電壓檢測裝置的制作方法

專利名稱：電壓檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及的是非接觸地對檢測對象的檢測對象交流電壓進行檢測的非接觸型 的電壓檢測裝置。
背景技術：
作為這種電壓檢測裝置，已知的有專利文獻1 日本、特許第3158063號公報(第 4-6頁、圖3)所公開的非接觸電壓測量裝置(以下，也稱為“電壓檢測裝置”)。該電壓檢測 裝置設有具有能夠將電線的絕緣物的一部分表面覆蓋的檢測電極及將檢測電極覆蓋的屏 蔽電極的檢測探針(傳感探頭)、和輸出規定頻率的信號的振蕩器，通過將振蕩器的信號附 加于檢測電極，而測量檢測電極與電線的導體之間的阻抗，并使用檢測用電阻器(電阻值 Rl)而測量因附加于導體上的電壓而引起的從檢測電極流出的電流，從而能夠從電流和阻 抗來測量被附加于導體上的電壓。具體地說，在該電壓檢測裝置中，首先，在打開檢測探針并經由檢測用電阻器將來 自振蕩器的信號附加于檢測電極上的狀態下，進行屏蔽電極與接地之間的靜電電容(以 下，為了說明而稱為“第一靜電電容”)的測量。由于檢測用電阻器的電阻值與第一靜電電 容的電抗相比小至能夠無視的程度，因此通過該測量而得到的第一靜電電容是從由振蕩器 輸出的信號電壓、檢測用電阻器的電阻值、由振蕩器輸出的信號的角頻率、以及檢測用電阻 的兩端電壓中算出的。接著，夾住電線關閉檢測探針，進行經由檢測用電阻器將來自振蕩器的信號附加 于檢測電極的狀態下的靜電電容(以下，為了說明而稱為“第二靜電電容”)的測量。通過這 樣，測量的第二靜電電容，成為上述的第一靜電電容、和檢測電極與電線間的靜電電容(以 下，為了說明而稱為“第三靜電電容”)的等效電容，由于檢測用電阻器的電阻值相比該等 效電容的電抗小至可以無視的程度，因此第二靜電電容從由振蕩器輸出的信號電壓、檢測 用電阻器的電阻值、由振蕩器輸出的信號的角頻率、以及檢測用電阻的兩端電壓被算出。另 外，通過從算出的第二靜電電容減去上述第一靜電電容，而算出第三靜電電容，也就是檢測 電極與電線的導體之間的靜電電容。接著，夾住電線關閉檢測探針，求出經由檢測用電阻器將來自振蕩器的信號附加 于檢測電極的狀態下的、因被附加于導體上的電壓而引起的檢測用電阻器的兩端電壓。從 導體側觀察的經由檢測用電阻器的電路的阻抗，是檢測用電阻器的電阻值與第三靜電電容 的電抗的加算值，但是，由于檢測用電阻器的電阻值與第三靜電電容的電抗相比小至可以
5無視的程度，因此上述阻抗成為第三靜電電容的電抗。通過這樣，由于檢測用電阻器中流通 的電流成為將附加于導體上的電壓以該電抗進行除算后的值，因此檢測用電阻器的兩端電 壓，成為檢測用電阻器中流通的電流乘以檢測用電阻器的電阻值后的值。該情況下，該檢測 用電阻器的兩端電壓，通過附加于導體上的電壓的角頻率、檢測電極與電線之間的第三靜 電電容、附加于導體上的電壓、以及檢測用電阻器的電阻值的各參數而被表示。因此，在電 壓檢測裝置中，將附加于導體上的電壓，從檢測用電阻器的兩端電壓、附加于導體上的電壓 的角頻率、檢測電極與電線之間的第三靜電電容、以及檢測用電阻器的電阻值中算出，并顯 示于顯示部。

發明內容
但是，在上述電壓檢測裝置中，存在下述的問題點。即，在該電壓檢測裝置中，必須 分別算出屏蔽電極與接地之間的靜電電容(上述第一靜電電容)、以及檢測電極與電線的 導體之間的靜電電容(上述第三靜電電容)，因此存在附加于導體上的電壓的檢測作業費 時費力這樣的問題點。本發明為了解決上述問題而被提出，其目的在于提供一種無需算出檢測電極與檢 測對象(上述例子中為電線的導體)之間的靜電電容，而能夠檢測出檢測對象的電壓的非 接觸型的電壓檢測裝置。采用本發明的話，能夠提供一種檢測出檢測對象中產生的檢測對象交流電流的電 壓檢測裝置，其特征在于，設有檢測電極、參照信號輸出部、檢測部、以及信號提取部；其 中，檢測電極與檢測對象相對而配設并與該檢測對象進行電容耦合，參照信號輸出部輸出 參照信號，檢測部被連接于檢測電極，同時，輸入參照信號并將根據檢測對象電流和參照電 流的兩電流值而振幅變化的檢測信號輸出，上述檢測對象電流是根據檢測對象交流電壓而 流通的電流，上述參照電流是根據參照信號而流通的電流，信號提取部以使檢測信號中包 含的參照信號的信號成分的振幅成為規定值那樣，而控制增益并放大檢測信號，從其結果 得到的放大檢測信號中提取檢測對象交流電壓的信號成分，并作為輸出信號而輸出。信號提取部能夠設有，以通過從參照信號輸出部輸出的參照信號和該放大檢測信 號的加算或減算，將該參照信號與該放大檢測信號所包含的參照信號的信號成分相抵消那 樣而控制增益的控制電路，和從放大檢測信號中將該信號所包含的參照信號的信號成分被 抵消的信號，作為檢測對象交流電壓的信號成分而輸出的電路。在這樣的構成中，檢測部在連接于與檢測對象進行電容耦合的檢測電極上的同 時，從參照信號輸出部輸入參照信號，并將根據基于檢測對象的檢測對象交流電壓而流通 的檢測對象電流和基于參照信號流通的參照電流的兩電流值而振幅變化的檢測信號輸出， 信號提取部在將檢測信號以規定的增益放大而生成放大檢測信號的同時，以通過從參照信 號輸出部輸出的參照信號和放大檢測信號的加算或減算，而能夠將參照信號與放大檢測信 號所包含的參照信號的信號成分抵消那樣控制增益，同時將檢測對象交流電壓的信號成分 從放大檢測信號中提取并作為輸出信號輸出。該情況下，在包含檢測對象與檢測電極之間的耦合電容(靜電電容)的一個電流 路徑上，流通有由參照信號產生的電流和由檢測對象交流電壓產生的電流，通過基于兩電 流的電壓成分(參照信號的信號成分和檢測對象交流電壓的信號成分)而構成檢測信號。
因此，電壓檢測裝置由于即使在檢測對象與檢測電極之間的耦合電容為未知的情 況下，對于檢測對象交流電壓的靈敏度也被控制為成為固定的靈敏度，也就是說輸出信號 所包含的檢測對象交流電壓的信號成分的振幅被控制為成為與檢測對象交流電壓的振幅 對應的大小，因此，通過檢測出輸出信號所包含的該電壓成分，無需進行耦合電容的算出也 能夠非接觸地檢測出檢測對象交流電壓。另外，除此之外，信號提取部也能夠設有，以規定值成為預先規定的固定值那樣而 控制增益的控制電路。在這樣的構成中，檢測部在被連接于與檢測對象進行電容耦合的檢測電極上的同 時，從參照信號輸出部輸入參照信號，并將根據基于檢測對象的檢測對象交流電壓而流通 的檢測對象電流和基于參照信號而流通的參照電流的兩電流值而振幅變化的檢測信號輸 出，信號提取部在將檢測信號以規定的增益放大而生成放大檢測信號的同時，以放大檢測 信號所包含的有關參照信號的信號成分的振幅成為固定那樣控制增益，同時將檢測對象交 流電壓的信號成分從放大檢測信號中提取并作為輸出信號輸出。該情況下，在包含檢測對象與檢測電極之間的耦合電容(靜電電容)的一個電流 路徑上，流通有由參照信號引起的電流和由檢測對象交流電壓引起的電流，通過基于兩電 流的電壓成分(參照信號的信號成分和檢測對象交流電壓的信號成分)而構成檢測信號。因此，電壓檢測裝置，由于信號處理部以放大檢測信號所包含的參照信號的信號 成分的振幅成為固定那樣控制對于絕緣檢測信號的增益而生成放大檢測信號，因此即使在 檢測對象與檢測電極之間的耦合電容為未知的情況下(無論耦合電容的電容值如何)，放 大檢測信號中包含的有關檢測對象交流電壓的信號成分的靈敏度也被控制為成為固定的 靈敏度，也就是說，輸出信號中包含的檢測對象交流電壓的信號成分的振幅被控制為成為 與檢測對象交流電壓的振幅對應的大小，因此，根據由該檢測對象交流電壓的信號成分構 成的輸出信號的振幅，能夠正確地對檢測對象交流電壓進行檢測。因此，該電壓檢測裝置能 夠節省算出檢測對象與檢測電極之間的耦合電容(靜電電容)的時間和精力(無需進行耦 合電容的算出)，而非接觸地對檢測對象交流電壓進行檢測。進而可以設有執行兩個判斷處理中的至少一個判斷處理的判斷部，其中，該兩個 判斷處理為檢測出檢測信號和放大檢測信號中的任意一種信號所包含的參照信號的信號 成分的電平，同時，在該檢測出的電平為規定電平以上時判斷為動作正常的判斷處理，和在 該檢測出的電平小于該規定電平時判斷為動作異常的判斷處理。在電壓檢測裝置正常地動作的狀態下，檢測電極與檢測對象進行電容耦合時，由 從參照信號輸出部輸出的參照信號產生的電流成分在檢測對象與檢測部之間流通，從而成 為由該電流成分產生的信號成分經常包含于檢測信號等以及放大檢測信號中的狀態。通過 這樣，作為一例通過將該正常動作時的檢測信號等或放大檢測信號中包含的參照信號的信 號成分(由參照信號產生的信號成分)的電平的下限值作為規定電平而預先算出，從而通 過判斷部在對檢測信號等以及放大檢測信號中的任意一個信號中包含的有關參照信號的 信號成分的電平進行檢測的同時，執行當該檢測出的電平在規定電平上時判斷為動作正常 的判斷處理，和當該檢測出的電平小于規定電平時判斷為動作異常的判斷處理中的至少一 個處理，操作員能夠根據該判斷處理的結果，進行電壓檢測裝置中的電壓的檢測操作是否 正常進行的診斷(判斷)。
另外，由于能夠使操作員辨別檢測出的檢測對象交流電壓是動作正常時的電壓還 是動作異常時的電壓，因此能夠提高對于檢測出的檢測對象交流電壓的可靠性。進而可以設有電源部，該電源部通過以來自參照信號輸出部的參照信號為基準電 壓的浮動電壓，而驅動檢測部。信號提取部能夠設有放大電路、同步檢波電路、控制電路；其中，放大電路將檢 測信號放大而生成放大檢測信號，同步檢波電路通過使用了從參照信號輸出部輸出的參照 信號的同步檢波，而檢測出表示該放大檢測信號或輸出信號中包含的參照信號的信號部分 的振幅的檢波信號，控制電路根據檢波信號控制放大電路的增益。由于能夠通過同步檢波正確地檢測參照信號的信號成分，因此能夠高精度地檢測 檢波信號。由此，能夠高精度地將輸出信號中包含的檢測對象交流電壓的信號成分的振幅 控制為固定，從而能夠進一步提高檢測對象交流電壓的檢測精度。在通過浮動電壓驅動檢測部的情況下，進而可以設有在將檢測部和信號提取部電 絕緣的狀態下，將檢測信號從檢測部傳送至信號提取部的絕緣部。通過作為基準電壓部使用例如保護電極，而能夠將檢測電極、浮動電源、檢測部 以及絕緣部收容于該保護電極內，并在浮動狀態下動作，因此能夠提高CMRR(Common Mode Rejection Ratio、共態抑制比)。由于通過浮動電壓驅動檢測部，因此設有電源部，且該電源部能夠作為向檢測部 供給各浮動電壓的構成，其中，上述電源部具有第一串聯電源電路和第二串聯電源電路，第 一串聯電源電路根據被供給參照信號輸出部和信號提取部的正電壓和負電壓中的該正電 壓，而生成相對于參照信號的電壓為固定的正電壓的第一浮動電壓，第二串聯電源電路根 據負電壓，生成相對于參照信號的電壓為絕對值等于第一浮動電壓的負電壓的第二浮動電 壓。通過采用這樣的構成，能夠避免使用蓄電池或變壓器等的高價部件，其結果是能 夠大幅度地降低產品成本。第一串聯電源電路可以設有連接于正電壓的第一電阻、從該第一電阻接收電流 的供給而進行動作的第一穩壓二極管，以及第一晶體管，該第一晶體管的集電極端子連接 于正電壓，同時，基極端子上被輸入第一穩壓二極管的穩壓電壓，而在發射極端子上生成第 一浮動電壓；第二串聯電源電路可以設有連接于負電壓的第二電阻、從該第二電阻接收 電流的供給而進行動作的第二穩壓二極管、以及第二晶體管，該第二晶體管的集電極端子 連接于負電壓，同時，基極端子上被輸入上述第二穩壓二極管的穩壓電壓，而在發射極端子 上生成上述第二浮動電壓。通過由電阻、穩壓二極管以及晶體管分別構成第一串聯電源電路以及第二串聯電 源電路，而能夠以少的部件件數、簡單且廉價地構成各串聯電源電路。為了將參照信號的信號成分被抵消的信號作為檢測對象交流電壓的信號成分提 取，信號提取部能夠設有加法電路或減法電路，其中，加法電路通過加算，將從參照信號輸 出部輸出的參照信號與參照信號的信號成分抵消并輸出輸出信號，減法電路通過減算，將 從參照信號輸出部輸出的參照信號與參照信號的信號成分抵消并輸出輸出信號。 采用該構成的話，能夠通過可以由加法電路或減法電路這樣的電路而簡單地構成 的電路，將參照信號的信號部分與參照信號抵消并將輸出信號輸出。因此，能夠在謀求裝置
