JP2018136301A - 非接触式電圧測定装置用センササブシステム - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁された導体と試験電極との間のガルバニック接続を必要とせずに、その導体の交流（ＡＣ）電圧を測定するためのシステム及び方法を提供する。【解決手段】非ガルバニック接触式電圧測定装置１０２は、導電センサ１２６、内部接地ガード１３２、及び基準シールド１３４を含む。基準電圧源１３０は、基準電流ＩＲに導電センサ１２６を通過させるＡＣ基準電圧ＶＲを生成するために、ガード１３２と基準シールド１３４との間に電気的に結合可能である。センササブシステムは、形成シート、フレキシブル回路、集積回路（ＩＣ）チップ、入れ子状の構成部品、プリント配線基板（ＰＣＢ）等としてパッケージングされ得る。センササブシステムは、非接触式電圧測定装置の好適な処理又は制御回路構成に電気的に結合されて、絶縁された導体内の電圧の測定を可能にし得る。【選択図】図２

Description

本開示は、一般的には、電気特性の測定に関し、より詳細には、交流（ＡＣ）電圧の非接触式測定に関する。

電圧計は、電気回路における電圧測定に使用される機器である。１種類以上の電気特性を測定する機器はマルチメータ又はデジタルマルチメータ（digital multimeter、ＤＭＭ）と呼ばれ、概してサービス、トラブルシューティング、及び保守の用途に必要な多数のパラメータを測定するように動作する。かかるパラメータは、典型的には、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を含む。他のパラメータ（例えば、電力特性、周波数、容量、及び温度）が、特定の用途の要求に応じて測定されることもある。

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した場合、少なくとも２つの測定電極又はプローブを導体にガルバニック接触させることを必要とすることがあり、このことは、絶縁電線の絶縁体の一部を切除すること、あるいは測定用の端子を事前に提供することをしばしば必要とする。ガルバニック接触用の露出した線又は端子を必要とすることに加え、被覆が剥がれた線又は端子に電圧計のプローブを接触させる工程は、電気ショック又は感電死のリスクという理由で比較的危険であることがある。

回路にガルバニック接触することを必要とすることなく、交流（ＡＣ）電圧、典型的には高電圧の存在を検出するために、非接触式の電圧検出器が広く使用されている。電圧が検出された場合にユーザーは、例えば光、ブザー、又はモータの振動のようなインジケータによって注意を喚起されるようになっている。しかしながら、そのような非接触式の電圧検出器は、ＡＣ電圧の有無を知らせるにすぎず、そのＡＣ電圧の実際の大きさ（例えば、ＲＭＳ値）を示すものを提供しない。

したがって、被験回路にガルバニック接触する必要なく電圧を手軽にかつ正確に測定できる、ＡＣ電圧測定システムが必要とされている。

特開２００２−７１７２６

絶縁された導体内の交流（ＡＣ）電圧を測定するために動作し得る電圧測定装置用センササブシステムは：電圧測定装置のハウジング内に配設され、絶縁された導体にガルバニック接触することなく、絶縁された導体の近傍に選択的に配置可能であり、絶縁された導体に容量性結合される導電センサと；ハウジング内に配設され、少なくとも部分的に導電センサを囲みかつ導電センサからはガルバニック絶縁されており、導電センサを迷走電流から遮蔽するようなサイズ及び寸法に形成されている、導電性の内部接地ガードと；ハウジングの少なくとも一部を囲み、かつ内部接地ガードからはガルバニック絶縁され、内部接地ガード及び外部の接地の間の電流を減らすようなサイズ及び寸法に形成されている導電性の基準シールドと、を含むものとして要約され得る。導電性内部接地ガードと導電性基準シールドとは、基準周波数を有する交流（ＡＣ）基準電圧を、動作すると生成し得るコモンモード基準電圧源に電気的に結合可能であり得る。導電センサと導電性内部接地ガードとは、多層回路の複数の層内に配設され得る。導電センサと導電性内部接地ガードとは、多層回路の単一の層内に配設され得る。導電センサ、導電性内部接地ガード、及び導電性基準シールドは、多層フレキシブル回路の複数の層内に配設され得る。導電センサ、導電性内部接地ガード、又は導電性基準シールドの少なくとも１つは、導電性テープ、導電性シート、導電性プレート、又は硬化液を含み得る。

センササブシステムは、導電センサと導電性内部接地ガードとの間に配設される絶縁層を更に含み得る。絶縁層は、プラスチック、シリコン、又はセラミックスを含み得る。

センササブシステムは、導電センサの上方に配設された高誘電率材料を更に含み得る。導電性基準シールドは、電圧測定装置のハウジングの少なくとも一部に成形され得る。導電センサと内部接地ガードとが、積層された層又は入れ子状の構成部品の１つとして配列され得る。センササブシステムの少なくとも一部は、形成シート、フレキシブル回路、集積回路チップ、入れ子状の構成部品、又はプリント回路基板を含み得る。センササブシステムは、非接触式電流センサ、赤外線センサ、インジケータ、又は発光源のうち少なくとも１つを更に含み得る。

絶縁された導体内の交流（ＡＣ）電圧を測定するために動作し得る電圧測定装置用センササブシステムは：導電センサ部及び導電センサ部からガルバニック絶縁されたガード部を含むセンサ／ガード層と；センサ／ガード層からガルバニック絶縁された基準シールド層とを含む多層フレキシブル回路を含み、センサ／ガード層のガード部と基準シールド層とが、基準周波数を有する交流（ＡＣ）基準電圧を、動作すると生成するコモンモード基準電圧源に電気的に結合可能であるものとして要約され得る。多層フレキシブル回路は、カスタム形状に折り畳み可能であり、かつ、多層フレキシブル回路がカスタム形状であるときには、電圧測定装置のハウジング内に配置可能であり得る。

センササブシステムは、多層フレキシブル回路に結合された、非接触式電流センサ、赤外線センサ、インジケータ、又は、発光源のうちの少なくとも１つを更に含み得る。

センササブシステムは、多層フレキシブル回路に結合された、ロゴウスキーコイル、フラックスゲートセンサ、又はホール効果センサのうちの少なくとも１つを更に含み得る。

センササブシステムは、センサ／ガード層の上方に配設され、センサ／ガード層の導電センサ部に位置揃えされて形成されている開口部を有し、センササブシステムのいかなる導電性構成部品からもガルバニック絶縁されたシールド層を更に含み得る。

絶縁された導体内の交流（ＡＣ）電圧を測定するために動作し得る電圧測定装置用センササブシステムは：第１内部容積を画定する開口部を含むハウジングと；ハウジングの第１内部容積内に配設されるガード絶縁体であって、第２内部容積を画定する開口部を含むガード絶縁体と；ガード絶縁体の第２内部容積内に配設される導電性ガードであって、第３内部容積を画定する開口部を含む導電性ガードと；導電性ガードの第３内部容積内に配設されるセンサ絶縁体であって、第４内部容積を画定する開口部を含むセンサ絶縁体と；センサ絶縁体の第４内部容積内に配設される導電センサとを含むものとして要約され得る。

センササブシステムは、導電性ガードと導電センサとに電気的に結合されたプリント回路アセンブリを更に含み得る。

センササブシステムは、ハウジング内に成形された基準シールドを更に含み、基準周波数を有する交流（ＡＣ）基準電圧を、動作すると生成するコモンモード基準電圧源に、導電性ガード及び基準シールドは電気的に結合可能である。

