(57)【要約】【課題】電線の電圧を正確に計測する。【解決手段】位相シフト回路（２７）は、第２電極（２２）の誘起電圧の位相を遷移させた印加電圧を抵抗Ｒ１に印加し、電圧分離手段（２５、２６）は、第１電極（２１）の混合電圧から印加電圧による電圧を分離し、計算部（３０）は、電線（１１）と第１電極（２１）との間の第１の静電容量、電線（１１）と第２電極（２２）との間の第２の静電容量、電線（１１）の交流電圧を順次求める。【選択図】図１
2015155801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電線の交流電圧を当該電線を構成する導体に非接触で計測する電圧計測装置であって、
前記電線との間に第１の静電容量を形成する第１の電極と、
前記電線との間に、前記第１の静電容量との関係が既知である第２の静電容量を形成する第２の電極と、
前記第１の電極に一端が電気的に接続された抵抗と、
前記電線の交流電圧によって前記第２の電極に生じた誘起電圧の位相を遷移させた印加電圧を前記抵抗の他端に印加する電圧印加手段と、
前記電線の交流電圧および前記印加電圧によって前記第１の電極に生じた混合電圧から、前記印加電圧によって前記第１の電極に生じた電圧を、前記誘起電圧を参照することにより分離する電圧分離手段と、
前記印加電圧と、前記印加電圧によって前記第１の電極に生じた電圧とに基づいて前記第１の静電容量を求め、前記第１の静電容量から前記既知の関係を用いて前記第２の静電容量を求め、前記第２の静電容量と前記誘起電圧とに基づいて前記電線の交流電圧を求める演算手段と、
を備えていることを特徴とする電圧計測装置。
【請求項２】
電線の交流電圧を当該電線を構成する導体に非接触で計測する電圧計測装置であって、
前記電線との間に第１の静電容量を形成する第１の電極と、
前記電線との間に第２の静電容量を形成する第２の電極と、
前記第１の電極に一端が電気的に接続された抵抗と、
前記電線の交流電圧によって前記第２の電極に生じた第２の誘起電圧の位相を遷移させた印加電圧を前記抵抗の他端に印加する電圧印加手段と、
前記電線の交流電圧および前記印加電圧によって前記第１の電極に生じた混合電圧から、前記電線の交流電圧によって生じた第１の誘起電圧と前記印加電圧によって生じた第３の誘起電圧とを前記第２の誘起電圧を参照することにより分離する電圧分離手段と、
前記印加電圧と前記第３の誘起電圧とに基づいて前記第１の静電容量を求め、前記第１の静電容量と前記第１の誘起電圧または前記第２の誘起電圧とに基づいて前記電線の交流電圧を求める演算手段と、
を備えていることを特徴とする電圧計測装置。
【請求項３】
前記電圧印加手段は、前記第２の誘起電圧の位相を９０°遷移させて前記印加電圧を生成する位相シフト手段を備え、
前記電圧分離手段は第１および第２の積分手段を備え、
前記第１の積分手段は、前記混合電圧から前記第３の誘起電圧のみが残るように積分動作を行い、
前記第２の積分手段は、前記混合電圧から前記第１の誘起電圧のみが残るように積分動作を行い、
前記演算手段は、前記印加電圧と前記第１の積分手段の出力電圧とに基づいて前記第１の静電容量を求め、前記第１の静電容量と前記第２の積分手段の出力電圧とに基づいて前記電線の交流電圧を求める、
ことを特徴とする請求項２に記載の電圧計測装置。
【請求項４】
前記電圧印加手段は、前記第２の誘起電圧の位相を９０°遷移させて前記印加電圧を生成する位相シフト手段を備え、
前記電圧分離手段は第１および第２のピーク電圧取得手段を備え、
前記第１のピーク電圧取得手段は、前記混合電圧から前記第１の誘起電圧のピーク電圧を取得して出力し、
前記第２のピーク電圧取得手段は、前記混合電圧から前記第３の誘起電圧のピーク電圧を取得して出力し、
前記演算手段は、前記印加電圧と前記第２のピーク電圧取得手段の出力電圧とに基づいて前記第１の静電容量を求め、前記第１の静電容量と前記第１のピーク電圧取得手段の出力電圧とに基づいて前記電線の交流電圧を求める、
ことを特徴とする請求項１に記載の電圧計測装置。
【請求項５】
前記電圧印加手段は、前記第１の電極に供給される前記印加電圧の位相を前記第２の誘起電圧の位相と一致するように遷移させる位相調整手段を備え、
前記電圧分離手段は、前記混合電圧から前記第２の誘起電圧を減算して、前記第３の誘起電圧を出力する減算手段を備え、
前記演算手段は、前記印加電圧と前記減算手段の出力電圧とに基づいて前記第１の静電容量を求め、前記第１の静電容量と前記第２の誘起電圧とに基づいて前記電線の交流電圧を求める、
ことを特徴とする請求項１に記載の電圧計測装置。
【請求項６】
電線の交流電圧を当該電線を構成する導体に非接触で計測する電圧計測方法であって、
前記電線との間に第１の静電容量を形成する第１の電極を配置し、前記電線との間に、前記第１の静電容量との関係が既知である第２の静電容量を形成する第２の電極を配置する工程と、
前記電線の交流電圧によって前記第２の電極に生じた誘起電圧の位相を遷移させた印加電圧を前記第１の電極に一端が電気的に接続された抵抗の他端に印加する電圧印加工程と、
前記電線の交流電圧および前記印加電圧によって前記第１の電極に生じた混合電圧から、前記印加電圧によって前記第１の電極に生じた電圧を、前記誘起電圧を参照することにより分離する電圧分離工程と、
前記印加電圧と、前記印加電圧によって前記第１の電極に生じた電圧とに基づいて前記第１の静電容量を求め、前記第１の静電容量から前記既知の関係を用いて前記第２の静電容量を求め、前記第２の静電容量と前記誘起電圧とに基づいて前記電線の交流電圧を求める演算工程と、
を備えていることを特徴とする電圧計測方法。
【請求項７】
電線の交流電圧を当該電線を構成する導体に非接触で計測する電圧計測方法であって、
前記電線に第１の電極および第２の電極を対向配置する工程と、
前記電線の交流電圧によって前記第２の電極に生じた第２の誘起電圧の位相を遷移させた印加電圧を前記第１の電極に一端が電気的に接続された抵抗の他端に印加する電圧印加工程と、
前記電線の交流電圧および前記印加電圧によって前記第１の電極に生じた混合電圧から、前記電線の交流電圧によって生じた第１の誘起電圧と前記印加電圧によって生じた第３の誘起電圧とを前記第２の誘起電圧を参照することにより分離する電圧分離工程と、
前記印加電圧と前記第３の誘起電圧とに基づいて前記第１の静電容量を求め、前記第１の静電容量と前記第１の誘起電圧または前記第２の誘起電圧とに基づいて前記電線の交流電圧を求める演算工程と、