8構成的簡化的同時，確實地輸出輸出信號。為了從放大檢測信號提取至少將參照信號的頻率成分除去的信號成分，信號提取 部可以設有將檢測對象交流電壓的信號成分從放大檢測信號提取并輸出的濾波器。通過采用使用濾波器從放大檢測信號提取檢測對象交流電壓的信號成分的構成， 能夠在構成簡單的同時，以低成本生成輸出信號。為了控制對于信號提取部中的檢測信號的增益，可以設有將從參照信號輸出部輸 出的參照信號的振幅改變并向信號提取部輸出的振幅變更部。采用該構成的話，在使變更后的參照信號的振幅相對于變更前的參照信號的振幅 的倍率為k時，能夠通過使由檢測對象交流電壓的信號成分構成的輸出信號的振幅為1/k 倍，而對檢測對象交流電壓進行檢測。因此，通過改變該倍率k，能夠擴大檢測對象交流電壓 的檢測范圍。進而，可以設有根據輸出信號對檢測對象交流電壓進行檢測的處理部。采用該構 成的話，例如能夠對處理部以一定的間隔檢測檢測對象交流電壓，或將檢測出的檢測對象 交流電壓作為波形顯示于顯示裝置等，從而能夠提高便利性。該情況下，處理部能夠根據輸出信號算出檢測對象交流電壓的電壓值。通過這樣， 能夠正確地檢測(測量)檢測對象交流電壓。參照信號輸出部，能夠采用設有生成方波的方波生成電路和將該方波積分而作為 積分方波輸出的積分電路的構成，其中，積分方波作為參照信號而被向檢測部輸出，方波作 為參照信號而被向信號提取部輸出。采用該構成的話，通過使用邏輯電路等而簡單地構成方波生成電路，能夠在使參 照信號輸出部整體的構成變得簡單的同時，使基于參照信號而流通的參照電流，成為與從 參照信號輸出部向信號提取部輸出的方波相同的方波。通過這樣，能夠在將裝置構成(具 體為參照信號輸出部整體的構成)形成為簡單的構成的同時，在信號提取部中，能夠將參 照信號與放大檢測信號中包含的參照信號的信號部分確實地抵消(消除)，從而能夠將檢 測對象交流電壓的信號成分從放大檢測信號中確實地提取并作為輸出信號輸出。除此之外，參照信號輸出部設有生成偽噪聲的偽噪聲生成電路，偽噪聲也可以作 為參照信號而被向檢測部和信號提取部輸出的構成。通過使用偽噪聲作為參照信號，能夠變得難以受干擾(噪聲)的影響。能夠使用多個本發明的電壓檢測裝置，構成線路電壓檢測裝置。也就是說，能夠設 有對作為檢測對象的多個電路中分別產生的交流電壓進行檢測的多個電壓檢測裝置，和算 出通過多個電壓檢測裝置而檢測出的交流電壓的差分電壓，從而求出多個電路之間的線路 電壓的算出部，作為多個電壓檢測裝置，分別使用上述的電壓檢測裝置。即使在作為檢測對象的電路與對應該電路的檢測電極之間的耦合電容為未知的 情況下，也無需算出電路與檢測電極之間的耦合電容(靜電電容)，而能夠非接觸且正確地 檢測線路間的線路電壓。


在此，參照以下附圖，對本發明的具體實施形態示以示例進行描述。圖1是本發明的第一實施形態涉及的電壓檢測裝置的結構圖。
圖2是圖1所示電壓檢測裝置中的浮動電路部的電路圖。圖3是圖1所示電壓檢測裝置中的放大電路的電路圖。圖4是本發明的第二實施形態涉及的電壓檢測裝置的結構圖。圖5是圖4所示電壓檢測裝置中的檢測部的電路圖。圖6是能夠取代圖1或圖4所示電壓檢測裝置中的參照信號輸出部而使用的、與 圖1以及圖4所示的不同的其他參照信號輸出部的框圖。圖7是能夠取代圖1或圖4所示電壓檢測裝置中的參照信號輸出部而使用的、與 圖6所示的亦不同的其他參照信號輸出部的框圖。圖8是使用圖1所示的電壓檢測裝置的線路電壓檢測裝置的框圖。圖9是使用圖4所示的電壓檢測裝置的線路電壓檢測裝置的框圖。圖10是設有與圖1或圖4所示電壓檢測裝置中的電源部不同的電源部的電壓檢 測裝置的浮動電路的框圖。圖11是圖10所示浮動電路部中的電源部的電路圖。圖12是不使用絕緣部的構成的浮動電路部和差動放大電路的電路圖。圖13是本發明的第三實施形態涉及的電壓檢測裝置的結構圖。圖14是本發明的第四實施形態涉及的電壓檢測裝置的結構圖。圖15是本發明的第五實施形態涉及的電壓檢測裝置的結構圖。圖16是本發明的第六實施形態涉及的電壓檢測裝置的結構圖。圖17是本發明的第七實施形態涉及的電壓檢測裝置的結構圖。圖18是從圖17所示的電壓檢測裝置中的反饋控制部輸出的電壓信號S4的頻率 特性圖。圖19是成為在圖17所示的電壓檢測裝置中的信號提取部中提取信號用的基準的 基準信號Sr的頻率特性圖。圖20是從圖17所示電壓檢測裝置中的浮動電路部輸出的絕緣檢測信號S2的頻 率特性圖。圖21是通過圖17所示電壓檢測裝置中的放大電路而生成的放大檢測信號S3的 頻率特性圖。圖22是從圖17所示電壓檢測裝置中的信號提取部輸出的輸出信號So的頻率特 性圖。
具體實施例方式以下，參照附圖對電壓檢測裝置以及線路電壓檢測裝置的實施形態進行說明。第一實施形態首先，參照附圖對本發明的第一實施形態涉及的電壓檢測裝置101進行說明。電壓檢測裝置101是非接觸型的電壓檢測裝置，如圖1所示，設有浮動(floating) 電路部2和主體電路部3，并構成為能夠以接地電勢Vg為基準而非接觸地檢測產生于檢測 對象4上的交流電壓Vl (檢測對象交流電壓)。如圖1所示，浮動電路部2設有保護電極11、檢測電極12、電源部13、檢測部14以 及絕緣部15。保護電極11使用導電性材料(例如金屬材料)，作為浮動電路部2中的基準電壓部而構成，其內部收容有檢測電極12、檢測部14以及絕緣部15。另外，如后述那樣，由 于絕緣部15具有將在其初級側電路輸入的信號以與初級側電路呈電絕緣的狀態從其次級 側電路輸出的功能，因此應該被保護電極11覆蓋的部位至少至初級側電路即可，但是也可 以采用對次級側電路也以保護電極11覆蓋的構成。另外，在本例中作為一例，在保護電極 11上形成有開口部(孔)11a。檢測電極12作為一例形成為平板狀，并以與保護電極11呈 非接觸的狀態，被配設于保護電極11內的與開口部Ila相對的位置上。另外，檢測電極12 在檢測交流電壓Vl時，如圖1所示那樣與檢測對象4進行電容耦合(通過靜電電容CO耦 合)ο電源部13，作為生成以保護電極11的電壓Vr為基準(零伏)的各種浮動電壓的 浮動電源而構成。另外，電源部13將生成的浮動電壓作為工作用電壓而對配設于保護電極 11內的各結構元件進行供給。在本例中作為一例，電源部13具備蓄電池和DC/DC交換器 (均未圖示)而構成，DC/DC交換器基于從蓄電池輸出的直流電壓而將各種浮動電壓(例如 電壓Vr為零伏時，相對于電壓Vr為正電壓的第1浮動電壓Vf+，以及相對于電壓Vr為其 絕對值與第1浮動電壓Vf+相等的負電壓的第2浮動電壓Vf-。以下，也簡稱為“浮動電壓 Vf+”、“浮動電壓Vf-”)作為工作用電壓而生成。另外，雖然未圖示，但是也可以采用取代 蓄電池，而通過變壓器從保護電極11的外部以被電絕緣的狀態向保護電極11內供給交流 電壓，并將該交流電壓在設置于保護電極11內的整流平滑部中變換為直流電壓而對DC/DC 交換器供給的構成。檢測部14在連接于檢測電極12的同時，從參照信號輸出部31輸入參照信號 Ss (參照信號Ss被附加)，并將振幅根據基于交流電壓Vl流通的檢測對象電流(由交流電 壓Vl產生的電流信號成分)Ivl、和基于參照信號Ss流通的參照電流(由參照信號Ss產生 的電流信號成分)Isl的兩個電流值而發生變化的檢測信號S 1輸出。具體地說，檢測部14 接收相對于保護電極11的電壓Vr為正電壓的浮動電壓Vf+和為負電壓的浮動電壓Vf-的 供給而啟動，并根據電流信號I (檢測電流)生成振幅根據交流的電勢差(Vl-Vr)而發生變 化的檢測信號Sl并輸出，其中，電流信號I以與交流電壓Vl與保護電極11的電壓Vr之間 的交流的電勢差(Vl-Vr)對應的電流值流通。該情況下，參照信號Ss被從后述的參照信號 輸出部31輸出(附加)至保護電極11。通過該構成，電壓Vr與參照信號Ss的電壓Vs — 致。這樣，上述電流信號I由因參照信號Ss產生的參照電流Isl和因交流電壓Vl產生的 檢測對象電流Ivl構成，基于該電流信號I的檢測信號Si，也由基于參照電流Isl的電壓信 號成分(以下稱為“參照電壓成分”)Vsl、和基于檢測對象電流Ivl的電壓信號成分(以下 稱為“檢測對象電壓成分”)Vvl構成。另外，檢測部14由于以按照參照信號Ss的電壓Vs 進行變動的保護電極11的電壓作為基準而啟動并生成檢測信號Si，因此，被包含于檢測信 號Sl中的參照電壓成分Vsl成為相對于參照信號Ss的電壓Vs為反相的信號。在本例中作為一例，檢測部14如圖2所示，包含積分電路21和放大電路22而形 成。積分電路21設有同相輸入端連接于保護電極11且反相輸入端連接于檢測電極12的 運算放大器21a、連接于運算放大器21a的反相輸入端和輸出端之間的電容器21b、以及與 電容器21b并聯的電阻21c。該情況下，電容器21b作為一例，以0. 01 μ F左右的電容器構 成，電阻21c由例如1ΜΩ左右的高電阻值的電阻構成。因此，在該積分電路21中，通過主 要在電容器21b上流通電流信號I，而在電流電壓變換操作的同時進行積分操作，生成電壓值與檢測對象4的交流電壓Vl和保護電極11的電壓Vr之間的交流的電勢差(Vl-Vr)成 比例地變化的電壓信號SO。另外，在該積分電路21中，僅通過電容器21b的話，存在著直流 附近的反饋量明顯下降而增益(gain)極端地增大，由于因偏置電流引起的偏置(offset) 而運算放大器21a飽和的危險，為了抑制因該飽和引起的動態范圍的下降，而配設有電阻 21c。放大電路22，將電壓信號SO以規定的放大率進行電壓放大而作為檢測信號Sl輸出。 另外，雖然未圖示，但是也可以將積分電路21，由例如將電流信號I變換為電壓信號的電流 電壓變換電路、和將該電壓信號積分而作為檢測信號Sl輸出的積分電路的兩個電路構成。絕緣部15，在輸入檢測信號Sl的同時進行電絕緣并作為絕緣檢測信號S2輸出。 具體地說，絕緣部15作為一例，采用光學絕緣元件(在本例子中，作為一例采用光耦合器) 而構成，將被輸入作為其初級側電路的發光二極管(未圖示)中的檢測信號Si，作為絕緣 檢測信號S2而從作為其次級側電路的光敏晶體三極管輸出。也就是說，絕緣部15將與檢 測信號Sl為同相、且振幅與檢測信號Sl的振幅成比例地進行變化的信號，作為絕緣檢測信 號S2而輸出。另外，也可以取代光耦合器，而使用初級側電路由發光二極管構成、且次級側 電路由FET (場效應晶體管)對構成的光MOS-FET (金屬氧化物半導體場效應晶體管)而構 成絕緣部15。該情況下，在絕緣部15中，其初級側電路接收浮動電壓Vf+、Vf-的供給而動 作。另外，檢測信號Sl為高頻率的交流的情況下，也可以使用變壓器構成絕緣部15。如圖1所示，主體電路部3設有參照信號輸出部31、信號提取部32、處理部33、存 儲部34以及輸出部35。該情況下，參照信號輸出部31生成以接地電勢Vg為基準而電壓 Vs以規定周期變化的振幅固定的參照信號Ss(頻率和振幅固定的交流信號。作為一例有 正弦波信號)，并向保護電極11輸出。通過這樣，保護電極11的電壓Vr被規定為參照信 號Ss的電壓Vs。也就是說，保護電極11的電壓Vr以與參照信號Ss的電壓Vs —致的狀 態按規定的周期進行變化。在本例中，采用了參照信號輸出部31將參照信號Ss直接向保 護電極11輸出的構成，但是由于參照信號Ss是交流信號，因此雖然未圖示，但是也可以構 成為參照信號輸出部31通過電容器將參照信號Ss向保護電極11輸出。另外，參照信號輸 出部31也向信號提取部32輸出參照信號Ss。另外，在同一圖中以虛線表示的振幅變更部 36，在本例中不被包含于主體電路部3中。因此，從參照信號輸出部31輸出的參照信號Ss 直接被輸入信號提取部32。另外，在本例中作為一例，參照信號Ss的頻率被規定為比檢測 對象4的交流電壓Vl的頻率高的頻率。該情況下，也可以將參照信號Ss的頻率規定為比 檢測對象4的交流電壓Vl的頻率低的頻率。信號提取部32作為一例，設有放大電路41、加法電路42、同步檢波電路43以及控 制電路44，以規定的增益將絕緣檢測信號S2放大而生成放大檢測信號S3，并以將放大檢測 信號S3中包含的參照信號Ss的信號成分及參照信號Ss能夠通過放大檢測信號S3與參照 信號Ss的加算或減算(在本例中為加算)而抵消那樣，控制將絕緣檢測信號S2放大時的 增益，同時，將交流電壓Vl的信號成分從放大檢測信號S3中提取(生成)并作為輸出信 號SO而輸出。該情況下，所謂放大檢測信號S3中包含的參照信號Ss的信號成分，是因基 于參照信號Ss的向保護電極11的輸出(附加)而被包含于檢測信號Sl的參照電壓成分 Vsl引起的信號成分(也就是放大檢測信號S3中包含的與參照信號Ss為相同頻率的信號 成分)。具體地說，放大電路41在輸入絕緣檢測信號S2的同時，以通過從控制電路44輸出的控制信號(具體為控制電壓)Sc的電平(直流電壓電平)而被規定的放大率(增益 可以是1以上也可以是小于1)放大絕緣檢測信號S2，而生成并輸出放大檢測信號S3。作 為一例，如圖3所示，放大電路41設有運算放大器41a、配設于運算放大器41a的反相輸 入端和接地電勢之間的可變電阻元件(在本例子中作為一例，為J-FET(Junction Field EffectTransistor 結型場效應晶體管。))41b、以及配設于運算放大器41a的反相輸入端 與輸出端之間的電阻41c而構成，其整體作為同相放大電路而構成。