図面では、同一の参照番号は、類似の要素又は作用を示す。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、種々の要素及び角度は、必ずしも尺度どおりに描かれておらず、これらの要素の一部は、図を見やすくするために任意に拡大されたり配置されたりしていることがある。更に、描かれている要素の特定の形状については、特定の要素の実際の形状に関する情報を伝えることを必ずしも意図しておらず、図中で認識しやすくするためだけに選択されたものであり得る。
図１Ａは、図示された一実施形態による、絶縁線へのガルバニック接触を必要とせずに、絶縁線内に存在するＡＣ電圧を測定するために、オペレータが非接触式電圧測定装置を用いることができる環境を描いた図である。 図１Ｂは、図示された一実施形態による、絶縁線と非接触式電圧測定装置の導電センサとの間に形成された結合容量と、絶縁導体の電流成分と、非接触式電圧測定装置とオペレータとの間の人体容量とを示す、図１Ａの非接触式電圧測定装置の上面図である。 図２は、図示された一実施形態による、非接触式電圧測定装置の種々の内部構成部品の概略図である。 図３は、図示された一実施形態による、非接触式電圧測定装置の種々の信号処理構成部品を示すブロック図である。 図４は、図示された一実施形態による、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を実施する非接触式電圧測定装置の概略図である。 図５は、図示された一実施形態による、導電センサと内部接地ガードアセンブリとを含む、非接触式電圧測定装置用センササブシステムの斜視図である。 図６は、図示された一実施形態による、非接触式電圧測定装置の前端にある、「Ｕ」形又は「Ｖ」形のセンササブシステムの断面図である。 図７は、図示された一実施形態による、非接触式電圧測定装置の前端にある、円弧状のセンササブシステムの前端の正面図である。 図８は、図示された一実施形態による、図７のセンササブシステムの側断面図である。 図９は、入れ子になった構成部品を用いたセンササブシステムの、別の一実施形態の斜視図である。 図１０は、図示された一実施形態による、図９のセンササブシステムの右側面図である。 図１１は、図示された一実施形態による、図１０の１１−１１線に沿って切り開いた、図９のセンササブシステムの断面図である。 図１２は、図示された一実施形態による、図９のセンササブシステムの分解斜視図である。 図１３は、フレキシブル回路技術を用いたセンササブシステムの、別の一実施形態の分解斜視図である。 図１４Ａは、多機能フレキシブル回路として実装されたセンササブシステムであって、多数の導電層と絶縁層として製造されたセンササブシステムを示す、上面図である。 図１４Ｂは、図示された一実施形態による、図１４Ａのセンササブシステムであって、そのセンササブシステムが非接触式電圧測定装置で用いられる三次元形状になり得るように、その線で折り畳まれ又は曲げられ得る折り畳み線を示す、センササブシステムの上面図である。 図１４Ｃは、図示された一実施形態による、図１４Ａのセンササブシステムの斜視図である。 図１５Ａは、図示された一実施形態による、図１４Ａのセンササブシステムの後方の斜視図であり、図１４Ｂ又は図１４Ｃに示された折り畳み線でセンササブシステムが折り畳まれ又は曲げられた後を示す斜視図である。 図１５Ｂは、図示された一実施形態による、図１５Ａのセンササブシステムの上面図である。 図１５Ｃは、図示された一実施形態による、図１５Ａのセンササブシステムの正面図である。 図１５Ｄは、図示された一実施形態による、図１５Ａのセンササブシステムの右側面図である。 図１５Ｅは、図示された一実施形態による、図１５Ａのセンササブシステムの正面斜視図である。 図１６は、図示された一実施形態による、導電センサの上方に配設された、高誘電率材料からなる絶縁層を含む、センササブシステムの断面図である。

本開示のシステム及び方法は、非接触式電圧測定装置用センササブシステムを対象とするものである。非接触式電圧測定装置は、導体と試験電極又はプローブとの間にガルバニック接続を必要とすることなく、絶縁された導体（例えば、絶縁線）又は全くの非絶縁性導体（例えば、バスバー）内の交流（ＡＣ）電圧を測定するように動作する。一般的には、接地電位に対する、絶縁された導体内のＡＣ電圧信号を、容量センサを用いて測定する、非ガルバニック接触（又は「非接触」）式電圧測定装置が提供される。ガルバニック接続を必要としないそのような装置を、本明細書において、「非接触式」と呼ぶものとする。本明細書において用いられる場合、「電気的に結合された」といった表現には、特に他にことわらない限り、直接的及び間接的な電気的結合の両方を含む。

本明細書において開示されるセンササブシステムは、結合されたキャパシタ又は「容量センサ」、ガード及び／又はシールド、並びに互いに独立に存在する規準信号又は電圧を含み得る。本明細書において論じるセンササブシステムの構成要素は、例えば、導体と絶縁体の層（例えば、積み重ねた層、入れ子状の層）に配列され得る。それぞれの導体には、例えば、導電性テープ、導電性シート、導電性プレート、導電性硬化液等のような、任意の好適なタイプの導体が挙げられ得る。絶縁体には、例えば、プラスチック、シリコン、セラミックス等のような、電荷をブロックする任意の好適なタイプの材料が挙げられ得る。絶縁層は、センサに電界を集中させ、感度を向上させ、かつ迷走効果を減少させる（図１６参照）ため、センサ上に配設された高誘電率材料から作られ得る。センササブシステムは、例えば、形成シート、１つ以上のフレキシブル回路、１つ以上の集積回路（ＩＣ）チップ、入れ子状の構成部品、プリント配線基板（ＰＣＢ）等を含む、任意の形態にパッケージされ得る。センササブシステムは、非接触式電圧測定装置の好適な処理又は制御回路構成に電気的に結合されて、絶縁された導体内の電圧の測定を可能にし得る。

まず、図１Ａ〜図４を参照して、非接触式電圧測定装置の例について論じる。次に、図５〜図１６を参照して、非接触式電圧測定装置用センササブシステムのさまざまな例を論じる。

以下の説明では、本開示の種々の実施形態を完全に理解するために、特定の詳細を順を追って明らかにする。しかし、当業者であれば、これらの特定の詳細のうちの１つ以上を欠いても、あるいは他の方法、構成部品、材料などを用いても、実施形態が実現可能であることを理解するであろう。他の例では、実施形態の説明が不必要に不明確になることを回避するため、コンピュータシステム、サーバコンピュータ、及び／又は通信ネットワークに関連する既知の構造についての詳細は、図示したり説明されたりしていない。

その内容が特別に必要としない限り、明細書及びそれに続く請求項において、「含む（comprising）」という単語は「含む（including）」と同義であり、包括的又はオープンエンドな単語である（すなわち、記載されていない追加的な要素又は方法の動作を除外しない）。

本明細書全体の「一実施形態」又は「実施形態」について言及したことは、かかる実施形態に関して記述された特定の特徴部、構造体又は特性が、少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体のさまざまな箇所におけるフレーズ「一実施形態では」又は「実施形態では」とは、必ずしも全てが同一の実施形態に対する言及ではない。更に、特定の特徴部、構造体又は特性は、１つ以上の実施形態において任意の好適な方法で組み合わせることができる。

本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用するとき、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、その内容について別段の明確な指示がない限り、複数の指示対象を含む。また、用語「又は／あるいは／もしくは（or）」は、概して、その内容について別段の明確な指示がない限り、「及び／又は（and/or）」の意味を含むものとして用いられている。

