JPH027432B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はシリンダ形の測定電極とその測定電極
の両側に同軸に設けられたシールド電極とを用い
てケーブルの固有容量を測定する際に、電極を通
してケーブルを軸線方向に案内し、電極とケーブ
ル心線との間に交流電圧を加え、測定電極とケー
ブル心線との間を流れる容量性の電流を測定する
方法、およびその方法を実施する回路ならびに装
置に関する。

この様なケーブルの固有容量を所定の長さで測
定する測定方法は公知であり、その場合電極を水
槽内に設ける。この場合、接続線路中を測定電極
に向かつて流れる交流電流を用いて固有容量を測
定する。然るにこの様な測定は、例えば水の導電
率など僅かな水質の変動に対しても電流の変化が
生じないのであれば信頼性がありかつ正確であ
る。

つまりこれは例えばシールド電極を、増幅器と
対応する回路網とを用いて大きさと位相とが正確
に測定電極の電圧に一致する電圧に保持すべきこ
とを意味する。また測定電極と測定装置の外側の
部分たとえば水を入れたトラフとの間で容量性の
電流が変化しないようにするために、測定装置の
内部の他のシールド装置も相応する電圧に保持す
べきである。この様なすべての条件を理想的に満
たすことは、特に水の電気的特性が経時的に変化
する場合、著しく困難である。

本発明の基礎とする課題は前述の欠点を回避し
た冒頭に述べた形式の方法および回路ならびに装
置を提供することである。本発明によればこの課
題は、それぞれ測定電極の１つの端部とそれに当
接されたシールド電極との間でケーブル心線に流
れる電流を測定し、この様な電流の差を、固有容
量の測定のために評価することによつて解決され
る。この様な方法によつて、２つの測定電極の端
部間でケーブル心線に流れる電流の差を測定す
る。この場合は電流の差は正確に、ケーブル心線
と測定電極との間を流れる容量性の電流に相応す
る。その場合ケーブル心線内で所定の同じ方向を
有する電流の差が形成されることは注意すべきで
ある。

この様な本発明による方法を実施する回路は、
発振器を測定電極とシールド電極とに接続し、ケ
ーブル心線を少くとも１つの側で所定のインピー
ダンスを介してアースに接続しかつ２つの変流器
を構成するようにし、それらの変流器の出力回路
を相互に接続しかつ測定装置に接続して構成して
いる。これによつて後述するように非常に簡単な
構成が得られる。

本発明による装置を完全に対称に構成すると、
即ち変流器を通過しかつ変流器に磁束を誘起する
付加的な容量性の電流が生ずる場合にその電流を
完全に対称にすると、それらの電流の作用は完全
に相殺されるので有利である。

また水の導電性のために抵抗成分も有する可能
性もあるこの様な電流による影響を、測定増幅器
の出力側に接続された負帰還巻線をそれぞれの還
状コアに設けることによつて、更に減少できるの
で有利である。それ故還状コアの磁界と測定変流
器に誘起される電圧または電流とは最小値に減少
することによつて、場合によつては生ずる前述の
外部電流または漂遊電流の有害な影響を更に低減
できるようになる。

また本発明において、シールド電極をそれぞれ
隣接する還状コアを外部から包囲する導体を介し
て直接に測定電極に接続すると、非常に簡単な構
造の測定装置が構成される。前述のすべての増幅
器および正確に測定電極の電圧に相応する電圧で
シールド電極を作動する回路網を用いなくてもす
む。

場合によつては還状コアを電極の外側ではなく
内側で電極とケーブルとの間に設けると、本発明
による装置を更に簡単にしかつ場合によつては生
ずる非対称な漂遊電流の影響を更に制限すること
ができる。

本発明において測定巻線を有する変流器を用い
ているので有利であるが、電流を他の方法で測定
することもできる。例えば変流器の還状コアの空
〓に磁界効果素子を取付けてその出力回路を逆向
きに接続することができる。

