(57)【要約】  キャパシタ部品（１８、２２）は、シールド電力ケーブル（１５）などの、ＰＤが疑われる電力装置（１５）に容量性結合するように適合され、インピーダンス変換デバイス（１０２）は、キャパシタ部品（１８、２２）に直接接続される入力側を有する。２つの部品は一緒に、ＰＤ信号を取り出してＰＤ信号解析システム（Ｄ）に伝えるためのセンサ（１００）として使用される。２つの部品は、本質的に古典的高域通過ＲＣフィルタを形成するけれども、本発明によると、キャパシタ側での入力インピーダンスは、信号解析システム側での出力インピーダンスよりもはるかに大きい。その効果は、変換デバイス（１０２）が含まれない場合よりもＰＤ信号解析システム（Ｄ）による解析のためにＰＤ信号のはるかに多くの低周波数成分を通すことである。
2015533426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
既知の結合インピーダンスを有するＰＤ信号解析システムのためのＰＤセンサにおいて、前記センサは、
ＰＤが疑われる電力装置に容量性結合するための所定のキャパシタンスを有するキャパシタ部品と、
前記キャパシタ部品に直接接続される入力側と既知の結合インピーダンスを有するＰＤ信号解析システムに接続するように構成される出力側とを有するインピーダンス変換デバイスであって、ＰＤ信号を前記入力側から前記出力側に伝えるように構築されて配置され、前記入力側での第１の実効インピーダンスと前記出力側での第２の実効インピーダンスとを有し、前記第１の実効インピーダンスが、前記第２の実効インピーダンスよりもはるかに大きいインピーダンス変換デバイスと、を備え、
それによって、前記第１の実効インピーダンスと組み合わせた前記キャパシタ部品の前記キャパシタンスは、前記既知の結合インピーダンスと組み合わせた前記キャパシタ部品の前記キャパシタンスによって引き起こされることになる低域遮断周波数よりもはるかに低いフィルタ低域遮断周波数を本質的にもたらす、ＰＤセンサ。
【請求項２】
前記第２のインピーダンスは、前記既知の結合インピーダンスと整合する、請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記第１のインピーダンスは、第２のインピーダンスよりも少なくとも２桁大きい、請求項１に記載のセンサ。
【請求項４】
前記第１のインピーダンスは、前記第２のインピーダンスの１００から１０，０００倍である、請求項２に記載のセンサ。
【請求項５】
前記第１の実効インピーダンスと組み合わせた前記キャパシタ部品の前記キャパシタンスは、少なくとも４ＫＨｚのフィルタ低域遮断周波数を本質的にもたらす、請求項１に記載のセンサ。
【請求項６】
前記第１の実効インピーダンスと組み合わせた前記キャパシタ部品の前記キャパシタンスは、４ＫＨｚと１ＭＨｚとの間のフィルタ低域遮断周波数をもたらす、請求項５に記載のセンサ。
【請求項７】
前記インピーダンス変換デバイスは、ＩＣ緩衝器を含む、請求項１に記載のセンサ。
【請求項８】
前記ＩＣ緩衝器は、ユニティゲインを有する、請求項７に記載のセンサ。
【請求項９】
前記インピーダンス変換デバイスは、少なくとも５：１の巻き線比を有するトランスを含む、請求項１に記載のセンサ。
【請求項１０】
前記第１のインピーダンスは、前記第２のインピーダンスの２５から１０，０００倍である、請求項１に記載のセンサ。
【請求項１１】
前記インピーダンス変換デバイスは、差動増幅器を含む、請求項１に記載のセンサ。
【請求項１２】
前記出力側は、前記結合インピーダンスを決定する特性インピーダンスを有する信号伝送線路に接続するように適合される、請求項１に記載のセンサ。
【請求項１３】
前記キャパシタ部品は、ＰＤが疑われる電力装置に隣接してそれと容量性結合するように設置するために間隔を空けられて取り付けられる２つの導電性プレートを有する、請求項１に記載のセンサ。
