JPH08146064A

JPH08146064A - 電流プローブ

Info

Publication number: JPH08146064A
Application number: JP29135194A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Hatakeyama; 賢一畠山; Tsuneo Tsukagoshi; 常雄塚越; Koichiro Masuda; 幸一郎増田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1994-11-25
Filing date: 1994-11-25
Publication date: 1996-06-07
Anticipated expiration: 2012-07-09
Also published as: JP2629622B2

Abstract

(57)【要約】【目的】電子機器の金属筐体表面に当該筐体内部から
電流が漏れ出してくる箇所を簡便に見つけることができ
る電流プローブを提供すること。【構成】ドーナツ形に形成された導電性の底板１１及
び天板１２の各対応する円周部を導電性の内円筒１４及
び外円筒１３により短絡して成るプローブ本体１と、こ
のプローブ本体１の前記底板１１又は当該底板１１近傍
に円周状に設けられたスリット２と、このスリット２の
両側に接続された出力端子３と、前記底板１１の外部表
面を全面的に被覆する絶縁部材４とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電流プローブに係り、
特に、金属筐体表面における高周波電流を検出する電流
プローブに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子機器の金属筐体には、当該筐体内部
の電気回路で発生した高周波電流が漏れ出し、この漏れ
電流が筐体から放射する電磁波の波源となる。このよう
な放射電磁波は他の機器に障害を与える原因となるので
抑制することが望ましい。そのため、筐体表面への電流
の湧き出し口を先ず同定することが必要となっている。

【０００３】金属面上の電流密度Ｊと磁界Ｈは、Ｈ＝−ｎ×Ｊ・・・・・（１）で表される。ここで、Ｊ及びＨはベクトルであり、ｎは
金属面に外向きの単位法線ベクトルである。また、×は
外積を表す。一般に金属面上を流れる電流の計測はこの
式を利用して行われており、図８に示すように金属面５
１に極く近いところで磁界Ｈをループセンサ５２で測定
し、当該ループの向きからＨの方向を定め、その出力か
らＨの振幅を求める。そして、（１）式により電流密度
ベクトルＪを求める。この方法は、例えば、電子機器の
金属筐体における電流分布を求めることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例にあっては、筐体表面への高周波電流の湧き出し口
を見つけるにはかなり広い範囲で測定した電流分布から
電流湧き出し口を探らなければならない不都合があり、
もっと簡便に電流湧き出し口を見つける方法が望まれて
いた。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、特に、電子機器の金属筐体表面に内部から電
流が漏れ出してくる箇所を簡便に見つけることができる
電流プローブを提供することを、その目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、ドーナツ形に形成された導電性の底板及び天板の各
対応する円周部を導電性の内円筒及び外円筒により短絡
して成るプローブ本体と、このプローブ本体の底板又は
当該底板近傍に円周状に設けられたスリットと、このス
リットの両側に接続された出力端子と、底板の外部表面
を全面的に被覆する絶縁部材とを備える、という構成を
採っている。

【０００７】請求項２記載の発明では、内円筒の内側に
導電性の円柱部材を設け、この円柱部材の一端と天板と
の間を金属部材で密閉すると共に、当該円柱部材の底板
側を絶縁部材により被覆した、という構成を採ってい
る。

【０００８】請求項３記載の発明は、スリットを、外円
筒に設ける、という構成を採っている。

【０００９】請求項４記載の発明は、請求項２記載の発
明において、スリットを内円筒に設ける、という構成を
採っている。

【００１０】請求項５記載の発明は、内円筒と外円筒と
の間の一部又は全体に磁性体を充填した、という構成を
採っている。

【００１１】請求項６記載の発明は、磁性体は、ＮｉＺ
ｎ系フェライト若しくはＭｎＺｎ系フェライト燒結体又
はこれらの粉末を混合した混合材である、という構成を
採っている。

【００１２】これらにより、前述した目的を達成しよう
とするものである。

【００１３】

【作用】請求項１又は２記載の電流プローブは、底板を
被測定筐体の表面に当接させて使用し、出力端子にはス
ペクトルアナライザ等の視認装置を接続する。ここで、
被測定筐体面上でプローブ本体を移動させると、当該筐
体に流れている高周波電流により誘導される磁界（電磁
波）がスリットを介してプローブ本体内部に導かれる。
そして、出力端子には、プローブ本体内部（内円筒と外
円筒との間）に発生する磁界の円周方向成分に比例した
出力電圧が誘起される。