を備えていることを特徴とする電圧計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁物によって被覆された導体に印加されている交流の電圧を計測する電圧計測装置および電圧計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１，２に示されているように、計測電極を絶縁電線の導体に接触させることなく、絶縁電線に印加されている電圧を計測する技術が知られている。
【０００３】
特許文献１，２に記載の構成は、絶縁電線の絶縁被覆の一部の表面を覆うことが可能な検出電極および検出電極を覆うシールド電極を備えた検出プローブと、所定の周波数の信号を出力する発振器とを用いている。具体的には、発振器から所定の周波数の信号を出力し、その信号を検出プローブの検出電極に供給し、検出電極と導体との間のインピーダンスを計測している。さらに、絶縁電線の導体に印加された電圧に起因して検出電極から流出する電流を計測し、この電流と上記インピーダンスとから導体に印加されている電圧を計測している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２０６４６８号公報（１９９８年８月７日公開）
【特許文献２】特開２００２−３６５３１５号公報（２００２年１２月１８日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、絶縁電線（計測電線）の各絶縁被覆の特性は、温度および湿度によって大きく変化する。例えば、周波数が６０Ｈｚ、規定電圧がＡＣ２００Ｖである計測電線の計測電圧は、図１０に示すように、湿度が４５％程度から１００％程度まで変化した場合、２００Ｖ程度から６００Ｖ程度まで、３倍程度変化する。すなわち、計測電線の計測電圧は湿度によって大幅に変化する。
【０００６】
また、上記と同じく、周波数が６０Ｈｚ、規定電圧がＡＣ２００Ｖである計測電線の計測電圧は、図１１に示すように、温度が−５℃程度から６０℃程度まで変化した場合、１５５Ｖ程度から２５０Ｖ程度まで、１．６倍程度変化する。すなわち、計測電線の計測電圧は温度によって大幅に変化する。
【０００７】
また、計測電線の絶縁被覆の比誘電率は周波数特性を有し、しかも周波数特性は、図１２に示すように、絶縁被覆の材質によって異なる。特に、絶縁被覆として多用されているＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）は、周波数の違いに対する比誘電率の違いが顕著である。
【０００８】
上記のような要因によって計測電線の計測電圧が大きく左右される状況下において、上記従来の構成では、図１３に示すように、計測電線の計測電圧（例えば周波数６０Ｈｚ）とは周波数が大きく異なる高周波信号（例えば周波数６ｋＨｚ）を計測電線に印加することにより、計測電線の導体と検出電極との間のインピーダンスを計測し、そのインピーダンスに基づいて、導体の電圧（計測電圧）を求めている。このため、上記従来の構成では、計測電線の電圧を正確に計測することができないという問題点を有している。
【０００９】
したがって、本発明は、計測対象の被覆電線である計測電線の電圧を正確に計測することができる電圧計測装置および電圧計測方法の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の電圧計測装置は、電線の交流電圧を当該電線を構成する導体に非接触で計測する電圧計測装置であって、前記電線との間に第１の静電容量を形成する第１の電極と、前記電線との間に、前記第１の静電容量との関係が既知である第２の静電容量を形成する第２の電極と、前記第１の電極に一端が電気的に接続された抵抗と、前記電線の交流電圧によって前記第２の電極に生じた誘起電圧の位相を遷移させた印加電圧を前記抵抗の他端に印加する電圧印加手段と、前記電線の交流電圧および前記印加電圧によって前記第１の電極に生じた混合電圧から、前記印加電圧によって前記第１の電極に生じた電圧を、前記誘起電圧を参照することにより分離する電圧分離手段と、前記印加電圧と、前記印加電圧によって前記第１の電極に生じた電圧とに基づいて前記第１の静電容量を求め、前記第１の静電容量から前記既知の関係を用いて前記第２の静電容量を求め、前記第２の静電容量と前記誘起電圧とに基づいて前記電線の交流電圧を求める演算手段と、を備えていることを特徴としている。
【００１１】
上記の構成によれば、電線に第１および第２の電極が対向配置された状態にて、第１の電極と電線との間に生じる第１の静電容量と、第２の電極と電線との間に生じる第２の静電容量とは、既知の関係を有する。このために、第１および第２の電極は、上記の既知の関係が生じるように製造される。
【００１２】
電圧印加手段は、電線の交流電圧によって第２の電極に誘起された誘起電圧の位相を遷移させた印加電圧を、第１の電極に一端が電気的に接続された抵抗の他端に印加する。電圧分離手段は、電線の交流電圧および前記印加電圧によって第１の電極に生じた混合電圧から、前記印加電圧によって第１の電極に生じた電圧を、第２の電極の誘起電圧を参照することにより分離する。演算手段は、分離された、前記印加電圧によって第１の電極に生じた電圧と前記印加電圧とに基づいて、第１の静電容量を求める。次に、求めた第１の静電容量から、第１の静電容量と第２の静電容量との既知の関係を用いて、第２の静電容量を求める。さらに、求めた第２の静電容量と第２の電極の誘起電圧とに基づいて電線の交流電圧を求める。
【００１３】
このように電圧計測装置では、第２の電極から第１の電極に、電線の電圧と周波数が同じ電圧を印加電圧として供給し、電線の心線と第１の電極との間の第１の静電容量を求めている。さらに、第１の静電容量と第２の静電容量との既知の関係を用いて、第２の静電容量を求め、電線の電圧を求めている。したがって、周波数の違いに起因する電線の絶縁被覆の比誘電率の違いの影響を受けなくなり、電線の電圧を、温度、湿度変化の影響を受けることなく、正確に計測することができる。
【００１４】
本発明の電圧計測方法は、電線の交流電圧を当該電線を構成する導体に非接触で計測する電圧計測方法であって、前記電線との間に第１の静電容量を形成する第１の電極を配置し、前記電線との間に、前記第１の静電容量との関係が既知である第２の静電容量を形成する第２の電極を配置する工程と、前記電線の交流電圧によって前記第２の電極に生じた誘起電圧の位相を遷移させた印加電圧を前記第１の電極に一端が電気的に接続された抵抗の他端に印加する電圧印加工程と、前記電線の交流電圧および前記印加電圧によって前記第１の電極に生じた混合電圧から、前記印加電圧によって前記第１の電極に生じた電圧を、前記誘起電圧を参照することにより分離する電圧分離工程と、前記印加電圧と、前記印加電圧によって前記第１の電極に生じた電圧とに基づいて前記第１の静電容量を求め、前記第１の静電容量から前記既知の関係を用いて前記第２の静電容量を求め、前記第２の静電容量と前記誘起電圧とに基づいて前記電線の交流電圧を求める演算工程と、を備えていることを特徴としている。
