特開 2015-206596 電流センサおよび測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-206596(P2015-206596A)

(43)【公開日】2015年11月19日

(54)【発明の名称】電流センサおよび測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 15/20 20060101AFI20151023BHJP

   G01R 19/00 20060101ALI20151023BHJP

【ＦＩ】

   G01R15/02 B

   G01R19/00 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-85178(P2014-85178)

(22)【出願日】2014年4月17日

(71)【出願人】

【識別番号】000227180

【氏名又は名称】日置電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104787

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 伸司

(72)【発明者】

【氏名】原野 正幸

【テーマコード（参考）】

2G025

2G035

【Ｆターム（参考）】

2G025AA00

2G025AB02

2G025AC05

2G035AA13

2G035AA22

2G035AB04

2G035AD01

2G035AD10

2G035AD13

2G035AD18

2G035AD20

2G035AD42

2G035AD54

2G035AD65

2G035AD66

(57)【要約】

【課題】少ない変更で検出周波数特性を容易に高周波化する。
【解決手段】測定電路２１が挿通される磁気コア２に巻回されたコイル５と、コイル５の一端５ａとグランドＧとの間に接続された抵抗６ａおよびコンデンサ６ｂの第１直列回路６と、一端５ａとグランドＧとの間に接続されたインダクタ素子７ａおよびコンデンサ７ｂの第２直列回路７と、コイル５の他端５ｂとグランドＧとの間に配設されて測定電路２１に流れる被測定電流Ｉ１に応じてコイル５に流れる電流Ｉ２（Ｉ３）を検出電圧Ｖ２に変換する終端抵抗９とを備え、抵抗６ａはコイル５と終端抵抗９とを整合させる抵抗値に設定されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部に測定対象が挿通される磁気コアと、
前記磁気コアに巻回されたコイルと、
前記コイルの一端と基準電位との間に接続された抵抗と、
前記コイルの前記一端と前記基準電位との間に接続されたインダクタ素子と、
前記コイルの他端と前記基準電位との間に配設されると共に前記測定対象に流れる被測定電流の電流値に応じた電流値で前記コイルに流れる検出電流を検出電圧に変換する電流電圧変換部とを備え、
前記抵抗は、前記コイルの出力インピーダンスを前記電流電圧変換部の入力インピーダンスに整合させる抵抗値に設定されている電流センサ。

【請求項2】

前記インダクタ素子は、前記コイルの寄生容量および当該インダクタ素子で主として構成される共振回路の共振周波数を、当該インダクタ素子が接続されていない状態での前記検出電圧の周波数特性におけるカットオフ周波数以上の周波数に規定するインダクタンス値に設定されている請求項１記載の電流センサ。

【請求項3】

前記抵抗に直列接続されて前記コイルの前記一端と前記基準電位との間に接続された第１コンデンサと、
前記インダクタ素子に直列接続されて前記コイルの前記一端と前記基準電位との間に接続された第２コンデンサとを備え、
前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサは、前記寄生容量の容量値の約１００倍以上の容量値に設定されている請求項１または２記載の電流センサ。

【請求項4】

請求項１から３のいずれかに記載の電流センサと、当該電流センサによって変換された前記検出電圧に基づいて前記被測定電流の前記電流値を測定する測定部とを備えている測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、磁気コアに巻回されたコイルを有して、磁気コアの内部に挿通された測定対象に流れる被測定電流を検出する電流センサ、およびこの電流センサを備えた測定装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

この種の電流センサとして、下記特許文献１に開示されている電流センサが知られている。この電流センサは、ゼロフラックス法を採用した電流センサであって、測定対象（被測定線路）が挿通される磁気コア、磁気コアに配設されたホール素子などの磁電変換出力部、磁気コアに巻回されたコイル（帰還コイル）、電圧−電流変換増幅器および電圧検出抵抗を備えている。

【0003】

この電流センサでは、直流を含む低周波数領域では、磁電変換出力部が、測定対象に流れる電流によって磁気コア内に誘起された磁束を電圧として取り出し、電圧−電流変換増幅器が、この電圧を予め規定された利得で増幅すると共に電流に変換してコイルの一端側に供給する。この場合、コイルは、電圧−電流変換増幅器から供給される電流によって磁気コア内に逆極性の磁束を発生させて、測定対象に流れる電流による磁束を打ち消してゼロにする。電圧検出抵抗は、コイルの他端側に接続されて、コイルに流される電流（帰還電流）を電圧に変換して、測定対象に流れている電流を示す電圧信号として出力する。

