JPH028755A

JPH028755A - 電位センサ

Info

Publication number: JPH028755A
Application number: JP1793088A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Kobayashi; 徹也小林; Hiroaki Yamada; 博章山田; Norihiko Uesugi; 上杉　則彦
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1988-01-27
Filing date: 1988-01-27
Publication date: 1990-01-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は電位センサに関し、特に静電界の強度検出や帯
電量の測定等に使用する電位センサに関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の電位センサは、一般に被測定物から放射
される電気力線を導入するための検出孔を持つケースと
、このケース内に入ってくる電気力線を一定の周期で切
るチョッパ部と、この切られた電気力線を受けて交流信
号を取り出すための電極とを含んで構成されている。

第３図（ａ＞および（ｂ）はそれぞれ従来の電位センナ
のセンサ部の一例を示す横断面図および縦断面図である
。

第３図において、チョッパ部３０の構成としては、駆動
用の圧電セラミックス６を接着した音さ２を有しており
、また、この音さ２の先端部２ａおよび２ｂで電気力線
７を切るようになっている。

検出電極３は基板８に固定されている。

前記チョッパ部３０および基板８は、検出孔１０を持つ
ケース１に収容される。なお基板８には所定位置に音さ
駆動用端子４、出力端子５および設置端子９が取付けら
れ、音さ駆動用端子４と圧電セラミック６の間は所要の
内部配線が施されている。

また、このセンサ部だけでは距離特性つまり被測定物か
ら遠ざかると出力が低下する特性を持っているため、被
測定物の電位の絶対値を測定する事ができない。この問
題を克服するためには第４図に示すような制御回路を付
加して対処していう。

第４図は従来の距離特性改善型電位センサのブロック図
である。

センサ部１１は、センサ駆動回路１２によって駆動され
、かつセンサ部１１の出力は出力整流平滑回路１３で処
理され高電圧制御回路１４へ入力される。一方、高電圧
発生回路１６で発生した電圧は高電圧制御回路１３へ入
力されている。

高電圧制御回路１４では、出力整流・平滑回路１３の出
力レベルがゼロになるような電圧を、センサ部１１．セ
ンサ駆動回路１２及び出力整流・平滑回路１３のグラン
ドレベルへと供給している。

簡単に言えば、高電圧制御回路１４ではセンサ部１１の
°グランドレベルを被測定物と同一電圧に上昇させれば
センサ部１１の出力がゼロになるので、センサ部１１の
出力がゼロの時に各グランドレベルに供給した電圧をも
って測定値としている。

通常１００ボルト程度の静電気を測定するため、分圧回
路１５で数十分の−に分圧した電圧を取り出して使用し
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の電位センサは、高圧電源を必要とするた
めにある程度以下の小型化は不可能であり、かつ高価な
ものになるという欠点がある。また、センサ部が被測定
部と同じ電圧になる必要があるので高圧電源の発生可能
な電圧までしか測定できず、かつ、センサ部に人間が接
触して感電する可能性があるという欠点がある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の電位センサは被測定物から放射される電気力線
を一定の周期で切るチョッパ部と、前記チョッパ部によ
って切られた電気力線を受ける２つの検出電極を有する
電極部と、前記チョッパ部および前記電極部を配備した
基板と、前記被測定物から放射される電気力線を導入す
るための検出孔を有し前記基板を収容するケースとを有
するセンサ部を備えて前記被測定物の表面電位を検出す
る電位センサにおいて、前記検出孔からの距離が異なる
状態で配置した２つの検出電極を有するセンサ部と、前
記２つの検出電極によって得られる信号をそれぞれ前記
被測定物の表面電位を含むパラメータによって決定され
るＤＣ信号に変換し出力する２つのアナログ信号処理回
路と、前記２つのアナログ信号処理回路の出力するＤＣ
信号にもとづき前記被測定物の表面電位をディジタル処
理によって算出するディジタル信号処理回路とを備えて
構成される。

〔実施例〕

次に本発明について図面を参照して説明する。

第１図（ａ）は本発明の電位センサのセンサ部の一実施
例を示す横断面図、第１図（ｂ）は本発明の電位センサ
のセンサ部の一実施例の縦断面図である。センサ部の音
さ２は、接着された圧電セラミツ°クス６に適当な発振
信号が与えられる事によりある一定の周波数で振動する
。したがって、一対の検出電極（１）３ａ及び検出電極
（２）３ｂに入射する電気力線７は、音さ先端部２ａ及
び２ｂでチョッピングされ、出力端子（１）５ａ及び出
力端子（２）５ｂには交流信号が発生する事となる。第
２図は第１図の実施例のセンサ部を備えた電位センサの
ブロック図である。第１図に示すセンサ部２０で発生す
る交流信号は、第２図に示すようにそれぞれアナログ信
号処理回路（１）１７及びアナログ信号処理回路（２）
１８で所定の手順で処理された後に次の（１）式のＶｌ
および■２で示すＤＣ信号となる。