【請求項１４】
前記キャパシタ部品は、ＰＤが疑われる電力装置に隣接してそれと容量性結合するように設置するために取り付けられる単一導電性プレートを有する、請求項１に記載のセンサ。
【請求項１５】
前記キャパシタ部品は、ケーブルでのＰＤ信号を感知し、前記感知されたＰＤ信号を前記インピーダンス変換デバイスに渡すために、シールド電力ケーブルと容量性結合するように適合される、請求項１に記載のセンサ。
【請求項１６】
電力装置で生成されるＰＤ信号を解析するための信号解析デバイスと、
前記ＰＤ信号をそれに伝えるために前記信号解析デバイスに接続される伝送線路であって、前記信号解析デバイスおよび前記伝送線路が、既知の結合インピーダンスを有する信号解析システムを形成する、伝送線路と、
前記電力装置での前記ＰＤ信号を検出するためおよび前記ＰＤ信号を前記伝送線路に渡すためのセンサと、を備えるＰＤ検出システムであって、
前記センサが、
前記電力装置で生成される前記ＰＤ信号を取り出すために前記電力装置に容量性結合するための所定のキャパシタンスを有するキャパシタ部品と、
前記キャパシタ部品に直接接続される入力側と前記信号解析システムの前記伝送線路に接続するように構成される出力側とを有するインピーダンス変換デバイスであって、前記ＰＤ信号を前記入力側から前記出力側に伝えるように構築されて配置され、前記入力側での第１の実効インピーダンスと前記出力側での第２の実効インピーダンスとを有し、前記第１の実効インピーダンスが、前記第２の実効インピーダンスよりもはるかに大きく、前記第２の実効インピーダンスが、前記既知の結合インピーダンスと整合するように選択される、インピーダンス変換デバイスと、を備え、
それによって、前記第１の実効インピーダンスと組み合わせた前記キャパシタ部品の前記キャパシタンスは、前記既知の結合インピーダンスと組み合わせた前記キャパシタ部品の前記キャパシタンスによって引き起こされることになる低域遮断周波数よりもはるかに低いフィルタ低域遮断周波数を本質的にもたらす、ＰＤ検出システム。
【請求項１７】
前記第１の実効インピーダンスは、前記第２の実効インピーダンスの１００から１０，０００倍である、請求項１６に記載のセンサ。
【請求項１８】
前記第１の実効インピーダンスと組み合わせた前記キャパシタ部品の前記キャパシタンスは、４ＫＨｚと１ＭＨｚとの間のフィルタ低域遮断周波数をもたらす、請求項１６に記載のセンサ。
【請求項１９】
前記インピーダンス変換デバイスは、ＩＣ緩衝器を含む、請求項１６に記載のセンサ。
【請求項２０】
前記インピーダンス変換デバイスは、差動増幅器を含む、請求項１６に記載のセンサ。
【請求項２１】
前記インピーダンス変換デバイスは、少なくとも５：１の巻き線比を有するトランスを含む、請求項１６に記載のセンサ。
【請求項２２】
前記第１のインピーダンスは、前記第２のインピーダンスの２５から１０，０００倍である、請求項１６に記載のセンサ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
電気システムが古くなるにつれて、絶縁材料内部の空洞、モータおよびトランスの巻き線での絶縁体の薄化、絶縁表面にわたる汚染、正しくない対地電圧間隔、その他の欠陥により、放電し始める可能性がある。これらの放電の存在は、もし放置されたままであるならば、システム故障につながる可能性がある隠れた欠陥の指標である。実際、放電それ自体は、時間とともに、またシステム故障にもつながる放電を維持している材料を劣化させることになる。これらの放電は、絶縁材料の内部で生じることもあり、これらの放電事象は、絶対的大きさが非常に小さい可能性があるので、それらの存在は、人間の感覚では知覚できない可能性がある。
【０００２】