【0004】

また、この電流センサでは、下記特許文献１には記載されてはいないが、上記の低周波数領域における上限側の周波数領域に下限側の周波数領域が重なる高周波数領域（磁電変換出力部および電圧−電流変換増幅器の動作周波数領域における上限側の周波数領域を下限側に含む周波数領域）では、コイルが単体でＣＴ（カレントトランス）として機能して、測定対象に流れる電流を検出して、この電流の振幅に応じて振幅が変化する電流信号を出力する。これにより、電圧検出抵抗は、この電流信号を電圧信号に変換して、測定対象に流れている電流を示す電圧信号として出力する。

【0005】

また、この電流センサでは、検出周波数特性の高周波数領域での特性を改善するために、電圧−電流変換増幅器の出力端子とコイルとを接続している接続ラインに容量性の負荷を接続している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００５−５５３００号公報（第３−４頁、第１図）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところが、上記の電流センサには、以下のような改善すべき課題が存在している。すなわち、この電流センサでは、上記したような容量性の負荷の接続により、検出周波数特性の高周波数領域での特性を改善してはいるものの、電流センサのさらなる高周波化（広帯域化）が望まれている。このさらなる高周波化は、高周波数領域においてＣＴとして機能するコイルのターン数を減らす構成を採用することで、実現できることが知られている。しかしながら、この構成では、測定対象に流れている電流の電流値が同じであっても、コイルに流れる電流が増加するため、コイルに使用する線材を線径のより太い線材に変更したり、電圧検出抵抗に使用する抵抗をワット数のより大きな抵抗に変更したりするなどの種々の変更が必要になる。

【0008】

本発明は、かかる課題を改善すべくなされたものであり、少ない変更で検出周波数特性の高周波化を容易に実現し得る電流センサおよび測定装置を提供することを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成すべく請求項１記載の電流センサは、内部に測定対象が挿通される磁気コアと、前記磁気コアに巻回されたコイルと、前記コイルの一端と基準電位との間に接続された抵抗と、前記コイルの前記一端と前記基準電位との間に接続されたインダクタ素子と、前記コイルの他端と前記基準電位との間に配設されると共に前記測定対象に流れる被測定電流の電流値に応じた電流値で前記コイルに流れる検出電流を検出電圧に変換する電流電圧変換部とを備え、前記抵抗は、前記コイルの出力インピーダンスを前記電流電圧変換部の入力インピーダンスに整合させる抵抗値に設定されている。

【0010】

また、請求項２記載の電流センサは、請求項１記載の電流センサにおいて、前記インダクタ素子は、前記コイルの寄生容量および当該インダクタ素子で主として構成される共振回路の共振周波数を、当該インダクタ素子が接続されていない状態での前記検出電圧の周波数特性におけるカットオフ周波数以上の周波数に規定するインダクタンス値に設定されている。

【0011】

また、請求項３記載の電流センサは、請求項１または２記載の電流センサにおいて、前記抵抗に直列接続されて前記コイルの前記一端と前記基準電位との間に接続された第１コンデンサと、前記インダクタ素子に直列接続されて前記コイルの前記一端と前記基準電位との間に接続された第２コンデンサとを備え、前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサは、前記寄生容量の容量値の約１００倍以上の容量値に設定されている。

【0012】

また、請求項４記載の測定装置は、請求項１から３のいずれかに記載の電流センサと、当該電流センサによって変換された前記検出電圧に基づいて前記被測定電流の前記電流値を測定する測定部とを備えている。