該情況下，可變電阻元 件41b的電阻值根據被輸入的控制信號Sc的電平而變化。因此，放大電路41在根據被輸 入的控制信號Sc的電平而使其放大率變化的同時，將絕緣檢測信號S2以該放大率放大而 作為放大檢測信號S3輸出。另外，作為可變電阻元件，電阻值根據從外部輸入的電壓而進 行變化的元件即可，也可以使用J-FET以外的元件或電路而構成。在本例中作為一例，可變 電阻元件41b構成為，在被輸入的控制信號Sc的電平增高時其電阻值減少，在控制信號Sc 的電平降低時其電阻值增加。通過該構成，放大電路41的放大率，在控制信號Sc的電平增 高時增加，在控制信號Sc的電平降低時減少。加法電路42，將在保護電極11上發生的電壓Vr作為基準信號Sr輸入(在本例 中，保護電極11上僅被附加參照信號Ss，因此基準信號Sr為參照信號Ss)的同時輸入放 大檢測信號S3，將兩個信號S3、Sr進行加算，并將通過加算得到的加算信號作為輸出信號 So輸出。該情況下如上述那樣，檢測信號Sl由相對于參照信號Ss為反相的參照電壓成分 Vsl、和與交流電壓Vl為同相的檢測對象電壓成分Vvl構成。因此，基于檢測信號Sl而生 成的絕緣檢測信號S2以及將絕緣檢測信號S2放大而生成的放大檢測信號S3，也由相對于 參照信號Ss為反相的信號成分、和與交流電壓Vl為同相的信號成分構成。因此，加法電路 42，通過執行兩個信號S3、Sr的加法處理，而執行將構成放大檢測信號S3的相對于參照信 號Ss為反相的信號成分(以下也稱為“反相信號成分”)以基準信號Sr (本例中為參照信 號Ss)進行抵消(消除)的處理。也就是說，加法電路42作為抵消電路發揮作用。該情況 下，輸出信號So中包含的與參照信號Ss為相同頻率的信號成分，在構成放大檢測信號S3 的反相信號成分的振幅與基準信號Sr的振幅為相同時被完全地消除(被消去)而被除去。 另一方面，與該參照信號Ss為相同頻率的信號成分，在構成放大檢測信號S3的反相信號成 分的振幅與基準信號Sr的振幅不同時殘留于輸出信號So，在構成放大檢測信號S3的反相 信號成分的振幅大于基準信號Sr的振幅時與參照信號Ss成為反相，在構成放大檢測信號 S 3的反相信號成分的振幅為基準信號Sr的振幅以下時與參照信號Ss成為同相。同步檢波電路43，在將輸出信號So和參照信號Ss輸入的同時，通過以參照信號 Ss將輸出信號So進行同步檢波，而生成并輸出檢波信號Vd。具體地說，同步檢波電路43通 過同步檢波，在電壓的絕對值與輸出信號So中包含的參照信號Ss的信號成分(具體為與 參照信號Ss為相同頻率的信號成分)的振幅的增減對應而增減，且輸出信號So中包含的 參照信號Ss的信號成分的相位與參照信號Ss的相位一致時(同相時)以及偏離180°時 (反相時)，生成并輸出極性不同的檢波信號Vd。在本例中作為一例，同步檢波電路43，生 成并輸出在輸出信號So中包含的規定的信號成分與參照信號Ss為同相時成為正極性(正 電壓)、在反相時成為負極性(負電壓)的檢波信號Vd。控制電路44，生成根據輸入的檢波信號Vd的極性而增減電壓的控制信號Sc，并向 放大電路41輸出。在本例中作為一例，控制電路44在輸入的檢波信號Vd為正極性時，使
13控制信號Sc的電平增高，另一方面在輸入的檢波信號Vd為負極性時，使控制信號Sc的電 平降低。通過以上的構成，在信號提取部32中，對于放大電路41的增益(放大率)的反饋 控制通過同步檢波電路43和控制電路44而被進行，控制電路44根據檢波信號Vd控制放 大電路41的放大率，以使構成放大檢測信號S3的反相信號成分(與參照信號Ss為相同頻 率的信號成分)的振幅變為固定(在本例中是與作為基準信號Sr而被輸入加法電路42的 參照信號Ss的振幅成為相同振幅)。通過這樣，構成放大檢測信號S3的反相信號成分的振 幅，與被輸入加法電路42的基準信號Sr(本例中為參照信號Ss)的振幅一致。因此，加法 電路42執行放大檢測信號S3及基準信號Sr的加法處理，將構成放大檢測信號S3的反相 信號成分以參照信號Ss抵消(消除)，生成并輸出輸出信號So,其中，輸出信號So由基于 因檢測對象4的交流電壓Vl產生的檢測對象電流Ivl的電壓成分(與交流電壓Vl為相同 頻率的信號成分)構成。該情況下，對應于檢測對象4與檢測電極12之間形成的靜電電容CO的大小，電流 信號I中所包含的參照電流Isl和檢測對象電流Ivl以相同比例變動，檢測信號Sl中包含 的參照電壓成分Vsl和檢測對象電壓成分Vvl也以相同比例進行變動。因此，關于構成放 大檢測信號S3的反相信號成分(與參照信號Ss為相同頻率的信號成分)以及與交流電壓 Vl為相同頻率的信號成分，兩成分也以相同比例進行變動，但是在信號提取部32中，通過 上述反饋控制，放大檢測信號S3以構成該信號S3的反相信號成分(與參照信號Ss為相同 頻率的信號成分)的振幅與基準信號Sr (本例中為參照信號Ss)的振幅一致那樣，通過放 大電路41而被生成。因此，在本例構成的電壓檢測裝置101中，基于輸出信號So所包含的 檢測對象電流Ivl的電壓成分，與靜電電容CO的大小無關地其振幅都呈與檢測對象4上產 生的交流電壓Vl的振幅對應的大小，理論上其振幅成為與檢測對象4上產生的交流電壓Vl 的振幅一致的狀態。處理部33，設有A/D變換器以及CPU(均未圖示)而構成，并執行將輸出信號So 的電壓波形(電平)通過規定頻率的抽樣時鐘進行抽樣并變換為數字數據Dl后存儲于存 儲部34的存儲處理、根據該數字數據Dl計算出交流電壓Vl的電壓算出處理、以及將算出 的交流電壓Vl輸出的輸出處理。存儲部34由ROM(只讀存儲器)或RAM(隨機存取存儲器) 等構成，預先存儲有在處理部33的電壓算出處理中被使用的電壓算出用圖表TB。關于該電 壓算出用圖表TB的制作程序，對其概要進行說明。作為一例，在將已知的電壓Vs (固定)的 參照信號Ss向保護電極11輸出并進行利用同步檢波電路43和控制電路44的反饋控制的 狀態下，通過使檢測對象4上產生的交流電壓Vl的振幅以規定的電壓步長(voltage step) 變化的同時取得數字數據D1，與該電壓步長中變化的交流電壓Vl對照而將數字數據Dl與 交流電壓Vl的電壓值一同存儲，從而制作電壓算出用圖表TB。通過該構成，處理部33，通 過參照電壓算出用圖表TB取得與所取得的數字數據Dl對應的交流電壓Vl的電壓值，從而 能夠算出檢測對象4的交流電壓VI。輸出部35在本例中，作為一例由顯示裝置構成，在處 理部33的輸出處理中，顯示交流電壓Vl的波形或算出的電壓參數等(振幅或有效值)。接下來，對利用電壓檢測裝置101進行的對于檢測對象4的交流電壓Vl的檢測操 作進行說明。首先，以檢測電極12呈非接觸的狀態與檢測對象4相對那樣，使浮動電路部2 (或 電壓檢測裝置101整體)位于檢測對象4的附近。通過這樣，如圖1所示，成為在檢測電極12與檢測對象4之間形成靜電電容CO的狀態。該情況下，靜電電容CO的電容值，與檢測電 極12和檢測對象4的距離成反比例地進行變化，但是一旦將浮動電路部2配設之后，在溫 度等環境為固定的條件下成為固定的(不變動)值。另外，由于靜電電容CO的電容值一般 極小(例如數PF 數十pF左右)，因此，即使交流電壓Vl的頻率為數百Hz左右，檢測對象 4與檢測電極12之間的阻抗也會成為非常大的值(數ΜΩ)。因此，在該電壓檢測裝置101 中，即使在檢測對象4的交流電壓Vl與保護電極11的電壓Vr大不相同的情況下(電勢差 Vdi大的情況下)，也能夠在構成檢測部14的運算放大器21a中使用輸入耐壓低的廉價產 品，在該構成中，也能夠避免電勢差Vdi引起的運算放大器21a的破壞。另外，檢測電極12與檢測對象4通過靜電電容CO而被交流地連接，形成從接地電 勢Vg起經過檢測對象4、檢測電極12、檢測部14、保護電極11以及參照信號輸出部31而至 接地電勢Vg的電流路徑A(在圖1中以點劃線表示的路徑)。因此，在該電流路徑A中，流 通由因參照信號Ss的電壓Vs產生的參照電流Isl、和因檢測對象4的交流電壓Vl產生的 檢測對象電流Ivl構成的電流信號I。通過這樣，在浮動電路部2中，如圖1、2所示，檢測部14的積分電路21積分電流信 號I而生成電壓信號S0，放大電路22放大該電壓信號SO而作為檢測信號Sl輸出。另外， 絕緣部15輸入該檢測信號Si，并作為與檢測信號Sl電絕緣的絕緣檢測信號S2而輸出。另外，在主體電路部3的信號提取部32中，如圖1所示，放大電路41在輸入絕緣 檢測信號S2的同時，以通過從控制電路44輸出的控制信號Sc的電壓電平而被規定的放大 率將絕緣檢測信號S2放大，并作為放大檢測信號S3輸出。接著，加法電路42在輸入放大 檢測信號S3和基準信號Sr的同時，執行將兩信號S3、Sr相加的加法處理后，作為輸出信號 So而輸出。該情況下，如上述那樣，對于放大電路41的增益(放大率)的反饋控制通過同 步檢波電路43和控制電路44而被進行，構成來自放大電路41的放大檢測信號S3的反相 信號成分(與參照信號Ss為相同頻率的信號成分)的振幅與基準信號Sr (本例中為參照 信號Ss)的振幅一致。因此，通過加法電路42中的加法處理，構成放大檢測信號S3的反相 信號成分通過基準信號Sr被抵消(消除)，也就是說，構成放大檢測信號S3的反相信號成 分被除去，由基于因檢測對象4的交流電壓Vl產生的檢測對象電流Ivl的電壓成分(與交 流電壓Vl為相同頻率的信號成分)構成的輸出信號So被輸出。接下來，處理部33執行存儲處理，在將輸出信號So輸入的同時變換為數字數據Dl 并存儲于存儲部34。接著，處理部33執行電壓算出處理。在該電壓算出處理中，處理部33 在讀出存儲部34中存儲的數字數據Dl的同時，參照電壓算出用圖表TB取得與讀出的數字 數據Dl相對應的交流電壓VI。另外，處理部33根據該取得的交流電壓VI，算出例如交流 電壓Vl的有效值或振幅等并存儲于存儲部34。最后，處理部33執行輸出處理，將存儲部 34中存儲的交流電壓Vl的有效值或振幅等，顯示于由顯示裝置構成的輸出部35。通過這 樣，利用電壓檢測裝置101的對檢測對象4的交流電壓Vl的檢測完成。另外，在輸出處理 中，也可以采用處理部33根據取得的交流電壓Vl將交流電壓Vl的電壓波形顯示于輸出部 35的構成。在以上說明的實施形態中，參照信號輸出部31向保護電極11輸出參照信號Ss，接 收浮動電壓Vf+、Vf-的供給而啟動的檢測部14，根據通過檢測電極12而在檢測對象4與 保護電極11之間、以與交流電壓Vl和保護電極11的電壓Vr之間的交流的電勢差(Vl-Vr)對應的電流值流通的電流信I，輸出振幅根據交流的電勢差(Vl-Vr)而進行變化的檢測信 號Si,絕緣部15輸入檢測信號Sl并作為絕緣檢測信號S2輸出，信號提取部32以使絕緣檢 測信號S2中包含的與參照信號Ss為相同信號成分的振幅成為預先被規定的振幅(能夠通 過與參照信號Ss的加算或減算而抵消放大檢測信號S3中包含的與參照信號Ss為相同信 號成分的振幅)那樣，也就是說成為固定那樣，對絕緣檢測信號S2的振幅進行控制而作為 放大檢測信號S3輸出，同時，通過振幅被如此控制的放大檢測信號S3和從參照信號輸出部 31輸出的參照信號Ss之間的加算或減算，而除去放大檢測信號S3中包含的與參照信號Ss 相同的信號成分，并作為輸出信號So輸出，處理部33根據輸出信號So的電平而算出交流 電壓VI，其中，輸出信號So由基于檢測對象電流Ivl (因檢測對象4的交流電壓Vl弓丨起而 發生的電流成分)發生的電壓成分構成。因此，采用該實施形態的話，信號提取部32控制放大檢測信號S3的振幅，以使與 參照信號Ss為相同頻率的信號成分的振幅成為固定，通過利用該放大檢測信號S3與參照 信號Ss的加算或減算而除去放大檢測信號S3中包含的與參照信號Ss相同的信號成分并 作為輸出信號So輸出，即使在檢測對象4與檢測電極12之間的耦合電容(靜電電容CO) 為未知的情況下(不論靜電電容CO的值)，由于對于交流電壓Vl的靈敏度被控制為呈固定 的靈敏度，也就是說，由于基于輸出信號So中包含的檢測對象電流Ivl的電壓成分的振幅 被控制為呈與交流電壓Vl的振幅對應的大小，因此，通過檢測輸出信號So中包含的該電壓 成分，能夠不進行靜電電容CO的算出，而非接觸地檢測出交流電壓Vl。另外，在該實施形態中，在信號提取部32中，同步檢波電路43通過使用了參照信 號Ss的同步檢波，檢測對有關放大檢測信號S3或輸出信號So中包含的參照信號Ss的信 號成分的振幅進行表示的檢波信號Vd,控制電路44根據該檢波信號Vd控制放大電路41的 增益。因此，采用該電壓檢測裝置101，能夠通過同步檢波而正確地檢測出參照信號Ss的信 號成分，其結果是，由于能夠高精度地抵消放大檢測信號S3中包含的參照信號Ss的信號成 分，由此能夠大幅度地降低輸出信號So中包含的參照信號Ss的信號成分，因此能夠進一步 提高交流電壓Vl的檢測精度。