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WO2021029040A1 - 対地電圧測定装置とその方法 - Google Patents

対地電圧測定装置とその方法 Download PDF

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WO2021029040A1
WO2021029040A1 PCT/JP2019/031952 JP2019031952W WO2021029040A1 WO 2021029040 A1 WO2021029040 A1 WO 2021029040A1 JP 2019031952 W JP2019031952 W JP 2019031952W WO 2021029040 A1 WO2021029040 A1 WO 2021029040A1
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WO
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ground
voltage
capacitance
electrode
correction
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Application number
PCT/JP2019/031952
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English (en)
French (fr)
Inventor
稔登 荒井
岡本　健
潤 加藤
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NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Priority to JP2021539768A priority patent/JP7174304B2/ja
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/12—Measuring electrostatic fields or voltage-potential
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G01R19/0084—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring voltage only
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/001—Measuring interference from external sources to, or emission from, the device under test, e.g. EMC, EMI, EMP or ESD testing

Definitions

  • the present invention relates to a ground voltage measuring device for measuring the ground voltage of a conductor constituting each part of an electronic device and a method thereof.
  • Electromagnetic noise may damage electronic devices and communication devices.
  • a switching type power supply circuit generates electromagnetic noise such as spike noise when switching. If this electromagnetic noise invades a communication device through a power cable, a failure such as communication interruption may occur.
  • electromagnetic noise is invisible to the naked eye, in order to search for the source of electromagnetic noise that causes a failure, use a measuring instrument to measure the voltage and current of cables, etc. around the device in which the failure occurred. There is a need.
  • the return path of electromagnetic noise is often the ground on which the device is grounded and the conductors that make up each part of the device. Therefore, it is important to measure the voltage to ground of electromagnetic noise.
  • Non-Patent Document 1 In order to measure the voltage to ground, for example, as disclosed in Non-Patent Document 1, it is necessary to ground the measuring instrument and bring a passive probe or a non-contact capacitive voltage probe into contact with the measurement target. ..
  • the voltage to ground could not be measured unless the measuring instrument was grounded as described above.
  • the reference voltage of the measuring instrument becomes indefinite, and even if the probe is brought into contact with the measurement target, accurate measurement is impossible. That is, the conventional measurement of the voltage to ground has a problem that the measuring instrument must be grounded.
  • the present invention has been made in view of this problem, and an object of the present invention is to provide a ground voltage measuring device and a method thereof, which can measure a ground voltage without grounding the measuring instrument.
  • the ground voltage measuring device is a ground voltage measuring device that measures the ground voltage of the conductors constituting each part of the electronic device, and has a fixed capacitance formed between the ground and the lower electrode.
  • a predetermined frequency signal is input to a circuit including a variable capacitance formed between the upper electrode and the ground or the lower electrode and the upper electrode arranged above the lower electrode, and a resonance inductor, and the variable capacitance is applied.
  • a capacitance to ground is provided between the resonance voltage measuring unit, which measures the resonance voltage depending on the current flowing through the resonance inductor when the circuit is variably resonated, and the ground, which is arranged at the same height as the lower electrode.
  • the uncorrected ground voltage measuring unit that measures the uncorrected ground voltage, which is the voltage between the measuring electrode to be formed and the measuring probe connected to the conductor, the fixed capacitance, the variable capacitance, and the resonance voltage.
  • the gist is that the ground voltage correction unit is provided to obtain the ground capacitance and calculate the ground voltage obtained by correcting the pre-correction ground voltage using the ground capacitance.
  • the ground voltage measuring method is the ground voltage measuring method performed by the above-mentioned ground voltage measuring device, wherein the lower electrode, the upper electrode, and the ground are arranged at different heights from the ground.
  • a predetermined frequency signal is input to a circuit including the fixed capacitance, the variable capacitance, and a resonance inductor, and the variable capacitance is changed to cause the circuit to resonate.
  • the pre-correction ground voltage measurement step which measures the pre-correction ground voltage, which is the voltage between the measurement probe connected to the conductor constituting each part of the above, and the fixed capacitance, the variable capacitance, and the resonance voltage are used.
  • the gist is to perform a ground voltage correction step of obtaining the ground capacitance and calculating the ground voltage obtained by correcting the pre-correction ground voltage using the ground capacitance.
  • the present invention it is possible to provide a ground voltage measuring device and a method thereof that can measure the ground voltage without grounding the measuring device.
  • FIG. 1 It is a block diagram which shows the functional structure example of the ground voltage measuring apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. It is a figure which shows typically the specific structural example of the resonance voltage measuring part shown in FIG. It is a figure which shows the equivalent circuit including the resonance inductor shown in FIG. It is a figure which shows typically the change of the resonance voltage when the variable capacitance is changed by rotating the upper electrode shown in FIG. 2. It is a figure which shows typically the structural example of the pre-correction ground voltage measuring part shown in FIG. It is a flowchart which shows the processing procedure of the ground voltage measuring apparatus shown in FIG. It is a figure which shows an example of the plan view of the upper electrode and the lower electrode shown in FIG.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration example of the ground voltage measuring device according to the first embodiment of the present invention.
  • the ground voltage measuring device 100 shown in FIG. 1 is a device that measures the ground voltage of a conductor constituting each part of an electronic device to be measured.
  • the ground voltage measuring device 100 includes a resonance voltage measuring unit 10, a pre-correction ground voltage measuring unit 20, and a ground voltage correction unit 30. None of these functional components are directly grounded to the ground.
  • the resonance voltage measuring unit 10 has a fixed capacitance formed between the ground and the lower electrode, and a variable capacitance formed between the upper electrode and the ground or the lower electrode and the upper electrode arranged above the lower electrode.
  • a predetermined frequency signal is input to the circuit including the resonance inductor and the variable capacitance is changed to resonate the circuit, the resonance voltage depending on the current flowing through the resonance inductor is measured.
  • the fixed capacitance, variable capacitance, and resonance voltage will be described in detail later.
  • the pre-correction ground voltage measuring unit 20 is a voltage between a measuring electrode arranged at the same height as the lower electrode and forming a ground capacitance with the ground and a measuring probe connected to the conductor. Measure the voltage. Details will be described later.
  • the ground voltage correction unit 30 obtains the ground capacitance using a fixed capacitance, a variable capacitance, and a resonance voltage, and uses the obtained ground capacitance to correct the pre-correction ground voltage measured by the pre-correction ground voltage measuring unit 20. To calculate. Details will be described later.
  • the underestimated uncorrected ground voltage measured by the pre-correction ground voltage measuring unit 20 is subjected to the capacitance information and voltage information at the time of resonance of the resonance voltage measuring unit 10. Can be corrected.
