JPH03195976A - 表面電位測定装置 - Google Patents

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］ この発明は、表面電位測定装置に関し、さらに詳しくは
、被測定表面までの距離の変動によって生じる出力変動
を低減した表面電位測定装置に関する。

［従来の技術］ 従来の表面電位測定装置の一例を第６図に示す。

この表面電位測定装置５１は、被測定表面Ｂに検知電極
２を対向させ、１　ｋ）ｆｚの発振器３により駆動され
る圧電音叉４で前記検知電極２を振動させ、検知電極２
に生じる電荷変動をアンプ５７で検出し、出力信号ＶＯ
とするものである。５は、被測定表面Ｂの電位を等測的
に表わした電源である。

この表面電位測定装ｖ１５１では、第７図に実線で示す
ように、表面電位が大きい程、出力信号ＶＯも大きくな
るため、出力信号Ｖｏがら逆に表面電位を知ることが出
来る。

ところが、出力信号■０は、被測定表面Ｂの表面電位ば
かりでなく、第８図に示すように、被測定表面Ｂと検知
電極２の間の距１Ｉ３１ｄによっても変化する。

このため、距離ｄを一定に保つが、距離ｄの変動による
出力信号■０の変動を補正する必要がある。

距離ｄを一定に保つのは困難であるため、距離ｄの変動
による出力信号■０の変動を補正するための手段が従来
から種々提案されている。

例えば、特開昭６２〜１６３９７９号公報や特開昭６０
−１５２９５９号公報には、複数の検知電極を設け、２
つの検知電極で各々得られる測定信号の差に基づいて距
離による出力変動の補正を行う技術が開示されている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来の距離による出力変動を補正する機能を備えた
表面電位測定装置は、複数の検知電極や。

複雑な信号処理回路を必要とし、構成が複雑になると共
に、小型化できない問題点がある。

そこで、この発明の目的は、簡単かつ小型化しうる構成
で、距離による出力変動による出力変動の補正を行える
ようにした表面電位測定装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ この発明の表面電位測定装置は、被測定表面に対向して
配置された検知電極に生じる電荷変動に基づき前記被測
定表面の電位を検出する表面電位測定装置において、電
位検出信号の周波数より充分高い周波数の交流信号を被
ｆｌｐＪ定表面と検知電極の間に印加する交流信号印加
手段と、検知電極から得た測定信号から電位検出信号と
交流信号とを周波数帯域により分離する信号分離手段と
、分離された電位検出信号を増幅するとと共に分離され
た交流信号により増幅度を制御される増幅手段とを構成
上の特徴とするものである。

［作用］ この発明の表面電位測定装置では、被測定表面の電位に
応じた電位検出信号を取り出すための検知電極に、距Ｍ
　１ｌｌｌｌ定用の交流信号を印加する。

交流信号の周波数は、電位検出信号の周波数よりも充分
高いため、両者は相互に影響を与えない。

検知電極で得られる交流信号の大きさは、被測定表面と
検知電極の間に形成される静電容量に応じて変化するが
、この静電容量は距離に応じて変化するため、結局、交
流信号の大きさが距離に応じて変化することなる。

検知電極で得られる測定信号は、電位検出信号と交流信
号とが重畳された信号であるが、両者は周波数帯域が異
なるため、信号分離手段により容易に分離できる。

電位検出信号は、増幅手段により増幅され、出力信号と
なる。

増幅手段の増幅度は、交流信号により制御されている。

すなわち、距離が大きくなって交流信号が小さくなると
増幅度が大きくなるように制御される。

すると、距離が大きくなって電位検出信号が小さくなっ
ても、増幅度が上がるため、結局、出力信号には距離に
よる影響を生じないことになる。

従って、距離の影響を受けずに表面電位を測定できるよ
うになるが、複数の検知電極を要さず、また、分離手段
も簡単なフィルタにより構成できるから、簡単かつ小型
の構成となる。

［実施例］ 以下、図に示す実施例に基づいてこの発明をさらに詳し
く説明する。なお、これによりこの発明が限定されるも
のではない。

第１図は、この発明の一実施例の表面電位測定装置１を
示すブロック図である。

検知電極２は、被測定表面Ｂに対向して設置され、１　
ｋＨｚの発振器３に駆動される圧電音叉４で振動させら
れている。

また、検知電極２は、コンデンサＣ１を介して、１００
　ｋＨｚの発振器６に接続されており、被測定表面との
間に、１００　ｋＨｚの交流信号が印加されている。

そこで、検知電極２で得られる信号は、被測定表面Ｂの
表面電位（図中の電源５はこの表面電位を表わしている
）により生じる１　ｋＨｚの電位検出信号と、被測定表
面Ｂと検知電極２の間に形成される静電容ｆｉｔ　Ｃｘ
および抵抗Ｒ１の並列回路と前記コンデンサＣ１とで分
圧された交流信号の重畳された信号となる。

