(57)【要約】  測定対象に対し、非接触で直流電圧を測定することができる電圧測定装置を提供する。このため、電圧測定装置は、測定対象の導電体に対向し得るように設けられた誘電体と、前記誘電体に設けられた電極と、前記電極と接続された際に前記電極の電位と１対１に相関する電位を保持するコンデンサと、前記電極と前記コンデンサとを接続し得るように設けられ、前記電極と前記コンデンサとの接続を切り離した際に前記コンデンサの両端電圧を出力し得るように設けられたスイッチと、を備えた。
2014155680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の導電体に対向し得るように設けられた誘電体と、
前記誘電体に設けられた電極と、
前記電極と接続された際に前記電極の電位と１対１に相関する電位を保持するコンデンサと、
前記電極と前記コンデンサとを接続し得るように設けられ、前記電極と前記コンデンサとの接続を切り離した際に前記コンデンサの両端電圧を出力し得るように設けられたスイッチと、
を備えた電圧測定装置。
【請求項２】
前記スイッチは、前記電極及び前記第コンデンサの接続と前記コンデンサの両端電圧の出力とを繰り返す請求項１に記載の電圧測定装置。
【請求項３】
前記導電体と前記誘電体と前記電極とで決まる容量と前記コンデンサの容量と前記第コンデンサの両端電圧とに基づいて、前記導電体の電位を測定する電圧測定回路、
を備えた請求項１又は請求項２に記載の電圧測定装置。
【請求項４】
前記コンデンサは、前記導電体の電位と当該コンデンサの両端電圧との差が予め設定された値以下となるように、前記導電体と前記誘電体と前記電極とで決まる容量よりも小さい容量を有した請求項３に記載の電圧測定装置。
【請求項５】
前記コンデンサは、前記電極に選択的に接続される２つのコンデンサを有し、
前記スイッチは、
前記電極と前記２つのコンデンサの一方とを接続し得るように設けられ、前記電極と前記２つのコンデンサの一方との接続を切り離した際に前記２つのコンデンサの一方の両端電圧を出力し得るように設けられた第１スイッチと、
前記電極と前記２つのコンデンサの他方とを接続し得るように設けられ、前記電極と前記２つのコンデンサの他方との接続を切り離した際に前記２つのコンデンサの他方の両端電圧を出力し得るように設けられた第２スイッチと、
を備えた請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の電圧測定装置。
【請求項６】
前記誘電体は、測定対象の２つの導電体にそれぞれ対向し得るように設けられた２つの誘電体を有し、
前記電極は、前記２つの誘電体にそれぞれ設けられた２つの電極を有した請求項１又は請求項２に記載の電圧測定装置。
【請求項７】
前記コンデンサは、前記２つの導電体の電位差と当該コンデンサの両端電圧との差が予め設定された値以下となるように、前記２つの導電体の一方と前記誘電体の一方と前記電極の一方とで決まる容量及び前記２つの導電体の他方と前記誘電体の他方と前記電極の他方とで決まる容量よりも小さい容量を有した請求項６に記載の電圧測定装置。
【請求項８】
前記コンデンサは、前記２つの電極に選択的に接続される２つのコンデンサを有し、
前記スイッチは、
前記２つの電極と前記２つのコンデンサの一方とを接続し得るように設けられ、前記２つの電極と前記２つのコンデンサの一方との接続を切り離した際に前記２つのコンデンサの一方の両端電圧を出力し得るように設けられた第１スイッチと、
前記２つ電極と前記２つのコンデンサの他方とを接続し得るように設けられ、前記２つの電極と前記２つのコンデンサの他方との接続を切り離した際に前記２つのコンデンサの他方の両端電圧を出力し得るように設けられた第２スイッチと、
を備えた請求項６又は請求項７に記載の電圧測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電圧測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