  • the corrected ground voltage is equal to the ground voltage measured with the measuring instrument grounded.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing a specific configuration example of the resonance voltage measuring unit 10.
  • the resonance voltage measuring unit 10 includes a resonance inductor L, a voltage measuring unit 11, an oscillating unit 12, two lower electrodes 14a and 14b, an upper electrode 13, and two spacers 15.
  • the lower electrodes 14a and 14b are arranged at a height separated from the ground GND by the thickness of the spacer 15. Further, the lower electrodes 14a and 14b are arranged parallel to the ground GND.
  • the upper electrode 13 is arranged so as to face the lower electrodes 14a and 14b via the spacer 15.
  • the spacer 15 is made of a dielectric material.
  • Each of the lower electrodes 14a and 14b has, for example, a shape obtained by cutting out the central portion of a fan shape having a central angle of 90 °, and the areas of the two fan shapes are equal.
  • the upper electrode 13 has the same fan shape as, for example, the lower electrodes 14a and 14b, and has a shape in which the central portions are connected.
  • the upper electrode 13 is rotatable about a central axis 16 perpendicular to the ground GND. By rotating the upper electrode 13, the area where the upper electrode 13 and the lower electrodes 14a and 14b face each other changes. Therefore, the capacitance between the upper electrode 13 and the lower electrodes 14a and 14b and the capacitance between the upper electrode 13 and the ground GND can be changed depending on the rotation angle of the upper electrode 13.
  • FIG. 3 shows an equivalent circuit of the resonance voltage measuring unit 10 including these capacitances.
  • Lower electrodes 14a, 14b and the upper electrode 13 forms a fixed capacitance C 1 ⁇ C 2 and the variable capacitance C 3 ⁇ C 5 between each or between the ground GND.
  • the fixed capacitance C 1 is, for example, the capacitance between the lower electrode 14a and the ground GND.
  • the fixed capacitance C 2 is, for example, the capacitance between the lower electrode 14b and the ground GND.
  • the fixed capacitances C 1 and C 2 do not change even when the upper electrode 13 rotates.
  • the variable capacitance C 3 is the capacitance between the upper electrode 13 and the ground GND.
  • the variable capacitance C 4 is, for example, the capacitance between the lower electrode 14a and the upper electrode 13.
  • the variable capacitance C 5 is, for example, the capacitance between the lower electrode 14b and the upper electrode 13.
  • the capacitance of the variable capacitance C 3 ⁇ C 5 changes the rotation angle of the upper electrode 13.
  • the lower electrode 14a (fixed capacitance C 1 ) is connected to one end of the voltage measuring unit 11, and the other end of the voltage measuring unit 11 is connected to one end of the resonance inductor L.
  • the other end of the resonance inductor L is connected to the upper electrode 13 (the variable capacitance C 3 ⁇ C 5).
  • the upper electrode 13 is connected to one end of the oscillation unit 12.
  • the other end of the oscillator 12 is connected to the lower electrode 14b (fixed capacitance C 2).
  • Frequency of the frequency signal oscillating unit 12 outputs is preset to a predetermined frequency within a frequency range which varies with the value of the variable capacitance C 3 ⁇ C 5.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a change in voltage measured by the voltage measuring unit 11 when the upper electrode 13 is rotated.
  • the horizontal axis of FIG. 4 is the rotation angle [degrees] of the upper electrode 13, and the vertical axis is the voltage [V] measured by the voltage measuring unit 11.
  • the “distance to the ground” shown in FIG. 4 is the distance between the lower electrodes 14a and 14b and the ground GND.
  • This lower electrode 14a as the value of the fixed capacitor C 1 ⁇ C 2 and the variable capacitance C 3 ⁇ C 5 distance is smaller between 14b and ground GND becomes large, because the current flowing through the resonance inductor L increases Is.
  • the voltage measured by the voltage measuring unit 11 can be increased without changing the voltage level of the frequency signal output by the oscillating unit 12.
  • the relationship between the capacitance and the voltage with the ground GND can be measured with a simpler configuration and more reliably. That is, it is simpler to rotate, for example, the upper electrode 13 than to change the frequency and voltage level of the frequency signal output by the oscillator 12.
  • the voltage level can be increased by utilizing the resonance phenomenon, the measurement of the voltage can be facilitated.
  • the resonance voltage measuring unit 10 sandwiches two lower electrodes 14a and 14b arranged at the same height and parallel to the ground GND, lower electrodes 14a and 14b, and a dielectric (spacer 15).
  • the lower electrodes 14a and 14b or the upper electrodes 13 are provided with the upper electrodes 13 arranged to face each other, and the lower electrodes 14a and 14b or the upper electrodes 13 can rotate about a central axis 16 perpendicular to the ground GND.
  • the relationship between the capacitance and the voltage with the ground GND can be measured with a simpler configuration and more reliably.
  • a resonance voltage measured by the voltage measuring unit 11, the value of the fixed capacitor C 1 ⁇ C 2 and the variable capacitance C 3 ⁇ C 5 is output to the ground voltage correction unit 30.
  • the value of the fixed capacitor C 1 ⁇ C 2 and the variable capacitance C 3 ⁇ C 5 may be detected angle information by a rotary encoder attached to the central shaft 16 (not shown). The relationship between the angle information and the capacitance will be described later.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing a configuration example of the voltage measuring unit 20 before correction.
  • the pre-correction ground voltage measuring unit 20 includes a spacer 24, a measuring electrode 21, a voltage measuring device 22, and a measuring probe 23.
  • the measurement electrode 21 is arranged on the spacer 24 placed on the ground GND.
  • the spacer 24 is made of a dielectric material and forms a ground capacitance Ce between the measurement electrode 21 and the ground GND.
  • a voltage measuring device 22 having a ground electrode connected to the measuring electrode 21 is arranged on the measuring electrode 21.
  • the voltage measuring device 22 is, for example, a battery-powered oscilloscope.
  • the measurement electrode 21 is arranged at the same height as the lower electrodes 14a and 14b.
  • the measuring probe 23, which is the measuring terminal of the voltage measuring device 22, is connected to any of a plurality of conductors constituting each part of the electronic device to be measured.
  • the pre-correction ground voltage measured by the voltage measuring device 22 that is not grounded in this way is output to the ground voltage correction unit 30.
  • the pre-correction ground voltage measuring unit 20 constitutes the measuring electrode 21 which is arranged at the same height as the lower electrodes 14a and 14b and forms a ground capacitance with the ground GND, and each part of the electronic device to be measured.
