JPH01210868A - 電圧センサ及び電圧測定装置 - Google Patents
電圧センサ及び電圧測定装置Info
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- JPH01210868A JPH01210868A JP3617988A JP3617988A JPH01210868A JP H01210868 A JPH01210868 A JP H01210868A JP 3617988 A JP3617988 A JP 3617988A JP 3617988 A JP3617988 A JP 3617988A JP H01210868 A JPH01210868 A JP H01210868A
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- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
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。
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、主として、交流高電圧を測定する電圧センサ
及び電圧測定装置に関し、電歪素子と歪ゲージとの組合
せよりなる電圧センサを使用することにより、交流高電
圧測定システムの小型化、簡易化及びコストダウンを図
りつつ、交流高電圧を高精度で検出測定し得るようにし
たものである。
及び電圧測定装置に関し、電歪素子と歪ゲージとの組合
せよりなる電圧センサを使用することにより、交流高電
圧測定システムの小型化、簡易化及びコストダウンを図
りつつ、交流高電圧を高精度で検出測定し得るようにし
たものである。
〈従来の技術〉
従来より知られた交流高電圧測定技術としては、静電形
電圧計、球ギヤツプ法、コロナ電圧計、クリドッグラフ
法及びウィルソンｎ箱法等が知られている。
電圧計、球ギヤツプ法、コロナ電圧計、クリドッグラフ
法及びウィルソンｎ箱法等が知られている。
〈発明が解決しようとする問題点〉
しかしながら、上述した従来の交流高電圧測定技術のう
ち、静電形電圧計は、その構造上、機械的に鋭敏で指示
が狂い易いこと、このため、常に取扱いに注意を要し、
また校正を怠らないようにしなければならないこと、し
かも、静電形電圧計自体が大型で重量もあり、移動及び
設置に不便であること等の難点があり、取扱いにくく、
簡便性に欠けるという問題点があった。
ち、静電形電圧計は、その構造上、機械的に鋭敏で指示
が狂い易いこと、このため、常に取扱いに注意を要し、
また校正を怠らないようにしなければならないこと、し
かも、静電形電圧計自体が大型で重量もあり、移動及び
設置に不便であること等の難点があり、取扱いにくく、
簡便性に欠けるという問題点があった。
また、球ギヤツプ法、コロナ電圧計、クリドッグラフ法
及びウィルソンｎ箱法等の他の手段は、何れの場合も、
取扱いに特殊技術を必要とする短所がある上に、価格も
高い。オシロスコープによる方法も知られているが、回
路インピーダンスが高い場合にはインピーダンス変換用
のプローブを必要とし、取扱いの簡便性に欠けること、
コスト高になること等の難点がある。
及びウィルソンｎ箱法等の他の手段は、何れの場合も、
取扱いに特殊技術を必要とする短所がある上に、価格も
高い。オシロスコープによる方法も知られているが、回
路インピーダンスが高い場合にはインピーダンス変換用
のプローブを必要とし、取扱いの簡便性に欠けること、
コスト高になること等の難点がある。
く問題点を解−決するための手段〉
上述する従来の問題点を解決するため、本発明は、測定
すべき交流電圧の印加される対の電極を有する電歪素子
に歪ゲージを貼着した電圧センサを用い、電圧センサの
歪ゲージの抵抗値変化より、電歪素子の電極に印加され
る交流電圧を測定するようにしたものである。
すべき交流電圧の印加される対の電極を有する電歪素子
に歪ゲージを貼着した電圧センサを用い、電圧センサの