【００１４】以下詳述すると、図１においてスリット上
の位置ｃ，ｄで示す２箇所より磁界がプローブ本体内部
に導かれるとすれば、この２箇所の磁界が同方向かつ同
振幅ならば、プローブ本体内の磁界は互いに打ち消しあ
い、この結果、出力電圧は０となる。一方、２箇所の磁
界が異方向又は異振幅ならば、これらの磁界の強さに比
例した出力電圧が誘起される。ここで、位置ｃ，ｄは、
スリット上の任意の位置であっても同一である。

【００１５】一般には、出力端子に誘起される電圧は、
図３において、スリットからプローブ本体内部に流入す
る磁界Ｈ_Iと、逆にスリットから外部に流出する磁界Ｈ_O
との差に基づいて定められる。スリットは被測定筐体の
表面にほぼ密着されることから、被測定筐体の表面にお
ける電流密度Ｊと磁界Ｈとの間には、前述の（１）式の
関係がある。このため、筐体表面においてスリットに対
応する円周の部分に流入する電流密度と、この円周部分
から流出する電流密度との差がプローブの出力電圧とし
て表れる。即ち、プローブの出力電圧Ｅは、Ｅ＝−ｊ２πｆμＨ_sum ・・・・・（２）と表される。ここで、ｆは電流の周波数、μはプローブ
本体内の透磁率、Ｈ_sumはプローブ本体内部に存在する
磁界の総量（円周方向成分）である。磁界の総量Ｈ_sum
は、プローブ本体内部に生じる磁界の互いに逆向きの成
分Ｈ⁺とＨ^-との和であり、例えば、成分Ｈ⁺は図１に示
す断面の符号Ａ部分から図の手前側に向かう成分であ
り、成分Ｈ^-は同符号Ａ部分から図の奥側に向かう成分
である。このため、以下のように表すことができる。Ｈ_sum＝Ｈ⁺−Ｈ^- ・・・・・（３）

【００１６】各成分Ｈ⁺，Ｈ^-は、それぞれスリットから
プローブ本体内に導かれるものである。ここに、Ｈ^-が
磁界Ｈ_Iによって導かれ、Ｈ^-が磁界Ｈ_Oによって導かれ
たとすれば、磁界Ｈ_I，Ｈ_Oを生ぜしめる電流密度をそれ
ぞれＪ^-，Ｊ⁺として、当該磁界Ｈ_I，Ｈ_Oと電流密度
Ｊ^-，Ｊ⁺との間には前述の（１）式に示す関係がある。
これより、Ｊ^-，Ｊ⁺もスリットが作る円の内部に流入す
る成分、および、この円から流出する成分であるという
ことになる。このため、電流プローブの出力電圧Ｅは、Ｅ＝Ｋ（Ｊ^-−Ｊ⁺）・・・・・（４）と表せる。ここで、Ｋは比例定数である。仮に、スリッ
トが作る円の半径が無限に小さいならば、Ｅ＝Ｋ▽_t・Ｊ・・・・・（５）と表せる。ここに、▽_t・Ｊは、筐体表面上の電流密度
Ｊの表面発散をとることを表している。

【００１７】筐体表面に穴や開口部がない滑らかな面で
あれば、筐体表面上のどの微小部分をとっても、この部
分に流入する電流と等量の電流が流出し、▽_t・Ｊ＝０
となり、出力電圧Ｅ＝０となる。即ち、筐体表面に電流
密度の不連続部が存在しなければ、電流密度の振幅が如
何に大きくても出力電圧Ｅは常に０である。一方、筐体
表面に何らかの原因で穴，開口部又は接触の不完全な溶
接部があり、かかる箇所から電流の湧き出しが生じてい
る場合には、この部分の電流密度が不連続となり、出力
電圧Ｅは０以外の値を持つようになる。

【００１８】このため、例えば図４に示すように、内部
に電磁波発生源を含む筐体の表面上をプローブ本体を移
動させると、出力電圧Ｅは、筐体表面に存する穴の部分
でのみ大きくなり、他の部分ではＥ＝０となる。

【００１９】請求項３記載の発明では、スリットの位置
に対応して外円筒に設けられた出力端子に出力信号線を
接続する。

【００２０】請求項４記載の発明では、内円筒に設けた
スリットへの外部磁界の進入が有効に防止される。

【００２１】請求項５記載の発明では、磁性体の透磁率
に対応して出力電圧が増幅される。

【００２２】請求項６記載の発明では、磁性体として透
磁率のＮｉＺｎ系フェライト若しくはＭｎＺｎ系フェラ
イトによる材料を用いることで、特に効率的に出力電圧
が増幅される。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図４に基
づいて説明する。

