介して、前記電圧測定装置によって測定される前記基準電流信号を示す、前記電圧測定装置から取得された複数の基準電流信号データ点と、
前記複数の基準電流信号データ点に少なくとも部分的に基づいて前記電圧測定装置によって判定される、前記電圧測定装置から取得された測定された出力電圧データ点に対する前記較正電圧の比を示す較正係数と、を含む、取得することと、
前記取得された複数の較正点に基づいて前記電圧測定装置のための較正データを判定することであって、前記較正データが、前記複数の電圧測定装置センサーを介して、前記電圧測定装置によって測定された前記基準電流信号に依存する、判定することと、
前記電圧測定装置の以降の動作中の前記電圧測定装置による使用のために、前記電圧測定装置と関連付けられた少なくとも１つの非一時的プロセッサ可読記憶媒体上に前記較正データを記憶することと、を行う、較正システム。
【請求項１２】
前記電圧測定装置は、非接触測定装置であり、前記較正点のうちの少なくともいくつかは、前記電圧測定装置と前記較正導体との間の物理的距離を選択的に調節することによって取得される、請求項１１に記載の較正システム。
【請求項１３】
前記較正データは、動作中に、前記電圧測定装置が、内挿補間を使用して特定の複数の基準電流信号測定値に対する較正係数を判定することを可能にするルックアップテーブルを含む、請求項１１に記載の較正システム。
【請求項１４】
前記較正データは、少なくとも１つの数式についての係数を含む、請求項１１に記載の較正システム。
【請求項１５】
前記制御回路は、前記較正点を数式によって定義される曲線に適合させることによって前記較正データを判定する、請求項１１に記載の較正システム。
【請求項１６】
各較正点についての前記複数の基準電流信号データ点は、少なくとも３つの基準電流信号データ点を含む、請求項１１に記載の較正システム。
【請求項１７】
電圧測定装置を較正するように較正システムを動作させる方法であって、前記電圧測定装置は、動作中に、基準電流信号を生成し、電圧測定装置センサーを介して、試験中の導体内で前記基準電流信号を検知し、前記方法は、
複数の較正電圧の各較正電圧について、
較正導体内で前記較正電圧を出力するように較正電圧源を制御することと、
前記較正電圧と関連付けられた複数の較正点を取得することであって、前記較正点の各々が、
前記較正電圧源が前記較正導体内で前記較正電圧を出力するとき、前記電圧測定装置センサーを介して、前記電圧測定装置によって測定される前記基準電流信号を示す、前記電圧測定装置から取得された基準電流信号データ点と、
前記基準電流信号データ点に少なくとも部分的に基づいて前記電圧測定装置によって判定される、前記電圧測定装置から取得された測定された出力電圧データ点に対する前記較正電圧の比を示す較正係数と、を含む、取得することと、
前記取得された複数の較正点に基づいて前記電圧測定装置のための較正データを判定することであって、前記較正データが、前記電圧測定装置によって測定された前記基準電流信号及び前記複数の較正電圧に依存する、判定することと、
前記電圧測定装置の以降の動作中の前記電圧測定装置による使用のために、前記電圧測定装置と関連付けられた少なくとも１つの非一時的プロセッサ可読記憶媒体上に前記較正データを記憶することと、を含む、方法。
【請求項１８】
較正データを判定することは、動作中に、前記電圧測定装置が、バイリニア補間を使用して特定の基準電流信号測定値及び特定の出力電圧測定値に対する較正係数を判定することを可能にする、ルックアップテーブルを生成することを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
較正データを判定することは、複数の数式についての係数を判定することを含み、前記複数の数式の各々は、前記較正電圧のうちのそれぞれ１つに対応する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
較正データを判定することは、前記較正電圧の各々について、前記較正点を数式によって定義される曲線に適合させることを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
複数の較正電圧を出力するように前記較正電圧源を制御することは、少なくとも３つの較正電圧を出力するように前記較正電圧源を制御することを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記電圧測定装置は、非接触測定装置であり、前記複数の較正電圧の各々について、複数の較正点を取得することは、前記電圧測定装置の前記電圧測定装置センサーと前記較正導体との間の物理的距離を選択的に調節することを含む、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、電圧測定装置、より具体的には、電圧測定装置のための較正システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電圧計が、電気回路内の電圧を測定するのに使用される器具である。１つを超える電気的特性を測定する器具は、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、サービス用途、トラブルシューティング用途及びメンテナンス用途に一般に必要とされるいくつかのパラメータを測定するように動作する。そのようなパラメータとしては、典型的には交流（alternating current、ＡＣ）電圧及び電流、直流（direct current、ＤＣ）電圧及び電流、並びに抵抗又は継続性が挙げられる。電力特性、周波数、容量及び温度など、他のパラメータも特定の用途の要件を満たすために測定することができる。
【０００３】
ＡＣ電圧を測定する従来の電圧計又はマルチメータを使用するときは、少なくとも２つの測定電極又はプローブを導体とガルバニック接触させることが必要であり、多くの場合、絶縁電線の絶縁部分を切り離すこと、又はあらかじめ測定用端子を提供することが必要である。ガルバニック接触のために露出させた導線又は端子を必要とする他に、剥離した導線又は端子に電圧計プローブを当てる工程は、ショック又は感電死のリスクにより比較的危険である場合がある。非接触電圧測定装置は、回路とのガルバニック接触を必要とすることなく、交流（ＡＣ）電圧の存在を検出するために使用されることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１５／０３３１０７９号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
電圧測定装置を較正するように動作可能である較正システムであって、電圧測定装置は、動作中に、基準電流信号を生成し、電圧測定装置センサーを介して、試験中の導体内で基準電流信号を検知し、較正システムは、較正導体内で電圧を選択的に出力するように動作可能である制御可能な較正電圧源と、較正電圧源及び電圧測定装置に通信可能に結合可能な制御回路と、を含むとして要約され得、制御回路は、動作中に、複数の較正電圧の各較正電圧について、較正導体内で較正電圧を出力するように較正電圧源を制御することと、較正電圧と関連付けられた複数の較正点を取得することであって、較正点の各々が、較正電圧源が較正導体内で較正電圧を出力するとき、電圧測定装置センサーを介して、電圧測定装置によって測定される基準電流信号を示す、電圧測定装置から取得された基準電流信号データ点と、基準電流信号データ点に少なくとも部分的に基づいて電圧測定装置によって判定される、電圧測定装置から取得された測定された出力電圧データ点に対する較正電圧の比を示す較正係数と、を含む、取得することと、取得された複数の較正点に基づいて電圧測定装置のための較正データを判定することであって、較正データが、電圧測定装置によって測定された基準電流信号及び複数の較正電圧に依存する、判定することと、電圧測定装置の以降の動作中の電圧測定装置による使用のために、電圧測定装置と関連付けられた少なくとも１つの非一時的プロセッサ可読記憶媒体上に較正データを記憶することと、を行う。
【０００６】
電圧測定装置は、非接触測定装置であり得、複数の較正電圧の各々について、較正点は、電圧測定装置の電圧測定装置センサーと較正導体との間の物理的距離を選択的に調節することによって取得される基準電流信号データ点の範囲を含み得る。較正データは、動作中に、電圧測定装置が、バイリニア補間を使用して特定の基準電流信号測定値及び特定の出力電圧測定値に対する較正係数を判定することを可能にする、ルックアップテーブルを含み得る。較正データは、複数の数式についての係数を含み得、複数の数式の各々は、較正電圧のうちのそれぞれ１つに対応する。較正電圧の各々について、制御回路は、複数の較正点を、数式によって定義される曲線に適合させることによって較正データを判定し得る。較正電圧の各々について、数式は、ｙ＝ａ／（ｘ−ｂ）ｃ＋ｄであり得、式中、ｙは、較正電圧であり、ｘは、基準電流信号であり、ａ、ｂ、ｃ、及びｄは、それぞれの較正電圧と関連付けられた複数の較正点の解析によって判定された係数である。複数の数式のうちの各々１つについての係数ａ、ｂ、及びｃの値は、それぞれ、複数の数式のうちの他の数式の各々についての係数ａ、ｂ、及びｃの値に等しいものであり得る。複数の較正電圧は、少なくとも３つの較正電圧を含み得る。電圧測定装置は、第１のセンサー部分及び第２のセンサー部分を含むセンサーアレイを含み得、第１のセンサー部分が、第２のセンサー部分とインターリーブされ、第１のセンサー部分及び第２のセンサー部分の各々は、制御可能なスイッチを介して信号電流増幅器及び基準電流増幅器に選択的に結合可能である。電圧測定装置は、複数のセンサー素子を含むセンサーアレイを含み得、センサー素子の各々は、処理回路の入力ノード及び導電ガードノードに選択的に結合可能である。
