(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-12-23
(45)【発行日】2023-01-06
(54)【発明の名称】複数のコンデンサを使用する非接触電圧測定システム
(51)【国際特許分類】
G01R 15/16 20060101AFI20221226BHJP
G01R 19/00 20060101ALI20221226BHJP
【ＦＩ】
G01R15/16
G01R19/00 A
【請求項の数】
16
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2017218394
(22)【出願日】2017-11-13
(65)【公開番号】P2018116044
(43)【公開日】2018-07-26
【審査請求日】2020-08-31
(31)【優先権主張番号】62/421,124
(32)【優先日】2016-11-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】15/412,891
(32)【優先日】2017-01-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】509233459
【氏名又は名称】フルークコーポレイション
【氏名又は名称原語表記】Ｆｌｕｋｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ
【住所又は居所原語表記】６９２０ Ｓｅａｗａｙ Ｂｏｕｌｅｖａｒｄ， Ｅｖｅｒｅｔｔ， Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ ９８２０３ Ｕ．Ｓ．Ａ．
(74)【代理人】
【識別番号】100090033
【弁理士】
【氏名又は名称】荒船 博司
(74)【代理人】
【識別番号】100093045
【弁理士】
【氏名又は名称】荒船 良男
(74)【代理人】
【識別番号】110001209
【氏名又は名称】特許業務法人山口国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ロナルド・ステウエアー
(72)【発明者】
【氏名】ピーター・ラッダ
【審査官】小川 浩史
(56)【参考文献】
【文献】米国特許第７７５５３４７（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】国際公開第２０１６／１７５１２３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開昭５８－１７４８５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１５／１８２１８７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１６／１８９８６４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０３４６２４０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／００４７８４６（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｒ １５／００－１５／２６
Ｇ０１Ｒ １９／００－１９／３２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
導体と該導体を囲繞する絶縁体とからなる絶縁導体の交流（ＡＣ）電圧を測定するため のシステムであって、 ハウジングと、
前記ハウジングに物理的に結合されるセンサアセンブリであって、前記センサアセンブ リは前記絶縁導体の導体と接触せずに、前記絶縁導体に近接して位置決め可能であり、前記センサアセンブリは、第１の導電センサと、第２の導電センサと、第３の導電センサとを備え、前記第１、第２、及び第３の導電センサは、前記センサアセンブリが前記絶縁導体に近接して位置付けられるとき、それぞれ動作時に前記導体に容量的に結合し、前記第１、第２、及び第３の導電センサのそれぞれは、容量結合に影響を及ぼす少なくとも１つの特性に関して前記第1、第2及び第3の導電センサのうちの他の２つの導電センサと異なっており、前記センサアセンブリが前記絶縁導体に近接して位置付けられるとき、前記第１及び第２の導電センサを前記絶縁導体から絶縁する第１の絶縁材層であって、第１の厚さを有する第１の絶縁材層と、前記センサアセンブリが前記絶縁導体に近接して位置付けられるとき、前記第３の導電センサを前記絶縁導体から絶縁する第２の絶縁材層であって、前記第１の厚さと異なる第２の厚さを有する第２の絶縁材層と、を備える、センサアセンブリと、
前記第１、第２、及び第３の導電センサと電気的に結合された電圧測定サブシステムで あって、動作中、それぞれ前記第１、第２、及び第３の導電センサでの電圧を示す第１、第２、及び第３のセンサ電圧信号を生成する電圧測定サブシステムと、
前記電圧測定サブシステムに通信可能に接続された少なくとも１つのプロセッサであって、動作中、前記電圧測定サブシステムから前記第１、第２、及び第３のセンサ電圧信号を受信し、 前記第１、第２、及び第３のセンサ電圧信号の各々に基づいて前記絶縁導体の前記ＡＣ電圧を決定する、少なくとも１つのプロセッサと、を備えるシステム。
【請求項2】
容量結合に影響を及ぼす前記少なくとも１つの特性が、少なくとも１つの物理的寸法を 含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
容量結合に影響を及ぼす前記少なくとも１つの特性は、前記センサアセンブリが前記絶 縁導体に近接して位置付けられるとき、物理的な面積、物理的な向き、又は前記絶縁導体からの物理的な間隔の少なくとも１つを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項4】
導体と該導体を囲繞する絶縁体とからなる絶縁導体の交流（ＡＣ）電圧を測定するためのシステムであって、
ハウジングと、
前記ハウジングに物理的に結合されるセンサアセンブリであって、前記センサアセンブリは前記絶縁導体の導体と接触せずに、前記絶縁導体に近接して位置決め可能であり、前記センサアセンブリは、第１の導電センサと、第２の導電センサと、第３の導電センサとを備え、前記第１、第２、及び第３の導電センサは、前記センサアセンブリが前記絶縁導体に近接して位置付けられるとき、それぞれ動作時に前記導体に容量的に結合し、前記第１、第２、及び第３の導電センサのそれぞれは、容量結合に影響を及ぼす少なくとも１つの特性に関して前記第1、第2及び第3の導電センサのうちの他の２つの導電センサと異なり、前記第１及び第２の導電センサのそれぞれが、直角を形成する第１の縁部及び第２の縁部、並びに前記直角と反対側の斜辺縁部を画定する平面直角三角形状を有し、前記第１の導電センサ及び前記第２の導電センサの前記斜辺縁部が、互いに近接して位置付けられている、センサアセンブリと、
前記第１、第２、及び第３の導電センサと電気的に結合された電圧測定サブシステムであって、動作中、それぞれ前記第１、第２、及び第３の導電センサでの電圧を示す第１、第２、及び第３のセンサ電圧信号を生成する電圧測定サブシステムと、