検出電極と第１〜第４可変容量要素と電圧生成回路とを備えた電圧測定装置が提案されている。当該電圧測定装置において、検出電極は、測定対象と容量結合する。各可変容量要素の容量は、第１可変容量要素と第３可変容量要素の各インピーダンスの積と第２可変容量要素と第４可変容量要素の各インピーダンスの積とが同一となるように変化する。電圧生成回路は、検出電極から第２可変容量要素と第４可変容量要素との接合点を経て接地点に流れる電流が０となるように電圧を生成する。当該電圧が測定対象の電圧とされる。当該電圧測定装置よれば、測定対象に対し、非接触で電圧を測定することができる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本特許第４６０７７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、当該電圧測定装置においては、電流が最終的に０となるまで、検出電極に接続される回路の入力インピーダンスは有限である。このため、直流電圧を測定することができない。【０００５】
この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、測定対象に対し、非接触で直流電圧を測定することができる電圧測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る電圧測定装置は、測定対象の導電体に対向し得るように設けられた誘電体と、前記誘電体に設けられた電極と、前記電極と接続された際に前記電極の電位と１対１に相関する電位を保持するコンデンサと、前記電極と前記コンデンサとを接続し得るように設けられ、前記電極と前記コンデンサとの接続を切り離した際に前記コンデンサの両端電圧を出力し得るように設けられたスイッチと、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、測定対象に対し、非接触で直流電圧を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１における電圧測定装置の回路図である。
【図２】この発明の実施の形態１における電圧測定装置の電圧測定回路の図である。
【図３】この発明の実施の形態１における電圧測定装置を含む等価回路の図である。
【図４】この発明の実施の形態２における電圧測定装置の回路図である。
【図５】この発明の実施の形態４における電圧測定装置の回路図である。
【図６】この発明の実施の形態５における電圧測定装置の回路図である。
【図７】この発明の実施の形態７における電圧測定装置の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
この発明を実施するための形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００１０】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における電圧測定装置の回路図である。
【００１１】
図１において、測定対象の導電体１は、電子装置を制御する電子制御装置等の配線である。例えば、導電体１は、電子制御装置の制御電源線、制御信号線、アース線等である。
【００１２】
図１に示すように、電圧測定装置は、誘電体２、電極３、コンデンサ４、スイッチ５、スイッチ６、信号コモン７、電圧測定回路８を備える。
【００１３】
誘電体２は、導電体１に対向するように設けられる。電極３は、誘電体２に接続される。電極３は、導電体１と誘電体２を介しているため導電体１とは接触しない。コンデンサ４は、静電容量Ｃａを有する。スイッチ５の前端側の一方は、電極３に接続される。スイッチ５の後端側は、コンデンサ４の前端側に接続される。スイッチ６の前端側は、コンデンサ４の後端側に接続される。信号コモン７は、スイッチ６の後端側の一方に接続される。電圧測定回路８は、差動アンプ等を備える。電圧測定回路８の前端側の一方は、スイッチ５の前端側の他方に接続される。電圧測定回路８の前端側の他方は、スイッチ６の後端側の他方に接続される。
【００１４】
導電体１が電位Ｖを持っている際、導電体１と誘電体２と電極３とは、コンデンサ９として機能する。コンデンサ９は、静電容量Ｃを有する。電圧測定装置においては、スイッチ５の前端が電極３側に倒される。これと同時に、スイッチ６の後端が信号コモン７側に倒される。この際、導電体１の電位Ｖは、コンデンサ９と信号コモン７のとの間に形成される回路により分圧される。