  • the uncorrected ground voltage which is the voltage between the measuring probe 23 connected to any of the plurality of conductors, is measured.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure of the voltage to ground measuring device 100. The operation of the voltage to ground correction unit 30 and other functional components will be described with reference to FIG.
  • the ground voltage measuring device 100 When the ground voltage measuring device 100 starts operation, it inputs a frequency signal to the circuit including the resonance inductor L (step S1).
  • the frequency signal is a single frequency sine wave.
  • the input of the frequency signal is started when the control unit (not shown) outputs a control signal instructing the oscillation unit 12 of the resonance voltage measuring unit 10 to output the frequency signal.
  • Step S2 the upper electrode 13 is rotated to change the variable capacitance C 3 ⁇ C 5 (Step S2).
  • the rotation of the upper electrode 13 may be performed manually by an operator, or may be performed by driving a drive unit (not shown) connected to the central shaft 16.
  • step S3 the voltage measuring unit 11 measures the resonance voltage depending on the current flowing through the resonance inductor L (step S3). The measurement of the resonance voltage is repeated until the voltage exceeds a predetermined voltage which is a measurable voltage (NO loop in step S3).
  • the voltage measuring unit 11 can measure the resonance voltage having a large voltage level. At the same time, it is possible to obtain the value of the variable capacitance C 3 ⁇ C 5.
  • the pre-correction ground voltage measuring unit 20 measures the pre-correction ground voltage of the conductor of the electronic device (step S4).
  • the resonance voltage measuring unit 10 may give a measurement instruction to the pre-correction ground voltage measuring unit 20, or a control unit (not shown) may give a measurement instruction.
  • the resonance voltage measuring unit 10 outputs the value of the resonance voltage and the variable capacitance C 3 ⁇ C 5 to ground voltage correction unit 30.
  • Ground voltage correction unit 30 calculates the value of the variable capacitance C 3 ⁇ C 5 from the rotational angle ⁇ inputted from the resonance voltage measuring unit 10 (step S5). The calculation formula will be described later.
  • FIG. 7 is a plan view of the upper electrode 13 and the lower electrodes 14a and 14b as viewed from the upper electrode 13 side.
  • the variable capacitances C 4 and C 5 can be calculated by the following equation from the rotation angle ⁇ and the radius r of the upper electrode 13.
  • ⁇ 0 is an electric constant
  • ⁇ r is the relative permittivity of the spacer 15
  • d is the distance between the upper electrode 13 and the lower electrodes 14a and 14b. If the shapes of the upper electrode 13 and the lower electrodes 14a and 14b are different from the above example, the formula (1) is also different.
  • the ground voltage correction unit 30 calculates the constants ⁇ expressing the fixed capacities C 1 , C 2 and the variable capacities C 3 by the following equation.
  • S 1 is the area of the lower electrode 14a
  • S 2 is the area of the lower electrode 14b
  • S 3 is the area of the upper electrode 13.
  • the ground voltage correction unit 30 corrects the ground voltage before correction (step S6).
  • Figure 8 is a graph showing the resonance voltage V R, an expression representing the relationship between the voltage V output of the frequency signal oscillating unit 12 outputs. Relationship between the voltage V output of the resonance voltage V R and the frequency signal as shown in FIG. 8, hard to see a little complicated.
  • Equation (2) is the angular frequency of the frequency signal output from the oscillation unit 12, and Z is the input impedance of the voltage measurement unit 11.
  • ground voltage correction unit 30 calculates the earth capacitance C m is the capacitance between the measuring electrode 21 and the ground GND of the uncorrected ground voltage measuring unit 20 by the following equation.
  • S m is the area of the measuring electrode 21.
  • the ground voltage correction unit 30 corrects the pre-correction ground voltage V m measured by the pre-correction ground voltage measuring unit 20 by the following equation to obtain the ground voltage V n .
  • Z m is the input impedance including the measurement probe 23 of the voltage measuring unit 20 before correction.
  • FIG. 9 is an equivalent circuit showing the relationship between the ground voltage V n and the pre-correction ground voltage V m . As shown in FIG. 9, the underestimated ground voltage V m before correction is corrected to the correct ground voltage V n by the equation (10). Ground voltage measuring apparatus 100 in this manner according to the present embodiment, even without grounding the voltage measuring device 22 can perform accurate measurement of the ground voltage V n.
  • This embodiment shows an embodiment in which the resonance voltage measuring unit 10 is housed in one sole of the worker, and the voltage measuring unit 20 before correction is housed in the other sole of the worker.
  • the ground voltage correction unit 30 is stored in the sole of either of the workers.
  • the uncorrected ground voltage V m measured at uncorrected ground voltage measuring unit 20 of the other shoe is sent to the ground voltage correction unit 30 in the radio To. Further, when the ground voltage correction unit 30 housed in the same shoe before correction ground voltage measuring unit 20, the resonance voltage V R or the like which is determined by the resonance voltage measuring unit 10 of the other shoe to ground voltage correction unit 30 in the radio Will be sent.
  • the resonance voltage V R or the like which is determined by the resonance voltage measuring unit 10 of the other shoe to ground voltage correction unit 30 in the radio Will be sent.
  • wireless for example, Bluetooth is used.
  • the basic configurations of the resonance voltage measuring unit 10, the pre-correction ground voltage measuring unit 20, and the ground voltage correction unit 30 according to the present embodiment are the same as those in the above embodiment. Hereinafter, a part different from the first embodiment will be described.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing a state in which the resonance voltage measuring unit 10 is housed in the sole of one of the shoes worn by the operator. As shown in FIG. 10, the resonance voltage measuring unit 10 is housed in a shoe sole 17 composed of a sole (sole) 17, an insole (insole) 18, and an upper (upper) 19.
  • the upper electrode 13 cannot be directly operated (rotated). Therefore, the upper electrode 13 at the time of measurement is constantly rotated by a drive unit (not shown) connected to the central shaft 16.
  • the rotation speed is, for example, about 60 rpm.
  • the upper electrode 13 may be continuously rotated in this way.
  • a resonance voltage V R may be output to the ground voltage correction unit 30 in the pair and the electrostatic capacity when the resonance voltage V R is obtained.
  • FIG. 11 is a diagram schematically showing a state in which the uncorrected ground voltage measuring unit 20 is stored in the sole of the other shoe worn by the operator. As shown in FIG. 11, the uncorrected ground voltage measuring unit 20 is housed in the sole 17. In this embodiment, since the battery-powered oscilloscope cannot be housed in the sole 17, the shape of the measuring electrode 21 and the configuration of the voltage measuring device 22 are different.
  • FIG. 12 is a diagram showing the configuration of the measuring electrode 21 and the voltage measuring device 22 according to the present embodiment. As shown in FIG. 12, the voltage measuring device 22 replaces the voltmeter.