次に本発明を図示の実施例につき詳しく説明す
る。

第１図に示した測定装置はスタブ２を有するプ
ラスチツクケース１内に相互に直接に接続された
導体−および電極系を有する。同時にシールド部
材として作用する接続−および給電導体はケーシ
ング１の形状に相応するシリンダ形の部分３ａと
スタブ２の形状に合つた部分３ｂとを有する。導
体部分３ａの端部にＵ字形の断面の導体リング４
が設けてあり、その場合それぞれリングの外側の
フランジは、シリンダ形の外部シールド電極５に
接続されかつリングの内側のフランジは中間のシ
リンダ形測定電極６に接続されている。電極５と
６は同じ直径を有しかつ同軸に配置されている。
電極５と６はそれぞれ絶縁材料製のリング７によ
つて相互に接続されており、相互に電気的に分離
されている。その場合空〓８は測定電極とそれぞ
れ１つのシールド電極５との間でまつたく同じ幅
即ち軸線方向の長さを有する。空〓８に対称にそ
の外側に、それぞれの変流器の還状コア９が設け
てあり、還状コア９は１つの個所で所定の巻数の
測定巻線１０を支持している。この測定巻線１０
の接続導体はリング４の開口を通して案内されか
つケーシングの内部に設けられた測定増幅器１１
に接続されている。ここで略示した接続線および
巻線は他の導体とそれぞれ負帰還巻線を有するこ
とができる。これについては後で説明する。導体
１２と絶縁体１３とで示したケーブルは軸線方向
で電極５と６を通して案内されている。導体３ａ
を設けると有利であるがこれは必ずしも必要では
ない。

第２図は第１図の測定装置の動作を説明する電
気回路図を示す。この回路は発振器１４を有し、
発振器１４は例えば20KHzの所定の周波数を有す
る電圧を、アースとケーシング１，２内の導電部
分３ａ，３ｂ，４，５および６との間に加える。
導電性のトラフもアースと接続され、そのトラフ
には水が入れてあり、さらにその中に第１図に示
された装置が浸されている。容量Ｃは測定電極６
とケーブル心線１２との間で形成される容量を示
す。ケーブル心線１２は２つの還状コア９上のそ
れぞれの１次巻線１２で示す。また２つの巻線１
０は２次側の測定巻線を示す。これらの測定巻線
は逆向きに出力電流回路に接続されており、かつ
インピーダンス１５が負荷として加えられる。出
力側は第２図には図示されていない増幅器と、差
電流を測定する測定装置とに接続されている。導
電性リング４はそれぞれの還状コア９に対するも
う１つの２次巻線を示す。Ｚ１とＺ１′は測定電
極６とそれぞれのシールド電極５との間のインピ
ーダンスを示し、またＺ２とＺ２′はそれぞれ１
つのシールド電極と測定装置の外部容器またはト
ラフとの間のインピーダンスを示す。

前述のように測定を行う場合、比較的高い周波
数の交流電圧を測定電極６で、ひいてはリング４
を介してシールド電極５にも加える。この場合シ
ールド電極は、測定電極６と少くとも１つの側で
十分に小さなインピーダンスを介してアースに接
続されたケーブル心線１２との間に生ずる電界を
縁部で正確に限定し、測定区間を正確に決める役
目を有する。電極５および６とケーブル心線１２
との間を流れる容量性の電流はすべてケーブル心
線を介してその心線のアースされた端部に達す
る。それ故第１図の右側の外側端部のシールド電
極５からの容量性の電流は右側の還状コア９を通
して流れる。それに対して第１図の右側に設けら
れたシールド電極５と測定電極６とから生ずる容
量性の電流の和は、左側に設けられた測定変流器
の還状コア９を通して流れる。それ故右側に設け
られたシールド電極からの容量による電流は２つ
の測定変流器に流れるので、この電流は測定の際
相殺され、かつ出力側の電流は測定電極６とケー
ブル心線との間の容量性の電流に相応するように
なる。インピーダンスＺ２とＺ２′を流れる電流
は変流器ひいては測定に影響を与えない。それに
対してリング４がインピーダンスＺ１またはＺ
１′に作用する２次巻線として作用する事実が問
題である。これらのインピーダンスは水の電気的
特性に依存して変化するので、測定の際完全に一
定には保持できない影響を与える。それ故Ｚ１ま
たはＺ１′の変換インピーダンスをできるだけ小
さく保持する必要がある。これは第３，４および
５図によれば、測定変流器に負帰還巻線を設ける
ことによつて実現できる。第３図によれば２次巻
線１０はそれぞれ増幅器１６の入力側に接続さ
れ、増幅器１６の出力側は負帰還巻線１７を介し
て共通の出力側１８に接続されている。それ故増
幅器の入力側のインピーダンスは非常に小さくな
りかつ還状コア９に生ずる磁束が僅かになること
によつて、所定の測定感度の場合２次巻線４とイ
ンピーダンスＺ１およびＺ１′との影響を無視で
きる程小さく保持できるようになる。

第４図は２次巻線１０の差電流を供給する１つ
の増幅器１６を有する相応する装置を示す。増幅
器の出力側は２つの直列接続された負帰還巻線１
７を介して共通の出力側１８に接続されており、
出力側１８は測定ブリツジまたは電流の絶対値を
測定する装置に接続されている。