【００１５】
例えば、図１に示すように、回路が直列のコンデンサ４、９のみで形成されている場合は、コンデンサ４、９の電位は、静電容量Ｃと静電容量Ｃａの比で分圧される。すなわち、コンデンサ４、９の電位は、導電体１の電位Ｖと１対１の相関を持つ。
【００１６】
コンデンサ４が分圧の一部を電位Ｖａとして保持している際、スイッチ５の前端が電圧測定回路８側に倒される。これと同時に、スイッチ６の後端が電圧測定回路８側に倒される。この際、コンデンサ４は、電圧測定回路８に向かって電荷を放出する。電圧測定回路８は、当該電荷に基づいて電位Ｖａを測定する。電圧測定回路８は、電位Ｖａに基づいて導電体１の電位Ｖを演算する。
【００１７】
この際、電位Ｖａの変化は、電圧測定回路８の時定数Ｃａ＊の入力インピーダンスに応じて決まる。例えば、図１に示すように、電圧測定回路８に差動アンプを用いる場合は、入力インピーダンスが高くなる。この場合、電位Ｖａの変化は小さくなる。
【００１８】
次に、図２を用いて、電圧測定回路８の例を説明する。
図２はこの発明の実施の形態１における電圧測定装置の電圧測定回路の図である。
【００１９】
図２に示すように、電圧測定回路８は、差動アンプ８ａ、スイッチ８ｂ、ホールドコンデンサ８ｃ、バッファアンプ８ｄを備える。
【００２０】
差動アンプ８ａの前端側の一方は、スイッチ５の前端側の他方に接続される。差動アンプ８ａの前端側の他方は、スイッチ６の後端側の他方に接続される。スイッチ８ｂの前端側は、差動アンプ８ａの後端側に接続される。ホールドコンデンサ８ｃの前端側は、スイッチ８ｂの後端側に接続される。ホールドコンデンサ８ｃの後端側は、電圧測定回路８のコモンに接続される。バッファアンプ８ｄの前端側は、スイッチ８ｂの後端側に接続される。
【００２１】
電圧測定回路８においては、スイッチ５の前端とスイッチ６の後端とが同時に電圧測定回路８側に倒された後、スイッチ８ｂが閉じられる。この際、バッファアンプ８ｄは、差動アンプ８ａの後端の電位Ｖａを出力する。この際、ホールドコンデンサ８ｃは、差動アンプ８ａの後端の電位Ｖａを保持する。その後、スイッチ８ｂが開かれる。この際、バッファアンプ８ｄは、ホールドコンデンサ８ｃに保持された電位Ｖａを出力する。すなわち、バッファアンプ８ｄの出力が不定となることはない。この間に、スイッチ５の前端が電極３側に接続される。これと同時に、スイッチ６の後端が信号コモン７側に倒される。
【００２２】
次に、図３を用いて、静電容量Ｃａと測定対象全体の等価回路を説明する。
図３はこの発明の実施の形態１における電圧測定装置を含む等価回路の図である。
【００２３】
図３において、Ｒ’は測定対象１０の回路のインピーダンスである。Ｃ’はコンデンサ４とコンデンサ９とを合成したコンデンサ１１の静電容量である。ｒは線路抵抗１２のインピーダンスである。Ｖは電圧レギュレータを持つＤＣ電源、デジタル信号を出力するロジック素子等、電圧発生源の出力電位である。
【００２４】
交流の出力電位Ｖから見た際、インピーダンスＺは、ｒ＋Ｒ’／（１＋ｊωＲ’Ｃ’）となる。すなわち、出力電位Ｖは、測定対象１０の回路の負荷とコンデンサ１１とから影響を受ける。
【００２５】
電圧測定装置においては、スイッチ５の前端が電極３側に倒される。これと同時に、スイッチ６の後端が信号コモン７側に接続される。この状態が時間ｔ１だけ継続する。この間に、コンデンサ４とコンデンサ９とが電荷を蓄える。その後、スイッチ５の前端が電圧測定回路８側に倒される。これと同時に、スイッチ６の後端が電圧測定回路８側に倒される。この状態が時間ｔ２だけ継続する。この間に、電圧測定回路８が出力電位Ｖａを測定する。
【００２６】
電荷の蓄えと出力電位Ｖａの測定との間隔は、時間ｔ３に設定される。すなわち、時間ｔ３の間に、スイッチ５の前端とスイッチ６の後端とは時間ｔ３だけ継続して開放される。
【００２７】
電圧測定装置において、時間ｔ１と時間ｔ２とは、時間ｔ３よりも十分短く設定される。このため、出力電位Ｖａは、微視的に直流として扱える。すなわち、出力電位Ｖａの変化は小さい。
【００２８】