  • the small voltmeter 22 that can be stored in the sole 17 can be easily realized by combining a general A / D converter and a reference voltage.
  • the pre-correction ground voltage measuring unit 20 is housed in the sole 17 of the other shoe worn by the operator, and is opposed to the measuring electrode 21 with the dielectric (spacer 24) interposed therebetween.
  • a second measurement electrode 25 having the same shape and a voltmeter 22 for measuring the voltage between the measurement electrode 21 and the second measurement electrode 25 are provided.
  • the measurement probe 23 replaces the worker's body. The operator grasps the conductor to be measured by hand.
  • FIG. 13 is a diagram schematically showing a state in which an operator wearing shoes containing each of the resonance voltage measuring unit 10 and the pre-correction ground voltage measuring unit 20 grasps the cable to be measured by hand and measures the ground voltage. Is.
  • the measurement target grasped by the operator does not have to be the cable as shown in FIG. It may be a conductor inside an electronic device.
  • the ground voltage is (1) impedance between the human body and the cable, (2) impedance of the human body, (3) impedance between the human body and the second measurement electrode 25, and (4) second measurement.
  • the voltage is divided by five: the combined impedance of the impedance between the electrode 25 and the measuring electrode 21 and the input impedance of the voltmeter 22, and (5) the impedance between the measuring electrode 21 and the ground GND.
  • the ground voltage correction unit 30 calculates the ground voltage V n obtained by correcting the voltage V m measured by the voltmeter 22 by the following equation.
  • Z is the total impedance of the above (1), (2), and (3).
  • C m and Z m are the same as those in the equation (10).
  • C e is the capacitance between the measuring electrode 21 and the second measuring electrode 25 can be calculated by the following equation.
  • a distance S m is the area of the measuring electrode 21 and the second measuring electrode 25
  • d a is the measuring electrode 21 and the second measuring electrode 25.
  • FIG. 14 is an equivalent circuit showing the relationship between the ground voltage V n of the present embodiment and the pre-correction ground voltage V m .
  • the underestimated ground voltage V m before correction is corrected to the correct ground voltage V n by the equation (12).
  • the ground voltage measuring devices 100 and 200 according to the present embodiment enable accurate ground voltage measurement without grounding the measuring device. Further, since the resonance phenomenon is used, the relationship between the capacitance and the voltage with the ground GND can be measured reliably with a simpler configuration.
  • the number of devices to be brought to the site for measuring the ground voltage can be reduced, and the burden on the operator can be reduced.
  • planar shapes of the upper electrode 13 and the lower electrodes 14a and 14b shown in the above embodiment are examples, and these shapes are not limited to the fan shape. For example, it may be a quadrangle. Further, although the example of rotating the upper electrode 13 is shown, the lower electrodes 14a and 14b may be rotated.
  • Resonant voltage measuring unit 11 Voltage measuring unit 12: Oscillating unit 13: Upper electrodes 14a and 14b: Lower electrode 15: Spacer 16: Central axis 17: Sole (sole) 18: Insole (insole) 19: Upper (upper) 20: Voltage measuring unit to ground before correction 21: Measuring electrode 22: Voltage measuring device (voltmeter) 23: Measurement probe 24: Spacer 25: Second measurement electrode 30: Ground voltage correction unit 100, 200: Ground voltage measuring device

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Abstract

大地と下部電極との間に形成される固定容量、下部電極よりも上に配置される上部電極と大地又は下部電極と上部電極との間に形成される可変容量、及び共振用インダクタを含む回路に所定の周波数信号を入力し、可変容量を可変して回路を共振させた場合に共振用インダクタに流れる電流に依存する共振電圧を測定する共振電圧測定部１０と、下部電極と同じ高さに配置され大地との間に対地容量を形成する測定電極と、導体に接続される測定プローブとの間の電圧である補正前対地電圧を測定する補正前対地電圧測定部２０と、固定容量、可変容量、及び共振電圧を用いて対地容量を求め、該対地容量を用いて補正前対地電圧を補正した対地電圧を計算する対地電圧補正部３０とを備える。

Description

対地電圧測定装置とその方法
　本発明は、電子機器の各部を構成する導体の対地電圧を測定する対地電圧測定装置とその方法に関する。
　電磁ノイズによって、電子機器及び通信機器が障害を受ける場合がある。例えば、スイッチング方式の電源回路は、スイッチングを行う際にスパイクノイズなどの電磁ノイズを発生する。この電磁ノイズが電源ケーブルを通じて通信機器に侵入すると、通信断などの障害が生じる場合がある。
　電磁ノイズは目で見ることが出来ないため、障害の原因となる電磁ノイズの発生源を探索するには、測定器を用いて障害が発生した装置の周辺のケーブル等の電圧及び電流を計測する必要がある。特に電磁ノイズのリターンパスは、装置が接地される大地、及び装置の各部を構成する導体となる場合が多い。よって、電磁ノイズの対地電圧を測定することは重要である。
　対地電圧を測定するためには、例えば非特許文献１に開示されているように、測定器を接地し、その上でパッシブプローブや非接触の容量性電圧プロープを測定対象に接触させる必要がある。
R. Kobayashi, Y. Hiroshima, H. Ito, H. Furuya, M. Hattori, and Y. Tada, "A Novel Non-contact Capacitive Probe for Common-Mode Voltage Measurement", IEICE TRANS. COMMUN., vol. E90-B, No. 6, 2007.