【０００７】
電圧測定装置を較正するように動作可能である較正システムであって、電圧測定装置が、複数の電圧測定装置センサーを備え、電圧測定装置は、動作中に、少なくとも１つの基準電流信号を生成し、複数の電圧測定装置センサーを介して、試験中の導体内で少なくとも１つの基準電流信号を検知し、較正システムは、較正導体内で電圧を選択的に出力するように動作可能である制御可能な較正電圧源と、較正電圧源及び電圧測定装置に通信可能に結合可能な制御回路と、を含むとして要約され得、制御回路は、動作中に、較正導体内で較正電圧を出力するように較正電圧源を制御することと、較正電圧と関連付けられた複数の較正点を取得することであって、較正点の各々が、較正電圧源が較正導体内で較正電圧を出力するとき、複数の電圧測定装置センサーを介して、電圧測定装置によって測定される基準電流信号を示す、電圧測定装置から取得された複数の基準電流信号データ点と、複数の基準電流信号データ点に少なくとも部分的に基づいて電圧測定装置によって判定される、電圧測定装置から取得された測定された出力電圧データ点に対する較正電圧の比を示す較正係数と、を含む、取得することと、取得された複数の較正点に基づいて電圧測定装置のための較正データを判定することであって、較正データが、複数の電圧測定装置センサーを介して電圧測定装置によって測定された基準電流信号に依存する、判定することと、電圧測定装置の以降の動作中の電圧測定装置による使用のために、電圧測定装置と関連付けられた少なくとも１つの非一時的プロセッサ可読記憶媒体上に較正データを記憶することと、を行う。
【０００８】
電圧測定装置は、非接触測定装置であり得、較正点のうちの少なくともいくつかは、電圧測定装置と較正導体との間の物理的距離を選択的に調節することによって取得され得る。較正データは、動作中に、電圧測定装置が、内挿補間を使用して特定の複数の基準電流信号測定値に対する較正係数を判定することを可能にするルックアップテーブルを含み得る。較正データは、少なくとも１つの数式についての係数を含み得る。制御回路は、較正点を、数式によって定義される曲線に適合させることによって較正データを判定し得る。各較正点についての複数の基準電流信号データ点は、少なくとも３つの基準電流信号データ点を含み得る。
【０００９】
電圧測定装置を較正するように較正システムを動作させる方法であって、電圧測定装置が、動作中に、基準電流信号を生成し、電圧測定装置センサーを介して、試験中の導体内で基準電流信号を検知する、方法は、複数の較正電圧の各較正電圧について、較正導体内で較正電圧を出力するように較正電圧源を制御することと、較正電圧と関連付けられた複数の較正点を取得することであって、較正点の各々が、較正電圧源が較正導体内で較正電圧を出力するとき、電圧測定装置センサーを介して、電圧測定装置によって測定される基準電流信号を示す、電圧測定装置から取得された基準電流信号データ点と、基準電流信号データ点に少なくとも部分的に基づいて電圧測定装置によって判定される、電圧測定装置から取得された測定された出力電圧データ点に対する較正電圧の比を示す較正係数と、を含む、取得することと、取得された複数の較正点に基づいて電圧測定装置のための較正データを判定することであって、較正データが、電圧測定装置によって測定された基準電流信号及び複数の較正電圧に依存する、判定することと、電圧測定装置の以降の動作中の電圧測定装置による使用のために、電圧測定装置と関連付けられた少なくとも１つの非一時的プロセッサ可読記憶媒体上に較正データを記憶することと、を含むとして要約され得る。
【００１０】
較正データを判定することは、動作中に、電圧測定装置が、バイリニア補間を使用して特定の基準電流信号測定値及び特定の出力電圧測定値に対する較正係数を判定することを可能にする、ルックアップテーブルを生成することを含み得る。較正データを判定することは、複数の数式についての係数を判定することを含み得、複数の数式の各々は、較正電圧のうちのそれぞれ１つに対応する。較正データを判定することは、較正電圧の各々について、較正点を数式によって定義される曲線に適合させることを含み得る。
【００１１】
複数の較正電圧を出力するように較正電圧源を制御することは、少なくとも３つの較正電圧を出力するように較正電圧源を制御することを含み得る。電圧測定装置は、非接触測定装置であり得、複数の較正電圧の各々について、複数の較正点を取得することは、電圧測定装置の電圧測定装置センサーと較正導体との間の物理的距離を選択的に調整することを含み得る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
図面において、同一の参照番号によって同様の要素又は行為が識別される。図面中の部品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、様々な要素及び角度の形状は、必ずしも縮尺どおりに描かれているわけではなく、これらの要素の一部は、図面が見やすくなるように任意に拡大して位置付けられている場合がある。更に、図示のような要素の特定の形状は、必ずしも特定の要素の実際の形状に関する任意の情報を伝えることが意図されているわけではなく、単に図面中で認識しやすいように選択されている場合がある。
【図１Ａ】図１Ａは１つの図示した実施形態による、基準信号型電圧センサーを含む非接触電圧測定装置をオペレータが使用して、絶縁電線内に存在するＡＣ電圧を、電線とのガルバニック接触を必要とすることなく測定することができる環境の絵図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは１つの図示した実施形態による、絶縁電線と非接触電圧測定装置の導電センサーとの間に形成された結合容量、絶縁導体流成分、及び、非接触電圧測定装置とオペレータとの間の人体容量を示す、図１Ａの非接触電圧測定装置の上面図である。
【図２】図２は１つの図示した実施形態による、非接触電圧測定装置の様々な内部構成要素の概略図である。
【図３】図３は１つの図示した実施形態による、非接触電圧測定装置の様々な信号処理構成要素を示すブロック図である。
【図４】図４は１つの図示した実施形態による、高速フーリエ変換（fast Fourier transform、ＦＦＴ）を実装する非接触電圧測定装置の概略図である。
【図５】図５は１つの図示した実施形態による、図１Ａ〜図４に示す電圧測定装置などの電圧測定装置のための較正システムの概略的なブロック図である。
【図６】図６は１つの図示した実施形態による、電圧測定装置によって検出された基準電流と２つの較正電圧に対する較正係数との関係を示すグラフである。
【図７】図７は１つの図示した実施形態による、電圧測定装置によって検出された基準電流及び信号電流の周波数領域表現を示すグラフである。
【図８】図８は１つの図示した実施形態による、電圧測定装置によって検出された基準電流と３つの較正電圧に対する較正係数との関係を示すグラフである。
【図９】図９は１つの図示した実施形態による、使用のために電圧測定装置の非一時的コンピュータ可読記憶媒体上に記憶され得、これによって、試験中の導体内の電圧を判定する、図５の較正システムなどの較正システムによって生成されたルックアップテーブルである。
【図１０】図１０は１つの図示した実施形態による、電圧測定装置によって検出された基準電流と３つの較正電圧に対する較正係数との関係を示すグラフであり、較正係数を判定するための例示補間プロセスを示す。
【図１１】図１１は１つの図示した実施形態による、電圧測定装置によって検出された基準電流と較正係数との間の関係を定義する曲線を示すグラフであり、それはまた、曲線に適合される数式の複数の点、及び数式のパーセント偏差を示す。
【図１２】図１２は１つの図示した実施形態による、複数のセンサーを含む電圧測定装置の前端又はプローブ端部の絵図であり、前端が、測定プロセス中に導体（例えば、絶縁導体）を固定位置に選択的に維持する可動クランプを含む。
【図１３】図１３は１つの図示した実施形態による、第１の複数のセンサー素子を有する第１のセンサーアレイ部分、及び第２の複数のセンサー素子を有する第２のセンサーアレイ部分を含むセンサーアレイの概略図であり、第１の複数のセンサー素子は、第２の複数のセンサー素子とインターリーブされている。
【図１４】図１４は１つの図示した実施形態による、非接触電圧測定装置用のセンサーアレイの概略図であり、センサーアレイは、複数のセンサー素子を含む。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本開示のシステム及び方法は、接触及び非接触の「基準信号」型電圧測定装置の較正のために有利に提供される。最初に、図１Ａ〜図４を参照して、基準信号型電圧測定装置の様々な例が論じられる。次に、図５〜図１２を参照して、様々な較正システム及び関連する方法が論じられる。
【００１４】
本細書に開示された較正システム及び方法は、絶縁電線内の１つ以上の交流（ＡＣ）電気的パラメータの測定が、絶縁電線と試験電極又はプローブとのガルバニック接続を必要とせずに実施される、非接触測定装置を較正するために使用され得る。較正システム及び方法はまた、基準信号を生成及び検出し、試験中の導体とガルバニック接触している導電テストリード又はプローブを利用する、従来の接触型測定装置を較正するために使用され得る。