【００１５】
上記の構成によれば、上記電圧計測装置と同様の作用効果を奏する。
【００１６】
本発明の電圧計測装置は、電線の交流電圧を当該電線を構成する導体に非接触で計測する電圧計測装置であって、前記電線との間に第１の静電容量を形成する第１の電極と、前記電線との間に第２の静電容量を形成する第２の電極と、前記第１の電極に一端が電気的に接続された抵抗と、前記電線の交流電圧によって前記第２の電極に生じた第２の誘起電圧の位相を遷移させた印加電圧を前記抵抗の他端に印加する電圧印加手段と、前記電線の交流電圧および前記印加電圧によって前記第１の電極に生じた混合電圧から、前記電線の交流電圧によって生じた第１の誘起電圧と前記印加電圧によって生じた第３の誘起電圧とを前記第２の誘起電圧を参照することにより分離する電圧分離手段と、前記印加電圧と前記第３の誘起電圧とに基づいて前記第１の静電容量を求め、前記第１の静電容量と前記第１の誘起電圧または前記第２の誘起電圧とに基づいて前記電線の交流電圧を求める演算手段と、を備えていることを特徴としている。
【００１７】
上記の構成によれば、電線に第１および第２の電極が対向配置された状態にて、第１および第２の電極には、電線の電圧により絶縁被覆を介してそれぞれ第１および第２の誘起電圧が誘起される。電圧印加手段は、電線の交流電圧によって第２の電極に生じた第２の誘起電圧の位相を遷移させた印加電圧を、第１の電極に一端が電気的に接続された抵抗の他端に印加する。電圧分離手段は、電線の交流電圧および前記印加電圧によって第１の電極に生じた混合電圧から、電線の交流電圧によって生じた第１の誘起電圧と前記印加電圧によって生じた第３の誘起電圧とを第２の誘起電圧を参照することにより分離する。演算手段は、前記印加電圧と第３の誘起電圧とに基づいて第１の静電容量を求め、第１の静電容量と第１の誘起電圧または第２の誘起電圧とに基づいて電線の交流電圧を求める。
【００１８】
このように電圧計測装置では、第２の電極から第１の電極に、電線の電圧と周波数が同じ電圧を印加電圧として供給し、電線の心線と第１の電極との間の静電容量を求め、電線の電圧を求めている。したがって、周波数の違いに起因する電線の絶縁被覆の比誘電率の違いの影響を受けなくなり、電線の電圧を、温度、湿度変化の影響を受けることなく、正確に計測することができる。
【００１９】
本発明の電圧計測方法は、電線の交流電圧を当該電線を構成する導体に非接触で計測する電圧計測方法であって、前記電線に第１の電極および第２の電極を対向配置する工程と、前記電線の交流電圧によって前記第２の電極に生じた第２の誘起電圧の位相を遷移させた印加電圧を前記第１の電極に一端が電気的に接続された抵抗の他端に印加する電圧印加工程と、前記電線の交流電圧および前記印加電圧によって前記第１の電極に生じた混合電圧から、前記電線の交流電圧によって生じた第１の誘起電圧と前記印加電圧によって生じた第３の誘起電圧とを前記第２の誘起電圧を参照することにより分離する電圧分離工程と、前記印加電圧と前記第３の誘起電圧とに基づいて前記第１の静電容量を求め、前記第１の静電容量と前記第１の誘起電圧または前記第２の誘起電圧とに基づいて前記電線の交流電圧を求める演算工程と、を備えていることを特徴としている。
【００２０】
上記の構成によれば、上記電圧計測装置と同様の作用効果を奏する。
【００２１】
上記の電圧計測装置において、前記電圧印加手段は、前記電圧印加手段は、前記第２の誘起電圧の位相を９０°遷移させて前記印加電圧を生成する位相シフト手段を備え、前記電圧分離手段は第１および第２の積分手段を備え、前記第１の積分手段は、前記混合電圧から前記第３の誘起電圧のみが残るように積分動作を行い、前記第２の積分手段は、前記混合電圧から前記第１の誘起電圧のみが残るように積分動作を行い、前記演算手段は、前記印加電圧と前記第１の積分手段の出力電圧とに基づいて前記第１の静電容量を求め、前記第１の静電容量と前記第２の積分手段の出力電圧とに基づいて前記電線の交流電圧を求める構成としてもよい。
【００２２】
上記の構成によれば、電圧印加手段の位相シフト手段は、第２の誘起電圧の位相を９０°遷移させて前記印加電圧を生成する。電圧分離手段の第１の積分手段は、第１の電極に生じた混合電圧から第３の誘起電圧のみが残るように積分動作を行い、電圧分離手段の第２の積分手段は、第１の電極に生じた混合電圧から第１の誘起電圧のみが残るように積分動作を行う。演算手段は、前記印加電圧と第１の積分手段の出力電圧とに基づいて、電線と第１の電極との間に形成される第１の静電容量を求める。さらに、演算手段は、第１の静電容量と第２の積分手段の出力電圧とに基づいて電線の交流電圧を求める。
【００２３】
したがって、簡単な構成により、容易かつ正確に電線の電圧を求めることができる。
【００２４】
上記の電圧計測装置において、前記電圧印加手段は、前記第２の誘起電圧の位相を９０°遷移させて前記印加電圧を生成する位相シフト手段を備え、前記電圧分離手段は第１および第２のピーク電圧取得手段を備え、前記第１のピーク電圧取得手段は、前記混合電圧から前記第１の誘起電圧のピーク電圧を取得して出力し、前記第２のピーク電圧取得手段は、前記混合電圧から前記第３の誘起電圧のピーク電圧を取得して出力し、前記演算手段は、前記印加電圧と前記第２のピーク電圧取得手段の出力電圧とに基づいて前記第１の静電容量を求め、前記第１の静電容量と前記第１のピーク電圧取得手段の出力電圧とに基づいて前記電線の交流電圧を求める構成としてもよい。
【００２５】
上記の構成によれば、電圧印加手段の位相シフト手段は、第２の誘起電圧の位相を９０°遷移させて前記印加電圧を生成する。電圧分離手段の第１のピーク電圧取得手段は、第１の電極に生じた混合電圧から第１の誘起電圧のピーク電圧を取得して出力し、電圧分離手段の第２のピーク電圧取得手段は、第１の電極に生じた混合電圧から第３の誘起電圧のピーク電圧を取得して出力する。演算手段は、前記印加電圧と第２のピーク電圧取得手段の出力電圧とに基づいて、電線と第１の電極との間に形成される第１の静電容量を求める。さらに、演算手段は、第１の静電容量と第１のピーク電圧取得手段の出力電圧とに基づいて電線の交流電圧を求める。
【００２６】
したがって、簡単な構成により、容易かつ正確に電線の電圧を求めることができる。
【００２７】