Ｖ重−Ｅ・　（ａ１／Ｘ＋ｂ１）・・・・・・（１）Ｖ
２　＝Ｅ　・　（ａｌ　／ｘ＋ｂ２）−（２）（１）、
（２＞式において、ａｌ　、　ａｌ、　４）１ｂ２はセ
ンサによって決まる常数、Ｅは被測定物の表面電位、Ｘ
は被測定物と電位センサとの距離である。また、（１゛
）式及び（２）式から測定圧１４Ｘは消去することがで
き、■、及びＶ２からＥを次の（３）式で算出できる。

Ｅ　−Ａ　Ｖ　２　　Ｂ　Ｖ　ｒ　　　　　　・・・・
・・（３）ここで、Ａ＝ａ、／　（ａｌ　ｂ２　ａｚ　
ｂ＋　＞であり、Ａ、及びＢは常数である。つまり、セ
ンサ完成時に実際に測定から決定し、デイジル信号処理
回路１９に記憶させておく。通常測定時にはディジタル
信号処理回路１９では、アナログ信号処理回路＜１）、
１７．（２）１８の出力Ｖ、、Ｖ２から（３）式を用い
て被測定物の表面電位を算出する。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、センサ部の２つの検出電
極から得られる信号を利用してアナログ処理によって被
測定物の表面電位を含むパラメータによって決定される
２つのＤＣ電圧を得て、このＤＣ電圧にもとづいてディ
ジタル信号処理回路で演算して被測定物の表面電位を算
出する事により、被測定物からの距離に関係なく正確に
被測定物の表面電位を測定できるという効果がある。

また前記アナログ及びディジタル処理を利用するとい°
うことによって高圧電源を必要としないので小型化が簡
単で低コストとなるとともに、測定可能な電圧も著しく
広範囲とすることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電位センサのセンサ部の横断面図（ａ
）、縦断面図（ｂ）、第２図は本発明の電位センサのブ
ロック図、第３図は従来の電位センサの横断面図〈ａ）
、第４図は従来の距離特性改良型電位センサのブロック
図である。１・・・ケース、２・・・音さ、２ａ、２ｂ・・・音さ
先端部、３・・・検出電極、３ａ・・・検出電極（１）
、３ｂ・・・検出電極（２）、４・・・音さ駆動用端子
、５・・・出力端子、５ａ・・・出力端子（１）、５ｂ
・・・出力端子（２）、６・・・圧電セラミックス、７
・・電気力線、８・・・基板、９・・・接地端子、１０
・・・検出孔、１１・・・センサ部、１２・・・センサ
駆動回路、１３・・・出力整流・平滑回路、１４・・・
高電圧制御回路、１５・・・分圧回路、１６・・・高電
圧発生回路、１７・・・アナログ信号処理回路（１）、
１８・・アナログ信号処理回路（２）、１９・・・ディ
ジタル信号処理回路、２０・・・センサ部、３０・・・
チョッパ部。（ａ）

Claims

【特許請求の範囲】

被測定物から放射される電気力線を一定の周期で切るチ
ョッパ部と、前記チョッパ部によって切られた電気力線
を受ける２つの検出電極を有する電極部と、前記チョッ
パ部および前記電極部を配備した基板と、前記被測定物
から放射される電気力線を導入するための検出孔を有し
前記基板を収容するケースとを有するセンサ部を備えて
前記被測定物の表面電位を検出する電位センサにおいて
、前記検出孔からの距離が異なる状態で配置した２つの
検出電極を有するセンサ部と、前記２つの検出電極によ
って得られる信号をそれぞれ前記被測定物の表面電位を
含むパラメータによって決定されるＤＣ信号に変換し出
力する２つのアナログ信号処理回路と、前記２つのアナ
ログ信号処理回路の出力するＤＣ信号にもとづき前記被
測定物の表面電位をディジタル処理によって算出するデ
ィジタル信号処理回路とを備えて成ることを特徴とする
電位センサ。