部分放電（ＰＤ）は、全絶縁システムの小さい体積を覆う気体中で生じる電子およびイオンの流れである。欠陥は、電気的ストレスを集中させ、誘電体を劣化させる可能性がある。劣化は、誘電体の限られた部分内で始まり、典型的には深刻な故障にすぐにはつながらない。その代わりに、絶縁システムでのＰＤは、発達して、最終的に故障を引き起こす慢性症状として機能する。ＰＤの特徴は、電気装置での絶縁システムの性能を表す「健康指標」である。ＰＤを検出し、解析し、その場所を突き止めようとする試みは、ＰＤパルスによって放出される音響エネルギー、ＰＤパルスによって放出される光エネルギー、および／またはＰＤパルスによって放出される電磁エネルギーを測定して解析するように設計されたシステムを含み、長い間行われてきた。電磁的検出システムでは、誘導結合型（磁気的）センサおよび容量性結合型（電気的）センサが、使用されてきた。
【０００３】
電磁的用語では、ＰＤパルスは、サブナノ秒（ｓｕｂ−ｎｓ）の範囲での速い立ち上がり時間およびその起源でのギガヘルツ（ＧＨｚ）範囲に至るまでの信号帯域幅によって特徴付けられる。初期のナノ秒またはサブナノ秒スパイクの後に「イオン部分」が続き、それは、より長い継続時間（約１００ｎｓ）を有することもある。シールド電力ケーブルでは、ＰＤ信号は、その起源から電力ケーブルに沿って伝搬するが、しかし信号の高周波成分は、より低い周波数成分よりも大幅に（すなわち、より短い距離にわたって）減衰する。時には、検出点での信号帯域幅は、ＰＤの起源の場所を突き止めようとする試みでの伝搬距離の尺度として受け取られる。
【０００４】
ＰＤ測定の態様は、
「Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ  Ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｃｏｒｏｎａ  ａｎｄ  Ｐａｒｔｉａｌ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ、Ｖｏｌ．ＥＩ−１７、Ｎｏ．２、１９８２年４月、
「Ｐａｒｔｉａｌ  ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｉｎ  ｃａｂｌｅｓ  ｕｓｉｎｇ  ＶＨＦ  ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｃｏｕｐｌｅｒｓ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｓ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ、Ｖｏｌ．１０、Ｎｏ．２、２００３年４月、
およびそこに記載されている文献で述べられる。
【発明の概要】
【０００５】
この概要は、以下の詳細な説明でさらに述べられる概念の抽出を簡略化された形で導入するために提供される。この概要は、クレームされる主題の重要な特徴を特定することを意図するものでも、またクレームされる主題の範囲を決定する際の補助として使用されることを意図されるものでもない。
【０００６】
本発明は、既知の結合インピーダンスを有するＰＤ信号解析システムのための部分放電（ＰＤ）センサを提供する。センサは、シールド電力ケーブルなどの、ＰＤが疑われる電力装置に容量性結合するためのキャパシタ部品を有する。センサは、キャパシタ部品に直接接続される入力側とＰＤ信号解析システムに接続するように構成される出力側とを有するインピーダンス変換デバイスを含む。インピーダンス変換デバイスは、ＰＤ信号を入力側から出力側に伝えるのに有効である。
【０００７】