上記の電圧計測装置において、前記電圧印加手段は、前記第１の電極に供給される前記印加電圧の位相を前記第２の誘起電圧の位相と一致するように遷移させる位相調整手段を備え、前記電圧分離手段は、前記混合電圧から前記第２の誘起電圧を減算して、前記第３の誘起電圧を出力する減算手段を備え、前記演算手段は、前記印加電圧と前記減算手段の出力電圧とに基づいて前記第１の静電容量を求め、前記第１の静電容量と前記第２の誘起電圧とに基づいて前記電線の交流電圧を求める構成としてもよい。
【００２８】
上記の構成によれば、電圧印加手段の位相調整手段は、第１の電極に供給される前記印加電圧の位相を第２の誘起電圧の位相と一致するように遷移させる。電圧分離手段の減算手段は、第１の電極の電圧から第２の誘起電圧すなわち第１の誘起電圧を減算して、第３の誘起電圧を出力する。演算手段は、前記印加電圧と減算手段の出力電圧とに基づいて、電線と第１の電極との間に形成される第１の静電容量を求める。さらに、演算手段は、第１の静電容量と第２の誘起電圧とに基づいて電線の交流電圧を求める。
【００２９】
したがって、簡単な構成により、容易かつ正確に電線の電圧を求めることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の構成によれば、周波数の違いに起因する電線の絶縁被覆の比誘電率の違いの影響を受けなくなり、電線の電圧を、温度、湿度変化の影響を受けることなく、正確に計測することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態における、積分法を使用して計測電線の電圧を計測する電圧計測装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した電圧計測装置の各部の電圧波形および位相を示す説明図である。
【図３】図１に示した回路Ｇの等価回路を示す回路図である。
【図４】図１に示した電圧計測装置の実体的な形態例を示す縦断面図である。
【図５】図４に示した検出ユニットの斜視図である。
【図６】本発明の他の実施の形態における、ピークホールド法を使用して計測電線の電圧を計測する電圧計測装置の構成を示すブロック図である。
【図７】図６に示した電圧計測装置の各部の電圧波形および位相を示す説明図である。
【図８】本発明のさらに他の実施の形態における、減算法を使用して計測電線の電圧を計測する電圧計測装置の構成を示すブロック図である。
【図９】図８に示した電圧計測装置の各部の電圧波形および位相を示す説明図である。
【図１０】計測電線の計測電圧と時間と湿度との関係を示すグラフである。
【図１１】計測電線の計測電圧と時間と温度との関係を示すグラフである。
【図１２】各種の絶縁樹脂の比誘電率と周波数特性との関係を示すグラフである。
【図１３】従来技術における、計測電線の絶縁被覆の誘電率と計測電線の電圧の周波数およびインピーダンス測定周波数との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の形態を図面に基づいて以下に説明する。本実施の形態の電圧計測装置１では、計測電線１１の電圧を求めるための信号の処理に積分法を使用している。
【００３３】
（電圧計測装置１の構成）
図１は、積分法を使用して計測電圧（交流電圧）ＶＬを計測する電圧計測装置１の構成を示すブロック図である。図１に示すように、電圧計測装置１は、電圧計測対象の被覆電線である計測電線（電線）１１の電圧を計測するものである。
【００３４】
このために、電圧計測装置１は、第１電極（第１の電極）２１、第２電極（第２の電極）２２、第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２、第１バッファ２３、第２バッファ２４、第１積分回路（第１の積分手段、電圧分離手段）２５、第２積分回路（第２の積分手段、電圧分離手段）２６、位相シフト回路（位相シフト手段、電圧印加手段）２７、第１コンパレータ２８、第２コンパレータ２９および計算部（演算手段）３０を備えている。
【００３５】
第１電極２１は、計測電線１１に電圧を印加し、また、計測電線１１の電圧すなわち計測電圧ＶＬに応じた電圧を検出するためのプローブとしての機能を有する。なお、計測電線１１の心線と第１電極２１との間の結合容量（第１の静電容量）はＣｓである。
【００３６】
第１電極２１は、第１抵抗Ｒ１を介して位相シフト回路２７の出力部と接続されている。また、第１電極２１は、第１バッファ２３の入力部と接続され、第１バッファ２３の出力部は、第１積分回路２５の入力部および第２積分回路２６の入力部と接続されている。第１および第２積分回路２５，２６の出力部は、計算部３０の入力部と接続されている。
【００３７】
第２電極２２は、計測電線１１の計測電圧ＶＬに応じた電圧を検出するためのプローブとしての機能を有する。計測電線１１の心線と第２電極２２との間の結合容量（第２の静電容量）は、第１電極２１の場合と同様、Ｃｓである。なお、本実施の形態では、第１電極２１および第２電極２２についての上記結合容量は、同じでなくても良く、結合容量の存在により第１電極２１および第２電極２２に所定レベルの信号が得られれば良い。
【００３８】
第２電極２２は、第２抵抗Ｒ２を介して接地されている。また、第２電極２２は、第２バッファ２４の入力部と接続され、第２バッファ２４の出力部は、第２コンパレータ２９を介して第２積分回路２６の入力部と接続されている。また、第２バッファ２４の出力部は、位相シフト回路２７の入力部と接続されている。位相シフト回路２７の出力部は、計算部３０の入力部と接続されている。また、位相シフト回路２７の出力部は、第１コンパレータ２８を介して第１積分回路２６の入力部と接続されている。第１電極２１および第２電極２２は、計測電線１１の周りに、計測電線１１と対向して配置される。
【００３９】
位相シフト回路２７は、第２バッファ２４から入力された電圧の位相をシフトさせて位相シフト電圧（印加電圧、電圧Ｖｉｎ）３４を生成し、生成した位相シフト電圧３４を第１コンパレータ２８および計算部３０に出力する。本実施の形態では、位相シフト回路２７は、入力された電圧の位相を９０°進める。
【００４０】
計算部３０は、第１積分回路２５から出力される電圧Ｖ１、第２積分回路２６から出力される電圧Ｖ２、および位相シフト回路２７から出力される位相シフト電圧３４に基づいて、計測電線１１の電圧（計測電圧ＶＬ）を計算する。
【００４１】
第１コンパレータ２８および第２コンパレータ２９は、入力された信号を矩形波に成形し、それぞれＣＯＭＰ１およびＣＯＭＰ２として出力する。
【００４２】
上記の構成において、電圧計測装置１の動作について以下に説明する。図２は図１に示した電圧計測装置１の各部の電圧波形および位相を示す説明図である。
