(57)【要約】  本開示の実施形態は、１つ以上の導体ワイヤ内で流れる電流を測定するための機構を提供する。本機構は、ワイヤのための開口部を有する筐体内に配列された磁気センサペアを使用することに基づき、各磁気センサペアは、２つの異なる方向の磁場を示す一対の信号を生成することができる。センサペアの出力は、１つ以上のワイヤを通って流れる電流（複数可）の測定値を導出するために使用されることができる。２つの異なる方向の磁場を測定することができる磁気センサペアの使用は、開口部内に配置された複数のワイヤにおける同時電流測定を可能にし、ワイヤ（複数可）の配置の正確な制御のための要求を緩和しながら電流測定の正確性を向上させ、浮遊磁場干渉の影響を低減し、ＡＣおよびＤＣ測定の両方を可能にし得る。
2021525358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのワイヤを通る電流の流れを測定する装置であって、
前記少なくとも１つのワイヤを受容するための開口部を含む筐体と、
前記筐体内に配列された複数の磁気センサペアであって、各磁気センサペアは、前記少なくとも１つのワイヤが前記開口部を通って延在するときに信号を生成するように構成されており、前記信号が
第１の方向の磁場を示す第１の信号と、
第２の方向の磁場を示す第２の信号と、を含む、複数の磁気センサペアと、
前記複数の磁気センサペアのうちの少なくとも２つ以上によって生成された前記信号に基づいて、前記少なくとも１つのワイヤ内の電流の測定値を導出するように構成されているハードウェアプロセッサと、を備える、装置。
【請求項２】
前記第１の方向が、前記第２の方向に垂直である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記複数の磁気センサペアの各々が、共通基準点に対して配列されて、各磁気センサペアについて、
前記第１の方向が、前記磁気センサペアのセンサ基準点と前記共通基準点とを接続する線に垂直であり、
前記第２の方向が、前記線に平行である、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記複数の磁気センサペアの全てについて、前記第１の方向と前記第２の方向との間の関係が同じである、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記第１の方向と前記第２の方向との間の前記関係は、前記第２の方向が、前記共通基準点から離れる方向を指し、前記第１の方向が、前記第２の方向の時計回り９０度の回転である、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記第１の方向と前記第２の方向との間の前記関係は、前記第２の方向が、前記共通基準点から離れる方向を指し、前記第１の方向が、前記第２の方向の反時計回り９０度の回転である、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記第１の方向と前記第２の方向との間の前記関係は、前記第２の方向が、前記共通基準点に向かう方向を指し、前記第１の方向が、前記第２の方向の時計回り９０度の回転である、請求項４に記載の装置。
【請求項８】
前記第１の方向と前記第２の方向との間の前記関係は、前記第２の方向が、前記共通基準点に向かう方向を指し、前記第１の方向が、前記第２の方向の反時計回り９０度の回転である、請求項４に記載の装置。
【請求項９】
前記少なくとも２つ以上の磁気センサペアが、第１の磁気センサおよび第２の磁気センサを含み、両方とも共通基準点に対して配列されて、
前記第１の磁気センサについて、前記第１の方向が、前記第１の磁気センサのセンサ基準点と前記共通基準点とを接続する線に対して第１の角度にあり、前記第２の方向が、前記第１の方向に対して垂直であり、前記第１の磁気センサの前記センサ基準点と前記共通基準点とを接続する前記線に対して第２の角度にあり、
前記第２の磁気センサについて、前記第１の方向が、前記第２の磁気センサのセンサ基準点と前記共通基準点とを接続する線に対して第３の角度にあり、前記第２の方向が、前記第１の方向に対して垂直であり、前記第２の磁気センサの前記センサ基準点と前記共通基準点とを接続する前記線に対して第４の角度にあるようにする、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１の角度が前記第３の角度に等しくなく、かつ前記第４の角度に等しくないときに、前記ハードウェアプロセッサが、前記第１の磁気センサと前記第２の磁気センサによって生成された前記信号に基づいて、前記少なくとも１つのワイヤ内の前記電流の前記測定値を導出する前または導出するときに、前記第１の角度と前記第３の角度との間の差を補償するか、または前記第１の角度と前記第４の角度との間の差を補償するように構成されている、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１の角度および前記第２の角度のいずれもゼロに等しくないときに、前記ハードウェアプロセッサが、前記第１の磁気センサによって生成された前記信号に基づいて、前記少なくとも１つのワイヤ内の前記電流の前記測定値を導出する前または導出するときに、前記第１の磁気センサの前記センサ基準点と前記共通基準点とを接続する前記線に対する平行状態からの前記第１の磁気センサの前記第１の方向または前記第２の方向のずれを補償するように構成されている、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記第３の角度および前記第４の角度のいずれもゼロに等しくないときに、前記ハードウェアプロセッサが、前記第２の磁気センサによって生成された前記信号に基づいて、前記少なくとも１つのワイヤ内の前記電流の前記測定値を導出する前または導出するときに、前記第２の磁気センサの前記センサ基準点と前記共通基準点とを接続する前記線に対する平行状態からの前記第２の磁気センサの前記第１の方向または前記第２の方向のずれを補償するように構成されている、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記磁気センサペアが、閉輪郭に沿って均一に配列されている、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
前記閉輪郭が、円形、楕円形、または四辺形である、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記複数の磁気センサペアのうちの１つ以上の各々が、第１および第２の磁気センサを含み、前記第１の磁気センサが、前記第１の信号を生成するように構成されており、前記第２の磁気センサが、前記第２の信号を生成するように構成されている、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１６】
前記筐体が、第１の面および反対の第２の面を有し、
前記複数の磁気センサペアのうちの１つ以上の各々の前記第１の磁気センサが、前記筐体の前記第１の面に設けられており、
前記複数の磁気センサペアのうちの１つ以上の各々の前記第２の磁気センサが、前記筐体の前記第２の面に設けられている、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記複数の磁気センサペアのうちの１つ以上の各々について、前記第１の磁気センサが、ギャップによって前記第２の磁気センサから分離している、請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
前記複数の磁気センサペアの前記第１の磁気センサが、前記複数の磁気センサペアの前記第２の磁気センサとインターリーブされている、請求項１５に記載の装置。
【請求項１９】
前記複数の磁気センサペアのうちの１つ以上の各々が、多軸磁気センサを含む、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２０】
前記複数の磁気センサペアが、ホール効果センサを含む、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２１】
前記複数の磁気センサペアが、異方性磁気抵抗センサ（ＡＭＲ）を含む、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２２】
前記複数の磁気センサペアが、巨大磁気抵抗センサ（ＧＭＲ）を含む、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２３】
前記複数の磁気センサペアが、トンネル磁気抵抗センサ（ＴＭＲ）を含む、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２４】
前記複数の磁気センサペアが、磁気光学センサを含む、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２５】
前記複数の磁気センサペアが、超伝導体電流センサを含む、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２６】
前記少なくとも１つのワイヤが第１のワイヤであり、
前記複数の磁気センサペアの各磁気センサペアは、前記第１のワイヤおよび第２のワイヤの両方が前記開口部を通って延在するときに前記信号を生成するように構成されており、
前記ハードウェアプロセッサは、前記複数の磁気センサペアのうちの少なくとも２つ以上によって生成された前記信号に基づいて、前記第２のワイヤ内の電流の測定値を導出するようにさらに構成されている、請求項１〜２５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２７】
前記データ処理システムによって導出された前記第２のワイヤ内の前記電流の前記測定値と、前記第１のワイヤ内の前記電流の前記測定値とのグラフィック表現を表示するように構成されている表示ユニットをさらに備える、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記表示ユニットが、前記第１のワイヤおよび前記第２のワイヤの相対位置を表示するようにさらに構成されている、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記ハードウェアプロセッサによって導出される前記少なくとも１つのワイヤ内の前記電流の前記測定値のグラフィック表現を表示するように構成されている出力デバイスをさらに備える、請求項１〜２８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３０】
少なくとも１つのワイヤを通る電流の流れを測定するための装置を動作させるための方法であって、
前記装置の筐体内の開口部内に前記ワイヤを囲んで、前記ワイヤが前記開口部を通って延在するようにし、前記開口部が、１つ以上のワイヤを受容するためのものであり、前記筐体が、その中またはその上に配列された複数の磁気センサペアを含む、囲むことと、
前記装置のハードウェアプロセッサを使用して、前記ワイヤが前記開口部内に囲まれている間に前記複数の磁気センサペアによって生成された信号を受信することであって、前記複数の磁気センサペアの各磁気センサペアによって生成された信号が、
第１の方向の磁場を示す第１の信号と、
第２の方向の磁場を示す第２の信号と、を含む、受信することと、
前記ハードウェアプロセッサを使用して、前記複数の磁気センサペアのうちの少なくとも２つ以上によって生成された前記信号に基づいて、前記ワイヤ内の電流の測定値を導出することと、を含む、方法。
【請求項３１】
前記ワイヤが、第１のワイヤであり、前記方法がさらに、第２のワイヤ内の電流を決定するためのものであり、前記方法が、
前記第２の導体を前記開口部で囲んで、前記第２のワイヤが前記開口部を通って延在するようにする、囲むことと、
前記ハードウェアプロセッサを使用して、前記第１のワイヤおよび前記第２のワイヤの両方が前記開口部内に囲まれている間に、前記複数の磁気センサペアによって生成された信号を受信することと、
前記ハードウェアプロセッサを使用して、前記複数の磁気センサペアのうちの少なくとも２つ以上によって生成された前記信号に基づいて、前記第２のワイヤ内の電流の測定値を導出することと、をさらに含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
ワイヤ内の電流を決定するための方法であって、
１つ以上のワイヤを受容するための開口部を有する筐体内に配列された複数の磁気センサペアに、前記ワイヤが前記開口部を通って延在するときに、信号を生成させることであって、各磁気センサペアからの前記信号が、
第１の方向の磁場を示す第１の信号と、
第２の方向の磁場を示す第２の信号と、を含む、生成させることと、
ハードウェアプロセッサを使用して、前記複数の磁気センサペアのうちの少なくとも２つ以上によって生成された前記信号に基づいて、前記ワイヤ内の電流の測定値を導出することと、を含む、方法。
【請求項３３】
ワイヤ内の電流を決定するための方法であって、
１つ以上のワイヤを受信するための開口部を有する筐体内に配列された複数の磁気センサペアによって生成された信号を受信することであって、前記信号が、前記ワイヤが前記開口部を通って延在している間に生成され、各磁気センサペアからの前記信号が、
第１の方向の磁場を示す第１の信号と、
第２の方向の磁場を示す第２の信号と、を含む、受信することと、
前記複数の磁気センサペアのうちの少なくとも２つ以上によって生成された前記信号に基づいて、前記ワイヤ内の電流の測定値を導出することと、を含む、方法。
【請求項３４】
マルチ導体ケーブルを通る電流の流れを測定するための装置であって、
マルチ導体ケーブルを受容するように構成されている開口部を含む筐体と、
前記開口部の周囲に配列され、第１の方向の磁場強度を測定するように構成されている第１の磁気センサと、
前記開口部の周囲に配列され、第２の方向の磁場強度を測定するように構成されている第２の磁気センサと、
前記第１の磁気センサおよび前記第２の磁気センサからの出力に基づいて、前記マルチ導体ケーブルの単一の導体を通って流れる電流を決定するように構成されているプロセッサと、を備える、装置。
【請求項３５】
前記プロセッサが、前記第１の磁気センサおよび前記第２の磁気センサからの前記出力に基づいて、前記マルチ導体ケーブルの第２の個々の導体を通って流れる電流を決定するようにさらに構成されている、請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
前記第１の磁気センサが、異方性磁気抵抗性センサを含む、請求項３４に記載の装置。
【請求項３７】
前記プロセッサが、前記単一のワイヤを通って流れる前記電流を計算するための非線形演算に基づいて、前記単一の導体を通って流れる前記電流を決定するように構成されている、請求項３４に記載の装置。
【請求項３８】
前記プロセッサが、最小二乗フィッティング演算に少なくとも部分的に基づいて、前記単一の導体を通って流れる前記電流を決定するように構成されている、請求項３４に記載の装置。
【請求項３９】
前記第１の磁気センサのうちの磁気センサと前記プロセッサとの間の信号経路内にアナログフロントエンドおよびアナログデジタル変換器をさらに備える、請求項３４に記載の装置。
【請求項４０】
前記第１の方向が、前記第２の方向に実質的に直交する、請求項３４に記載の装置。
【請求項４１】
前記第１の磁気センサおよび前記第２の磁気センサが、前記筐体内に配設されている、請求項３４に記載の装置。
【請求項４２】
前記第１の磁気センサが、４つの磁気センサを含む、請求項３４に記載の装置。
【請求項４３】
前記４つの磁気センサが、ホイートストンブリッジ構成で配設されている、請求項４２に記載の装置。
【請求項４４】
前記プロセッサが、前記第１の磁気センサおよび前記第２の磁気センサのうちの少なくともいくつかによって測定された１つ以上の磁場強度の決定、ならびにターゲット測定領域内の前記単一の導体の位置の決定に少なくとも部分的に基づいて、前記単一の導体を通って流れる前記電流を決定するように構成されている、請求項３４に記載の装置。
【請求項４５】
マルチ導体ケーブルを通って流れる電流を測定する方法であって、
ターゲット測定ゾーン内のマルチ導体ケーブルの第１のワイヤおよび第２のワイヤの投影位置を決定することと、
第１の投影電流値を前記第１のワイヤに、第２の投影電流値を前記第２のワイヤに割り当てることと、
前記第１のワイヤを通って流れる第１の電流および前記第２のワイヤを通って流れる第２の電流によって生成される磁場の磁場強度を測定することであって、前記磁場強度が、前記ターゲット測定ゾーンの周囲に配列された磁気センサのセットを使用して測定される、測定することと、
前記第１のワイヤの前記投影位置および前記第２のワイヤの前記投影位置に少なくとも部分的に基づいて、予想磁場強度を決定することと、
前記測定された磁場強度および前記予想磁場強度に少なくとも部分的に基づいて誤差値を決定することと、
前記誤差値が誤差閾値を満たさないと決定されたときに、前記第１のワイヤの前記投影位置を調整することと、
前記誤差値が確かに前記誤差閾値を満たすと決定されたときに、前記第１のワイヤの前記投影位置および前記磁場強度に少なくとも部分的に基づいて、前記第１のワイヤを流れる前記第１の電流の電流値を決定することと、を含む、方法。
【請求項４６】
前記マルチ導体ケーブルが、少なくとも２つのワイヤを含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記第１の投影電流値および前記第２の投影電流値が、同じ大きさであるが、反対の位相を有する、請求項４５に記載の方法。
【請求項４８】
前記磁場が、前記第１のワイヤを通って流れる前記第１の電流によって生成された第１の磁場、および／または前記第２のワイヤを通って流れる前記第２の電流によって生成された第２の磁場の集約である、請求項４５に記載の方法。
【請求項４９】
前記誤差値が前記誤差閾値を満たさないと決定されたときに、前記第２のワイヤの前記投影位置を調整することをさらに含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項５０】
前記誤差値が前記誤差閾値を満たすと決定されたときに、前記第２のワイヤの前記投影位置および前記磁場強度に少なくとも部分的に基づいて、前記第２のワイヤを通って流れる前記第２の電流の第２の電流値を決定することをさらに含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項５１】
前記磁気センサのセットが、第１の磁気センサおよび第２の磁気センサを含み、前記第１の磁気センサが、第１の方向の前記磁場強度を測定するように構成されており、前記第２の磁気センサが、第２の方向の前記磁場強度を測定するように構成されている、請求項４５に記載の方法。
【請求項５２】
前記マルチ導体ケーブルの前記第１のワイヤおよび前記第２のワイヤの前記投影位置を決定することが、前記第１のワイヤに第１のデフォルト位置を割り当て、前記第２のワイヤに第２のデフォルト位置を割り当てることを含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項５３】
前記誤差値が前記誤差閾値を満たす点における前記第１のワイヤの前記投影位置を決定するために最小二乗フィッティング演算を行うことをさらに含む、請求項４５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、「ＣＯＮＴＡＣＴＬＥＳＳ  ＣＵＲＲＥＮＴ  ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ  ＵＳＩＮＧ  ＭＡＧＮＥＴＩＣ  ＳＥＮＳＯＲＳ」と題する、２０１８年３月２３日に出願された米国仮特許出願第６２／６４７，０４４号の利益および優先権を主張し、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
［技術分野］
本開示は、一般に、電流の測定に関し、より具体的には、磁気センサを使用して導体ワイヤを流れる電流の測定を伴うデバイスおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
非接触方式（例えば、ワイヤと接触することなく、またはワイヤを遮断することなく）で実行される導体ワイヤを介した電流の測定は、住宅用途、産業用途、および自動車用途などの多くの用途において、診断、操作、および保護目的に有用である。磁気センサを使用した電気クランプメータおよび他の電流測定装置、例えば、ホール効果センサは、この目的に使用され得る。しかしながら、磁気センサを使用した電流測定は、様々な課題を提示している。１つの課題は、電流測定装置に対するワイヤの配置を精密に制御することなく、正確な測定を達成することである。加えて、ワイヤを通って流れる電流の正確な測定は、近くに位置する他の電流担持ワイヤがあるときに、困難となる可能性があり、これは、そのような他のワイヤを通って流れる電流が所望の電流測定に干渉する可能性があるためである。他の課題としては、複数のワイヤを通じた同時電流測定、交流（ＡＣ）測定および直流（ＤＣ）測定の両方を実行する能力、ならびに狭い空間で使用するにはかさばりすぎない電流測定装置を提供する能力が挙げられる。