【００１５】
以下の説明において、様々な開示の実施形態の完全な理解が得られるように、ある具体的な詳細について述べる。しかしながら、実施形態が、これらの具体的な詳細のうちの１つ以上を伴わないか、又は他の方法、部品、材料などを伴って、実施され得ることを当業者は理解するであろう。他の例では、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付けられる周知の構造体は、実施形態の説明を必要以上に不明瞭にすることを避けるために、詳細には示されていないか又は記載されていない。
【００１６】
コンテキスト上、別段に必要とされない限り、以下の明細書及び特許請求の範囲を通して、「備える（comprising）」という語は、「含む（including）」という語と同義であり、包括的であり、つまり限定的ではない（即ち、更なる記載されていない要素又は方法の行為を除外しない）。
【００１７】
本明細書全体の「一実施形態」又は「実施形態」を参照することは、実施形態に関して記述された特定の特徴、構造又は特性が少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。このため、本明細書全体の様々な場所での語句「一実施形態では」又は「実施形態では」は、必ずしも全て同じ実施形態について言及するものではない。更に、特定の特徴、構造又は特性は、１つ以上の実施形態では任意の好適な方法で組み合わせられてもよい。
【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に、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。用語「又は」は、文脈上、別段の明確な指示がない限り、その意味において「及び／又は」を含んで概ね用いられることもまた注意されたい。
【００１９】
本明細書で提供される見出し及び要約書は、便宜のためだけであり、実施形態の範囲又は意味を説明するものではない。
【００２０】
基準信号型非接触電圧測定装置
以下で論じる内容では、絶縁（例えば、絶縁電線）又はブランク非絶縁導体（例えば、バスバー）の交流（ＡＣ）電圧を、導体と試験電極又はプローブとのガルバニック接続を必要とすることなく測定するためのシステム及び方法の例を提供する。本セクションで開示する実装を本明細書では「基準信号型電圧センサー」又はシステムという場合がある。一般に、非ガルバニック接触（又は「非接触」）電圧測定装置が提供され、当該システムは、接地に対する絶縁導体内のＡＣ電圧信号を、容量センサーを使用して測定する。ガルバニック接続を必要としないそのようなシステムを本明細書では「非接触」という。本明細書で使用するとき、「電気的に結合された」は、特記のない限り、直接及び間接の両方の電気的結合を含む。以下の論述は、非接触基準信号型測定装置に焦点を当てるが、本明細書に開示される較正システム及び方法が、接触基準信号電圧測定装置（例えば、基準信号を生成及び検出するデジタルマルチメータ（ＤＭＭ））を較正するために、追加的又は代替的に使用されてもよいことが認識されよう。
【００２１】
図１Ａは、基準信号型電圧センサーを含む非接触電圧測定装置１０２を、オペレータ１０４が使用して、絶縁電線１０６内に存在するＡＣ電圧を、非接触電圧測定装置と電線１０６とのガルバニック接触を必要とすることなく測定することができる環境１００の絵図である。図１Ｂは、操作中の非接触電圧測定装置の様々な電気特性を示す、図１Ａの非接触電圧測定装置１０２の平面図である。非接触電圧測定装置１０２は、握持部分又は端部１１０と、握持部分の反対側の、本明細書では前端とも称されるプローブ部分又は端部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、非接触電圧測定装置１０２とのユーザーインタラクションを促進するユーザーインターフェース１１４を含むこともできる。ユーザーインターフェース１１４は、任意の数の入力部（例えば、ボタン、ダイヤル、スイッチ、タッチセンサー）と、任意の数の出力部（例えば、ディスプレイ、ＬＥＤ、スピーカー、ブザー）とを含むことができる。非接触電圧測定装置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））を含むこともできる。
【００２２】
少なくともいくつかの実施形態では、図１Ｂに最も良好に示すように、プローブ部分１１２は、第１及び第２の拡張部分１１８及び１２０によって画成された凹部分１１６を含むことができる。凹部分１１６は、絶縁電線１０６（図１Ａを参照）を受容する。絶縁電線１０６は、導体１２２と、導体１２２を取り囲む絶縁体１２４とを含む。凹部分１１６は、センサー又は電極１２６を含むことができ、センサー又は電極１２６は、絶縁電線が非接触電圧測定装置１０２の凹部分１１６内に位置決めされたときに絶縁電線１０６の絶縁体１２４に近接して載置される。明瞭さのために図示していないが、センサー１２６は、センサーと他の物体と物理的及び電気的接触を防止するためにハウジング１０８の内側に配設することができる。
【００２３】
図１Ａに示すように、使用時に、オペレータ１０４は、ハウジング１０８の握持部分１１０を把持し、プローブ部分１１２を絶縁電線１０６に近接して配置することができ、非接触電圧測定装置１０２は、電線内に存在するＡＣ電圧を接地（又は、別の基準ノード）に対して正確に測定することができるようになっている。プローブ端部１１２は凹部分１１６を有すると示されているが、他の実施形態では、プローブ部分１１２は、異なる方法で構成することができる。例えば、少なくともいくつかの実施形態では、プローブ部分１１２は、移動可能なクランプ、フック、センサーを含む選択的に平坦な又は円弧の面、又は、非接触電圧測定装置１０２のセンサーを絶縁電線１０６に近接して位置決めすることを可能にする他の形式のインターフェースを含むことができる。様々なプローブ部分及びセンサーの実施例を図１３及び図１４を参照して以下で論じる。
【００２４】
アース／接地の基準の役目を務めるオペレータの体は、一部の実装においてのみであってもよい。代替的に、テストリード１３９を介したアース１２８に対する直接接続が使用され得る。本明細書で論じる非接触測定値の機能性は、接地に対して測定する用途のみに限定されない。外部基準は、任意の他の電位に容量結合又は直接結合することができる。例えば、外部基準が三相システムの別の位相に容量結合された場合、相間電圧が測定される。一般的に、本明細書で論じる概念は、基準電圧及び任意の他の基準電位に容量結合接続された人体を使用するアースに対する基準のみに限定されない。
【００２５】
以下で更に論じるように、少なくともいくつかの実施形態では、非接触電圧測定装置１０２は、オペレータ１０４と接地１２８との間の人体容量（ＣＢ）をＡＣ電圧測定中に利用することができる。接地という用語がノード１２８に使用されているが、ノードは、必ずしもアース／接地であるというわけではなく、容量結合によって任意の他の基準電位にガルバニック絶縁された方法で接続することができる。
【００２６】
ＡＣ電圧を測定するために非接触電圧測定装置１０２によって使用される特定のシステム及び方法は、図２〜図４を参照して後述される。
【００２７】
図２は、図１Ａ及び図１Ｂにも示す非接触電圧測定装置１０２の様々な内部構成要素の概略図を示す。この実施例では、非接触電圧測定装置１０２の導電センサー１２６は、実質的に「Ｖ字形」であり、試験中の絶縁電線１０６に近接して位置決めされ、絶縁電線１０６の導体１２２と容量結合して、センサー結合コンデンサ（ＣＯ）を形成する。非接触電圧測定装置１０２を取り扱うオペレータ１０４は、人体容量（ＣＢ）を接地に対して有する。また、電線（例えば、テストリード１３９）による直接導電接地結合が、図１Ａ及び図１Ｂに示すように使用され得る。したがって、図１Ｂ及び図２に示すように、電線１２２内のＡＣ電圧信号（ＶＯ）は、絶縁導体電流成分又は「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）にわたって生成する。いくつかの実施形態では、人体容量（ＣＢ）はまた、容量を接地又は任意の他の基準電位に生成するガルバニック絶縁されたテスト用リード線を含むこともできる。
【００２８】
測定される電線１２２内のＡＣ電圧（ＶＯ）は、外部接地１２８（例えば、中立）との接続を有する。非接触電圧測定装置１０２自体もまた、接地１２８に対する容量を有し、この容量は、主として、オペレータ１０４（図１）が非接触電圧測定装置を手に保持したときの人体容量（ＣＢ）からなる。容量ＣＯ及びＣＢの両方によって、導電ループが生成され、ループ内側の電圧は、信号電流（ＩＯ）を生成する。信号電流（ＩＯ）は、導電センサー１２６に容量結合されたＡＣ電圧信号（ＶＯ）によって生成され、非接触電圧測定装置のハウジング１０８及び接地１２８に対する人体コンデンサ（ＣＢ）を介して外部接地１２８に戻る。電流信号（ＩＯ）は、非接触電圧測定装置１０２の導電センサー１２６と試験中の絶縁電線１０６との間の距離、導電センサー１２６の特定の形状、及び導体１２２内のサイズ及び電圧レベル（ＶＯ）に左右される。
【００２９】
信号電流（ＩＯ）に直接的な影響を与える距離変動及びそれに伴う結合コンデンサ（ＣＯ）変動を補償するために、非接触電圧測定装置１０２は、共通モード基準電圧源１３０を含み、共通モード基準電圧源１３０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）を生成する。