本明細書中の見出し及び本開示の要約は、便宜上用いられているだけであり、本実施形態の範囲又は意味を説明するものではない。

図１Ａは、本開示の非接触式電圧測定装置１０２と絶縁線１０６との間のガルバニック接触を必要とせずに、絶縁線１０６内に存在するＡＣ電圧を測定するために、オペレータ１０４が非接触式電圧測定装置１０２を用いることができる環境１００を描いた図である。図１Ｂは、動作中の非接触式電圧測定装置１０２の種々の電気特性を示す、図１Ａの非接触式電圧測定装置１０２の上面図である。非接触式電圧測定装置１０２は、グリップ部又はグリップ端１１０と、グリップ部１１０に対向するプローブ部又はプローブ端１１２（本明細書においては前端とも呼ばれる）と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、非接触式電圧測定装置１０２とのユーザーインタラクションを容易にするユーザーインターフェース１１４を含み得る。ユーザーインターフェース１１４は、任意の数の入力（例えば、ボタン、ダイヤル、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、ブザー）を含み得る。非接触式電圧測定装置１０２はまた、１つ以上の有線及び／又は無線通信インターフェース（例えば、ＵＳＢ、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））を含み得る。

少なくとも一部の実施形態では、図１Ｂにおいて最もよく示されるように、プローブ部１１２は、第１延在部１１８及び第２延在部１２０によって画定される凹部１１６を含み得る。凹部１１６は絶縁線１０６（図１Ａ参照）を受ける。絶縁線１０６は、導体１２２と、導体１２２を包囲する絶縁体１２４とを含む。凹部１１６は、絶縁線１０６が非接触式電圧測定装置１０２の凹部１１６内に配置されたときに、絶縁線１０６の絶縁体１２４の近傍に位置するセンサ又は電極１２６を含み得る。図を明確にするために図示されていないが、センサ１２６と他の物体との間の物理的かつ電気的接触を防止するために、センサ１２６はハウジング１０８の内側に配置され得る。

図１Ａに示すように、使用中、オペレータ１０４はハウジング１０８のグリップ部１１０を把持して、プローブ部１１２を絶縁線１０６の近傍に配置し得るが、それによって、非接触式電圧測定装置１０２は、アース接地（又は他の基準ノード）に対する、絶縁線１０６内に存在するＡＣ電圧を正確に測定することができる。あるいは、例えば試験用リード線１３９を介してのような、アース接地１２８への直接の接続を用いることもできる。プローブ端１１２は凹部１１６を有するものとして図示されているが、他の実施形態では、プローブ部１１２はそれとは異なるように構成されていてもよい。例えば、少なくとも一部の実施形態では、プローブ部１１２は、センサを含む選択的に移動可能なクランプ、フック、平ら又は円弧状の表面、あるいは、非接触式電圧測定装置１０２のセンサを絶縁線１０６の近傍に配置することができる他のタイプの界面を含み得る。さまざまなセンササブシステムの例を後で、図５〜図１６を参照しながら説明する。

接地／アースへの基準としてオペレータの身体を作用させるのは、一部の実施形態においてのみ用い得る。本明細書で説明する非接触式測定機能は、接地電位に対して測定を行うだけの用途に限定されない。外部基準が、任意の他の電位に容量結合されていてもよい。例えば、外部基準が三相系統の別の相に容量結合されている場合、相間電圧が測定される。一般に、本明細書で論じられる概念は、基準電圧及び他の任意の基準電位に接続された人体容量結合のみを用いた接地電位を基準とすることに限定されない。

後で更に説明するように、少なくとも一部の実施形態では、非接触式電圧測定装置１０２は、ＡＣ電圧測定中のオペレータ１０４と接地１２８との間の人体容量（Ｃ_Ｂ）を利用することができる。接地という用語はノード１２８に対して使用されるが、かかるノードは必ずしもアース／接地でなくてもよく、容量結合によって他の任意の基準電位にガルバニック絶縁された状態で接続されていることもあり得る。

ＡＣ電圧を測定するために非接触式電圧測定装置１０２によって用いられる特定のシステム及び方法について、図２〜図４を参照して以下で説明する。

図２は、図１Ａ及び図１Ｂにも示されている、非接触式電圧測定装置１０２の種々の内部構成要素の概略図である。この例では、非接触式電圧測定装置１０２の導電センサ１２６は、実質的に「Ｖ形」であり、被験絶縁線１０６の近傍に配置され、かつ、絶縁線１０６の導体１２２に容量結合されており、それによって、センサ結合コンデンサ（Ｃ_Ｏ）を形成している。非接触式電圧測定装置１０２を操作するオペレータ１０４は、接地に対する人体容量（Ｃ_Ｂ）を有している。このため、図１Ｂ及び図２に示すように、線１２２におけるＡＣ電圧信号（Ｖ_Ｏ）が、絶縁導体の電流成分又は「信号電流」（Ｉ_Ｏ）を、直列に接続されている結合コンデンサ（Ｃ_Ｏ）及び人体容量（Ｃ_Ｂ）に対して発生させる。一部の実施形態では、人体容量（Ｃ_Ｂ）はまた、接地又は任意の他の基準電位に対して容量を発生させる、ガルバニック絶縁されたテスト用リード線も含み得る。

測定対象の線１２２におけるＡＣ電圧（Ｖ_Ｏ）は、外部接地１２８（例えば、中性線）への接続を有する。非接触式電圧測定装置１０２自体もまた、オペレータ１０４（図１）が手で非接触式電圧測定装置１０２を保持しているときに、主に人体容量（Ｃ_Ｂ）からなる接地１２８に対する容量を有している。容量Ｃ_Ｏ及びＣ_Ｂの両方によって、交流用の導体ループが形成され、かかるループ内の電圧によって信号電流（Ｉ_Ｏ）が発生する。信号電流（Ｉ_Ｏ）は、導電センサ１２６に容量結合したＡＣ電圧信号（Ｖ_Ｏ）によって発生し、非接触式電圧測定装置１０２のハウジング１０８と接地１２８に対する人体容量（Ｃ_Ｂ）とを通って外部接地１２８へとループバックする。電流信号（Ｉ_Ｏ）は、非接触式電圧測定装置１０２の導電センサ１２６と被験絶縁線１０６との間の距離、導電センサ１２６の特定の形状、及び導体１２２のサイズ及び電圧レベル（Ｖ_Ｏ）に依存する。

信号電流（Ｉ_Ｏ）に直接影響する距離のバラツキ及びその結果生じる結合コンデンサ（Ｃ_Ｏ）のバラツキを補償するために、非接触式電圧測定装置１０２は、基準周波数（ｆ_Ｒ）を有するＡＣ基準電圧（Ｖ_Ｒ）を発生させるコモンモード基準電圧源１３０を含む。

迷走電流を低減又は回避するために、非接触式電圧測定装置１０２の少なくとも一部は、導電性の内部接地ガード又はスクリーン１３２によって包囲されていてもよく、それによって、絶縁線１０６の導体１２２と共に結合コンデンサ（Ｃ_Ｏ）を形成する導電センサ１２６を、大部分の電流が通過するようにする。内部接地ガード１３２は任意の好適な導電性材料（例えば、銅）から形成し得るが、中実であってもよく（例えば、シート状金属、プラスチック製ボックス内のスパッタリングされた金属）、可撓性のあるものであってもよく（例えば、フォイル）、あるいは１つ以上の開口を有していてもよい（例えば、メッシュ）。