【０００４】
これらの課題のうちの１つ以上について改善することができる磁気センサを使用した非接触電流測定のための技術が望ましいであろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明は、
少なくとも１つのワイヤを通る電流の流れを測定する装置であって、
前記少なくとも１つのワイヤを受容するための開口部を含む筐体と、
前記筐体内に配列された複数の磁気センサペアであって、各磁気センサペアは、前記少なくとも１つのワイヤが前記開口部を通って延在するときに信号を生成するように構成されており、前記信号が
第１の方向の磁場を示す第１の信号と、
第２の方向の磁場を示す第２の信号と、を含む、複数の磁気センサペアと、
前記複数の磁気センサペアのうちの少なくとも２つ以上によって生成された前記信号に基づいて、前記少なくとも１つのワイヤ内の電流の測定値を導出するように構成されているハードウェアプロセッサと、を備える、装置を提供する。
【０００６】
本開示ならびにその特徴および利点のより完全に理解するために、添付の図面と併せて以下の説明を参照し、同様の参照番号は同様の部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本開示のいくつかの実施形態による、例示的な電流測定システムを図示するブロック図を提供する。
【図２】本開示のいくつかの実施形態による、１つ以上のワイヤ内の電流を測定するための例示的な装置を図示するブロック図を提供する。
【図３】本開示の様々な実施形態による、１つ以上のワイヤ内の電流を測定するための例示的な装置内のセンサペアの配列の異なる例を提供する。
【図４】本開示の様々な実施形態による、１つ以上のワイヤ内の電流を測定するための例示的な装置内のセンサペアの配列の異なる例を提供する。
【図５】本開示の様々な実施形態による、１つ以上のワイヤ内の電流を測定するための例示的な装置内のセンサペアの配列の異なる例を提供する。
【図６】本開示の様々な実施形態による、１つ以上のワイヤ内の電流を測定するための例示的な装置内のセンサペアの配列の異なる例を提供する。
【図７】本開示の様々な実施形態による、１つ以上のワイヤ内の電流を測定するための例示的な装置内のセンサペアの配列の異なる例を提供する。
【図８】本開示の様々な実施形態による、１つ以上のワイヤ内の電流を測定するための例示的な装置内のセンサペアの配列の異なる例を提供する。
【図９】本開示のいくつかの実施形態による、少なくとも１つの導体ワイヤを通る電流の流れを測定するための装置を動作させる例示的な方法のフローチャートを提示する。
【図１０】本開示のいくつかの実施形態による、少なくとも１つの導体ワイヤを通る電流の流れを決定する例示的なプロセスのフローチャートを提示する。
【図１１】本開示のいくつかの実施形態による、１つ以上のセンサペアが配置され得る例示的な輪郭、輪郭内部の例示的なワイヤ、および例示的なセンサペアを図示する。
【図１２】本開示のいくつかの実施形態による、１つ以上のセンサペアが配置され得る例示的な輪郭、輪郭内部の例示的なワイヤ、および例示的なセンサペアを図示する。
【図１３】本開示のいくつかの実施形態による、１つ以上のセンサペアが配置され得る例示的な輪郭、輪郭内部の例示的なワイヤ、および例示的なセンサペアを図示する。
【図１４】（Ａ）および（Ｂ）は、本開示のいくつかの実施形態による、電流測定装置の筐体の異なる側面上の第１および第２のセットのセンサの配列の例を提供する。
【図１５】本開示のいくつかの実施形態による、電流測定プロセスとともに使用され得るレーベンバーグ−マルカート動作の例を提示する。
【図１６】本開示のさらに別の実施形態による、少なくとも１つの導体ワイヤを通る電流の流れを判定する例示的なプロセスのフローチャートを提示する。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
［本開示の例示的実施形態の説明］
＜概要＞
本開示のシステム、方法、およびデバイスは、各々いくつかの革新的な態様を有し、これらのうちの１つが、本明細書に開示される全ての所望される属性に単独で責任を負うものではない。本明細書で説明される主題の１つ以上の実施態様の詳細は、以下の説明および添付の図面に記述されている。
【０００９】
本開示の実施形態は、１つ以上の導体ワイヤ内で流れている可能性がある電流を評価するための機構を提供する。具体的には、本明細書に開示される実施形態は、１つ以上の導体ワイヤ内の電流の流れを非接触的に測定するために、電流測定装置の筐体内に特定の構成で配列された、例えばＡＭＲセンサなどの磁気センサを使用する。例示的な筐体は、測定される１つ以上の導体ワイヤを受容するための開口部を含んでよく、磁気センサが開口部の周囲に配置される。測定の間、開口部は、例えば、ワイヤ（複数可）が開口部を通って延びるように、１つ以上の導体ワイヤの少なくとも一部分の周囲に設けられてもよいし、または囲んでもよい。磁気センサの測定された出力は、１つ以上の導体ワイヤの各々を通って流れている可能性がある電流（複数可）を評価するために、非線形解法計算を使用して組み合わせられ得る。本明細書で使用される「電流（複数可）を評価する」とは、例えば、開口部内に設けられた１つ以上の導体ワイヤの各々について、電流の大きさ、電流の流れの方向、および測定される電流担持導体ワイヤの（開口部内の）位置のうちの１つ以上などの電流に関する１つ以上の測定値を決定または推定することを指す。
【００１０】
本明細書に開示される実施形態は、住宅用途および産業用途に使用されるものなどのマルチ導体ケーブル内の電流を評価するために特に有利であってもよい。マルチ導体ケーブルでは、ホット、ニュートラル、およびグラウンドの３つの導体が存在することができ、本開示の実施形態は、これらの導体のうちの１つ以上の電流の評価を可能にする。最も一般的に使用されるマルチ導体ケーブルのうちの１つは、ロメックス（登録商標）ワイヤと呼ばれており、耐熱および耐火性があり、取り付けが簡単で、比較的安価とすることができる。ロメックスは現在一戸建て住宅用途で使用されている一般的なタイプのワイヤであり、過去４０年間幅広く使用されている。しかしながら、本開示は、ロメックスワイヤに固有ではなく、他のタイプのマルチ導体ケーブルを測定するために使用され得ると理解されたい。概して、本開示は、３ワイヤマルチ導体ケーブルに限定されず、本明細書に開示される実施形態は、個々のワイヤまたはマルチ導体ケーブル、もしくは単に、２つのワイヤ、４つのワイヤ、または任意の他の数のワイヤを含み得る導体ワイヤの集合における電流を評価するために使用され得る。
【００１１】
いくつかの実施形態では、本明細書に開示される機構は、ワイヤのための開口部を備えた筐体内の磁気センサのペアを使用し、各磁気センサペアは、２つの異なる方向の磁場を示す一対の信号を生成することができる（すなわち、一対の信号のうちの第１の信号は、第１の方向の磁場を示してもよく、一対の信号のうちの第２の信号は、第１の方向とは異なる第２の方向の磁場を示してもよい）。磁気センサペアと通信するハードウェアプロセッサは、センサペアの出力を使用して、例えば、電流の大きさ、電流の方向、または開口部内の導体ワイヤの位置など、１つ以上のワイヤを通って流れている可能性がある電流（複数可）に関する１つ以上の測定値を導出するように構成され得る。実施形態のいくつかは、第１および第２の方向が互いに垂直である例について本明細書で説明される。しかしながら、これらの説明は、適切な補償がプロセッサによって実装され得るように、プロセッサがその関係に関する情報を有する限り、第１および第２の方向が互いに垂直である以外の任意の他の関係を有し得る実施形態に適用可能である。
【００１２】
いくつかの実施形態では、異なる磁気センサペアの第１の方向（したがって、第２の方向、これは第２の方向が第１の方向に特定の既知の関係を有するため）は、特定の共通基準点に対して同じ方式で配向される。しかしながら、そうでない場合、プロセッサは、互いにおよび共通基準点に対する異なる磁気センサペアの配向の違いを補償するように構成され得る。各々が、２つの方向、例えば、実質的に互いに垂直な２つの方向で磁場を測定することができる磁気センサペアの使用は、以下の利点のうちの１つ以上を達成し得る。すなわち、開口部内に配置される複数のワイヤにおける同時電流測定を可能にし、開口部内のワイヤ（複数可）の配置に対する電流測定の感度を低減し（すなわち、ワイヤ（複数可）の配置の精密な制御のための要求を緩和しながら電流測定の正確性を向上させる）、浮遊磁気干渉（例えば、地球の磁場または電流測定装置の近傍における他の電流担持ワイヤの磁場）の影響を低減し、測定ゾーンを拡張し、ならびにＡＣ測定およびＤＣ測定の両方を可能にする。
【００１３】
本開示の一態様は、少なくとも１つの導体ワイヤを通る電流の流れを測定するための装置を提供する。装置は、少なくとも１つのワイヤを受信するための開口部を有する筐体と、複数の磁気センサペアと、ハードウェアプロセッサとを含んでよい。複数の磁気センサペアは、筐体内に配列されてもよく（すなわち、筐体上または筐体内に少なくとも部分的に配列されてもよく）、例えば筐体の開口部の周りに位置付けられてもよい。各磁気センサペアは、少なくとも１つのワイヤが開口部を通って延びるとき（例えば、ワイヤの少なくとも一部分が開口部内に配置されるとき）に信号を生成するように構成されてもよく、信号は、第１の方向の磁場を示す第１の信号（例えば、第１の電圧または第１の電流）と、第２の方向の磁場を示す第２の信号（例えば、第２の電圧または第１の電流）を含む。ハードウェアプロセッサは、複数の磁気センサペアのうちの少なくとも２つ以上によって生成された信号に基づいて、少なくとも１つのワイヤ内の電流（ワイヤを流れていてもよい電流）の測定値を導出するように構成されてもよい。
【００１４】
本開示の他の態様は、そのような装置を動作させるための方法および少なくとも１つの導体ワイヤ内の電流を判定するための方法を提供する。
【００１５】
当業者に理解されるように、本開示の態様、特に本明細書で提案される磁気センサペアを使用する電流測定の態様は、様々な方式、例えば、方法、システム、コンピュータプログラム製品、またはコンピュータ可読記憶媒体として具体化され得る。したがって、本開示の態様は、完全にハードウェアの実施形態、完全にソフトウェアの実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）、または本明細書で一般に全て「回路」、「モジュール」、または「システム」と称され得るソフトウェアおよびハードウェアの態様を組み合わせた実施形態をとってもよい。”本開示に説明される機能は、１つ以上のコンピュータの１つ以上のハードウェア処理ユニット、例えば１つ以上のマイクロプロセッサによって実行されるアルゴリズムとして実装され得る。様々な実施形態において、本明細書で説明される方法の各々の異なるステップおよびステップの一部分は、異なる処理ユニットによって実行され得る。さらに、本開示の態様は、コンピュータ可読プログラムコードが具体化されている、例えば、記憶されている、好ましくは非一時的な、１つ以上のコンピュータ可読媒体（複数可）中に具体化された、コンピュータプログラム製品の形態をとってもよい。様々な実施形態において、そのようなコンピュータプログラムは、例えば、既存のデバイスおよびシステム（例えば、既存の磁気センサおよび／またはそれらのコントローラなど）にダウンロード（更新）され得るか、またはこれらのデバイスおよびシステムの製造時に記憶され得る。
【００１６】
以下の詳細な説明は、具体的な特定の実施形態の様々な説明を提示する。しかしながら、本明細書で説明される革新は、例えば、特許請求の範囲または選択された実施例によって定義され、網羅されるように、多くの異なるやり方で具体化され得る。以下の説明では、同様の参照番号が同一または機能的に類似する要素を示すことができる図面を参照する。図面に図示される要素は必ずしも縮尺通りに描画されるとは限らないことを理解されたい。さらに、特定の実施形態は、図面に図示されるよりも多くの要素および／または図面に図示される要素のサブセットを含むことができると理解されるだろう。さらに、いくつかの実施形態は、２つ以上の図面から特徴の任意の好適な組み合わせを組み込むことができる。
【００１７】
本開示の他の特徴および利点は、以下の説明および特許請求の範囲から明らかであろう。
【００１８】
［例示的な電流測定システム／デバイス］
電流担持ワイヤは、電流の流れる方向に対する直交面内で磁場を生成する。磁場の測定は、ワイヤ内で流れる電流の大きさを推定するために使用され得る。例えば、ホール効果センサは、ロレンツ効果を使用して磁場を測定するために使用されることができ、異方性磁気抵抗性（ＡＭＲ）センサは、垂直磁場に比例する抵抗率の変化に基づいて磁場を測定することができる。ホール効果センサおよび／またはＡＭＲセンサなどの磁気センサを使用することによって、ワイヤを通る電流を測定することに関する特定の課題は、本開示の様々な態様に従って克服され得る。例えば、本明細書で説明される実施形態は、近傍電流担持ワイヤからの磁場干渉に関する課題を克服することができる。別の例として、本明細書で説明される実施形態は、固定されていない電流担持ワイヤの位置に関する課題を克服することができる。電流搬送ワイヤから距離で磁場強度が逆に下がるはずであるため、ワイヤから距離は、磁気センサを使用してワイヤを流れる電流を推定することに大きな影響を与える可能性がある。さらに、ホール効果および／またはＡＭＲセンサなどの特定の磁気センサを使用して、本明細書に開示される装置は、ＡＣおよびＤＣの両方の測定を正確に行うために使用され得る出力を生成することができる。
【００１９】
本明細書に開示される実施形態は、開口部内に配置される複数のワイヤ内の同時電流測定を可能にし得る電流測定デバイスを提示する。例えば、本明細書で開示される実施形態は、マルチ導体ケーブルの電流測定を可能にしてもよい。いくつかの実施形態では、このようなマルチ導体ケーブルは、電流源から流れる電流のための電流経路を含むホットワイヤ、電流の流れのための戻り経路を含むニュートラルワイヤ、およびアースグラウンドに接続されたグラウンドワイヤである裸銅ワイヤを含んでもよい。ホット導体およびニュートラル導体は、典型的には反対の電流の流れを有し、これにより、２つの電流の流れによって生成される磁場が少なくとも一次でキャンセルされ得る。しばしば、ホット導体およびニュートラル導体内の電流の流れは、同じ大きさである。一部の残留磁場強度が、ホットケーブルとニュートラルケーブルとの間の間隔の関数として存在することがある。間隔が不明であり、変動する可能性があるため、従来の電流感知アプローチを使用することは、困難であり、しばしば実現不可能であることがある。したがって、現在利用可能なマルチ導体ケーブルのための既存の非接触電流感知ソリューションは存在しない。
【００２０】
さらに、本明細書における実施形態の開示は、浮遊場干渉を低減しながら測定ゾーンを拡大し得る電流測定デバイスを提示する。したがって、ワイヤの電流は、ワイヤの精密な位置決めなしに、かつ浮遊場からの影響なしにまたは影響が低減されて測定され得る。有利には、特定の実施形態では、電流測定デバイスの測定ゾーンを拡大することによって、特定の点または軸内に決定的に位置することができないワイヤが、電流測定プロセス中に正確に測定され得る。
【００２１】
図１は、本開示のいくつかの実施形態による例示的な電流測定システム１００を図示するブロック図を提供する。図１に示すように、電流測定システム１００は、電流測定ユニット１０４を有する移動電流測定装置であってもよい電流測定装置１０２を含んでもよい。電流測定ユニット１０４は、磁気センサペア１０６およびプロセッサ１０８、例えば、ハードウェアプロセッサを含んでもよい。電流測定装置１０２は、メモリ１１０および電源１１２をさらに含んでよい。いくつかの実施形態では、電流測定システム１００はまた、出力デバイス１１４、入力デバイス１１６、およびネットワークアダプタ１１８のうちの１つ以上を含んでもよい。
【００２２】
磁気センサペア１０６は、その近傍で総磁場を感知するように構成されている磁気センサペアであってもよく、磁場の少なくとも一部は、電流測定ユニット１０４のターゲット測定ゾーン内に配置された１つ以上のワイヤを流れる電流によって生成されることに起因し得る。
【００２３】
ＡＭＲセンサなどの磁気センサは、それらの内部磁化に関して所与の方向の磁場強度を感知することができる。本明細書で使用される場合、「磁気センサペア」という用語は、２つの異なる方向の磁場強度を感知することができる個々の磁気センサのペア（例えば、ＡＭＲセンサのペア）、または２つの異なる方向で磁場強度を感知することができる単一の磁気センサペア（例えば、単一の多軸ＡＭＲセンサ）のいずれかを指す。本明細書に開示される磁気センサペア１０６の実施形態は、ＡＭＲセンサに限定されず、巨大磁気抵抗性（ＧＭＲ）センサ、トンネル磁気抵抗性（ＴＭＲ）センサ、コロサル磁気抵抗性（ＣＭＲ）センサ、および並外れた磁気抵抗性（ＥＭＲ）センサを含むがこれらに限定されない、他の種類のセンサを使用することができる。いくつかの実施形態では、磁気センサペア１０６は、磁場に応答して変化する抵抗を有する任意の磁気抵抗性（ｘＭＲ）センサを含んでもよい。いくつかの実施形態では、磁気センサペア１０６は、磁気光学センサまたは超伝導電流センサを含んでもよい。
【００２４】
センサペア１０６の各々は、２つの異なる方向の磁場を感知してもよく、したがって、異なる方向の磁場を示す信号のペアを生成する。すなわち、信号のペアの第１の信号は、第１の方向の磁場を示し、信号のペアの第２の信号は、第２の方向の磁場を示す。例えば、いくつかの実施形態では、第２の方向は、第１の方向に垂直であってもよい。上述のように、２つの異なる方向で磁場を感知するために、センサペア１０６の各々は、２つの個々の磁場センサ（すなわち、２つの個々の磁場センサ回路）を含み、各々異なる方向の磁場の測定を実行するか、または複数の軸に沿って、すなわち、２つ（以上）の異なる方向の磁場を測定することができる多軸センサペア（すなわち、単一の磁場センサ回路）であってもよい。以下、「センサ」および「センサ回路」という用語は、互換的に使用されてもよい。
【００２５】
センサペア１０６は、現在の測定ユニット１０４の筐体内、特に筐体内の開口部の周囲に配置されてもよく、この開口部は、以下でより詳細に説明されるターゲット測定ゾーンを規定すると見なされてもよい。図に図示されるいくつかの実施形態では、複数のセンサペア１０６は、８つのセンサペアを含むことができる。しかしながら、本開示は、そのようなものに限定されず、様々な実施形態において、より多くまたはより少ないセンサペア１０６が、電流測定装置１０２に含まれてもよい。例えば、いくつかの実施形態は、センサペアの数のうちとりわけ、４つのセンサペア１０６または１２のセンサペア１０６を含んでもよい。センサペア１０６は、以下でより詳細に説明されるように、ターゲット測定ゾーンの中心またはターゲット測定ゾーン内のある特定の共通基準点に対して、ターゲット測定ゾーンの周囲の複数の距離および複数の配向で配置されてもよい。さらに、磁気センサペアが個々の磁気センサを含む実施形態では、そのような個々のセンサは、互いに別々に筐体内に配置されてもよい。例えば、第１の方向の磁場を検出するように構成されている一部または全ての磁気センサ（そのようなセンサは、「第１のセンサ」と呼ばれることがある）は、筐体の一方側／面に設けられ得る一方で、第２の方向の磁場を検出するように構成されている一部または全ての磁気センサ（そのようなセンサは、「第２のセンサ」と呼ばれることがある）は、筐体の他方側／面に設けられ得る。別の例では、第１および第２のセンサは、交差方式で開口部の周りに設けられてもよく、すなわち、１つ以上の第１のセンサに続いて１つ以上の第２のセンサ、再び１つ以上の第１のセンサなどが続き、いくつかのギャップ／距離でそれぞれ２つのセンサが分離されている。例えば、このような交差センサは、開口部の周りに円形に設けられてもよい。
【００２６】
いくつかの実施形態では、磁気センサペア１０６の少なくともいくつかの磁気センサは、ホイートストンブリッジとして構成されているセンサのセットを含んでもよい。例えば、磁気センサペア１０６の各磁気センサは、ホイートストンブリッジとして構成されているセンサ、例えば４つのセンサのセットを含んでもよい。これらのセンサをホイートストンブリッジで構成すると、出力電圧が所与の方向の磁場強度に比例する磁場センサシステムを作成する。いくつかの実施形態では、磁気センサペア１０６の少なくともいくつかの磁気センサは、ハーフホイートストンブリッジとして構成されているセンサのセットを含んでもよい。