【発明の効果】

【0013】

請求項１記載の電流センサおよび請求項４記載の測定装置では、コイルの一端と基準電位との間に接続された抵抗およびインダクタ素子を備えている。

【0014】

したがって、この電流センサおよびこの電流センサを備えた測定装置によれば、コイルがＣＴとして機能する高周波数領域において、抵抗によってコイルの出力インピーダンスを電流電圧変換部の入力インピーダンスに整合させつつ、コイルの寄生容量とインダクタ素子の共振により、このインダクタ素子が接続されていない状態での電流センサよりも、検出電圧についての振幅−周波数特性の高周波数領域での上限周波数を、より高周波側に伸ばすことができるため、少ない変更で検出周波数特性の高周波化を容易に実現することができる。

【0015】

請求項２記載の電流センサおよび請求項４記載の測定装置によれば、インダクタ素子が、コイルの寄生容量およびこのインダクタ素子で主として構成される共振回路の共振周波数を、このインダクタ素子が接続されていない状態での検出電圧の周波数特性におけるカットオフ周波数以上の周波数に規定するインダクタンス値に設定されているため、このインダクタンス値に設定されていない状態での電流センサよりも、検出電圧についての振幅−周波数特性の高周波数領域での上限周波数を、より高周波側に確実に伸ばすことができる。

【0016】

請求項３記載の電流センサおよび請求項４記載の測定装置では、寄生容量に対して十分に大きな容量値の第１コンデンサが抵抗に直列に接続されると共に、寄生容量に対して十分に大きな容量値の第２コンデンサがインダクタ素子に直列に接続されている。

【0017】

したがって、この電流センサおよびこの電流センサを備えた測定装置によれば、この電流センサをゼロフラックス法を採用した電流センサ（コイルに配設されたホール素子などの磁電変換出力部、および磁電変換出力部から出力される電圧を電流に変換してコイルに供給する電圧−電流変換増幅器を設けた電流センサ）として構成したとしても、電流センサがゼロフラックス法のセンサとして機能せずに、コイルがＣＴとして機能する高周波数領域においては上記したように抵抗によって整合を図りつつ、インダクタ素子によって検出周波数特性の高周波化を図ることができる。また、電流センサがゼロフラックス法のセンサとして機能する直流を含む低周波数領域では、第１コンデンサおよび第２コンデンサによって抵抗およびインダクタ素子を基準電位から等価的に切り離すことができ、これによって電圧−電流変換増幅器から出力される電流の殆どをコイルに供給させることができるため、効率のよい測定を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】電流センサ１および電流センサ１を有する測定装置ＭＤの各構成図である。

【図2】コイル５がＣＴとして機能しているときの（高周波数領域での）電流センサ１の等価回路である。

【図3】図２の等価回路においてインダクタ素子７ａのインダクタンス値Ｌを変化させたときの電流センサ１から出力される検出電圧Ｖ２の振幅の周波数特性でのカットオフ周波数ｆｃを示す説明図である。

【図4】図２の等価回路においてインダクタ素子７ａのインダクタンス値Ｌを変化させたときの電流センサ１から出力される検出電圧Ｖ２の振幅の変化を示す周波数特性図である。

【図5】電流センサ１Ａおよび電流センサ１Ａを有する測定装置ＭＤの各構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、添付図面を参照して、電流センサ１および測定装置ＭＤの実施の形態について説明する。

【0020】

まず、電流センサ１の構成について、図１を参照して説明する。

【0021】

電流センサ１は、図１に示すように、一例として、磁気コア２、磁電変換出力部３、電圧電流変換増幅部４、コイル５、第１直列回路６、第２直列回路７および電流電圧変換部ＩＶＣを備え、ゼロフラックス方式の電流センサとして動作可能に構成されて、直流を含む低周波数領域では、ゼロフラックス方式の電流センサとして動作し、高周波数領域では、コイル５がＣＴとして動作することにより、磁気コア２に挿通された測定対象としての測定電路２１に流れる被測定電流Ｉ１を広帯域に亘って検出する。

【0022】

磁気コア２は、一例として、全体形状が環状であって、基端部（図１中の下端部）を中心として開閉可能な分割型で形成されて、活線状態の測定電路２１をクランプ可能（内部に測定電路２１を挿通可能）に構成されている。なお、磁気コア２については、分割型に限定されず、貫通型（非分割型）とすることもできる。