前記電圧測定サブシステムに通信可能に接続された少なくとも１つのプロセッサであって、動作中、前記電圧測定サブシステムから前記第１、第２、及び第３のセンサ電圧信号を受信し、前記第１、第２、及び第３のセンサ電圧信号の各々に基づいて前記絶縁導体の前記ＡＣ電圧を決定する、少なくとも１つのプロセッサと、を備える、システム。
【請求項5】
前記第３の導電センサが、平面矩形状を有する、請求項４に記載のシステム。
【請求項6】
前記第１及び第２の導電センサが、第１の平面に位置付けられ、前記第３の導電センサが、第２の平面に位置付けられ、前記第１の平面は、前記第２の平面に対して鋭角で配置されている、請求項５に記載のシステム。
【請求項7】
前記第１の平面が、前記第２の平面に対し、２０度～５０度である所定の角度で配置されている、請求項６に記載のシステム。
【請求項8】
導体と該導体を囲繞する絶縁体とからなる絶縁導体の交流（ＡＣ）電圧を測定するためのシステムであって、
ハウジングと、
前記ハウジングに物理的に結合されるセンサアセンブリであって、前記センサアセンブリは前記絶縁導体の導体と接触せずに、前記絶縁導体に近接して位置決め可能であり、前記センサアセンブリは、第１の導電センサと、第２の導電センサと、第３の導電センサとを備え、前記第１、第２、及び第３の導電センサは、前記センサアセンブリが前記絶縁導体に近接して位置付けられるとき、それぞれ動作時に前記導体に容量的に結合し、前記第１、第２、及び第３の導電センサのそれぞれは、容量結合に影響を及ぼす少なくとも１つの特性に関して前記第1、第2及び第3の導電センサのうちの他の２つの導電センサと異なる、センサアセンブリと、
前記第１、第２、及び第３の導電センサと電気的に結合された電圧測定サブシステムであって、動作中、それぞれ前記第１、第２、及び第３の導電センサでの電圧を示す第１、第２、及び第３のセンサ電圧信号を生成する電圧測定サブシステムと、
前記電圧測定サブシステムに通信可能に接続された少なくとも１つのプロセッサであって、動作中、前記電圧測定サブシステムから前記第１、第２、及び第３のセンサ電圧信号を受信し、前記第１、第２、及び第３のセンサ電圧信号の各々に基づいて前記絶縁導体の前記ＡＣ電圧を決定する、少なくとも１つのプロセッサと、
前記第１、第２、及び第３の導電センサのそれぞれを少なくとも部分的に囲む少なくとも１つの内部接地ガードと、を備える、システム。
【請求項9】
導体と該導体を囲繞する絶縁体とからなる絶縁導体の交流（ＡＣ）電圧を測定するため のシステムを操作する方法であって、前記システムは、ハウジングと、前記ハウジングに物理的に結合されるセンサアセンブリと、を含み、前記センサアセンブリは、前記絶縁導体の導体と接触せずに、前記絶縁導体に近接して位置決め可能であり、前記センサアセンブリは、第１の導電センサと、第２の導電センサと、第３の導電センサと、を備え、前記第１、第２、及び第３の導電センサは、前記センサアセンブリが前記絶縁導体に近接して位置付けられるとき、それぞれ動作中、前記導体に容量的に結合し、前記第１、第２、及び第３の導電センサのそれぞれは、容量結合に影響を及ぼす少なくとも１つの特性に関して前記第１、第２及び第３の導電センサのうちの他の２つの導電センサと異なり、更に、前記センサアセンブリが前記絶縁導体に近接して位置付けられるとき、前記第１及び第２の導電センサを前記絶縁導体から絶縁する第１の絶縁材層であって、第１の厚さを有する第１の絶縁材層と、前記センサアセンブリが前記絶縁導体に近接して位置付けられるとき、前記第３の導電センサを前記絶縁導体から絶縁する第２の絶縁材層であって、前記第１の厚さと異なる第２の厚さを有する第２の絶縁材層と、を前記センサアセンブリが備え、
前記方法が、前記第１、第２、及び第３の導電センサと電気的に結合された電圧測定サブシステムを介して、それぞれ前記第１、第２、及び第３の導電センサでの電圧を示す第１、第２、及び第３のセンサ電圧信号を生成する工程と、
前記電圧測定サブシステムに通信可能に接続された少なくとも１つのプロセッサによって、前記電圧測定サブシステムから前記第１、第２、及び第３のセンサ電圧信号を受信する工程と、
前記少なくとも１つのプロセッサによって、前記第１、第２、及び第３のセンサ電圧信号の各々に基づいて前記絶縁導体の前記ＡＣ電圧を決定する工程と、を含む方法。
【請求項10】
導体と該導体を囲繞する絶縁体とからなる絶縁導体の交流（ＡＣ）電圧を測定する方法 であって、
前記絶縁導体の導体と接触せずに、第１の導電センサと、第２の導電センサと、第３の導電センサとを備えるセンサアセンブリを前記絶縁体に近接して位置決めする工程であって、前記第１、第２、及び第３の導電センサが、前記センサアセンブリが前記導体に近接して位置付けられるとき、それぞれ前記導体に容量的に結合し、前記第１、第２、及び第３の導電センサのそれぞれは、容量結合に影響を及ぼす少なくとも１つの特性に関して前記第１、第２及び第３の導電センサのうちの他の２つの導電センサと異なり、更に、前記センサアセンブリが前記絶縁導体に近接して位置付けられるとき、前記第１及び第２の導電センサを前記絶縁導体から絶縁する第１の絶縁材層であって、第１の厚さを有する第１の絶縁材層と、前記センサアセンブリが前記絶縁導体に近接して位置付けられるとき、前記第３の導電センサを前記絶縁導体から絶縁する第２の絶縁材層であって、前記第１の厚さと異なる第２の厚さを有する第２の絶縁材層と、を前記センサアセンブリが備えている工程と、
前記第１、第２、及び第３の導電センサと電気的に結合された電圧測定サブシステムを介して、それぞれ前記第１、第２、及び第３の導電センサでの電圧を示す第１、第２、及び第３のセンサ電圧信号を生成する工程と、
前記電圧測定サブシステムに通信可能に接続された少なくとも１つのプロセッサによって、前記電圧測定サブシステムから前記第１、第２、及び第３のセンサ電圧信号を受信する工程と、
前記少なくとも１つのプロセッサによって、前記第１、第２、及び第３のセンサ電圧信号の各々に基づいて前記絶縁導体の前記ＡＣ電圧を決定する工程と、を含む方法。
【請求項11】
前記第１、第２、及び第３の導電センサのそれぞれの導電センサは、少なくとも１つの物理的寸法に関して前記第1、第2、及び第３の導電センサのうちの他の２つの導電センサと異なる、請求項１０に記載の方法。
【請求項12】
前記第１、第２、及び第３の導電センサのそれぞれの導電センサは、前記センサアセンブリが前記絶縁導体に近接して位置付けられるとき、物理的な面積、物理的向き、又は前記絶縁導体からの物理的な間隔の少なくとも１つに関して前記第１、第２、及び第３の導電センサのうちの他の２つの導電センサと異なる、請求項１０に記載の方法。
【請求項13】
導体と該導体を囲繞する絶縁体とからなる絶縁導体の交流（ＡＣ）電圧を測定する方法であって、