【００２７】
センサペア１０６は、センサの位置における２つの異なる方向のフィールド強度に比例する電圧を出力することができる。これらの測定電圧は、センサから受信した第１および第２の信号を調節することができるアナログフロントエンド（図１に特に示さず）に提供され得る。特定の実施形態では、センサから受信した信号を調節することで、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）（図１に特に示さず）などの後続の回路に信号を提供することが可能になる。いくつかの実施形態では、調節された信号をそれぞれの方向のフィールド強度に対応するデジタル信号をプロセッサ１０８（例えば、マイクロコントローラ）に提供することができる多重化ＡＤＣに提供することができる。
【００２８】
いくつかの実施形態では、プロセッサ１０８は、本明細書で論じられるような活動、特に磁気センサペア１０６を使用した電流測定に関する活動を行うためのソフトウェアまたはアルゴリズムを実行することができる。プロセッサ１０８は、電流測定ユニット１０４または電流測定装置１０２を、１つ以上の相互接続またはバスを介して他のシステム素子に通信可能に結合するように構成されてもよい。そのようなプロセッサは、非限定的な例を介して、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、または仮想マシンプロセッサを含む、プログラマブル論理を提供するハードウェア、ソフトウェア、またはファームウェアの任意の組み合わせを含んでもよい。プロセッサ１０８は、例えば、直接メモリアクセス（ＤＭＡ）構成でメモリ１１０に通信可能に結合されてもよく、プロセッサ１０８は、メモリ１１０から読み出しまたはメモリ１１０に書き込みしてもよい。メモリ１１０は、ダブルデータレート（ＤＤＲ）ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、同期ＲＡＭ（ＳＲＡＭ）、動的ＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、フラッシュ、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、光学媒体、仮想メモリ領域、磁気もしくはテープメモリ、または任意の他の適切な技術を含む、任意の好適な揮発性または不揮発性メモリ技術を含んでもよい。特に指定がない限り、本明細書で論じられるメモリ要素のいずれかは、広義の用語「メモリ」に包含されるものとして解釈されるべきである。測定され、処理され、追跡され、またはセンサペア１０６、プロセッサ１０８、メモリ１１０、出力デバイス１１４、または入力デバイス１１６に送信されるもしくはこれらから送信される情報は、任意のデータベース、レジスタ、制御リスト、キャッシュ、または記憶構造内に提供されることができ、これらの全ては任意の好適なタイムフレームで参照され得る。任意のそのような記憶オプションは、本明細書で使用される場合、広義の用語「メモリ」に含まれてもよい。同様に、本明細書で説明される任意の潜在的な処理要素、モジュール、および機械は、広義の用語「プロセッサ」に包含されるものとして解釈されるべきである。図１に示される要素の各々、例えば、センサペア１０６およびプロセッサ１０８はまた、ネットワーク環境においてでデータまたは情報を受信、送信、および／またはそれ以外の方法で通信するための好適なインターフェースを含むことができる。
【００２９】
ある特定の例示的な実施態様では、本明細書に概説されるような複数の磁気センサペアを使用した非接触電流測定のための機構は、非一時的な媒体を含み得る１つ以上の有形媒体に符号化されるロジック、例えばＡＳＩＣにおいて提供される組み込みロジック、ＤＳＰ命令、プロセッサによって実行されるソフトウェア（潜在的にオブジェクトコードおよびソースコードを含む）、または他の同様の機械などにおいて実装され得る。これらの例のいくつかでは、例えば、図１に示されるメモリ１１０などのメモリ要素は、本明細書で説明される動作に使用されるデータまたは情報を記憶することができる。これには、メモリ要素が、本明細書で説明される活動を行うために実行されるソフトウェア、ロジック、コード、またはプロセッサ命令を記憶することができることが含まれる。プロセッサは、本明細書に詳述される動作を達成するためのデータまたは情報に関連付けられた任意の種類の命令を実行することができる。一例では、例えば、図１に示されるプロセッサ１０８などのプロセッサは、ある状態またはモノから別の状態またはモノへ要素または物品（例えば、データ）を変換することができる。別の例では、本明細書に概説される活動は、固定ロジックまたはプログラマブルロジック（例えば、プロセッサによって実行されるソフトウェア／コンピュータ命令）で実装されてもよく、本明細書で識別される要素は、デジタル論理、ソフトウェア、コード、電子命令、またはそれらの任意の好適な組み合わせを含む、何らかの種類のプログラマブルプロセッサ、プログラマブルデジタルロジック（例えば、ＦＰＧＡ、ＤＳＰ、消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ））またはＡＳＩＣであり得る。
【００３０】
メモリ１１０は、例えば、ローカルメモリおよび１つ以上のバルク記憶デバイスなどの１つ以上の物理メモリデバイスを含んでもよい。ローカルメモリは、プログラムコードの実際の実行中に一般的に使用されるランダムアクセスメモリまたは他の非永続的メモリデバイス（複数可）を指してもよい。バルク記憶デバイスは、ハードドライブまたは他の永続的データ記憶デバイスとして実装されてもよい。メモリ１１０はまた、実行中にプログラムコードがバルク記憶デバイスから取得されなければならない回数を減らすために、少なくとも一部のプログラムコードの一時的な記憶を提供する１つ以上のキャッシュメモリを含んでもよい。
【００３１】
電源１１２は、図１のシステムの実質的に全ての構成要素に電力を提供し得る。いくつかの実施態様では、電源１１２は、１つ以上のバッテリーユニットを含んでもよい。
【００３２】
入力デバイス１１６および出力デバイス１１４として図１に示される入出力（Ｉ／Ｏ）デバイスは、任意で、電流測定装置１０２内に含まれ得るか、または電流測定装置１０２に結合され得る。入力デバイスの例としては、キーボード、マウスのようなポインティングデバイスなどを含んでもよいが、これらに限定されない。入力デバイス１１６は、例えば、電流測定がいつ開始されるか、結果としてどのような情報が出力されるか、およびどのフォーマットで出力されるかに関するユーザ入力を受信するように構成されてもよい。出力デバイスの例としては、モニタまたはディスプレイ、スピーカーなどを含んでもよく、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、出力デバイス１１４は、プラズマディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、電界発光（ＥＬ）ディスプレイ、またはダイヤル、バロメータ、またはＬＥＤなどの任意の他のインジケータなどの任意の種類の画面ディスプレイであってもよい。出力デバイス１１４は、本明細書の開示に従って実行される電流測定の結果を示すように構成されてもよい。例えば、出力デバイス１１４は、グラフィカルユーザインターフェースを提供し、ターゲット測定ゾーン内のワイヤの各々において測定された電流のグラフィカル表現、ならびに任意で、測定されたワイヤの相対位置（例えば、互いに対する、またはいくつかの共通基準点に対する）を表示するように構成されてもよい。いくつかの実施態様では、システムは、出力デバイス１１４のためのドライバ（図示せず）を含んでもよい。入力および／または出力デバイスは、電流測定装置１０２または電流測定ユニット１０４に直接、または介在するＩ／Ｏコントローラを介して結合されてもよい。
【００３３】
一実施形態では、入出力デバイスは、組み合わされた入出力デバイスとして実装されてもよい（入力デバイス１１６および出力デバイス１１４を囲む破線で図１において示されている）。このような組み合わせられたデバイスの一例は、タッチセンシティブディスプレイであり、「タッチ画面ディスプレイ」または単に「タッチスクリーン」とも呼ばれることもある。そのような実施形態では、デバイスへの入力は、タッチ画面ディスプレイ上またはその近くで、例えば、スタイラスまたはユーザの指などの物理的物体の移動によって提供されてもよい。
【００３４】
ネットワークアダプタ１１８はまた、任意で、電流測定装置１０２内に含まれるか、またはこれに結合されてもよく、電流測定装置１０２が介在するプライベートネットワークまたはパブリックネットワークを介して他のシステム、コンピュータシステム、リモートネットワークデバイス、および／またはリモート記憶デバイスにそれが結合されることを可能にする。ネットワークアダプタ１１８は、そのシステム、デバイスおよび／またはネットワークによって電流測定装置１０２に送信されるデータを受信するためのデータ受信機と、電流測定装置１０２からそのシステム、デバイスおよび／またはネットワークにデータを送信するためのデータ送信機とを含んでもよい。モデム、ケーブルモデム、およびイーサネットカードは、電流測定装置１０２とともに使用され得る異なる種類のネットワークアダプタの例である。
【００３５】
いくつかの実施形態では、メモリ１１０、電源１１２、出力デバイス１１４、入力デバイス１１６、およびネットワークアダプタ１１８の一部または全ては、センサペア１０６およびプロセッサ１０８と同じ集積ユニットに常駐してもよい。他の実施形態では、これらの構成要素／デバイスのうちの１つ以上は、電流測定ユニット１０４とは別個のユニットに常駐してもよい。
【００３６】
［例示的なセンサ配列］
図２は、本開示のいくつかの実施形態による、１つ以上のワイヤ内の電流を測定するための例示的な装置２００を図示するブロック図を提供する。電流測定装置２００は、電流測定システム１００の一部として含まれてもよい。例えば、装置２００は、電流測定システム１００の電流測定ユニット１０４を含んでもよく、またはその中に含まれてもよい。装置２００は、複数のセンサペアを含んでもよく、それらの例示的な位置（複雑な点位置）は、図２の例では、８個のセンサペアｓ０、ｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４、ｓ５、ｓ６、およびｓ７として示され、それらの各々は、図１に示されるセンサペア１０６のインスタンスを表す。以下、Ｎは１以上の整数である、Ｎ個センサぺアｓ０〜ｓＮ−１（例えば、図の例について示される８個のセンサペアｓ０〜ｓ７）は、センサペア１０６と呼ばれるが、図においては、個々のセンサペアを明確に区別するために、参照番号１０６でラベル付けされず、ｓ０、ｓ１などとしてのみ示されることがある。８個のセンサペア、すなわちＮ＝８が、図２（および他の図）に図示されるが、装置２００（および他の図のもの）は、任意の異なる数（２つ以上）のセンサペア１０６を含んでよいと理解されたい。例えば、装置２００は、とりわけ、４、６、１０、または１２個のセンサペアを含んでよい。
【００３７】
図２に示すように、センサペア１０６は、中心２０６を有する開口部２０４を含む筐体構造（または単に筐体）２０２内に配列されてもよい。開口部２０４は、電流測定が行われる１つ以上の電流担持導体ワイヤを受信するように構成されている。図２は、開口部２０４を実質的に円形の開口部として図示するが、他の実施形態では、開口部２０４は、楕円形または四辺形（例えば、長方形または菱形）などの任意の他の好適な形状であってもよい。同様に、筐体２０２は、開口部２０４を完全に囲む実質的に円形であるとして図２に示されるが、本開示は、そのようなものに限定されない。例えば、筐体２０２は、フォーク、または「Ｖ」または「Ｕ」形状を形成してもよい。さらに、筐体２０２は、１つ以上のワイヤが筐体構造の開口部によって規定されるターゲット測定ゾーン内に入るか、または移動することを可能にするために開閉することが可能であってもよい。例えば、ライン２０８は、１つ以上のワイヤが開口部２０４内に配置され得る隙間を形成するように調整され得る筐体２０２の２つの別個のアーム、例えばクランプを使用した会合を表してもよい。別の実施例では、ライン２０８は、１つ以上のワイヤを開口部２０４のターゲット測定ゾーンに挿入するための筐体２０２内の進入点を表してもよい。開口部２０４および／またはターゲット測定ゾーンは、ワイヤが開口部２０４内に配置されるときに、試験される１つ以上のワイヤの長さに直交してもよい。図２は、開口部２０４のターゲット測定ゾーン内に設けられる、測定されるワイヤ２１０の例示的な図示を提供する。
【００３８】
開口部２０４は、ターゲット測定ゾーン、すなわち、ワイヤを通って流れる電流の電流測定が行われ得るゾーンを規定し得る。いくつかの実施形態では、ターゲット測定ゾーンは、開口部２０４と実質的に同じであってもよいが、他の実施形態では異なることができる。例えば、開口部２０４内のターゲット測定ゾーンは、筐体２０２および開口部２０４に対するセンサペア２０６の位置に基づいてサイズが変化し得る。さらに、いくつかの実施形態では、ターゲット測定ゾーンのサイズと、ターゲット測定ゾーン内に配置されたワイヤを通って流れる電流の測定上の浮遊場干渉の量との間でトレードオフが生じ得る。例えば、いくつかの実施形態では、ターゲット測定ゾーンは、実質的に円形であってもよく、半径１〜５センチメートル（ｃｍ）を有してもよく、その中の全ての値および範囲を含み、半径１〜２ｃｍを含む。いくつかの他の実施形態では、ターゲット測定ゾーンは、開口部２０４の半径よりも小さいもしくは大きい半径を有し得るか、または異なる形状を有し得る。例えば、開口部２０４内のターゲット測定ゾーンは、楕円形、楕円、または四辺形であってもよい。いくつかのそのような場合、筐体２０２は、楕円形領域または、１つ以上のワイヤを受け入れるか、もしくは測定されるワイヤを少なくとも部分的に囲むことができる何らかの他の形状の領域を作成してもよい。いくつかの従来の電流測定デバイスとは対照的に、装置２００を使用して測定される１つ以上のワイヤは、ワイヤ（複数可）を通って流れる電流（複数可）を正確に測定するために正確なＸおよび／またはＹ座標位置に配置される必要はないが、開口部２０４のターゲット測定ゾーン内の任意の場所に位置し得る。
【００３９】
図２は、センサペア１０６（ｓ）が開口部２０４の輪郭に沿って開口部２０４の周囲に配置される実施形態を示す。しかしながら、他の実施形態では、センサペア１０６は、本明細書で説明されるように磁場を測定するのに好適であろう筐体２０２内の任意の他の位置に提供されてもよい。
【００４０】
図２に示される装置２００は例示的な例であり、必ずしも縮尺通りに描画されるとは限らない。したがって、センサペアの各々は、開口部２０４の端部から大体等距離であるように図示されている（すなわち、開口部２０４の端部にあると図示されている）が、他の実施形態では、センサペアのうちの少なくともいくつかは、他のセンサペアのうちの少なくともいくつかとは開口部２０４の端部から異なる距離で位置してもよい。センサペア１０６を開口部２０４の輪郭に沿って互いにほぼ同じ距離で分散することは、より均一な測定をもたらすことがある。
【００４１】
図２に図示されるように、センサペア１０６（ｓ）のうちのいくつかは、センサペア１０６のうちの少なくとも他のいくつかとは異なって配向され得る。図２に示されるインセット２１２および２１４は、それぞれ、２つの例示的なセンサペア１０６、すなわちセンサペアｓ０およびｓ２の概略図を提供する。これらのセンサペアについて図示されるように、各センサペアは、点線矢印で示される第１の方向の磁場を感知し、実線矢印で示される第２の方向の磁場を感知するように構成されてもよい。２つの異なる方向における磁場の感知は、第１のセンサ２１６を明灰色で示し、第２のセンサ２１８を暗灰色で示すことによって、インセット２１２および２１４にも図示され、各センサペアｓが、互いに垂直に並べられ、本明細書で説明するように第１および第２の方向の磁場を測定するように構成された個々のセンサ２１６、２１８のペアを含み得ることを表している。他の実施形態では、センサ２１６、２１８のペアは、本図および他の図に示され得るが、各センサペアｓは、所与のセンサペアの隣に示される点線矢印および実線矢印で、図に示されるような第１および第２の方向の磁場を測定するように構成された単一の多軸センサを含んでもよい。第１および第２の方向の磁場を感知した結果、各センサペアｓは、第１の方向の磁場を示す第１の信号（例えば、第１の電圧または第１の電流）を生成し、第２の方向の磁場を示す第２の信号（例えば、第２の電圧または第１の電流）を生成するように構成されている。次いで、電流測定システム１００のデータ処理システム、例えば、図１に示されるプロセッサ１０８は、複数のセンサペア１０６のうちの少なくともいくつか（例えば、少なくとも２つ以上）によって生成された第１および第２の信号に基づいて、開口部２０４内に配置された１つ以上のワイヤの各々の電流（各々を通って流れていてもよい電流）の測定値を導出ように構成されてもよい。
【００４２】
本明細書で説明されるセンサペア１０６（ｓ）の配置の特徴は、各センサペア１０６について、第１の方向が第２の方向に実質的に垂直であり得ることである。これは、図２に図示されており、第１の方向（点線矢印、明灰色のセンサ２１６）は、インセット２１２および２１４で示されるセンサペアの両方について、第２の方向（実線矢印、暗灰色のセンサ２１８）に実質的に垂直である（これはまた、装置２００の他の全てのセンサペアについて保持し得る）。
【００４３】
第１および第２の方向が全てのセンサペア１０６に実質的に垂直であることに加えて、異なるセンサペアが互いに対してどのように配向されるかは、本開示の異なる実施形態に従って変化し得る。
【００４４】
いくつかの実施形態では、センサペア１０６の全ては、ある特定の基準点に対して配列されてもよく、各センサペア１０６について、第１の方向が磁気センサペアのセンサ基準点（例えば、磁気中心）と共通基準点とを接続する線に実質的に垂直であり、第２の方向がその線に実質的に平行であるようにする。この具体的な例は、図２に例示され（ただし、図２に関して提供される他の説明は、同様にそうでない実施形態に適用される）、共通基準点は、円形開口部２０４の中心２０６であると想定され、第１の方向（点線矢印、明灰色のセンサ２１６）は、センサ基準点２２０を接続する線（各センサペアの明灰色のセンサ２１６および暗灰色のセンサ２１８の概略図の交差点にあり得る）に実質的に垂直であるが、第２の方向（実線矢印、暗灰色のセンサ２１８）は、インセット２１２および２１４で示されるセンサペアの両方についてその線に実質的に平行である（これはまた、装置２００の他の全てのセンサペアについて保持し得る）。
【００４５】
他の実施形態では、センサペア１０６の少なくともいくつかは、上記とは異なる配向を採用してもよく、すなわち、センサペア１０６の少なくともいくつかは、共通基準点に対してそのような配向とは異なって配列されてもよい（特定の角度で回転してもよい）。そのような実施形態では、プロセッサ１０８が異なるセンサペアの配向に関する情報、特にそれらの第１の方向がセンサ基準点と共通基準点とを接続する線に対する垂直状態から逸脱しているどうか、およびどの程度逸脱しているかに関する情報、または第２に方向がその線に対する平行状態から逸脱しているかどうか、およびどの程度逸脱しているかに関する情報を有する限り（いくつかの実施形態では、プロセッサ１０８は、他方が垂直であるため、第１または第２の方向の一方のみの逸脱についての情報を有してもよい）、プロセッサ１０８は、ターゲット測定ゾーン内の１つ以上のワイヤを通って流れる電流の測定値を導出するときに、その逸脱（複数可）に対する補償を計算し適用するように構成され得る。いくつかの実施態様では、センサペアの配向は、設計時点で既知であり、最終電流測定装置で設定される可能性が高いため、そのような情報は、例えば、メモリ１１０内に事前にプログラムされることによって、または電流の測定値を導出するためにプロセッサ１０８によって実行されるアルゴリズム内に補償が組み込まれることによって、プロセッサ１０８にアクセス可能であり得る。他の実施態様では、センサペア１０６は、例えば、それらの配向がいつでも変更され得るという点で可動であり得る。そのような実施形態では、それらの配向に関する情報は、例えば、入力デバイス１１６を介して提供されることによって、または任意の他の適切な手法でプロセッサ１０８にアクセス可能であり得る。
【００４６】
さらに、いくつかの実施形態では、センサペア１０６は、第１の方向（点線矢印、明灰色のセンサ２１６）と第２の方向（実線矢印、暗灰色のセンサ２１８）との間の関係が全てのセンサペアについて同じであってもよいように配列され得る。すなわち、以下に説明するように、このような関係の４つの異なる例が可能である。
【００４７】