例えば、測定対象信号が数１０ＭＨｚの高周波のノイズ信号である場合、時間ｔ３を１０数ｎｓ以上とし、時間ｔ１と時間ｔ２とを数ｎｓ以下とすればよい。この場合、静電容量Ｃ’が数ｐＦ程度であれば、電圧測定装置は十分な測定性能を持つ。
【００２９】
以上で説明した実施の形態１によれば、コンデンサ４は、導電体１の電位Ｖと１対１に相関する電位Ｖａを保持する。コンデンサ４とコンデンサ９との接続を切り離した後、コンデンサ４の電位Ｖａが測定される。この際、測定回路のインピーダンスを考慮しなくてよい。このため、周波数依存のない電圧測定を非接触で行うことができる。すなわち、導電体１に対し、非接触で直流電圧を測定することができる。
【００３０】
なお、測定電位は連続値ではない。この際、測定電位の分解能は、スイッチ５、６、８ｂの動作速度で決まる。ノイズ測定に要求される数１０ＭＨｚの応答速度であれば、交流電圧を測定する際でも十分な応答性能を得ることができる。
【００３１】
また、数Ｖ程度の低い電圧を測定する場合、導電体１と電極３との間に対してシールドを行えばよい。すなわち、十分な面積で導電体１を他の導電体等で囲めばよい。この場合、周囲の電界からの影響が抑制される。その結果、導電体１の電位Ｖから発せられる電界を電極３で精度よく受けることができる。
【００３２】
また、スイッチ５とスイッチ６とが電圧測定回路８側に倒された際、コンデンサ４に保持された電位Ｖａの値をＡＤコンバータ（図示せず）により直接読み取ってもよい。この場合、スイッチ５が電極３側に倒されると同時にスイッチ６が信号コモン７側に倒されている際に、ＡＤ変換しなければよい。この場合も、バッファアンプ８ｄの出力が不定となることはない。
【００３３】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２における電圧測定装置の回路図である。なお、実施の形態１と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００３４】
実施の形態２においては、最も簡素な電圧測定回路１３が用いられる。電圧測定回路１３においては、スイッチ６が用いられない。すなわち、コンデンサ４の後端は、信号コモン７に直接接続される。電圧測定回路１３のコモン１４は、信号コモン７と同一である。コモン１４の電位は、電圧測定装置を接触させることにより得られる。
【００３５】
電圧測定装置においては、スイッチ５が電極３側に倒される。この場合、コンデンサ４とコンデンサ９との直列回路が形成される。この際、コンデンサ４の電位Ｖａは、ＶＣ／（Ｃ＋Ｃａ）となる。その後、スイッチ５が電圧測定回路１３側に倒される。この場合、電圧測定回路１３がコンデンサ４の電位Ｖａを測定する。
【００３６】
導電体１の形状、導電体１の被覆、誘電体２の取り付け等、測定状況が変化しない場合、静電容量Ｃは固定値である。この場合、電圧測定回路１３は、Ｖa（１＋Ｃａ／Ｃ）を導電体１の電位Ｖとして一意的に演算する。
【００３７】
以上で説明した実施の形態２によれば、スイッチ６は用いられない。すなわち、測定状況が変化しない場合、簡素な電圧測定回路１３で導電体１の電位Ｖを一意的に求めることができる。
【００３８】
実施の形態３．
実施の形態３の電圧測定装置は、実施の形態２の電圧測定装置とほぼ同等である。なお、実施の形態２と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００３９】
実施の形態３においては、誘電体２と電極３とが十分に大きく形成される。その結果、静電容量Ｃは、静電容量Ｃａよりも十分に大きくなる。この場合、Ｖa（１＋Ｃａ／Ｃ）は、Ｖａとほぼ同等となる。すなわち、導電体１の電位Ｖは、コンデンサ４の電位Ｖａとほぼ同等となる。
【００４０】
以上で説明した実施の形態３によれば、静電容量Ｃは、静電容量Ｃａよりも十分に大きい。このため、実施の形態２とは異なり、測定状況が変化する場合でも、導電体１の電位Ｖの測定誤差を予め設定された値よりも小さくすることができる。
【００４１】
なお、実施の形態１で説明したように、静電容量Ｃと静電容量Ｃａとは、測定対象の負荷により測定対象の電圧自身に影響を与える。このため、例えば、電子装置のＤＣ電源電圧を観測する場合には、ＤＣ電源の出力側の平滑コンデンサと比べ、静電容量Ｃと静電容量Ｃａとが十分に小さいと見做せる範囲で、静電容量Ｃを大きくすればよい。