歪ゲージの抵抗値変化より、電歪素子の電極に印加され
る交流電圧を測定するようにしたものである。
く作用〉
測定すべぎ交流高電圧が電歪素子の電極に印加されると
、電歪素子には、印加された交流高電圧に応じた電歪を
生じ、歪ゲージの抵抗値が電歪に応じて変化する。この
歪ゲージの抵抗変化を測定回路に人力し、印加交流高電
圧を測定する。本発明に係る電圧センサは、機械的な可
動部分を持たない圧電素子に直接的に交流高電圧を印加
し、そのときの電歪を歪ゲージで抵抗値変化に変換して
検出するものであるから、構造的にコンパクトで、狂い
が少なく、コスト的に安価であり、しかも高精度の電圧
検出測定を行なうことの可能な交流高電圧検出測定シス
テムを実現できる。
、電歪素子には、印加された交流高電圧に応じた電歪を
生じ、歪ゲージの抵抗値が電歪に応じて変化する。この
歪ゲージの抵抗変化を測定回路に人力し、印加交流高電
圧を測定する。本発明に係る電圧センサは、機械的な可
動部分を持たない圧電素子に直接的に交流高電圧を印加
し、そのときの電歪を歪ゲージで抵抗値変化に変換して
検出するものであるから、構造的にコンパクトで、狂い
が少なく、コスト的に安価であり、しかも高精度の電圧
検出測定を行なうことの可能な交流高電圧検出測定シス
テムを実現できる。
〈実施例〉
第１図は本発明に係る電圧センサの断面図である。図に
おいて、１は圧電振動子でなる電歪素子である。電歪素
子１は、第２図〜第４図にも示すように、厚みｔ、直径
Ｄ１の円板状に形成された圧電素体１０１の両面に対の
電極１０２．１０３を設けた構造となっている。圧電素
体１０１の材質としては、例えばニオブコバルト酸鉛・
ジルコンチタン酸鉛系焼結体が使用できる。
おいて、１は圧電振動子でなる電歪素子である。電歪素
子１は、第２図〜第４図にも示すように、厚みｔ、直径
Ｄ１の円板状に形成された圧電素体１０１の両面に対の
電極１０２．１０３を設けた構造となっている。圧電素
体１０１の材質としては、例えばニオブコバルト酸鉛・
ジルコンチタン酸鉛系焼結体が使用できる。
電ａ１０２．１０３には人力リード線１０４及び１０５
を通して測定すべき交流高電圧が印加される。電極１０
２．１０３のうち、電極１０２は、圧電素体１０１の直
径Ｄ１よりは小径の直径Ｄ２を有し、その全周縁と圧電
素体１０１の外周縁との間に、径差によるリング状のギ
ャップｇ、が生じるように形成しである。電極１０３は
、圧電素体１０１の直径Ｄ１よりは小径の直径Ｄ３とし
、その全周縁と圧電素体１０１の外周縁との間に径差に
よるリング状のギャップｇ２が生じ、かつ、中央部に直
径Ｄ４の円形状のギャップ１０６が生じるように、リン
グ状に形成しである。この電極１０３は接地電極として
使用する。ギャップｇ＋、ｇｚ及び圧電素体１０１の厚
みｔは、電極１０２−１０３間に印加される電圧を考慮
し、必要な絶縁耐圧が確保できるように定める。
を通して測定すべき交流高電圧が印加される。電極１０
２．１０３のうち、電極１０２は、圧電素体１０１の直
径Ｄ１よりは小径の直径Ｄ２を有し、その全周縁と圧電
素体１０１の外周縁との間に、径差によるリング状のギ
ャップｇ、が生じるように形成しである。電極１０３は
、圧電素体１０１の直径Ｄ１よりは小径の直径Ｄ３とし
、その全周縁と圧電素体１０１の外周縁との間に径差に
よるリング状のギャップｇ２が生じ、かつ、中央部に直
径Ｄ４の円形状のギャップ１０６が生じるように、リン
グ状に形成しである。この電極１０３は接地電極として
使用する。ギャップｇ＋、ｇｚ及び圧電素体１０１の厚
みｔは、電極１０２−１０３間に印加される電圧を考慮
し、必要な絶縁耐圧が確保できるように定める。
２は歪ゲージである。歪ゲージ２としては電歪ゲージが
使用できる。歪ゲージ２は接地電極となる電極１０３の
内側に形成された円形状のギャップ１０６内に、接着剤
等を用いて貼着しである。
使用できる。歪ゲージ２は接地電極となる電極１０３の
内側に形成された円形状のギャップ１０６内に、接着剤
等を用いて貼着しである。
歪ゲージ２は、例えば長さ３．５ｍｍ、幅３ ｍｍ、厚