第１の例では、センサペア１０６の各々の配列のために保持する「関係」は、第２の方向（実線矢印、暗灰色のセンサ２１８）が、それに対してセンサペアが配列される共通基準点（共通基準点は、図２に示される例の中心２０６である）から離れる方向を指し、第１の方向（点線矢印、明灰色のセンサ２１６）が、第２の方向の時計回り９０度の回転の結果であってもよい。この例は、インセット２１２および２１４内に見ることができるように、図２に示される装置２００について図示される（ただし、図２に関して提供される他の説明は、そうでない実施形態に同様に適用される）。この例は、図３に示されるセンサ配列３００についても図示される（ここで、測定値の第１および第２の方向は、センサペアの各々について示され、この例示的な関係の明確な図示を提供している）。
【００４８】
図４に示されるセンサ配列４００について例示される第２の例では（ここで、測定値の第１および第２の方向がセンサペアの各々について示される）、センサペア１０６の各々の配列のために保持する「関係」は、第２の方向（実線矢印、暗灰色のセンサ２１８）が、それに対してセンサペアが配列される共通基準点に向かう方向を指し、第１の方向（点線矢印、明灰色のセンサ２１６）は、第２の方向の時計回り９０度の回転の結果であってもよい。
【００４９】
第３の例では、図５に示されるセンサ配列５００について図示される（ここで、測定値の第１および第２の方向がセンサペアの各々について示される）、センサペア１０６の各々の配列のために保持する「関係」は、第２の方向（実線矢印、暗灰色のセンサ２１８）が、それに対してセンサペアが配列される共通基準点から離れる方向を指し、第１の方向（点線矢印、明灰色のセンサ２１６）が、第２の方向の反時計回り９０度の回転の結果であってもよい。
【００５０】
最後に、第４の例では、図には特に示していないが、センサペア１０６の各々の配列のために保持する「関係」は、第２の方向（実線矢印、暗灰色のセンサ２１８）が、それに対してセンサペアが配列される共通基準点に向かう方向を指し、第１の方向（点線矢印、明灰色のセンサ２１６）が、第２の方向の反時計回り９０度の回転の結果であってもよい。
【００５１】
他の実施形態では、センサペア１０６のうちの少なくともいくつかは、上記とは異なる配向を採用してもよく、すなわち、第１の方向と第２の方向との間の関係が、異なるセンサペア１０６について異なってもよい。例えば、第１のセンサペアの第１の方向と第２の方向との間の関係は、上記の４つの例のうちの第１の例に従ってもよく（すなわち、第２の方向が、それに対してセンサペアが配列される共通基準点から離れる方向を指し、第１の方向が、第２の方向の時計回り９０度の回転の結果である）が、第２のセンサペアの第１の方向と第２の方向との間の関係は、上記の４つの例のうちの第２の例に従ってもよい（すなわち、第２の方向が、それに対してセンサペアが配列される共通基準点に向かう方向を指し、第１の方向が、第２の方向の時計回り９０度の回転の結果である）。概して、任意のセンサペア１０６の第１の方向および第２の方向は、互いに独立して、上記の関係のうちのいずれか１つにあり得る（すなわち、それらのうちのいくつかは異なる関係を有してもよく、他のものは同じ関係を有してもよい）。そのような実施形態では、プロセッサ１０８が、測定値が１つ以上のワイヤ内の電流の測定値の推定に使用されるセンサペアの各々についての第１の方向と第２の方向との間の関係に関する情報、特に、第１の方向または第２の方向のうちの一方が他方に対して時計回りなのか、または反時計回りなのかに関する情報を有する限り、プロセッサ１０８は、ターゲット測定ゾーン内の１つ以上のワイヤを流れる電流の測定値を導出するときに、異なるセンサペアの第１の方向と第２の方向との間の関係における差異に対する補償を計算し、適用するように構成され得る。いくつかの実施態様では、異なるセンサペアの第１の方向および第２の方向の配向は、設計時点で既知であり、最終電流測定装置内に設定される可能性が高く、そのような情報は、例えば、メモリ１１０内に事前にプログラムされることによって、または電流の測定値を導出するためにプロセッサ１０８によって実行されるアルゴリズム内に補償が内蔵されることによって、プロセッサ１０８にアクセス可能であってもよい。他の実施態様では、センサペア１０６は、その第１の方向と第２の方向との間の関係がいつでも変更され得るという点で調整可能／再構成可能であってもよい。そのような実施形態では、その第１の方向と第２の方向との間の関係に関する情報は、例えば、入力デバイス１１６を介して、または任意の他の適切な手法でプロセッサ１０８にアクセス可能であってもよい。
【００５２】
さらに他の実施形態では、プロセッサ１０８は、１つ以上のワイヤ内の電流を導出するときに両方の補償を適用するように構成されてもよく、すなわち、センサペア１０６のうちの少なくともいくつかは、上記の共通基準点に対する同じ配向とは異なるように配列（特定の角度で回転）されてもよく、センサペア１０６のうちの少なくともいくつか（それらのうちのいくつかは、共通基準点に対して同じ配向から特定の角度で回転しているセンサペア０６と同じであってもよいが、そうでなくてもよい）は、第１の方向と第２の方向がこれらのセンサペアのうちの異なるものに対して第１の方向と第２の方向との間の関係が異なり得るように配列されてもよい。
【００５３】
センサペア１０６の配置に対する考慮事項、特に、互いに対する異なるセンサペア１０６の配向に関する考慮事項、および個々のセンサペア１０６の第１の測定方向と第２の測定方向との間の関係に関する考慮事項は、上記の原理の異なるいくつかのより一般的かついくつかの具体的な例を示す図３〜８においてより明確になるであろう。
センサペア配列の異なる例
【００５４】
図３〜８は、本開示の様々な実施形態に従って、１つ以上のワイヤ内の電流を測定するための例示的な装置内のセンサペア１０６の配列の様々な例を提供する。図３〜８の各々は、例えば、図２に示されるように、センサペアｓ０、ｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４、ｓ５、ｓ６、およびｓ７が示される、それぞれの電流測定装置内のセンサペア１０６の配置および配向、ならびに異なるセンサペア１０６における第１および第２の方向の配向の異なる例を提供する。別段の定めがない限り、装置２００を参照して上記に提供される説明は、図３〜８の各々に適用可能であり、簡潔さのために、繰り返されない。したがって、差異のみを説明する。さらに、図２を参照した上記の表記は、図３〜図８の各々に適用可能である。具体的には、図２と同様に、図３〜８に示される各センサペア１０６について、点線矢印（または／および明灰色のの長方形）は、測定値の「第１の方向」（すなわち、所与の磁気センサペアのセンサ基準点、例えば、磁気中心と、全てのセンサペアに共通する共通基準点とを接続する線に実質的に垂直であり得る方向）として本明細書で説明されるものを概略的に示す一方で、実線矢印（または／および暗灰色のの長方形）は測定値の「第２の方向」（すなわち、所与の磁気センサペアのセンサ基準点、例えば、磁気中心と、全てのセンサペアに共通する共通基準点とを接続する線に実質的に平行であり得る方向）として本明細書で説明されるものを示す。
【００５５】
図３は、本明細書で説明されるように、点３３０として図３に示される共通基準点に対してセンサペア１０６がそれに沿って配列され得る輪郭３２４（この例では円である）も明示的に示されることを除き、図２に示されるものと実質的に同じである図示を提供する。輪郭３２４は、センサペア１０６がそれに沿って位置付けられる想像または仮定の閉鎖輪郭であり、本開示の様々な実施形態によれば、測定されるワイヤを受容するための開口部の縁と一致してもよいが、一致する必要はない。このような開口部は、開口部３０４（破線で示される）として図３に示され、上記の開口部２０４と同様であり得る。図３は、開口部３０４および輪郭３２４が異なるが、いずれも円形であることを示すが、いくつかの他の実施形態では、開口部３０４および輪郭３２４の形状は異なってもよく、さらに他の実施形態では、開口部３０４および輪郭３２４は一致してよい。輪郭３２４は、開口部３０４とともに、１つ以上のワイヤ内の電流の磁気測定が行われるターゲット測定ゾーンを規定する。一例として、図３は、ターゲット測定ゾーン内または装置３００の開口部３０４内に配置された２つの例示的な電流担持ワイヤを示し、第１のワイヤは、より大きな断面を有し、電流Ｉ０を搬送し、ワイヤが開口部３０４内の位置ｚ０に配置されることを示す（Ｉ０、ｚ０）としてラベル付けされているものとして示され、より小さな断面を有し、電流Ｉ１を搬送し、第２のワイヤが開口部３０４内の位置ｚ１に配置されることを示す（Ｉ１、ｚ１）としてラベル付けされているものとして示される。
【００５６】
図３は、センサペア１０６の各々が、共通基準点３３０に対して同じように配列されて、すなわち、各センサペア１０６について、センサペア１０６が磁場を測定して第１の信号を生成する第１の方向（点線矢印、明灰色のセンサ）が、磁気センサペアのセンサ基準点（例えば、磁気中心）と共通基準点３３０とを接続する線（各センサペア１０６と共通基準点３３０との間の破線として図３に示される線）と実質的に垂直であるように配列される実施形態を示す。また、図３に示される各センサペア１０６について、センサペア１０６が磁場を測定して第２の信号を生成する第２の方向（実線矢印、暗灰色のセンサ）は、その線に実質的に平行である（これは、第２の方向が第１の方向に垂直である結果である）。さらに、第１の方向と第２の方向との間の関係は、図３の実施形態に示される全てのセンサペアについて同じである。すなわち、図３に示されるセンサペア１０６の各々の配向は、センサペア１０６が輪郭３２４に沿って配列される共通基準点３３０から離れる方向を第２の方向（実線矢印、暗灰色のセンサ）が指し、第１の方向（点線矢印、明灰色のセンサ）が、第２の方向の時計回り９０度の回転によって得られるようにする。他の実施形態では、異なるセンサペア１０６の第１の方向と第２の方向との間の関係は、図３に示される例とは異なってもよく、概して、上記のような関係の４つの例のうちのいずれか１つであってもよい。
【００５７】
図４は、センサペア１０６がそれに対して配向される共通基準点４３０が円形輪郭の中心になく、これによりセンサ１０６が図３の実施形態の場合のように対称でなくなることを除き、センサペア１０６が円形輪郭４０４に沿って配列されるという点で、図３に示されるものと同様の実施形態を図示する。図３と同様に、図４に示される装置４００について、輪郭４２４は、センサペア１０６がそれに沿って位置付けられる想像または仮定の閉鎖輪郭であり、本開示の様々な実施形態によれば、測定されるワイヤを受容するための開口部の縁と一致する必要はないが、（破線で示される）開口部４０４として図４に示されるこのような開口部は、上記のように開口部２０４と同様でもよい。開口部３０４および輪郭３２４に対する議論は、開口部４０４および輪郭４２４に適用され、したがって、簡潔のために、本明細書では繰り返さない。図４は、図３に示された上記の例を示す、装置４００のターゲット測定ゾーン内または開口部４０４内に配置された２つの例示的な電流搬送ワイヤ（Ｉ０、ｚ０）および（Ｉ１、ｚ１）をさらに示す。
【００５８】
共通基準点４３０が例示的な円形輪郭４２４の中心になくなっているにもかかわらず、図４の実施形態は、センサペア１０６の各々がなお、各センサペア１０６について、センサペア１０６が磁場を測定して第１の信号を生成する第１の方向（点線矢印、明灰色のセンサ）が、磁気センサペアのセンサ基準点（例えば、磁気中心）と共通基準点４３０とを接続する線（図４に示される、各センサペア１０６と共通基準点４３０との間の破線として示される線）と実質的に垂直であり得るように、共通基準点４３０に対して配列され得ることを示す。また、図４に示される各センサペア１０６について、センサペア１０６が別々に磁場を測定して第２の信号を生成する第２の方向（実線矢印、暗灰色のセンサ）は、その線に実質的に平行であり得る（繰り返しになるが、第２の方向が第１の方向に垂直である結果である）。さらに、図４に示される実施形態は、図４に示す全てのセンサペアについて、第１の方向と第２の方向との間の関係が同じである例をさらに示す。すなわち、図４に示されるセンサペア１０６の各々の配向は、センサペア１０６が輪郭４２４に沿って配列される共通基準点４３０に向かう方向を第２の方向（実線矢印、暗灰色のセンサ）が指し、第１の方向（点線矢印、明灰色のセンサ）が、第２の方向の時計回り９０度の回転によって得られる方向（すなわち、上記の４つの例示的な関係の第２の例）となるようにする。他の実施形態では、異なるセンサペア１０６の第１の方向と第２の方向との間の関係は、図４に示される例とは異なってもよく、概して、上記のような関係の４つの例のうちのいずれか１つであってもよい。
【００５９】
図４は、個々のセンサペア１０６がそれに対して配向される共通基準点が、ワイヤを受容するための開口部内の任意の点であるという点で、図３よりも一般的なケースの図示を提供する。図５は、図５において、センサペア１０６が位置付けられる輪郭５２４が円形ではなく、任意の形状の輪郭であり、センサペア１０６がそれに対して配列され得る共通基準点５３０も輪郭５２４内の任意の点にあるという点で、図４よりもさらに一般的なケースの図示を提供する。図面を混乱させないために、図５、および後続の図は、１つ以上のワイヤを受容するための電流測定装置の筐体内の開口部の外形を具体的に図示しないが、図５および後続の図の各々に、ターゲット測定ゾーンおよびセンサペア１０６の配置との開口部およびその関係に関して上記に提供される考慮事項が適用可能である。また、図面を混乱させないために、図５および後続の図は、電流搬送ワイヤを具体的には図示しない。
【００６０】
共通基準点５３０は、例示的な輪郭５２４の中心になくなり、例示的な輪郭５２４は、円形の輪郭ではなく、任意の形状の輪郭となるにもかかわらず、図５の実施形態は、センサペア１０６の各々が、各センサペア１０６について、センサペア１０６が測定して第１の信号を生成する第１の方向（点線矢印、明灰色のセンサ）が、磁気センサペアのセンサ基準点（例えば、磁気中心）と共通基準点５３０とを接続する線（各センサペア１０６と共通基準点５３０との間の破線として図５に示される線）に実質的に垂直であり得るように、依然として共通基準点５３０に対して配列され得ることを示す。また、図５に示される各センサペア１０６について、センサペア１０６が別々に磁場を測定して第２の信号を生成する第２の方向（実線矢印、暗灰色のセンサ）は、その線に実質的に平行であり得る（繰り返しになるが、第２の方向が第１の方向に垂直である結果である）。さらに、図５に示される実施形態は、図５に示される全てのセンサペアについて、第１の方向と第２の方向との間の関係が同じである例をさらに図示する。すなわち、図５に示されるセンサペア１０６の各々の配向は、センサペア１０６が輪郭４２４に沿って配列される共通基準点４３０から離れる方向を第２の方向（実線矢印、暗灰色のセンサ）が指し、第１の方向（点線矢印、明灰色のセンサ）が、第２の方向の反時計回り９０度の回転によって得られる方向（すなわち、上記の４つの例示的な関係の第３の例）となるようにする。他の実施形態では、異なるセンサペア１０６の第１の方向と第２の方向との間の関係は、図５に示される例とは異なってもよく、概して、上記のような関係の４つの例のうちのいずれか１つであってもよい。
【００６１】
図６は、輪郭６２４が任意の輪郭であってもよく、個々のセンサペア１０６が配向される共通基準点６３０がワイヤを受容するための開口部内の任意の任意の点であってもよいだけでなく、図６の実施形態は、センサペア１０６の各々が、共通基準点６３０に対してそれらの配列に対して任意の角度で回転してよい点で、図５よりもさらにより一般的なケースの図示を提供する。説明しやすいように、これまで「第１の方向」（点線矢印、明灰色のセンサ）と呼ばれていたもの、すなわち、磁気センサペアのセンサ基準点（例えば、磁気中心）と共通基準点６３０とを接続する線（各センサペア１０６と共通基準点６３０との間の破線として図６に示す線）に実質的に垂直な方向が「理論的第１の方向」であると想定する。同様に、第２の方向は第１の方向に垂直であるため、これまで「第２の方向」（実線矢印、暗灰色のセンサ）と呼ばれていたもの、すなわち、磁気センサペアのセンサ基準点（例えば、磁気中心）と共通基準点６３０とを接続する線（すなわち、各センサペア１０６と共通基準点６３０との間の破線として図６に示す線）に実質的に平行な方向が「理論的第２の方向」であると想定する。図６は、いくつかの実施形態では、いくつかのセンサペアが、理論的第１の方向に対してそれらの「第１の方向」（点線矢印、明灰色のセンサ）が非ゼロ角αｉ（ここでｉは、特定のセンサペアｓｉの角度を示す０とＮとの間の整数である）であるように配列され得るか、または代替的に述べると（第１の方向および第２の方向は互いに垂直であるため）、いくつかのセンサペアが、理論的第２の方向に対してそれらの「第２の方向」（実線矢印、暗灰色のセンサ）が非ゼロ角αｉであるように配列され得ることを示す。図６は、センサペアｓ３およびｓ４がそれぞれ角度α３およびα４で配列される例を示す。他の実施形態では、任意の他のセンサペアｓｉは、任意の任意の角度αｉで配列されてもよい。
【００６２】
ここで説明され、図６に示す角度αｉは、理論的第１および第２の方向に対する異なるセンサペア１０６の回転がどのように定義され得るかの一例を提供すると留意されたい。基本的な幾何学的形状から明らかであるように、様々な実施形態において、回転角度は、例えば、３６０°−αｉ、または９０°−αｉである角度として異なって定義されてもよい。プロセッサ１０８が角度αｉを示す情報（回転角度が定義される任意の方法で）を有する限り、センサペア１０６の各々について、プロセッサ１０８は、センサペア測定値が、理論的第１および第２の方向からのそれらのずれに対してどのように補償される必要があるかを計算し、そのような補償を適用する電流測定値を導出してもよい。
【００６３】
図５と同様に、図６に示す実施形態は、図６に示す全てのセンサペアについて、第１の方向と第２の方向との間の関係が同じである例を示す。すなわち、図６に示すセンサペア１０６の各々の配向は、センサペア１０６が輪郭６２４に沿って、それに対して配列される共通基準点６３０から離れる方向を第２の方向（実線矢印、暗灰色のセンサ）を指し、第１の方向（点線矢印、明灰色のセンサ）は、第２の方向の反時計回り９０度の回転によって得られる方向（すなわち、上記の４つの例示的な関係の第３の例）である。他の実施形態では、異なるセンサペア１０６の第１の方向と第２の方向との間の関係は、図６に示す例とは異なってもよく、概して、上記のようなこのような関係の４つの例のうちのいずれか１つであってもよい。
【００６４】
図７は、輪郭が任意の任意の輪郭であり、個々のセンサペア１０６が配向される共通基準点がワイヤを受容するための開口部内の任意の任意の点であるだけでなく、図７の実施形態は、第１の方向と第２の方向との間の関係が、センサペア１０６のそれぞれにおいて異なってもよい点で、図５よりもさらにより一般的なケースのさらなる図示を提供する。特に、図７は、いくつかのセンサペア、すなわちセンサペアｓ１、ｓ２、ｓ４、ｓ５、ｓ６およびｓ７について、第１の方向（点線矢印、明灰色のセンサ）と第２の方向（実線矢印、暗灰色のセンサ）との間の関係が同じであるが、いくつかの他のセンサペア、すなわちセンサペアｓ０およびｓ３については異なることを図示する。図７の例は、センサペアｓ１、ｓ２、ｓ４、ｓ５、ｓ６、およびｓ７の各々の配向が、センサペア１０６が輪郭７２４に沿って、それに対して配列される共通基準点７３０から離れる方向を第２の方向（実線矢印、暗灰色のセンサ）が指し、第１の方向（点線矢印、明灰色のセンサ）が、第２の方向の反時計回り９０度の回転によって得られる方向（すなわち、上記の４つの例示的な関係のうちの第３の例）となるようにしている一方で、センサペアｓ０の配向が、共通基準点７３０に向かう方向を第２の方向（実線矢印、暗灰色のセンサ）が指し、第１の方向（点線矢印、明灰色のセンサ）が、第２の方向の反時計回り９０度の回転によって得られる方向（すなわち、上記の４つの例示的な関係のうちの第４の例）にしており、センサペアｓ３の配向が、共通基準点７３０から離れる方向を第２の方向（実線矢印、暗灰色のセンサ）が指し、第１の方向（点線矢印、明灰色のセンサ）が、第２の方向の時計回り９０度の回転によって得られる方向（すなわち、上記の４つの例示的な関係のうちの第１の例）にしていることを図示する。
【００６５】
プロセッサ１０８が、センサペア１０６の各々についての第１の方向と第２の方向との間の関係を示す情報を有する限り、プロセッサ１０８は、センサペア測定値が、全て同じ関係を有することからのそれらのずれをどのように補償される必要があるかを計算し、そのような補償を適用する電流測定値を導出してもよい。
【００６６】