【００４２】
実施の形態４．
図５はこの発明の実施の形態４における電圧測定装置の回路図である。なお、実施の形態２と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００４３】
実施の形態４においては、電極３と電圧測定回路１３との間の回路が実施の形態２の回路と異なる。具体的には、電極３と電圧測定回路１３との間には、スイッチ１５、スイッチ１６、コンデンサ１７、スイッチ１８、コンデンサ１９、スイッチ２０が設けられる。
【００４４】
スイッチ１５の前端側は、電極３の後端側に接続される。スイッチ１６の前端側の一方は、スイッチ１５の後端側の一方に接続される。コンデンサ１７は、静電容量Ｃａを有する。コンデンサ１７の前端側は、スイッチ１６の後端側に接続される。コンデンサ１７の後端側は、信号コモン７に接続される。スイッチ１８の前端側の一方は、スイッチ１５の後端側の他方に接続される。コンデンサ１９は、静電容量Ｃｂを有する。コンデンサ１９の前端側は、スイッチ１８の後端側に接続される。コンデンサ１９の後端側は、信号コモン７に接続される。スイッチ２０の前端側の一方は、スイッチ１６の前端側の他方に接続される。スイッチ２０の前端側の他方は、スイッチ１８の前端側の他方に接続される。スイッチ２０の後端側は、電圧測定回路１３の前端側に接続される。
【００４５】
電圧測定装置において、スイッチ１５がコンデンサ１７側に倒された場合は、コンデンサ１７の電位Ｖａは、ＶＣ／（Ｃ＋Ｃａ）である。これに対し、スイッチ１５がコンデンサ１９側に倒された場合は、コンデンサ１９の電位Ｖｂは、ＶＣ／（Ｃ＋Ｃｂ）である。
【００４６】
電圧測定回路１３は、コンデンサ１７の電位Ｖａとコンデンサ１９の電位Ｖｂとから静電容量Ｃを消去する。すなわち、電圧測定回路１３は、Ｖａ（１＋Ｃａ（Ｖｂ−Ｖａ）／（Ｖａ・Ｃａ−Ｖｂ・Ｃｂ）を導電体１の電位Ｖとして演算する。
【００４７】
以上で説明した実施の形態４によれば、導電体１の電位Ｖは、静電容量Ｃを含まないで演算される。このため、コンデンサ９の静電容量Ｃが変化したり不安定であったりしても、導電体１の電位Ｖは正確に演算される。すなわち、実施の形態２と異なり、測定状況が変化する場合でも、導電体１の電位Ｖを正確に測定することができる。
【００４８】
実施の形態５．
図６はこの発明の実施の形態５における電圧測定装置の回路図である。なお、実施の形態１と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００４９】
実施の形態５の電圧測定装置は、信号コモンの導電体２１の電位も非接触で測定するものである。具体的には、実施の形態５の電圧測定装置は、実施の形態１の電圧測定装置に、誘電体２２、電極２３を付加したものである。誘電体２２は、導電体２１に対向するように設けられる。電極２３は、誘電体２２に接続される。電極２３は、導電体２１と誘電体２２を介しているため導電体２１とは接触しない。電極２３の前端側は、スイッチ６の後端側の他方に接続される。
【００５０】
実施の形態５において、導電体１と誘電体２と電極３とは、コンデンサ９として機能する。コンデンサ９は、静電容量Ｃ１を有する。これに対し、導電体２１と誘電体２２と電極２３とは、コンデンサ２４として機能する。コンデンサ２４は、静電容量Ｃ２を有する。
【００５１】
図６においては、導電体１の電位はＶｐである。導電体２１の電位はＶｇである。この状態で、スイッチ５が電極３側に倒される。これと同時に、スイッチ６が電極２３側に倒される。この場合、電位Ｖｐから電位Ｖｇの間のインピーダンスは１／（ωＣ１）＋１／（ωＣａ）＋１／（ωＣ２）である。
【００５２】
この場合、コンデンサ４に流れる電流は、（Ｖｐ−Ｖｇ）／（１／（ωＣ１）＋１／（ωＣａ）＋１／（ωＣ２））となる。
【００５３】
この場合、コンデンサ４の両端電圧Ｖａは、（（Ｖｐ−Ｖｇ）／（１／（ωＣ１）＋１／（ωＣａ）＋１／（ωＣ２）））・（１／ｊωＣａ）となる。両端電圧Ｖａは、（Ｖｐ−Ｖｇ）・（１／ｊωＣａ）／（１／ｊωＣ１＋  １／ｊωＣａ  ＋  １／ｊωＣ２）に整理される。両端電圧Ｖａは、（Ｖｐ−Ｖｇ）／（Ｃａ／Ｃ１＋１＋Ｃａ／Ｃ２）に整理される。すなわち、両端電圧Ｖａは、周波数に依存しない。