【００３０】
迷走電流を低減又は回避するために、非接触電圧測定装置１０２の少なくとも一部は、導電内部接地ガード又はスクリーン１３２によって取り囲むことができ、スクリーン１３２は、電流の大部分に導電センサー１２６を通させ、導電センサー１２６は、結合コンデンサ（ＣＯ）を絶縁電線１０６の導体１２２で形成する。内部接地ガード１３２は、任意の好適な導電材料（例えば、銅製）から形成することができ、中実（例えば、箔）であってもよく、又は１つ以上の開口部（例えば、メッシュ）を有してもよい。
【００３１】
更に、内部接地ガード１３２と外部接地１２８との間の電流を回避するために、非接触電圧測定装置１０２は、導電基準遮蔽体１３４を含む。基準遮蔽体１３４は、任意の好適な導電材料（例えば、銅製）から形成することができ、中実（例えば、板金、プラスチック筐体内側のスパッタリング金属、可撓性（例えば、箔））であってもよく、又は１つ２つ以上の開口部（例えば、メッシュ）を有してもよい。共通モード基準電圧源１３０は、基準遮蔽体１３４と内部接地ガード１３２との間に電気的に結合され、これによって、非接触電圧測定装置１０２の基準電圧（ＶＲ）と基準周波数（ｆＲ）とを有する共通モード電圧又は基準信号が生成される。そのようなＡＣ基準電圧（ＶＲ）によって、付加的な基準電流（ＩＲ）が、結合コンデンサ（ＣＯ）及び人体コンデンサ（ＣＢ）を介して駆動される。
【００３２】
導電センサー１２６の少なくとも一部を取り囲む内部接地ガード１３２は、導電センサーを、導電センサー１２６と基準遮蔽体１３４との間の基準電流（ＩＲ）の望ましくないオフセットを引き起こすＡＣ基準電圧（ＶＲ）の直接的な影響に対して保護する。上述したように、内部接地ガード１３２は、非接触電圧測定装置１０２の内部電子接地１３８である。少なくともいくつかの実施形態では、内部接地ガード１３２はまた、電子品に結合するＡＣ基準電圧（ＶＲ）を回避するために非接触電圧測定装置１０２の電子品のうちの一部又は全部を取り囲む。
【００３３】
上述したように、基準遮蔽体１３４は、基準信号を入力ＡＣ電圧信号（ＶＯ）上へ投入するために利用され、第２の機能としてガード１３２を接地１２８容量に最小限に抑える。少なくともいくつかの実施形態では、基準遮蔽体１３４は、非接触電圧測定装置１０２のハウジング１０８のうちの一部又は全部を取り囲む。そのような実施形態では、電子品の一部又は全てには、基準共通モード信号があり、基準共通モード信号はまた、基準電流（ＩＲ）を絶縁電線１０６内の導電センサー１２６と導体１２２との間に生成する。少なくともいくつかの実施形態では、基準遮蔽体１３４の唯一の間隙は、導電センサー１２６用の開口部であってもよく、この開口部によって、導電センサーを非接触電圧測定装置１０２の作動中に絶縁電線１０６に近接して位置決めすることができる。
【００３４】
内部接地ガード１３２及び基準遮蔽体１３４は、二重層スクリーンを非接触電圧測定装置１０２のハウジング１０８（図１Ａ及び図１Ｂを参照）の周りにもたらすことができる。基準遮蔽体１３４は、ハウジング１０８の外面上に配設することができ、内部接地ガード１３２は、内部遮蔽体又はガードとして機能することができる。導電センサー１２６は、基準遮蔽体１３４に対してガード１３２によって遮蔽され、任意の基準電流流量が、導電センサー１２６と試験中の導体１２２との間に結合コンデンサ（ＣＯ）によって生成されるようになっている。センサー１２６の周りのガード１３２もまた、センサーに近い隣接する電線の漂遊影響を低減する。
【００３５】
図２に示すように、非接触電圧測定装置１０２は、反転電流電圧変換器として動作する入力増幅器１３６を含むことができる。入力増幅器１３６は、非接触電圧測定装置１０２の内部接地１３８として機能する内部接地ガード１３２に電気的に結合された非反転端子を有する。入力増幅器１３６の反転端子を導電センサー１２６に電気的に結合することができる。フィードバック回路１３７（例えば、フィードバック抵抗）はまた、入力増幅器１３６の反転端子と出力端子との間に結合して、フィードバック及び適切なゲインを入力信号の調整のために供給することもできる。
【００３６】
入力増幅器１３６は、信号電流（ＩＯ）及び基準電流（ＩＲ）を導電センサー１２６から受け取り、受け取った電流を、入力増幅器の出力端子にて導電センサー電流を示すセンサー電流電圧信号に変換する。例えば、センサー電流電圧信号は、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１４０に供給することができ、信号処理モジュール１４０は、以下で更に論じるように、センサー電流電圧信号を処理し、絶縁電線１０６の導体１２２内のＡＣ電圧（ＶＯ）を判定する。信号処理モジュール１４０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むことができる。
【００３７】
非接触電圧測定装置１０２はまた、判定されたＡＣ電圧（ＶＯ）を示すか、又は、インターフェースによって非接触電圧測定装置のオペレータ１０４に通信するために信号処理モジュール１４０に通信可能に結合されたユーザーインターフェース１４２（例えば、ディスプレイ）も含むことができる。
【００３８】
図３は、非接触電圧測定装置の様々な信号処理構成要素を示す非接触電圧測定装置３００のブロック図である。図４は、図３の非接触電圧測定装置３００のより詳細な図である。
【００３９】
非接触電圧測定装置３００は、先に論じた非接触電圧測定装置１０２と類似するか又は全く同じであってもよい。したがって、類似の又は全く同じ構成要素は、同じ参照番号が記載される。図示するように、入力増幅器１３６は、導電センサー１２６からの入力電流（ＩＯ＋ＩＲ）を、入力電流を示すセンサー電流電圧信号に変換する。センサー電流電圧信号は、アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）３０２を使用してデジタル形式に変換される。
【００４０】
電線１２２内のＡＣ電圧（ＶＯ）は、式（１）によってＡＣ基準電圧（ＶＲ）に関係し、
【数１】
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式中、（ＩＯ）は、導体１２２内のＡＣ電圧（ＶＯ）のために導電センサー１２６を通る信号電流であり、（ＩＲ）は、ＡＣ基準電圧（ＶＲ）のために導電センサー１２６を通る基準電流であり、（ｆＯ）は、測定される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。
【００４１】
ＡＣ電圧（ＶＯ）に関係する指数「Ｏ」を有する信号は、共通モード基準電圧源１３０に関係する指数「Ｒ」を有する信号と異なる、周波数のような特性を有する。図４の実施形態では、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アルゴリズム３０６を実装する回路など、デジタル処理を使用して、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。他の実施形態では、アナログ電子フィルタを使用して、「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こともできる。
【００４２】
電流（ＩＯ）及び（ＩＲ）は、結合コンデンサ（ＣＯ）のために、それぞれ、周波数（ｆＯ）及び（ｆＲ）に左右される。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、周波数に比例し、したがって、試験中の導体１２２内のＡＣ電圧（ＶＯ）の周波数（ｆＯ）を測定して、信号周波数（ｆＯ）に対する基準周波数（ｆＲ）の比率を判定する必要があり、この比率は、先に記載した式（１）において利用されるか、又は、基準周波数は、システム自体によって生成されるので既にわかっている。
【００４３】
入力電流（ＩＯ＋ＩＲ）が入力増幅器１３６によって条件づけられてＡＤＣ  ３０２によってデジタル化された後、ＦＦＴ  ３０６を使用して周波数領域の信号を表すことによってデジタルセンサー電流電圧信号の周波数成分を判定することができる（図７を参照）。周波数（ｆＯ）及び（ｆＲ）の両方が測定されたとき、電流（ＩＯ）及び（ＩＲ）の基本的な大きさをＦＦＴ  ３０６から計算するために周波数ビンを判定することができる。
【００４４】
電流（ＩＲ）及び／又は電流（ＩＯ）の大きさは、基準信号センサー又は電極（例えば、電極１２６）と絶縁電線体１０６の導体１２２との間の距離の関数として変動する場合がある。したがって、システムは、測定された電流（ＩＲ）及び／又は電流（ＩＯ）を予想されたそれぞれの電流と比較して、基準信号センサー又は電極と導体１２２との間の距離を判定することができる。
【００４５】
次に、図３のブロック３０８によって示すように、ＩＲ，１及びＩＯ，１と指定された電流（ＩＲ）及び（ＩＯ）の基本高調波の比率を、判定された周波数（ｆＯ）及び（ｆＲ）によってそれぞれ補正することができ、この係数を使用して、高調波（ＶＯ）を電線１２２内に追加することによって測定された元の基本電圧又はＲＭＳ電圧を計算することができ、これは、二乗高調波合計の平方根を計算することによって行われ、ディスプレイ３１２上でユーザーに示すことができる。
【００４６】
結合コンデンサ（ＣＯ）は、絶縁導体１０６と導電センサー１２６との間の距離、並びに、センサー１２６の特定の形状及び寸法に応じて、例えば、ほぼ０．０２ｐＦ〜１ｐＦの範囲の容量値を一般的に有することができる。人体容量（ＣＢ）は、例えば、ほぼ２０ｐＦ〜２００ｐＦの容量値を有することができる。