図５と同様に、図７の実施形態は、センサペア１０６の各々が、依然として共通基準点７３０に対して配列されてもよく、その結果、各センサペア１０６について、センサペア１０６が第１の信号を生成するために磁場を測定する第１の方向（点線矢印、明灰色のセンサ）が、磁気センサペアのセンサ基準点（例えば、磁気中心）と共通基準点７３０とを接続する線に実質的に垂直であり得る一方で、センサペア１０６が第２の信号を生成するために別々に磁場を測定する第２の方向（実線矢印、暗灰色のセンサ）が、その線に実質的に平行であり得る（これは、ここでも、第２の方向が第１の方向に垂直である結果である）ことを図示する。
【００６７】
図８は、他の図と比較して最も一般的なケースの図示を提供する。図７と同様に、図８の実施形態は、輪郭８２４が任意の任意の輪郭であり、個々のセンサペア１０６がそれに対して配向される共通基準点８３０がワイヤを受信するための開口部内の任意のポイントであるだけでなく、図８の実施形態は、第１の方向と第２の方向との間の関係が、センサペア１０６の各々において異なり得ることを図示する。それを示すために、図８の実施形態は、図７の例に示すような第１の方向と第２の方向との間の関係を図示する。すなわち、センサペアｓ１、ｓ２、ｓ４、ｓ５、ｓ６、およびｓ７の各々は、上記の第３の関係に従ってそれらの第１および第２の方向を有し、センサペアｓ０は、上記の第４の関係に従ってその第１および第２の方向を有し、センサペアｓ３は、上記の第１の関係に従ってその第１および第２の方向を有する。さらに、図６と同様に、図８の実施形態は、センサペア１０６の各々が、共通基準点８３０に対してそれらの配列に対して任意の角度で回転し得ることをさらに図示する。それを示すために、図８の実施形態は、図６の例に示すように、異なるセンサペアの異なる回転、すなわち、センサペアｓ３およびｓ４がそれぞれ角度α３およびα４で配列される例を図示する。したがって、図８は、図６および図７の組み合わせと見てもよい。したがって、図６および図７の各々に対して提供される議論は、図８に適用可能であり、簡潔さのために本明細書では繰り返さない。
【００６８】
プロセッサ１０８が、角度αｉを示す情報（回転角度が定義される任意の方法で）およびセンサペア１０６の各々についての第１の方向と第２の方向との間の関係を示す情報を有する限り、センサペア１０６の各々について、プロセッサ１０８は、センサペア測定値が、理論的第１および第２の方向からのそれらのずれ、およびそれらの全てが同じ関係を有することからのそれらのずれに対してどのように補償される必要があるかを計算し、そのような補償を適用する電流測定値を導出してもよい。
【００６９】
図２〜８に具体的には示されていないが、これらの図のさらなる実施形態では、各センサペア１０６が磁場を測定し得る第１および第２の方向は、必ずしも互いに垂直である必要はない。そのような実施形態では、プロセッサ１０８が各センサペア１０６についての第１の方向と第２の方向との間の角度を示す情報を有する限り、プロセッサ１０８は、センサペア測定値が、第１および第２の方向が互いに垂直であることからのそれらのずれに対してどのように補償される必要があるかを計算し、そのような補償を適用する電流測定値を導出してもよい。
【００７０】
さらに、センサペア１０６の様々な位置および配向の説明は、単一のユニットとして実施されるように各センサペア１０６を示す図２〜８に対して提供されるが、これらの説明は、例えば、筐体の異なる側面上で、または上述のようにインターリーブ方式で、互いに別々におよび距離をとって実施される各センサペア１０６の個々の磁気センサに等しく適用可能である。
【００７１】
［例示的な電流測定方法およびプロセス］
図９は、本開示のいくつかの実施形態による、少なくとも１つの導体ワイヤを通る電流の流れを測定するための装置を動作させる例示的な方法９００のフローチャートを示す。方法９００は、１つ以上のワイヤを通って流れる電流の量を測定することができる任意の電流測定システムを使用して実施され得る。方法９００は、例えば、移動電流測定装置１０２、電流測定ユニット１０４、１つ以上のプロセッサ１０８、センサペア１０６などを使用して、全体または部分的に実施され得る。
【００７２】
方法９００は、ワイヤ（または複数のワイヤ）が電流測定装置１０２の開口部内に位置付け／囲まれ、電流測定装置１０２のターゲット測定ゾーン内に配置されるブロック９０２で開始し、ワイヤ内の電流の測定を開始してもよい。いくつかの実施形態では、電流測定装置１０２は、永続的であるか、またはワイヤまたはデバイス内の電流の連続的または断続的な監視を可能にする構成要素にまたは固定されてもよく、そのような実施形態では、電流測定ごとにブロック９０２を繰り返さなくてもよいことがある。いくつかのそのような実施形態では、プロセス９００は、断続的または連続的に行われてもよい。ブロック９０２は、ワイヤが開口部を通って延在するように（すなわち、ワイヤの少なくとも一部分が開口部内に位置付けられる）、電流測定装置１０２の筐体内の開口部内にワイヤを囲むことを含んでもよい。ワイヤは、開口部の平面にほぼ垂直に配置されてもよい。
【００７３】
ブロック９０４において、電流測定装置１０２の複数の磁気センサペア１０６を使用して、ワイヤが開口部内に囲まれている間、異なる方向の磁場を示す信号を生成してもよい。特に、上記の実施形態のいずれかに従って電流測定装置１０２内に配置され、配向され得るセンサペア１０６は、各々２つの信号を生成するために使用されてもよい。すなわち、第１の方向の磁場を示す第１の信号（例えば、第１の電圧または第１の電流）と、第２の方向の磁場を示す第２の信号（例えば、第２の電圧または第１の電流）である。
【００７４】
ブロック９０６において、電流測定装置のプロセッサを使用して、ワイヤが開口部内に囲まれている間に、複数の磁気センサ対によって生成された信号を受信し、処理してもよい。特に、プロセッサ１０８は、センサペア１０６のうちの少なくとも２つ以上によって生成される第１および第２の信号を受信し、これらの信号に基づいてワイヤ内の電流の測定値を導出してもよい。様々な実施形態において、１つ以上のセンサペア１０６の第１および第２の信号は、電流の測定値を導出する前に、さらなる処理、例えば、ノイズフィルタリングなどの対象となり得る。ブロック９０６において、プロセッサ１０８は、上記のように補償を計算し、適用するように構成されてもよく、例えば、理論的第１および第２の方向からずれているいくつかのセンサペアを補償する、および／またはそれらの第１および第２の方向との間に全てが有する同じ関係を有さないいくつかのセンサペアを補償する。
【００７５】
図１０は、本開示のいくつかの実施形態による、少なくとも１つの導体ワイヤを通る電流フローを決定する例示的なプロセス１０００のフローチャートを提示する。プロセス１０００は、１つ以上のワイヤを通って流れる電流の量を測定することができる任意の電流測定システムによって実施され得る。プロセス１０００は、例えば、移動電流測定装置１０２、電流測定ユニット１０４、１つ以上のプロセッサ１０８、センサペア１０６などを使用して、全体または部分的に実施され得る。処理１０００は、ワイヤが電流測定装置１０２の開口部内に位置付けられたこと、電流測定装置１０２のターゲット測定ゾーン内に位置付けられたこと、ユーザからのコマンド、またはワイヤ内の電流の測定を開始し得る任意の他のトリガに応答して行われてもよい。いくつかの実施形態では、電流測定装置１０２は、永続的であるか、またはワイヤもしくはデバイス内の電流の連続的または断続的に監視することを可能にする構成要素に固定されていてもよい。いくつかのそのような実施形態では、プロセス１０００は、断続的または連続的に行われてもよい。多くの様々なシステムが、プロセス１０００の一部または全てを行うことができるが、議論を簡素化するために、プロセス１０００は、特定のシステムに関して説明される。
【００７６】
プロセス１０００は、プロセッサ、例えば、プロセッサ１０８が、本明細書で説明されるように、少なくとも２つの磁気センサペア１０６の各々から第１および第２の信号を受信するブロック１００２で開始する。第１および第２の信号は、電流測定装置１０２の開口部内に位置付けられた少なくとも１つのワイヤによって作成され得る、２つの異なる方向、すなわち、互いに垂直な第１および第２の方向の磁場を測定してもよい。例えば、ワイヤは、モータ制御ワイヤ、プリント基板（ＰＣＢ）上にあるか、もしくはこれに接続されているワイヤ、または任意の他の種類の電流担持ワイヤであってもよい。磁場は、エルステッド則に従って、ワイヤ内で電流が流れた結果として形成され得る。異なるセンサペアは、異なるセンサペアからのワイヤの距離に少なくとも部分的に基づいて、磁場の異なる測定に対応する異なる第１および第２の信号を生成してもよい。さらに、いくつかの場合において、迷走磁場干渉が、異なる測定値が２つのセンサペアによって得られることがある。所与のセンサペアについて、測定値の異なる方向のために、第１および第２の信号の測定値が異なることがある。
【００７７】
ブロック１００４において、プロセッサ１０８は、センサ測定値を使用して、センサペア１０６が配列されている輪郭（例えば、輪郭８２４または図に示される他の輪郭）の周りの積分に関連する定数Ａを計算してもよい。特に、プロセッサ１０８は、定数Ａが導出され得る複数の輪郭積分を計算し得る。
【００７８】
２つの電流ワイヤが開口部内にある例について（いくつかの図に示すように）、ブロック１００４において、４つの方程式を使用して定数Ａを決定してもよく、この定数は後に、開口部内の２つの電流を求めるために使用される。例えば、これは以下のように行われてもよい。
【数１】
2021525358.tif 000003
【００７９】
３つのワイヤが開口部内に配置されている場合、ブロック１００４の計算に追加の方程式が必要となり、この場合、さらに２つの定数Ａがプロセッサ１０８によって計算される（上記の４つの定数とともに、これは合計６つの方程式をもたらす）。
【数２】
2021525358.tif 000004
【００８０】
これはさらに、電流測定装置１０２の開口部内にさらに多くのワイヤが配置される実施形態に拡張されることができ、これらの実施形態は全て本開示の範囲内である。
【００８１】
これらの式の各々において、定数Ａを計算するプロセスとして、プロセッサ１０８は、センサペアが配列される輪郭の周りの積分を計算する。これらの積分は、センサから受信し、異なる方向の磁場を示す離散測定値Ｍ（ｚ）を使用して有限離散和として近似される。いくつかの実施形態では、プロセッサ１０８はまた、何らかの補間形態によって得られた中間センサ値を使用してもよい。輪郭積分を計算するために、プロセッサ１０８は、積分の輪郭の周りの積分関数の値を決定する必要がある。プロセッサ１０８は、輪郭の実際の点であるため、ｚに関する情報を有する（ここで、ｚは輪郭上の積分変数である）。プロセッサ１０８は、輪郭の各点ｚから共通基準点までの距離であるため、Ｒ（ｚ）に関する情報をさらに有する（様々な実施形態では、Ｒ（ｚ）値は、計算され、メモリ１１０に事前に記憶されたテーブルに事前に記憶され、プロセッサ１０８にアクセス可能であるか、またはプロセッサ１０８は、アルゴリズムの一部としてそれらを計算する、例えば、それらをオンザフライで計算するように構成されてもよい）。プロセッサ１０８は、輪郭上に位置する複数の磁気センサペア１０６によって測定されるため、磁場Ｍ（ｚ）に関する情報を有する。より正確には、プロセッサ１０８は、必ずしも輪郭の全ての点におけるＭ（ｚ）に関する情報を有するわけではなく、センサペアが位置する有限な多くの（すなわち、離散的な）点における情報を有する。プロセッサ１０８は、次いで、これらの特定の点を使用して、離散和で連続積分を近似してもよい。いくつかの実施形態では、プロセッサ１０８は、存在しているものの間を補間することによって（すなわち、センサペア１０６が測定値を得たものの間を補間することによって）より離散的なＭ（ｚ）値を作成／生成するように構成されてもよい。
【００８２】
積分は、クランプの経路（すなわち、全てのセンサペアを含む経路）の周りに取られる。各値Ｍ（ｚ）は、
【数３】
2021525358.tif 000005
として表されてもよく、ここで、Ｖ１は、位置ｚにおける所与のセンサペアによる第１の方向（すなわち、点線矢印、明灰色の、例えば、図２に示すセンサ２１６）に沿った測定値であり、
【数４】
2021525358.tif 000006
は、位置ｚにおけるセンサペアによる第２の方向（すなわち、実線矢印、暗灰色の、例えば、図２に示すセンサ２１８）に沿った測定値である。Ｒ（ｚ）は、所与のセンサペアが共通基準点（例えば、図３に示される点３３０）に対して配置された位置ｚからの距離である。
【００８３】
プロセッサ１０８がＡ（すなわち定数Ａが現在知られている）計算すると、ブロック１００６において、プロセッサ１０８は、クランプ開口部内のワイヤごとに２つの未知数を有する方程式の系を解くことができ、２つの未知数は、電流値Ｉおよび電流位置ｚである。例えば、図３および図４に示す２つのワイヤを有する例について、第１のワイヤについての２つの未知数はＩ０、ｚ０であり、第２のワイヤについての２つの未知数はＩ１、ｚ１である。したがって、開口部内のＫのワイヤは、２Ｋの未知数を有し、２Ｋの方程式を必要とし、ここで、Ｋは、１以上の整数である。引き続きＫ＝２について説明すると、開口部内の２つのワイヤを示唆し、プロセッサ１０８がブロック１００８において解いて４つの未知数のＩ０、ｚ０、Ｉ１、ｚ１を決定する４つの方程式は、以下のようになり得る。
【数５】
2021525358.tif 000007
【００８４】
開口部内の３つのワイヤに拡張すると（すなわち、Ｋ＝３）、プロセッサ１０８がブロック１００６において解く方程式は、
【数６】
2021525358.tif 000008
である。したがって、３つのワイヤの場合、６つの方程式および６つの未知数（すなわち、未知数Ｉ０、ｚ０、Ｉ１、ｚ１、Ｉ２、ｚ２）を提供する。
【００８５】
これはさらに、電流測定装置１０２の開口部内にさらに多くのワイヤが配置される実施形態に拡張されることができ、これらの実施形態は全て本開示の範囲内である。すなわち、任意の数のＫワイヤの一般的な場合について、類似の方程式を書き出すことができ、Ｋワイヤの一般的な場合について、方程式の解（プロセッサ１０８に実施されるように）は、以下によって与えられてもよい。
【数７】
2021525358.tif 000009
とし、
ここで、前のように
【数８】
2021525358.tif 000010
である。ｚ０，ｚ１，．．．，ｚＫ−１は、多項式ｐ（ｚ）＝ｚＫ−ｐ１ｚＫ−１−ｐ２ｚＫ−２−．．．−ｐＫの根としてもよい。
【００８６】
この方式では、本明細書に説明されるように第１および第２の方向に沿った測定値を使用して、電流測定装置１０２の開口部内の電流（すなわちＩ０など）の測定値およびワイヤの位置（すなわちｚ０など）を計算してもよい。
【００８７】
図１０に具体的には示されていないが、いくつかの実施形態では、方法１０００は、本明細書に記載されるように、センサペアの配向の可能性のある変動および測定の第１の方向と第２の方向との間のそれらの関係の差を考慮するために、プロセッサ１０８が適切な補償を計算し、適用することをさらに含んでもよい。
【００８８】
［例示的な数学的導出］
ここで、電流測定装置１０２の開口部内のワイヤの各々の電流および位置を決定するためにプロセッサ１０８によって実施されるアルゴリズムの背景を説明するのに役立ち得るいくつかの数学的導出を説明する。
【００８９】
図１１は、上記の輪郭の一例である輪郭１１２４であって、その内部にワイヤＩ０、ｚ０が配置される（すなわち、プロセッサ１０８が解明する未知数は、ワイヤ内の電流、またはそのような電流の任意の好適な測定値Ｉ０およびワイヤの位置ｚ０）輪郭、および例示的なセンサペアを図示する。輪郭、それの電流測定装置１０２の開口部との関係、センサペアに対する考慮事項などに対して上記に提供した説明は、図１１（ならびに図１２および図１３）に図示する特別な場合の例に適用可能であるため、ここでは、簡潔さのために繰り返さない。
【００９０】
ワイヤからの距離ｒ１に位置する単一のセンサペアの２つの測定値（すなわち、本明細書で説明されるような第１の方向に沿った測定値および第２の方向に沿った測定値）は、電流Ｉ０を有する単一のワイヤの例について、
【数９】
2021525358.tif 000011
によって与えられる。
【００９１】
上の式は、磁気測定単位へのセンサスケーリングと組み合わされる磁気定数であるスケーリング定数を欠いている可能性があることに留意されたい。この定数は既知であり、プロセッサ１０８は、この定数を最終的なスケーラとして使用して、結果を、使用されているどのような電流測定単位（Ａ、ｍＡなど）のものにも変換するように構成されてもよい。
【００９２】
図１２は、図１１の図示であるが、複素平面におけるものを提供する。
【００９３】
基本的な幾何学形状から、
【数１０】
2021525358.tif 000012
であるため、
【数１１】
2021525358.tif 000013
【００９４】
次に、半径Ｒの円の一般的な点ｚに位置するセンサペアの一般的な場合を考え、ｚ０を電流Ｉ０の位置とする。
【数１２】
2021525358.tif 000014
をＩ０の磁気寄与とする。
【００９５】
ＺをＲに置くために図１２を−φで回転させることは、図１３に示すように
【数１３】
2021525358.tif 000015
よる乗算に相当する。この回転は、電流の磁気センサに対する相対位置を保持するため、測定値は変更されない。したがって、式（１）を用いて、
【数１４】
2021525358.tif 000016
【００９６】
さて、輪郭１１２４の内側に１つの磁源と、輪郭１１２４の外側に他の磁源を有すると仮定すると、それぞれが総測定値に寄与する式（２）は、
【数１５】
2021525358.tif 000017
であり、ここで、ｚ０は輪郭１１２４の内部であり、他の電流は輪郭の外部である。
【００９７】
そして、コーシーの留数定理によって、
【数１６】
2021525358.tif 000018
であり、円の周りに積分が取られる。
【００９８】
さらに、最初の２つの現在位置ｚ０とｚ１が円の内部にある場合、
【数１７】
2021525358.tif 000019
したがって、４つの未知数において４つの方程式を有し（これは輪郭内のより多くの電流に拡張することもできる）、
【数１８】
2021525358.tif 000020
ここで、Ａ０、Ａ１、Ａ２、およびＡ３は、輪郭周りのセンサ測定値から計算される定数である。これらは、プロセッサ１０８が明示的に解くために単純である（他の実施形態では、プロセッサ１０８は、様々な反復解法も適用することがある）。２つの電流の場合について先に与えられた明示的な解法の１つの例示的な導出は、次の段落で説明される。
【００９９】
方程式（５）から、
【０１００】
【数１９】
2021525358.tif 000021
このため、
ｚ１（Ａ１−ｚ０Ａ０）＝Ａ２−ｚ０Ａ１
ｚ１（Ａ２−ｚ０Ａ１）＝Ａ３−ｚ０Ａ２
方程式（５）におけるｚ０とｚ１の対称性により、それらを上記で交換することができる。
ｚ０（Ａ１−ｚ１Ａ０）＝Ａ２−ｚ１Ａ１
ｚ０（Ａ２−ｚ１Ａ１）＝Ａ３−ｚ１Ａ２
これらの対の結果を加算する
Ａ１（ｚ０＋ｚ１）−２Ａ０ｚ０ｚ１＝２Ａ２−Ａ１（ｚ０＋ｚ１）
Ａ２（ｚ０＋ｚ１）−２Ａ１ｚ０ｚ１＝２Ａ３−Ａ２（ｚ０＋ｚ１）
つまり、
Ａ１（ｚ０＋ｚ１）−Ａ０ｚ０ｚ１＝Ａ２
Ａ２（ｚ０＋ｚ１）−Ａ１ｚ０ｚ１＝Ａ３
さて、ｐ１＝ｚｏ＋ｚ１で、ｐ２＝−ｚ０ｚ１とする。すると、
【数２０】
2021525358.tif 000022
であり、
ｚ０およびｚ１は、二次多項式ｚ２−ｐ１ｚ−ｐ２の２つの根である。
【０１０１】
上記積分は、無限に多くのセンサペア１０６を示唆し、実用的な実施態様では、積分は有限和で近似され、有限に多くのセンサを示唆する。センサの数は、それらの間の値を補間することによってさらに減少させることができる。
【０１０２】
共有中心を有し、互いにわずかな角度を有するセンサの２つの円形平面はまた、クランプの平面に垂直ではない電流を分解することができる。
【０１０３】
式（３）を振り返り、
【数２１】
2021525358.tif 000023
を差し込むと、以下が得られてもよい。
【数２２】
2021525358.tif 000024
であり、ｉ０が実数であるため、
【数２３】
2021525358.tif 000025
である。
【０１０４】
したがって、いくつかの実施形態では、クランプ内部の単一の電流を決定し、クランプ外部の全ての電流を無効にするために、輪郭に接した方向に沿った単一の磁気センサ測定のみが必要とされ得る。しかしながら、方程式（４）でのアプローチを使用して輪郭内の複数の電流について解くためには、各点におけるセンサペアについて、直交方向に沿った測定も必要である。
【０１０５】