この電位検出信号と交流信号の重畳された信号は、電界
効果トランジスタＴＲでインピダンス変換および増幅さ
れ、コンデンサＣ２により交流分が取り出され、ＡＣア
ンプ７でさらに増幅されて、第２図示す如き測定信号Ｖ
ｉとなる。なお、図の実線は１００　ｋＨｚ、破線は１
　ｋＨｚである。

測定信号Ｖｉは、１　ｋＨｚ近傍の通過領域をもつバン
ドパスフィルタ８および１００ｋＨｚ近傍に通過領域を
もつバンドパスフィルタ１０とに人力される。

そこで、１ｋＨｚのバンドパスフィルタ８からは、電位
検出信号だけが取り出され、ピークホールダＤＣアンプ
９で直流化され、へＧＣアンプ１２で増幅され、出力信
号ｖＯとして出力される。

一方、１００ｋＨｚのバンドパスフィルタ１０からは交
流信号だけが取り出され、ピークホールダＤＣアンプ１
１で直流化され、ＡＧＣアンプ１２のゲインコントロー
ル信号となる。

ピークホールダＤＣアンプ９から出力される直流化した
電位検出信号Ｖａは、第３図に示すように、被測定表面
Ｂと検知電極２の間の距離ｄによって変化する。

一方、ピークホールダＤＣアンプ１１から出力される直
流化された交流信号ｖｂも、第４図に示すように、距離
ｄによって変化する。

そして、ＡＧＣアンプ１２は、前記直流化された交流信
号ｖｂが小さくなるほどゲインを大きくする。

すると、距離ｄが大きくなることにより直流化された電
位検出信号Ｖａが小さくなる分を補償するようにＡＧＣ
アンプ１２のゲインが上がるため、結局、第５図に示す
ように、出力信号ＶＯは、距離ｄに依存せずほぼ一定と
なる。第５図では、２ｍｍから４關の間において、出力
電圧■０は距ｆｉｄの影響を受けていない。

従って、被測定表面Ｂと検知電極２の間の距離が変動し
ても、これに影響されずに表面電位を測定できるように
なる。

なお、ＡＧＣアンプ１２としては、ＤＣアンプのフィー
ドバックループ中に設置したＦＥＴのコンダクタンスを
前記直流化した交流信号ｖｂで制御するものや、掛は算
回路を用いることが出来る。

また、ＡＤコンバータとデジタル演算器を用いることも
できる。

［発明の効果］ この発明の表面電位測定装置によれば、簡単かつ小型の
構成により、距離に依存せずに表面電位を測定できるよ
うになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の表面電位測定装置の一実施例のブロ
ック図、第２図は第１図の実施例において検知電極で得
られる信号の説明図、第３図は直流化した電位検出信号
と距離の関係を示す特性図、第４図は直流化した交流信
号と距離の関係を示す特性図、第５図は出力信号と距離
の関係を示す特性図、第６図は従来の表面電位測定装置
の一例のブロック図、第７図は第６図の従来装置におけ
る表面電位と出力信号の大きさの関係を示す特性図、第
８図は第６図示す従来装置における距離と出力信号の大
きさの関係を示す特性図である。 （符号の説明） １・・・表面電位測定装置 ２・・・検知電極 ３・・・１　ｋＨｚの発振器 ４・・・圧電音叉 ６・・・１００　ｋＨｚの発振器 ８・・・１　ｋＨｚのバンドパスフィルタ１０・・・１
００　ｋＨｚのバンドパスフィルタ１２・・・ＡＧＣア
ンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被測定表面に対向して配置された検知電極に生じる
   電荷変動に基づき前記被測定表面の電位を検出する表面
   電位測定装置において、電位検出信号の周波数より充分
   高い周波数 の交流信号を被測定表面と検知電極の間に印加する交流
   信号印加手段と、検知電極から得た測定信号から電位検
   出信号と交流信号とを周波数帯域により分離する信号分
   離手段と、分離された電位検出信号を増幅するとと共に
   分離された交流信号により増幅度を制御される増幅手段
   とを具備したことを特徴とする表面電位測定装置。