另外，在該實施形態中，信號提取部32將加法電路42作為抵消電路而構成，其中， 加法電路42執行將構成放大檢測信號S3的相對于參照信號Ss為反相的信號成分(反相 信號成分)以基準信號Sr (本例中為參照信號Ss)進行抵消(消除)的處理，控制電路44 控制放大電路41的增益，使被輸入加法電路42的放大檢測信號S3中包含的反相信號成分 (參照信號Ss的信號成分)能夠被基準信號Sr抵消。因此，采用該電壓檢測裝置101，能 夠以加法電路這樣簡單的電路構成抵消電路，因此能夠在謀求裝置構成的簡化的同時確實 地生成輸出信號So。另外，采用該實施形態的話，通過設有根據輸出信號So檢測交流電壓Vl的處理部 33，而能夠對于處理部33以一定間隔檢測交流電壓VI、或將檢測出的交流電壓Vl存儲并保 存于存儲部34、或根據存儲部34所存儲的交流電壓Vl而將交流電壓Vl的電壓波形顯示于 輸出部35。另外，采用該實施形態的話，由于處理部33根據輸出信號So而算出交流電壓VI， 因此能夠檢測(測量)交流電壓VI。另外，在上述的實施形態中，利用放大檢測信號S3中包含的參照信號Ss的信號成分相對于基準信號Sr (本例中為參照信號Ss)為反相的特點，作為抵消電路使用加法電路 42使放大檢測信號S3中包含的參照信號Ss的信號成分與參照信號Ss抵消，但是在檢測部 14、絕緣部15以及放大電路41中，也能夠使檢測信號Si、絕緣檢測信號S2以及放大檢測信 號S3的相位反相，或使基準信號Sr反相而對抵消電路輸出。在該構成中，由于也能夠使放 大檢測信號S3中包含的參照信號Ss的信號成分與參照信號Ss形成為同相，因此，在該情 況下通過作為抵消電路使用減法電路，而能夠將放大檢測信號S3中包含的參照信號Ss的 信號成分與參照信號Ss抵消。另外，在上述實施形態中，采用了作為基準信號Sr將參照信號Ss直接向抵消電路 (在上述例中為加法電路42)輸入的構成，但是如圖1中虛線所示，也能夠采用在參照信號 輸出部31與加法電路42之間配設振幅變更部36，將被從參照信號輸出部31輸出的參照信 號Ss的振幅在振幅變更部36中變更為k倍(k為正實數)后作為基準信號Srl向加法電路 42輸出的構成。該振幅變更部36能夠由例如通過分壓電阻等構成的衰減器(attenuator) 而簡單地構成。另外，也能夠將振幅變更部36通過以規定的增益(k倍)將信號放大的放 大器構成，相比電壓信號Sr的振幅而使基準信號Srl的振幅增大。在這些構成中，信號提 取部32中，關于放大檢測信號S3所包含的參照信號Ss的信號成分的振幅，以與k倍后的 參照信號Ss的振幅(基準信號Srl的振幅)成為一致那樣而被反饋控制。該情況下，在放 大檢測信號S3中包含的參照信號Ss的信號成分與被k倍后的基準信號Srl在加法電路42 中被抵消的狀態下，基于因輸出信號So中包含的交流電壓Vl引起的檢測對象電流Ivl的 電壓成分的振幅，也以被k倍后的狀態被檢測。因此，能夠通過將基于該被檢測的檢測對象 電流Ivl的電壓成分形成為Ι/k倍，而檢測交流電壓VI。因此，采用該構成的話，通過變更振幅變更部36中的倍率k，能夠擴大可檢測(測 量)交流電壓Vl的范圍。例如，在處理部33中的輸出信號So的輸入電平有規定(在上述 那樣設有A/D變換器的構成中，輸出信號So的輸入電平根據A/D變換器的額定輸入而被限 制)的情況下，通過將倍率k設置為數值1/10，與設置為數值1 (作為基準信號Sr將參照信 號Ss直接向加法電路42輸入的構成)時相比較，也能夠在滿足規定的輸出信號So的輸入 電平的同時，檢測(測量)更為高電壓的交流電壓VI。另外，在上述的實施形態中，采用了通過將檢測電極12、電源部13、檢測部14以及 絕緣部15收容于保護電極11內，而與主體電路部3呈不同體部件地構成浮動電路部2，在 提高CMRR(Common Mode RejectionRatio)的同時，能夠進行高壓的交流電壓Vl的檢測的 構成，但是，在無需使檢測部14以浮動狀態動的情況下(例如，交流電壓Vl為較低壓、或未 被要求高CMRR的情況)，也可以采用不使用保護電極11、電源部13以及絕緣部15的構成。 對于這樣的實施形態，以下進行說明。第二實施形態
本發明的第二實施形態涉及的電壓檢測裝置102如圖4所示，取代電壓檢測裝置 101的浮動電路部2，而設有檢測電極12和檢測部14A。因此，電壓檢測裝置102設有檢測 電極12、檢測部14A以及主體電路部3，并構成為能夠非接觸地檢測產生于檢測對象4上的 交流電壓VI。另外，關于檢測電極12和主體電路部3，由于與電壓檢測裝置101相同地構 成，因此賦予相同的符號并省略重復的說明，主要對與電壓檢測裝置101不同的檢測部14A 進行說明。
檢測部14A，與構成主體電路部3的各結構元件(參照信號輸出部31、信號提取部 32以及處理部33等)相同地從未圖示的電源接收工作用電壓(以接地電勢Vg為基準而生 成的正電壓Vcc+和負電壓Vcc-)的供給而動作。另外，檢測部14A如圖4所示，在被連接 于檢測電極12的同時輸入參照信號Ss (參照信號Ss被附加)，并檢測由起因于交流電壓 Vl的存在而在檢測電極12與檢測對象4之間流通的檢測對象電流Ivl、和起因于參照信號 Ss的電壓Vs的輸入而在檢測電極12與檢測對象4之間流通的參照電流Isl構成的電流信 號j ( = Ivl+Isl)，同時，輸出振幅根據電流信號I的電流值而進行變化的檢測信號Si。另 外，該電流信號I也可以說是對應于交流電壓Vl與保護電極11的電壓Vr(=電壓Vs)之 間的交流的電勢差(Vl-Vr)而其振幅進行變化的、也就是以對應于該電勢差(Vl-Vr)的電 流值進行流通的電流信號。檢測部14A，在本例中作為一例如圖5所示，設有檢測電阻61和差動放大部62。 檢測電阻61，在一端側連接于檢測電極12的同時，另一端側連接于參照信號輸出部31上。 差動放大部62由設有三個運算放大器APl AP3、以及7個電阻Rl R7的公知的儀表放 大器構成。另外，該差動放大部62中，各電阻R6、R7上分別并聯連接有電容器C1、C2，包含 運算放大器AP3的輸出級(output stage)具有積分功能而構成。另外，在該差動放大部62 中，各電阻Rl R7中的處于對稱的位置上的電阻之間被保持平衡(也就是說，R2與R3、 R4與R5、以及R6與R7，分別被規定為相同的電阻值)，且對于電容器Cl、C2也被保持平衡 (Cl、C2被規定為相同的電容值)。另外，在差動放大部62中，作為差動放大部62中的一個 輸入端而發揮作用的運算放大器APl的同相輸入端被連接于檢測電阻61的一端上，作為差 動放大部62中的另一個輸入端而發揮作用的運算放大器AP2的同相輸入端被連接于參照 信號輸出部31上。在該差動放大部62中，將被輸入于各輸入端的電壓設為Vinl、Vin2時， 檢測信號Sl以以下的公式表示。Sl = (Vin2-Vinl) X (1+2XR2/R1) XR6/R4該情況下，上述Sl的公式中的(Vin2-Vinl)，表示通過電流信號I(= Ivl+Isl)的 流通而發生于檢測電阻61的兩端的電壓。因此，檢測部14A如上述那樣，輸出振幅與電流 信號I( = Ivl+Isl)的電流值對應而進行變化的檢測信號Si。在主體電路部3中，信號提取部32將檢測信號Sl以規定的增益放大而生成放大 檢測信號S3，并以將放大檢測信號S3中包含的參照信號Ss的信號成分能夠通過放大檢測 信號S3與參照信號Ss的加算或減算而抵消那樣，控制檢測信號Sl放大時的增益，同時，將 交流電壓Vl的信號成分從放大檢測信號S3提取(生成)而作為輸出信號So輸出。該情 況下，所謂放大檢測信號S3中包含的參照信號Ss的信號成分，是指檢測信號Sl中包含的 參照電壓成分Vsl (也就是，放大檢測信號S3中包含的與參照信號Ss為相同頻率的信號成 分)。接著，處理部33與第一實施形態涉及的電壓檢測裝置101同樣地，通過執行存儲 處理、電壓算出處理以及輸出處理，而算出交流電壓Vl的有效值或振幅等，并顯示于由顯 示裝置構成的輸出部35。通過這樣，利用電壓檢測裝置102的對檢測對象4的交流電壓Vl 的檢測結束。因此，在該實施形態涉及的電壓檢測裝置102中，也與第一實施形態涉及的電壓 檢測裝置101同樣地，通過信號提取部32控制放大檢測信號S3的振幅而使放大檢測信號
18S3中包含的與參照信號Ss為相同頻率的信號成分的振幅為固定，并利用該放大檢測信號 S3與參照信號Ss的加算或減算而除去放大檢測信號S3中包含的與參照信號Ss相同頻率 的信號成分并作為輸出信號So輸出，從而即使在檢測對象4與檢測電極12之間的耦合電 容(靜電電容CO)為未知的情況下(不論靜電電容CO的值)，由于對于交流電壓Vl的靈敏 度被控制為呈固定的靈敏度，也就是說由于基于輸出信號So中包含的檢測對象電流Ivl的 電壓成分的振幅被控制為呈與交流電壓Vl的振幅對應的大小，因此，通過檢測輸出信號So 中包含的該電壓成分，不進行靜電電容CO的算出，也能夠非接觸地檢測出交流電壓VI。另外，在該實施形態涉及的電壓檢測裝置102中，也與第一實施形態涉及的電壓 檢測裝置101同樣地，在信號提取部32中，同步檢波電路43通過使用了參照信號Ss的同 步檢波而檢測對放大檢測信號S3或輸出信號So中包含的有關參照信號Ss的信號成分的 振幅進行表示的檢波信號Vd，控制電路44根據該檢波信號Vd控制放大電路41的增益。因 此，采用該實施形態的話，能夠通過同步檢波而正確地檢測參照信號Ss的信號成分，其結 果是，能夠高精度地抵消放大檢測信號S3中包含的參照信號Ss的信號成分，并由此能夠大 幅度地降低輸出信號So中包含的參照信號Ss的信號成分，因此能夠進一步提高交流電壓 Vl的檢測精度。另外，在該實施形態涉及的電壓檢測裝置102中，信號提取部32也將加法電路42 作為抵消電路而構成，其中，加法電路42執行將構成放大檢測信號S3的相對于參照信號Ss 為反相的信號成分(反相信號成分)以基準信號Sr (本例中為參照信號Ss)抵消(消除) 的處理，控制電路44控制放大電路41的增益，使被輸入加法電路42中的放大檢測信號S3 中包含的反相信號成分(參照信號Ss的信號成分)能夠被基準信號Sr抵消。因此，采用 該實施形態，也能夠以加法電路這樣簡單的電路構成抵消電路，因此能夠在謀求裝置構成 的簡化的同時，確實地生成輸出信號So。另外，在上述的電壓檢測裝置102中，也是利用放大檢測信號S3中包含的參照信 號Ss的信號成分相對于基準信號Sr (本例中為參照信號Ss)為反相的特點，并作為抵消電 路使用加法電路42，將放大檢測信號S3中包含的參照信號Ss的信號成分與參照信號Ss抵 消，但是，在檢測部14A或放大電路41中，也可以使檢測信號Sl或放大檢測信號S3的相位 反相，或使基準信號Sr反相而對抵消電路輸出。在該構成中，由于也能夠使放大檢測信號 S3中包含的參照信號Ss的信號成分與參照信號Ss為同相，因此，采用該構成的話，通過將 減法電路作為抵消電路而使用，能夠將放大檢測信號S3中包含的參照信號Ss的信號成分 與參照信號Ss抵消。另外，在上述例子中，采用了作為基準信號Sr將參照信號Ss直接向抵消電路(在 上述例中為加法電路42)輸入的構成，但是如圖4中虛線所示那樣，也可以采用在參照信號 輸出部31與加法電路42之間配設振幅變更部36，使從參照信號輸出部31輸出的參照信 號Ss的振幅在振幅變更部36中變更為k倍(k為正實數)后作為基準信號Srl向加法電 路42輸出的構成。采用該構成的話，與電壓檢測裝置101相同地，通過變更振幅變更部36 中的倍率k，而能夠擴大可檢測(測量)的交流電壓Vl的范圍。另外，在第一實施形態涉及的電壓檢測裝置101中，采用了例如絕緣部15與放大 電路41之間、參照信號輸出部31與加法電路42之間、以及參照信號輸出部31與同步檢波 電路43之間分別直接連接的構成，另外，在第二實施形態涉及的電壓檢測裝置102中，采用了例如檢測部14A與放大電路41之間、參照信號輸出部31與加法電路42之間、以及參照信 號輸出部31與同步檢波電路43之間分別直接連接的構成，雖然未圖示，但是也可以采用根 據需要使緩沖器介于其間的構成。另外，以上對于采用了將從參照信號輸出部31輸出的參 照信號Ss以原封不動的電平對同步檢波電路43供給的構成的例子進行了說明，雖未圖示， 但是作為一例也可以采用使用由分壓電阻等構成的衰減器而將參照信號Ss降低至需要的 電平并對同步檢波電路43供給的構成。另外，雖然未圖示，但是也可以采用如下構成，即通過在主體電路部3內設置將 作為模擬信號的絕緣檢測信號S2變換為數字數據的A/D變換部、和將作為被從參照信號輸 出部31供給信號提取部32的模擬信號的參照信號Ss變換為數字數據的A/D變換部，而以 數字處理進行信號提取部32中的處理的全部或一部分的構成。