図１１〜１３は、上記のように、共通基準点１１３０が円の中心である円として閉輪郭１１２４を示しているが、これは必ずしもあてはまるものではない。一般的な閉輪郭について（例えば、図５に示すように）、任意の点が、計算の目的のために輪郭の内部において「座標の中心」として選択されてもよい。次に、センサ測定方向の直交したペアを輪郭上に位置させて、各センサペアについて、一方の測定方向が、センサペアの中心の点と選択された共通基準点とを接続する線に対して垂直であり、他方の測定方向がそれに対して垂直であるようにする。そして、センサから起点までの距離であるＲが、現在ｚの関数であることを除いて、方程式（２）は依然として、
【数２４】
2021525358.tif 000026
を保持する。
【０１０６】
したがって、全ての電流の寄与は、
【数２５】
2021525358.tif 000027
である。
【０１０７】
Ｒ（ｚ）が有理型ではないことがあるため、Ｍ（ｚ）は有理型ではないことがあるが、Ｍ（ｚ）Ｒ（ｚ）は明らかに有理型であるため、クランプ内部の単一電流または複数電流のいずれかに同じ数学が適用される。例えば、方程式（３）は、
【数２６】
2021525358.tif 000028
となり、
方程式（４）は、
【数２７】
2021525358.tif 000029
となる。
【０１０８】
様々な実施形態において、Ｒ（ｚ）は、各センサペアについてのテーブル値として事前に計算することができるため、リアルタイムで計算する必要はない。
【０１０９】
さて、実用的な用途における積分式（４）の実施態様について説明する。
【０１１０】
この目的のために、一般的な座標の中心５３０を有する一般的な輪郭５２４を示し、センサペアｓの８つのペアが輪郭上の離散した点セットに位置する図５に戻って説明する。輪郭積分の定義によって、最初に輪郭がパラメータ化されてもよい。図５の例に示すように輪郭が凸である場合、ｚの偏角（すなわち、実軸に対する角度）の関数としてパラメータ化することができる。
【数２８】
2021525358.tif 000030
【０１１１】
そして、方程式（４）の第１の積分が
【数２９】
2021525358.tif 000031
となる。
【０１１２】
ここで、図５に示すように、センサペア測定の８つの離散点を使用して、この積分を近似することができる。
【数３０】
2021525358.tif 000032
【０１１３】
これは、単に８つの複素磁気測定値の単純な重み付け和であり、いくつかの実施形態では、重み
【数３１】
2021525358.tif 000033
を事前に計算し、例えばメモリ１１０に記憶された小さなテーブルに記憶することができる。同様に、（４）における方程式は、
【数３２】
2021525358.tif 000034
に変換されてもよい。
【０１１４】
輪郭が半径Ｒの円であり、座標の中心がこの円の中心であるより普通の場合、Ｒ（ｚ）＝Ｒは定数であるため、その導関数はゼロであるため、方程式（５）が
【数３３】
2021525358.tif 000035
となる。
【０１１５】
上記の導関数は例としてのみ示される。実際には、十分な精度で電流測定値を得るために、８つより多いセンサペア１０６が必要とされ得る可能性が非常に高い（ただし、プロセッサ１０８は、隣接するセンサペア間を補間することによって、より多くのセンサペア測定値を作成するように構成され得る）。
【０１１６】
［センサ配列および方法のさらなる例］
上述のように、本明細書に開示される実施形態は、磁気センサ、例えば、ＡＭＲセンサを使用して、例えば、マルチ導体ケーブル内の１つ以上の導体ワイヤにおける電流の流れを測定してもよい。このように限定されないが、マルチ導体ケーブルは、１つのワイヤが接地されている３ワイヤケーブルであると想定し、接地ワイヤが電流を搬送していないと想定すると、合計８つの決定すべき変数があり得る。例えば、ケーブルの損傷により接地ワイヤにおいても電流が測定されている状況では、８つより多い変数があり得る。
【０１１７】
８つの変数は、各導体（例えば、高温導体および中性導体の各々）のｘ、ｙ位置と、各導体を通って流れる電流と、ｘおよびｙ方向の背景磁場とを含む。背景磁場は、地球の磁場および／または電流測定装置に近いワイヤからの磁場に起因し得る。８つの変数の値を決定するために、最適なフィールド解解決策をもたらす定義された様式で磁気センサの配置についての構成を開発することが望ましい。そのような非限定的な構成の１つは、各センサがＸ方向の磁場強度を感知する円形に８つの磁気センサを位置付けることである。これらのセンサは、ＰＣＢ基板の上面に配置することができる。同様に、別の８つの磁気センサを、最初の８つのセンサと全く同じ位置ではあるが、プリント基板（ＰＣＢ）の下面に配置して、Ｙ方向の磁場強度を測定するように配向することができる。ともに、ＰＣＢの両側の各位置におけるそのような磁気センサのペアは、上記の磁気センサペア１０６のうちの１つの例である。この構成は、磁場強度を測定することができる８つのｘｙ位置（すなわち、８つの磁気センサペア１０６）に対して１６のデータポイントを生成する。そのような磁気センサペア１０６のうちの１つ以上のいくつかの実施形態では、磁場のｘ成分を測定するためのセンサの位置と、磁場のｙ成分を測定するためのセンサの位置は、互いに異なってもよい。
【０１１８】
図１４の（Ａ）および（Ｂ）は、ある特定の実施形態に従う、電流を測定するための例示的な装置内のセンサの配置例を図示する。図１４の（Ａ）に例示されるように、例えば、電流測定装置２００または電流測定システム１００の一部として含まれ得る任意の他の装置、例えば、電流測定システム１００の電流測定ユニット１０４として、第１のセットの８つのセンサ回路は、電流測定装置のＰＣＢの上面側１４００Ａなどの一方側に位置付けられてもよいが、必ずしもそうではない。この第１のセットの８つのセンサ回路は、各々ｘ方向の磁場を測定するように配向され得る。同様に、図１４の（Ｂ）に図示するように、第２のセットの８つのセンサ回路は、その電流測定装置のＰＣＢの下面側１４００Ｂなど反対側に位置付けられてもよいが、必ずしもそうではない。第２のセットの８つのセンサ回路のうちのセンサ回路は、各々ｙ方向に磁場を測定するように配向され得る。２つの例示的なセンサ回路（各図から１つ）が破線で円状で囲まれており、別の破線がこれら２つのセンサ回路を接続する図１４の（Ａ）および（Ｂ）に示すように、一方側１４００Ａのセンサ回路（すなわち、第１のセットのセンサ回路からのセンサ回路）および他方側１４００Ｂの対応するセンサ回路（すなわち、第２のセットのセンサ回路からのセンサ回路）は、一緒に上記のように磁気センサペア１０６の例を形成する。したがって、特段の指定がない限り、上記の説明は、図１４の（Ａ）および（Ｂ）に示す配列に適用可能である。
【０１１９】
いくつかの実施形態では、第２のセットの８つのセンサ回路は、第１のセットの８つのセンサ回路セットから直交して位置付けられてもよい。上記のように、いくつかの実施形態では、第１および第２のセットのセンサ回路が互いに非直交的に位置付けられることは可能であるが、センサ回路を非直交的に位置付けると、磁場を測定する複雑さを増加させる可能性がある。図１４の（Ａ）および（Ｂ）に図示するように、センサ回路は、電流測定装置の筐体のターゲット測定ゾーン内にワイヤが位置付けられるときに、座標面のｘ方向および座標面のｙ方向におけるフィールド強度を測定することができる。ワイヤは、図面シートから図面シートの看者に向かう方向を指すｚ方向に延在してもよい。
【０１２０】
いくつかの実施形態では、第１のセットのセンサ回路および第２のセットのセンサ回路は、図１４（Ａ）および（Ｂ）に示すように、ＰＣＢ上の実質的に同じ位置であるが、両側に配置され得る。しかしながら、いくつかの実施形態では、第１のセットのセンサ回路および第２のセットのセンサ回路は、筐体の同じまたは異なる側面、例えばＰＣＢのいずれかの異なる位置に位置付けられ得る。いくつかの実施形態では、センサ回路の各々は、ホイートストンブリッジ構成の４つのセンサなどの複数のセンサを含んでもよい。したがって、図１４（Ａ）および（Ｂ）の例について、１つ以上の導体ワイヤおよび／または背景フィールドによって生成される磁場のｘおよびｙ成分を測定するために、ＰＣＢの各側に３２個のセンサが位置付けられてもよい。
【０１２１】
本明細書に開示される特定の実施形態では、センサ回路は、筐体／ＰＣＢ上に対称に位置付けられ得るか、またはターゲット測定領域の周りに対称に位置付けられ得る。他の実施形態では、センサ回路は、センサ測定値の正確性を改善または最大化するために様々な位置に位置付けられてもよい。
【０１２２】
８つのセンサ回路の２つのセットから１６個の磁場測定値を得てもよい。１６個の磁場測定値の各々は、電流を搬送する２つの導体ワイヤの例、例えば、２ワイヤケーブルまたは接地ワイヤを有する３ワイヤケーブルの例について、先に述べた８つの変数（例えば、電流の流れを有する各導体のｘ、ｙ位置、２つの導体の各々の電流の流れ、およびｘおよびｙ方向の背景磁場）の非線形関数であり得る。８個の磁気センサペア１０６の１６個の磁気センサの各々は、アナログフロントエンドおよびＡＤＣとともに使用されて、フィールド測定値を、本明細書で説明されるように測定値を処理するプロセッサ（ブロック１４０２内の図１４（Ａ）および（Ｂ）に示されるアナログフロントエンド、ＡＤＣ、およびプロセッサ）、例えばプロセッサ１０８に送信することができる。ＡＤＣは、センサ出力を比較的速い速度でサンプリングして、各センサまたはセンサ回路からの連続したデータストリームを提供することができる。特定の実施形態では、プロセッサ１０８は、１６の磁場強度測定値から８つの変数についての値を抽出するために非線形の最小二乗解決技術を使用してもよい。さらに、特定の実施形態では、プロセッサ１０８は、フィールド強度についての１６の測定値と、各導体の予想されるｘ、ｙ位置、各導体の予想される電流の流れ、および背景フィールドに基づいて予想される予測フィールド強度のセットの間の誤差を最小限に抑えるために、連続的に近似法を使用してもよい。誤差についての局所最小化装置の存在は、測定値がマルチ導体ケーブル内または任意の複数の導体ワイヤ内の２つの対向電流の流れに由来するという事実に基づいてもよい。
【０１２３】
いくつかの実施形態では、プロセッサ１０８は、ある数の非線形最小二乗フィッティング動作を使用して、解決策を導出し、変数についての値を決定してもよい。１つのメインメトリックは、最小の誤差を達成し、迅速に収束するために最小の時間ステップ数を利用することであり得る。プロセッサ１０８によって解決策を導出するために使用され得る１つの方法は、最急降下法であるが、これは、最初の数回の反復ステップにおいて非常に良好な性能を有するが、その最終的な安定は、直線的かつ遅いことがある。プロセッサ１０８によって使用され得る別の方法は、ニュートン法であるが、これは、予想値が解に近いときの反復プロセスの最終段階において非常に良好である。別の可能なアプローチは、プロセッサ１０８が最初に最急降下法を使用し、最終的な解に近いときにニュートン法を使用することができるハイブリッド動作を使用することである。そのようなハイブリッド動作を伴う課題は、過剰な計算複合体ではない動作に対する堅牢な切り替えを開発することである。他の実施形態では、プロセッサ１０８は、非線形最小二乗問題を解決するために、レーベンバーグ−マルカート法およびパウエルドッグレッグ法のバージョン、または減衰ガウス−ニュートン法のバージョンを使用することができる。これらの方法は、しばしば、そのような用途の最も速い収束時間を有する非線形最小二乗フィッティング問題を解決するための最良の方法と考えられる。
【０１２４】
図１５は、１つ以上の導体ワイヤ内の電流の流れを決定するときに、プロセッサ１０８が１つ以上の変数について解くために、下記のプロセス１６００または上記のプロセス９００または１０００などの電流測定プロセスとともに使用することができる、レーベンバーグ−マルカート動作の例を提示する。これらの非線形ソルバと、非接触電流感知に基づく磁気センサペアとを組み合わせることで、現在では十分な解決策が存在しないマルチ導体電流感知のための解決策を提供する。
【０１２５】
図１６は、本開示のさらに別の実施形態による、少なくとも１つの導体ワイヤを通る電流の流れを決定するための例示的な電流測定プロセス１６００のフローチャートを提示する。プロセス１６００は、１つ以上のワイヤを通って流れる電流の量を測定することができる任意の電流測定システムによって実施され得る。プロセス１６００は、例えば、移動電流測定装置１０２、電流測定ユニット１０４、１つ以上のプロセッサ１０８、センサペア１０６などを使用して、全体または部分的に実施され得る。処理１６００は、ワイヤが電流測定装置１０２の開口部内に位置付けられたこと、電流測定装置１０２のターゲット測定ゾーン内に位置付けられたこと、ユーザからのコマンド、またはワイヤ内の電流の測定を開始し得る任意の他のトリガに応答して行われてもよい。いくつかの実施形態では、電流測定装置１０２は、永続的であるか、またはワイヤもしくはデバイス内の電流の連続的または断続的に監視することを可能にする構成要素に固定されていてもよい。いくつかのそのような実施形態では、プロセス１６００は、断続的または連続的に行われてもよい。多くの様々なシステムが、プロセス１６００の一部または全てを行うことができるが、議論を簡素化するために、プロセス１６００は、特定のシステムに関して説明される。
【０１２６】
プロセス１６００は、例えば、プロセッサ１０８が第１の導体ワイヤ、第２の導体ワイヤ、および背景フィールドの投影位置を決定するブロック１６０２で開始してもよい。いくつかの実施形態では、第１のワイヤおよび第２のワイヤは、マルチ導体ケーブルの一部であってもよい。言い換えると、いくつかの場合では、第１のワイヤは、ホットワイヤであってもよく、第２のワイヤは、ロメックス（登録商標）ワイヤ内のニュートラルワイヤであり得る。いくつかの実施形態では、第１のワイヤおよび第２のワイヤの初期投影位置は、電流測定装置のターゲット測定領域の中心であってもよい。いくつかの実施形態では、第１のワイヤおよび第２のワイヤの初期投影位置は、平均してターゲット測定領域の中心であってもよい。複数のワイヤがあるため、場合によっては、両方のワイヤがターゲット測定領域の中心に位置付けられることが可能ではないことがある。したがって、第１のワイヤおよび第２のワイヤの各々は、２つのワイヤの平均または合計された位置が目標測定領域の中心にあるように、ターゲット測定領域の中心から等しくオフセットされてもよいが、反対方向にオフセットされてもよい。
【０１２７】
ブロック１６０４において、プロセッサ１０８は、正電流値を第１のワイヤに、同じ大きさの負電流値を第２のワイヤに割り当ててもよく、またはその逆であってもよい。例えば、第１のワイヤに割り当てられた電流は１アンプ（１Ａ）であってもよく、第２のワイヤに割り当てられた電流は負の１アンプ（−１Ａ）であってもよい。
【０１２８】
ブロック１６０６において、プロセッサ１０８は、センサペア１０６を使用して、磁場強度を磁気抵抗センサのセットの各々で測定してもよい（例えば、プロセッサ１０８は、センサペア１０６によって実行される測定プロセスを制御し、測定結果を受信してもよい）。特定の実施形態では、センサペア１０６の各々を使用して、特定の位置におけるｘ、ｙ磁場強度を決定してもよい。
【０１２９】
ブロック１６０８において、プロセッサ１０８は、第１のワイヤ、第２のワイヤ、および背景フィールドの投影位置に基づいて、各センサにおける予想磁場強度を計算してもよい。さらに、ブロック１６０８は、第１のワイヤおよび第２のワイヤを通って流れる電流についてブロック１６０４で割り当てられた割り当てられた電流値に基づいて、予想磁場強度をプロセッサ１０８が計算することを含んでもよい。仮定電流および位置が各ワイヤに割り当てられるため、各センサによって測定される予想磁場強度を決定することが可能である。各ワイヤの仮定電流および位置が各ワイヤの実際の電流および位置と一致する場合、計算されたまたは予想磁場強度は、ブロック１６０６で決定された測定された磁場強度と一致するべきである。各センサの測定された磁場強度と予想磁場強度との差は、誤差値として決定され得る。いくつかの実施形態では、プロセッサ１０８は、各磁気センサで測定された磁場強度の別個の誤差値を計算してもよい。他の実施形態では、プロセッサ１０８は、例えば、計算された予想磁場強度と、磁気抵抗センサのセットの測定された磁場強度との間の差をとることによって、集計誤差値、または磁場強度の総誤差を反映する誤差値を決定してもよい。
【０１３０】
決定ブロック１６１０において、プロセッサ１０８は、測定された磁場強度と予想磁場強度との間の誤差値が閾値より小さいかどうかを決定し得る。閾値は、ユーザまたは現在の測定装置の製造業者によって設定され得る。特定の実施形態では、決定ブロック１６１０は、誤差値が最小、または最小点であるかをプロセッサ１０８が決定することを伴ってもよい。ブロック１６０４の一部としてワイヤに割り当てられた電流がワイヤ内の実際の電流と一致しないことがあるため、閾値を満たす誤差を得ることができないことがある。しかしながら、誤差が最小である点を決定することによって、ターゲット測定領域内の導体ワイヤの位置（例えば、マルチ導体ケーブルの位置）をプロセッサ１０８によって決定することができる。位置がターゲット測定領域内で決定されると、プロセッサ１０８は、決定された位置で測定された磁場の強度に少なくとも部分的に基づいて、第１のワイヤおよび第２のワイヤを通って流れる電流を決定してもよい。いくつかの実施形態では、誤差値が閾値より小さいかどうかを決定することは、プロセッサ１０８がセンサの出力とセンサの予想出力との間で測定された誤差の二乗平均平方根和を決定することを含む。次いで、二乗平均平方根和が閾値より小さいか、または閾値を満たすかを決定することができる。
【０１３１】
プロセッサ１０８が判定ブロック１６１０において、誤差値が閾値以上であるか、または閾値を満たさないと決定する場合、プロセス１６００は、ブロック１６１２に進んでよい。ブロック１６１２において、プロセッサ１０８は、第１のワイヤ、第２のワイヤ、および／または背景フィールドのうちの１つ以上の投影位置を調整してもよい。いくつかの実施形態では、プロセスは次いで、ブロック１６０６（ブロック１６１２からブロック１６０６への矢印で図１６に示すように）に戻ってもよく、そこで磁気抵抗センサのセットの各々における磁場強度が再び測定される。ブロック１６０８において、プロセッサ１０８は、第１のワイヤ、第２のワイヤ、および背景フィールドのうちの１つ以上の更新された投影位置に基づいて、予想磁場強度を再計算してもよい。有利には、特定の実施形態において、ブロック１６０６に関連付けられたプロセスを繰り返すことによって、測定プロセス中の例えば、オペレータの手の揺れまたは他の移動による電流測定装置の移動は、１つ以上の導体ワイヤ内の電流の決定に考慮され得る。代替的には、特定の実施形態では、プロセス１６００は、ブロック１６１２からブロック１６０８に進んでもよく、すなわち、再び測定をスキップしてもよい（ブロック１６１２からブロック１６０８への矢印で図１６には具体的には示されていない）。いくつかのそのような実施形態では、プロセス１６００のパフォーマンス中に以前に得られた測定磁場強度は、決定ブロック１６１０のパフォーマンス中に使用されてもよい。
【０１３２】
プロセッサ１０８が決定ブロック１６１０において、誤差値が閾値より小さいか、または閾値を満たすと決定する場合、プロセス１６００は、ブロック１６１４に進んでもよい。ブロック１６１４において、プロセッサ１０８は、第１のワイヤおよび第２のワイヤの位置ならびに磁気センサ１０６のセットについての測定された磁場強度に少なくとも部分的に基づいて、第１のワイヤおよび第２のワイヤの電流値を決定してもよい。特定の実施形態において、第１のワイヤおよび第２のワイヤについての電流値を決定することは、プロセス１６００の実施形態を使用して決定されるように、第１のワイヤおよび第２のワイヤの既知の位置を使用して、第１のワイヤおよび第２のワイヤに適用される電流値を変化させながらプロセス１６００の修正版を繰り返すことを含んでよい。最小誤差を提供する電流値を決定すると、電流値は、ディスプレイ上のユーザに表示され得、または電流測定装置１０２の任意の種類の出力デバイス、例えば出力デバイス１１４を使用してユーザに伝達され得る。
【０１３３】
方法１６００の説明は、任意の他の数の導体ワイヤおよび磁気センサペア１０６の任意の配列に拡張されてもよく、これらの全ては本開示の範囲内である。
【０１３４】
［選択実施例］