【００４７】
上記の式（１）から、共通モード基準電圧源１３０によって生成されたＡＣ基準電圧（ＶＲ）は、同様の電流の大きさを信号電流（ＩＯ）及び基準電流（ＩＲ）について達成するために導体１２２内のＡＣ電圧（ＶＯ）と同じ範囲内である必要はないことがわかる。ＡＣ基準電圧（ＶＲ）は、相対的に高いように基準周波数（ｆＲ）を選択することによって相対的に低く（例えば、５Ｖ未満）することができる。一例として、基準周波数（ｆＲ）は、３ｋＨｚであるように選択することができ、３ｋＨｚは、６０Ｈｚの信号周波数（ｆＯ）を有する典型的な１２０  ＶＲＭＳ  ＡＣ電圧（ＶＯ）の５０倍の高さである。そのような場合、ＡＣ基準電圧（ＶＲ）は、信号電流（ＩＯ）と同じ基準電流（ＩＲ）を生成するためにわずか２．４Ｖ（即ち、１２０Ｖ÷５０）であるように選択することができる。一般的に、基準周波数（ｆＲ）を信号周波数（ｆＯ）のＮ倍であると設定すると、ＡＣ基準電圧（ＶＲ）は、同様の不確実性をＩＲ及びＩ０について達成するように互いと同じ範囲にある電流（ＩＲ）及び（ＩＯ）を生成するために電線１２２内のＡＣ電圧（ＶＯ）の（１／Ｎ）倍である値を有することができる。
【００４８】
任意の好適な信号発生器を使用して、基準周波数（ｆＲ）を有するＡＣ基準電圧（ＶＲ）を生成することができる。図３に図示した実施例では、シグマデルタデジタル／アナログ変換器（Σ−ΔＤＡＣ）３１０が使用されている。Σ−ΔＤＡＣ  ３１０は、ビットストリームを使用して、定義された基準周波数（ｆＲ）及びＡＣ基準電圧（ＶＲ）を有する波形（例えば、正弦波形）信号を生成する。少なくともいくつかの実施形態では、Σ−ΔＤＡＣ  ３１０は、ジッタを低減するためにＦＦＴ  ３０６のウィンドウと同相である波形を生成することができる。Σ−ΔＤＡＣよりも低いコンピューティング電力を使用し得るＰＷＭなどの、任意の他の基準電圧発生器が使用され得る。
【００４９】
少なくともいくつかの実施形態では、ＡＤＣ  ３０２は、１４ビットの解像度を有することができる。動作時に、ＡＤＣ  ３０２は、ＦＦＴ  ３０６によって処理に対して準備完了である１００ｍｓの２ｎ個サンプル（１０２４）（ＦＦＴ  ３０６用に１０Ｈｚビン）を供給するために入力増幅器１３６からの出力を名目５０Ｈｚ入力信号がないか１０．２４ｋＨｚのサンプリング周波数にてサンプリングすることができる。６０Ｈｚの入力信号については、サンプリング周波数は、同じサンプル数／サイクルを得るために、例えば、１２．２８８ｋＨｚとすることができる。ＡＤＣ  ３０２のサンプリング周波数を基準周波数（ｆＲ）の完全なサイクル数に同期させることができる。例えば、入力信号周波数は、４０〜７０Ｈｚの範囲内であり得る。ＡＣ電圧（ＶＯ）の測定された周波数に応じて、集約間隔内で捕捉された不完全な信号周期によって引き起こされた位相推移ジッタを抑制するために、ＦＦＴ  ３０６を使用し、そしてハニング窓機能を更なる計算のために使用する、ＡＣ電圧（ＶＯ）のビンを判定することができる。
【００５０】
一実施例では、共通モード基準電圧源１３０は、２４１９Ｈｚの基準周波数（ｆＲ）を有するＡＣ基準電圧（ＶＲ）を生成する。この周波数は、６０Ｈｚ信号については４０番目の高調波と４１番目の高調波との間に、５０Ｈｚ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。予想されたＡＣ電圧（ＶＯ）の高調波ではない基準周波数（ｆＲ）を有するＡＣ基準電圧（ＶＲ）を供給することによって、ＡＣ電圧（ＶＯ）は、基準電流（ＩＲ）の測定値に影響を及ぼす可能性が少なくなっている。
【００５１】
少なくともいくつかの実施形態では、共通モード基準電圧源１３０の基準周波数（ｆＲ）は、試験中の導体１２２内のＡＣ電圧（ＶＯ）の高調波の影響を受ける可能性が最も少ない周波数であるように選択される。一例として、共通モード基準電圧源１３０は、基準電流（ＩＲ）が限界を超えたときに電源を切断することができ、これは、導電センサー１２６が試験中の導体１２２に接近していることを示すことができる。共通モード基準電圧源１３０を電源切断した状態で測定（例えば、１００ｍｓの測定）を行って、信号高調波をいくつか（例えば、３つ、５つ）の候補基準周波数にて検出することができる。その後、ＡＣ電圧（ＶＯ）内の信号高調波の大きさをその数の候補基準周波数にて判定して、どの候補基準周波数がＡＣ電圧（ＶＯ）の信号高調波により受ける影響が最も少ない可能性があるかを識別することができる。その後、基準周波数（ｆＲ）を識別された候補基準周波数に設定することができる。基準周波数のこの切り替えによって、信号スペクトル内の可能性がある基準周波数成分の衝撃を回避又は低減することができるが、これによって、測定された基準信号が増大して精度が低減する恐れがあり、不安定な結果が出る恐れがある。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。
【００５２】
較正システム及び方法
上記のように、電圧測定装置によって生成された基準電圧（ＶＲ）及び基準周波数（ｆＲ）は、既知であり、基準電圧源１３０の出力で測定され得る（図２）。出力電圧（ＶＯ）は、上記の方程式（１）によって定義される。理想的な状況において、基準電圧（ＶＲ）が既知である場合、必要とされる全ての他のパラメータは、ＩＯ／ＩＲ及びｆＲ／ｆＯであり、その後、電圧測定装置の較正は、要求されないことになる。しかしながら、実際には、信号処理回路の帯域幅及びリーク容量などのいくつかの影響因子が存在し、これは、試験中の導体内での実際の出力電圧からの出力電圧測定値の偏差につながる。主因子は、センサー１２６（図２を参照）と環境との間の浮遊リーク容量であり、これは、基準電流（ＩＲ）の上昇、これによる比ＩＯ／ＩＲの低下をもたらす傾向にある。また、センサー１２６と基準遮蔽体１３４との間の直接容量結合は、基準電流（ＩＲ）を更に上昇させるオフセットにつながる。このような理想的な状況からの基準電流（ＩＲ）の上昇は、試験中の導体内での実際の出力電圧未満である出力電圧（ＶＯ）の計算を結果としてもたらす。したがって、本明細書に開示される較正システム及び方法は、結合容量（ＣＯ）又は等価的に、センサー１２６と試験中の導体との間の距離に依存する、判定された較正パラメータ又は係数を使用して、試験中の導体内での出力電圧（ＶＯ）の正確な測定を可能にする。
【００５３】
図５は、電圧測定装置５０２を較正するために使用され得る較正システム５００の概略的なブロック図を示す。電圧測定装置は、上述の電圧測定装置などの、基準信号を生成及び検知する任意の非接触又は接触測定装置であり得る。較正システム５００は、較正システムの様々な機能を制御する制御回路５０４を含み得る。較正システム５００はまた、較正導体５０８に較正電圧又は試験電圧を選択的に出力するように動作可能である較正電圧源５０６を含み得る。制御回路５０４は、較正電圧源５０６に動作可能に結合され得、その動作を制御する。較正導体５０８は、非接触電圧測定装置の較正に使用するための絶縁導体であってもよく、又は接触型電圧測定装置の較正に使用するための非絶縁導体であってもよい。
【００５４】
較正システム５００の制御回路５０４は、任意の適切な有線又は無線接続によって電圧測定装置５０２に動作可能に結合され得る。更に以下に論じられるように、制御回路５０４は、電圧測定装置５００に命令若しくはデータを送るか、又はそこから命令又はデータを受信するように動作可能であり得る。制御回路５０４はまた、ＣＯを変化させ、これにより異なる較正点に対するＩＲを変更するように電線１２２とセンサー１２６との間の距離を制御する。
【００５５】
一般に、制御回路５０４は、較正電圧源５０６及びプロセッサ実行可能命令又はデータのうちの少なくとも一方を記憶する少なくとも１つの非一時的プロセッサ可読記憶媒体に通信可能に結合された少なくとも１つのプロセッサを含み得る。制御回路５０４は、１つ以上の中央演算処理装置（central processing unit、ＣＰＵ）、デジタル信号プロセッサ（digital signal processor、ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（application-specific integrated circuit、ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（field programmable gate array、ＦＰＧＡ）、プログラマブル論理制御回路（programmable logic controller、ＰＬＣ）、人工ニューラルネットワーク回路又はシステム、又は、任意の他の別々の若しくは統合された論理構成要素など、任意の形式の処理ユニットを含むことができる。制御回路５０４に結合された非一時的プロセス可読記憶媒体は、任意の形式の非一時的揮発性及び／又は不揮発性メモリを含むことができる。
【００５６】
少なくともいくつかの実施形態では、制御回路５０４は、通信インターフェース又はユーザーインターフェースを含み得る。ユーザーインターフェースは、較正システム５００とのユーザーインタラクションを容易化し得る。ユーザーインターフェースは、任意の数の入力部（例えば、ボタン、ダイヤル、スイッチ、タッチセンサー）と、任意の数の出力部（例えば、ディスプレイ、ＬＥＤ、スピーカー、ブザー）とを含むことができる。例えば、ユーザーインターフェースは、較正システム５００又は電圧測定装置５０２の１つ以上の調整可能な設定をオペレータが変更することを可能にする入力を含み得る。通信インターフェースは、較正システム５００が電圧測定装置５０２又は１つ以上のローカル若しくはリモート外部プロセッサベースの装置と通信することを可能にする、１つ以上の有線及び／又は無線通信技術（例えば、ＵＳＢ、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））を実装し得る。