該情況下，也可以采用使處 理部33具有信號提取部32的功能的構成，采用該構成的話，能夠大幅地減少電路部件的件 數。另外，既可以利用軟件來實現處理部33的功能和信號提取部32的功能，也可以利用硬 件(DSP (Digital Signal Processor、數字信號處理器)或邏輯陣列(Logic Array))來實 現。另外，以上對參照信號輸出部31將頻率和振幅固定的交流信號(作為一例如正弦 波信號)作為參照信號Ss而輸出的例子進行了說明，但是，也可以采用如圖6所示的參照 信號輸出部31A那樣，取代正弦波信號而將方波信號作為參照信號Ss輸出的構成。具體地 說，參照信號輸出部31A，設有生成方波(方波信號)的方波生成電路31a、和將方波(方波 信號)積分并作為積分方波(積分方波信號)而輸出的積分電路31b。該參照信號輸出部 31A，將通過方波生成電路31a生成的方波信號作為參照信號Ss而向信號提取部32的同步 檢波電路43輸出，同時，將該方波信號作為基準信號Sr而向信號提取部32的加法電路42 輸出。另外，參照信號輸出部31A，將從積分電路31b輸出的積分方波信號作為參照信號Ss 而對檢測部14(在電壓檢測裝置102中為檢測部14A)輸出。該情況下，由于檢測部14(14A) 通過檢測電極12而與靜電電容CO串聯連接，因此，在包括該檢測部14 (14A)和靜電電容CO 的電路中流通的參照電流Isl，成為將參照信號Ss微分后的信號。因此，通過預先利用積分電路31b將從參照信號輸出部31A向檢測部14(14A)輸 出的參照信號Ss積分，并通過使用邏輯電路(logic circuit)等而簡單地構成方波生成電 路31a，能夠使參照信號輸出部31A整體的構成變得簡單，同時，將在包括檢測部14(14A) 和靜電電容CO的電路中流通的參照電流Isl，形成為與從參照信號輸出部31A向信號提取 部32輸出的方波信號相同的方波信號。通過這樣，能夠使裝置構成(具體為參照信號輸出 部31A整體的構成)變得簡單，同時，在信號提取部32中，加法電路42能夠利用基準信號 Sr (在本例中為參照信號Ss)而確實地將構成放大檢測信號S3的相對于參照信號Ss的反 相信號成分抵消(消除)，從而能夠確實地從放大檢測信號S3提取交流電壓Vl的信號成分 并作為輸出信號So輸出，同時，同步檢波電路43能夠利用參照信號Ss而確實地對輸出信 號So進行同步檢波。另外，也可以采用如圖7所示的參照信號輸出部31B那樣，設有偽噪聲生成電路 31c而構成，并將偽噪聲信號作為參照信號Ss而輸出的構成。該情況下，參照信號輸出部 31B，將通過偽噪聲生成電路31c而生成的偽噪聲信號作為參照信號Ss而向檢測部14 (14A) 和信號提取部32的同步檢波電路43輸出，同時，將該偽噪聲信號作為基準信號Sr而向信號提取部32的加法電路42輸出。另外，偽噪聲生成電路31c，作為一例能夠使用M系列 等的線性反饋移位寄存器(Linear Feedback Shift Register)等的公知的各種移位寄存 器而構成，或者使用通過軟件處理而生成偽噪聲信號的微型電子計算機而構成。通過使用 這樣構成的參照信號輸出部31B，能夠實現難以受到干擾(噪聲)的影響的電壓檢測裝置 IOl(IOlA)。線路電壓檢測裝置的構成例接下來，對利用多個第一實施形態涉及的電壓檢測裝置101的線路電壓檢測裝置 51進行說明。首先，參照附圖對線路電壓檢測裝置51的構成進行說明。另外，以下對檢測三相 (R相、S相以及T相)三線制的交流電路(以下，也稱為“電路”)R、S、T的線路電壓的例子 進行說明。線路電壓檢測裝置51，作為一例如圖8所示，設有與電路R、S、T的數量相同數量 (三個)的電壓檢測裝置101 (以下，與各電路R、S、T相對應而稱為電壓檢測裝置101r、 101s、IOlt (以下，不特別區分時也稱為“電壓檢測裝置101”))、算出部52以及顯示部53， 并構成為能夠非接觸地檢測出電路R、S間的線路電壓Vrs、電路S、T間的線路電壓VsU以 及電路R、T間的線路電壓Vrt。如圖8所示，各電壓檢測裝置101分別設有上述浮動電路部2和主體電路部3而相 同地構成，將各電路R、S、T作為檢測對象而檢測出這些電路的交流電壓Vrp、Vsp, Vtp (分 別為檢測對象交流電壓)的有效值，并將表示有效值的數據作為檢測數據Dva、Dvb, Dvc而 輸出。以下，對于檢測數據Dva、Dvb、Dvc，在不特別區分時也稱為“檢測數據Dv”。在本例 中，各電壓檢測裝置101的輸出部35，由能夠進行數據的發送的發送裝置構成，具有將從處 理部33輸入的檢測數據Dva、DVb、DVC發送至算出部52的功能。另外，對于電壓檢測裝置 101中的除了輸出部35以外的其他的結構元件，由于與上述構成相同，因此省略詳細的說 明。算出部52，設有CPU和存儲器(均未圖示)而構成，并執行根據從各電壓檢測裝置 101輸出的檢測數據Dv而算出(檢測出)線路電壓的線路電壓算出處理。另外，算出部52 將線路電壓算出處理的結果顯示于顯示部53。顯示部53，在本例中由液晶顯示器等的監測 裝置構成。另外，也可以由打印機等的打印裝置構成。另外，各主體電路部3如下述那樣， 相互的成為接地電勢Vg的部位(例如主體電路部3的筐體)G1彼此之間被連接。另外，作 為一例，算出部52和顯示部53，從三個主體電路部3中的任意一個主體電路部3所包含的 電源電路(未圖示)接收電壓的供給而進行工作。接下來，對線路電壓檢測裝置51的檢測動作進行說明。首先，如圖8所示，在進行檢測時，為了利用電壓檢測裝置IOlr檢測出電路R的交 流電壓Vrp，而使其浮動電路部2靠近電路R，同時，使其檢測電極12與對應的電路R相對。 同樣地，對于其他的電壓檢測裝置101s、101t，為了檢測出電路S、T的交流電壓Vsp、Vtp, 也使各浮動電路部2的檢測電極12分別與對應的電路S、T相對。通過這樣，成為在各檢測 電極12與各電路R、S、T之間分別形成有靜電電容CO (參照圖1)的狀態，在各電壓檢測裝 置101r、101s、IOlt中，對應的電路R、S、T的交流電壓Vrp、Vsp、Vtp的檢測被開始。該情 況下如上述那樣，在各電壓檢測裝置101r、101s、IOlt中，無論靜電電容CO的電容值如何，均能夠通過處理部33而正確地檢測出交流電壓Vrp、Vsp、Vtp。另外，在各電壓檢測裝置101r、101s、101t中，輸出部35將通過處理部33而算出 的各電路R、S、T的交流電壓Vrp、Vsp、Vtp的有效值，分別作為檢測數據Dva、DVb、DVC而輸
出ο算出部52，將從各電壓檢測裝置101輸出的各檢測數據DVa、DVb、DVC輸入并存儲 于存儲器。接著，算出部52執行線路電壓算出處理。具體地說，算出部52，通過算出各檢 測數據Dva、Dvb所表示的交流電壓Vrp、Vsp的各有效值的差分電壓，而求出(檢測出)各 電路R、S間的線路電壓Vrs。另外，算出部52同樣地，通過算出各檢測數據Dvb、Dvc所表 示的交流電壓Vsp、Vtp的各有效值的差分電壓，而求出(檢測出)各電路S、T間的線路電 壓Vst，通過算出各檢測數據Dva、DvC所表示的交流電壓Vrp、Vtp的各有效值的差分電壓， 而求出(檢測出)各電路R、T間的線路電壓Vrt。另外，算出部52使算出的線路電壓Vrs、 Vst、Vrt顯示于顯示部53。這樣，采用該線路電壓檢測裝置51的話，通過使用電壓檢測裝置101，即使各電壓 檢測裝置101中的檢測電極12與作為各電壓檢測裝置101的檢測對象的各電路R、S、T之 間的耦合電容(靜電電容CO)為未知的狀態下，也可以不用算出這些耦合電容，而非接觸地 正確地檢測出線路電壓Vrs、Vst、Vrt。線路電壓檢測裝置的其他構成例接下來，對利用多個上述電壓檢測裝置102的線路電壓檢測裝置51A進行說明。首先，參照附圖對線路電壓檢測裝置51A的構成進行說明。另外，對于與線路電壓 檢測裝置51相同的構成，賦予相同的符號并省略重復的說明。另外，以下對檢測三相三線 制的電路R、S、T的線路電壓的例子進行說明。線路電壓檢測裝置51A，作為一例如圖9所示，設有與電路R、S、T的數量相同數 量(三個)的電壓檢測裝置102(以下，與各電路R、S、T相對應而稱為電壓檢測裝置102r、 102s、102t(以下，不特別區分時也稱為“電壓檢測裝置102”))、算出部52以及顯示部53， 并構成為能夠非接觸地檢測出電路R、S間的線路電壓Vrs、電路S、T間的線路電壓Vst、以 及電路R、T間的線路電壓Vrt。各電壓檢測裝置102，如圖9所示，分別設有上述檢測電極12、檢測部14A以及主 體電路部3而相同地構成，將各電路R、S、T作為檢測對象而檢測出這些電路的交流電壓 Vrp、Vsp、Vtp (分別為檢測對象交流電壓)的有效值，并將表示有效值的數據作為檢測數據 Dva.Dvb.Dvc而輸出。在本例中，各電壓檢測裝置102的輸出部35，由能夠進行數據的發送 的發送裝置構成，具有將從處理部33輸入的檢測數據Dva、DVb、DVC發送至算出部52的功 能。另外，對于電壓檢測裝置102中的除了輸出部35以外的其他結構元件，由于與上述的 構成相同，因此省略詳細的說明。另外，對于算出部52和顯示部53，由于與上述線路電壓檢 測裝置51相同，因此也省略詳細的說明。接下來，對線路電壓檢測裝置51A的檢測動作進行說明。首先，如圖9所示，在進行檢測時，為了利用電壓檢測裝置102r檢測出電路R的 交流電壓Vrp，而使其檢測電極12靠近電路R并相對。同樣地，對于其他的電壓檢測裝置 102s、102t，為了檢測出電路S、T的交流電壓Vsp、Vtp，也使各檢測電極12分別與對應的電 路S、T相對。通過這樣，成為在各檢測電極12與各電路R、S、T之間分別形成有靜電電容
22C0(參照圖4)的狀態，在各電壓檢測裝置102r、102s、102t中，對應的電路R、S、T的交流電 壓Vrp、Vsp、Vtp的檢測被開始。該情況下如上述那樣，在各電壓檢測裝置102r、102s、102t 中，無論靜電電容CO的電容值如何，均能夠通過處理部33而正確地檢測出交流電壓Vrp、 Vsp、Vtp0另外，在各電壓檢測裝置102r、102s、102t中，輸出部35將通過處理部33而算出 的各電路R、S、T的交流電壓Vrp、Vsp、Vtp的有效值，分別作為檢測數據Dva、DVb、DVC而輸
出ο算出部52，將從各電壓檢測裝置102輸出的各檢測數據DVa、DVb、DVC輸入并存儲 于存儲器。接著，算出部52執行線路電壓算出處理，通過算出各檢測數據Dva、Dvb所表示 的交流電壓Vrp、Vsp的各有效值的差分電壓，而求出各電路R、S間的線路電壓Vrs，另外， 通過算出各檢測數據Dvb、Dvc所表示的交流電壓Vsp、Vtp的各有效值的差分電壓，而求出 各電路S、T間的線路電壓Vst，另外，通過算出各檢測數據Dva、DvC所表示的交流電壓Vrp、 Vtp的各有效值的差分電壓，而求出各電路R、T間的線路電壓Vrt。另外，算出部52使算出 的線路電壓Vrs、Vst、Vrt顯示于顯示部53。這樣，采用該線路電壓檢測裝置51A的話，通過使用電壓檢測裝置102，即使各電 壓檢測裝置102中的檢測電極12與作為各電壓檢測裝置102的檢測對象的各電路R、S、T 之間的耦合電容(靜電電容CO)為未知的狀態下，也可以不用算出這些的耦合電容，而非接 觸地正確地檢測出線路電壓Vrs、Vst、Vrt。變形例另外，以上對作為生成第一實施形態涉及的電壓檢測裝置101中所使用的浮動電 壓Vf+、Vf-的電源部13，而設有蓄電池和DC/DC交換器(均未圖示)的構成，以及取代蓄電 池而通過變壓器以電絕緣的狀態從保護電極11的外部向保護電極11內供給交流電壓，并 利用設置于保護電極11內的整流平滑部將該交流電壓變換為直流電壓而供給DC/DC交換 器的構成進行了說明，但是，如圖10所示，也可以采用使用電源部13A的構成，其中，電源部 13A根據從未圖示的電源供給構成主體電路部3的各結構元件(參照信號輸出部31、信號 提取部32以及處理部33等)的工作用電壓(以接地電勢Vg為基準而生成的正電壓Vcc+ 和負電壓Vcc-)，生成保護電極11的電壓Vr、也就是以參照信號Ss的電壓Vs為基準(零 伏)的上述浮動電壓Vf+、Vf-。如圖11所示，該電源部13A設有第一串聯電源電路61和第二串聯電源電路62，其 中，第一串聯電源電路61，在保護電極11的電壓Vr為零伏時，根據正電壓Vcc+而生成相對 于保護電極11的電壓Vr為固定的正電壓的浮動電壓Vf+，第二串聯電源電路62，根據負電 壓Vcc-而生成相對于保護電極11的電壓Vr為其絕對值等于浮動電壓Vf+的負電壓的浮 動電壓Vf-(與電壓Vr的差分的絕對值等于浮動電壓Vf+與電壓Vr的差分的絕對值的電 壓)。