本発明の一態様では、変換デバイスは、入力側での第１の実効インピーダンスと出力側での第２の実効インピーダンスとを有し、第１の実効インピーダンスは、第２の実効インピーダンスよりもはるかに大きく、少なくとも２桁大きいなどである。第１の実効インピーダンスと組み合わせたキャパシタ部品のキャパシタンスは、本質的に古典的な高域通過フィルタを形成するが、しかし信号解析システムの既知の結合インピーダンスと組み合わせたキャパシタ部品のキャパシタンスによって引き起こされることになるよりもはるかに低い低域遮断周波数を有する。例えば、５０オームの結合インピーダンスを有するＰＤ信号解析システムについては、インピーダンス変換デバイスは、結合インピーダンスと整合する出力インピーダンスを有することができるが、しかしキャパシタ部品側では少なくとも５ＫΩの入力インピーダンスを有する。低域遮断周波数への効果は、ＰＤ信号解析システムによる解析のためにＰＤ信号のはるかに多くのより低い周波数成分を通すことである。
【０００８】
本発明の前述の態様および付随する利点の多くは、添付の図面と併用されるとき、次の詳細な説明を参照することによって、よりよく理解されることになることがより容易に認識されることになろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ＨＶシールド電力ケーブルおよび既知の容量性ＰＤセンサならびにそれに結合される信号伝送線路の表示図（従来技術）。
【図２】図１の既知のセンサおよび線路の態様の拡大平面図（従来技術）。
【図３】ＰＤ信号解析装置と接続して使用されるような、図１のセンサおよび伝送線路のさらなる表示図（従来技術）。
【図３Ａ】図３で表されるシステムの簡略化された回路図。
【図４】ＰＤ信号解析システムでのその使用を例示する本発明による改善された容量式センサの第１の実施形態の表示図。
【図４Ａ】図４のセンサの簡略化された回路図。
【図５】図３Ａで表される従来技術のセンサの周波数フィルタリング態様と、図４Ａで表される改善されたセンサのフィルタリング態様とを例示するグラフ。
【図６】ＰＤ信号解析システムでのその使用を例示する本発明による改善された容量式センサの第２の実施形態の表示図。
【図６Ａ】図６のセンサの簡略化された回路図。
【図７】ＰＤ信号解析システムでのその使用を例示する本発明による改善された容量式センサの第３の実施形態の表示図。
【図７Ａ】図７のセンサの簡略化された回路図。
【図８】ＰＤ信号解析システムでのその使用を例示する本発明による改善された容量式センサの第４の実施形態の表示図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１、図２、図３、および図３Ａは、ＵｔｉｌＸ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｋｅｎｔ、Ｗａｓｈｉｇｎｔｏｎ、（ｗｗｗ．ｕｔｉｌｘ．ｃｏｍ）によって提供される「ＣａｂｌｅＷＩＳＥ（登録商標）」サービスで使用される容量式センサおよび関連する部品の表示図である。そのシステムは、部分放電（ＰＤ）信号の検出および解析によって、中電圧（ＭＶ）および高電圧（ＨＶ）シールドケーブルシステム、トランスならびに開閉装置の条件を評価するために使用される。システムは、「オンライン」検出のために設計される、すなわち、試験するためにまたは外部信号を取り込むためにシステムを停止させる必要がない。図１を参照すると、システムは、Ｕ字形凹部１４が試験用のケーブル１５の小区分を横方向に受け入れている状態でセンサを位置決めするために使用されてもよいポール（「ホットスティック」）への接続のためのフィッティング１２を有する容量式感知部品１０を使用する。図２で見られるように、ケーブル受け入れ凹部１４は、内側Ｕ字形絶縁性または誘電性部材１６を有し、大きいキャパシタプレート１８がその外周面に沿って延びている。より長いＵ字形誘電体要素２０は、その内周面に沿ってもう一方の弓形金属製キャパシタプレート２２を有する。典型的には、プレート１８および２２は、空隙または別の誘電体によって分離される銅帯であろう。ケーブルに沿って伝えられるＰＤパルスは、キャパシタプレート間の電圧に検出可能な変動を引き起こす。電圧変動は、解析されるべき周期的なＰＤの痕跡（signature）を伝える信号を有する。