　従来の測定方法は、上記のように測定器を接地しなければ対地電圧を測定することが出来なかった。測定器の接地を取るためには、作業者が接地棒を地面に打ち込むなどの負担の大きい作業が伴う場合がある。また、接地が取れない環境では、測定器の基準電圧が不定となり、仮にプローブを測定対象に接触させたとしても正確な測定が不可能である。つまり、従来の対地電圧の測定は、測定器を接地しなければならないという課題がある。
　本発明は、この課題に鑑みてなされたものであり、測定器を接地しなくても対地電圧を測定できる対地電圧測定装置とその方法を提供することを目的とする。
　本発明の一態様に係る対地電圧測定装置は、電子機器の各部を構成する導体の対地電圧を測定する対地電圧測定装置であって、大地と下部電極との間に形成される固定容量、前記下部電極よりも上に配置される上部電極と大地又は前記下部電極と前記上部電極の間に形成される可変容量、及び共振用インダクタを含む回路に所定の周波数信号を入力し、前記可変容量を可変して前記回路を共振させた場合に前記共振用インダクタに流れる電流に依存する共振電圧を測定する共振電圧測定部と、前記下部電極と同じ高さに配置され大地との間に対地容量を形成する測定電極と、前記導体に接続される測定プローブとの間の電圧である補正前対地電圧を測定する補正前対地電圧測定部と、前記固定容量、前記可変容量、及び前記共振電圧を用いて前記対地容量を求め、該対地容量を用いて前記補正前対地電圧を補正した対地電圧を計算する対地電圧補正部とを備えることを要旨とする。
　また、本発明の一態様に係る対地電圧測定方法は、上記の対地電圧測定装置が行う対地電圧測定方法であって、大地から異なる高さに配置された下部電極と上部電極のそれぞれと大地との間に固定容量と可変容量を形成し、前記固定容量と前記可変容量と共振用インダクタを含む回路に所定の周波数信号を入力し、前記可変容量を可変して前記回路を共振させた場合に前記共振用インダクタに流れる電流に依存する共振電圧を測定する共振電圧測定ステップと、前記下部電極と同じ高さに配置され大地との間に対地容量を形成する測定電極と、測定対象の電子機器の各部を構成する導体に接続される測定プローブとの間の電圧である補正前対地電圧を測定する補正前対地電圧測定ステップと、前記固定容量、前記可変容量、及び前記共振電圧を用いて前記対地容量を求め、該対地容量を用いて前記補正前対地電圧を補正した対地電圧を計算する対地電圧補正ステップとを行うことを要旨とする。
　本発明によれば、測定器を接地しなくても対地電圧を測定できる対地電圧測定装置とその方法を提供することができる。
本発明の第１実施形態に係る対地電圧測定装置の機能構成例を示すブロック図である。 図１に示す共振電圧測定部の具体的な構成例を模式的に示す図である。 図２に示す共振用インダクタを含む等価回路を示す図である。 図２に示す上部電極を回転させて可変容量を変化させた場合の共振電圧の変化を模式的に示す図である。 図１に示す補正前対地電圧測定部の構成例を模式的に示す図である。 図１に示す対地電圧測定装置の処理手順を示すフローチャートである。 図２に示す上部電極と下部電極の平面図の一例を示す図である。 共振電圧と発振部の出力電圧との関係を表す式を示す図である。 図１に示す補正前対地電圧測定部が対地電圧を測定する場合の等価回路を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る対地電圧測定装置の共振電圧測定部が一方の靴に収納された様子を模式的に示す図である。 本発明の第２実施形態に係る対地電圧測定装置の補正前対地電圧測定部が他方の靴に収納された様子を模式的に示す図である。 図１１に示す補正前対地電圧測定部の構成例を示す図である。 図１０と図１１に示す靴を履いた作業者が対地電圧を測る様子を模式的に示す図である。 図１１に示す補正前対地電圧測定部が対地電圧を測定する場合の等価回路を示す図である。
　以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。複数の図面中同一のものには同じ参照符号を付し、説明は繰り返さない。
　〔第１実施形態〕
　図１は、本発明の第１実施形態に係る対地電圧測定装置の機能構成例を示すブロック図である。図１に示す対地電圧測定装置１００は、測定対象の電子機器の各部を構成する導体の対地電圧を測定する装置である。
　対地電圧測定装置１００は、共振電圧測定部１０、補正前対地電圧測定部２０、及び対地電圧補正部３０を備える。これらの各機能構成部は、何れも大地に直接接地しない。
　共振電圧測定部１０は、大地と下部電極との間に形成される固定容量、下部電極よりも上に配置される上部電極と大地又は下部電極と上部電極との間に形成される可変容量、及び共振用インダクタを含む回路に所定の周波数信号を入力し、可変容量を可変して回路を共振させた場合に共振用インダクタに流れる電流に依存する共振電圧を測定する。固定容量、可変容量、及び共振電圧について詳しくは後述する。
　補正前対地電圧測定部２０は、下部電極と同じ高さに配置され大地との間に対地容量を形成する測定電極と、前記導体に接続される測定プローブとの間の電圧である補正前対地電圧を測定する。詳しくは後述する。
　対地電圧補正部３０は、固定容量、可変容量、及び共振電圧を用いて対地容量を求め、求めた対地容量を用いて補正前対地電圧測定部２０で測定した補正前対地電圧を補正した対地電圧を計算する。詳しくは後述する。
　本実施形態に係る対地電圧測定装置１００によれば、補正前対地電圧測定部２０で測定した過少評価された補正前対地電圧を、共振電圧測定部１０の共振時における容量情報及び電圧情報を用いて補正することが出来る。補正した対地電圧は、測定器を接地させて測定した対地電圧と等しい。
　以降、図面を参照して対地電圧測定装置１００の各機能構成部の動作を詳しく説明する。
　（共振電圧測定部）
　図２は、共振電圧測定部１０の具体的な構成例を模式的に示す図である。共振電圧測定部１０は、共振用インダクタＬ、電圧測定部１１、発振部１２、2つの下部電極１４ａ，１４ｂ、上部電極１３、及び2つのスペーサ１５を備える。
　図２に示すように下部電極１４ａ，１４ｂは、大地ＧＮＤからスペーサ１５の厚さ分離れた高さに配置される。また、下部電極１４ａ，１４ｂは、大地ＧＮＤに対して平行に配置される。
　上部電極１３は、スペーサ１５を介して下部電極１４ａ，１４ｂと対向するように配置される。スペーサ１５は誘電体材料で構成される。
　下部電極１４ａ，１４ｂのそれぞれは、例えば中心角が90°の扇形の中心部分を切り取った形状であり、2つの扇型の面積は等しい。上部電極１３は、例えば下部電極１４ａ，１４ｂと同じ扇型であり、中心部分を連結させた形状である。