さ０．０２ｍｍ程度の大きさであるので、ギャップ１０
６の直径Ｄ４を例えば７ｍｍ程度にすれば、ギャップ１
０６内に歪ゲージ２を充分に収容できる。また、歪ゲー
ジ２を接地電極である電極１０３側に貼着することによ
り、歪ゲージ２の電気絶縁処理が容易になる。
さ０．０２ｍｍ程度の大きさであるので、ギャップ１０
６の直径Ｄ４を例えば７ｍｍ程度にすれば、ギャップ１
０６内に歪ゲージ２を充分に収容できる。また、歪ゲー
ジ２を接地電極である電極１０３側に貼着することによ
り、歪ゲージ２の電気絶縁処理が容易になる。
３はゲージ端子であり、圧電素体１０１の上に接着等の
手段によって固着されている。歪ゲージ２のリード線２
１はこのゲージ端子３を中継端子として出力リード線４
に接続される。
手段によって固着されている。歪ゲージ２のリード線２
１はこのゲージ端子３を中継端子として出力リード線４
に接続される。
５はホルダである。ホルダ５は例えば塩化ビニル等の絶
縁樹脂を用いて筒状に形成し、内径部の軸方向における
略中央部に圧電素体１０１の外周を、エポキシ樹脂等の
接着剤６によって固着しである。高圧側となる電極１０
２の上方のホルダ５の内部空間はシリコーン油等の絶縁
油７で満たし、を極１０２−１０３間の絶縁確保及びコ
ロナ放電防止を図っである。８は蓋である。
縁樹脂を用いて筒状に形成し、内径部の軸方向における
略中央部に圧電素体１０１の外周を、エポキシ樹脂等の
接着剤６によって固着しである。高圧側となる電極１０
２の上方のホルダ５の内部空間はシリコーン油等の絶縁
油７で満たし、を極１０２−１０３間の絶縁確保及びコ
ロナ放電防止を図っである。８は蓋である。
第５図は本発明に係る電圧センサの別の実施例を示して
いる。図において、第１図〜第４図と同一の参照符号は
同一性ある構成部分を示している。歪ゲージ２及びゲー
ジ端子３は電極１０３の外側のリング状のギャップｇ２
内に貼着しである。従って、電極１０３は中央部にギャ
ップを持たない円形状とすることができる。上述のよう
な状態で、歪ゲージ２及びゲージ端子３を貼着した電歪
素子１を、絶縁油７で満たされたホルダ５内に収納する
。
いる。図において、第１図〜第４図と同一の参照符号は
同一性ある構成部分を示している。歪ゲージ２及びゲー
ジ端子３は電極１０３の外側のリング状のギャップｇ２
内に貼着しである。従って、電極１０３は中央部にギャ
ップを持たない円形状とすることができる。上述のよう
な状態で、歪ゲージ２及びゲージ端子３を貼着した電歪
素子１を、絶縁油７で満たされたホルダ５内に収納する
。
第６図は上述の電圧センサを用いた電圧測定装置のブロ
ック図を示している。９は電圧センサの歪ゲージ２の出
力より、電極１０２．１０３に印加される交流電圧Ｖ４
ｃを測定する測定回路である。測定回路９はブリッジ回
路９１、動歪測定回路９２、差動増幅回路９３及びオシ
ロスコープ９４等を備える。上述の回路構成は１実施例
であって、基本的には、測定回路９は歪ゲージ２の抵抗
値変化を検出測定できる回路であればよい。
ック図を示している。９は電圧センサの歪ゲージ２の出
力より、電極１０２．１０３に印加される交流電圧Ｖ４
ｃを測定する測定回路である。測定回路９はブリッジ回
路９１、動歪測定回路９２、差動増幅回路９３及びオシ
ロスコープ９４等を備える。上述の回路構成は１実施例
であって、基本的には、測定回路９は歪ゲージ２の抵抗
値変化を検出測定できる回路であればよい。
測定すべき交流高電圧■Ａｃが電歪素子１の電極１０２
−１０３間に印加されると、電歪素子１は印加された交
流高電圧ＶＡＣの波高値及び周波数に応じた電歪を生じ
る。電歪素子１の電歪は歪ゲージ２の抵抗変化に変換さ
れる。歪ゲージ２の抵抗変化はブリッジ回路９１によっ
て電気信号の変化として検出される。ブリッジ回路９１
から出力された電気信号は動歪測定器９２に入力され、
更に差動増幅回路９３で増幅され、その出力信号波形が
オシロスコープ９４で観測される。
−１０３間に印加されると、電歪素子１は印加された交
流高電圧ＶＡＣの波高値及び周波数に応じた電歪を生じ