【００２４】図１において、プローブ本体１は、ドーナ
ツ形に形成された導電性の底板１１及び天板１２とを外
円筒１３及び内円筒１４により連結（接続）して形成さ
れている。具体的には、外円筒１３は、底板１１及び天
板１２の成すドーナツ形の各対応する外周を一体的に連
結している。一方、内円筒１４は、同ドーナツ形の各対
応する内周を一体的に連結している。これにより、プロ
ーブ本体内部には、一定の体積を有するドーナツ形の領
域が形成されている。

【００２５】内円筒１４の中心軸位置には、各円筒１
３，１４と長さがおよそ等しい導電性の円柱部材１５が
配設されている。この円柱部材１５の天板１２側は、金
属部材としての金属板により、当該天板１２と短絡され
ている。本実施例において、ドーナツ形の天板１２の開
口部は、前述の円柱部材１５との短絡により当該円柱部
材１５に接続された金属板１６で密封されている。実際
には、プローブ本体１と円柱部材１５及び金属板１６と
を含む全体が一金属部材から構成されている。

【００２６】底板１１には、この底板１１のドーナツ形
状に沿って円周状のスリット２が設けられている。この
スリット２は、本実施例において、底板１１のやや外よ
りに配設されている。このスリット２の両側には、出力
端子３が設けられている。図１では、出力端子３に出力
信号線が接続された状態を示している。また、底板１１
の外表面と円柱部材１５の当該底板１１側には、円形且
つシート（膜）状の絶縁部材４が施され、これにより、
全面的に被覆されている。被測定筐体１００と電流プロ
ーブ１０との間を絶縁するためである。

【００２７】本実施例において、スリット２の幅は１．
０ｍｍ、絶縁部材４のシート厚は０．５ｍｍに設定され
ている。これらの数値は実験的に定めたものであり、実
験の結果では、スリット幅は０．１ｍｍ〜２．０ｍｍ、
シート厚は２ｍｍ以下が望ましいことが明かとなった。
ここでは、シート状の絶縁部材４としてビニールシート
を用いたが、絶縁体であれば他の材料であっても良い。

【００２８】次に上記構成から成る電流プローブ１０の
使用状態及びその作用を図１乃至図４に基づいて説明す
る。

【００２９】本実施例の電流プローブ１０は、底板１１
を被測定筐体１００の表面に当接させて使用し、出力端
子３にはスペクトルアナライザ等の視認装置を接続する
（図示略）。ここで、被測定筐体面１００上でプローブ
本体１を移動させると、当該筐体１００に流れている高
周波電流により誘導される磁界（電磁波）がスリット２
を介してプローブ本体１内部に導かれる。そして、出力
端子３には、プローブ本体１内部（内円筒１４と外円筒
１３との間）に発生する磁界の円周方向成分に比例した
出力電圧Ｅが誘起される。

【００３０】以下詳述すると、図１においてスリット２
上の位置ｃ，ｄで示す２箇所より磁界がプローブ本体１
内部に導かれるとすれば、この２箇所の磁界が同方向か
つ同振幅ならば、プローブ本体１内の磁界は互いに打ち
消しあい、この結果、出力電圧Ｅは０となる。一方、２
箇所の磁界が異方向又は異振幅ならば、これらの磁界の
強さに比例した出力電圧Ｅが誘起される。ここで、位置
ｃ，ｄは、スリット上の任意の位置であっても同一であ
る。

【００３１】一般には、出力端子３に誘起される電圧Ｅ
は、図３において、スリット２からプローブ本体１内部
に流入する磁界Ｈ_Iと、逆にスリットから外部に流出す
る磁界Ｈ_Oとの差に基づいて定められる。スリット２は
被測定筐体１００の表面にほぼ密着されることから、被
測定筐体１００の表面における電流密度Ｊと磁界Ｈとの
間には、前述の（１）式の関係がある（従来例参照）。
このため、筐体１００表面においてスリット２に対応す
る円周の部分に流入する電流密度と、この円周部分から
流出する電流密度との差がプローブの出力電圧Ｅとして
表れる。即ち、プローブの出力電圧Ｅは、Ｅ＝−ｊ２πｆμＨ_sum ・・・・・（１２）と表される。ここで、ｆは電流の周波数、μはプローブ
本体１内の透磁率、Ｈ_su _mはプローブ本体１内部に存在
する磁界の総量（円周方向成分）である。磁界の総量Ｈ
_sumは、プローブ本体１内部に生じる磁界の互いに逆向
きの成分Ｈ⁺とＨ^-との和であり、例えば、成分Ｈ⁺は図
１に示す断面の符号Ａ部分から同図の手前側に向かう成
分であり、成分Ｈ^-は同符号Ａ部分から同図の奥側に向
かう成分である。このため、以下のように表すことがで
きる。Ｈ_sum＝Ｈ⁺−Ｈ^- ・・・・・（１３）