【００５７】
本開示の発明者は、電圧測定装置５０２の出力電圧（ＶＯ）測定値が、測定された基準電流信号（ＩＲ）及び／又は試験中の導体内での実際の出力電圧に依存し得ることを見出した。これにより、本明細書に論じられる較正システム及び方法は、様々な電圧及び電圧測定装置５０２と試験中の導体との間の様々な距離で出力電圧（ＶＯ）の正確な測定を可能にするように、このようなパラメータの一方又は両方に対する補償を提供し、様々な距離は、基準電流（ＩＲ）の様々なレベルに対応する。
【００５８】
一般に、較正プロセス中に、制御回路５０４は、較正電圧源５０６を制御して、既知の較正電圧（例えば、１００ＶＡＣ、２５０ＶＡＣ、８００ＶＡＣ）を較正導体５０８に出力する。制御回路５０４は、その後、較正導体５０８内での較正電圧の測定中に電圧測定装置によって取得された電圧測定装置５０２からデータを受信する。このようなデータは、測定された基準電流信号（ＩＲ）、判定された出力電圧（ＶＯ）などを含み得る。電圧測定装置５０２は、例えば、図１Ａ〜図４を参照して上述された様式でこのようなデータを取得し得る。このプロセスは、異なる較正電圧で複数回、繰り返され得る。更に、異なる基準電流信号測定値が、電圧測定装置５０２のセンサー（例えば、センサー１２６）と較正導体５０８との間の距離を選択的に変化させることによって取得され得、これは、検出された基準電流信号（ＩＲ）が、距離変化を伴う変化結合容量（ＣＯ）（図２を参照）によるこのような距離に依存することによる。
【００５９】
複数の較正電圧（例えば、１００ＶＡＣ、２５０ＶＡＣ、８００ＶＡＣ）の各々について、制御回路５０４は、較正電圧と関連付けられた複数の較正点を取得し得る。少なくともいくつかの実施形態では、較正点の各々は、基準電流信号データ点及び較正係数を含む。基準電流信号データ点は、較正電圧源５０６が較正導体５０８内で較正電圧を出力するとき、電圧測定装置によって測定される基準電流信号を示す電圧測定装置５０２から取得される測定値である。較正係数は、基準電流信号データ点に少なくとも部分的に基づいて電圧測定装置によって判定される、電圧測定装置から取得される測定された未較正出力電圧（ＶＯ）データ点に対する既知の較正電圧の比を示す値である（例えば、上記の方程式（１）を使用する）。例えば、制御回路５０４が、較正電圧源５０６に較正導体５０８内で１００ＶＡＣを出力させ、電圧測定装置５０２が、１１０ＶＡＣの出力電圧を測定した場合、較正係数は、１００／１１０＝０．９０９となる。特定の測定について、電圧測定装置５０２によって測定された未較正出力電圧は、正しい出力電圧を得るために較正係数によって乗算され得る。上記の例に続き、１１０ＶＡＣの未較正出力電圧は、試験中の導体内で１００ＶＡＣの実際の出力電圧を提供するために０．９０９の較正係数によって乗算され得る。
【００６０】
以下に更に論じられるように、較正点の取得後、制御回路５０４は、取得された複数の較正点に基づいて電圧測定装置５０２に対する較正データを判定し得る。較正データは、電圧測定装置によって測定された基準電流信号に依存し得る。少なくともいくつかの実施形態では、較正データはまた、複数の較正電圧に依存し得る。制御回路５０４は、その後、電圧測定装置によるその以降の動作中の使用のために電圧測定装置５０２と関連付けられた少なくとも１つの非一時的プロセッサ可読記憶媒体上に較正データを記憶し得る。較正データは、以下に論じられるように、１つ以上の数式に対する１つ以上のルックアップテーブル及び／又は係数を含み得る。
【００６１】
図６は、１００ＶＡＣの較正電圧で取得された較正点６０３にマッピングされる曲線６０２、及び較正電圧２５０ＶＡＣで取得された較正点６０５にマッピングされた曲線６０４のグラフ６００を示す。各較正点は、基準電流信号（ＩＲ）値、並びに既知の較正電圧（即ち、１００ＶＡＣ又は２５０ＶＡＣ）及び電圧測定装置から取得された、計算された未較正出力電圧（ＶＯ）を使用して判定された対応する較正係数を含む。
【００６２】
図７は、矢印７０２によって参照される、測定された信号電流（ＩＯ）の周波数領域表現、及び矢印７０４によって参照される、電圧測定装置によって測定される、測定された基準電流（ＩＲ）を示すグラフ７００である。上記のように、電圧測定装置は、信号電流を基準電流から分離するためにＦＦＴを利用し得る。信号周波数（ｆＯ）での信号電流（ＩＯ）及び基準周波数（ｆＲ）での基準電流（ＩＲ）の周波数ビンの大きさは、それぞれ、信号及び基準の大きさに対して使用される。図７の実施例では、ハニング窓は、５０Ｈｚの信号周波数（ｆＯ）及び４５０Ｈｚの基準周波数（ｆＲ）での５０％サイドビンを生み出す。
【００６３】
図８は、１００ＶＡＣ、２５０ＶＡＣ、及び８００ＶＡＣの較正電圧に対する較正点にそれぞれマッピングされた曲線８０２、８０４、８０６を示すグラフ８００である。他の実施形態では、より多い又はより少ない較正電圧が使用され得る。図示される実施例では、較正電圧は、１１５ＶＡＣ及び２３０ＶＡＣの共通供給電圧の近くであるように、かつ１０００ＶＡＣの選択された上範囲の近くであるように選択され、この上範囲は、特定の意図される用途に応じて他の値に選択され得る。
【００６４】
各較正電圧について、較正システムの制御回路は、電圧測定装置のセンサーと較正導体との間の異なる距離で測定値を取得し、基準電流（ＩＲ）の範囲を提供する。図示される実施例では、各較正電圧について、約１６，０００ＦＦＴユニット〜約２００，０００ＦＦＴユニットの範囲の約２０の基準電流値が取得される。較正プロセス中に取得された基準電流値の特定の範囲及び数は、要求されるメモリ又は計算量、要求される精度、電圧測定装置のセンサーと通常使用時の較正導体との間の許容される物理的距離などのような、様々な因子に依存し得る。
【００６５】
図９は、図５の較正システム５００などの較正システムによって生成された例示較正データの２次元ルックアップテーブル９００である。少なくともいくつかの実施形態では、較正システムが較正データを生成した後、較正データは、使用のために電圧測定装置の非一時的プロセッサ可読記憶媒体上に記憶され得、それによって試験中の導体内で電圧を正確に判定する。この実施例では、複数の較正電圧の各々について１９個の較正点が取得される。較正電圧は、本例において１００ＶＡＣ、２５０ＶＡＣ、及び８００ＶＡＣである。各較正電圧について、較正点は、基準電流信号値（ＩＲ）及び較正係数値（calibration factor value、ＣＡＬＦＡＣ）を含む。ルックアップテーブル９００の先頭の較正点番号１について、９９９９９８の大きな値が、基準電流用に人為的に選択され、各較正電圧の較正点２に対する較正係数が、較正点１に対する較正係数としてコピーされる。これは、較正プロセス中に取得される最大基準電流信号を超える基準電流信号の場合において、外挿不確実性を回避するために行われる。例えば、較正に使用される電線よりも太いか、又は高誘電率を有するより厚い絶縁材料を有する配線の測定はまた、ＩＲを、最大較正電流ＩＲを超え得る値に上昇させ得る。
【００６６】
ルックアップテーブル９００を使用して、電圧測定装置は、基準電流（ＩＲ）及び未較正出力電圧（ＶＯ）に依存するバイリニア較正機能を利用し得、動作中の未較正出力電圧（ＶＯ）測定値を補正するために使用する較正係数を判定する。電圧測定装置は、基準電流測定値の本質的に全ての可能な値をカバーするように内挿補間及び外挿補間を利用し得る。人為的較正点１は、電圧測定装置のセンサーが試験中の導体に対して非常に近くに位置付けられるときに取得された、基準電流の高い値に対して行われる外挿補間の代わりに、内挿補間を使用することを可能にする。
【００６７】
図１０は、１００ＶＡＣ、２５０ＶＡＣ、及び８００ＶＡＣの較正電圧に対する較正係数／基準電流曲線を図示するグラフ１０００を示す。この実施例では、電圧測定装置は、１７５ＶＡＣの未較正出力電圧、及び６０，０００ＦＦＴユニットの基準電流を測定した。グラフ１０００は、較正データを使用してそのような入力値に対する較正係数を判定するための例示内挿補間プロセスを示し、較正係数は、未較正出力電圧測定値を補正するために電圧測定装置によって使用され得る。
【００６８】
図１０の簡易例では、１７５ＶＡＣに対する較正係数は、１．１０００に等しいと判定され、これは、６０，０００ＦＦＴユニットの基準電流での１００ＶＡＣ及び２５０ＶＡＣに対する較正係数間の中間である。実際において、未較正測定出力電圧（例えば、１７５ＶＡＣ）があまり正確ではない場合があるので、より複雑な計算が、特定の電圧測定装置が較正点でどのように働くかを考慮して使用され得る。
【００６９】
少なくともいくつかの実施形態では、電圧測定装置に記憶されたルックアップテーブルを利用する代わりに、１つ以上の数式が、較正データに適合され得る。このような実施形態では、ルックアップテーブルに対して要求される大量のデータではなく、１つ以上の数式の係数が、電圧測定装置の非一時的プロセッサ可読記憶媒体上に記憶され得、ランタイム中、電圧測定装置は、係数及び測定値（例えば、基準電流、未較正出力電圧）を使用して１つ以上の数式を簡単に評価し得、未較正出力電圧測定値に適用されることになる較正係数を判定する。