【0023】

磁電変換出力部３は、本例では一例としてホール素子（以下、「ホール素子３」ともいう）で構成されて、磁気コア２に形成されているギャップ内に配設されている。ホール素子３は、作動状態において、磁気コア２の内部に発生する磁束を検出して、磁束密度に応じた（具体的には、比例、またはほぼ比例した）電圧値の出力電圧Ｖ１を出力する。この場合、磁気コア２の内部に発生する磁束とは、磁気コア２に挿通された測定電路２１に被測定電流Ｉ１が流れることによって発生する磁束φ１と、コイル５に後述する負帰還電流Ｉ２が流れることによって発生する磁束φ２との差分（φ１−φ２）の磁束である。なお、磁電変換出力部３には、ホール素子以外に、フラックスゲート型磁気検出素子などを使用することができる。

【0024】

電圧電流変換増幅部４は、ホール素子３から出力電圧Ｖ１を入力すると共に、この出力電圧Ｖ１に基づいて検出電流としての負帰還電流Ｉ２を生成して、コイル５の一端５ａに供給する。この場合、電圧電流変換増幅部４は、出力電圧Ｖ１がゼロボルトになるように、つまり、ホール素子３において検出される磁気コア２の内部に発生している磁束（φ１−φ２）の磁束密度がゼロになるように（言い換えれば、磁束φ２で磁束φ１を相殺するように）、負帰還電流Ｉ２の電流値を制御する。

【0025】

コイル５は、磁気コア２に線材が巻回されることによって形成されている。また、コイル５の一端５ａは、基準電位（グランドＧ）側に接続されている。本例では一例として、コイル５の一端５ａは、容量性負荷としての第１直列回路６を介して基準電位（グランドＧ）に接続されている。

【0026】

第１直列回路６は、抵抗６ａ（一例として、電流電圧変換部ＩＶＣを構成する後述する伝送路８の特性インピーダンス（電流電圧変換部ＩＶＣの入力インピーダンス）に合わせた５０Ω）および第１コンデンサ６ｂ（以下では、コンデンサ６ｂともいう。コイル５の後述する寄生容量５ｄよりも十分に大きな容量値のコンデンサ）の直列回路で構成されて、コイル５の一端５ａとグランドＧとの間に接続されている。この場合、第１コンデンサ６ｂの容量値は、寄生容量５ｄの約１００倍以上の容量値に設定するのが好ましい。具体的には、コイル５の寄生容量５ｄは、通常、数ｐＦ〜数十ｐＦ程度なので、第１コンデンサ６ｂの容量値は数ｎＦ以上に設定するのが好ましい。本例では、コイル５の寄生容量５ｄが後述するように１０ｐＦなので、第１コンデンサ６ｂの容量値は１ｎＦ以上に設定するのが好ましい。

【0027】

また、第１直列回路６は、コイル５に流れる電流（負帰還電流Ｉ２または後述する電流Ｉ３）の周波数がクロスオーバー周波数（負帰還電流Ｉ２の周波数特性と電流Ｉ３の周波数特性とが交差する周波数）以上のときのコイル５の一端５ａの電位をほぼグランドＧの電位に規定すると共に、抵抗６ａによってコイル５の出力インピーダンスを電流電圧変換部ＩＶＣの入力インピーダンスに整合させる。なお、第１直列回路６を構成する抵抗６ａとコンデンサ６ｂについては、図１に示すようにコンデンサ６ｂをグランドＧ側に配置する構成に代えて、抵抗６ａをグランドＧ側に配置することもできる。

【0028】

第２直列回路７は、インダクタ素子７ａ（例えば、インダクタンス値が数ｎＨ〜数百ｎＨのインダクタ素子）および第２コンデンサ７ｂ（以下では、コンデンサ７ｂともいう。後述する寄生容量５ｄよりも十分に大きな容量値、具体的には、コンデンサ６ｂと同等の容量値のコンデンサ）の直列回路で構成されて、コイル５の一端５ａとグランドＧとの間に接続されている。