【００４３】
第１電極２１を計測電線１１の周りに配置すると、計測電線１１の心線と第１電極２１との間の結合容量Ｃｓにより、第１電極２１には計測電圧ＶＬに応じた信号が誘起され、第１抵抗Ｒ１に電流Ｉｘ１が流れる。これにより、第１抵抗Ｒ１の両端には、第１の誘起電圧３１（図２の（ｃ）参照）が生じる。第１の誘起電圧３１は、第１抵抗Ｒ１を結合容量Ｃｓのインピーダンスよりも十分小さい値にすることにより、位相が計測電圧ＶＬの位相に対して９０°進んだものとなる。
【００４４】
第２電極２２を計測電線１１の周りに配置すると、計測電線１１の心線と第２電極２２との間の結合容量Ｃｓにより、第２電極２２には計測電圧ＶＬに応じた信号が誘起され、第２抵抗Ｒ２に電流Ｉｘ２が流れる。これにより、第２抵抗Ｒ２の両端には、第２の誘起電圧３２（図１参照）が生じる。第２の誘起電圧３２は、第１の誘起電圧３１の場合と同様に、第２抵抗Ｒ２を結合容量Ｃｓのインピーダンスよりも十分小さい値にすることにより、位相が計測電圧ＶＬの位相に対して９０°進んだものとなる。
【００４５】
第２の誘起電圧３２は、第２バッファ２４を介して位相シフト回路２７へ入力される。位相シフト回路２７は、入力された第２の誘起電圧３２の位相を９０°進めることにより、計測電圧ＶＬに対して位相がほぼ１８０°進んだ位相シフト電圧（印加電圧、電圧Ｖｉｎ）３４を出力する。
【００４６】
位相シフト電圧３４が、第１抵抗Ｒ１を介して、第１電極２１に印加されると、第１電極２１と計測電線１１の心線との間の結合容量Ｃｓにより、第１電極２１には位相シフト電圧に応じた信号が誘起され、第１抵抗Ｒ１に電流Ｉｓが流れる。これにより、第１抵抗Ｒ１の両端には、第３の誘起電圧３３（図２の（ｃ）参照）が生じる。第３の誘起電圧３３は、第１抵抗Ｒ１を結合容量Ｃｓのインピーダンスより十分小さい値にすることにより、位相シフト電圧とほぼ同位相となる。すなわち、第３の誘起電圧３３は、計測電圧ＶＬに対して位相がほぼ１８０°進み、第１の誘起電圧３１に対して位相が９０°進むことになる。
【００４７】
したがって、第１電極２１すなわち第１バッファ２３の入力側の点Ａの電圧（以下、第１電極電圧と称する）は、図２の（ｃ）に示すように、第１の誘起電圧３１と第３の誘起電圧３３とが混合された混合電圧となる。この第１電極電圧は、第１バッファ２３を介して第１積分回路２５および第２積分回路２６に入力される。
【００４８】
第１積分回路２５には、位相シフト回路２７から出力された位相シフト電圧３４が、第１コンパレータ２８を介して、ＣＯＭＰ１として入力される。また、第２積分回路２６には、第２の誘起電圧３２が、第２バッファ２４および第２コンパレータ２９を介して、ＣＯＭＰ２として入力される。ＣＯＭＰ１、ＣＯＭＰ２は、それぞれ図２の（ａ）（ｂ）に示すものである。
【００４９】
第１積分回路２５は、第１電極電圧をＣＯＭＰ１のオンの期間について積分することにより、第１電極電圧から第３の誘起電圧３３のみを取り出し、第３の誘起電圧３３の積分値である電圧値Ｖ１を計算部３０に出力する。
【００５０】
第２積分回路２６は、第１電極電圧をＣＯＭＰ２のオンの期間について積分することにより、第１電極電圧から第１の誘起電圧３１のみを取り出し、第１の誘起電圧３１の積分値である電圧値Ｖ２を計算部３０に出力する。
【００５１】
次に、第２積分回路２６での電圧値Ｖ２の求め方、および第１積分回路２５での電圧値Ｖ１の求め方について説明する。
【００５２】
第１電極電圧（図２の（ｃ））をＶ１１とすると、
Ｖ１１＝Ａ・ｓｉｎ（ωｔ）＋Ｂ・ｃｏｓ（ωｔ）  ……  （１）
Ａ・ｓｉｎ（ωｔ）：第３の誘起電圧３３
Ｂ・ｃｏｓ（ωｔ）：第１の誘起電圧３１
となる。
【００５３】
ここで、第１電極電圧Ｖ１１において、第１の誘起電圧３１は、第１電極電圧Ｖ１１をＣＯＭＰ１のオンの期間について積分すれば消去される。これにより、第３の誘起電圧３３みを取り出すことができる。
【００５４】
また、第１電極電圧Ｖ１１において、第３の誘起電圧３３は、第１電極電圧Ｖ１１をＣＯＭＰ２のオンの期間について積分すれば消去される。これにより、第１の誘起電圧３１のみを取り出すことができる。
【００５５】
そこで、下記の式（３）のように、Ｖ１１（第１電極電圧）を０〜πまで積分して電圧Ｖ１を取得し、下記の式（４）のように、Ｖ１１（第１電極電圧）をπ／２〜３π／２まで積分して電圧Ｖ２を取得する。この場合、電圧Ｖ１，Ｖ２は振幅のみとなる。
【００５６】
【数１】
2015155801.tif 000003
【００５７】
【数２】
2015155801.tif 000004
【００５８】
次に、計算部３０での計測電圧ＶＬの求め方について説明する。図１の回路Ｇを等価回路にて示すと、図３のようになる。図３から、電圧Ｖ１は、電圧Ｖｉｎ（印加電圧）を結合容量Ｃｓおよび第１抵抗Ｒ１にて分圧したものであるから、式（５）のようになる。
【００５９】
【数３】
2015155801.tif 000005
【００６０】
式（５）において、分数部分の分母および分子にｊωＣｓをかけると、式（６）のようになる。
【００６１】
【数４】
2015155801.tif 000006
【００６２】
式（６）からＶ１の振幅を求めると、式（７）となる。
【００６３】
【数５】
2015155801.tif 000007
【００６４】
式（７）を結合容量Ｃｓについて解くと、式（８）となる。
【００６５】
【数６】
2015155801.tif 000008
【００６６】
式（８）では、右辺が計算部３０において全て既知の変数となるから、結合容量Ｃｓを算出することができる。
【００６７】
さらに、別に求めた電圧Ｖ２より、計測電圧ＶＬに関して、式（９）が成立する。
【００６８】
【数７】
2015155801.tif 000009
【００６９】
そこで、式（９）のＣｓに式（８）のＣｓを代入することにより、計測電圧ＶＬを求めることができる。
【００７０】
（電圧計測装置１の実体的な形態例）
図４は、電圧計測装置１の実体的な形態例を示す縦断面図、図５は図４に示した検出ユニットの斜視図である。なお、図４および図５に示した構成は、他の実施の形態の電圧計測装置についても同様である。
【００７１】
図４に示すように、電圧計測装置１は、検出ユニット４１と計算部３０とを備えている。検出ユニット４１は、上筐体部４３と下筐体部４４とに分離された筐体部４２を備えている。上筐体部４３と下筐体部４４とはヒンジ４５によって連結され、上筐体部４３は下筐体部４４に対して開閉可能となっている。また、筐体部４２の内面には、シールド板４６が設けられている。
【００７２】