【００７０】
測定誤差の大部分が、基準電流（ＩＲ）にオフセット電流（ＩＲＯ）を生成する、電圧測定装置のセンサーに対する基準電圧（ＶＲ）の直接結合によることが判定されている。これは以下の式によって表現され得る。
【数２】
2019053035.tif 000004
【００７１】
これは、式の関数を適合する二次曲線を結果としてもたらす。
【数３】
2019053035.tif 000005
式中、「ｙ」は、出力電圧であり、「ｘ」は、基準電流であり、「ａ」、「ｂ」、及び「ｄ」は、ソルバ（例えば、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ｅｘｃｅｌ（登録商標））内で利用可能なソルバ）及び取得された較正データを使用して求められ得る変数である。近似を更に改善するために、二乗関数はまた、変数「ｃ」となり得、以下の式を提供する。
【数４】
2019053035.tif 000006
【００７２】
少なくともいくつかの実施形態では、較正データは、較正電圧の各々について、変数「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、及び「ｄ」を求めるために使用される。ソルバは、対応する内挿補間曲線からの曲線の偏差を最小にする変数「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、及び「ｄ」の値を求めるために使用され得る（図１１を参照）。これにより、各較正電圧について、４つのパラメータ（即ち、パラメータ「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、及び「ｄ」）のみが、電圧測定装置によって記憶される必要がある。３つの較正電圧を利用する上記の実施例では、３つの較正電圧の各々に対する４つのパラメータである、合計１２個のパラメータが、電圧測定装置によって記憶される必要があることになる。
【００７３】
図１１は、特定の較正電圧について取得された複数の較正点１１０３に適合された曲線１１０２を示すグラフ１１００である。曲線１１０２は、上記の数式（４）を使用して適合される。グラフ１１００はまた、偏差点１１０５に対する偏差曲線１１０４を示す。示されるように、内挿補間曲線からの最大偏差は、０．１５％未満である。これにより、同様の精度が、１２０個のパラメータを含むルックアップテーブル（図９を参照）に代えて、１２個のパラメータのみを使用して達成される。
【００７４】
少なくとも一部の電圧測定装置について、各較正電圧に対する曲線特性は、大きく異ならず、上記の数式（３）及び（４）内の変数「ｄ」によって判定される垂直オフセットのみ異なることが観察される。これにより、少なくともいくつかの実施形態では、曲線パラメータ「ａ」、「ｂ」、及び「ｃ」は、較正電圧の各々について同一であり得、オフセットパラメータ「ｄ」のみが較正電圧の各々について異なり得る。この例では、電圧測定装置は、１つの「ａ」パラメータ、１つの「ｂ」パラメータ、１つの「ｃ」パラメータ、及び３つの較正電圧の各々について１つの、３つの「ｄ」パラメータの合計６つのみを記憶し得る。
【００７５】
電圧測定装置は、動作中に、測定された基準電流及び判定された未較正出力電圧について、測定された未較正電圧に隣接する較正電圧曲線を内挿補間し得る。例えば、電圧測定装置が１７５ＶＡＣを測定する場合、電圧測定装置は、１００ＶＡＣ較正電圧の曲線と２５０ＶＡＣ較正電圧の曲線との間で内挿補間し得る。
【００７６】
図１２は、電圧測定装置の前端又はプローブ端部１２００の絵図である。前端１２００は、Ｖ字形エリア１２０２を含み、その中に試験中の導体１２０４を受容する。Ｖ字形エリア１２０２は、固定された第１の部分１２０６及び第１の部分の反対側の可動である第２の部分１２０８によって画定される。この実施例では、可動である第２の部分は、導体１２０４がＶ字形エリア１２０２内に自由に挿入され、かつそこから自由に取り外され得る破線で示された開位置、及び導体が固定位置にクランプされ、導体内の電気特性（例えば、電圧、電流）が測定され得る実線で示された閉位置から選択的に回転可能である。少なくともいくつかの実施形態では、前端１２００の第２の部分１２０８は、固定され、これは、導体１２０４が、測定動作中にＶ字形エリア１２０２内の実質的に任意の位置に位置付けられることを可能にする。
【００７７】
図示された実施形態では、前端１２００は、複数のセンサー１２１０（２つが図示）を含む。センサーの数は、２つのセンサー、３つのセンサー、１０個のセンサー、又はそれより多くてもよい。センサーのうちの１つ以上は、単一センサーを含む実施形態を参照して上述されたように、１つ以上の基準電圧源（例えば、図２の基準電圧源１３０）によって生成された基準電流を検知するために使用され得る。センサー１２１０への環境浮遊電流を更に低減するために、可動である第２の部分１２０８はまた、上記のガード１３２と同様、類似の導電ガードを含むことによってセンサーを遮蔽するためにも使用され得る。
【００７８】
上記の実施形態では、基準電流（ＩＲ）及び出力電圧（ＶＯ）は、バイリニア較正のために使用される。少なくともいくつかの実施形態では、出力電圧パラメータは、必要とされない場合があり、このとき較正は、基準電流のみに依存し得る。図１２に示されるセンサー１２１０などの２つのセンサーを利用する実施形態では、２つの基準電流信号（ＩＲ１）及び（ＩＲ２）は、１つの基準電流信号及び１つの電圧信号を利用する上記の方法と同様、バイリニア較正内で検出及び使用され得る。この特徴は、センサーと試験中の導体との間の距離のみならず、検知エリア（例えば、図１２に示されるＶ字形エリア１２０２）内の導体の位置についても補償するために利用され得る。
【００７９】
追加の較正改善として、センサーは、複数対のセンサーに分割されてもよい。図１３は、センサーアレイ１３０２を含むセンサーサブシステム１３００の概略図である。センサーアレイ１３０２は、第１の複数のセンサー素子１３０４を有する第１のセンサーアレイ部分（「第１のセンサー部分」）、及び第２の複数のセンサー素子１３０６を有する第２のセンサーアレイ部分（「第２のセンサー部分」）を含む。第１の複数のセンサー素子１３０４は、第２の複数のセンサー素子１３０６とインターリーブされる。
【００８０】
第１の複数のセンサー素子１３０４の各々は、スイッチ制御信号（ｆｓｙｎｃｈ）１３１６によって制御されるスイッチ１３１２、１３１４を介して、それぞれ、信号電流増幅器１３０８及び基準電流増幅器１３１０に交互に結合されるノードＶ１に結合される。同様に、第２の複数のセンサー素子１３０６の各々は、スイッチ１３１２及び１３１４を介して、それぞれ、増幅器１３０８及び１３１０に交互に結合されるノードＶ２に結合される。信号電流増幅器１３０８は、信号電流ＩＯを処理するために構成された処理回路に結合され得、基準電流増幅器１３１０は、基準電流ＩＲを処理するために構成された処理回路に結合され得る。増幅器１３０８及び１３１０は、上記の増幅器１３６と同様又は同一であってもよい。
【００８１】
第１の複数のセンサー素子１３０４及び第２の複数のセンサー素子１３０６の各々は、アナログ信号調整回路の前に信号と基準電流とを分離するように同一形状であり得る。この構成は、信号電流及び基準電流に対して異なるフィルタ及び増幅の使用を可能にし、両方の信号に対する信号品質及び範囲を最適化する。
【００８２】
特にエッジでの任意の位置依存不平衡を補償するために、スイッチ制御１３１６は、５０％のデューティサイクルで動作し得ることで、第１の複数のセンサー１３０４を信号電流増幅器１３０８及び基準電流増幅器１３１０に交互に結合し、第２の複数のセンサー１３０６を信号電流増幅器１３０８及び基準電流増幅器１３１０に交互に結合する。これは、局所的な幾何学的不平衡を平均化する効果を有する。
【００８３】
第１の複数のセンサー及び第２の複数のセンサーの各々に対する信号の大きさは、単一のより大きなセンサーに比べて信号の大きさの５０％になる。しかしながら、信号電流及び基準電流が別々に処理されるので、信号調整回路（例えば、ゲイン、周波数）は、特定の電流の各々に対して有利に最適化され得る。
【００８４】
少なくともいくつかの実施形態では、スイッチング周波数（ｆｓｙｎｃｈ）は、測定間隔（例えば、１００ｍｓ）に同期し得ることで、全サイクルが平均化されることを確実にする。例えば、スイッチング周波数は、基準周波数ｆＲ又は２倍の基準周波数を超える全サイクルによって、かつ基準周波数の複数値でスイッチングするように選択され得る。
【００８５】
少なくともいくつかの実施形態では、３つ以上のセンサーが、試験中の導体のｘｙ位置を補償するために使用され得る。一適用例は、ハードジョー電流クランプを利用する非接触電圧測定装置であり、試験中の導体の位置は、顎内のいずれの位置でもよい。
【００８６】
電線をセンサーに近接して位置付ける可動部（例えば、図１２に示される可動部分１２０８）を使用する代わりに、複数センサーアレイが使用され得る。図１４は、非接触電圧測定装置用のセンサーアレイ１４００の概略図である。センサーアレイは、複数のセンサー素子１４０２を含む。複数のセンサー素子１４０２の各々は、スイッチに結合されたスイッチコントローラ１４１０によって制御されるそれぞれのスイッチ１４０４に結合される。スイッチコントローラ１４１０は、センサー素子１４０２の各々を、ＡＤＣ  １４１２の入力に供給される入力ノード１４０８、又は導電ガードノード１４０６（例えば、上記のガード１３２）のいずれか一方に選択的に結合するためにスイッチ１４０４を制御するように動作可能である。