前記絶縁導体の導体と接触せずに、第１の導電センサと、第２の導電センサと、第３の導電センサとを備えるセンサアセンブリを前記絶縁体に近接して位置決めする工程であって、前記第１、第２、及び第３の導電センサが、前記センサアセンブリが前記導体に近接して位置付けられるとき、それぞれ前記導体に容量的に結合し、前記第１、第２、及び第３の導電センサのそれぞれは、容量結合に影響を及ぼす少なくとも１つの特性に関して前記第１、第２及び第３の導電センサのうちの他の２つの導電センサと異なり、前記第１及び第２の導電センサのそれぞれは、直角を形成する第１の縁部及び第２の縁部、並びに前記直角と反対側の斜辺縁部を画定する平面直角三角形状を有し、前記第１の導電センサ及び前記第２の導電センサの前記斜辺縁部は、互いに近接して位置付けられる工程と、
前記第１、第２、及び第３の導電センサと電気的に結合された電圧測定サブシステムを介して、それぞれ前記第１、第２、及び第３の導電センサでの電圧を示す第１、第２、及び第３のセンサ電圧信号を生成する工程と、
前記電圧測定サブシステムに通信可能に接続された少なくとも１つのプロセッサによって、前記電圧測定サブシステムから前記第１、第２、及び第３のセンサ電圧信号を受信する工程と、
前記少なくとも１つのプロセッサによって、前記第１、第２、及び第３のセンサ電圧信号の各々に基づいて前記絶縁導体の前記ＡＣ電圧を決定する工程と、を含む方法。
【請求項14】
前記第３の導電センサは、平面矩形状を有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
前記第１及び第２の導電センサは、第１の平面に位置付けられ、前記第３の導電センサ は、第２の平面に位置付けられ、前記第１の平面は、前記第２の平面に対して鋭角に配置されている、請求項１４に記載の方法。
【請求項16】
導体と該導体を囲繞する絶縁体とからなる絶縁導体の交流（ＡＣ）電圧を測定する方法であって、
前記絶縁導体の導体と接触せずに、第１の導電センサと、第２の導電センサと、第３の導電センサとを備えるセンサアセンブリを前記絶縁体に近接して位置決めする工程であって、前記第１、第２、及び第３の導電センサが、前記センサアセンブリが前記導体に近接して位置付けられるとき、それぞれ前記導体に容量的に結合し、前記第１、第２、及び第３の導電センサのそれぞれは、容量結合に影響を及ぼす少なくとも１つの特性に関して前記第１、第２及び第３の導電センサのうちの他の２つの導電センサと異なる工程と、
前記第１、第２、及び第３の導電センサと電気的に結合された電圧測定サブシステムを介して、それぞれ前記第１、第２、及び第３の導電センサでの電圧を示す第１、第２、及び第３のセンサ電圧信号を生成する工程と、
前記電圧測定サブシステムに通信可能に接続された少なくとも１つのプロセッサによって、前記電圧測定サブシステムから前記第１、第２、及び第３のセンサ電圧信号を受信する工程と、
前記少なくとも１つのプロセッサによって、前記第１、第２、及び第３のセンサ電圧信号の各々に基づいて前記絶縁導体の前記ＡＣ電圧を決定する工程と、を含む方法において、
前記センサアセンブリが、前記第１、第２、及び第３の導電センサのそれぞれを少なくとも部分的に囲む少なくとも１つの内部接地ガードを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、概して、電気特性の測定に関し、より具体的には、交流（ＡＣ）電圧の非接触測定に関する。
【背景技術】
【0002】
電圧計は、電気回路内の電圧を測定するために使用される計器である。２つ以上の電気特性を測定する計器は、マルチメータ又はデジタルマルチメータ（ＤＭＭ）と呼ばれ、一般にサービス、トラブルシューティング、及び保守の用途に必要とされる多くのパラメータを測定するように動作する。そのようなパラメータには、一般に交流（ＡＣ）電圧及び電流、直流（ＤＣ）電圧及び電流、並びに抵抗又は導通が挙げられる。電力特性、周波数、静電容量、及び温度などのその他のパラメータはまた、特定用途の必要条件を満たすように測定されてもよい。
【0003】
ＡＣ電圧を測定する従来の電圧計又はマルチメータを使用するときは、少なくとも１つの測定電極又はプローブを導体とガルバニック接触させることが必要であり、多くの場合、絶縁電線の絶縁部分を切り離すこと、又はあらかじめ測定用端子を提供することが必要である。ガルバニック接触のために露出させた導線又は端子を必要とする他に、剥離した導線又は端子に電圧計プローブを当てる工程は、ショック又は感電死のリスクにより比較的危険である場合がある。
【0004】
非接触電圧検出器は、一般的に回路とガルバニック接触する必要なしに、交流（ＡＣ）電圧、典型的には高電圧の存在を検出するために使用される。電圧が検出されると、ユーザーは、光、ブザー、又は振動モーターなどの提示によって警告される。しかしながら、そのような非接触電圧検出器は、ＡＣ電圧の有無だけを提示し、ＡＣ電圧の実際の大きさ（例えば、ＲＭＳ値）を提示しない。
【0005】
このため、試験されている回路とガルバニック接触する必要なしに便利かつ正確な電圧測定を提供するＡＣ電圧測定システムの必要が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開２０１２－１７７５７１
【文献】特開２０１２－１３７４９６
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0007】
導体と該導体を囲繞する絶縁体とからなる絶縁導体の交流（ＡＣ）電圧を測定するためのシステムは、ハウジングと、ハウジングに物理的に結合されるセンサアセンブリであって、そのセンサアセンブリは絶縁導体の導体と接触せずに、前記絶縁導体に近接して位置決め可能であり、前記センサアセンブリは、第１の導電センサと、第２の導電センサと、第３の導電センサとを備え、前記第１、第２、及び第３の導電センサは、前記センサアセンブリが前記絶縁導体に近接して位置付けられるとき、それぞれ動作時に前記導体に容量的に結合し、前記第１、第２、及び第３の導電センサのそれぞれは、容量結合に影響を及ぼす少なくとも１つの特性に関して前記第1、第2及び第3の導電センサのうちの他の２つの導電センサと異なっており、前記センサアセンブリが前記絶縁導体に近接して位置付けられるとき、前記第１及び第２の導電センサを前記絶縁導体から絶縁する第１の絶縁材層であって、第１の厚さを有する第１の絶縁材層と、前記センサアセンブリが前記絶縁導体に近接して位置付けられるとき、前記第３の導電センサを前記絶縁導体から絶縁する第２の絶縁材層であって、前記第１の厚さと異なる第２の厚さを有する第２の絶縁材層と、を備える、センサアセンブリと、前記第１、第２、及び第３の導電センサと電気的に結合された電圧測定サブシステムであって、動作中、それぞれ前記第１、第２、及び第３の導電センサでの電圧を示す第１、第２、及び第３のセンサ電圧信号を生成する電圧測定サブシステムと、前記電圧測定サブシステムに通信可能に接続された少なくとも１つのプロセッサであって、動作中、前記電圧測定サブシステムから前記第１、第２、及び第３のセンサ電圧信号を受信し、前記第１、第２、及び第３のセンサ電圧信号の各々に基づいて前記絶縁導体の前記ＡＣ電圧を決定する、少なくとも１つのプロセッサと、を含むと要約され得る。
【0008】