【0029】

また、インダクタ素子７ａは、寄生容量５ｄと共振（並列共振）することにより、コイル５がＣＴとして動作する高周波数領域の周波数帯域をより高域側に伸ばす機能を備えている。この場合、インダクタ素子７ａのインダクタンス値は、電流センサの構成によって好ましい値は様々であるが、「電流センサ」の一例である本例の電流センサ１では、インダクタ素子７ａのインダクタンス値が１０００ｎＨ以上の大きな値になると、高周波数領域（インダクタ素子７ａを接続しない構成の電流センサについてのカットオフ周波数近傍（例えば、１００ＭＨｚ））でのインピーダンス値が抵抗６ａの抵抗値よりも十分に大きくなり、インダクタ素子７ａを接続しない状態に極めて近い状態になる。一方、インダクタンス値を１ｎＨ未満にすると、コイル５の一端５ａ側に接続されている配線自体のインダクタンス値との区別が困難になる。このため、インダクタ素子７ａのインダクタンス値は、上記したように数ｎＨ〜数百ｎＨの範囲内に規定するのが好ましく、さらには、１ｎＨ〜１００ｎＨの範囲内に規定するのがより好ましい。

【0030】

具体的には、インダクタ素子７ａのインダクタンス値をＬとし、寄生容量５ｄの容量値をＣとしたときに、これらの共振周波数ｆは、１／２π√（Ｌ×Ｃ）で表され、この共振周波数ｆが上記のカットオフ周波数以上となるように、このインダクタンス値Ｌおよびこの容量値Ｃを設定する。上記したようにインダクタ素子７ａを接続しない構成の電流センサについてのカットオフ周波数を１００ＭＨｚとし、寄生容量５ｄを１０ｐＦとしたときには、インダクタ素子７ａのインダクタンス値Ｌは、２５４ｎＨに設定する。なお、第２直列回路７を構成するインダクタ素子７ａとコンデンサ７ｂについては、図１に示すようにコンデンサ７ｂをグランドＧ側に配置する構成に代えて、インダクタ素子７ａをグランドＧ側に配置することもできる。

【0031】

電流電圧変換部ＩＶＣは、本例では一例として、伝送路８および終端抵抗９を備えている。この場合、伝送路８は、特性インピーダンスが予め規定された値に規定されて、一端８ａがコイル５の他端５ｂに接続されている。本例では一例として、伝送路８は、同軸ケーブルで構成されることにより、特性インピーダンスが５０Ωまたは７５Ω（本例では５０Ω）に規定されている。なお、伝送路８は、同軸ケーブルに限定されるものではなく、特性インピーダンスが予め決められた一定の値の特性インピーダンスに規定されるものであれば、例えばツイストペアケーブルなどの種々の伝送路で構成することもできるのは勿論である。

【0032】

終端抵抗９は、本例では一例として、伝送路８の他端８ｂとグランドＧとの間に接続された抵抗素子で構成されている。なお、終端抵抗９は、オシロスコープなどの測定器の入力抵抗で構成されることもある。この構成により、終端抵抗９は、コイル５に流れる電流（負帰還電流Ｉ２または後述する電流Ｉ３）を検出電圧Ｖ２に変換して出力する。

【0033】

次に、この電流センサ１を備えた測定装置ＭＤの構成について、図１を参照して説明する。測定装置ＭＤは、電流センサ１、測定部１０および出力部１１を備え、電流センサ１によって変換された検出電圧Ｖ２に基づいて、磁気コア２に挿通された測定対象としての測定電路２１に流れる被測定電流Ｉ１を測定可能に構成されている。

【0034】

測定部１０は、一例として、Ａ／Ｄ変換部およびＣＰＵを備え、Ａ／Ｄ変換部が電流センサ１によって変換された検出電圧Ｖ２をデジタル値に変換し、ＣＰＵがこのデジタル値に基づいて被測定電流Ｉ１の電流値Ｉ１ａを測定（算出）する。また、測定部１０は、測定した電流値Ｉ１ａを出力部１１に出力する。

【0035】

出力部１１は、一例としてＬＣＤなどの表示装置で構成されて、測定部１０から出力される電流値Ｉ１ａを画面上に表示する。なお、出力部１１は、表示装置に限定されず、例えば外部インターフェース回路で構成することもできる。この場合には、測定装置ＭＤは、外部インターフェース回路に伝送路（有線伝送路や無線伝送路）を介して接続された他の外部装置に電流値Ｉ１ａを出力したり、外部インターフェース回路に接続された外部記憶装置に電流値Ｉ１ａを記憶したりすることが可能になる。