更に、内部接地ガード１３２と外部接地１２８との間の電流を回避するために、非接触式電圧測定装置１０２は、導電性の基準シールド１３４を含む。基準シールド１３４は任意の好適な導電性材料（例えば、銅）から形成し得るが、中実であってもよく（例えば、シート状金属、プラスチック製ボックス内のスパッタリングされた金属）、可撓性のあるものであってもよく（例えば、フォイル）、あるいは１つ以上の開口を有していてもよい（例えば、メッシュ）。少なくとも一部の実施形態において、基準シールド１３４は、電圧測定装置１０２内に配置され、例えば、ハウジングの少なくとも一部に成形され得る。コモンモード基準電圧源１３０は、基準シールド１３４と内部接地ガード１３２との間で電気的に結合されており、それによって、非接触式電圧測定装置１０２用の基準電圧（Ｖ_Ｒ）及び基準周波数（ｆ_Ｒ）を有するコモンモード電圧が生成される。かかるＡＣ基準電圧（Ｖ_Ｒ）は、追加の基準電流（Ｉ_Ｒ）を、結合コンデンサ（Ｃ_Ｏ）及び人体容量（Ｃ_Ｂ）を通過するように駆動する。

導電センサ１２６の少なくとも一部を包囲する内部接地ガード１３２は、導電センサ１２６と基準シールド１３４との間で基準電流（Ｉ_Ｒ）の望ましくないオフセットを生じさせるＡＣ基準電圧（Ｖ_Ｒ）の直接的な影響から、導電センサ１２６を保護する。上述したように、内部接地ガード１３２は、非接触式電圧測定装置１０２用の内部電気接地１３８である。少なくとも一部の実施形態では、内部接地ガード１３２はまた、非接触式電圧測定装置１０２の電子部品の一部又は全てを包囲して、ＡＣ基準電圧（Ｖ_Ｒ）が電子部品に結合するのを回避する。

上述したように、基準シールド１３４は、基準信号を入力ＡＣ電圧信号（Ｖ_Ｏ）に注入するために用いられ、かつまた、２つ目の機能として、接地アース１２８の容量に対するガード１３２を最小にする。少なくとも一部の実施形態では、基準シールド１３４は、非接触式電圧測定装置１０２のハウジング１０８の一部又は全てを包囲する。かかる実施形態では、電子部品の一部又は全ては、導電センサ１２６と絶縁線１０６内の導体１２２との間で基準電流（Ｉ_Ｒ）も生成する基準コモンモード信号を参照する。少なくとも一部の実施形態では、基準シールド１３４の唯一の間隙のみが、非接触式電圧測定装置１０２の動作中に導電センサ１２６を絶縁線１０６の近傍に配置させるための、導電センサ１２６用の開口であり得る。

内部接地ガード１３２及び基準シールド１３４は、非接触式電圧測定装置１０２のハウジング１０８（図１Ａ及び図１Ｂ参照）の周りに二層スクリーンを提供し得る。基準シールド１３４はハウジング１０８の外面上に配置されてもよく、内部接地ガード１３２は内部シールド又はガードとして機能してもよい。導電センサ１２６は、ガード１３２によって基準シールド１３４から遮蔽され、その結果、導電センサ１２６と被験導体１２２との間の結合コンデンサ（Ｃ_Ｏ）によって、任意の基準電流の流れが生じる。センサ１２６を包囲するガード１３２はまた、センサ１２６の近くにある隣接線の漂遊的な影響も低減する。

図２に示すように、非接触式電圧測定装置１０２は、反転電流電圧変換器として動作する入力増幅器１３６を含み得る。入力増幅器１３６は、非接触式電圧測定装置１０２の内部接地１３８として機能する内部接地ガード１３２に電気的に結合した、非反転端子を有している。入力増幅器１３６の反転端子は導電センサ１２６に電気的に結合していてもよい。フィードバック回路１３７（例えば、フィードバック抵抗）を入力増幅器１３６の反転端子と出力端子との間に結合することもでき、それによって、フィードバック及び適切なゲインを提供して入力信号の調整を行い得る。

入力増幅器１３６は、導電センサ１２６から信号電流（Ｉ_Ｏ）及び基準電流（Ｉ_Ｒ）を受信して、受信した電流を、入力増幅器１３６の出力端子において、導電センサ１２６の電流を示すセンサ電流電圧信号に変換する。センサ電流電圧信号は、例えば、アナログ電圧であってもよい。アナログ電圧は信号処理モジュール１４０へと送られ得るが、このモジュールは、後で更に述べるように、センサ電流電圧信号を処理して、絶縁線１０６の導体１２２におけるＡＣ電圧（Ｖ_Ｏ）を算出する。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み得る。

非接触式電圧測定装置１０２はまた、算出した電圧（Ｖ_Ｏ）を提示するために、あるいは、インターフェースによって非接触式電圧測定装置１０２のオペレータ１０４と通信するために、信号処理モジュール１４０に通信可能に連結されたユーザーインターフェース１４２（例えば、ディスプレイ）を含み得る。

図３は、非接触式電圧測定装置３００の種々の信号処理構成部品を示す、非接触式電圧測定装置３００のブロック図である。図４は、図３の非接触式電圧測定装置３００の詳細図である。

非接触式電圧測定装置３００は、上述した非接触式電圧測定装置１０２と類似又は同一であり得る。したがって、類似又は同一の構成部品には、同じ参照番号が付与されている。図示されているように、入力増幅器１３６は、導電センサ１２６からの入力電流（Ｉ_Ｏ＋Ｉ_Ｒ）を、かかる入力電流を示すセンサ電流電圧信号へと変換する。そして、センサ電流電圧信号は、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）３０２を用いてデジタル形式に変換される。

線１２２におけるＡＣ電圧（Ｖ_Ｏ）は、式（１）によってＡＣ基準電圧（Ｖ_Ｒ）に関連付けられる：

上式中、（Ｉ_Ｏ）は導体１２２におけるＡＣ電圧（Ｖ_Ｏ）によって導電センサ１２６を流れる信号電流であり、（Ｉ_Ｒ）はＡＣ基準電圧（Ｖ_Ｒ）によって導電センサ１２６を流れる基準電流であり、（ｆ_Ｏ）は測定中のＡＣ電圧（Ｖ_Ｏ）の周波数であり、（ｆ_Ｒ）は基準ＡＣ電圧（Ｖ_Ｒ）の周波数である。

ＡＣ電圧（Ｖ_Ｏ）に関連するインデックス「Ｏ」を伴う信号は、コモンモード基準電圧源１３０に関連するインデックス「Ｒ」を伴う信号とは異なる周波数を有する。図４の実施形態では、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アルゴリズム３０６を実施する回路などのデジタル処理を用いて、信号の大きさを分離し得る。後述する図５の実施形態では、「Ｏ」信号特性（例えば、大きさ、周波数）を「Ｒ」信号特性から分離するために、アナログ電子フィルタを用い得る。

電流（Ｉ_Ｏ）及び（Ｉ_Ｒ）は、周波数（ｆ_Ｏ）及び（ｆ_Ｒ）にそれぞれ依存するが、これは、結合コンデンサ（Ｃ_Ｏ）によるものである。結合コンデンサ（Ｃ_Ｏ）及び人体容量（Ｃ_Ｂ）を通って流れる電流は周波数に比例し、そのため、上記の式（１）に用いられる信号周波数（ｆ_Ｏ）に対する基準周波数（ｆ_Ｒ）の比率を算出するためには、テスト対象の導体１２２におけるＡＣ電圧（Ｖ_Ｏ）の周波数（ｆ_Ｏ）を測定する必要があるか、又は、基準周波数はシステム自体が発生させるものであるため、既知である。