容量結合に影響を及ぼす少なくとも１つの特性には、少なくとも１つの物理的寸法が挙げられ得る。容量結合に影響を及ぼす少なくとも１つの特性には、センサアセンブリが絶縁導体に近接して位置付けられるときの物理的な面積、物理的な向き、又は前記絶縁導体からの物理的な間隔のうちの少なくとも１つが挙げられ得る。第１及び第２の導電センサのそれぞれは、直角を形成する第１の縁部及び第２の縁部、並びに直角と反対側の斜辺縁部を画定する平面直角三角形状を有してもよく、第１の導電センサ及び第２の導電センサの斜辺縁部は、互いに近接して位置付けられてもよい。第３の導電センサは、平面矩形状を有してもよい。第１及び第２の導電センサは、第１の平面に位置付けられてもよく、第３の導電センサは、第２の平面に位置付けられてもよく、第１の平面は、第２の平面に対して鋭角で配置されてもよい。第１の平面は、第２の平面に対し、２０度～５０度であり得る所定の角度で配置されてもよい。第１の絶縁材層の第１の厚さは、第２の絶縁材層の第２の厚さより小さくてもよい。
【0009】
絶縁導体の交流（ＡＣ）電圧を測定するためのシステムは、第１、第２、及び第３の導電センサのそれぞれを少なくとも部分的に囲む少なくとも１つの内部接地ガードを更に含んでもよい。
【0010】
少なくとも１つのプロセッサは、動作中、第２のセンサ電圧信号で割られた第１のセンサ電圧信号か、第１のセンサ電圧信号及び第２のセンサ電圧信号の合計か、若しくは第１のセンサ電圧信号、第２のセンサ電圧信号、及び第３のセンサ電圧信号の合計のうちの少なくとも１つを決定し得る。少なくとも１つのプロセッサは、動作中、前記第１のセンサ電圧信号及び第２のセンサ電圧信号の合計を第３のセンサ電圧信号で割ったものを決定し得る。少なくとも１つのプロセッサは、動作中、第１、第２、及び第３のセンサ電圧信号から導出された少なくとも１つの値をルックアップ表と比較して、受信した第１、第２、及び第３のセンサ電圧信号の少なくとも一部に基づいて絶縁導体のＡＣ電圧を決定してもよい。少なくとも１つのプロセッサは、動作中、第１、第２、及び第３のセンサ電圧信号から導出された少なくとも１つの値を使用して、第１、第２、及び第３のセンサ電圧信号の各々に基づいて絶縁導体のＡＣ電圧を決定してもよい。
【0011】
導体と該導体を囲繞する絶縁体とからなる絶縁導体の交流（ＡＣ）電圧を測定するため のシステムを操作する方法は、ハウジングと、ハウジングに物理的に結合されるセンサアセンブリであって、そのセンサアセンブリは絶縁導体の導体と接触せずに、絶縁導体に近接して位置決め可能であり、そのセンサアセンブリは、第１の導電センサ、第２の導電センサ、及び第３の導電センサを備え、第１、第２、及び第３の導電センサは、センサアセンブリが絶縁導体に近接して位置付けられるとき、それぞれ動作中導体に容量的に結合し、第１、第２、及び第３の導電センサのそれぞれは、容量結合に影響を及ぼす少なくとも１つの特性に関して第１、第２、及び第３の導電センサのうちの他の２つの導電センサと異なり、更に、前記センサアセンブリが前記絶縁導体に近接して位置付けられるとき、前記第１及び第２の導電センサを前記絶縁導体から絶縁する第１の絶縁材層であって、第１の厚さを有する第１の絶縁材層と、前記センサアセンブリが前記絶縁導体に近接して位置付けられるとき、前記第３の導電センサを前記絶縁導体から絶縁する第２の絶縁材層であって、前記第１の厚さと異なる第２の厚さを有する第２の絶縁材層と、を前記センサアセンブリが備えると要約されてもよく、その方法は、第１、第２、及び第３の導電センサと電気的に結合された電圧測定サブシステムを介して、それぞれ第１、第２、及び第３の導電センサでの電圧を示す第１、第２、及び第３のセンサ電圧信号を生成する工程と、電圧測定サブシステムに通信可能に接続された少なくとも１つのプロセッサによって、電圧測定サブシステムから第１、第２、及び第３のセンサ電圧信号を受信する工程と、少なくとも１つのプロセッサによって、第１、第２、及び第３のセンサ電圧信号の各々に基づいて絶縁導体のＡＣ電圧を決定する工程と、を含む。
【0012】
絶縁導体のＡＣ電圧を決定する工程は、第２のセンサ電圧信号で割られた第１のセンサ電圧信号か、第１のセンサ電圧信号及び第２のセンサ電圧信号の合計か、若しくは第１のセンサ電圧信号、第２のセンサ電圧信号、及び第３のセンサ電圧信号の合計のうちの少なくとも１つを決定する工程を含んでもよい。絶縁導体のＡＣ電圧を決定する工程は、第１のセンサ電圧信号及び第２のセンサ電圧信号の合計を第３のセンサ電圧信号で割ったものを決定する工程を含んでもよい。絶縁導体のＡＣ電圧を決定する工程は、第１、第２、及び第３のセンサ電圧信号から導出された少なくとも１つの値をルックアップ表と比較して、第１、第２、及び第３のセンサ電圧信号の各々に基づいて絶縁導体のＡＣ電圧を決定する工程を含んでもよい。絶縁導体のＡＣ電圧を決定する工程は、第１、第２、及び第３のセンサ電圧信号から導出された少なくとも１つの値を使用して、第１、第２、及び第３のセンサ電圧信号の各々に基づいて絶縁導体のＡＣ電圧を決定する工程を含んでもよい。
【0013】
導体と該導体を囲繞する絶縁体とからなる絶縁導体の交流（ＡＣ）電圧を測定する方法 は、絶縁導体の導体と接触せずに、第１の導電センサと、第２の導電センサと、第３の導電センサとを備えるセンサアセンブリを前記絶縁体に近接して位置決めする工程であって、その第１、第２、及び第３の導電センサが、前記センサアセンブリが前記導体に近接して位置付けられるとき、それぞれ前記導体に容量的に結合し、前記第１、第２、及び第３の導電センサのそれぞれは、容量結合に影響を及ぼす少なくとも１つの特性に関して前記第１、第２及び第３の導電センサのうちの他の２つの導電センサと異なり、更に、前記センサアセンブリが前記絶縁導体に近接して位置付けられるとき、前記第１及び第２の導電センサを前記絶縁導体から絶縁する第１の絶縁材層であって、第１の厚さを有する第１の絶縁材層と、前記センサアセンブリが前記絶縁導体に近接して位置付けられるとき、前記第３の導電センサを前記絶縁導体から絶縁する第２の絶縁材層であって、前記第１の厚さと異なる第２の厚さを有する第２の絶縁材層と、前記センサアセンブリが備えている、工程と、前記第１、第２、及び第３の導電センサと電気的に結合された電圧測定サブシステムを介して、それぞれ前記第１、第２、及び第３の導電センサでの電圧を示す第１、第２、及び第３のセンサ電圧信号を生成する工程と、前記電圧測定サブシステムに通信可能に接続された少なくとも１つのプロセッサによって、前記電圧測定サブシステムから前記第１、第２、及び第３のセンサ電圧信号を受信する工程と、前記少なくとも１つのプロセッサによって、前記第１、第２、及び第３のセンサ電圧信号の各々に基づいて前記絶縁導体の前記ＡＣ電圧を決定する工程と、を含むと要約され得る。
【0014】
第１、第２、及び第３の導電センサのそれぞれの導電センサは、少なくとも１つの物理的寸法に関して前記第１、第２、及び第３の導電センサのうちの他の２つの導電センサと異なってもよい。第１、第２、及び第３の導電センサのそれぞれの導電センサは、センサアセンブリが絶縁導体に近接して位置付けられるとき、物理的な面積、物理的な向き、又は前記絶縁導体からの物理的な間隔の少なくとも１つに関して前記第１、第２、及び第３の導電センサのうちの他の２つの導電センサと異なってもよい。第１及び第２の導電センサのそれぞれは、直角を形成する第１の縁部及び第２の縁部、並びに直角と反対側の斜辺縁部を画定する平面直角三角形状を有してもよく、第１の導電センサ及び第２の導電センサの斜辺縁部は、互いに近接して位置付けられてもよい。第３の導電センサは、平面矩形状を有してもよい。第１及び第２の導電センサは、第１の平面に位置付けられてもよく、第３の導電センサは、第２の平面に位置付けられてもよく、第１の平面は、第２の平面に対して鋭角に配置されてもよい。