【0036】

続いて、電流センサ１の動作と併せて測定装置ＭＤの動作について図面を参照して説明する。

【0037】

まず、測定電路２１に流れる被測定電流Ｉ１が直流を含む低周波数領域内の周波数の信号のときには、ホール素子３および電圧電流変換増幅部４が作動する周波数領域であるため、ホール素子３が、磁気コア２の内部に発生する磁束（上記の差分（φ１−φ２）の磁束）を検出して、出力電圧Ｖ１を出力する。次いで、電圧電流変換増幅部４は、ホール素子３から出力電圧Ｖ１を入力すると共に、この出力電圧Ｖ１に基づいて負帰還電流Ｉ２を生成して、出力端子からコイル５の一端５ａに供給する。この場合、電圧電流変換増幅部４の出力端子（コイル５の一端５ａ）とグランドＧとの間には、第１直列回路６および第２直列回路７が接続されているが、低周波数領域内の周波数では、第１直列回路６のコンデンサ６ｂのインピーダンスおよび第２直列回路７のコンデンサ７ｂのインピーダンスは共に十分に大きい。これにより、電圧電流変換増幅部４の出力端子から出力された負帰還電流Ｉ２が直流のとき（つまり、被測定電流Ｉ１が直流のとき）、および負帰還電流Ｉ２が低周波数領域内の交流のとき（つまり、被測定電流Ｉ１が低周波数領域内の交流のとき）には、負帰還電流Ｉ２は、第１直列回路６および第２直列回路７を経由してグランドＧに流れることなく、その殆どがコイル５の一端５ａに供給される。

【0038】

また、電圧電流変換増幅部４は、出力電圧Ｖ１がゼロボルトになるように、つまり、ホール素子３において検出される磁気コア２の内部に発生している磁束（φ１−φ２）の磁束密度がゼロになるように（言い換えれば、磁束φ２で磁束φ１を相殺するように）、負帰還電流Ｉ２の電流値を制御する。これにより、負帰還電流Ｉ２の電流値は、コイル５のターン数をｎとしたときに、おおよそ被測定電流Ｉ１の電流値をターン数ｎで除算した値になる。

【0039】

このようにして一端５ａ側からコイル５に供給された負帰還電流Ｉ２は、コイル５および伝送路８を介して終端抵抗９に流れる。このため、終端抵抗９は、この負帰還電流Ｉ２を検出電圧Ｖ２に変換する。この低周波数領域では、電流センサ１は、ホール素子３および電圧電流変換増幅部４の周波数特性で測定電路２１に流れる被測定電流Ｉ１を検出して、検出電圧Ｖ２を出力する。

【0040】

次いで、測定電路２１に流れる被測定電流Ｉ１がホール素子３および電圧電流変換増幅部４の動作周波数領域における上限側の周波数領域（上記の低周波数領域における上限側の周波数領域）を下限側に含む高周波数領域内の周波数の信号のときには、コイル５が単体でＣＴとして機能して、測定電路２１に流れる被測定電流Ｉ１を検出して、この被測定電流Ｉ１の振幅（電流値）に応じて振幅（電流値）が変化する検出電流としての電流Ｉ３を出力する。

【0041】

この場合、高周波数領域内のすべての周波数において、寄生容量５ｄよりも容量値が十分に大きな第１直列回路６のコンデンサ６ｂおよび第２直列回路７のコンデンサ７ｂの各インピーダンスが十分に小さい値になる。これにより、第１直列回路６の抵抗６ａおよび第２直列回路７のインダクタ素子７ａは、等価的にグランドＧに直接接続された状態になる。このため、測定電路２１に流れる被測定電流Ｉ１がこの高周波数領域内の信号のときには、ＣＴとして機能するコイル５から出力される電流Ｉ３は、グランドＧ、第１直列回路６、コイル５の一端５ａ、コイル５、コイル５の他端５ｂ、伝送路８および終端抵抗９を経由してグランドＧに至る電流経路に流れる電流に、グランドＧ、第２直列回路７、コイル５の一端５ａ、コイル５、コイル５の他端５ｂ、伝送路８および終端抵抗９を経由してグランドＧに至る電流経路に流れる電流が加算された電流になる。終端抵抗９は、この電流Ｉ３を検出電圧Ｖ２に変換して出力する。