【００３２】各成分Ｈ⁺，Ｈ^-は、それぞれスリット２か
らプローブ本体１内に導かれるものである。ここに、Ｈ
⁺が磁界Ｈ_Iによって導かれ、Ｈ^-が磁界Ｈ_Oによって導か
れたとすれば、磁界Ｈ_I，Ｈ_Oを生ぜしめる電流密度をそ
れぞれＪ^-，Ｊ⁺として、当該磁界Ｈ_I，Ｈ_Oと電流密度Ｊ
^-，Ｊ⁺との間には前述の（１）式に示す関係がある。こ
れより、Ｊ^-，Ｊ⁺もスリット２が作る円の内部に流入す
る成分、および、この円から流出する成分であるという
ことになる。このため、電流プローブ１０の出力電圧Ｅ
は、Ｅ＝Ｋ（Ｊ^-−Ｊ⁺）・・・・・（１４）と表せる。ここで、Ｋは比例定数である。仮に、スリッ
ト２が作る円の半径が無限に小さいならば、Ｅ＝Ｋ▽_t・Ｊ・・・・・（１５）と表せる。ここに、▽_t・Ｊは、筐体１００表面上の電
流密度Ｊの表面発散をとることを表している。

【００３３】筐体１００表面に穴や開口部（図４中符号
Ｑ）がない滑らかな面であれば、筐体表面１００上のど
の微小部分をとっても、この部分に流入する電流と等量
の電流が流出し、▽_t・Ｊ＝０となり、出力電圧Ｅ＝０
となる。即ち、筐体１００表面に電流密度Ｊの不連続部
が存在しなければ、電流密度Ｊの振幅が如何に大きくて
も出力電圧Ｅは常に０である。一方、筐体１００表面に
何らかの原因で穴，開口部又は接触の不完全な溶接部
（図４中符号Ｑ）があり、かかる箇所から電流の湧き出
しが生じている場合には、この部分の電流密度Ｊが不連
続となり、出力電圧Ｅは０以外の値を持つようになる。

【００３４】このため、例えば図４に示すように、内部
に電磁波発生源Ｓを含む筐体１００の表面上をプローブ
本体１を移動させると、出力電圧Ｅは、筐体１００表面
に存する穴Ｑの部分でのみ大きくなり、他の部分では出
力電圧Ｅ＝０となるので、電流湧き出し口Ｑを極めて簡
便に見つけることができる。

【００３５】このように、本実施例によれば、被測定筐
体１００の表面からスリット２を介してプローブ本体１
内に流入する磁界と当該スリット２を介してプローブ本
体外に流出する磁界との差に対応してプローブ本体のス
リット間に誘起される電圧を出力端子から取り出すこと
により、この出力電圧の変動から、被測定筐体の電流湧
き出し口を極めて簡便に見つけることができる。また、
スリットを底板に設けたことから、外部磁界の影響によ
る測定誤差を防止することができる。

【００３６】次に、本発明の他の実施例を図５乃至図７
に基づいて説明する。

【００３７】図５に示す実施例は、プローブ本体１内の
全体に磁性体５を充填したもので、その他の構成は前述
の第１実施例と同一に構成されている。本実施例では、
磁性体５としてドーナツ状のＮｉＺｎ系フェライト燒結
体を用いた。出力電圧Ｅはプローブ本体１内の磁束密度
μＨに比例するので、プローブ本体１内に磁性体を充填
することにより、その透磁率μ倍に増幅された出力電圧
Ｅを得ることができ、前述の第１実施例の効果に加え、
電流プローブの感度向上を図ることができる。ここで、
本実施例の電流プローブを周波数約１ＭＨｚ以下の比較
的低周波数帯で用いる場合は、低周波で透磁率の大きい
ＭｎＺｎ系フェライトを磁性体５として使用しても良
い。また、約１００ＭＨｚ以上の高周波数帯でのみ使用
する場合は、燒結体では高周波で損失が大きくなるの
で、透磁率を小さくして高周波での損失を抑制したフェ
ライト粉末と樹脂との混合材を磁性体４として用いても
良い。

【００３８】図６に示す実施例は、スリット２２が外円
筒１３の底板１１近傍に設けられており、その他の構成
は図５に示す実施例と同一となっている。本実施例の構
成を用いて試験を行った結果、図５に示す実施例と同等
の出力を得ることができた。このようにしても図１又は
図５に示す実施例と同一の作用効果を奏する他、出力端
子３への出力信号線の接続を容易にすることができる、
という利点がある。