【0016】
センサアセンブリが、第１、第２、及び第３の導電センサのそれぞれを少なくとも部分的に囲む少なくとも１つの内部接地ガードを含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【0017】
図面では、同一の参照番号は、類似の構成要素又は動作を示す。図面における構成要素のサイズ及び相対位置は、必ずしも尺度どおりに描かれていない。例えば、様々な構成要素の形状及び角度は、必ずしも尺度どおりに描かれておらず、これらの構成要素のいくつかは、図面の読みやすさを向上させるために適宜拡大して位置付けてもよい。更に、描かれた構成要素の特定の形状は、必ずしも特定の構成要素の実際の形状に関して何らかの情報を伝えることを目的としておらず、図面中の認識のしやすさのために単に選択された場合がある。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下の説明では、様々な開示された実装を完全に理解するために、特定の詳細を明らかにする。しかしながら、当業者は、実装がこれらの具体的な詳細の１つ若しくは２つ以上を使用せずに、又は他の方法、コンポーネント、材料などを使用して実施され得ることを認識するだろう。その他の場合では、コンピュータシステム、サーバーコンピュータ、及び／又は通信ネットワークに関連した周知の構造は、実装の説明を不要にわかりにくくするのを避けるため詳細に示されていない又は説明されていない。
【0019】
文脈上他の意味に解すべき場合を除いて、明細書及び続く特許請求の範囲を通して、単語「含むこと（comprising）」は、「含むこと（including）」と同義であり、包括的又は無制限である（即ち、追加の、列挙されていない要素又は方法行為を除外しない）。
【0020】
本明細書全体を通じて、「一実装」又は「実装」を参照することは、実装に関して記述された特定の特徴、構造、又は特性が少なくとも１つの実装に含まれることを意味する。このため、本明細書全体の様々な位置での語句「一実装では」又は「実装では」は、必ずしも同じ実装に全てを援用するものではない。更に、特定の特徴、構造、又は特性は、１つ又は２つ以上の実装において任意の好適な方法で組み合わせてもよい。
【0021】
本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用される場合、単数形の「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈上別途明らかに示されない限り、複数の指示対象を含む。用語「又は」は、文脈上別途明らかに示されない限り、「及び／又は」を含む意味で一般に利用されることも留意するべきである。
【0022】
本明細書で提供される見出し及び要約書は、便宜のためだけであり、実装の範囲又は意味を解釈しない。
【0023】
本開示の１つ又は２つ以上の実装は、導体と試験電極又はプローブとの間でガルバニック接続する必要なしに、絶縁又は未加工の非絶縁導体（例えば、絶縁導線）の交流（ＡＣ）電圧を測定するためのシステム及び方法を目的としている。一般に、複数の容量センサを使用して接地に対する絶縁導体中のＡＣ電圧信号を測定する非ガルバニック接触（又は「非接触」）電圧測定システムが提供される。ガルバニック接続を必要としないそのようなシステムは、本明細書において「非接触」と呼ばれる。本明細書で使用するとき、「電気的に結合された」は、特に明記しない限り、直接的な電気的結合及び間接的な電気的結合の両方を含む。
【0024】
図１Ａは、非接触電圧測定システムと導線１０６との間でガルバニック接触する必要なしに絶縁導線１０６内に存在するＡＣ電圧を測定するために、本開示の非接触電圧測定システム１０２が、オペレータ１０４によって使用され得る環境１００の絵図である。図１Ｂは、操作中の非接触電圧測定システムの様々な電気特性を示す、図１Ａの非接触電圧測定システム１０２の平面図である。非接触電圧測定システム１０２は、把持部又は端部１１０、及び把持部と反対側の、本明細書において前端とも呼ばれるプローブ部又は端部１１２を含むハウジング又は本体１０８を含む。ハウジング１０８はまた、非接触電圧測定システム１０２とのユーザー相互作用を容易にするユーザーインタフェース１１４も含んでもよい。ユーザーインタフェース１１４は、任意の数の入力（例えば、ボタン、ダイアル、スイッチ、タッチセンサ）及び任意の数の出力（例えば、ディスプレイ、ＬＥＤ、スピーカー、ブザー）を含んでもよい。非接触電圧測定システム１０２はまた、他の構内又は遠隔地に設置されたデバイスとの通信を促進するために、１つ又は２つ以上の有線及び／又は無線の通信インタフェース（例えば、ＵＳＢ、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））も含んでもよい。
【0025】
少なくともいくつかの実装において、図１Ｂに最も良く示されるように、プローブ部１１２は、第１及び第２の延出部１１８及び１２０によって画定された凹部１１６を含んでもよい。凹部１１６は、測定を実行するとき、絶縁導線１０６（図１Ａを参照）を受容する。絶縁導線１０６は、導体１２２及び導体１２２を囲む絶縁体１２４を含む。凹部１１６は、非接触電圧測定システム１０２の凹部１１６内に絶縁導線が位置付けられるとき、絶縁導線１０６の絶縁体１２４に近接して位置付けられるセンサ又は電極Ｓ１、Ｓ２、及びＳ３を含んでもよい。図示された例では、センサＳ１及びＳ２は、ハウジング１０８の延出部１１８の内部に配置されており、センサＳ３は、延出部１２０の内部に配置されている。延出部１１９の表面１１９は、センサＳ１及びＳ２を凹部１１６から分離して、センサと他の物体（例えば、絶縁導線１０６、金属物体）との間の物理的及び電気的接触を妨げるために提供され得る。同様に、延出部１２０の表面１２１は、センサＳ３を凹部１１６から分離し得る。図５を参照して更に後述されるように、少なくともいくつかの実装では、表面１１９は、センサＳ１及びＳ２を距離（例えば、図５の厚さＴ１）によって凹部１１６から分離してもよく、この距離は、表面１２１がセンサＳ３を凹部から分離する距離（例えば、図５の厚さＴ２）とは異なる。
【0026】
図１Ａに示されるように、使用時にオペレータ１０４は、非接触電圧測定システム１０２が接地に対して導線内に存在する（又は別の参照ノード）ＡＣ電圧を正確に測定することができるように、ハウジング１０８の把持部１１０を把持し、絶縁導線１０６に近接してプローブ部１１２を配置してもよい。プローブ端部１１２は、凹部１１６を有するように示されているが、他の実装においてプローブ部１１２は、異なるように構成されてもよい。例えば、少なくともいくつかの実装において、プローブ部１１２は、選択的に移動可能なクランプ、鉤、センサを含む平坦若しくは弧状面、又は非接触電圧測定システム１０２のセンサアセンブリを絶縁導線１０６に近接して位置付けられるようにする他のタイプのインタフェースを含んでもよい。