【0042】

また、このようにして、コイル５がＣＴとして機能する高周波数領域では、コイル５は、図２に示すように、等価的に、上記したように電流Ｉ３を出力する電流源５ｃと、コイル５を形成する線材間に存在している寄生容量５ｄ（本例では一例として、１０ｐＦ程度）との並列回路とみなすことができる。この場合、コイル５を形成する線材の抵抗値は、使用する線材の太さや長さによって変わるが、通常は数Ω未満であるため、コイル５の出力インピーダンスは等価的に抵抗６ａの抵抗値に設定される。したがって、本例では、この抵抗６ａの抵抗値が伝送路８の特性インピーダンスと同じ抵抗値（本例では５０Ω）に規定されていることから、抵抗６ａにより、コイル５の出力インピーダンスと電流電圧変換部ＩＶＣの入力インピーダンスとの整合が図られている。

【0043】

また、この高周波数領域では、第２直列回路７のインダクタ素子７ａは、コイル５の寄生容量５ｄと並列共振回路を構成する。なお、実際の電流センサ１には、線材や配線パターンなどに含まれるインダクタンス成分などのインダクタ素子７ａ以外のインダクタンス成分や、浮遊容量などのコイル５の寄生容量５ｄ以外の容量成分が存在しているが、発明の理解を容易にするため、これらのインダクタンス成分および容量成分は十分に小さく、無視できるものとする。したがって、上記の並列共振回路は、インダクタ素子７ａおよび寄生容量５ｄで構成される共振回路とみなすことができる。

【0044】

電流センサ１では、上記したような値（数ｎＨ〜数百ｎＨの範囲内の値）に、具体的には、コイル５の寄生容量５ｄとの共振回路の共振周波数が、インダクタ素子７ａを接続しない構成のときの検出電圧Ｖ２についての振幅−周波数特性の高周波数領域のカットオフ周波数ｆｃ（１００ＭＨｚ）以上の周波数になるような値に、インダクタ素子７ａのインダクタンス値が規定されている。このため、図２に示す等価回路で行ったシミュレーションにおいて、図３，４に示すように、検出電圧Ｖ２についての振幅−周波数特性の高周波数領域のカットオフ周波数ｆｃ（振幅が−３［ｄＢ］となる周波数）が、インダクタ素子７ａを接続しないときのカットオフ周波数ｆｃよりも、より高周波側に伸びることが確認された。

【0045】

なお、このシミュレーションでは、一例として、電流源５ｃは２０ｍＡの電流Ｉ３を供給する定電流源であり、寄生容量５ｄは１０ｐＦであり、抵抗６ａおよび終端抵抗９は５０Ωであるものとした。

【0046】

測定装置ＭＤでは、測定部１０が、上記のように電流センサ１から出力される検出電圧Ｖ２に基づいて、被測定電流Ｉ１の電流値Ｉ１ａを測定して出力部１１に出力し、出力部１１が、この電流値Ｉ１ａを画面上に表示する。

【0047】

このように、この電流センサ１および測定装置ＭＤでは、コイル５の一端５ａとグランドＧとの間に、第１直列回路６（抵抗６ａおよびコンデンサ６ｂの直列回路）および第２直列回路７（インダクタ素子７ａおよびコンデンサ７ｂの直列回路）が接続されている。

【0048】

したがって、この電流センサ１および測定装置ＭＤによれば、第１直列回路６および第２直列回路７をコイル５の一端５ａとグランドＧとの間に接続すると共に、第１直列回路６の抵抗６ａの抵抗値を電流電圧変換部ＩＶＣの入力インピーダンスに合わせるという簡易な構成により、コイル５の出力インピーダンスを電流電圧変換部ＩＶＣの入力インピーダンスに整合させつつ、第２直列回路７のインダクタ素子７ａが寄生容量５ｄと共振（並列共振）することにより、コイル５がＣＴとして動作する高周波数領域の周波数帯域をより高域側に容易に伸ばすことができる。これにより、この電流センサ１および測定装置ＭＤによれば、少ない変更で検出周波数特性の高周波化を容易に実現することができる。