下筐体部４４の上面部には第２電極２２が配置され、上筐体部４３の下面部には、第２電極２２と対向して第１電極２１が配置されている。これら第１電極２１および第２電極２２は、円筒を縦割りした形状の半円筒形に形成されている。したがって、下筐体部４４に対して上筐体部４３を閉じた場合に、第１電極２１と第２電極２２とにより円筒が形成され、第１電極２１と第２電極２２との間に計測電線１１を配置できるようになっている。なお、図４において、符号１２は計測電線１１の心線、符号１３は計測電線１１の絶縁被覆を示している。
【００７３】
下筐体部４４の内部には、検出回路基板４７が配置されている。検出回路基板４７には、図１に示した電圧計測装置１における第１電極２１、第２電極２２および計算部３０以外の回路が設けられている。検出回路基板４７は、下筐体部４４に設けられたコネクタ４８、およびケーブル４９を介して筐体部４２の外部に配置される計算部３０と接続されている。
【００７４】
なお、図１および図４に示した電圧計測装置１は、計測電線１１が単層２線の場合には１セット使用する。また、計測電線１１が三相３線の場合には３セット使用してもよい。この点は、以下の他の実施の形態の電圧計測装置においても同様である。
【００７５】
上記のように、電圧計測装置１では、第２電極２２によって計測電線１１から取得した信号、すなわち計測電線１１の電圧と周波数が同じ信号を第１電極２１から計測電線１１に印加することにより、計測電線１１の心線１２と第１電極２１との間の結合容量Ｃｓを求め、計測電線１１の電圧すなわち計測電圧ＶＬを求めている。これにより、周波数の違いに起因する計測電線１１の絶縁被覆１３の比誘電率の違いの影響を受けなくなり、計測電圧ＶＬを、温度、湿度変化の影響を受けずに、正確に計測することができる。
【００７６】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態を図面に基づいて以下に説明する。本実施の形態の電圧計測装置１０１では、計測電線１１の電圧（計測電圧ＶＬ）を求めるための信号の処理にピークホールド法を使用している。なお、前記の実施の形態に示した手段と同一の機能を有する手段には同一の符号を付記し、説明を省略している。
【００７７】
（電圧計測装置１０１の構成）
図６は、ピークホールド法を使用して計測電圧ＶＬを計測する電圧計測装置１０１の構成を示すブロック図である。図６に示すように、電圧計測装置１０１は、第１電極２１、第２電極２２、第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２、第１バッファ２３、第２バッファ２４、位相シフト回路２７、第１サンプルホールド回路（第１のピーク電圧取得手段、電圧分離手段）１１１、第２サンプルホールド回路（第２のピーク電圧取得手段、電圧分離手段）１１２および計算部（演算手段）３０を備えている。
【００７８】
第１電極２１は、第１抵抗Ｒ１を介して位相シフト回路２７の出力部と接続されている。また、第１電極２１は、第１バッファ２３の入力部と接続され、第１バッファ２３の出力部は、第１サンプルホールド回路１１１および第２サンプルホールド回路１１２の入力部と接続されている。第１サンプルホールド回路１１１および第２サンプルホールド回路１１２の出力部は、計算部３０の入力部と接続されている。
【００７９】
第２電極２２は、第２抵抗Ｒ２を介して接地されている。また、第２電極２２は、第２バッファ２４の入力部と接続され、第２バッファ２４の出力部は、第２サンプルホールド回路１１２の入力部と接続されている。また、第２バッファ２４の出力部は、位相シフト回路２７の入力部と接続されている。位相シフト回路２７の出力部は、計算部３０の入力部および第１サンプルホールド回路１１１の入力部と接続されている。
【００８０】
位相シフト回路２７は、第２バッファ２４から入力された電圧の位相を９０°進め、位相シフト電圧（印加電圧）とする。この位相シフト電圧は、電圧Ｖｉｎとして第１サンプルホールド回路１１１および計算部３０に入力される。
【００８１】
計算部３０は、第１サンプルホールド回路１１１から出力される電圧Ｖ２、第２サンプルホールド回路１１２から出力される電圧Ｖ１、および位相シフト回路２７から出力される位相シフト電圧（電圧Ｖｉｎ、印加電圧）に基づいて、計測電線１１の電圧（計測電圧ＶＬ）を計算する。なお、計測電線１１の心線と第１電極２１および第２電極２２との間の結合容量は、同様に、Ｃｓである。なお、本実施の形態では、第１電極２１および第２電極２２についての上記結合容量は、同じでなくても良く、結合容量の存在により第１電極２１および第２電極２２に所定レベルの信号が得られれば良い。
【００８２】
上記の構成において、電圧計測装置１０１の動作について以下に説明する。図７は図６に示した電圧計測装置１０１の各部の電圧波形および位相を示す説明図である。
【００８３】
第１電極２１を計測電線１１の周りに配置すると、計測電線１１の心線と第１電極２１との間の結合容量Ｃｓにより、第１電極２１には計測電圧ＶＬに応じた信号が誘起され、第１抵抗Ｒ１に電流Ｉｘ１が流れる。これにより、第１抵抗Ｒ１の両端には、第１の誘起電圧３１（図７の（ｃ）参照）が生じる。第１の誘起電圧３１は、第１抵抗Ｒ１を結合容量Ｃｓのインピーダンスよりも十分小さい値にすることにより、位相が計測電圧ＶＬの位相に対して９０°進んだものとなる。
【００８４】
第２電極２２を計測電線１１の周りに配置すると、計測電線１１の心線と第２電極２２との間の結合容量Ｃｓにより、第２電極２２には計測電圧ＶＬに応じた信号が誘起され、第２抵抗Ｒ２に電流Ｉｘ２が流れる。これにより、第２抵抗Ｒ２の両端には、第２の誘起電圧３２（図７の（ａ１）参照）が生じる。第２の誘起電圧３２は、第１の誘起電圧３１の場合と同様に、第２抵抗Ｒ２を結合容量Ｃｓのインピーダンスよりも十分小さい値にすることにより、位相が計測電圧ＶＬの位相に対して９０°進んだものとなる。
【００８５】
この第２の誘起電圧３２は、第２バッファ２４を介して、位相シフト回路２７の入力部、および第２サンプルホールド回路１１２の入力部に入力される。
【００８６】
位相シフト回路２７は、入力された第２の誘起電圧３２の位相を９０°進めることにより、計測電圧ＶＬに対して位相がほぼ１８０°進んだ位相シフト電圧（印加電圧、電圧Ｖｉｎ）３４を出力する（図７の（ｂ１）参照）。この位相シフト電圧３４は、第１サンプルホールド回路１１１に入力され、また電圧Ｖｉｎとして計算部３０に入力される。
【００８７】