【0027】
プローブ部１１２が、絶縁導線１０６に近接して位置付けられるとき、センサＳ１、Ｓ２、及びＳ３はそれぞれ容量的に導線の導体１２２に結合し、容量Ｃ１、Ｃ２、及びＣ３をそれぞれ生成する。更に後述されるように、センサＳ１、Ｓ２、及びＳ３のそれぞれは、絶縁導線１０６との容量結合に影響を及ぼす少なくとも１つの特性に関して互いに異なり、その結果センサＳ１、Ｓ２、及びＳ３において異なる電圧Ｖ１、Ｖ２、及びＶ３を検出し、これらを使用して、絶縁導線１０６のＡＣ電圧（ＶＯ）を正確に決定することができる。
【0028】
少なくともいくつかの実装では、出力電圧Ｖ１、Ｖ２、及びＶ３間の様々な割合を使用して、絶縁導体１０６の特性を決定する。決定された特性を使用して、校正されたルックアップ表及び／又は１つ若しくは２つ以上の決定された等式を介して絶縁導体１０６のＡＣ電圧を決定してもよい。
【0029】
ＡＣ電圧を測定するために非接触電圧測定システム１０２によって使用される特定のシステム及び方法は、図２～５を参照して後述される。
【0030】
図２は、図１Ａ及び１Ｂにも示される非接触電圧測定システム１０２の様々な内部コンポーネントの概略図を示す。この例では、非接触電圧測定システム１０２の導電センサＳ１、Ｓ２、及びＳ３は、被試験絶縁導線１０６に近接して位置付けられている。センサＳ１、Ｓ２、及びＳ３のそれぞれは、絶縁導線１０６の導体１２２に容量的に結合し、センサ結合コンデンサＣ１、Ｃ２、及びＣ３（図１Ｂ）をそれぞれ形成する。導線１２２のＡＣ電圧信号（ＶＯ）は、センサＳ１、Ｓ２、及びＳ３で、センサ電圧信号Ｖ１、Ｖ２、及びＶ３をそれぞれ生成し、この電圧信号は、対応のセンサＳ１、Ｓ２、及びＳ３の結合容量Ｃ１、Ｃ２、及びＣ３に依存する。
【0031】
測定する導線１２２のＡＣ電圧（ＶＯ）は、外部接地１２８（例えば、ニュートラル）への接続を有する。非接触電圧測定システム１０２自体はまた、接地１２８に対する静電容量も有し、これはオペレータ１０４（図１）が非接触電圧測定システムを手に保持するとき、主に人体静電容量（ＣＢ）からなる。静電容量Ｃ１、Ｃ２、及びＣ３のそれぞれは、ＣＢを介して導電ループを形成し、ループ内部の電圧は、それぞれ信号電流（Ｉ１、Ｉ２、及びＩ３）を生成する。電流信号（Ｉ１、Ｉ２、及びＩ３）は、導電センサＳ１、Ｓ２、及びＳ３に容量的にそれぞれ結合される絶縁導線１０６の導体１２２のＡＣ電圧信号（ＶＯ）によって生成され、非接触電圧測定システム１０２のハウジング１０８及び接地１２８に対する人体コンデンサ（ＣＢ）を経由して外部接地１２８に対してループバックする。電流信号（Ｉ１、Ｉ２、及びＩ３）は、導電センサＳ１、Ｓ２、及びＳ３それぞれと、被試験絶縁導線１０６との間の距離、導電センサＳ１、Ｓ２、及びＳ３の特定の形状及び寸法、並びに導体１２２の寸法、電圧レベル（ＶＯ）及び相対位置にそれぞれ依存する。電圧Ｖ１、Ｖ２、及びＶ３は、電流信号Ｉ１、Ｉ２、及びＩ３にそれぞれ比例する。内部接地ガード１５４（図３、４Ａ、４Ｂ、及び５を参照）から試験導線などの測定された基準電位までの接続が存在する場合、接地（人体静電容量ＣＢ）に対する任意の他の基準電位もまた、使用することができる。使用される場合、この接続は、接地／アースに接続された場合の低い人体静電容量ＣＢの影響を打ち消すこともできる。例は、内部接地ガード１５４を１つの相に接続し、別の相には非接触センサ１１２を使用する多相環境における相間測定となる。
【0032】
迷走電流を低減する又は回避するために、非接触電圧測定システム１０２の少なくとも一部（例えば、センサＳ１、Ｓ２、及びＳ３）は、電流の大部分が、絶縁導線１０６の導体１２２との結合コンデンサＣ１、Ｃ２、及びＣ３をそれぞれ形成する導電センサＳ１、Ｓ２、及びＳ３を通って流れるようにする導電内部接地ガード又はスクリーン１３２Ａ～Ｂによって少なくとも部分的に囲まれ得る（図４Ａ～Ｂにも示される）。内部接地ガード１３２Ａ～Ｂは、任意の好適な導電材料（例えば、銅）から形成されてもよく、また中実（例えば、箔）であってもよく、又は１つ若しくは２つ以上の開口部（例えば、メッシュ）を有してもよい。センサＳ１、Ｓ２、及びＳ３の周囲のガード１３２Ａ～Ｂはまた、センサに近い近接導線の漂遊の影響を低減し得る。図３、４Ａ、４Ｂ、及び５で参照番号１５４によっても参照されるガード１３２Ａ～Ｂは、非接触電圧測定システム１０２の内部接地接続を提供する。
【0033】
図２に示されるように、非接触電圧測定システム１０２は、電圧信号Ｖ１、Ｖ２、及びＶ３をそれぞれ検出する、並びに／又は電圧信号に比例する対応の電流信号Ｉ１、Ｉ２、及びＩ３を検出するよう機能する電圧測定コンポーネント１３６Ａ、１３６Ｂ、及び１３６Ｃを含む電圧測定サブシステム１３６を含んでもよい。非限定的な例として、電圧測定コンポーネント１３６のそれぞれは、電圧信号Ｖ１、Ｖ２、及びＶ３を検出するアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）及び関連回路を備えてもよい。別の非限定的な例として、電圧測定コンポーネント１３６Ａ、１３６Ｂ、及び１３６Ｃのそれぞれは、入力電流Ｉ１、Ｉ２、及びＩ３（これらは電圧信号Ｖ１、Ｖ２、及びＶ３に比例する）を電圧レベルに変換するための電流－電圧反転変換器として動作する入力増幅器及びフィードバック回路を含んでもよい。
【0034】
電圧信号Ｖ１、Ｖ２、及びＶ３（又はそれを表す信号）は、更に後述されるように電圧信号Ｖ１、Ｖ２、及びＶ３を処理して絶縁導線１０６の導体１２２のＡＣ電圧（ＶＯ）を決定する信号処理モジュール１４０に供給され得る。信号処理モジュール１４０は、デジタル及び／又はアナログ回路の任意の組み合わせを含んでもよい。
【0035】
非接触電圧測定システム１０２はまた、信号処理モジュール１４０に通信可能に接続されたユーザーインタフェース１４２（例えば、ディスプレイ）も含んで、決定されたＡＣ電圧（ＶＯ）を提示する、又は非接触電圧測定システムのオペレータ１０４にインタフェースによって通信することができる。
【0036】
図３は、１つの例示した実装による、絶縁導線の測定中に絶縁導線１０６に近接して位置付けられた非接触電圧測定システム１０２の導電センサＳ１、Ｓ２、及びＳ３を示す概略図である。この例では、導電センサＳ１は、第１の距離Ｄ１によって絶縁導線１０６から分離され、導電センサＳ２は、第２の距離Ｄ２によって絶縁導線１０６から分離され、導電センサＳ３は、第３の距離Ｄ３によって絶縁導線１０６から分離される。少なくともいくつかの実装では、距離Ｄ１、Ｄ２、及びＤ３の少なくとも１つは、少なくとも１つの他の距離Ｄ１、Ｄ２、及びＤ３と異なってもよい。例えば、少なくともいくつかの実装では、距離Ｄ１及びＤ２は、互いに等しくてもよく、また距離Ｄ３は、距離Ｄ１及びＤ２と異なってもよい。図５に示されるように、距離Ｄ１、Ｄ２、及びＤ３は、１つ又は２つ以上の絶縁材層の物理特性（例えば、厚さ）によって少なくとも部分的に制御され得る。
【0037】
図３にも示されるように、導電センサＳ１、Ｓ２、及びＳ３は、異なる物理的寸法（例えば、高さ、幅、形状、面積）を有してもよい。図示された例では、導電センサＳ１は、導電センサＳ２の幅（Ｗ２）を下回る幅（Ｗ１）を有し、導電センサＳ２は、導電センサＳ３の幅（Ｗ３）を下回る幅（Ｗ２）を有する。センサＳ１、Ｓ２、及びＳ３間のそのような差は、電圧Ｖ１、Ｖ２、及びＶ３の測定を可能にして絶縁導線のＡＣ電圧を一意に決定する。