入力電流（Ｉ_Ｏ＋Ｉ_Ｒ）が入力増幅器１３６によって調整されてＡＤＣ３０２によってデジタル化された後、デジタルのセンサ電流電圧信号をＦＦＴ３０６を用いて周波数領域で表現することによって、かかる信号の周波数成分を算出することができる。周波数（ｆ_Ｏ）及び（ｆ_Ｒ）の両方が測定された場合、ＦＦＴ３０６から、電流（Ｉ_Ｏ）及び（Ｉ_Ｒ）の基本的大きさを計算するために、周波数ビンを算出し得る。

次に、ブロック３０８によって示すように、電流（Ｉ_Ｒ）及び（Ｉ_Ｏ）の基本高調波の比率（それぞれＩ_Ｒ，_１及びＩ_Ｏ，_１と示す）は、算出した周波数（ｆ_Ｏ）及び（ｆ_Ｒ）によってそれぞれ補正され得るが、この係数は、線１２２における高調波（Ｖ_Ｏ）を加算することにより、測定した元の基本電圧又はＲＭＳ電圧を計算するために使用し、その結果をディスプレイ３１２上でユーザーに対して提示得る。

結合コンデンサ（Ｃ_Ｏ）は、一般に、絶縁導体１０６と導電センサ１２６との間の距離、並びに、センサ１２６の特定の形状及び寸法に応じて、例えば約０．０２ｐＦ〜１ｐＦの範囲内の容量値を有し得る。人体容量（Ｃ_Ｂ）は、例えば、約２０ｐＦ〜２００ｐＦの容量値を有し得る。

上記の式（１）から、コモンモード基準電圧源１３０が発生させるＡＣ基準電圧（Ｖ_Ｒ）は、信号電流（Ｉ_Ｏ）及び基準電流（Ｉ_Ｒ）が同様の電流の大きさとなるようにするために、導体１２２におけるＡＣ電圧（Ｖ_Ｏ）と同じ範囲内である必要はないことが理解できる。基準周波数（ｆ_Ｒ）を比較的高く選択することにより、ＡＣ基準電圧（Ｖ_Ｒ）を比較的低くすることができる（例えば、５Ｖ未満）。一例では、基準周波数（ｆ_Ｒ）として、信号周波数（ｆ_Ｏ）６０Ｈｚを有する典型的な１２０ＶＲＭＳ ＡＣ電圧（Ｖ_Ｏ）の５０倍高い、３ｋＨｚを選択することができる。このような場合、信号電流（Ｉ_Ｏ）と同じ基準電流（Ｉ_Ｒ）を発生させるために、ＡＣ基準電圧（Ｖ_Ｒ）として選択できるのは２．４Ｖ（すなわち、１２０Ｖ÷５０）のみである場合がある。一般的には、基準周波数（ｆ_Ｒ）として信号周波数（ｆ_Ｏ）のＮ倍を設定することによって、ＡＣ基準電圧（Ｖ_Ｒ）の値を配線１２２におけるＡＣ電圧（Ｖ_Ｏ）の（１／Ｎ）倍とすることができ、互いに同じ範囲内の電流（Ｉ_Ｒ）及び（Ｉ_Ｏ）を生じさせ、Ｉ_ＲとＩ_Ｏに対して類似の不確実性が得られる。

任意の好適な信号生成器を使用して、基準周波数（ｆ_Ｒ）を有するＡＣ基準電圧（Ｖ_Ｒ）を発生させることができる。図３に示す例では、シグマ−デルタデジタル−アナログ変換器（Σ−ΔＤＡＣ）３１０が用いられている。Σ−ΔＤＡＣ３１０は、ビットストリームを用いて、定義済みの基準周波数（ｆ_Ｒ）及びＡＣ基準電圧（Ｖ_Ｒ）を有する波形（例えば、正弦波形）信号を作成する。少なくとも一部の実施形態では、Σ−ΔＤＡＣ３１０は、ＦＦＴ３０６の窓と同位相となる波形を発生させて、ジッタを低減してもよい。例えば、Σ−ΔＤＡＣよりも低い計算力を利用し得るＰＷＭのような、任意の他の基準電圧生成器を用いることが可能である。

少なくとも一部の実施形態では、ＡＤＣ３０２は、１４ビットの解像度を有していてもよい。動作中、ＡＤＣ３０２は、入力増幅器１３６からの出力を、公称５０Ｈｚの入力信号に対してサンプリング周波数１０．２４ｋＨｚでサンプリングして、ＦＦＴ３０６による処理に備えて１００ｍｓで２^ｎ個のサンプル（１０２４）（ＦＦＴ３０６のために１０Ｈｚのビン）を提供してもよい。６０Ｈｚの入力信号の場合、サンプリング周波数は、例えば、１２．２８ｋＨｚであり得る。ＡＤＣ３０２のサンプリング周波数は、基準周波数（ｆ_Ｒ）の全サイクル数に同期化されていてもよい。入力信号周波数は、例えば、４０〜７０Ｈｚの範囲内であってもよい。ＡＣ電圧（Ｖ_Ｏ）の測定した周波数に応じて、ＡＣ電圧（Ｖ_Ｏ）のビンをＦＦＴ３０６を用いて算出してもよい。また、ハニング窓関数を用いて更に計算を行い、集約間隔内に取り込まれた不完全な信号サイクルによって生じる位相シフトジッタを抑制してもよい。

一例では、コモンモード基準電圧源１３０が、２４１９Ｈｚの基準周波数（ｆ_Ｒ）を有するＡＣ基準電圧（Ｖ_Ｒ）を発生させる。この周波数は、６０Ｈｚの信号については４０番目の高調波と４１番目の高調波の間にあり、５０Ｈｚの信号については４８番目の高調波と４９番目の高調波との間にある。期待されるＡＣ電圧（Ｖ_Ｏ）の高調波でない基準周波数（ｆ_Ｒ）を有するＡＣ基準電圧（Ｖ_Ｒ）を提供することにより、ＡＣ電圧（Ｖ_Ｏ）は、より基準電流（Ｉ_Ｒ）の測定に影響しにくくなる。

少なくとも一部の実施形態では、コモンモード基準電圧源１３０の基準周波数（ｆ_Ｒ）として、被験導体１２２におけるＡＣ電圧（Ｖ_Ｏ）の高調波によって最も影響を受けにくい周波数が選択される。例を挙げると、基準電流（Ｉ_Ｒ）が限界を超えると、コモンモード基準電圧源１３０はオフになってもよい。それによって、導電センサ１２６が被験導体１２２に接近していることを示してもよい。測定（例えば、１００ｍｓ測定）をコモンモード基準電圧源１３０がオフの状態で行って、候補の基準周波数の数（例えば、３つ、５つ）だけ信号高調波を検出してもよい。そして、ＡＣ電圧（Ｖ_Ｏ）における信号高調波の大きさを、候補の基準周波数の数だけ算出して、候補の基準周波数のうちのいずれがＡＣ電圧（Ｖ_Ｏ）の信号高調波によって最も影響を受けにくいかを識別してもよい。そして、識別された候補の基準周波数を、基準周波数（ｆ_Ｒ）として設定してもよい。このようにして基準周波数を切り替えることにより、信号スペクトル内のあり得る基準周波数成分の影響（かかる影響は、測定した基準信号を増加させたり精度を低下させたりすることがあり、それによって不安定な結果をもたらすことがある）を回避又は低減することができる。