具體地說，第一串聯電源電路61，設有NPN型雙極型晶體管61a(以下，也稱為“第一 晶體管61a”)、第一電阻61b、第一穩壓二極管61c (穩壓電壓Vz)以及第一電容器61d。該 情況下，第一晶體管61a的集電極端子連接于正電壓Vcc+的供給線路，發射極端子連接于 浮動電壓Vf+的輸出線路，基極端子連接于第一穩壓二極管61c的陰極端子。另外，第一穩 壓二極管61c的陽極端子連接于電壓Vr的供給線路。第一電阻61b的一端連接于第一晶 體管61a的集電極端子，同時，另一端連接于基極端子。第一電容器61d的一端連接于第一晶體管61a的發射極端子，同時，另一端連接于電壓Vr的供給線路。第二串聯電源電路62，設有PNP型雙極型晶體管62a(以下，也稱為“第二晶體管 62a”)、第二電阻62b、第二穩壓二極管62c (與第一穩壓二極管61c相同的穩壓電壓Vz)以 及第二電容器62d。該情況下，第二晶體管62a的基極-發射極端子間的電壓Vbe被規定為 與第一晶體管61a相同，同時，集電極端子連接于負電壓Vcc-的供給線路，發射極端子連接 于浮動電壓Vf-的輸出線路，基極端子連接于第二穩壓二極管62c的陽極端子。另外，第二 穩壓二極管62c的陰極端子連接于電壓Vr的供給線路。第二電阻62b的一端連接于第二 晶體管62a的集電極端子，同時，另一端連接于基極端子。第二電容器62d的一端連接于第 二晶體管62a的發射極端子，同時，另一端連接于電壓Vr的供給線路。通過以上的構成，在電源部13A中，第一串聯電源電路61從正電壓Vcc+生成浮 動電壓Vf+( = Vr+Vz-Vbe)并輸出，同時，第二串聯電源電路62從負電壓Vcc-生成浮動 電壓Vf-( = Vr-VZ+Vbe)并輸出。具體地說，在第一串聯電源電路61中，第一穩壓二極管 61c從第一電阻61b接收電流的供給后在陰極端子上產生穩壓電壓Vz，基極端子被規定為 穩壓電壓Vz的第一晶體管61a，在發射極端子上以第一穩壓二極管61c的陽極端子為基準 而生成電壓(Vz-Vbe)。因此，第一串聯電源電路61，生成以接地電勢Vg為基準時的電壓為 (Vr+Vz-Vbe)的浮動電壓Vf+并輸出。另外，在第二串聯電源電路62中，第二穩壓二極管 62c從第二電阻62b接收電流的供給后在陽極端子上產生穩壓電壓Vz，基極端子被規定為 穩壓電壓Vz的第二晶體管62a，在發射極端子上以第二穩壓二極管62c的陽極端子為基準 而生成電壓(-Vz+Vbe)。因此，第二串聯電源電路62，生成以接地電勢Vg為基準時的電壓 為(Vr-Vz+Vbe)的浮動電壓Vf-并輸出。也就是說，電源部13A，只要是在電壓(Vr+Vz-Vbe)未達到正電壓Vcc+、且電壓 (Vr-Vz+Vbe)未達到負電壓Vcc-的狀態下電壓Vr發生變動，便在追隨該電壓Vr的變動的 同時，生成相對于電壓Vr而絕對值|Vz-Vbe|相等的作為正電壓的浮動電壓Vf+、和作為負 電壓的浮動電壓Vf-并輸出。因此，浮動電路部2內的各電路接收該各浮動電壓Vf+、Vf-的 供給而正常地進行工作的結果是，從浮動電路部2正常地輸出絕緣檢測信號S2。因此，通過 使用該電源部13A，能夠避免使用蓄電池或變壓器等的高價部件，其結果是能夠大幅地降低 電壓檢測裝置1的產品成本。另外，雖然未圖示，但是也可以在各串聯電源電路61、62中附 加周知的過流保護電路或周知的過壓保護電路。另外，以上對在浮動電路部2中配置有絕緣部15，并將利用檢測部14檢測出的檢 測信號Sl變換為與該檢測信號Sl電絕緣的絕緣檢測信號S2而輸出的構成進行了說明，但 是，如圖12所示，也可以采用在浮動電路部2中不配置絕緣部15的構成。在該構成中，也 可以采用如下構成，即從浮動電路部2將檢測信號Sl和表示電壓Vr的信號成對地向主體 電路部3輸出，配置于主體電路部3的差動放大電路63輸入該檢測信號Sl和電壓Vr，同 時，取代絕緣檢測信號S2而將表示檢測信號Sl和電壓Vr的差分的檢測信號S2a向放大電 路41輸出的構成。該差動放大電路63，作為一例如圖12所示，能夠使用運算放大器63a、輸入電阻 63b、輸入電阻63c、運算放大器63a用的反饋電阻63d以及電阻63e而構成，其中，輸入電 阻63b配設于運算放大器63a的反相輸入端和浮動電路部2的放大電路22之間，輸入電阻 63c配設于運算放大器63a的同相輸入端和浮動電路部2的保護電極11之間，電阻63e配設于運算放大器63a的同相輸入端和接地電勢Vg之間。另外，作為在該圖12所示的構成 中向浮動電路部2的各結構元件供給各浮動電壓Vf+、Vf_的電源，能夠使用上述電源部13、 13A的任意一種。另外，對于參照信號輸出部31，如圖11所示，也可以采用通過在參照信號輸出部 31中追加被構成為電壓輸出電路(Voltage Follower Circuit)的運算放大器AP4，而整體 作為新的參照信號輸出部發揮作用，從而將利用參照信號輸出部31生成的參照信號Ss以 更低阻抗輸出的構成。在以上說明的實施形態中，對如下形態進行了說明，S卩以放大電路41輸出的放 大檢測信號所包含的參照信號的信號成分的振幅，成為通過從參照信號輸出部31 (或者 31A或31B)輸出的參照信號與放大電路41輸出的放大檢測信號的加算或減算，而該參照 信號和該放大檢測信號所包含的參照信號的信號成分被抵消的值那樣，而控制放大電路41 的增益，并從放大檢測信號中，將該信號所包含的參照信號的信號成分被抵消的信號作為 檢測對象交流電壓的信號成分而進行提取。除此之外，也可以以放大電路41輸出的放大檢 測信號所包含的參照信號的信號成分的振幅，成為預先規定的固定值那樣而控制放大電路 41的增益，并從放大檢測信號提取至少將參照信號的頻率成分除去的信號成分。對于這樣 的實施形態，以下進行說明。第三實施形態本發明的第三實施形態涉及的電壓檢測裝置103是非接觸型的電壓檢測裝置，如 圖13所示設有浮動電路部2和主體電路部3A，并被構成為能夠非接觸地檢測出以接地電勢 Vg為基準而檢測對象4中產生的交流電壓Vl (檢測對象交流電壓)。另外，除了主體電路 部3A內的信號提取部32A的構成和處理部33A的動作以外，其他是與圖1所示的電壓檢測 裝置101相同的構成和動作，因此賦予相同的符號并省略重復的說明，主要對與電壓檢測 裝置101不同的信號提取部32A和處理部33A進行說明。信號提取部32A，如圖13所示的一例那樣，設有放大電路41、同步檢波電路43A、控 制電路44A以及濾波器45，并以放大檢測信號S3所包含的與參照信號Ss為相同頻率的信 號成分的振幅成為固定振幅(預先規定的振幅)那樣，將絕緣檢測信號S2放大而生成放大 檢測信號S3，同時，從該放大檢測信號S3中除去與參照信號Ss相同的信號成分，并作為輸 出信號So而輸出。該情況下，所謂的放大檢測信號S3所包含的參照信號Ss的信號成分， 是根據參照信號Ss的向保護電極11的輸出(附加)而由檢測信號Sl所包含的參照電壓 成分Vsl產生的信號成分(即，放大檢測信號S3所包含的與參照信號Ss為相同頻率的信 號成分)。具體地說，放大電路41在輸入絕緣檢測信號S2的同時，以根據從控制電路44A輸 出的控制信號(具體為控制電壓)Sc的電平(直流電平)而被規定的放大率(增益既可以 是1以上，也可以小于1)將絕緣檢測信號S2放大，從而生成放大檢測信號S3并輸出。作 為放大電路41，可以與第一實施形態同樣地使用圖3所示的電路。同步檢波電路43A，在從放大電路41輸入放大檢測信號S3的同時，從參照信號輸 出部31輸入參照信號Ss，并通過利用該參照信號Ss對該放大檢測信號S3進行同步檢波， 而生成檢波信號Vd并輸出。控制電路44A，根據輸入的檢波信號Vd的電壓和目標電壓Ve(內部生成的電壓、或者從外部輸入的電壓，在本例中作為一例是從控制電路44A的外部輸入的電壓)而生成 控制信號Sc并輸出。具體地說，控制電路44A，在檢波信號Vd的電壓低于目標電壓Ve時 使電平增高，在檢波信號Vd的電壓高于目標電壓Ve時使電平降低，從而輸出控制信號Sc。 通過以上的構成，在信號提取部32A中，對放大電路41的增益(放大率)的反饋控制通過 同步檢波電路43A和控制電路44A而被進行，控制電路44A，以構成放大檢測信號S3的反相 信號成分(與參照信號Ss為相同頻率的信號成分)的振幅成為固定的那樣，而根據檢波信 號Vd控制放大電路41的放大率。該情況下，作為該預先規定的振幅，能夠采用任意的值。 另外，在制作處理部33A中的電壓算出處理中所使用的后述電壓算出用圖表TB時，根據數 字數據Dl而進行制作，其中，數字數據Dl是將該采用的值作為預先規定的振幅，并在同步 檢波電路43A和控制電路44A對放大電路41的放大率進行反饋控制的狀態下，通過處理部 33A取得的數據。濾波器45，將從放大電路41輸出的放大檢測信號S3輸入，同時，從該放大檢測信 號S3中提取交流電壓Vl的信號成分并作為輸出信號So而輸出。例如，濾波器45由無源濾 波電路(Passive Filter Circuit)或有源濾波電路(Active Filter Circuit)構成，阻止 與參照信號Ss為相同頻率的信號成分的通過，且使基于由檢測對象4的交流電壓Vl產生 的檢測對象電流Ivl的電壓成分(與交流電壓Vl為相同頻率的信號成分)通過，其中，無源 濾波電路或有源濾波電路構成為帶通濾波器(Bandpass Filter)或低通濾波器(Low-Pass Filter)。通過該構成，信號提取部32A，生成由基于檢測對象電流Ivl的電壓成分構成的輸 出信號So并輸出，其中，檢測對象電流Ivl是由檢測對象4的交流電壓Vl產生的電流。在該電壓檢測裝置103中，根據在檢測對象4和檢測電極12之間形成的靜電電 容CO的大小，電流信號I所包含的參照電流Isl和檢測對象電流Ivl以相同的比例進行變 動，檢測信號Sl所包含的參照電壓成分Vsl和檢測對象電壓成分Vvl也以相同的比例進行 變動。因此，對于構成放大檢測信號S3的反相信號成分(與參照信號Ss為相同頻率的信 號成分)和與交流電壓Vl為相同頻率的信號成分，兩個成分也以相同的比例進行變動，但 是，在信號提取部32A中，通過上述反饋控制，放大檢測信號S3以構成該信號S3的反相信 號成分(與參照信號Ss為相同頻率的信號成分)的振幅成為固定的那樣，而通過放大電路 41生成。因此，在本例構成的電壓檢測裝置103中，基于輸出信號So所包含的檢測對象電 流Ivl的電壓成分，無論靜電電容CO的大小如何，其振幅均成為與檢測對象4中產生的交 流電壓Vl的振幅相對應的大小(成比例的大小)。因此，從信號提取部32A輸出的輸出信 號So，成為其振幅與檢測對象4的交流電壓Vl的振幅成比例地變化的信號。處理部33A設有A/D變換器和CPU(均未圖示)而構成，并執行存儲處理、電壓算 出處理以及輸出處理，其中，存儲處理是利用規定頻率的抽樣時鐘對輸出信號So的電壓波 形(電平)進行抽樣而變換為數字數據Dl并存儲于存儲部34的處理，電壓算出處理是根據 該數字數據Dl而算出交流電壓Vl的處理，輸出處理是將算出的交流電壓Vl輸出的處理。 存儲部34由ROM或RAM等構成，并預先存儲有處理部33A中的電壓算出處理中所使用的電 壓算出用圖表TB。對于該實施形態中的電壓算出用圖表TB的作成順序，對其概要進行說明。作為一 例，在對于放大電路41的增益(放大率)的反饋控制通過同步檢波電路43A和控制電路 44A而被進行，且控制電路44A以構成放大檢測信號S3的反相信號成分(與參照信號Ss為相同頻率的信號成分)的振幅成為固定的(預先規定的振幅)那樣，而根據檢波信號Vd控 制放大電路41的放大率的狀態下，在以規定的電壓步長使檢測對象4中產生的交流電壓Vl 的振幅發生變化的同時取得數字數據D1，并與通過該電壓步長而發生變化的交流電壓Vl 對照而將數字數據Dl與交流電壓Vl的電壓值一同存儲，通過這樣作成電壓算出用圖表TB。 通過該構成，處理部33A通過參照電壓算出用圖表TB而取得與取得的數字數據Dl相對應 的交流電壓Vl的電壓值，從而能夠算出檢測對象4的交流電壓VI。輸出部35，在本例中作 為一例由顯示裝置構成，并在處理部33A的輸出處理中，使交流電壓Vl的波形或算出的電 壓參數(振幅或有效值)顯示。接下來，對利用電壓檢測裝置103進行的對于檢測對象4的交流電壓Vl的檢測動 作進行說明。與第一實施形態同樣地，從浮動電路部2的絕緣部15輸出與檢測信號Sl電絕緣 的絕緣檢測信號S2。