位相シフト電圧３４を、第１抵抗Ｒ１を介して、第１電極２１に印加すると、第１電極２１と計測電線１１の心線との間の結合容量Ｃｓにより、第１電極２１には位相シフト電圧３４に応じた信号が誘起され、第１抵抗Ｒ１に電流Ｉｓが流れる。これにより、第１抵抗Ｒ１の両端には、第３の誘起電圧３３（図７の（ｃ）参照）が生じる。第３の誘起電圧３３は、第１抵抗Ｒ１を結合容量Ｃｓのインピーダンスよりも十分小さい値にすることにより、位相シフト電圧３４とほぼ同位相となる。したがって、第３の誘起電圧３３は、計測電圧ＶＬに対して位相がほぼ１８０°進み、第１の誘起電圧３１に対して９０°進むことになる。
【００８８】
したがって、第１電極２１すなわち第１バッファ２３の入力側の点Ａの電圧（第１電極電圧）は、図７の（ｃ）に示すように、第１の誘起電圧３１と第３の誘起電圧３３とが混合された電圧となる。この第１電極電圧は、第１バッファ２３を介して第１サンプルホールド回路１１１および第２サンプルホールド回路１１２へ入力される。
【００８９】
第１サンプルホールド回路１１１は、位相シフト電圧３４（図７の（ｂ１））から位相シフト電圧３４のゼロクロス点に対応するサンプルタイミング信号（図７の（ｂ２）参照）を生成する。さらに、第１サンプルホールド回路１１１は、生成したサンプルタイミング信号にて、第１電極電圧（図７の（ｃ））をサンプリングする。これにより、第１サンプルホールド回路１１１は、第１の誘起電圧３１のピークｔｏピーク電圧を取得し、その電圧を電圧Ｖ２として計算部３０へ出力する。
【００９０】
同様に、第２サンプルホールド回路１１２は、第２の誘起電圧３２（図７の（ａ１））から第２の誘起電圧３２のゼロクロス点に対応するサンプルタイミング信号（図７の（ａ２）参照）を生成する。さらに、第２サンプルホールド回路１１２は、生成したサンプルタイミング信号にて、第１電極電圧（図７の（ｃ））をサンプリングする。これにより、第２サンプルホールド回路１１２は、第３の誘起電圧３３のピークｔｏピーク電圧を取得し、その電圧を電圧Ｖ１として計算部３０へ出力する。
【００９１】
計算部３０では、入力された電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖｉｎが既知となるので、これら電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖｉｎおよび前記の式（５）〜式（９）から、前述のようにして、計測電圧ＶＬを計算する。
【００９２】
上記のように、電圧計測装置１０１では、第２電極２２によって計測電線１１から取得した信号、すなわち計測電線１１の電圧と周波数が同じ電圧を第１電極２１から計測電線１１に印加することにより、計測電線１１の心線１２と第１電極２１との間の結合容量Ｃｓを求め、計測電線１１の電圧すなわち計測電圧ＶＬを求めている。これにより、周波数の違いに起因する計測電線１１の絶縁被覆１３の比誘電率の違いの影響を受けなくなり、計測電圧ＶＬを、温度、湿度変化の影響を受けずに、正確に計測することができる。
〔実施の形態３〕
本発明のさらに他の実施の形態を図面に基づいて以下に説明する。本実施の形態の電圧計測装置１０２では、計測電線１１の電圧（計測電圧ＶＬ）を求めるための信号の処理に減算法を使用している。なお、前記の実施の形態に示した手段と同一の機能を有する手段には同一の符号を付記し、説明を省略している。
【００９３】
（電圧計測装置１０２の構成）
図８は、減算法を使用して計測電圧ＶＬを計測する電圧計測装置１０２の構成を示すブロック図である。図８に示すように、電圧計測装置１０２は、第１電極２１、第２電極２２、第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２、第１バッファ２３、第２バッファ２４、位相調整回路（位相調整手段、電圧印加手段）１２１、減算回路（減算手段、電圧分離手段）１２２および計算部（演算手段）３０を備えている。なお、本実施の形態では、計測電線１１の心線と第１電極２１との間の結合容量（第１の静電容量）、および計測電線１１の心線と第２電極２２との間の結合容量（第２の静電容量）は、同じ値Ｃｓである。また、第１抵抗Ｒ１および第２抵抗Ｒ２は同じ値とする。
【００９４】
第１電極２１は、第１抵抗Ｒ１を介して位相調整回路１２１の出力部と接続されている。また、第１電極２１は、第１バッファ２３の入力部と接続され、第１バッファ２３の出力部は、減算回路１２２の入力部と接続されている。減算回路１２２の出力部は、計算部３０の入力部と接続されている。
【００９５】
第２電極２２は、第２抵抗Ｒ２を介して接地されている。また、第２電極２２は、第２バッファ２４の入力部と接続され、第２バッファ２４の出力部は、位相調整回路１２１の入力部、減算回路１２２の入力部および計算部３０の入力部と接続されている。
【００９６】
位相調整回路１２１は、第２バッファ２４から入力された電圧の位相を第１の誘起電圧３１（図９の（ｂ）参照）の位相と一致するように調整し、位相調整済電圧（印加電圧）５１（図８参照）として出力する。この位相調整済電圧５１は、電圧Ｖｉｎとして計算部３０に入力される。
【００９７】
なお、位相調整回路１２１は、第２電極２２の信号（第２の誘起電圧３２）の位相が第２電極２２から位相調整回路１２１の出力部までの経路においてシフトした場合に、その位相が元の位相に戻るように調整するものである。また、位相調整回路１２１での位相の調整量（位相のシフト量）は、例えば工場からの電圧計測装置１０２の出荷時に、調整して設定される。
【００９８】
減算回路１２２は、第１電極２１の第１電極電圧から第２の誘起電圧３２を減算して得られた第３の誘起電圧３３を電圧Ｖ１として計算部３０に出力する。
【００９９】
計算部３０は、減算回路１２２から出力される電圧Ｖ１、第２バッファ２４から出力される電圧Ｖ２、および位相調整回路１２１から出力される第１位相調整済電圧（電圧Ｖｉｎ）５１に基づいて、計測電線１１の電圧（計測電圧ＶＬ）を計算する。
【０１００】
上記の構成において、電圧計測装置１０２の動作について以下に説明する。図９は図８に示した電圧計測装置１０２の各部の電圧波形および位相を示す説明図である。
【０１０１】
第１電極２１を計測電線１１の周りに配置すると、計測電線１１の心線と第１電極２１との間の結合容量Ｃｓにより、第１電極２１には計測電圧ＶＬに応じた信号が誘起され、第１抵抗Ｒ１に電流Ｉｘ１が流れる。これにより、第１抵抗Ｒ１の両端には、第１の誘起電圧３１（図９の（ｂ）参照）が生じる。第１の誘起電圧３１は、第１抵抗Ｒ１を結合容量Ｃｓのインピーダンスよりも十分小さい値にすることにより、計測電圧ＶＬの位相に対して９０°進んだものとなる。
【０１０２】