図５は、例えば上述した非接触式電圧測定装置のうちのいずれかのような非接触式電圧測定装置用の、例示的なセンサ及びガードアセンブリ又はサブシステム５００の斜視図である。この例では、センサ及びガードアセンブリ５００は、導電センサ５０２、内部接地ガード５０４、及びかかるセンサ５０２と内部接地ガード５０４との間に配置された分離層５０６を含んでいる。一般的には、センサアセンブリ５００は、センサ５０２と被験配線との間に良好な結合容量（Ｃ_Ｏ）を提供するべきであり、他の隣接する線との容量及び外部接地との容量を抑制するべきである。センサアセンブリ５００はまた、センサ５０２と基準シールド（例えば、基準シールド１３４）との間の容量（Ｃ_{ＳＥＮＳ−ＲＥＦ}）を最小化するべきである。

シンプルな例として、センサ５０２、ガード５０４、及び分離層５０６は、一片のフォイルをそれぞれ含み得る。ガード５０４はキャリアに連結されていてもよく（図６参照）、分離層５０６（例えば、Ｋａｐｔｏｎ（登録商標）テープ）はガード５０４に連結されていてもよく、センサ５０２は分離層５０６に連結されていてもよい。

図６は、センサアセンブリ５００とあらゆる物体との間の直接的なガルバニック接触を避けるためにセンサアセンブリ５００を覆うハウジング層６０２（例えば、プラスチック）を含む非接触式電圧測定装置の、プローブ又は前端６００のセンサを実現したものの例を示す断面図である。前端６００は、図１Ａ及び図１Ｂに示す非接触式電圧測定装置１０２の前端１１２に類似又は同一であり得る。この図では、センサ５０２と、ガード５０４と、分離層５０６とを含むセンサアセンブリ５００は「Ｕ」形又は「Ｖ」形であり、これによって、センサアセンブリ５００が異なる径の絶縁線を包囲すること、結合容量（Ｃ_Ｏ）を増加させること、並びに、ガードによって、隣接する導電性物体に対する良好な遮蔽を行うことを可能にしている。基準シールド（例えば、基準シールド１３４）が、センサ５０２及びガード５０４の少なくとも一部、並びに／又は電圧測定装置の他の部位を囲むように、ハウジング層内に配設され得る（例えば、その中に成形され得る）。

図６に示す例では、センサアセンブリ５００は、比較的大きい径を有する絶縁線６０４や比較的小さい径を有する絶縁線６０６などの、さまざまな径の絶縁線を収容するような形状を有している。それぞれの場合に、センサアセンブリ５００は、配線が前端６００の凹部６０８内に配置されたときに、かかる配線を実質的に包囲するようになっている。凹部６０８を画定し、かつ、センサアセンブリ５００と被験配線との間に配置される、前端６００の壁は比較的薄くてもよく（例えば、１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍ）、それによって、ガルバニック絶縁を提供しつつ、好適な容量結合を可能としている。凹部６０８は「Ｖ」形であるため、太い配線６０４との距離は細い配線６０６より長く、その結果、広範囲の容量結合を低減し、また、環境容量を低減して、線径への依存度を減らしている。

図７は、非接触式電圧測定装置の円弧状の前端７００の正面図である。図８は、前端７００の側断面図を示し、前端７００のセンササブシステム７１６を示す。前端７００は、第１延在部７０４及び第２延在部７０６によって画定される凹部７０２を有するハウジング７０１を含む。凹部７０２は、比較的大きい上部円弧状部７０８を含んでおり、これは比較的大きい径を有する絶縁線７１０を受ける。凹部７０２はまた、上部円弧状部７０８の下に、比較的小さい下部円弧状部７１２を含んでおり、これは比較的小さい径を有する絶縁線７１４を受ける。センササブシステム又はアセンブリ７１６は、一般に、凹部７０２の形状に沿うような形状を有し得るが、その結果、センササブシステム７１６の少なくとも一部が、少なくとも部分的に比較的大きな直径を有する配線（例えば、配線７１０）と、比較的小さな直径を有する配線（例えば、配線７１４）とを囲むようになっている。

センササブシステム７１６は、ハウジング７０１（例えば、プラスチック製ハウジング）内に成形されている、基準信号層７１８を含む。基準信号層７１８は、例えば、図２〜図４に示される基準電圧源１３０のような基準電圧源に電気的に結合され得る。基準信号層７１８は、センササブシステム７１６の他の構成要素の少なくとも一部を囲み得るが、なおかつ、前端７００がその一部となっている電圧測定装置の少なくとも他の一部（例えば、電子部品）をも囲み得る。

センササブシステム７１６はまた、基準信号層７１８の下方かつ導電センサ７２２の上方に配設されたガード層７２０をも含む。ガード層７２０は、ガード層７２０が被験配線からセンサ７２２を妨げることのないよう、開口又は窓７２４を含み得る。図２及び図４に示されたガード１３２と同様に、ガード層７２０は、電圧測定装置の接地に結合され得る。

ガード層７２０及びセンサ７２２はそれぞれ、プリント回路アセンブリ（ＰＣＡ）７２６に結合され得る。ＰＣＡ７２６は、例えば、上に論じた図２〜図４に図示されている回路構成のような、電圧測定装置のさまざまな処理回路を含み得る。追加的又は代替的に、ＰＣＡ７２６は、ガード層７２０及びセンサ７２２がそのような回路構成と接続されるのを可能にする１つ以上のコネクタを含み得る。

図９〜図１２は、複数の入れ子状の構成部品を含む、電圧測定装置の前端センササブシステム９００のさまざまな図を示す。センササブシステム９００は、前部位９０３を有するハウジング９０２（例えば、プラスチック製ハウジング）を含み、前部位９０３は、動作中に被験絶縁線９０６を受容する、凹部９０４を画定する。

センササブシステム９００は、ハウジング９０２と、ハウジング９０２内の内部容積内に入れ子になっているガード絶縁体９０８と、ガード絶縁体９０８の内部容積内に入れ子になっているガード９１０と、ガード絶縁体９０８の内部容積内に入れ子になっているセンサ絶縁体９１２と、センサ絶縁体９１２の内部容積内に入れ子になっているセンサ９１４と、少なくともセンサ９１４及びガード９１０に電気的に結合されたＰＣＡ９１６とを含む。ＰＣＡ９１６及びその他の構成部品をハウジング９０２に固定するために、締結具９１８（例えば、ねじ）が提供される。基準信号層（不図示）は、ハウジング９０２内に組み込まれていてもよい。例えば、基準信号層は、ハウジング９０２の少なくとも一部に成形されていてもよい。

図１１に最も良く示されるように、ガード９１０は、ガード９１０が、センサ９１４を被験配線９０６から妨げるのを防ぐ、開口部又は窓９２０を含み得る。

図１３は、電圧測定装置用センササブシステムを実装するために用いられ得る、例示的多層フレキシブル回路１３００の分解図を示す。フレキシブル回路１３００は、少なくとも一部の実施形態において、例えば、図１４Ａ〜図１４Ｃ、及び図１５Ａ〜図１５Ｅに示されるセンササブシステム１４００のような、拡張センササブシステムの一部を備え得る。