　上部電極１３は、大地ＧＮＤに垂直な中心軸１６を中心にして回転可能である。上部電極１３を回転することで、上部電極１３と下部電極１４ａ，１４ｂとが対向する面積が変化する。よって、上部電極１３の回転角度によって、上部電極１３と下部電極１４ａ，１４ｂの間の静電容量と、上部電極１３と大地ＧＮＤの間の静電容量とを変化させることが出来る。
　図３は、これらの静電容量を含む共振電圧測定部１０の等価回路を示す。下部電極１４ａ，１４ｂと上部電極１３は、それぞれの間又は大地ＧＮＤとの間に固定容量Ｃ１～Ｃ２と可変容量Ｃ３～Ｃ５を形成する。
　固定容量Ｃ１は、例えば下部電極１４ａと大地ＧＮＤの間の静電容量である。固定容量Ｃ２は、例えば下部電極１４ｂと大地ＧＮＤの間の静電容量である。固定容量Ｃ１，Ｃ２は、上部電極１３が回転しても変化しない。
　可変容量Ｃ３は、上部電極１３と大地ＧＮＤの間の静電容量である。可変容量Ｃ４は、例えば下部電極１４ａと上部電極１３の間の静電容量である。可変容量Ｃ５は、例えば下部電極１４ｂと上部電極１３の間の静電容量である。可変容量Ｃ３～Ｃ５の静電容量は、上部電極１３の回転角度によって変化する。
　下部電極１４ａ（固定容量Ｃ１）は、電圧測定部１１の一端に接続され、電圧測定部１１の他端は共振用インダクタＬの一端に接続される。共振用インダクタＬの他端は、上部電極１３（可変容量Ｃ３～Ｃ５）に接続される。
　そして、上部電極１３は、発振部１２の一端に接続される。発振部１２の他端は、下部電極１４ｂ（固定容量Ｃ２）に接続される。
　これらの固定容量Ｃ１～Ｃ２及び可変容量Ｃ３～Ｃ５と共振用インダクタＬは、ある周波数で共振する。その共振周波数は、可変容量Ｃ３～Ｃ５の値によって変化する。
　その共振周波数と、発振部１２から出力される周波数信号の周波数とが一致した場合に、電圧測定部１１で測定される電圧は極大値を取る。発振部１２が出力する周波数信号の周波数は、可変容量Ｃ３～Ｃ５の値によって変化する周波数範囲内の所定の周波数に予め設定しておく。
　図４は、上部電極１３を回転した場合に電圧測定部１１で測定される電圧の変化を模式的に示す図である。図４の横軸は、上部電極１３の回転角度[度]、縦軸は電圧測定部１１で測定される電圧[Ｖ]である。図４に示す「大地までの距離」は、下部電極１４ａ，１４ｂと大地ＧＮＤの間の距離である。
　図４に示す様に、下部電極１４ａ，１４ｂと大地ＧＮＤの間の距離が小さいほど、電圧測定部１１で測定される電圧は大きくなる。これは、下部電極１４ａ，１４ｂと大地ＧＮＤの間の距離が小さいほど固定容量Ｃ１～Ｃ２及び可変容量Ｃ３～Ｃ５の値が大きくなり、共振用インダクタＬに流れる電流が大きくなるからである。
　このように本実施形態に係る共振電圧測定部１０によれば、発振部１２の出力する周波数信号の電圧レベルを変えなくても、電圧測定部１１で測定される電圧を大きく出来る。これにより、大地ＧＮＤとの間の静電容量と電圧の関係を、より簡単な構成で且つ確実に測定することが出来る。つまり、発振部１２の出力する周波数信号の周波数及び電圧レベルを変えるよりも、例えば上部電極１３を回転させる構成の方が簡単である。また、共振現象を利用して電圧レベルを大きくできるので、その電圧の測定を容易にすることが出来る。
　以上説明したように、共振電圧測定部１０は、同じ高さで且つ大地ＧＮＤに平行に配置される2つの下部電極１４ａ，１４ｂと、下部電極１４ａ，１４ｂと誘電体（スペーサ１５）を挟んで対向して配置される上部電極１３とを備え、下部電極１４ａ，１４ｂ又は上部電極１３は、大地ＧＮＤに垂直な中心軸１６を中心に回転可能である。これにより、大地ＧＮＤとの間の静電容量と電圧の関係を、より簡単な構成で且つ確実に測定することが出来る。
　電圧測定部１１で測定した共振電圧と、固定容量Ｃ１～Ｃ２及び可変容量Ｃ３～Ｃ５の値は、対地電圧補正部３０に出力される。固定容量Ｃ１～Ｃ２及び可変容量Ｃ３～Ｃ５の値は、中心軸１６に取り付けられたロータリーエンコーダ（図示せず）で検出した角度情報であっても良い。角度情報と静電容量の関係は後述する。
　（補正前対地電圧測定部）
　図５は、補正前対地電圧測定部２０の構成例を模式的に示す図である。補正前対地電圧測定部２０は、スペーサ２４、測定電極２１、電圧測定装置２２、及び測定プローブ２３を備える。
　測定電極２１は、大地ＧＮＤの上に置かれたスペーサ２４の上に配置される。スペーサ２４は誘電体材料で構成され、測定電極２１と大地ＧＮＤの間に対地容量Ｃｅを形成する。
　測定電極２１の上には、接地極を測定電極２１に接続した電圧測定装置２２が配置される。電圧測定装置２２は、例えばバッテリー駆動のオシロスコープである。測定電極２１は、下部電極１４ａ，１４ｂと同じ高さに配置される。
　電圧測定装置２２の測定端子である測定プローブ２３は、測定対象の電子機器の各部を構成する複数の導体の何れかに接続される。このように接地されていない電圧測定装置２２で測定された補正前対地電圧は、対地電圧補正部３０に出力される。
　このように補正前対地電圧測定部２０は、下部電極１４ａ，１４ｂと同じ高さに配置され大地ＧＮＤとの間に対地容量を形成する測定電極２１と、測定対象の電子機器の各部を構成する複数の導体の何れかに接続される測定プローブ２３との間の電圧である補正前対地電圧を測定する。
　（対地電圧補正部）
　図６は、対地電圧測定装置１００の処理手順を示すフローチャートである。図６を参照して対地電圧補正部３０と他の機能構成部の動作を説明する。
　対地電圧測定装置１００は、動作を開始すると、共振用インダクタＬを含む回路に周波数信号を入力する（ステップＳ１）。周波数信号は単一周波数の正弦波である。周波数信号の入力は、共振電圧測定部１０の発振部１２へ周波数信号の出力を指令する制御信号を制御部（図示せず）が出力することで開始する。
　次に、上部電極１３を回転させて可変容量Ｃ３～Ｃ５を変化させる（ステップＳ２）。上部電極１３の回転は、作業者が手で行っても良いし、中心軸１６に接続された駆動部（図示せず）を駆動して行っても良い。
　上部電極１３が回転している間（ステップＳ２）、電圧測定部１１は、共振用インダクタＬに流れる電流に依存する共振電圧を測定する（ステップＳ３）。共振電圧の測定は、その電圧が測定可能な電圧である所定電圧を越えるまで繰り返される（ステップＳ３のＮＯのループ）。
　ステップＳ３のＮＯのループを繰り返すことで、電圧測定部１１は、電圧レベルの大きな共振電圧を測定することが出来る。と同時に、可変容量Ｃ３～Ｃ５の値を得ることが出来る。