電圧変動は、同軸ケーブルの形での信号伝送線路３２のための標準カップリング３０につながるそれぞれの導体２６および２８によって取り出される。導体２６は、同軸ケーブルコアに接続し、導体２８は、同軸ケーブルシースに接続する。代表的な設備では、評価されるべきＭＶ／ＨＶケーブルは、２．４ｋＶから３４５ｋＶケーブルに至るまでに及ぶこともある。センサは、異なるケーブルのために少なくとも１インチ〜５インチのサイズで提供される。代表的な実施形態では、ケーブルシールド１５およびプレート１８によって達成されるキャパシタンスは、１０〜８０ピコファラッドの範囲で、かなりの値である。
【００１１】
信号解析装置Ｄに対するセンサ１０の関係は、図３で表される。ケーブル１５は、ＨＶＡＣ電流を運ぶ。ＰＤ放電信号は、Ｐで表され、それは典型的には、センサからある距離で生成される。キャパシタプレート１８、２２は、標準カップリング３０を通じて同軸ケーブル３２のコアおよびシース導体にそれぞれ接続される。ケーブルの長さは、かなり長くすることができる。例えば、ホットスティックそれ自体は、６フィートから３０フィートの長さであってもよい。信号伝送同軸ケーブルのもう一方の端部は、標準カップリング３４などによってＰＤ信号解析装置Ｄに結合される。本明細書で述べられるように、信号伝送部品３２（この場合、標準同軸ケーブル）は、信号解析システムの一部であり、既知の特性インピーダンスを有する。代表的な実施形態では、５０オームの特性インピーダンスを有するケーブルが、使用される。これは、センサの出力側に提示される結合インピーダンスである。反射を防止するために、ケーブルのインピーダンスを信号解析装置の入力インピーダンスに整合させることが重要である。
【００１２】
伝統的な容量式センサ回路の簡略化された表示が、図３Ａで示される。ＶINは、ケーブル（図３での１５）に沿って伝えられる有効ＰＤパルスを表す。Ｃ2は、シールドケーブルの外周面とセンサキャパシタの隣接プレート（図３でのプレート１８）との間の固有キャパシタンスの値を表し、Ｃ1は、間隔の開いたセンサプレート（図３での１８および２２）のキャパシタンスを表す。このシステムでは、信号解析装置Ｄに伝送されるべき信号は、センサキャパシタＣ1にかかるＰＤ特徴電圧から成る。信号伝送部品の特性インピーダンスＲ0（それは信号解析装置の入力インピーダンスＲINに整合される）は、結合インピーダンスであり、センサへの抵抗負荷、例えば５０オームをもたらし、それは、固有の古典的高域通過フィルタを形成し、その低域遮断周波数は、１／２πＲＣの関数である。代表的な実施形態では、３ｄＢカットオフ点は、約１００ＭＨｚである（５０オームの入力インピーダンスを有する信号解析装置への信号の伝送のための５０オーム同軸ケーブルおよび約３０ピコファラッドのセンサキャパシタンスの例を使用すると）。
【００１３】
本発明は、従来の信号伝送および信号解析装置でなお使用されてもよい容量式センサを提供するが、しかしそれは、より低い周波数信号についてはるかにより優れた性能を提供する。図４を参照すると、本発明による改善されたセンサ１００の第１の実施形態では、インピーダンス変換部品１０２が、プレート１８、２２によって規定されるキャパシタと信号伝送部品３２との間に提供される。インピーダンス変換は、センサキャパシタのすぐ近くで生じる。例えば、結合キャパシタと変換部品の入力側との間の距離は、著しい浮遊容量と、コンダクタンスと、信号反射とを避けるために１０ｃｍ未満にするべきである。好ましい実施形態では、部品１０２での入力インピーダンスは、出力インピーダンスよりも少なくとも２桁大きい。上で述べられたように、出力インピーダンスは、伝送線路３２の特性インピーダンスに等しく、それは次には、信号解析システムＤの入力インピーダンスと整合する。
【００１４】