フレキシブル回路１３００は複数の積層された層を備える。特に、フレキシブル回路１３００は、導電性シールド層１３０２と、接着性裏地層１３０４と、第１絶縁層１３０６と、隙間１３０９によって分離される導電センサ部１３０８ａ及びガード部１３０８ｂを備える導電センサ／ガード層１３０８と、第２絶縁層１３１０と、コネクタ層１３１２と、第３絶縁層又はカバーレイ１３１４とを含む。少なくとも一部の実施形態では、フレキシブル回路１３００は、更に別の層を含んだり、又はより少ない層しか含まなかったりする場合があり得る。導電性を有する層は、銅又はその他の好適な導電性材料から形成され得る。絶縁性の層は、例えば、プラスチック、シリコン、セラミックス等のような、電荷をブロックする任意の材料から形成され得る。

導電性シールド層１３０２は、「浮動性」のものであり得るが、なおかつ、第１絶縁層１３０６によって導電センサ／ガード層１３０８から絶縁されたものであり得る。導電性シールド層１３０２は、シールド層１３０２がセンサを被験配線からブロックしないように、中央開口部１３１６を含む。第１絶縁層１３０６は、その中に形成された複数の開口部１３１８を含み、開口部１３１８は、層１３０２〜１３０８を１つに結合するため、接着性裏地層１３０４がセンサ／ガード層１３０８のガード部１３０８ｂに接するのを可能にする。

センサ／ガード層１３０８の導電センサ部１３０８ａ及びガード部１３０８ｂは、第２絶縁層１３１０内に形成されたビア１３２０及び１３２２をそれぞれ介して、コネクタ層１３１２に電気的に結合され得る。コネクタ層１３１２は、コネクタ（不図示）が取り付けられ得る（例えば、半田付けされ得る）パッド１３２４を含み得る。コネクタは、本明細書において論じたさまざまな処理回路構成を含む、電圧測定装置の主たる回路基板に結合され得る。第３絶縁層１３１４は、コネクタ層１３１２に結合されたコネクタが、それを通過するのを可能にするようなサイズ及び寸法に形成された開口部１３２６を含む、アクリル製カバーレイを備え得る。

既述のように、フレキシブル回路１３００は、図１４Ａ〜図１４Ｃ、及び図１５Ａ〜図１５Ｅに図示された拡張フレキシブル回路１４００の一部位１４０２（図１４Ａ）を形成し得る。この例においては、フレキシブル回路１４００は、図１４Ａ〜図１４Ｃに図示されているように、平坦な、多層回路として製造されている。製造中、フレキシブル回路１４００は、図１４Ｂ及び図１４Ｃに図示された折り畳み線又はタンジェント線１４０４に沿って折り畳まれ又は曲げられて、図１５Ａ〜図１５Ｅに図示される形状にされ、かつ電圧測定装置のハウジング前端部内に配置され得る。フレキシブル回路１４００のさまざまな部位の一部には、わかりやすくするために、図１４Ｂ、及び図１５Ａ〜図１５Ｅにおいて符号が付されている。少なくとも一部の実施形態では、多層フレキシブル回路１４００は、同回路１４００の１つ以上の部位に配設された絶縁基準信号層（例えば、基準信号層１３４）を含み得る。例えば、少なくとも一部の実施形態では、フレキシブル回路１４００は、導電センサ部１３０８ａを含む部位１４０２を除く（図１３を参照）、同回路１４００の一部又は全部の部位に配設された基準信号層を含み得る。

少なくとも一部の実施形態では、追加的な機能を提供するため、１つ以上の追加的構成部品１４３０（図１５Ｂ）が、フレキシブル回路１４００に結合され得る。そのような他の構成部品には、例えば、非接触式電流センサ（例えば、ロゴウスキーコイル、ホール効果センサ、フラックスゲートセンサ）のようなＡＣ測定装置、１つ以上のインジケータ（例えば、ＬＥＤ）、発光装備品（例えば、ＬＥＤ先行装置）、１つ以上の赤外線（ＩＲ）センサ等が挙げられ得る。そのような追加的構成部品を含むことによって、フレキシブル回路１４００の機能性が拡張されて、追加的用途での使用を容易にし得る。また、多くのセンサ配列（例えば、スプリット信号−基準センサ、多パラメータセンサ）を使用することは、切り替え又は信号調整用電子部品を含むフレキシブルセンサ構造によってサポートされている。例えば、発光装備品は、導体が測定される作業エリアを電圧測定装置が照らすのを可能にし得る。被験回路構成の熱プロファイルを検出するために、ＩＲセンサが使用され得る。電流を測定するために電流センサが用いられ得るが、その電流測定を電圧測定と組み合わせて、例えば、電力特性、位相特性等のような他のＡＣ特性を決定し得る。

図１６は、導電センサ１６０２と、ガード１６０４と、ポジティブ基準シールド１６０６と、ネガティブ基準シールド１６０８と、絶縁層１６１０と、センサ１６０２及び被験導体の間に配設される高誘電率材料１６１２（例えば、プラスチック）とを含む、例示的センササブシステム１６００を示す。センサ１６０２の上方に配設される高誘電率材料１６１２は、電界をセンサに集中させて、感度を上昇させて迷走効果を減少させる。

ネガティブ基準シールド１６０８は、ポジティブ基準電圧（Ｖ_Ｒ）が、センサ１６０２に対して及ぼす影響を、ネガティブ基準シールド１６０８に結合された反転基準信号（−Ｖ_Ｒ）を用いて補償するために提供され得る。一例としては、調節可能な反転増幅器を使用して反転基準信号（−Ｖ_Ｒ）を提供して、基準電圧（＋Ｖ_Ｒ）がセンサ１６０２に及ぼす影響を補償し得る。これは、センサ１６０２の近傍に位置する容量結合によって達成され得る。容量結合は、センサの近傍に位置する配線、スクリーン、シールド等の形態であってもよい。かかる補償は、被験絶縁導体が比較的小径を有している場合に特に有利であり得るが、それは、そのような場合、基準シールド１６０６からの基準電圧（Ｖ_Ｒ）は、センサ１６０２に対して最も大きい影響を有し得るからである。

上述の詳細な説明では、ブロック図、図式、及び例を用いて、本装置及び／又はプロセッサの種々の実施形態について説明した。かかるブロック図、図式、及び例が１つ以上の機能及び／又は動作を含む限りにおいて、当業者であれば、かかるブロック図、フローチャート、又は例における各機能及び／又は動作は、独立して及び／又は共同で、広範囲のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの実質的に任意の組み合わせによって実施可能であることを理解するであろう。一実施形態では、本主題は、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）を介して実施することができる。しかし、当業者であれば、本明細書に開示された実施形態の全体又は一部が、１つ以上のコンピュータ上で実行される１つ以上のコンピュータプログラムとしての（例えば、１つ以上のコンピュータシステム上で実行される１つ以上のプログラムとしての）、１つ以上のコントローラ（例えば、マイクロコントローラ）上で実行される１つ以上のプログラムとしての、１つ以上のプロセッサ（例えば、マイクロプロセッサ）上で実行される１つ以上のプログラムとしての、ファームウェアとしての、又はこれらの実質的に任意の組み合わせとしての、標準的な集積回路において同等に実施可能であること、並びに、回路の設計、及び／又はソフトウェア及び／又はファームウェア用のコードを書き込むことは、本開示を参照して為される当分野における通常の技術範囲内であることを理解するであろう。