　共振電圧が所定電圧を越えた場合（ステップＳ３のＹＥＳ）、補正前対地電圧測定部２０は、電子機器の導体の補正前対地電圧を測定する（ステップＳ４）。補正前対地電圧測定部２０に対する測定の指示は、共振電圧測定部１０が行っても良いし、制御部（図示せず）が行っても良い。この時、共振電圧測定部１０は、共振電圧と可変容量Ｃ３～Ｃ５の値を対地電圧補正部３０に出力する。
　この例では、可変容量Ｃ３～Ｃ５の値を中心軸１６に接続されたロータリーエンコーダ（図示せず）から得られる回転角度θで出力する。対地電圧補正部３０は、共振電圧測定部１０から入力される回転角度θから可変容量Ｃ３～Ｃ５の値を計算する（ステップＳ５）。計算式は後述する。
　図７は、上部電極１３と下部電極１４ａ，１４ｂを、上部電極１３側から見た平面図である。図７に示す様に、可変容量Ｃ４，Ｃ５は、上部電極１３の回転角度θと半径ｒから次式で計算できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　ここでε0は電気定数、εｒはスペーサ１５の比誘電率、ｄは上部電極１３と下部電極１４ａ，１４ｂの間隔である。なお、上部電極１３と下部電極１４ａ，１４ｂの形状が上記の例と異なる場合は式（１）も異なる。
　対地電圧補正部３０は、可変容量Ｃ４，Ｃ５を計算した後、固定容量Ｃ１，Ｃ２、と可変容量Ｃ３を次式で表現する定数δを計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　ここでＳ１は下部電極１４ａの面積、Ｓ２は下部電極１４ｂの面積、Ｓ３は上部電極１３の面積である。
　次に、対地電圧補正部３０は補正前対地電圧を補正する（ステップＳ６）。
　（補正前対地電圧の補正方法）
　ここから補正前対地電圧の補正方法を説明する。
　図８は、共振電圧ＶＲと、発振部１２が出力する周波数信号の電圧Ｖoutputとの関係を表す式を示す図である。図８に示す様に共振電圧ＶＲと周波数信号の電圧Ｖoutputの関係は、少し複雑であり見難い。
　そこで、その式（図８）を見易くした式を次式に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　ここで、ωは発振部１２から出力される周波数信号の角周波数、Ｚは電圧測定部１１の入力インピーダンスである。式（２）～式（８）を定数δについて解く。求めた定数δと既知の値（例えば下部電極１４ａの面積Ｓ１等）を用いて、固定容量Ｃ１，Ｃ２と可変容量Ｃ３の値を式（２）～（４）で計算する。
　次に、対地電圧補正部３０は、補正前対地電圧測定部２０の測定電極２１と大地ＧＮＤの間の静電容量である対地容量Ｃｍを次式で計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　ここで、Ｓｍは測定電極２１の面積である。
　そして、対地電圧補正部３０は、補正前対地電圧測定部２０で測定した補正前対地電圧Ｖｍを、次式で補正して対地電圧Ｖｎを求める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　ここで、Ｚｍは補正前対地電圧測定部２０の測定プローブ２３を含めた入力インピーダンスである。
　図９は、対地電圧Ｖｎと補正前対地電圧Ｖｍの関係を示す等価回路である。図９に示す様に、過少評価された補正前対地電圧Ｖｍは式（１０）によって正しい対地電圧Ｖｎに補正される。このように本実施形態に係る対地電圧測定装置１００は、電圧測定装置２２を接地しなくても正確な対地電圧Ｖｎの測定が行える。
　〔第２実施形態〕
　上記の実施形態は、電圧測定装置２２にバッテリー駆動のオシロスコープを用いた例で説明したが、このような汎用品の電圧測定装置を用いなくても本発明に係る対地電圧測定装置を実現することが出来る。
　ここでは、測定プローブに、作業者の体を用いる例について説明する。本実施形態は、上記の共振電圧測定部１０を作業者の一方の靴底に収納し、補正前対地電圧測定部２０を作業者の他方の靴底に収納する実施例を示す。対地電圧補正部３０は、作業者のどちらかの靴底に収納する。
　対地電圧補正部３０を共振電圧測定部１０と同じ靴に収納した場合、他方の靴の補正前対地電圧測定部２０で測定した補正前対地電圧Ｖｍは無線で対地電圧補正部３０に送信される。また、対地電圧補正部３０を補正前対地電圧測定部２０と同じ靴に収納した場合、他方の靴の共振電圧測定部１０で測定された共振電圧ＶＲ等は無線で対地電圧補正部３０に送信される。この場合の無線は例えばBluetoothを用いる。
　本実施形態に係る共振電圧測定部１０、補正前対地電圧測定部２０、及び対地電圧補正部３０のそれぞれの基本的な構成は、上記の実施形態と同じである。以降、第１実施形態と異なる部分について説明する。
　図１０は、共振電圧測定部１０を作業者が履く一方の靴の靴底に収納した様子を模式的に示す図である。図１０に示す様に、ソール（靴底）１７、インソール（中敷）１８、及びアッパー（甲革）１９で構成される靴のソール１７の部分に共振電圧測定部１０が収納される。
　なお、本実施形態では、上部電極１３を直接操作する（回転させる）ことが出来ない。よって、測定時の上部電極１３は、中心軸１６に接続された駆動部（図示せず）によって常時回転させられる。回転数は、例えば60rpm程度である。
　このように上部電極１３を連続的に回転させても良い。共振電圧ＶＲと、その共振電圧ＶＲが得られた時の静電容量とを組みにして対地電圧補正部３０に出力すれば良い。
　図１１は、補正前対地電圧測定部２０を作業者が履く他方の靴の靴底に収納した様子を模式的に示す図である。図１１に示す様に、ソール１７の部分に補正前対地電圧測定部２０が収納される。なお、本実施形態においては、バッテリー駆動のオシロスコープをソール１７に収納することが出来ないので、測定電極２１の形状と電圧測定装置２２の構成が異なる。
　図１２は、本実施形態に係る測定電極２１と電圧測定装置２２の構成を示す図である。図１２に示す様に、電圧測定装置２２は電圧計に置き換わる。ソール１７に収納可能な小型の電圧計２２は、一般的なＡ/Ｄコンバータと基準電圧を組み合わせることで容易に実現できる。
　本実施形態に係る補正前対地電圧測定部２０は、作業者が履く他方の靴のソール１７の部分に収納され、測定電極２１と誘電体（スペーサ２４）を挟んで対向する該測定電極２１と同一形状の第２測定電極２５と、測定電極２１と第２測定電極２５の間の電圧を測定する電圧計２２を備える。
　本実施形態においては、測定プローブ２３（図５）が作業者の体に置き換わる。作業者は、測定したい導体を手で掴む。
　図１３は、共振電圧測定部１０と補正前対地電圧測定部２０のそれぞれを収納した靴を履いた作業者が測定対象のケーブルを手で掴んで対地電圧を測定する様子を模式的に示す図である。なお、作業者が掴む測定対象は図１３に示す様なケーブルで無くても構わない。電子機器内部の導体で有っても良い。