また第５図は増幅器１６を有するもう１つの実
施例を示し、その場合増幅器１６の出力側は、並
列接続された負帰還巻線１７を介して共通の出力
側１８に接続されている。

他の実施例も可能である。測定変流器の還状コ
アを電極５と６の内側即ち電極とケーブル間に設
けることができる。極端な場合は電極５と６を単
一の中空シリンダ形電極で置換え、その中空シリ
ンダ形電極の内部に端部から所定の間隔を置い
て、前述の場合と同じような変流器を設けること
ができる。軸線方向で変流器の外側に設けられた
電極部分はシールド電極として用いられ、かつシ
ールド電極のシールド部分が十分に長い場合、測
定変流器の部分に均一な電界が生ずる。測定変流
器と電極とが剛体で構成されている場合、常に同
じ測定条件が与えられる。

それぞれの還状コアに負帰還巻線を設ける必要
はない。１つの還状コアに、負帰還電流の流れを
正確に測定できるような巻線を設ければ十分であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による測定装置の要部を切断し
て示す縦断面略図、第２図は本発明による測定装
置の等価電気回路略図、第３〜５図は本発明に供
する測定−および負帰還回路を示す回路略図であ
る。 １……プラスチツクケース、２……スタブ、３
ａ，３ｂ……接続−および給電導体、４……導体
リング、５……シールド電極、６……測定電極、
７……リング、９……還状コア、１０……測定巻
線、１１……測定増幅器、１２……ケーブル心
線、１４……発振器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シリンダ形の測定電極と前記測定電極の両側
   に同軸に設けられたシールド電極とを用いて、ケ
   ーブルの固有容量を測定する方法であつて、前記
   電極を通してケーブルを軸線方向に案内し、前記
   電極とケーブル心線との間に交流電圧を加え、前
   記測定電極とケーブル心線との間を流れる容量性
   の電流を測定する方法において、それぞれ測定電
   極６の１つの端部とそれに当接されたシールド電
   極５との間でケーブル心線１２に流れる電流を測
   定し、かつ前記電流の差を、固有容量の測定のた
   めに評価することを特徴とする方法。 ２ シリンダ形の測定電極と前記測定電極の両側
   に同軸に設けられたシールド電極とを用いてケー
   ブルの固有容量を測定する回路であつて、ケーブ
   ルを軸線方向で前記電極を通して案内し、前記電
   極とケーブル心線との間に交流電圧を加え、前記
   測定電極とケーブル心線との間を流れる容量性の
   電流を測定する回路において、発振器１４を測定
   電極６とシールド電極５とに接続し、ケーブル心
   線１２を少くとも１つの側で所定のインピーダン
   スを介してアースに接続しかつ２つの変流器を構
   成するようにし、前記変流器の出力回路１０を相
   互に接続しかつ測定装置に接続したことを特徴と
   する回路。 ３ 変流器の２次巻線１０をそれぞれ１つの増幅
   器１６の入力側に接続し、前記増幅器の出力側
   を、負帰還巻線１７を介して共通の出力側１８に
   接続した特許請求の範囲第２項記載の回路。 ４ 変流器の２つの２次巻線１０の差電流を増幅
   器１６の入力側に供給し、前記増幅器の出力側
   を、２つの直列接続された負帰還巻線１７を介し
   て共通の出力側に接続した特許請求の範囲第２項
   記載の回路。 ５ 変流器の２次巻線１０の差電流を増幅器１６
   の入力側に供給し、前記増幅器の出力側を、並列
   接続された負帰還巻線１７を介して共通の出力側
   １８に接続した特許請求の範囲第２項記載の回
   路。 ６ シリンダ形の測定電極と前記測定電極の両側
   に同軸に設けられたシールド電極とを用いてケー
   ブルの固有容量を測定する装置であつて、ケーブ
   ルを軸線方向で前記電極を通して案内し、前記電
   極とケーブル心線との間に交流電圧を加え、前記
   測定電極とケーブル心線との間を流れる容量性の
   電流を測定する装置において、変流器を設け、前
   記変流器の還状コア９を、測定電極６とそれぞれ
   １つのシールド電極５との間の部分で電極５，６
   に対して同軸に設け、かつ前記変流器の出力側１
   ０を相互に接続したことを特徴とする装置。 ７ シールド電極５をそれぞれ隣接する還状コア
   を外部から包囲する導体４を介して、直接に測定
   電極６に接続した特許請求の範囲第６項記載の装
   置。 ８ 導体４を、電極５，６を包囲するＵ字形の断
   面を有する導体リングとして構成した特許請求の
   範囲第６項記載の装置。 ９ 還状コア９を電極５，６の内側で前記電極と
   ケーブル１２，１３との間に設けた特許請求の範
   囲第６項記載の装置。