【００５４】
その後、スイッチ５が電圧測定回路８側に倒される。これと同時に、スイッチ６が電圧測定回路８側に倒される。この際、電圧測定回路８は、コンデンサ４の両端電圧Ｖａを測定する。電圧測定回路８は、Ｖａ（Ｃａ／Ｃ１＋１＋Ｃａ／Ｃ２）を測定対象の電位差（Ｖｐ−Ｖｇ）として演算する。
【００５５】
以上で説明した実施の形態５によれば、信号コモン側にも、誘電体２２と電極２３とが設けられる。このため、信号コモン側の導電体２１の電位Ｖｇも非接触で測定することができる。
【００５６】
実施の形態６．
実施の形態６の電圧測定装置は、実施の形態５の電圧測定装置とほぼ同等である。なお、実施の形態５と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００５７】
実施の形態６においては、誘電体２と電極３とが十分に大きく形成される。誘電体２２と電極２３とが十分に大きく形成される。その結果、静電容量Ｃ１と静電容量Ｃ２とは、静電容量Ｃａよりも十分に大きくなる。この場合、測定対象の電位差（Ｖｐ−Ｖｇ）は、コンデンサ４の電位Ｖａとほぼ同等となる。
【００５８】
以上で説明した実施の形態６によれば、静電容量Ｃ１と静電容量Ｃ２とは、静電容量Ｃａよりも十分に大きい。このため、実施の形態３と同様に、測定状況が変化する場合でも、測定対象の電位差（Ｖｐ−Ｖｇ）の測定誤差を予め設定された値よりも少なくすることができる。
【００５９】
なお、実施の形態１で説明したように、静電容量Ｃ１と静電容量Ｃ２と静電容量Ｃａとは、測定対象の負荷により測定対象の電圧自身に影響を与える。このため、例えば、電子装置のＤＣ電源電圧を観測するケース等においては、ＤＣ電源の出力側の平滑コンデンサと比べ、静電容量Ｃと静電容量Ｃａとが十分に小さいと見做せる範囲で、静電容量Ｃ１と静電容量Ｃ２とを大きくすればよい。
【００６０】
実施の形態７．
図７はこの発明の実施の形態７における電圧測定装置の回路図である。なお、実施の形態４と実施の形態５と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００６１】
実施の形態７の電圧測定装置は、実施の形態４の電圧測定装置の特徴と実施の形態５の電圧測定装置の特徴とを組み合わせたものである。実施の形態７においては、スイッチ２５、スイッチ２６、スイッチ２７、スイッチ２８、スイッチ２９が設けられる。
【００６２】
スイッチ２５の前端側の一方は、スイッチ１５の後端側の一方に接続される。スイッチ２５の前端側の他方は、電圧測定回路８の前端側に接続される。スイッチ２５の後端側は、コンデンサ１７の前端側に接続される。スイッチ２６の前端側は、コンデンサ１７の後端側に接続される。スイッチ２６の後端側の他方は、電圧測定回路８の前端側に接続される。
【００６３】
スイッチ２７の前端側の一方は、スイッチ１５の後端側の他方に接続される。スイッチ２７の前端側の他方は、電圧測定回路８の前端側に接続される。スイッチ２７の後端側は、コンデンサ１９の前端側に接続される。スイッチ２８の前端側は、コンデンサ１９の後端側に接続される。スイッチ２８の後端側の他方は、電圧測定回路８の前端側に接続される。
【００６４】
スイッチ２９の前端側の一方は、スイッチ２６の後端側の一方に接続される。スイッチ２９の前端側の他方は、スイッチ２８の後端側の一方に接続される。スイッチ２９の後端側は、電極２３の前端側に接続される。
【００６５】
電圧測定装置においては、スイッチ１５がスイッチ２５側に倒される。これと同時に、スイッチ２５がスイッチ１５側に倒される。これと同時に、スイッチ２６がスイッチ２９側に倒される。これと同時に、スイッチ２９がスイッチ２６側に倒される。
【００６６】
この際、コンデンサ１７は、電位Ｖｐと電位Ｖｇとにより電位Ｖａを持つ。その後、スイッチ２５とスイッチ２６とが電圧測定回路８側に倒される。この際、電圧測定回路８は、（Ｖｐ−Ｖｇ）／（Ｃａ／Ｃ１＋１＋Ｃａ／Ｃ２）を電位Ｖａとして演算する。
【００６７】
電圧測定装置においては、スイッチ１５がスイッチ２７側に倒される。これと同時に、スイッチ２７がスイッチ１５側に倒される。これと同時に、スイッチ２８がスイッチ２９側に倒される。これと同時に、スイッチ２９がスイッチ２８側に倒される。