実施例１は、少なくとも１つの導体ワイヤを通る電流の流れを測定するための装置を提供する。装置は、少なくとも１つのワイヤを受容するための開口部を有する筐体を含み得る。開口部は、導体ワイヤが開口部内に位置付けられるときに、例えば、マルチ導体ケーブルにおいて、１つ以上の導体ワイヤを通って流れる電流を測定するためのターゲット測定ゾーンに対応し得る。装置は、複数の磁気センサペア、およびハードウェアプロセッサをさらに含み得る。複数の磁気センサペアは、筐体内に配列されてもよく（すなわち、筐体上または筐体内に少なくとも部分的に配列されてもよく）、例えば筐体の開口部の周りに位置付けられてもよい。１つ以上の導体ワイヤは、（開口部内に位置付けられるときに）ｚ方向に延在してもよいが、複数の磁気センサペアは、３次元座標系の１つ以上のｘｙ面内の位置であり得る。各磁気センサペアは、少なくとも１つのワイヤが開口部を通って延在するとき（例えば、ワイヤの少なくとも一部分が開口部内に位置付けられるとき）に、信号を生成するように構成されてもよく、信号は、第１の方向の磁場を示す第１の信号（例えば、第１の電圧または第１の電流）、および第２の方向の磁場を示す第２の信号（例えば、第２の電圧または第１の電流）を含む。ハードウェアプロセッサは、複数の磁気センサペアのうちの少なくとも２つ以上によって生成された信号に基づいて、少なくとも１つのワイヤ内の電流（ワイヤ通って流れていてもよい電流）の測定値を導出するように構成され得る。
【０１３５】
実施例２は、全ての磁気センサペアについて第１の方向が第２の方向に実質的に垂直である、実施例１に記載の装置を提供する。
【０１３６】
実施例３は、複数の磁気センサペアの各々が、共通基準点に対して配列されて、各磁気センサペアについて、第１の方向が磁気センサペアのセンサ基準点（例えば、磁気中心）と共通基準点とを接続する線に実質的に垂直であり、第２の方向が、その線に実質的に平行であるようする、実施例１または２に記載の装置を提供する。
【０１３７】
実施例４は、複数の磁気センサペアの全てについて、第１の方向と第２の方向との間の関係が同じである、先行する実施例のいずれか１つに記載の装置を提供する。
【０１３８】
実施例５は、第１の方向と第２の方向との間の関係は、第２の方向が共通基準点から離れる方向を指し、第１の方向が第２の方向の時計回り９０度の回転である、実施例４に記載の装置を提供する。
【０１３９】
実施例６は、第１の方向と第２の方向との間の関係は、第２の方向が共通基準点から離れる方向を指し、第１の方向が第２の方向の反時計回り９０度の回転である、実施例４に記載の装置を提供する。
【０１４０】
実施例７は、第１の方向と第２の方向との間の関係が、第２の方向が共通基準点に向かう方向を指し、第１の方向が第２の方向の時計回り９０度の回転である、実施例４に記載の装置を提供する。
【０１４１】
実施例８は、第１の方向と第２の方向との間の関係が、第２の方向が共通基準点に向かう方向を指し、第１の方向が第２の方向の反時計回り９０度の回転である、実施例４に記載の装置を提供する。
【０１４２】
実施例９は、少なくとも２つ以上の磁気センサペア（すなわち、そのセンサペア信号は、少なくとも１つのワイヤ内の電流の測定値を導出するために使用される）は、第１の磁気センサおよび第２の磁気センサを含む、実施例１に記載の装置を提供する。両方の磁気センサは、共通基準点に対して配列されてもよく、第１の磁気センサについて、第１の磁気センサの第１の方向が、第１の磁気センサのセンサ基準点（例えば、磁気中心）と共通基準点とを接続する線に対して第１の角度にあり、第１の磁気センサの第２の方向が第１の磁気センサの第１の方向に対して実質的に垂直であり、第１の磁気センサのセンサ基準点と共通基準点とを接続するその線に対して第１の角度にあり、第２の磁気センサについて、第２の磁気センサの第１の方向が、第２の磁気センサのセンサ基準点（例えば、磁気中心）と共通基準点とを接続する線に対して第３の角度にあり、第２の磁気センサの第２の方向は、第２の磁気センサの第１の方向に対して実質的に垂直であり、第２の磁気センサのセンサ基準点と共通基準点とを接続するその線に対して第４の角度にあるようにする。
【０１４３】
実施例１０は、第１の角度が第３の角度に等しくなく、第４の角度に等しくないときに、ハードウェアプロセッサは、第１の磁気センサおよび第２の磁気センサによって生成される信号に基づいて、少なくとも１つのワイヤ内の電流の測定値を導出する前または導出するときに、第１の角度と第３の角度との間の差を補償するか、または第１の角度と第４の角度との間の差を補償するように構成されている、実施例９に記載の装置を提供する。
【０１４４】
実施例１１は、第１の角度および第２の角度のいずれもゼロに等しくないときに、ハードウェアプロセッサは、第１の磁気センサによって生成される信号に基づいて、少なくとも１つのワイヤ内の電流の測定値を導出する前または導出するときに、第１の磁気センサのセンサ基準点と共通基準点とを接続する線に対する平行状態からの第１の磁気センサの第１の方向または第２の方向のずれを補償するように構成されている、実施例９に記載の装置を提供する。
【０１４５】
実施例１２は、第３の角度および第４の角度のいずれもゼロに等しくないときに、ハードウェアプロセッサは、第２の磁気センサによって生成される信号に基づいて、少なくとも１つのワイヤ内の電流の測定値を導出する前または導出するときに、第２の磁気センサのセンサ基準点と共通基準点とを接続する線に対する平行状態からの第２の磁気センサの第１の方向または第２の方向のずれを補償するように構成される、実施例１１に記載の装置を提供する。
【０１４６】
実施例１３は、複数の磁気センサペアが、想像または仮定の閉輪郭に沿って実質的に均一に配列されている、前述の実施例のいずれか１つに記載の装置を提供する。
【０１４７】
実施例１４は、閉輪郭が実質的に円形、楕円形、または四辺形である、実施例１３に記載の装置を提供する。
【０１４８】
実施例１５は、複数の磁気センサペアのうちの１つ以上の各々が、第１および第２のセンサを含み、第１のセンサが、第１の信号を生成するように構成されており、第２のセンサが、第２の信号を生成するように構成されている、実施例１〜１４のいずれか１つに記載の装置を提供する。
【０１４９】
実施例１６は、筐体が第１の面および反対の第２の面を有し、複数の磁気センサペアのうちの１つ以上の各々の第１の磁気センサが、筐体の第１の面に設けられており、複数の磁気センサペアのうちの１つ以上の各々の第２の磁気センサが、筐体の第２の面に設けられている、実施例１５に記載の装置を提供する。
【０１５０】
実施例１７は、複数の磁気センサペアのうちの１つ以上の各々について、第１の磁気センサが、ギャップによって第２の磁気センサから分離される（すなわち、各磁気センサペアの第１および第２の磁気センサが、互いに距離を置いて筐体内に設けられる）、実施例１５に記載の装置を提供する。
【０１５１】
実施例１８は、複数の磁気センサペアのうちの第１の磁気センサが、複数の磁気センサペアのうちの第２の磁気センサとインターリーブされている、実施例１５に記載の装置を提供する。
【０１５２】
実施例１９は、複数の磁気センサペアのうちの１つ以上の各々が、多軸センサを含む、実施例１〜１４のいずれか１つに記載の装置を提供する。
【０１５３】
実施例２０は、複数の磁気センサペアが、ホール効果センサを含む、実施例１〜１９のいずれか１つに記載の装置を提供する。
【０１５４】
実施例２１は、複数の磁気センサペアが、異方性磁気抵抗センサ（ＡＭＲ）を含む、実施例１〜１９のいずれか１つに記載の装置を提供する。
【０１５５】
実施例２２は、複数の磁気センサペアが、巨大磁気抵抗センサ（ＧＭＲ）を含む、実施例１〜１９のいずれか１つに記載の装置を提供する。
【０１５６】
実施例２３は、複数の磁気センサペアが、トンネル磁気抵抗センサ（ＴＭＲ）を含む、実施例１〜１９のいずれか１つに記載の装置を提供する。
【０１５７】
実施例２４は、複数の磁気センサペアが、磁気光学センサを含む、実施例１〜１９のいずれか１つに記載の装置を提供する。
【０１５８】
実施例２５は、複数の磁気センサペアが超伝導体電流センサを含む、実施例１〜１９のいずれか１つに記載の装置を提供する。
【０１５９】
実施例２６は、少なくとも１つのワイヤが第１のワイヤであり、複数の磁気センサペアの各磁気センサペアは、第１のワイヤおよび第２のワイヤの両方が開口部を通って延在するときに信号を生成するように構成されており、ハードウェアプロセッサは、複数の磁気センサペアのうちの少なくとも２つ以上によって生成された信号に基づいて、第２のワイヤ内の電流の測定値を導出するようにさらに構成されている、前述の実施例のいずれか１つに記載の装置を提供する。
【０１６０】
実施例２７は、第２のワイヤ内の電流の測定値と、データ処理システムによって導出された第１のワイヤ内の電流の測定値とのグラフィック表現を表示するように構成されている表示ユニットをさらに含む、実施例２６に記載の装置を提供する。
【０１６１】
実施例２８は、表示ユニットが、第１のワイヤおよび第２のワイヤの相対的な位置（すなわち、互いに対する、またはいくつかの共通基準点に対する位置）を表示するようにさらに構成されている、実施例２７に記載の装置を提供する。
【０１６２】
実施例２９は、ハードウェアプロセッサによって導出される少なくとも１つのワイヤ内の電流の測定値のグラフィック表現を表示するように構成されている出力デバイスをさらに含む、先行する実施例のいずれか１つに記載の装置を提供する。
【０１６３】
さらなる実施例では、装置は、ターゲット測定ゾーン内の１つ以上の導体ワイヤ（例えば、マルチ導体ケーブル）のうちの第１のワイヤおよび第２のワイヤの投影位置を割り当て、第１のセンサ回路のセットおよび第２のセンサ回路のセットの各々に対する第１のワイヤおよび第２のワイヤの投影位置に少なくとも部分的に基づいて、ｘ方向およびｙ方向における第１のワイヤおよび第２のワイヤの予想磁場強度を計算し、本明細書で説明するように、第１のセンサ回路のセットおよび第２のセンサ回路のセットの各々を使用して、ｘ方向およびｙ方向における磁場強度を測定し（または磁気センサペアが測定するように制御し）、ｘ方向およびｙ方向における予測磁場強度とｘ方向およびｙ方向におかえる測定された磁場強度との差に基づいて誤差値を決定し、誤差値が誤差閾値を満たすまで、第１のワイヤおよび第２のワイヤの投影位置を連続して調整し、誤差値が誤差閾値を満たすときの第１のワイヤおよび第２のワイヤの投影位置とｘ方向およびｙ方向の測定された磁場強度に少なくとも部分的に基づいて第１のワイヤおよび第２のワイヤを通って流れる電流を決定するように構成されているプロセッサを含み得る。
【０１６４】
特定のさらなる実施例では、第１のセンサ回路のセットの各センサ回路および第２のセンサ回路のセットの各センサ回路は、ホイートストンブリッジに構成されている４つの磁気センサを含み得る。代替的には、第１のセンサ回路セットの各センサ回路および第２のセンサ回路のセットの各センサ回路は、ハーフホイートストンブリッジに構成されている２つの磁気センサを含み得る。第１のセンサ回路のセットの各センサ回路および第２のセンサ回路のセットの各センサ回路は、１つ以上のＡＭＲセンサを含み得る。特定の実施例では、プロセッサは、第１のセンサ回路のセットおよび第２のセンサ回路のセットの各々に関して、予想磁場強度と測定された磁場強度との間の誤差の二乗平均平方根和を決定することによって誤差値を決定するようにさらに構成され得る。さらに、特定の実施例では、プロセッサは、誤差の二乗平均平方根和が誤差閾値を満たすかどうかを決定することによって、誤差値が誤差閾値を満たすかどうかを決定するようにさらに構成され得る。
【０１６５】
実施例３０は、少なくとも１つの導体ワイヤを通る電流の流れを測定するための装置を動作させるための方法を提供する。方法は、ワイヤを装置の筐体の開口部内で囲んで、ワイヤが開口部を通って延在する（すなわち、ワイヤの少なくとも一部分が開口部内に位置付けられる）ようにし、開口部が、１つ以上の導体ワイヤを受信するためのものであり、筐体が、その中またはその上に配列された（例えば、筐体の開口部の周囲に配列された）複数の磁気センサペアを含む、囲むことと、装置のハードウェアプロセッサを使用して、ワイヤが開口部内で囲まれている間に、複数の磁気センサペアによって生成された信号を受信することであって、複数の磁気センサペアのうちの各磁気センサペアによって生成された信号が、第１の方向の磁場を示す第１の信号（例えば、第１の電圧または第１の電流）と、第２の方向の磁場を示す第２の信号（例えば、第２の電圧または第１の電流）と、を含む、受信することと、ハードウェアプロセッサを使用して、複数の磁気センサペアのうちの少なくとも２つ以上によって生成された信号に基づいて、ワイヤ内の電流の測定値を導出することと、を含み得る。
【０１６６】
実施例３１は、ワイヤが第１のワイヤであり、方法がさらに第２のワイヤ内の電流を決定するためのものであり、方法は、第２のワイヤが開口部を通って延在するように、第２の導体を開口部内で囲む（例えば、第２のワイヤの少なくとも一部分が開口部内に位置付けられる）ことと、ハードウェアプロセッサを使用して、第１のワイヤおよび第２のワイヤの両方が開口部内に囲まれている間、複数の磁気センサペアによって生成された信号を受信することと、ハードウェアプロセッサを使用して、複数の磁気センサペアのうちの少なくとも２つ以上によって生成された信号に基づいて第２のワイヤ内の電流の測定値を導出することと、をさらに含む、実施例３０に記載の方法を提供する。
【０１６７】
さらなる実施例では、請求項３０〜３１のいずれか１つに記載の方法は、先行する実施例のいずれか１つ、例えば、実施例１〜２９のいずれか１つに記載の装置を動作させるための特徴をさらに含んでよい。
【０１６８】
実施例３２は、導体ワイヤ内の電流を決定するための方法であって、１つ以上のワイヤを受容するための開口部を有する筐体内に配列された複数の磁気センサペアに、ワイヤが開口部を通って延在するとき（例えば、ワイヤの少なくとも一部分が開口部内に位置付けられるとき）に信号を生成させることとであって、複数の磁気センサペアの各磁気センサペアからの信号が、第１の方向の磁場を示す第１の信号（例えば、第１の電圧または第１の電流）と、第２の方向の磁場を示す第２の信号（例えば、第２の電圧または第１の電流）と、を含む生成させることと、ハードウェアプロセッサを使用して、複数の磁気センサペアのうちの少なくとも２つ以上によって生成された信号に基づいて、ワイヤ内の電流の測定値を導出することと、を含む方法を提供する。
【０１６９】
実施例３３は、導体ワイヤ内の電流を決定するための方法であって、１つ以上の導体ワイヤを受容するための開口部を有する筐体内に配列された複数の磁気センサペアによって生成された信号を受信することであって、ワイヤが開口部を通って延在している間（例えば、ワイヤの少なくとも一部分が開口部内に位置しているとき）に信号が生成され、複数の磁気センサペアの各磁気センサペアからの信号が、第１の方向の磁場を示す第１の信号（例えば、第１の電圧または第１の電流）と、第２の方向の磁場を示す第２の信号（例えば、第２の電圧または第１の電流）とを含む、受信することと、複数の磁気センサペアのうちの少なくとも２つ以上によって生成された信号に基づいて、ワイヤ内の電流の測定値を導出することと、を含む方法を提供する。
【０１７０】
さらなる実施例では、請求項３２〜３３のいずれか１つに記載の方法は、先行する実施例のいずれか１つ、例えば実施例１〜２９のいずれか１つに記載の装置における電流を決定するための特徴をさらに含み得る。
【０１７１】
実施例３４は、マルチ導体ケーブルを通る電流の流れを測定するための装置であって、マルチ導体ケーブルを受容するように構成されている開口部を含む、開口部の周囲に配列され、第１の方向に磁場強度を測定するように構成された第１の磁気センサと、開口部の周囲に配列され、第２の方向に磁場強度を測定するように構成された第２の磁気センサと、第１の磁気センサおよび第２の磁気センサからの出力に基づいて、マルチ導体ケーブルの単一の導体を通って流れる電流を決定するように構成されているハードウェアプロセッサと、を備える装置を提供する。
【０１７２】
実施例３５は、プロセッサが、第１の磁気センサおよび第２の磁気センサからの出力に基づいて、マルチ導体ケーブルの第２の個々の導体を通って流れる電流を決定するようにさらに構成されている、実施例３４に記載の装置を提供する。
【０１７３】
実施例３６は、第１の磁気センサが異方性磁気抵抗性センサを含む、実施例３４に記載の装置を提供する。
【０１７４】
実施例３７は、プロセッサが、単一の導体を通って流れる電流を計算するための非線形演算に基づいて、単一の導体を通って流れる電流を決定するように構成されている、実施例３４に記載の装置を提供する。
【０１７５】
実施例３８は、プロセッサが、最小二乗フィッティング演算に少なくとも部分的に基づいて、単一の導体を通って流れる電流を決定するように構成されている、実施例３４に記載の装置を提供する。
【０１７６】
実施例３９は、第１の磁気センサの磁気センサとプロセッサとの間の信号経路内にアナログフロントエンドおよびアナログデジタル変換器をさらに含む、実施例３４に記載の装置を提供する。
【０１７７】
実施例４０は、第１の方向が、第２の方向に実質的に直交する、実施例３４に記載の装置を提供する。
【０１７８】
実施例４１は、第１の磁気センサおよび第２の磁気センサが、筐体内に配設されている、実施例３４に記載の装置を提供する。
【０１７９】
実施例４２は、第１の磁気センサが、４つの磁気センサを含む、実施例３４に記載の装置を提供する。
【０１８０】
実施例４３は、４つの磁気センサが、ホイートストンブリッジ構成で配設されている、実施例４２に記載の装置を提供する。
【０１８１】
実施例４４は、プロセッサは、第１の磁気センサおよび第２の磁気センサのうちの少なくともいくつかによって測定された１つ以上の磁場強度の決定、ならびにターゲット測定領域内の単一の導体の位置の決定に少なくとも部分的に基づいて、単一の導体を通って流れる電流を決定するように構成されている、実施例３４に記載の装置を提供する。
【０１８２】
実施例４５は、マルチ導体ケーブルを通って流れる電流を測定する方法であって、ターゲット測定ゾーン内のマルチ導体ケーブルの第１のワイヤおよび第２のワイヤの投影位置を決定することと、第１のワイヤに第１の投影電流値を割り当て、第２のワイヤに第２の投影電流値を割り当てることと、第１のワイヤを通って流れる第１の電流および第２のワイヤを通って流れる第２の電流によって生成された磁場の磁場強度を測定することと、磁場強度が、ターゲット測定ゾーンの周囲に配列された磁気センサのセットを使用して測定される、測定することと、第１のワイヤの投影位置および第２のワイヤの投影位置に少なくとも部分的に基づいて予想磁場強度を決定することと、測定された磁場強度および予想磁場強度に少なくとも部分的に基づいて誤差値を決定することと、誤差値が誤差閾値を満たさないと決定されたときに、第１のワイヤの投影位置を調整することと、誤差値が誤差閾値を満たすと決定されたときに、第１のワイヤの投影位置および磁場強度に少なくとも部分的に基づいて第１のワイヤを通って流れる第１の電流の電流値を決定することと、を含む方法を提供する。
【０１８３】
実施例４６は、マルチ導体ケーブルが少なくとも２つのワイヤ、例えば少なくとも３つのワイヤを含む、実施例４５に記載の方法を提供する。
【０１８４】
実施例４７は、第１の投影電流値および第２の投影電流値が、同じ大きさであるが、反対の位相を有する、実施例４５に記載の方法を提供する。
【０１８５】
実施例４８は、第１のワイヤを通って流れる第１の電流によって生成される第１の磁場、および／または第２のワイヤを通って流れる第２の電流によって生成される第２の磁場の集約である、実施例４５に記載の方法を提供する。
【０１８６】
実施例４９は、誤差値が誤差閾値を満たさないと決定されたときに、第２のワイヤの投影位置を調整することをさらに含む、実施例４５に記載の方法を提供する。
【０１８７】
実施例５０は、誤差値が誤差閾値を満たすと決定されたときに、第２のワイヤの投影位置および磁場強度に少なくとも部分的に基づいて、第２のワイヤを通って流れる第２の電流の第２の電流値を決定することをさらに含む、実施例４５に記載の方法を提供する。
【０１８８】
実施例５１は、磁気センサのセットが、第１の磁気センサおよび第２の磁気センサを備え、第１の磁気センサが、第１の方向の磁場強度を測定するように構成されており、第２の磁気センサが、第２の方向の磁場強度を測定するように構成されている、実施例４５に記載の方法を提供する。
【０１８９】
実施例５２は、マルチ導体ケーブルの第１のワイヤおよび第２のワイヤの投影位置を決定することが、第１のワイヤに第１のデフォルト位置を割り当て、第２のワイヤに第２のデフォルト位置を割り当てることを含む、実施例４５に記載の方法を提供する。
【０１９０】
実施例５３は、誤差値が誤差閾値を満たす点における第１のワイヤの投影位置を決定するために最小二乗フィッティング演算を行うことをさらに含む、実施例４５に記載の方法を提供する。
【０１９１】
［他の実施態様の記載、バリエーション、および用途］
本明細書で論じられる原理および利点は、１つ以上の導体ワイヤを通って流れる電流を測定するためにの任意のデバイスに使用され得る。さらに、本明細書に開示される実施形態は、導体ワイヤがワイヤを通って流れる電流の測定中に位置することができるゾーンまたは領域を増加させるために使用されてもよく、それによって、拙く位置付けられているか、または他の構成要素によって遮断されているワイヤ内の電流を測定することが可能となる。さらに、本明細書に開示される実施形態は、電流測定の正確性を向上させ、および／またはワイヤ（複数可）内の電流測定に対する迷走場干渉の影響を低減する。本明細書で論じられる実施形態は、住宅用電気システム、電気自動車、太陽光エネルギー、蓄電、または１つ以上の導体ワイヤ、例えば、マルチ導体ケーブル内の電流を非接触方式で測定することが望ましい他のシステムに関連するシステムを含む、様々なシステムにおける電流を測定するように実装され得る。