【００８７】
上記のように、センサーアレイ１４００は、上記のバイリニア内挿補間の代わりに、マルチパラメータ（例えば、３つのセンサーのための３線など）内挿補間を使用する２次元較正手順で、センサーによって測定された複数基準電流ＩＲを使用する複数パラメータ較正を含むより多くの情報を取得するために使用され得る。測定は、センサーアレイ１４００のセンサー１４０２の各々が処理電子品（例えば、ＡＤＣなど）に対する別個の接続を有する、センサー１４０２の全てを並列に使用するか、又は図１４に示されるように、センサー１４０２が多重化され、センサーアレイ１４００のうちの１つのセンサーのみがある瞬間の時点で有効であるかのいずれかであり得る。
【００８８】
少なくともいくつかの実施形態では、各センサー１４０２からの個々のセンサー電流は、最大基準電流ＩＲを生成するセンサーを識別するために測定前に試験され得、この識別されたセンサーのみが測定に使用される。この特徴は、試験中の電線に最も近い１つ（又は２つ以上）のセンサー１４０２を電子的に配置し、その後、測定にそのセンサーを使用するとして説明され得る。少なくともいくつかの実施形態では、他の不使用センサーは、スイッチ１４０４を介してガードノード１４０６に結合され、このため他のセンサーは、測定中にガードとして作用する。測定自体は、上記の１つのセンサー配置と同様に又は同一に動作し得る。
【００８９】
電線位置依存較正のためのこの方法はまた、電流測定のための磁気偏差を補償するためにも使用され得る。例えば、この方法は、試験中の導体の位置に独立して精度を向上するためにロゴスキーコイル内で使用され得る。
【００９０】
３つのセンサーを利用するこのような実施形態では、基準電流（ＩＲ１）、（ＩＲ２）及び（ＩＲ３）に依存する３線較正は、測定装置の顎エリア内の全ての可能なｘｙ座標に対して線形近似を取得するために実施され得る。その結果は、測定装置の３つのセンサーによって検出された実際の基準電流（ＩＲ１）、（ＩＲ２）及び（ＩＲ３）の間で内挿補間され得る較正係数（例えば、Ｃ（ｘ、ｙ））の配列である。
【００９１】
本明細書に開示される電圧測定装置の少なくともいくつかの実施形態では、基準電圧（ＶＲ）は、信号電圧（ＶＯ）の高周波成分による測定された基準電流（ＩＲ）に対する信号高調波又は次数間高調波の影響を低減するために複数周波数を有し得る。例えば、基準電圧源（例えば、図２の電圧源１３０）は、周期的にスイッチオフされ、複数の基準周波数の周りのＦＦＴ周波数ビンは、相対的な限界に対して分析及び確認され得る。最低値は、信号電圧（ＶＯ）又は他の影響因子によって少なくとも妨害される、選択された基準周波数（ｆＲ）を定義するために使用され得る。
【００９２】
少なくともいくつかの実施形態では、基準電圧源のスイッチオフは、測定ストリーム内に間隙を必ずしも発生させない場合がある。例えば、基準電流（ＩＯ）は、基準電圧源がスイッチオフされたとき、依然として測定され得、前の間隔中に測定された基準電流（ＩＲ）は、基準電圧源がスイッチオフされる間隔について基準電流を推定するために使用され得る。
【００９３】
基準周波数（ｆＲ）の可変周波数のバンド幅影響によって生じる誤差を更に低減するために、較正係数は、初期設定の基準周波数（例えば、２４１９Ｈｚ）に対して異なる基準周波数での較正係数の偏差を記憶することによって追加の較正サイクル内で判定される基準周波数（ｆＲ）に依存する一定較正係数によって当該較正係数を乗算することによって変更され得る。
【００９４】
上述された基準周波数スイッチングに加えて、基準信号の他の専用の信号特性が使用され得る。例としては、振幅又は周波数変調、同期又は擬似確率的スイッチング、直交変調、位相スイッチングなどが挙げられる。
【００９５】
変調信号を使用する例として、基準信号が、変調周波数ｆｍによって変調され得る。少なくともいくつかの実施形態では、変調周波数ｆｍは、ＦＦＴビンの整数に正確にあるように選択され得る。例えば、１００ｍｓのＦＦＴ間隔について、このような周波数は、１０Ｈｚ、２０Ｈｚ、３０Ｈｚなどの周波数であることになる。キャリア又は基準周波数（ｆＲ）でノイズがない場合、これは、結果として基準周波数の各サイドに１つずつ、２つの対称的なサイドバンドをもたらす。
【００９６】
２つのサイドバンドの両方が同じ大きさを有しない場合、基準信号が妨害された（例えば、信号電圧（ＶＯ）による）ことが判定され得る。これは、基準電圧源をオフにスイッチングすることを必要としない比較的単純な識別プロセスである。基準信号が妨害されることが判明した場合、システムは、基準周波数をΔｆだけシフトし、適切な（妨害されない）基準周波数が識別されるまで対称性についてサイドバンドを再び確認し得る。
【００９７】
プロセスを更に高速化するために、少なくともいくつかの実施形態では、複数基準周波数が、同時に使用され得る。この周波数混合は、例えば、所定のテーブル及びビットストリーミング（例えば、ΣΔＤＡＣビットストリーミング）によるか、又はパルス幅変調器（ＰＷＭ）の低域通過フィルタ出力のアナログ加算によるかのいずれか一方で作成され得る。ＰＷＭが使用される場合、一対のＰＷＭは、基準周波数及び変調周波数を提供し得、複数対のＰＷＭは、複数基準周波数及び複数の対応する変調周波数を提供するために使用され得る。
【００９８】
前出の詳細な説明では、ブロック図、概略図及び実施例を使用して、装置及び／又はプロセスの様々な実施形態を説明してきた。そのようなブロック図、系統図及び実施例が１つ以上の機能及び／又は動作を含む限り、そのようなブロック図、フロー図又は実施例内のそれぞれの機能及び／又は動作は、広範囲にわたるハードウェア、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個別にかつ／又は集合的に実装することができることが、当業者により理解されるであろう。一実施形態では、本主題を特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を介して実装することができる。しかしながら、当業者は、本明細書で開示する実施形態は、全部、一部を問わず、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（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）、１つ以上の制御装置（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、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、ファームウェアとして、又はこれらの実質的に任意の組み合わせとして標準的な集積回路内で同等に実装することができ、ソフトウェア及び／又はファームウェアについての回路設計及び／又はコード書き込みであれば、十分に、本開示に照らして当該技術分野における当業者の知識の範囲内になることを認識するであろう。
【００９９】
当業者は、本明細書に記載する方法又はアルゴリズムの多くは、付加的な行為を採用することができ、一部の行為を省略することができ、かつ／又は行為を指定された順番と異なる順番で実行することができることを認識するであろう。
【０１００】
更に、当業者は、本明細書で教示する機構は、様々な形態でプログラム製品として流通可能であり、例示的な実施形態は、流通を実際に実行するために使用される特定の形式の信号担持媒体に関係なく等しく適用されることを認識するであろう。信号担持媒体の例としては、以下、即ち、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な形式の媒体が挙げられるがこれらに限定されない。
【０１０１】
上述した様々な実施形態を組み合わせて、更なる実施形態を提供することができる。実施形態の態様は、様々な特許、出願及び公報のシステム、回路、及び概念を用いて、尚更なる実施形態を提供するように必要に応じて修正することができる。
【０１０２】
上記の説明を考慮すれば、実施形態へのこれらの変更及び他の変更を行うことができる。概して、以下の請求項において、使用する用語は、明細書及び請求項に開示された特定の実施形態に対する請求項を限定するものと解釈すべきではないが、こうした請求項に権利を与えた等価物の全範囲と共に全ての考えられる実施形態を含むものと解釈すべきである。したがって、請求項は、開示によって制限されるものではない。
【図１Ａ】
2019053035.tif 000007
【図１Ｂ】
2019053035.tif 000008
【図２】
2019053035.tif 000009
【図３】
2019053035.tif 000010
【図４】
2019053035.tif 000011
【図５】
2019053035.tif 000012
【図６】
2019053035.tif 000013
【図７】
2019053035.tif 000014
【図８】
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【図９】
2019053035.tif 000016
【図１０】
2019053035.tif 000017
【図１１】
2019053035.tif 000018
【図１２】
2019053035.tif 000019
【図１３】
2019053035.tif 000020
【図１４】
2019053035.tif 000021
【外国語明細書】
2019053035000001.pdf