【0038】
図４Ａは、内部接地ガード１３２Ａによって少なくとも部分的に囲まれている第１及び第２の導電センサＳ１及びＳ２の平面図である。この例では、センサＳ１は、角部１５１で直角を形成する第１の縁部１５０Ａ及び第２の縁部１５０Ｂ、並びに直角と反対側の斜辺縁部１５０Ｃを画定する平面直角三角形状を有する。同様に、センサＳ２は、角部１５３で直角を形成する第１の縁部１５２Ａ及び第２の縁部１５２Ｂ、並びに直角と反対側の斜辺縁部１５２Ｃを画定する平面直角三角形状を有する。この例では、センサＳ１及びＳ２は、第１及び第２の導電センサＳ１及びＳ２の斜辺縁部１５０Ｃ及び１５２Ｃが、それぞれ、間に小さな間隙を有して隣同士に位置付けられる（例えば、実質的に隣接する）ように互いに対して反転している。
【0039】
図４Ｂは、内部接地ガード１３２Ｂによって少なくとも部分的に囲まれている第３の導電センサＳ３の平面図である。この例では、第３の導電センサＳ３は、方形の形をしている。少なくともいくつかの実装では、第３のセンサＳ３の面積は、そのような特徴は必要とされないものの第１及び第２の導電センサＳ１及びＳ２を合わせた面積と同じ（又は実質的に同じ）である。第３のセンサＳ３が、第１及び第２の導電センサＳ１及びＳ２を合わせた面積と同じであり、かつセンサＳ１及びＳ２が、センサＳ３の絶縁導線から離間している距離と異なる距離によって絶縁導線から離間している場合では、組み合わせたセンサＳ１及びＳ２を、単一の静電容量（Ｃ１＋Ｃ２）と見なすことができ、これを静電容量Ｃ３と比較して、同様の形状のコンデンサで距離の差を説明することができる。
【0040】
センサＳ１、Ｓ２、及びＳ３の特定の形状、寸法、相対位置、及び配向は、実例であり、限定していないことを理解されたい。実際には、センサＳ１、Ｓ２、及びＳ３のそれぞれの形状、寸法、相対位置、及び配向は、多数の組み合わせで変更することができる。
【0041】
図５は、センサＳ１、Ｓ２、及びＳ３を含む非接触電圧測定システム１０２の前端１１２の断面図である。センサＳ１及びＳ２は、回路基板１５６Ａによって支持されてもよく、これは内部接地ガード１３２Ａによって少なくとも部分的に囲まれている。同様に、センサＳ３は、回路基板１５６Ｂによって支持されてもよく、これは内部接地ガード１３２Ｂによって少なくとも部分的に囲まれている。
【0042】
第１の絶縁材層１５８Ａは、センサＳ１及びＳ２を前端１１２の凹部１１８から分離する。第２の絶縁材層１５８Ｂは、センサＳ３を前端の凹部１１８から分離する。第１及び第２の絶縁材層１５８Ａ及び１５８Ｂは、平面１１９及び１２１をそれぞれ有してもよく、これらは、互いに対して鋭角（α）で配置されて、絶縁導体を中に受容する「Ｖ」型凹部１１６を画定する。非限定的な例として、角度（α）は、少なくともいくつかの実装において２０度～５０度（例えば、３９度、４２度）であってもよい。例示の絶縁導体１６２、１６４、及び１６６は、平面１１９及び１２１に近接して凹部１１６内部に配置されて示される。絶縁導体１６２は、絶縁材１６２Ａによって囲まれた導電導線１６２Ｂを含み、絶縁導体１６４は、絶縁材１６４Ａによって囲まれた導電導線１６４Ｂを含み、また絶縁導体１６６は、絶縁材１６６Ａによって囲まれた導電導線１６６Ｂを含む。
【0043】
図５に示される例では、前端又はプローブ端部１１２は、比較的大きな直径を有する絶縁導線１６２、又は比較的小さな直径を有する絶縁導線１６６などの様々な直径の絶縁導線を収容する形状にされている。絶縁導線１６２、１６４、及び１６６は、また、それぞれ、異なる直径を有する導体１６２B、１６４B、及び１６６B、並びに／又は異なる厚さを有するそれぞれの絶縁材層１６２A、１６４A、及び１６６Aを有してもよい。
【0044】
第１の絶縁材層１５８Ａは、第１の厚さＴ１を有してもよく、第２の絶縁材層１５８Ｂは、第２の厚さＴ２を有してもよい。少なくともいくつかの実装において、第１の厚さＴ１は、第２の厚さＴ２と異なってもよい。例えば、少なくともいくつかの実装において第１の厚さは、約０．５ミリメートル（ｍｍ）であってもよく、第２の厚さＴ２は、約２．５ｍｍであってもよい。
【0045】
被試験絶縁導線との容量結合に影響を及ぼす少なくとも１つの特性（例えば、寸法、形状、絶縁導体１０６からの距離）に関して互いに異なる３つのセンサＳ１、Ｓ２、及びＳ３を提供することによって、非接触電圧測定システム１０２が、センサと絶縁導体１０２との間の容量結合に影響を及ぼす異なる変数を補うことが可能になる。そのような変数は、絶縁導体１０６の直径、絶縁導体１０６の絶縁材の厚さ、前端１１２の凹部１１６内部の絶縁導体１０６の位置などを含んでもよい。
【0046】
有利なことに、センサＳ１、Ｓ２、及びＳ３における電圧Ｖ１、Ｖ２、及びＶ３の電圧測定値をそれぞれ得ることによって、非接触電圧測定システム１０２の少なくとも１つのプロセッサは、絶縁導体１０６上のＡＣ電圧を正確に決定することができる。そのような決定を行なうために、周知のＡＣ電圧で周知の絶縁導体１０６を使用して非接触電圧測定システム１０２を（例えば、製造又は設計中に）校正してもよい。追加的又は代替的に、非接触電圧測定システム１０２の少なくとも１つのプロセッサは、電圧Ｖ１、Ｖ２、及びＶ３を入力として利用して、１つ又は２つ以上の決定された等式を利用し、絶縁導体１０６のＡＣ電圧を出力として提供することができる。動作中、非接触電圧測定システム１０２の少なくとも１つのプロセッサは、電圧Ｖ１、Ｖ２、及びＶ３を得て、次にルックアップ表を用いて、又は電圧を入力として受け取り、絶縁導線のＡＣ電圧を出力する１つ若しくは２つ以上の等式を用いて絶縁導線のＡＣ電圧を決定することができる。
【0047】
図４Ａ、４Ｂ、及び５に示される例示のセンサ構成に関して、センサＳ１、Ｓ２、及びＳ３においてそれぞれ測定された電圧Ｖ１、Ｖ２、及びＶ３の間の様々な関係を使用して被試験絶縁導体のＡＣ電圧を決定することができる。少なくともいくつかの実装において、非接触電圧測定システム１０２は、次の関係のうち１つ又は２つ以上を利用し得る：
【0048】
【数1】
【0049】
【数2】
【0050】
【数3】
【0051】
【数4】
【0052】
上記の関係（１）～（４）を使用して、絶縁導体（例えば、絶縁導体１０６）の未知のＡＣ電圧に対する関数を提供することができ、これは様々な寸法の絶縁導体のＡＣ電圧を測定することができるように絶縁導体とセンサＳ１、Ｓ２、及びＳ３との間の距離から独立している。
【0053】
センサＳ１及びＳ２に関して、次の等式：
【0054】
【数5】
を使用してもよく、式中、ＶＯは、絶縁導体のＡＣ電圧であり、ｋは、上記関係（１）の関数である（即ち、ｋ＝ｆ（Ｖ１／Ｖ２））。
【0055】
測定された電圧Ｖ１、Ｖ２、及びＶ３は、センサＳ１、Ｓ２、及びＳ３のそれぞれと絶縁導体との間の静電容量Ｃ１、Ｃ２、及びＣ３に依存している。このため、静電容量Ｃ１、Ｃ２、及びＣ３は、平面又は壁部（例えば、センサＳ１、Ｓ２、及びＳ３のそれぞれ）に平行である導線（例えば、絶縁導体）の間の静電容量用の周知の等式に従って計算されてもよい。センサのそれぞれの静電容量Ｃ用の等式は次のとおりである：