【0049】

また、この電流センサ１および測定装置ＭＤによれば、インダクタ素子７ａのインダクタンス値Ｌを数ｎＨ〜数百ｎＨの範囲内の値に規定することにより、このインダクタンス値に設定されていない状態での電流センサ１よりも、検出電圧Ｖ２についての振幅−周波数特性（検出周波数特性）の高周波数領域での上限周波数を、より高周波側に確実に伸ばすことができる。

【0050】

また、この電流センサ１および測定装置ＭＤによれば、寄生容量５ｄに対して十分に大きな容量値のコンデンサ６ｂが抵抗６ａに直列に接続されると共に、寄生容量５ｄに対して十分に大きな容量値のコンデンサ７ｂがインダクタ素子７ａに直列に接続されているため、電流センサ１がゼロフラックス法を採用した電流センサとして機能する低周波数領域では、各コンデンサ６ｂ，７ｂによって抵抗６ａおよびインダクタ素子７ａをグランドＧから等価的に切り離すことができ、これによって電圧電流変換増幅部４から出力される電流の殆どをコイル５に供給させることができるため、効率のよい測定を実現することができる。

【0051】

なお、ゼロフラックス法を採用した電流センサ１を例に挙げて説明したが、図１における磁気コア２、コイル５、抵抗６ａ、インダクタ素子７ａおよび終端抵抗９を備え、抵抗６ａおよびインダクタ素子７ａにおけるコイル５の一端５ａに接続されている端部とは逆側の端部をグランドＧに直接接続して構成される電流センサ（図５に示す電流センサ１Ａのように、ＣＴで構成される電流センサ）においても、抵抗６ａの抵抗値を電流電圧変換部ＩＶＣの入力インピーダンスに合わせるという簡易な構成により、コイル５の出力インピーダンスを電流電圧変換部ＩＶＣの入力インピーダンスに整合させつつ、インダクタ素子７ａが寄生容量５ｄと共振（並列共振）することにより、コイル５がＣＴとして動作する高周波数領域の周波数帯域をより高域側に容易に伸ばすことができる。これにより、この電流センサ１Ａおよびこの電流センサ１Ａを備えた測定装置ＭＤによれば、少ない変更で検出周波数特性の高周波化を容易に実現することができる。

【0052】

また、この電流センサ１Ａおよび測定装置ＭＤによれば、インダクタ素子７ａのインダクタンス値を数ｎＨ〜数百ｎＨの範囲内の値に規定することにより、このインダクタンス値に設定されていない状態での電流センサよりも、検出電圧Ｖ２についての振幅−周波数特性（検出周波数特性）の高周波数領域での上限周波数を、より高周波側に確実に伸ばすことができる。なお、電流センサ１と同一の構成については同一の符号を付して重複する説明を省略した。

【0053】

また、上記の電流センサ１，１Ａでは、コイル５の他端５ｂと終端抵抗９とを接続する伝送路８を含んで電流電圧変換部ＩＶＣを構成しているが、電流電圧変換部ＩＶＣが伝送路８を含まない構成、つまり、コイル５の他端５ｂと終端抵抗９とを特定のインピーダンスに規定された電路を介さずに、直接接続したり、通常の電線や配線パターンを介して接続したりする構成を採用することもできる。また、図１，５に示す構成において、コイル５の一端５ａ側および第２直列回路７の接続点Ａと、電圧電流変換増幅部４の出力端子および第１直列回路６の接続点Ｂとの間を、伝送路８と同様の伝送路（図示せず）で接続する構成を採用することもできる。

【符号の説明】

【0054】

１，１Ａ 電流センサ
２ 磁気コア
３ ホール素子
４ 電圧電流変換増幅部
５ コイル
６ 第１直列回路
６ａ 抵抗
６ｂ コンデンサ
７ 第２直列回路
７ａ インダクタ素子
７ｂ コンデンサ
８ 伝送路
９ 終端抵抗
１０ 測定部
１１ 出力部
２１ 被測定電線
Ｇ グランド
Ｉ１ 被測定電流
Ｉ２ 負帰還電流
Ｉ３ 電流
ＩＶＣ 電流電圧変換部
ＭＤ 測定装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】