【０１９２】
必ずしも全ての目的または利点が本明細書で説明される任意の特定の実施形態に従って達成され得るとは限らないと理解されたい。したがって、例えば、当業者であれば、特定の実施形態は、本明細書で教示または示唆され得る他の目的または利点を必ずしも達成することなく、本明細書で教示され得る１つの利点または利点のグループを達成または最適化する方式で動作するように構成され得ると認識するであろう。
【０１９３】
１つの例示的な実施形態では、図の任意の数の電気回路が、関連する電子デバイスの基板上に実装され得る。基板は、電子デバイスの内部電子システムの様々な構成要素を保持し、さらに、他の周辺機器のためのコネクタを提供することができる一般的な回路基板であり得る。より具体的には、基板は、システムの他の構成要素が電気的に通信することができる電気的接続を提供することができる。任意の好適なプロセッサ（デジタル信号プロセッサ、マイクロプロセッサ、対応チップセット等を含む）、コンピュータ可読非一時的メモリ素子等は、特定の構成ニーズ、処理需要、コンピュータ設計等に基づいて、適切に基板に結合され得る。外部ストレージ、追加センサ、音声／ビデオディスプレイのためのコントローラ、および周辺デバイスなどの他の構成要素は、プラグインカードとしてボードに取り付けられてもよく、ケーブルを介して取り付けられてもよく、またはボード自体に組み込まれてもよい。様々な実施形態において、本明細書で説明される機能は、これらの機能をサポートする構造内に配列された１つ以上の構成可能（例えば、プログラマブル）要素内で動作するソフトウェアまたはファームウェアとしてエミュレーション形態で実装され得る。エミュレーションを提供するソフトウェアまたはファームウェアは、プロセッサがそれらの機能を実行することを可能にする命令を含む非一時的なコンピュータ可読記憶媒体上に提供されてもよい。
【０１９４】
別の例示的な実施形態では、図の電気回路は、スタンドアロンモジュール（例えば、特定のアプリケーションまたは機能を行うように構成されている関連する構成要素および回路を有するデバイス）として実装されてもよく、または電子デバイスのアプリケーション固有のハードウェア内にプラグインモジュールとして実装されてもよい。本開示の特定の実施形態は、部分的に、または全体的に、システムオンチップ（ＳＯＣ）パッケージに容易に含まれ得ると留意する。ＳＯＣは、コンピュータまたは他の電子システムの構成要素を単一のチップに統合するＩＣを表す。デジタル機能、アナログ機能、混合信号機能、しばしば高周波機能を含んでもよく、これらは全て、１つのチップ基板上に提供されてもよい。他の実施形態は、複数の別個のＩＣが単一の電子パッケージ内に位置し、電子パッケージを通じて互いに密接に相互作用するように構成されているマルチチチップモジュール（ＭＣＭ）を含み得る。様々な他の実施形態では、デジタルフィルタが、特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、および他の半導体チップの１つ以上のシリコンコア内に実装され得る。
【０１９５】
また、本明細書に概説される全ての仕様、寸法、および関係（例えば、プロセッサ、論理動作などの数）は、例示および教示のみの目的のために提供されていることにも注意が必要である。そのような情報は、本開示の趣旨、または添付の特許請求の範囲から逸脱することなく大きく変動し得る。本明細書は、１つの非限定的な例にのみ適用され、したがって、それらは、そのように解釈されるべきである。前述の説明において、例示的な実施形態は、構成要素の特定の配列を参照して説明されている。添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、そのような実施形態に対して様々な修正および変更がなされ得る。したがって、説明および図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味と見なされる。
【０１９６】
本明細書に提供される多数の実施例を使用して、相互作用が、２つ、３つ、４つ、またはそれ以上の電気部品の観点から説明され得ることに留意されたい。しかしながら、これは明確さと実施例のためだけに行われている。システムは、任意の好適な方式で固められ得ると理解されたい。同様の設計代替案に沿って、図の例示される構成要素、モジュール、および要素のいずれかは、様々な考えられる構成で組み合わされてもよく、これらの全ては明らかに本明細書の広い範囲内である。ある特定の場合、限定された数の電気素子のみを参照することによって、所与のフローセットの機能性のうちの１つ以上を説明することは容易であり得る。図の電気回路およびその教示は容易に拡張可能であり、多数の構成要素、ならびにより複雑／精緻な配列および構成に対応することができることを理解されたい。したがって、提供される例は、他の多くのアーキテクチャに適用される可能性があるように、電気回路の広範な教示を限定または阻害するべきではない。
【０１９７】
なお、本明細書では、「一実施形態」、「例示的な実施形態」、「ある実施形態」、「別の実施形態」、「いくつかの実施形態」、「様々な実施形態」、「他の実施形態」、「代替実施形態」などに含まれる様々な特徴（例えば、要素、構造、モジュール、構成要素、ステップ、動作、特徴など）への言及は、任意のそのような特徴が本開示の１つ以上の実施形態に含まれるが、同じ実施形態において組み合わされてもよく、必ずしも組み合わされなくてもよいと意味することに留意する。
【０１９８】
また、磁気センサを使用した非接触電流測定に関連する機能、例えば、図に示される１つ以上のプロセスに要約された機能は、図に図示される電流測定システムによって実行され得る、またはその内部で実行され得る可能な機能のうちのいくつかのみを例示していることに留意することが重要である。これらの動作のうちのいくつかは、本開示の範囲から逸脱することなく、適宜削除または取り除かれ得るか、またはこれらの動作を大幅に修正または変更し得る。加えて、これらの動作のタイミングは、かなり変更され得る。前述の動作フローは、実施例と議論の目的で提供されてきた。実質的な柔軟性は、本開示の教示から逸脱することなく、任意の好適な配列、年表、構成、およびタイミング機構が提供され得るという点で、本明細書で説明される実施形態によって提供される。
【０１９９】
多数の他の変更、置換、変形、交代、および修正は、当業者に確認されてもよく、本開示は、添付の特許請求の範囲内にあるような全てのそのような変更、置換、変形、交代、および修正を包含することが意図される。なお、上記の装置の全ての任意選択の特徴は、本明細書で説明する方法またはプロセスに関して実装されてもよく、実施例における具体的なものは、１つ以上の実施形態において任意のいずれで使用されてもよい。
【符号の説明】
【０２００】
１００  電流測定システム
１０２  電流測定装置
１０４  電流測定ユニット
１０６  磁気センサペア
１０８  プロセッサ
１１０  メモリ
１１２  電源
１１４  出力デバイス
１１６  入力デバイス
１１８  ネットワークアダプタ
２００  電流測定装置
２０２  筐体
２０４  開口部
２０６  中心
２０８  ライン
２１０  ワイヤ
２１２  インセット
２１４  インセット
２１６  第１のセンサ
２１８  第２のセンサ
２２０  センサ基準点
【図１】
2021525358.tif 000036
【図２】
2021525358.tif 000037
【図３】
2021525358.tif 000038
【図４】
2021525358.tif 000039
【図５】
2021525358.tif 000040
【図６】
2021525358.tif 000041
【図７】
2021525358.tif 000042
【図８】
2021525358.tif 000043
【図９】
2021525358.tif 000044
【図１０】
2021525358.tif 000045
【図１１】
2021525358.tif 000046
【図１２】
2021525358.tif 000047
【図１３】
2021525358.tif 000048
【図１４】
2021525358.tif 000049
【図１５】
2021525358.tif 000050
2021525358.tif 000051
【図１６】
2021525358.tif 000052
【手続補正書】
【提出日】令和2年9月23日(2020.9.23)
【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】
少なくとも１つのワイヤを通る電流の流れを測定する装置であって、
前記少なくとも１つのワイヤを受容するための開口部を含む筐体と、
前記筐体内に輪郭に沿って配列された複数の磁気センサペアであって、各磁気センサペアは、電流を担持する前記少なくとも１つのワイヤが前記開口部を通って延在するときに信号を生成するように構成されており、前記信号が
第１の方向の磁場を示す第１の信号と、
第２の方向の磁場を示す第２の信号と、を含む、複数の磁気センサペアと、
ハードウェアプロセッサであって、
前記輪郭の周りの積分に関連する複数の定数を計算することであって、前記定数が、前記複数の磁気センサペアのうちの２つ以上によって生成された前記信号に基づいて計算される、計算することと、
前記定数に基づいて、前記少なくとも１つのワイヤ内の電流の測定値を導出することと、を行うように構成されている、ハードウェアプロセッサと、を備える、装置。
【請求項２】
前記第１の方向が、前記第２の方向に垂直である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記複数の磁気センサペアの各々が、共通基準点に対して配列されて、各磁気センサペアについて、
前記第１の方向が、前記磁気センサペアのセンサ基準点と前記共通基準点とを接続する線に垂直であり、
前記第２の方向が、前記線に平行である、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記複数の磁気センサペアの全てについて、前記第１の方向と前記第２の方向との間の関係が同じである、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記第１の方向と前記第２の方向との間の前記関係は、前記第２の方向が、前記共通基準点から離れる方向を指し、前記第１の方向が、前記第２の方向の時計回り９０度の回転である、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記第１の方向と前記第２の方向との間の前記関係は、前記第２の方向が、前記共通基準点から離れる方向を指し、前記第１の方向が、前記第２の方向の反時計回り９０度の回転である、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記第１の方向と前記第２の方向との間の前記関係は、前記第２の方向が、前記共通基準点に向かう方向を指し、前記第１の方向が、前記第２の方向の時計回り９０度の回転である、請求項４に記載の装置。
【請求項８】
前記第１の方向と前記第２の方向との間の前記関係は、前記第２の方向が、前記共通基準点に向かう方向を指し、前記第１の方向が、前記第２の方向の反時計回り９０度の回転である、請求項４に記載の装置。
【請求項９】
前記２つ以上の磁気センサペアが、第１の磁気センサペアおよび第２の磁気センサペアを含み、両方とも共通基準点に対して配列されて、
前記第１の磁気センサペアについて、前記第１の方向が、前記第１の磁気センサペアのセンサ基準点と前記共通基準点とを接続する線に対して第１の角度にあり、前記第２の方向が、前記第１の方向に対して垂直であり、前記第１の磁気センサペアの前記センサ基準点と前記共通基準点とを接続する前記線に対して第２の角度にあり、
前記第２の磁気センサペアについて、前記第１の方向が、前記第２の磁気センサペアのセンサ基準点と前記共通基準点とを接続する線に対して第３の角度にあり、前記第２の方向が、前記第１の方向に対して垂直であり、前記第２の磁気センサペアの前記センサ基準点と前記共通基準点とを接続する前記線に対して第４の角度にあるようにする、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１の角度が前記第３の角度に等しくなく、かつ前記第４の角度に等しくないときに、前記ハードウェアプロセッサが、前記少なくとも１つのワイヤ内の前記電流の前記測定値を導出する前または導出するときに、前記第１の角度と前記第３の角度との間の差を補償するか、または前記第１の角度と前記第４の角度との間の差を補償するように構成されている、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１の角度および前記第２の角度のいずれもゼロに等しくないときに、前記ハードウェアプロセッサが、前記少なくとも１つのワイヤ内の前記電流の前記測定値を導出する前または導出するときに、前記第１の磁気センサペアの前記センサ基準点と前記共通基準点とを接続する前記線に対する平行状態からの前記第１の磁気センサペアの前記第１の方向または前記第２の方向のずれを補償するように構成されている、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記第３の角度および前記第４の角度のいずれもゼロに等しくないときに、前記ハードウェアプロセッサが、前記少なくとも１つのワイヤ内の前記電流の前記測定値を導出する前または導出するときに、前記第２の磁気センサペアの前記センサ基準点と前記共通基準点とを接続する前記線に対する平行状態からの前記第２の磁気センサペアの前記第１の方向または前記第２の方向のずれを補償するように構成されている、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記複数の磁気センサペアのうちの１つ以上の各磁気センサペアが、第１および第２の磁気センサを含み、前記第１の磁気センサが、前記第１の信号を生成するように構成されており、前記第２の磁気センサが、前記第２の信号を生成するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記筐体が、第１の面および反対の第２の面を有し、
前記複数の磁気センサペアのうちの１つ以上の前記各磁気センサペアの前記第１の磁気センサが、前記筐体の前記第１の面に設けられており、
前記複数の磁気センサペアのうちの１つ以上の前記各磁気センサペアの前記第２の磁気センサが、前記筐体の前記第２の面に設けられている、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記複数の磁気センサペアのうちの１つ以上の各磁気センサペアが、多軸磁気センサを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記少なくとも１つのワイヤが第１のワイヤであり、
前記複数の磁気センサペアの各磁気センサペアは、前記第１のワイヤおよび第２のワイヤの両方が前記開口部を通って延在し、前記第１のワイヤおよび前記第２のワイヤが電流を担持するときに、前記信号を生成するように構成されており、
前記ハードウェアプロセッサが、前記定数に基づいて前記第２のワイヤ内の電流の測定値を導出するようにさらに構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
ワイヤを通る電流の流れを測定するための装置を動作させるための方法であって、
前記装置の筐体内の開口部内に前記ワイヤを囲んで、前記ワイヤが前記開口部を通って延在するようにし、前記開口部が、１つ以上のワイヤを受容するためのものであり、前記筐体が、前記筐体の中または上に輪郭に沿って配列された複数の磁気センサペアを含む、囲むことと、
前記装置のハードウェアプロセッサを使用して、前記ワイヤが前記開口部内に囲まれ、電流を担持している間に、前記複数の磁気センサペアによって生成された信号を受信することであって、前記複数の磁気センサペアの各磁気センサペアによって生成された信号が、
第１の方向の磁場を示す第１の信号と、
第２の方向の磁場を示す第２の信号と、を含む、受信することと、
前記ハードウェアプロセッサを使用して、
前記輪郭の周りの積分に関連する複数の定数を計算することであって、前記定数が、前記複数の磁気センサペアのうちの２つ以上によって生成された前記信号に基づいて計算される、計算することと、
前記定数に基づいて、前記ワイヤ内の電流の測定値を導出することと、含む、方法。
【請求項１８】
ワイヤ内の電流を決定するための方法であって、
１つ以上のワイヤを受容するための開口部を有する筐体内に輪郭に沿って配列された複数の磁気センサペアに、前記ワイヤが前記開口部を通って延在し、電流を担持しているときに、信号を生成させることであって、各磁気センサペアからの前記信号が、
第１の方向の磁場を示す第１の信号と、
第２の方向の磁場を示す第２の信号と、を含む、生成させることと、
ハードウェアプロセッサを使用して、
前記輪郭の周りの積分に関連する複数の定数を計算することであって、前記定数が、前記複数の磁気センサペアのうちの２つ以上によって生成された前記信号に基づいて計算される、計算することと、
前記定数に基づいて、前記ワイヤ内の電流の測定値を導出することと、含む、方法。
【請求項１９】
マルチ導体ケーブルを通る電流の流れを測定するための装置であって、
マルチ導体ケーブルを受容するように構成されている開口部を含む筐体と、
前記開口部の周囲に輪郭に沿って配列され、第１の方向の磁場強度を測定するように構成されている第１の磁気センサと、
前記開口部の周囲に前記輪郭に沿って配列され、第２の方向の磁場強度を測定するように構成されている第２の磁気センサと、
ハードウェアプロセッサであって、
前記輪郭の周りの積分に関連する複数の定数を計算することであって、前記定数が、前記第１の磁気センサおよび前記第２の磁気センサからの出力に基づいて計算される、計算することと、
前記定数に基づいて前記マルチ導体ケーブルの少なくとも１つの導体内の電流を決定することと、を行うように構成されている、プロセッサと、を備える、装置。
【請求項２０】
前記第１の方向が、前記第２の方向に実質的に直交する、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記第１の磁気センサが、４つの磁気センサを含み、前記４つの磁気センサが、ホイートストンブリッジ構成で配設されている、請求項１９に記載の装置。
【請求項２２】
前記少なくとも１つのワイヤがＫのワイヤを含み、Ｋが１以上の整数であるときに、前記複数の定数が２Ｋの定数を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項２３】
前記複数の磁気センサペアが、共通基準点に対して前記輪郭に沿って配列され、
前記２Ｋの定数が、定数Ａ０〜Ａ２Ｋ−１であり、
前記２Ｋの定数の定数Ａｎが、積分
【数１】
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に基づいて計算され、式中、
ｎが、０と２Ｋ−１との間の積分であり、
ｚが、前記輪郭上の積分変数であり、
Ｍ（ｚ）が、前記複数の磁気センサペアのうちの前記２つ以上によって生成された前記信号に基づく磁場であり、
Ｒ（ｚ）が、前記輪郭上の点ｚから前記共通基準点までの距離である、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記ハードウェアプロセッサが、前記定数に基づいて、
前記開口部内の前記第１のワイヤの位置、および
前記開口部内の前記第２のワイヤの位置、のうちの１つ以上を決定するようにさらに構成されている、請求項１６に記載の装置。
【請求項２５】
前記装置が、
前記第２のワイヤ内の前記電流の測定値、および
前記第１のワイヤ内の前記電流の測定値のうちの少なくとも一方のグラフィック表現を表示するように構成されている表示ユニットをさらに含む、請求項１６に記載の装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
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【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１５】
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【国際調査報告】
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