１つの実施は、図４Ａでより詳細に示される。左から始めると、導体１０４および１０６は、センサキャパシタプレート１８および２２からそれぞれ延びる。これらは、ＤＣ電力源＋Ｖ（代表的な実施では９Ｖ電池）から抵抗ＲD1とＲD2とを有する分圧器ネットワークに接続する。分圧器は、ＤＣバイアスを集積回路１０３（例えば、Ａｎａｌｏｇ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ＡＤ８０７９緩衝増幅器）の入力ピンに提供する。分圧器および集積回路は、所望の高入力インピーダンスを提供し、それは、この実施形態では約５００ＫΩである。緩衝増幅器は、ユニティゲインで構成される。抵抗Ｒ0は、結合インピーダンス、この場合は信号伝送線路（同軸ケーブル）の特性インピーダンスと整合するように出力に接続され、ＤＣ分離のための出力キャパシタＣ0に接続される。
【００１５】
図５は、伝送線路に沿って供給される信号についての周波数応答へのインピーダンス変換部品の効果を示す。グラフ上の破線１１０は、図１から図３Ａを参照して述べられた既知のセンサについての周波数応答を表す。３ｄＢカットオフは、約１００ＭＨｚで生じるが、いくつかのシステムでは、それは、使用されているセンサのキャパシタンスに応じて４０ＭＨｚのこともある。実線１１１は、本発明によるセンサが使用されるときに達成される周波数応答を表す。インピーダンス変換部品を結合キャパシタに隣接して組み込むことは、低域遮断周波数が著しく低減され、代表的な例では約１０ＫＨｚまで低減されるという結果をもたらす。これは、特にＰＤが検出され得る距離の観点から、従来技術のセンサと比較して改善されたセンサに著しい利点を提供する。典型的な１５ＫＶケーブルでは、減衰は、より低い周波数でよりも高周波数で大きいので、ＰＤ信号は、その起源では１ＧＨｚに至るまでだが、しかし１００ｍの距離では２０ＭＨｚ、および５００ｍの距離では４ＭＨｚの帯域幅を有することもある。本発明によるセンサは、はるかにより多くのより低い周波数帯域幅を通すので、それは、その他の点では従来の信号解析システムを使用するＰＤ検出にとってより大きい距離で有効である。
【００１６】
本発明によるセンサのための好ましい低域遮断周波数についてはかなりの範囲がある。ＡＣシステムでは、低域遮断周波数は、電力周波数とその測定可能な高調波とを排除するのに十分高く、それは典型的には、６０Ｈｚから約２０００Ｈｚを含むことが好まれる。好ましい実施形態では、低域遮断周波数は、かなりの安全裕度で所望の排除を達成するために少なくとも４０００Ｈｚである。異なる実施では、低域遮断周波数は、より高いこともあり得る。例えば、１ＭＨｚの低域遮断周波数でさえ、既知のセンサの１００ＭＨｚカットオフと比較して１００倍の改善を提供する。入力インピーダンスの観点からは、これらの遮断周波数は、出力インピーダンス（信号伝送線路の特性インピーダンスＲ0）の約１００から１０，０００倍に対応する。５０オームの特性インピーダンスＲ0については、入力インピーダンスのための好ましい範囲は、５ＫΩから５００ＫΩである。
【００１７】
図６で表される本発明の実施形態では、それについての回路が、図６Ａで示され、本発明によるセンサ２００は、単一キャパシタプレート１８を使用し、そのプレートと被覆ケーブル１５との間の固有キャパシタンスを利用する。図６Ａで見られるように、インピーダンス変換デバイスについての回路は、図４Ａで示される回路に非常に似ている。ＩＣ緩衝器、出力インピーダンスＲ0、出力キャパシタンスＣ0、ならびに９Ｖ電池および分圧器によって提供される入力電圧バイアスは、前に述べられたのと同じである。図４Ａで示される実施形態でのように、分圧器の下側の抵抗（ＲD2）をまたいで２プレートキャパシタを結合するよりはむしろ、内側プレート１８での電圧信号は、ＩＣ入力に結合される。システム接地をして、回路が完了する。周波数応答は、図４Ａの実施形態についての周波数応答に非常に近い。低域遮断周波数は、従来技術のセンサと比較して大きく改善されるが、しかし定義した比１／２πＲＣのキャパシタンス成分が、図４Ａの実施形態についてよりも小さいので、図４Ａの実施形態についてよりもいくらか高い。そのようなカットオフはなお、従来技術の容量式センサでの固有のカットオフをはるかに下回る。