【００６８】
この際、コンデンサ１９は、電位Ｖｐと電位Ｖｇとにより電位Ｖｂを持つ。その後、スイッチ２７とスイッチ２８とが電圧測定回路８側に倒される。この際、電圧測定回路８は、（Ｖｐ−Ｖｇ）／（Ｃｂ／Ｃ１＋１＋Ｃｂ／Ｃ２）を電位Ｖｂとして演算する。
【００６９】
その後、電圧測定回路８は、電位Ｖａと電位Ｖｃとから静電容量Ｃ１と静電容量Ｃ２とを消去する。具体的には、電圧測定回路８は、Ｖａ／（Ｃａ（（１／Ｖｂ−１／Ｖａ）／（Ｃａ／Ｖａ−Ｃｂ／Ｖｂ））＋１）を測定対象の電位差（Ｖｐ−Ｖｇ）として演算する。
【００７０】
以上で説明した実施の形態７によれば、信号コモン側の電位Ｖｐも非接触で測定しつつ、実施の形態３と同様に、測定状況が変化する場合でも、測定対象の電位差（Ｖｐ−Ｖｇ）の測定誤差を小さくすることができる。
【００７１】
なお、電圧測定回路８は、実施例１と同様に構成し、スイッチ（図示せず）を切り替えて、電位Ｖａと電位Ｖｂとを交互に測定してもよい。また、コンデンサ１７とコンデンサ１９との各々に対応して、２つの電圧測定回路８を設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
以上のように、この発明に係る電圧測定装置は、測定対象に対し、非接触で直流電圧を測定する際に利用できる。
【符号の説明】
【００７３】
１  導電体、  ２  誘電体、  ３  電極、  ４  コンデンサ、  ５  スイッチ、  ６  スイッチ、  ７  信号コモン、  ８  電圧測定回路、  ８ａ  差動アンプ、  ８ｂ  スイッチ、  ８ｃ  ホールドコンデンサ、  ８ｄ  バッファアンプ、  ９  コンデンサ、  １０  測定対象、  １１  コンデンサ、  １２  線路抵抗、  １３  電圧測定回路、  １４  コモン、  １５  スイッチ、  １６  スイッチ、  １７  コンデンサ、  １８  スイッチ、  １９  コンデンサ、  ２０  スイッチ、  ２１  導電体、  ２２  誘電体、  ２３  電極、  ２４  コンデンサ、  ２５  スイッチ、  ２６  スイッチ、  ２７  スイッチ、  ２８  スイッチ、２９  スイッチ
【図１】
2014155680.tif 000003
【図２】
2014155680.tif 000004
【図３】
2014155680.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年7月25日(2013.7.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の導電体に対向し得るように設けられた誘電体と、
前記誘電体に設けられた電極と、
前記電極と接続された際に前記電極の電位と１対１に相関する電位を保持する第１コンデンサと、
前記電極と接続された際に前記電極の電位と１対１に相関する電位を保持する第２コンデンサと、
前端側と一対の後端側を有し、前端側が前記電極に接続された第１スイッチと、
一対の前端側と後端側とを有し、前端側の一方が前記第１スイッチの後端側の一方に接続され、後端側が前記第１コンデンサに接続された第２スイッチと、
一対の前端側と後端側とを有し、前端側の一方が前記第１スイッチの後端側の他方に接続され、後端側が前記第２コンデンサに接続された第３スイッチと、
一対の前端側と後端側とを有し、前端側の一方が前記第２スイッチの前端側の他方に接続され、前端側の他方が前記第３スイッチの前端側の他方に接続された第４スイッチと、
を備えた電圧測定装置。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
前記第４スイッチの後端側が接続された電圧測定回路、を備えた請求項１に記載の電圧測定装置。
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
（削除）
【請求項６】
前記誘電体は、測定対象の２つの導電体にそれぞれ対向し得るように設けられた２つの誘電体を有し、
前記電極は、前記２つの誘電体にそれぞれ設けられた２つの電極を有し、
前記第１スイッチと前記第２スイッチと前記第３スイッチと前記第４スイッチとは、前記２つの電極のそれぞれに対応して設けられた請求項１又は請求項３に記載の電圧測定装置。