当業者であれば、本明細書で述べた方法又はアルゴリズムは追加の動作を用いることができ、いくつかの動作を省略することができ、及び／又はここで述べた順序とは異なる順序で動作を実行することができることを理解するであろう。一例として、少なくとも一部の実施形態では、非接触式電圧測定装置は、指示の実行にプロセッサを用いなくてもよい。例えば、非接触式電流測定装置は、本明細書で説明した機能の一部又は全てを提供するために、結線接続されていてもよい。更に、少なくとも一部の実施形態では、非接触式電圧測定装置は、本明細書で説明した異なる測定を生じさせる又は開始するためにプロセッサを用いなくてもよい。例えば、そのような非接触式電圧測定装置は、例えば、測定を行わせるためにユーザーが操作するボタンのような、１つ以上の別途の入力に依存してもよい。

更に、当業者であれば、本明細書で教示されたメカニズムは、種々の形態のプログラム製品として配布することができること、並びに、例示的な実施形態は、実際に配布を行うために用いられる特定タイプの信号担持媒体を問わず、等しく適用されることを理解するであろう。信号担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。

上述のさまざまな実施形態を組み合わせて、更なる実施形態を提供することができる。２０１６年１１月１１日出願の米国特許仮出願第６２／４２１，１２４号及び２０１７年１月２３日出願の米国特許出願第１５／４１３，０２５号は、本明細書において具体的に教示されるもの及び定義されるものに矛盾しない程度において、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。実施形態の態様は、さまざまな用途のシステム、回路、及びコンセプトを採用するために、必要な場合には修正することが可能であり、それによって、更なる実施形態を提供することが可能である。

これらの及び他の変更を、上述の説明を考慮して、実施形態に対して行うことができる。一般的に、以下の請求項で用いられる用語は、本請求項を、本明細書及び本請求項に開示された特定の実施形態に制限するものと解釈するべきでなく、かかる請求項が権利を有する全範囲の等価物と共に全ての可能な実施形態を含むものと解釈するべきである。したがって、請求項は、本開示によって制限されるものではない。

Claims (21)

1. 絶縁された導体内の交流（ＡＣ）電圧を測定するために動作し得る電圧測定装置用センササブシステムであって：
   前記電圧測定装置のハウジング内に配設され、前記絶縁された導体にガルバニック接触することなく、前記絶縁された導体の近傍に選択的に配置可能であり、前記絶縁された導体に容量性結合される導電センサと；
   前記ハウジング内に配設され、少なくとも部分的に前記導電センサを囲みかつ前記導電センサからはガルバニック絶縁されており、前記導電センサを迷走電流から遮蔽するようなサイズ及び寸法に形成されている、導電性の内部接地ガードと；
   前記ハウジングの少なくとも一部を囲み、かつ前記内部接地ガードからはガルバニック絶縁され、前記内部接地ガード及び外部の接地の間の電流を減らすようなサイズ及び寸法に形成されている導電性の基準シールドと、を備えるセンササブシステム。
2. 前記導電性内部接地ガードと前記導電性基準シールドとが、基準周波数を有する交流（ＡＣ）基準電圧を、動作すると生成するコモンモード基準電圧源に電気的に結合可能である、請求項１に記載のセンササブシステム。
3. 前記導電センサと前記導電性内部接地ガードとが、多層回路の複数の層内に配設される、請求項１に記載のセンササブシステム。
4. 前記導電センサと前記導電性内部接地ガードとが、多層回路の単一の層内に配設される、請求項１に記載のセンササブシステム。
5. 前記導電センサ、前記導電性内部接地ガード、及び前記導電性基準シールドが、多層フレキシブル回路の複数の層内に配設される、請求項１に記載のセンササブシステム。
6. 前記導電センサ、前記導電性内部接地ガード、又は前記導電性基準シールドの少なくとも１つが、導電性テープ、導電性シート、導電性プレート、又は硬化液を備える、請求項１に記載のセンササブシステム。
7. 前記導電センサと前記導電性内部接地ガードとの間に配設される絶縁層を更に備える、請求項１に記載のセンササブシステム。
8. 前記絶縁層が、プラスチック、シリコン、又はセラミックスを含む、請求項７に記載のセンササブシステム。
9. 前記導電センサの上方に配設された高誘電率材料を更に含む、請求項１に記載のセンササブシステム。
10. 前記導電性基準シールドが、前記電圧測定装置の前記ハウジングの少なくとも一部に成形される、請求項１に記載のセンササブシステム。
11. 前記導電センサと前記内部接地ガードとが、積層された層又は入れ子状の構成部品の１つとして配列される、請求項１に記載のセンササブシステム。
12. 前記センササブシステムの少なくとも一部が、形成シート、フレキシブル回路、集積回路チップ、入れ子状の構成部品、又はプリント回路基板を備える、請求項１に記載のセンササブシステム。
13. 非接触式電流センサ、赤外線センサ、インジケータ、又は発光源のうち少なくとも１つを更に備える、請求項１に記載のセンササブシステム。
14. 絶縁された導体内の交流（ＡＣ）電圧を測定するために動作し得る電圧測定装置用センササブシステムであって、前記センササブシステムが：
    導電センサ部と、前記導電センサ部からガルバニック絶縁されたガード部とを備えるセンサ／ガード層；及び
    前記センサ／ガード層からガルバニック絶縁された基準シールド層を備える、多層フレキシブル回路を備え、
    前記センサ／ガード層の前記ガード部と前記基準シールド層とが、基準周波数を有する交流（ＡＣ）基準電圧を、動作すると生成するコモンモード基準電圧源に電気的に結合可能である、センササブシステム。
15. 前記多層フレキシブル回路が、カスタム形状に折り畳み可能であり、かつ、前記多層フレキシブル回路が前記カスタム形状であるときには、電圧測定装置のハウジング内に配置可能な、請求項１４に記載のセンササブシステム。
16. 前記多層フレキシブル回路に結合された、非接触式電流センサ、赤外線センサ、インジケータ、又は、発光源のうちの少なくとも１つを更に備える、請求項１４に記載のセンササブシステム。
17. 前記多層フレキシブル回路に結合された、ロゴウスキーコイル、フラックスゲートセンサ、又はホール効果センサのうちの少なくとも１つを更に備える、請求項１４に記載のセンササブシステム。
18. 前記センサ／ガード層の上方に配設され、前記センサ／ガード層の前記導電センサ部に位置揃えされて形成されている開口部を有し、前記センササブシステムのいかなる導電性構成部品からもガルバニック絶縁されたシールド層を更に備える、請求項１４に記載のセンササブシステム。
19. 絶縁された導体内の交流（ＡＣ）電圧を測定するために動作し得る電圧測定装置用センササブシステムであって：
    第１内部容積を画定する開口部を備えるハウジングと；
    前記ハウジングの前記第１内部容積内に配設されるガード絶縁体であって、第２内部容積を画定する開口部を備えるガード絶縁体と；
    前記ガード絶縁体の前記第２内部容積内に配設される導電性ガードであって、第３内部容積を画定する開口部を備える導電性ガードと；
    前記導電性ガードの前記第３内部容積内に配設されるセンサ絶縁体であって、第４内部容積を画定する開口部を備えるセンサ絶縁体と；
    前記センサ絶縁体の前記第４内部容積内に配設される導電センサとを備える、センササブシステム。
20. 前記導電性ガードと前記導電センサとに電気的に結合されたプリント回路アセンブリを更に備える、請求項１９に記載のセンササブシステム。
21. 前記ハウジング内に成形された基準シールドを更に備え、基準周波数を有する交流（ＡＣ）基準電圧を、動作すると生成するコモンモード基準電圧源に、前記導電性ガード及び前記基準シールドが電気的に結合可能である、請求項１９に記載のセンササブシステム。

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