在主體電路部3A的信號提取部32A中，如圖13所示，放大電路41在 輸入絕緣檢測信號S2的同時，以根據從控制電路44A輸出的控制信號Sc的電平而被規定 的放大率，將絕緣檢測信號S2放大，從而生成與參照信號Ss為相同頻率的信號成分的振幅 成為固定的放大檢測信號S3并輸出。作為一例，首先，同步檢波電路43A在輸入放大檢測信號S3和參照信號Ss的同 時，通過利用參照信號Ss對放大檢測信號S3進行同步檢波，而生成檢波信號Vd并輸出，其 中，檢波信號Vd是電壓根據放大檢測信號S3所包含的參照信號Ss的信號成分的振幅的增 減而增減的信號。接下來，控制電路44A根據輸入的檢波信號Vd的電壓和目標電壓Ve生成控制信 號Sc并輸出。具體地說，控制電路44A，在檢波信號Vd的電壓低于目標電壓Ve時使電平增 高，在檢波信號Vd的電壓高于目標電壓Ve時使電平降低，從而輸出控制信號Sc。通過以上 的構成，在信號提取部32A中，對于放大電路41的增益(放大率)的反饋控制通過同步檢 波電路43A和控制電路44A而被進行，控制電路44A以構成放大檢測信號S3的反相信號成 分(與參照信號Ss為相同頻率的信號成分)的振幅成為固定的(預先規定的振幅。電壓 算出用圖表TB的作成時的振幅)那樣，而根據檢波信號Vd控制放大電路41的放大率。通 過這樣，放大電路41將輸入的絕緣檢測信號S2放大，而生成與參照信號Ss為相同頻率的 信號成分的振幅成為固定(上述預先規定的振幅)的放大檢測信號S3并輸出。接著，濾波 器45在將從放大電路41輸出的放大檢測信號S3輸入的同時，從該放大檢測信號S3中提 取交流電壓Vl的信號成分并作為輸出信號So而輸出。接下來，處理部33A執行存儲處理，在輸入輸出信號So的同時變換為數字數據Dl 并存儲于存儲部34。接著，處理部33A執行電壓算出處理。在該電壓算出處理中，處理部 33A讀出存儲于存儲部34的數字數據D1，同時，參照電壓算出用圖表TB而取得與讀出的數 字數據Dl相對應的交流電壓VI。另外，處理部33A根據該取得的交流電壓VI，而算出例如 交流電壓Vl的有效值或振幅等并存儲于存儲部34。最后，處理部33A執行輸出處理，使存 儲于存儲部34的交流電壓Vl的有效值或振幅等顯示于由顯示裝置構成的輸出部35。通過 這樣，利用電壓檢測裝置103的檢測對象4的交流電壓Vl的檢測結束。另外，也可以采用 在輸出處理中，處理部33A根據取得的交流電壓Vl而使交流電壓Vl的電壓波形顯示于輸 出部35的構成。
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在該實施形態中，參照信號輸出部31向保護電極11輸出參照信號Ss，接收浮動電 壓Vf+、Vf-的供給而進行工作的檢測部14，根據電流信號I而輸出振幅根據交流的電勢差 (Vl-Vr)進行變化的檢測信號Si，其中，電流信號I是通過檢測電極12而在檢測對象4和 保護電極11之間，以與交流電壓Vl和保護電極11的電壓Vr之間的交流的電勢差(Vl-Vr) 對應的電流值進行流通的電流信號，絕緣部15輸入檢測信號Sl并作為絕緣檢測信號S2而 輸出，信號提取部32A以絕緣檢測信號S2所包含的與參照信號Ss相同頻率的信號成分的 振幅成為預先規定的振幅那樣、即成為固定那樣，而控制絕緣檢測信號S2的振幅并作為放 大檢測信號S3而輸出，同時，通過振幅被這樣控制的放大檢測信號S3與從參照信號輸出部 31輸出的參照信號Ss的加算或減算，而將放大檢測信號S3所包含的與參照信號Ss相同頻 率的信號成分除去，從而作為輸出信號So輸出。因此，采用該實施形態的話，通過信號提取部32A以與參照信號Ss為相同頻率的 信號成分的振幅成為固定那樣而控制放大檢測信號S3的振幅，即使在檢測對象4和檢測電 極12之間的耦合電容(靜電電容CO)為未知的情況下(無論靜電電容CO的值如何)，也被 控制為對于交流電壓Vl的靈敏度成為固定的靈敏度，即被控制為基于輸出信號So所包含 的檢測對象電流Ivl的電壓成分的振幅成為與交流電壓Vl的振幅對應的大小，因此，通過 檢測出輸出信號So所包含的該電壓成分，不用進行靜電電容CO的算出，也能夠非接觸地檢 測出交流電壓VI。另外，在該實施形態中，在信號提取部32A中，同步檢波電路43A通過使用了參照 信號Ss的同步檢波，而檢測出表示放大檢測信號S3所包含的有關參照信號Ss的信號成 分的振幅的檢波信號Vd，控制電路44A根據該檢波信號Vd而控制放大電路41的增益。因 此，采用該實施形態的話，能夠通過同步檢波而正確地檢測出參照信號S的信號成分，其結 果是，能夠高精度地將放大檢測信號S3所包含的參照信號Ss的信號成分的振幅控制為固 定，因此，能夠進一步提高交流電壓Vl的檢測精度。另外，作為從放大檢測信號S3提取交流電壓Vl的信號成分并生成輸出信號So的 手法，也可以采用在處理部33A中對放大檢測信號S3進行數字信號處理的手法，采用該實 施形態的話，通過構成為使用能夠由具有上述特性的已知的濾波電路構成的濾波器45來 提取交流電壓VI，在構成簡單的同時，能夠以低成本生成由根據檢測對象電流Ivl而產生 的電壓成分構成的輸出信號So。另外，采用該實施形態的話，通過改變目標電壓Ve，能夠改 變可檢測的交流電壓Vl的范圍。另外，采用該實施形態的話，通過設有根據輸出信號So而檢測出交流電壓Vl的處 理部33A，能夠對處理部33A以一定的間隔檢測出交流電壓VI，或者使檢測出的交流電壓Vl 存儲于存儲部34并進行保存，或者根據存儲于存儲部34的交流電壓Vl而使交流電壓Vl 的電壓波形顯示于輸出部35。另外，在該實施形態中，處理部33A根據輸出信號So算出交流電壓Vl的電壓值。 作為一例，處理部33A輸入由根據檢測對象電流Ivl而產生的電壓成分(即與交流電壓Vl 的頻率為相同頻率的電壓成分)構成的輸出信號So，并取得其數字數據D1，通過參照電壓 算出用圖表TB取得與取得的數字數據Dl相對應的交流電壓Vl的電壓值，而算出檢測對象 4的交流電壓VI。因此，采用該實施形態的話，能夠檢測出交流電壓Vl的電壓值本身。在以上說明的第三實施形態中，采用了通過將檢測電極12、電源部13、檢測部14以及絕緣部15收容于保護電極11內，而與主體電路部3不同體地構成浮動電路部2，從而 在提高CMRR(Common Mode RejectionRatio)的同時，能夠進行高壓的交流電壓Vl的檢測 的構成，但是，在不需要使檢測部14以浮動狀態進行工作時(例如，交流電壓Vl為較低壓、 或者不被要求高CMRR時)，也可以與第二實施形態同樣地采用不使用保護電極11、電源部 13以及絕緣部15的構成。以下，對這樣的實施形態進行說明。第四實施形態如圖14所示，本發明的第四實施形態涉及的電壓檢測裝置104，取代第三實施形 態涉及的電壓檢測裝置103的浮動電路部2，而與第二實施形態涉及的電壓檢測裝置102同 樣地設有檢測電極12和檢測部14A。因此，電壓檢測裝置104設有檢測電極12、檢測部14 以及主體電路部3A，并構成為能夠非接觸地檢測出檢測對象4中產生的交流電壓VI。另 外，對于檢測電極12和主體電路部3A，與第三實施形態涉及的電壓檢測裝置103相同地構 成，對于檢測部14，與第二實施形態涉及的電壓檢測裝置102相同地構成，因而賦予相同的 符號并省略重復的說明。能夠利用多個第三實施形態涉及的電壓檢測裝置103，與第一實施形態涉及的電 壓檢測裝置101同樣地構成圖8所示的線路電壓檢測裝置51。另外，能夠利用多個第四實 施形態涉及的電壓檢測裝置104，與第二實施形態涉及的電壓檢測裝置102同樣地構成圖9 所示的線路電壓檢測裝置51A。為了提高對于檢測出的交流電壓的可靠性，也可以設置檢查(診斷)電壓的檢測 (測量)動作是否正常地進行的功能。以下，對這樣的實施形態進行說明。第五實施形態本發明的第五實施形態涉及的電壓檢測裝置105是非接觸型的電壓檢測裝置，如 圖15所示，設有浮動電路部2和主體電路部3B，并構成為能夠非接觸地檢測出以接地電勢 Vg為基準而檢測對象4中產生的交流電壓Vl (檢測對象交流電壓)。另外，除了在主體電 路部3B內設有濾波器38和主體電路部3B內的處理部33B的動作以外，其他是與圖1所示 的電壓檢測裝置101相同的構成和動作，因此，賦予相同的符號并省略重復的說明，主要對 與電壓檢測裝置101不同的部分進行說明。濾波器38是選擇性地使與參照信號Ss為相同頻率的信號成分通過的濾波器(作 為一例為帶通濾波器)，如圖15中虛線所示，將在作為從絕緣部15向信號提取部32的輸 入點的A點檢測出的絕緣檢測信號S2輸入，同時，提取絕緣檢測信號S2所包含的參照信號 Ss的信號成分Ss2并向處理部33B輸出。處理部33B設有A/D變換器和CPU(均未圖示)而構成，并執行存儲處理、電壓算 出處理以及輸出處理，其中，存儲處理是利用規定頻率的抽樣時鐘對輸出信號So的電壓波 形(電平)進行抽樣而變換為數字數據Dl并存儲于存儲部34的處理，電壓算出處理是根 據該數字數據Dl算出交流電壓Vl的處理，輸出處理是將算出的交流電壓Vl輸出的處理。 另外，處理部33B作為判斷部而發揮作用，將從濾波器38輸出的信號成分Ss2的電壓波形 變換為數字數據，并檢測出其電平(該信號成分Ss2的振幅電平或該信號成分Ss2的整流 后的直流電平(直流電壓的絕對值))，通過對該檢測出的電平Va(作為一例為振幅電平) 和預先規定的規定電平Vre進行比較，而執行對于電壓檢測裝置105中的交流電壓Vl的檢 測動作的診斷處理。
該情況下，在電壓檢測裝置105中，在裝置正常地進行工作的狀態下檢測電極12 和檢測對象4進行了電容耦合時，成為由從參照信號輸出部31輸出的參照信號Ss產生的 電流信號I (具體為參照電流Isl)在檢測對象4和浮動電路部2之間流通，由該參照電流 Isl產生的信號成分經常包含于絕緣檢測信號S2和放大檢測信號S3中的狀態。因此，作為 一例，通過預先將該正常動作時絕緣檢測信號S2所包含的參照信號Ss的上述電平Va的下 限值，作為規定電平Vre而理論性地或試驗性地算出并存儲于存儲部34，處理部33B將下述 判斷處理中的至少一種處理(在本例中作為一例為兩種判斷處理)作為上述診斷處理而執 行，通過這樣，能夠診斷電壓檢測裝置105的動作是正常(正常地進行交流電壓Vl的檢測 動作)還是異常(未正常地進行交流電壓Vl的檢測動作)，其中，判斷處理，是在檢測出的 參照信號Ss的信號成分Ss2的電平Va為規定電平Vre以上時判斷為裝置的動作是正常的 (動作正常)判斷處理，和在檢測出的信號成分Ss2的電平Va小于規定電平Vre時判斷為 裝置的動作存在發生異常的危險(動作異常)的判斷處理。該電壓檢測裝置105的基本的動作與圖1所示的第一實施形態涉及的電壓檢測裝 置101的動作相同。在該動作中，濾波器38連續地執行在輸入絕緣檢測信號S2的同時，提 取絕緣檢測信號S2所包含的參照信號Ss的信號成分Ss2并向處理部33B輸出的動作，處 理部33B，與第一實施形態中的存儲處理和電壓算出處理同時地執行使用從濾波器38輸出 的信號成分Ss2的診斷處理。在該診斷處理中，處理部33B首先將輸入的信號成分Ss2的 電壓波形變換為數字數據，并檢測出信號成分Ss2的電平Va(在本例中為信號成分Ss2的 振幅電平)，并將該檢測出的電平Va和從存儲部34讀出的規定電平Vre進行比較。接著， 處理部33B，在該比較的結果是電平Va為規定電平Vre以上時，判斷為裝置的動作是正常的 (動作正常)，在電平Va小于規定電平Vre時，判斷為裝置的動作存在異常(動作異常)，并 將該判斷結果存儲于存儲部34。通過這樣診斷處理結束。最后，處理部33B執行輸出處理，將存儲于存儲部34的交流電壓Vl的有效值或振 幅等，與診斷處理中的判斷結果一同顯示于由顯示裝置構成的輸出部35。通過這樣，利用電 壓檢測裝置105的對檢測對象4的交流電壓Vl的檢測結束。另外，也可以采用如下構成， 即在輸出處理中，處理部33B在診斷處理中的判斷結果判斷為動作正常時，將交流電壓Vl 的有效值或振幅等顯示于輸出部35，在診斷處理中的判斷結果判斷為動作異常時，僅使診 斷處理中的判斷結果顯示于輸出部35，而不將交流電壓Vl的有效值或振幅等顯示于輸出 部35的構成。采用該實施形態的話，由于處理部33B執行判斷處理，因此，操作員能夠根據該判 斷處理的結果而進行在電壓檢測裝置105中電壓的檢測動作是否正常地進行的診斷(判 斷)，其中，判斷處理，是在檢測出絕緣檢測信號S2所包含的有關參照信號Ss的信號成分 Ss2的電平Va(信號成分Ss2的振幅電平)的同時，與規定電平Vre進行比較，從而判斷電 壓檢測裝置105的動作是正常還是異常的處理。因此，采用該實施形態的話，由于能夠使操 作員辨別檢測出的交流電壓Vl是動作正常時的電壓還是動作異常時的電壓，因此，能夠提 高對于檢測出的交流電壓Vl的可靠性。