【請求項７】
前記第１コンデンサと前記第２コンデンサとは、前記２つの導電体の電位差と当該コンデンサの両端電圧との差が予め設定された値以下となるように、前記２つの導電体の一方と前記誘電体の一方と前記電極の一方とで決まる容量及び前記２つの導電体の他方と前記誘電体の他方と前記電極の他方とで決まる容量よりも小さい容量を有した請求項６に記載の電圧測定装置。
【請求項８】
（削除）
【手続補正書】
【提出日】平成28年8月9日(2016.8.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の導電体に対向し得るように設けられた誘電体と、
前記誘電体に設けられた電極と、
前記電極と接続された際に前記電極の電位と１対１に相関する電位を保持する第１コンデンサと、
前記電極と接続された際に前記電極の電位と１対１に相関する電位を保持する第２コンデンサと、
前端側と一対の後端側を有し、前端側が前記電極に接続された第１スイッチと、
一対の前端側と後端側とを有し、前端側の一方が前記第１スイッチの後端側の一方に接続され、後端側が前記第１コンデンサに接続された第２スイッチと、
一対の前端側と後端側とを有し、前端側の一方が前記第１スイッチの後端側の他方に接続され、後端側が前記第２コンデンサに接続された第３スイッチと、
一対の前端側と後端側とを有し、前端側の一方が前記第２スイッチの前端側の他方に接続され、前端側の他方が前記第３スイッチの前端側の他方に接続された第４スイッチと、
前記第４スイッチの後端側が接続され、前記第１スイッチが前記第１コンデンサの側に倒された場合の前記第１コンデンサの電位と前記第１スイッチが前記第２コンデンサの側に倒された場合の前記第２コンデンサの電位とから前記導電体と前記誘電体と前記電極とで決まる静電容量を消去して前記導電体の電位を演算する電圧測定回路と、
を備えた電圧測定装置。
【請求項２】
前記誘電体は、測定対象の２つの導電体にそれぞれ対向し得るように設けられた２つの誘電体を有し、
前記電極は、前記２つの誘電体にそれぞれ設けられた２つの電極を有し、
前記第１スイッチと前記第２スイッチと前記第３スイッチと前記第４スイッチとは、前記２つの電極のそれぞれに対応して設けられた請求項１に記載の電圧測定装置。
【請求項３】
前記第１コンデンサと前記第２コンデンサとは、前記２つの導電体の電位差と当該コンデンサの両端電圧との差が予め設定された値以下となるように、前記２つの導電体の一方と前記誘電体の一方と前記電極の一方とで決まる容量及び前記２つの導電体の他方と前記誘電体の他方と前記電極の他方とで決まる容量よりも小さい容量を有した請求項２に記載の電圧測定装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
この発明に係る電圧測定装置は、測定対象の導電体に対向し得るように設けられた誘電体と、前記誘電体に設けられた電極と、前記電極と接続された際に前記電極の電位と１対１に相関する電位を保持する第１コンデンサと、前記電極と接続された際に前記電極の電位と１対１に相関する電位を保持する第２コンデンサと、前端側と一対の後端側を有し、前端側が前記電極に接続された第１スイッチと、一対の前端側と後端側とを有し、前端側の一方が前記第１スイッチの後端側の一方に接続され、後端側が前記第１コンデンサに接続された第２スイッチと、一対の前端側と後端側とを有し、前端側の一方が前記第１スイッチの後端側の他方に接続され、後端側が前記第２コンデンサに接続された第３スイッチと、一対の前端側と後端側とを有し、前端側の一方が前記第２スイッチの前端側の他方に接続され、前端側の他方が前記第３スイッチの前端側の他方に接続された第４スイッチと、前記第４スイッチの後端側が接続され、前記第１スイッチが前記第１コンデンサの側に倒された場合の前記第１コンデンサの電位と前記第１スイッチが前記第２コンデンサの側に倒された場合の前記第２コンデンサの電位とから前記導電体と前記誘電体と前記電極とで決まる静電容量を消去して前記導電体の電位を演算する電圧測定回路と、を備えたものである。
【国際調査報告】
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