【００３９】図７に示す実施例は、スリット３２が内円
筒１４の底板１１近傍に設けられており、その他の構成
は図５に示す実施例と同一となっている。本実施例の構
成を用いて試験を行った結果、図５に示す実施例と同等
の出力を得ることができた。このようにしても図１又は
図５と同様の作用効果を奏する他、測定誤差となる外部
磁界がスリット３２から進入するのを防止することがで
きる、という利点がある。

【００４０】ここで、上記各実施例では、円柱部材１５
及び金属板１６を含む構成を示したが、これらを含まな
い構成としても良い。

【００４１】

【発明の効果】本発明は、以上のように構成され機能す
るので、これによると、被測定筐体の表面からスリット
を介してプローブ本体内に流入する磁界と当該スリット
を介してプローブ本体外に流出する磁界との差に対応し
てプローブ本体のスリット間に誘起される電圧を出力端
子から取り出すことにより、この出力電圧の変動から、
被測定筐体の電流湧き出し口を極めて簡便に見つけるこ
とができる。また、スリットを底板に設けたことから、
外部磁界の影響による測定誤差を防止することができ
る。

【００４２】請求項３記載の発明では、スリットを外円
筒に設けたことから、出力端子への出力信号線の接続を
容易に行うことができ、使用上又は製造上の利益があ
る。

【００４３】請求項４記載の発明では、スリットを金属
部材により密封された内円筒の側に設けたことから、外
部磁界がスリットからプローブ本体内に進入することが
ほとんどなく、外部磁界が測定に誤差を生ぜしめる事態
を有効に防止することができ、これにより、安定した出
力を得ることができる。

【００４４】請求項５記載の発明では、プローブ本体内
の全体に磁性体を充填したことから、出力電圧を磁性体
の透磁率μ倍に増幅されるため、プローブの感度を向上
することができ、電流の湧き出し口の同定を確実に行う
ことができる。

【００４５】請求項６記載の発明では、磁性体をＮｉＺ
ｎ系フェライト若しくはＭｎＺｎ系フェライト燒結体に
よる材料としたことから、特に出力電圧を効率的に増幅
することができ、プローブの感度の飛躍的な向上を図る
ことができる。

【００４６】このように、電子機器の金属筐体表面に内
部から電流が漏れ出してくる箇所を簡便に見つけること
ができるという従来にない優れた電流プローブを提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す一部切り欠いた構成図
である。

【図２】図１に示す実施例のうち、特に底板の部分を示
す斜視図である。

【図３】図１に示す実施例の電流測定原理を説明する説
明図である。

【図４】図１に示す実施例の使用状態とその結果得られ
る出力電圧を示す説明図である。

【図５】本発明の第２の実施例を示す構成図である。

【図６】本発明の第３の実施例を示す構成図である。

【図７】本発明の第４の実施例を示す構成図である。

【図８】従来例を示す構成図である。

【符号の説明】

１，２１，３１プローブ本体２，２２，３２スリット３出力端子４絶縁部材５磁性体１０電流プローブ１１底板１２天板１３外円筒１４内円筒１５円柱部材１６金属部材（金属板）５１金属面５２ループセンサ１００被測定筐体（筐体）Ｑ電流湧き出し口（穴）Ｓ電磁波発生源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ドーナツ形に形成された導電性の底板及
び天板の各対応する円周部を導電性の内円筒及び外円筒
により短絡して成るプローブ本体と、このプローブ本体
の前記底板又は当該底板近傍に円周状に設けられたスリ
ットと、このスリットの両側に接続された出力端子と、
前記底板の外部表面を全面的に被覆する絶縁部材とを備
えていることを特徴とする電流プローブ。
【請求項２】前記内円筒の内側に導電性の円柱部材を
設け、この円柱部材の一端と前記天板との間を金属部材
で密閉すると共に、当該円柱部材の前記底板側を絶縁部
材により被覆したことを特徴とする請求項１記載の電流
プローブ。
【請求項３】前記スリットを、前記外円筒に設けたこ
とを特徴とする請求項１又は２記載の電流プローブ。
【請求項４】前記スリットを、前記内円筒に設けたこ
とを特徴とする請求項２記載の電流プローブ。
【請求項５】前記内円筒と外円筒との間の一部又は全
体に磁性体を充填したことを特徴とする請求項１又は２
記載の電流プローブ。
【請求項６】前記磁性体は、ＮｉＺｎ系フェライト若
しくはＭｎＺｎ系フェライト燒結体又はこれらの粉末を
混合した混合材であることを特徴とする請求項５記載の
電流プローブ。