JPS603566A - 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】 （ａ）　発明の技術分野 この発明は、帯電面の表面電位をプローブによる静電結
合でピックアップし、プローブ側に構成した帰還回路で
帯電面の表面電位と同じ電位を取り出すようにした表面
電位測定装置についてのものである。

このような場合に使用している従来装置の構成図の一例
を第１図に示す。第１図は、電源１により帯電した帯電
面２の表面電位をプローブ３から高圧増幅回路９までの
回路で置換し、帯電面２の表面電位を電圧計１０で直読
できるようにしたものである。

プローブ３には音さを内蔵しており、発振回路４の発振
周波数でプローブ３内の音さを振動させておく。発振回
路４の発振周波数は、通常数百ヘルツにする。

とのプローブ３を帯電面２と静電結合させると、帯電面
２０表百雷位は帯電面２とプローブ３の間の電位差に比
例した交流電圧に変換される。

プローブ３の出力は増幅回路５で増幅され、トランス６
Ａを介して同期検波回路７に入る。

同期検波回路７は増幅回路５からの交流電圧の位相と同
期してオンオフし、帯電面２の表面電位に比例した整流
出力を取り出す。

同期検波回路７の出力は、高利得の積分回路８る。

高圧増幅回路９の出力は帯電面２の表面電位と同極性に
なるように構成されており、増幅回路５の信号アースに
帰還される。プローブ３、発振回路４および増幅回路５
の信号アースはトランス６Ａ・６Ｂで絶縁されており、
高圧増幅回路９からの帰還電圧が帯電面２の表面電位と
等しくなると、プローブ３の入出力間の電位差はな（な
り、プローブ３からは出力がでなくなる。

この状態では、積分回路８の出力はホールド状態になり
、このときの高圧増幅回路９の出力電圧は帯電面２の表
面電位と同じになる。したがって、電圧計１０で帯電面
２の表面電位を直読することができる。

′（Ｃ）従来技術の問題点 第１図の帯電面２の表面電位がステップ吠に変化した場
合、プローブ３から高圧増幅回路９までの出力レスポン
スは、プローブ３の検出感度と増幅回路５の利得に比例
する。したがって、プローしかし、帯電面２の表面電位
とプローブ３の電位差が等しくなったとき、増幅回路５
の利得が大きすぎると測定系全体でハンチング現象をお
こし、正確な測定ができなくなるという問題がある。

一方、プローブ３の検出感度は帯電面２との距Ｉｌｌ　
Ｌにほぼ反比例する。すなわち、プローブ３の検出感度
は距離りが短ければ大となり、距離りが長くなれば小に
なる。

このため、従来は距離りに対応した最適のレスポンスが
得られるように、増幅回路５の利得を調整しているが、
操作が複雑になるという問題がある。

（ｄ）　発明の目的 この発明は、第１図の増幅回路５に可変利得増幅回路を
採用し、例えば測定開始時のように帯電。

′き 面２とプローブ３の電位差が大きい場合は利得を大にし
て応答時間を短くし、電位差が少なくなったときは利得
を小にして装置全体が安定に動作すプ３の検出感度を上
げるか、増幅回路５の利得を（ｅ）　発明の実施例 まず、第１図の増幅回路５に対するこの発明による実施
例回路図を第２図に示す。

第２図の５１と５２は入力端子、５８は入力抵抗、５４
と５５は帰還抵抗、５Ｇと５７はダイオード、５８は増
幅器、５９は出力端子である。

従来の増幅回路には、第２図のダイオード５６とダイオ
ード５７がなく、帰還抵抗５４・５５は１本になってい
る。

すなわち、第２図は従来回路の帰還抵抗を２つの直列抵
抗５４・５５に分け、その中間の接続点と入力端子５２
０間にダイオード５６・５７を接続したものである。ダ
イオード５６・５７は互いの極性が逆になるように２つ
のダイオードを並列接続にしたもので、リミッタの役目
をする。

次に、第２図の利得特性の一例を第３図に示す。

第２図の横軸は入力レベル、縦軸は利得である。

第３図（イ）のように入力レベルが小さいときは、るよ
うにしたものである。

このため、帰還抵抗５４・５５による負帰還量が大きく
、増幅器５８の利得は小さい。

これに対し、第３図（ロ）のように入力レベルが大きく
なると、増幅器５８の出力レベルも大きくなるので第２
図のダイオード５６・５７はオンの状態になる。このた
め、抵抗５４・５５の中間点はダイオード５６・５７で
信号アースである端子５２側と導通するようになり、負
帰還量が小さくなって増幅器５８の利得は大になる。

したがって、最初に帯電面２にプローブ３を近づけて測
定しようとするときは、第１図の増幅回路５に対する入
力レベルは大きいので、第３図（ロ）のように増幅器５
８の利得が大になり、出力レスポンスは速い。

高圧増幅回路９の出力が帯電面２の表面電位に近づいて
くると、第１図の増幅回路５に対する入力レベルは小さ
くなっていくので、第３図（イ）のように増幅器５８の
利得は小さくなり、装置全体が性の一例を第４図に示す
。第４図の横軸は帯電面２とプローブ３０間の距ＦＪＩ
ｔＬ　、縦軸は出力レスポンスである。

第４図（ハ）は第１図の増幅回路５に入出力特性がリニ
ヤな回路を使用した従来装置のレスポンスであり、レス
ポンスは距１４ｉｔ　Ｌに比例して長くなっている。

第４図（ニ）は第１図の増幅回路５に第２図・第３図の
この発明による実施例回路を使用した場合のレスポンス
であり、距離りにあまり関係なくレスポンスは速い。

（ｆ）　発明の効果 この発明によれば、第１図の増幅回路５に可変利得増幅
回路を採用しているので、従来装置では必要とされた距
離Ｉ７の設定や利得調整などの作業が不要になり、測定
のためのレスポンスが速く、かつ安定に動作する表面電
位測定装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の構成図の一例を示す図、第２図は第
１図の増幅回路５に対するこの発明による実施例回路図
、 第３図は第２図の利得特性の一例を示ず図、第４図は第
１図〜第３図による出力レスポンス特性の一例を示す図
。 １・・・・・・電源、２・・・・・・帯電面、３・・・
・・・プローブ、４・・・・・・発振回路、５・・・・
・・増幅回路、６Ａ・６Ｂ・・・・・・トランス、７・
・・・・・同期検波回路、８・・・・・・積分回路、９
・・・・・・高圧増幅回路、１０・・・・・・電圧計、
５１・・・・・・入力端子、５２・・・・・・入力端子
、５３・・・・・・入力抵抗、５４・・・・・・帰還抵
抗、５５・・・・・・帰還抵抗、５６・・・・・・ダイ
オード、５７・・・・・・ダイオード、５８・・・・・
・増幅器、５９・・・・・・出力端子。 代理人　弁理士　小　俣　欽　司 第１図 ”仙汗護■−９ 第３図 →　入カレへ１３し 第４図 １邑す慄し

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　プローブ、発振回路、増幅回路、同期検波回路、
   積分回路、高圧増幅回路で帰還回路を構成し、帯電面に
   前記プローブを近づけ、前記帯電面の表面電位を測定す
   る表面電位測定装置において、前記増幅回路の帰還抵抗
   を２つの直列抵抗に分け、互いの極性が逆になるように
   並列に接続したダイオードの組を前記帰還抵抗の中間の
   接続点と信号アースの間に接続することを特徴とする表
   面電位測定装置。