る。電歪素子１の電歪は歪ゲージ２の抵抗変化に変換さ
れる。歪ゲージ２の抵抗変化はブリッジ回路９１によっ
て電気信号の変化として検出される。ブリッジ回路９１
から出力された電気信号は動歪測定器９２に入力され、
更に差動増幅回路９３で増幅され、その出力信号波形が
オシロスコープ９４で観測される。
次に具体的な実測データをあげて本発明の詳細な説明す
る。第７図は第１図に示した電圧センサ（センサＡとす
る）及び第５図に示した電圧センサ（センサＢとする）
において、電歪素子１の直径り、＝２０ｍｍ（一定）と
し、厚みｔを２ｍｍ、５ｍｍ、７ｍｍ及び１０ｍ＋ｎと
変えた場合の測定交流電圧−歪特性図である。測定条件
は次の通りである。
る。第７図は第１図に示した電圧センサ（センサＡとす
る）及び第５図に示した電圧センサ（センサＢとする）
において、電歪素子１の直径り、＝２０ｍｍ（一定）と
し、厚みｔを２ｍｍ、５ｍｍ、７ｍｍ及び１０ｍ＋ｎと
変えた場合の測定交流電圧−歪特性図である。測定条件
は次の通りである。
く電歪素子１〉
圧電素体１０１
材質；ニオブコバルト酸鉛・ジルコンチタン酸鉛系焼結
体 電１１０２の外径り、；１８１１１１０電極１０３の外
径り、；１８ｍｍ 同内径Ｄ４ ；７ｍｍ（センサＡ） く歪ゲージ２〉 長さ３．５■、幅３ ＩＩＩｍ、厚さ０．０２ｍｍ
の電歪ゲージ（共和電業株式会社製） ゲージ長；０．３ｍｍ グリッド幅；１．４ｍｍ ゲージ抵抗；１２Ω 第７図に示す通り、電歪素子１の歪は印加される測定交
流電圧に比例することが分る。また、測定交流電圧に対
する歪の関係は、各厚さとも、理論領置りになっており
、それらの測定誤差は約±２％である。従って、電歪素
子１の歪を歪ゲージ２によって抵抗値の変化に変換し、
測定回路９で測定することにより、電歪素子１に印加さ
れた交流電圧ＶＡＣを高精度で検出測定できる。
体 電１１０２の外径り、；１８１１１１０電極１０３の外
径り、；１８ｍｍ 同内径Ｄ４ ；７ｍｍ（センサＡ） く歪ゲージ２〉 長さ３．５■、幅３ ＩＩＩｍ、厚さ０．０２ｍｍ
の電歪ゲージ（共和電業株式会社製） ゲージ長；０．３ｍｍ グリッド幅；１．４ｍｍ ゲージ抵抗；１２Ω 第７図に示す通り、電歪素子１の歪は印加される測定交
流電圧に比例することが分る。また、測定交流電圧に対
する歪の関係は、各厚さとも、理論領置りになっており
、それらの測定誤差は約±２％である。従って、電歪素
子１の歪を歪ゲージ２によって抵抗値の変化に変換し、
測定回路９で測定することにより、電歪素子１に印加さ
れた交流電圧ＶＡＣを高精度で検出測定できる。
第８図はセンサＢにおいて、電歪素子１の厚みｔ＝２ｍ
ａ＋一定とし、直径り、を２０ｖｎ、 ３０ｍｆｆ１゜
４０＋ｎｍ、５０ｍｍと変えた場合の測定交流電圧−歪
特性図を示している。この第８図の測定データでも、測
定交流電圧に対する歪の関係は、各直径とも理論領置り
になっており、測定誤差は約±２％となる。
ａ＋一定とし、直径り、を２０ｖｎ、 ３０ｍｆｆ１゜
４０＋ｎｍ、５０ｍｍと変えた場合の測定交流電圧−歪
特性図を示している。この第８図の測定データでも、測
定交流電圧に対する歪の関係は、各直径とも理論領置り
になっており、測定誤差は約±２％となる。
〈発明の効果〉
以上述べたように、本発明によれば、測定すべき交流電
圧が印加される対の電極を有する電歪素子に歪ゲージを
貼着した電圧センサを使用することにより、交流高電圧
検出測定システムの小型化、簡易化及びコストダウンを
図りつつ、交流高電圧を高精度で検出測定できる。
圧が印加される対の電極を有する電歪素子に歪ゲージを
貼着した電圧センサを使用することにより、交流高電圧
検出測定システムの小型化、簡易化及びコストダウンを
図りつつ、交流高電圧を高精度で検出測定できる。
第１図は本発明に係る電圧センサの断面図、第２図は本
発明に係る電圧センサを構成する電歪素子の平面図、第
３図は同じくその正面断面図、第４図は同じくその底面
図、第５図は本発明に係る電圧センサの別の実施例にお
ける断面図、第６図は本発明に係る電圧測定装置のブロ
ック図、第７図は本発明に係る電圧センサにおいて、電