【0056】
【数6】
【0057】
上述のように、電圧Ｖ１、Ｖ２、及びＶ３は、１つ若しくは２つ以上のＡＤＣ、又はセンサＳ１、Ｓ２、及びＳ３のそれぞれを通る電流を対応の電圧に変換する１つ若しくは２つ以上の反転演算増幅器などの好適な電圧測定コンポーネント１３６Ａ、１３６Ｂ、及び１３６Ｃでそれぞれ測定され得る。
【0058】
上記の関係（１）、（２）、及び（３）は、電圧Ｖ１、Ｖ２、及びＶ３の所与の測定に固有値を与える３つの等式を特定する。所与の測定は、被試験導電導線の直径並びに導電導線の絶縁材の厚さを特定し、上記等式（６）を用いて静電容量Ｃ１、Ｃ２、及びＣ３を計算するために使用され得る。次に、絶縁導線のＡＣ電圧は、次の等式に従って計算され得る：
【0059】
【数7】
【0060】
３つのセンサＳ１、Ｓ２、及びＳ３の３つの出力電圧Ｖ１、Ｖ２、及びＶ３は、導体の直径及び絶縁材の厚さによる被試験絶縁導線の特性化を可能にする。上記の関係（１）は、絶縁導線の外径を主に定義し、関係（４）は、絶縁導線の導体の直径を主に定義する。上述のように、電圧Ｖ１、Ｖ２、及びＶ３は、ルックアップ表から校正係数を得るための入力として、又はそのような１つ又は２つ以上の等式を利用して計算するために使用される。
【0061】
例として、電圧Ｖ１、Ｖ２、及びＶ３の所与の測定に関して、上記等式（６）を使用して、関係（１）は、被試験絶縁導線の導線直径及び絶縁材の厚さの可能な組み合わせを限定する。同様に、関係（２）は、被試験絶縁導線の導線直径及び絶縁材の厚さの可能な組み合わせを限定する。このため、関係（１）及び（２）を使用すると特定の導線直径及び特定の絶縁材の厚さを有する仮想導線を決定することができる。決定された仮想導線の物理特性を使用して、上記の関係（１）及び（２）の両方に依存している係数「ｋ」を特定してもよい。決定された仮想導線並びに測定された電圧Ｖ１及びＶ２を使用すると、被試験絶縁導線の異なる位置によって生成される校正表は、位置とは無関係に最終の電圧結果を提供する。
【0062】
電圧Ｖ１及びＶ２だけを使用すると、結果は不正確な値を提供し得る。このため、センサＳ３からの電圧Ｖ３を上述のものと同様の方法で使用して、より良好な位置定義を提供することができる。とりわけ、関係（４）は、電圧Ｖ１、及びＶ２の合計を利用する。センサＳ１及びＳ２の形状は、組み合わせると、センサＳ３の形状と類似しているので、関係（４）は、類似のコンデンサの割合（即ち、Ｃ１＋Ｃ２及びＣ３）を２つの異なる距離（即ち、Ｔ１及びＴ２）で提供する。
【0063】
センサＳ１、Ｓ２、及びＳ３の実際の寸法及び形状は、センサと被試験絶縁導体との間で適切な静電容量（例えば、数ピコファラド）を得るように、また更に人体静電容量（ＣＢ）（例えば、３０～２００ピコファラド）よりはるかに低いように選択することができ、これを小型の適用例の接地に対する可能な基準として使用してもよい。
【0064】
前述の発明を実施するための形態は、ブロック図、模式図、及び例の仕様によってデバイス及び／又は工程の様々な実装を示した。そのようなブロック図、模式図、及び例が、１つ又は２つ以上の機能及び／又は動作を含む限りにおいて、そのようなブロック図、フローチャート、又は例内の各機能及び／又は動作を、幅広いハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又は実質上それらの任意の組み合わせによって個々にかつ／又は集合的に実装することができることを、当業者らは理解するであろう。一実装では、本主題を、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）によって実装してもよい。しかしながら、当業者らは、本明細書に開示された実装が、全部又は一部において、１つ若しくは２つ以上のコンピュータ上で実行する１つ若しくは２つ以上のコンピュータプログラムとして（例えば、１つ若しくは２つ以上のコンピュータシステム上で実行する１つ若しくは２つ以上のプログラムとして）、１つ若しくは２つ以上のコントローラ上で実行する１つ若しくは２つ以上のプログラムとして（例えば、マイクロコントローラ）、１つ若しくは２つ以上のプロセッサ上で実行する１つ若しくは２つ以上のプログラムとして（例えば、マイクロプロセッサ）、ファームウェアとして、又は実質上それらの任意の組み合わせとして標準的な集積回路で等価的に実装することができること、並びに、回路の設計並びに／又はソフトウェア及び又はファームウェア用のコードの書き込みが、本開示を考慮すれば十分当業者の技能の範囲内であることを認識するだろう。
【0065】
当業者らは、本明細書で提示される方法又はアルゴリズムの多くが、追加の行為を使用してもよく、いくつかの行為を省略してもよく、及び／又は指定されたものと異なる順序で行為を実行してもよいことを認識するだろう。例として、少なくともいくつかの実装では、非接触電圧測定システムは、命令を実行するのにプロセッサを利用しない場合がある。例えば、非接触電圧測定システムは、本明細書で記述される機能性のいくつか又は全てを提供するようにハードワイヤードされていてもよい。加えて、少なくともいくつかの実装では、非接触電圧測定システムは、本明細書で記述される異なる測定をもたらす又は開始するのにプロセッサを利用しない場合がある。例えば、そのような非接触電圧測定システムは、測定を行わせるユーザーにより作動されるボタンなどの１つ又は２つ以上の別個の入力に頼ってもよい。
【0066】
更に、当業者らには、本明細書で教示される機構をプログラム製品として様々な形態で配布することができること、及び例示の実装が、配布を実際に実施するのに使用される信号保持媒体の特定のタイプに左右されず等しく適用されることが、理解されよう。信号保持媒体の例としては、フロッピーディスク、ハードディスクドライブ、ＣＤ－ＲＯＭ、デジタルテープ、及びコンピュータメモリなどの記録可能型媒体が挙げられるがこれらに限定されない。
【0067】
上述の様々な実装は、更なる実装を提供するために組み合わせてもよい。本明細書の特定の教示及び定義と矛盾しない限りにおいて、本明細書中で参照される、及び／又は出願データシートに列挙される、米国特許、米国特許出願公開、米国特許出願、外国特許、外国特許出願、及び非特許刊行物の全ては（２０１６年１１月１１日に出願された米国特許仮出願第６２／４２１，１２４号が挙げられるがこれに限定されない）、参照によりそれら全体が本明細書に組み込まれる。本実装の態様は、様々な特許、特許出願、及び刊行物のシステム、回路、及び概念を用いて、尚更なる実装を提供するために、必要に応じて修正することができる。
【0068】
上記の発明を実施するための形態を考慮すれば、実装へのこれらの及び他の変更を行うことができる。概して、次の請求項では、使用する用語は、明細書及び請求項に開示された特定の実装に対する請求項を制限するものと解釈すべきではないが、こうした請求項に権利を与えた等価物の全範囲と共に全ての考えられる実装を含むものと解釈すべきである。したがって、請求項は、開示によって制限されるものではない。
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】