第２電極２２を計測電線１１の周りに配置すると、計測電線１１の心線と第２電極２２との間の結合容量Ｃｓにより、第２電極２２には計測電圧ＶＬに応じた信号が誘起され、第２抵抗Ｒ２に電流Ｉｘ２が流れる。これにより、第２抵抗Ｒ２の両端には、図９の（ａ）に示す第２の誘起電圧３２が生じる。第２の誘起電圧３２は、第１電極２１の場合と同様に、第２抵抗Ｒ２を結合容量Ｃｓのインピーダンスよりも十分小さい値にすることにより、計測電圧ＶＬの位相に対して９０°進んだものとなる。なお、本実施の形態では、第１電極２１および第２電極２２についての上記結合容量が同じ、かつ第１抵抗Ｒ１と第２抵抗Ｒ２とが同じ値であるので、第１の誘起電圧３１と第２の誘起電圧３２との振幅は等しくなる。
【０１０３】
第２の誘起電圧３２は、第２バッファ２４を介して、位相調整回路１２１の入力部、および減算回路１２２の入力部に入力される。また、第２の誘起電圧３２は、電圧Ｖ２として、計算部３０の入力部に入力される。
【０１０４】
位相調整回路１２１は、第２の誘起電圧３２の位相が第２電極２２に誘起されたときの第２の誘起電圧３２の元の位相とずれている場合に、元の位相と一致するように調整し、位相調整済電圧５１として出力する。位相調整済電圧５１は、電圧Ｖｉｎとして計算部３０に入力される。
【０１０５】
位相調整済電圧５１を、第１抵抗Ｒ１を介して、第１電極２１に印加すると、第１電極２１と計測電線１１の心線との間の結合容量Ｃｓにより、第１電極２１には位相調整済電圧５１に応じた信号が誘起され、第１抵抗Ｒ１に電流Ｉｓが流れる。これにより、第１抵抗Ｒ１の両端には、第３の誘起電圧３３（図９の（ｂ）参照）が生じる。第３の誘起電圧３３は、第１抵抗Ｒ１を結合容量Ｃｓのインピーダンスよりも十分小さい値にすることにより、位相調整済電圧５１とほぼ同位相になり、計測電圧ＶＬに対して、位相がほぼ９０°進み、第１の誘起電圧３１とほぼ同位相になる。
【０１０６】
したがって、第１電極２１すなわち第１バッファ２３の入力側の点Ａの電圧（第１電極電圧）は、図９の（ｂ）に示すように、第１の誘起電圧３１と第３の誘起電圧３３とが混合された電圧となる。この第１電極電圧は、第１バッファ２３を介して減算回路１２２へ入力される。
【０１０７】
減算回路１２２は、第１電極電圧（図９の（ｂ））から第２の誘起電圧３２（図９の（ａ）、第１の誘起電圧３１と等しい電圧）を減算することにより、第３の誘起電圧３３を算出し、図９の（ｃ）に示す減算回路出力電圧（第３の誘起電圧３３）を電圧Ｖ１として計算部３０へ出力する。
【０１０８】
計算部３０では、入力された電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖｉｎが既知となるので、これら電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖｉｎおよび前記の式（５）〜式（９）から、前述のようにして、計測電圧ＶＬを計算する。
【０１０９】
上記のように、電圧計測装置１０２では、第２電極２２によって計測電線１１から取得した信号、すなわち計測電線１１の電圧と周波数が同じ信号を第１電極２１から計測電線１１に印加することにより、計測電線１１の心線１２と第１電極２１との間の結合容量Ｃｓを求め、計測電線１１の電圧すなわち計測電圧ＶＬを求めている。これにより、周波数の違いに起因する計測電線１１の絶縁被覆１３の比誘電率の違いの影響を受けなくなり、計測電圧ＶＬを、温度、湿度変化の影響を受けずに、正確に計測することができる。
【０１１０】
なお、以上の実施の形態では、計測電線１１と第１電極２１との間に形成される第１の静電容量と、計測電線１１と第２電極２２との間に形成される第２の静電容量とが同一の場合について説明しているが、これら両静電容量は互いに異なる値であってもよい。この場合、第１の静電容量と第２の静電容量とは既知の関係を有するようにしておく。このために、第１および第２の電極は、上記の既知の関係が生じるように製造される。
【０１１１】
また、この場合の電圧計測装置１の構成は、第１電極２１および第２電極２２に加えて、第１電極２１に一端が電気的に接続された第１抵抗Ｒ１と、計測電線１１の交流電圧によって第２電極２２に生じた誘起電圧の位相を遷移させた印加電圧を第１抵抗Ｒ１の他端に印加する電圧印加手段と、計測電線１１の交流電圧および前記印加電圧によって第１電極２１に生じた混合電圧から、前記印加電圧によって第１電極２１に生じた電圧を、前記誘起電圧を参照することにより分離する電圧分離手段と、前記印加電圧と、前記印加電圧によって第１電極２１に生じた電圧とに基づいて第１の静電容量を求め、第１の静電容量から前記既知の関係を用いて第２の静電容量を求め、第２の静電容量と前記誘起電圧とに基づいて前記電線の交流電圧を求める演算手段とを備えた構成とすることができる。
【０１１２】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明は、各種機器に供給されている商用電源等の交流電圧の測定機器として利用することができる。
【符号の説明】
【０１１４】
１    電圧計測装置
１１    計測電線（電線）
１２    心線
１３    絶縁被覆
２１    第１電極（第１の電極）
２２    第２電極（第２の電極）
２３    第１バッファ
２４    第２バッファ
２５    第１積分回路（第１の積分手段、電圧分離手段）
２６    第２積分回路（第２の積分手段、電圧分離手段）
２７    位相シフト回路（位相シフト手段、電圧印加手段）
２８    第１コンパレータ
２９    第２コンパレータ
３０    計算部（演算手段）
３１    第１の誘起電圧
３２    第２の誘起電圧
３３    第３の誘起電圧
３４    位相シフト電圧（印加電圧）
４１    検出ユニット
４２    筐体部
４３    上筐体部
４４    下筐体部
５１    位相調整済電圧
１０１    電圧計測装置
１０２    電圧計測装置
１１１    第１サンプルホールド回路（第１のピーク電圧取得手段、電圧分離手段）
１１２    第２サンプルホールド回路（第２のピーク電圧取得手段、電圧分離手段）
１２１    位相調整回路（位相調整手段、電圧分離手段）
１２２    減算回路（減算手段、電圧印加手段）
【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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【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１３】
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