歪素子直径を一定とし、厚みを変えた場合の測定交流電
圧−歪特性図、第８図は本発明に係る圧電センサにおい
て、電歪素子厚みｔを一定とし直径を変えた場合の測定
交流電圧−歪特性図である。 １・・・電歪素子 ２・・・歪ゲージ１０１・
・・圧電素体 １０２．１０３・・・電極 ９・・・測定回路 第１ｒＡ 第２＝ 第３１Ａ 第４Ｅ１ 第５図 第６図 □二 第７図 ｊＵ’ｌ 定電（ｒ−（ＫＶｐｐ ）□第８図 シーリ、ｔｔＢヨ（ＫＶＰＰ） −
発明に係る電圧センサを構成する電歪素子の平面図、第
３図は同じくその正面断面図、第４図は同じくその底面
図、第５図は本発明に係る電圧センサの別の実施例にお
ける断面図、第６図は本発明に係る電圧測定装置のブロ
ック図、第７図は本発明に係る電圧センサにおいて、電
歪素子直径を一定とし、厚みを変えた場合の測定交流電
圧−歪特性図、第８図は本発明に係る圧電センサにおい
て、電歪素子厚みｔを一定とし直径を変えた場合の測定
交流電圧−歪特性図である。 １・・・電歪素子 ２・・・歪ゲージ１０１・
・・圧電素体 １０２．１０３・・・電極 ９・・・測定回路 第１ｒＡ 第２＝ 第３１Ａ 第４Ｅ１ 第５図 第６図 □二 第７図 ｊＵ’ｌ 定電（ｒ−（ＫＶｐｐ ）□第８図 シーリ、ｔｔＢヨ（ＫＶＰＰ） −
Claims (2)
- （１）測定交流電圧が印加される対の電極を有する電歪
素子に歪ゲージを貼着してなる電圧センサ。 - （２）測定交流電圧が印加される対の電極を有する電歪
素子に歪ゲージを貼着した電圧センサと、前記電圧セン
サの前記歪ゲージの出力より前記交流電圧を測定する測
定回路とを有することを特徴とする電圧測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3617988A JPH01210868A (ja) | 1988-02-18 | 1988-02-18 | 電圧センサ及び電圧測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3617988A JPH01210868A (ja) | 1988-02-18 | 1988-02-18 | 電圧センサ及び電圧測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01210868A true JPH01210868A (ja) | 1989-08-24 |
Family
ID=12462510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3617988A Pending JPH01210868A (ja) | 1988-02-18 | 1988-02-18 | 電圧センサ及び電圧測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01210868A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0477130U (ja) * | 1990-11-16 | 1992-07-06 | ||
| JP2006337054A (ja) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Toyota Motor Corp | 電流測定装置 |
-
1988
- 1988-02-18 JP JP3617988A patent/JPH01210868A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0477130U (ja) * | 1990-11-16 | 1992-07-06 | ||
| JP2006337054A (ja) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Toyota Motor Corp | 電流測定装置 |
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