【００１８】
図７および図７Ａで示される本発明の実施形態では、本発明による改善されたセンサ３００は、差動増幅器で実施され、それについての回路は、図７Ａで示される。結合キャパシタプレート１８および２２は、入力をＩＣ緩衝器１０３の上部および下部バンドに提供する。差動出力は次いで、差動からシングルエンドへの変換のために図示されるように第２のＩＣ緩衝器の単一バンドに結合される。見掛けの入力インピーダンスは、なお非常に高く（５ＫΩの好ましい下限よりもはるかに大きい）、出力インピーダンスは、信号解析システムの結合インピーダンスと整合するように設定されるので、周波数応答は、従来技術のセンサの周波数応答に対してなお大きく増強される。差動入力を利用することによって、接地ループ雑音は、相殺され、その結果それらは、信号伝送線路３２を越えて信号解析装置Ｄに伝送されない。プレート１８と２２との間に（Ｃ1をまたいで）現れる信号だけが、検出される。その便益は、増強された信号対雑音比（ＳＮＲ）である。
【００１９】
図８で示される本発明の実施形態では、改善されたセンサ４００は、結合トランス４０２を組み込むことによって実施される。トランスの一次巻き線は、センサプレート１８および２２に接続され、二次巻き線は、信号伝送線路３２に接続される。トランスは、従来技術を超える２つの便益を提供する。第１に、トランスは、比較的高いインピーダンス負荷をセンサに提示し、前に述べられたように低域遮断周波数を延ばして便益を提供する。インピーダンスは、方程式、
Ｚｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ＝Ｎ２×Ｒ0
によって決定され、ただしＮは、トランス巻数比であり、Ｒ0は、信号伝送線路の特性インピーダンスである。例えば、１０：１のトランス巻数比および５０オームの同軸ケーブル特性インピーダンスは、５０００オームのインピーダンスをセンサに提示することになる。これは次いで、約４００ＫＨｚの低域遮断周波数を提供し、従来技術を超える１００倍より大きい改善を提供することになる。５：１の巻数比でさえ、いくつかの応用に有用なこともある２５倍の改善を提供することになる。
【００２０】
第２の便益は、トランスが、差動入力からシングルエンド出力に変換し、その出力が次いで、信号伝送線路３２に接続されるということである。これは、接地ループ雑音を信号解析装置Ｄから分離するのに役立つ。この便益は、センサ実施形態３００について述べられた便益に似ている。しかしながら、トランスは、すべての信号を減衰させることになるが、しかし非常に低雑音の前置増幅器が、信号レベルを持ち上げて有用なレベルに戻すために使用されてもよい。
【００２１】
説明に役立つ実施形態が、例示され、述べられたが、様々な変更が本発明の趣旨および範囲から逸脱することなくその中でなされてもよいことは、理解されよう。
【図１】
2015533426.tif 000003
【図２】
2015533426.tif 000004
【図３】
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【図３Ａ】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図５】
2015533426.tif 000009
【図６】
2015533426.tif 000010
【図６Ａ】
2015533426.tif 000011
【図７】
2015533426.tif 000012
【図７Ａ】
2015533426.tif 000013
【図８】
2015533426.tif 000014
【国際調査報告】
2015533426.tif 000015
2015533426.tif 000016