　ケーブルが被覆されている場合の対地電圧は、（１）人体とケーブル間のインピーダンス、（２）人体のインピーダンス、（３）人体と第２測定電極２５の間のインピーダンス、（４）第２測定電極２５と測定電極２１の間のインピーダンスと電圧計２２の入力インピーダンスとの合成インピーダンス、（５）測定電極２１と大地ＧＮＤの間のインピーダンスの5つで分圧される。
　よって、本実施形態に係る対地電圧補正部３０は、電圧計２２で測定した電圧Ｖｍを、次式で補正した対地電圧Ｖｎを計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　ここで、Ｚは、上記の（１）、（２）、（３）を合計したインピーダンスである。また、ＣｍとＺｍは式（１０）と同じである。また、Ｃｅは測定電極２１と第２測定電極２５の間の静電容量であり次式で計算できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　ここで、Ｓｍは測定電極２１と第２測定電極２５の面積、ｄａは測定電極２１と第２測定電極２５の間隔である。
　図１４は、本実施形態の対地電圧Ｖｎと補正前対地電圧Ｖｍの関係を示す等価回路である。図１４に示す様に、過少評価された補正前対地電圧Ｖｍは式（１２）によって正しい対地電圧Ｖｎに補正される。このように本実施形態によれば、作業者の履く靴と、作業者の体を用いて正確な対地電圧の測定を行うことが出来る対地電圧測定装置を提供することが出来る。
　以上説明したように本実施形態に係る対地電圧測定装置１００，２００によれば、測定器を接地しなくても正確な対地電圧の測定を可能にする。また、共振現象を用いるので、より簡単な構成で且つ確実に大地ＧＮＤとの間の静電容量と電圧の関係を測定することが出来る。
　また、対地電圧測定装置２００によれば、対地電圧を測定する現場に持ち込む機器の数を減らすことができ作業者の負担を軽減することができる。
　なお、上記の実施形態で示した上部電極１３と下部電極１４ａ，１４ｂの平面形状は、一例であり、これらの形状は扇型に限定されない。例えば、四角形でも構わない。また、上部電極１３を回転する例を示したが、下部電極１４ａ，１４ｂを回転させても良い。
　このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
１０：共振電圧測定部
１１：電圧測定部
１２：発振部
１３：上部電極
１４ａ，１４ｂ：下部電極
１５：スペーサ
１６：中心軸
１７：ソール（靴底）
１８：インソール（中敷）
１９：アッパー（甲革）
２０：補正前対地電圧測定部
２１：測定電極
２２：電圧測定装置（電圧計）
２３：測定プローブ
２４：スペーサ
２５：第２測定電極
３０：対地電圧補正部
１００，２００：対地電圧測定装置
 

Claims (6)

  1. 　電子機器の各部を構成する導体の対地電圧を測定する対地電圧測定装置であって、
    　大地と下部電極との間に形成される固定容量、前記下部電極よりも上に配置される上部電極と大地又は前記下部電極と前記上部電極の間に形成される可変容量、及び共振用インダクタを含む回路に所定の周波数信号を入力し、前記可変容量を可変して前記回路を共振させた場合に前記共振用インダクタに流れる電流に依存する共振電圧を測定する共振電圧測定部と、
    　前記下部電極と同じ高さに配置され大地との間に対地容量を形成する測定電極と、前記導体に接続される測定プローブとの間の電圧である補正前対地電圧を測定する補正前対地電圧測定部と、
    　前記固定容量、前記可変容量、及び前記共振電圧を用いて前記対地容量を求め、該対地容量を用いて前記補正前対地電圧を補正した対地電圧を計算する対地電圧補正部と
    　を備える対地電圧測定装置。
  2. 　前記共振電圧測定部は、
    　同じ高さで且つ大地に平行に配置される2つの前記下部電極と、
    　前記下部電極と誘電体を挟んで対向して配置される前記上部電極とを備え、
    　前記下部電極又は前記上部電極は、大地に垂直な中心軸を中心に回転可能である
    　ことを特徴とする請求項１に記載の対地電圧測定装置。
  3. 　前記対地電圧補正部は、
    　前記対地電圧をＶｎ、前記補正前対地電圧をＶｍ、前記対地容量をＣｍ、前記対地電圧補正部の入力インピーダンスをＺｍ、及び観測する電磁ノイズの角周波数をωｎとした場合に、前記Ｖｎを次式で計算する
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
     　ことを特徴とする請求項１又は２に記載の対地電圧測定装置。
  4. 　前記共振電圧測定部は一方の靴のソール部分に収納され、
    　前記補正前対地電圧測定部は、他方の靴のソール部分に収納され、前記測定電極と誘電体を挟んで対向する該測定電極と同一形状の第２測定電極と、前記測定電極と前記第２測定電極の間の電圧を測定する電圧計を備える
    　ことを特徴とする請求項１又は２に記載の対地電圧測定装置。
  5. 　前記対地電圧補正部は、
    　前記対地電圧をＶｎ、前記補正前対地電圧をＶｍ、前記対地容量をＣｍ、前記対地電圧補正部の入力インピーダンスをＺｍ、観測する電磁ノイズの角周波数をωｎ、前記靴を履いた人と前記導体との間のインピーダンスをＺ、及び前記測定電極と前記第２測定電極との間の容量をＣｅとした場合に、前記Ｖｎを次式で計算する
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
     　ことを特徴とする請求項４に記載の対地電圧測定装置。
  6. 　対地電圧測定装置が行う対地電圧測定方法であって、
    　大地から異なる高さに配置された下部電極と上部電極のそれぞれと大地との間に固定容量と可変容量を形成し、前記固定容量と前記可変容量と共振用インダクタを含む回路に所定の周波数信号を入力し、前記可変容量を可変して前記回路を共振させた場合に前記共振用インダクタに流れる電流に依存する共振電圧を測定する共振電圧測定ステップと、
    　前記下部電極と同じ高さに配置され大地との間に対地容量を形成する測定電極と、測定対象の電子機器の各部を構成する導体に接続される測定プローブとの間の電圧である補正前対地電圧を測定する補正前対地電圧測定ステップと、
    　前記固定容量、前記可変容量、及び前記共振電圧を用いて前記対地容量を求め、該対地容量を用いて前記補正前対地電圧を補正した対地電圧を計算する対地電圧補正ステップと
    　を行う対地電圧測定方法。
     
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