另外，在此，例舉了采用處理部33B根據在作為信號提取部32的輸入點的A點檢 測出的絕緣檢測信號S2，執行電壓檢測裝置105的診斷的構成的例子而進行了說明，但是， 如上述那樣由參照電流Isl產生的信號成分，不僅包含于絕緣檢測信號S2，也包含于放大檢測信號S3。因此，也可以采用處理部33B根據在作為放大電路41的輸出點的B點檢測出 的放大檢測信號S3而執行診斷處理的構成。在該構成中，如圖15中虛線所示，濾波器38在 從B點輸入放大檢測信號S3的同時，提取放大檢測信號S3所包含的參照信號Ss的信號成 分，并作為信號成分Ss2而向處理部33B輸出。處理部33B，與根據在A點檢測出的絕緣檢 測信號S2而執行電壓檢測裝置105的診斷的情況同樣地，執行使用從濾波器38輸出的信 號成分Ss2的診斷處理，在信號成分Ss2的電平Va為規定電平Vre以上時判斷為裝置的動 作是正常的(動作正常)，在電平Va小于規定電平Vre時判斷為裝置的動作存在異常(動 作異常)，并將該判斷結果存儲于存儲部34。作為此時的規定電平Vre，預先算出在電壓檢 測裝置105的正常動作時放大檢測信號S3所包含的參照信號Ss的上述電平Va的下限值 而使用。另外，在電壓檢測裝置105中，在正常動作時，對于放大電路41的增益(放大率) 的反饋控制通過同步檢波電路43和控制電路44而被進行，構成放大檢測信號S3的反相信 號成分(與參照信號Ss為相同頻率的信號成分)的振幅被控制為，與作為基準信號Sr而被 輸入加法電路42的參照信號Ss的振幅為相同的振幅，通過這樣，在加法電路42中，構成放 大檢測信號S3的反相信號成分被參照信號Ss抵消(消除)。也就是說，不僅輸出信號So 所包含的基準信號Sr(在本例中為參照線號Ss)的信號成分的電平(例如振幅電平)，而且 從同步檢波電路43輸出的檢波信號Vd的電平(直流電平)也成為低電平。另一方面，例 如在浮動電路部2、或者對于放大電路41的增益(放大率)的反饋控制動作中產生異常時 (電壓檢測裝置105的動作異常時)，不僅輸出信號So所包含的基準信號Sr的信號成分的 電平成為高電平，而且從同步檢波電路43輸出的檢波信號Vd的電平(直流電平)也成為 高電平。因此，也可以采用如下構成，S卩處理部33B，根據在作為加法電路42的輸出點的C 點檢測出的輸出信號So、和在作為同步檢波電路43的輸出點的D點檢測出的檢波信號Vd 的至少一種信號，而執行電壓檢測裝置105的診斷的構成。該情況下，在根據輸出信號So 而執行診斷的構成中，如圖15中虛線所示，濾波器38在從C點輸入輸出信號So的同時，提 取輸出信號So所包含的參照信號Ss的信號成分，并作為信號成分Ss2而向處理部33B輸 出。在基于C點檢測出的輸出信號So的診斷處理中，處理部33B與基于在A點檢測出的絕 緣檢測信號S2的診斷處理時相反地，在信號成分Ss2的電平Va為規定電平Vre以下時，判 斷為裝置的動作是正常的(動作正常)，在電平Va超過規定電平Vre時，判斷為裝置的動作 存在異常(動作異常)，并將該判斷結果存儲于存儲部34。作為此時的規定電平Vre，預先 算出電壓檢測裝置105的正常動作時輸出信號So所包含的參照信號Ss的上述電平Va的 上限值而使用。另外，在根據檢波信號Vd執行診斷的構成中，如圖15中虛線所示，處理部33B在 從D點輸入檢波信號Vd的同時，與基于在C點檢測出的輸出信號So的診斷處理同樣地，在 檢波信號Vd的電平(對于該電平也作為電平Va而進行說明)Va為規定電平Vre以下時， 判斷為裝置的動作是正常的(動作正常)，在電平Va超過規定電平Vre時，判斷為裝置的動 作存在異常(動作異常)，并將該判斷結果存儲于存儲部34。作為此時的規定電平Vre，預 先算出電壓檢測裝置105的正常動作時的檢波信號Vd的上述電平Va的上限值而使用。第六實施形態
本發明的第六實施形態涉及的電壓檢測裝置106，如圖16所示設有浮動電路部2 和主體電路部3C，并構成為能夠非接觸地檢測出檢測對象4中產生的交流電壓VI。本發明的第六實施形態涉及的電壓檢測裝置106是非接觸型的電壓檢測裝置，如 圖16所示設有浮動電路部2和主體電路部3C，并構成為能夠非接觸地檢測出檢測對象4中 產生的交流電壓VI。主體電路部3C內的構成，是除了信號提取部32A以外與圖15所示的 電壓檢測裝置105相同的構成，信號提取部32A的構成是與圖13、圖14分別所示的電壓檢 測裝置103、104相同的構成，由于其構成和動作的說明重復，因此省略。第七實施形態另外，即使如圖17所示的第七實施形態涉及的電壓檢測裝置107那樣，采用將在 根據絕緣檢測信號S2生成電壓信號S4的同時向保護電極11輸出(附加)，且以該電壓信 號S4的電壓V4接近于交流電壓Vl那樣進行反饋控制的構成，與第一、第二以及第五的各 個實施形態涉及的電壓檢測裝置101、102以及105的基本構成一起使用的構成，也能夠非 接觸地檢測出檢測對象4的交流電壓VI，而且，與電壓檢測裝置105同樣地，處理部33B能 夠根據在A、B、C、D點檢測出的各信號的任意一種而執行對電壓檢測裝置107的診斷處理。以下，從圖17參照圖5 圖22對該實施形態涉及的電壓檢測裝置107進行說明。 另外，對于與第六實施形態涉及的電壓檢測裝置106相同的構成，賦予相同的符號并省略 重復的說明。電壓檢測裝置107是非接觸型的電壓檢測裝置，如圖17所示設有浮動電路部2和 主體電路部3D，并構成為能夠非接觸地檢測出以接地電勢Vg為基準而檢測對象4中產生的 交流電壓Vl (檢測對象交流電壓)。如圖17所示，浮動電路部2設有保護電極11、檢測電極12、電源部13、檢測部14 以及絕緣部15，且與電壓檢測裝置105、106相同地構成。在該浮動電路部2中，檢測部14 根據以與交流的電勢差(Vl-Vr)對應的電流值進行流通的電流信號I (檢測電流)，生成其 振幅根據交流的電勢差(Vl-Vr)而變化的檢測信號Sl并輸出。該情況下，從后述的參照信 號輸出部31經由電容器31a而向保護電極11輸出(附加)參照信號Ss，同時，從后述的反 饋控制部37輸出(附加)電壓信號S4。通過該構成，電壓Vr成為電壓信號S4的電壓(反 饋電壓)V4和參照信號Ss的電壓Vs的合成電壓。通過這樣，上述電流信號I，通過由參照 信號Ss產生的參照電流Isl、由電壓信號S4產生的電流信號成分(以下，也稱為“FB電流 成分”)Ibl、以及由檢測對象4的交流電壓Vl產生的檢測對象電流Ivl而構成，基于該電流 信號I的檢測信號Si，也由基于參照電流Isl的參照電壓成分Vsl、基于FB電流成分Ibl 的電壓信號成分(以下，也稱為“FB電壓成分”)Vbl、以及基于檢測對象電流Ivl的檢測對 象電壓成分Vvl而構成。另外，由于檢測部14以通過參照信號Ss的電壓Vs和電壓信號S4 的電壓V4進行變動的保護電極11的電壓作為基準進行動作而生成檢測信號Sl，因此，檢測 信號Sl所包含的參照電壓成分Vsl成為相對于參照信號Ss為反相的信號，檢測信號Sl所 包含的FB電壓成分Vbl也成為相對于電壓信號S4為反相的信號。絕緣部15，在輸入檢測信號Sl的同時進行電絕緣而作為絕緣檢測信號S2輸出。 以上那樣構成的浮動電路部2，在從低頻率(數Hz)至高頻率(數百Hz)的寬的頻帶范圍中 具有平坦的頻率特性，且如上述那樣，檢測出以與交流的電勢差(Vl-Vr)對應的電流值進 行流通的電流信號I (檢測電流)，從而生成其振幅根據該交流的電勢差(Vl-Vr)而變化的
32絕緣檢測信號S2并輸出。如圖17所示，主體電路部3D設有參照信號輸出部31、信號提取部32、處理部33B、 存儲部34、輸出部35、振幅變更部36以及反饋控制部37。該情況下，參照信號輸出部31生 成參照信號Ss (頻率和振幅固定的交流信號)并經由電容器31a向保護電極11輸出。在 該實施形態中，作為一例，參照信號Ss的頻率fs如后述那樣被規定在超過能夠響應反饋控 制部37的頻帶Wl、2的頻帶W3內(參照圖18)。振幅變更部36由衰減器(作為一例為串 聯連接的兩個電阻36a、36b)構成，并在將保護電極11的電壓Vr作為電壓信號Sr輸入的 同時，改變(k倍k為正實數)其振幅并作為基準信號Srl而輸出。信號提取部32，作為一例設有放大電路41、加法電路42、同步檢波電路43以及控 制電路44，將絕緣檢測信號S2以規定的增益放大而生成放大檢測信號S3，并通過控制絕緣 檢測信號S2的放大時的增益，如后述那樣生成由交流電壓Vl的信號成分構成的輸出信號 So并輸出，其中，絕緣檢測信號S2的放大時的增益的控制，是以能夠通過放大檢測信號S3 與基準信號Srl的加算或減算(在本例中作為一例為加算)，而將放大檢測信號S3所包含 的參照信號Ss的信號成分(以下，也稱為第一信號成分)和基準信號Srl所包含的參照信 號Ss的信號成分(以下，也稱為第二信號成分)抵消那樣而進行。該情況下，所謂的放大 檢測信號S3所包含的參照信號Ss的第一信號成分，是根據參照信號Ss的向保護電極11 的輸出(附加)而由檢測信號Sl所包含的參照電壓成分Vsl產生的信號成分(即，放大檢 測信號S3所包含的與參照信號Ss為相同頻率的信號成分)。另外，所謂的基準信號Srl所 包含的參照信號Ss的第二信號成分，是根據參照信號Ss的向保護電極11的輸出(附加) 而與基準信號Srl所包含的參照信號Ss為相同頻率的信號成分。加法電路42，在輸入放大檢測信號S3和基準信號Srl的同時將兩信號S3、Srl進 行加算，并將通過加算得到的加算信號作為輸出信號So而輸出。該情況下，如上述那樣，檢 測信號Si，由相對于參照信號Ss為反相的參照電壓成分Vsl、相對于電壓信號S4為反相的 FB電壓成分Vbl、以及與交流電壓Vl為同相的檢測對象電壓成分Vvl構成。因此，根據檢 測信號Sl而生成的絕緣檢測信號S2和將絕緣檢測信號S2放大而生成的放大檢測信號S3， 也由相對于參照信號Ss為反相的信號成分、相對于電壓信號S4為反相的信號成分、以及與 交流電壓Vl為同相的信號成分構成。該情況下，放大檢測信號S3被控制為，自身所包含的 相對于參照信號Ss呈反相的第一信號成分(以下，也稱為“反相信號成分”)的振幅，通過 后述那樣最終成為與從振幅變更部36輸出的基準信號Srl所包含的參照信號Ss的第二信 號成分的振幅(將參照信號Ss的振幅K倍后的振幅kXSs)相同的振幅。另一方面，由于電壓信號Sr的電壓Vr如上述那樣是電壓信號S4的電壓V4和參照 信號Ss的電壓Vs的合成電壓，因此，將該電壓信號Sr的振幅k倍而生成的基準信號Srl， 由相對于參照信號Ss為同相的信號成分(將參照信號Ss的振幅k倍后的信號)，和相對于 電壓信號S4為同相的信號成分(將電壓信號S4的振幅k倍后的信號)構成。因此，通過利用加法電路42的兩信號S3、Srl的加算處理，構成放大檢測信號S3 的參照信號Ss的反相信號成分(第一信號成分)和相對于構成基準信號Srl的參照信號 Ss為同相的第二信號成分(以下，也稱為“同相信號成分”)被抵消(消除)。因此，輸出信 號So，包括相對于電壓信號S4為反相的信號成分及相對于交流電壓Vl為同相的信號成分、 且構成放大檢測信號S3的信號成分，和相對于電壓信號S4為同相的信號成分、且構成基準信號Srl的信號成分(將電壓信號S4的振幅k倍后的信號)而構成。同步檢波電路43，在輸入輸出信號So和參照信號Ss的同時，通過利用參照信號 Ss對輸出信號So進行同步檢波，而生成檢波信號Vd并輸出。控制電路44，生成電壓根據 輸入的檢波信號Vd的極性而增減的控制信號Sc并向放大電路41輸出。通過以上的構成，在信號提取部32中，對于放大電路41的增益(放大率)的反饋 控制通過同步檢波電路43和控制電路44而被進行，控制電路44，以構成放大檢測信號S3 的反相信號成分(與參照信號Ss為相同頻率且反相的第一信號成分)的振幅成為固定那 樣(在本例中，以成為與構成被輸入加法電路42的基準信號Srl的同相信號成分(與參照 信號Ss為相同頻率且同相的第二信號成分)的振幅相同的振幅那樣)，而根據檢波信號Vd 控制放大電路41的放大率。通過這樣，構成放大檢測信號S3的反相信號成分的振幅，與被 輸入加法電路42的基準信號Srl的同相信號成分的振幅一致。因此，加法電路42如上述 那樣生成輸出信號So并輸出，其中，輸出信號So由相對于電壓信號S4為反相的信號成分、 相對于交流電壓Vl為同相的信號成分(以上為構成放大檢測信號S3的信號成分)、以及相 對于電壓信號S4為同相的信號成分(構成基準信號Srl的信號成分)構成。該情況下，根據在檢測對象4和檢測電極12之間形成的靜電電容CO的大小，電流 信號I所包含的參照電流Isl和檢測對象電流Ivl以相同的比例進行變動，檢測信號Sl所 包含的參照電壓成分Vsl和檢測對象電壓成分Vvl也以相同的比例進行變動。因此，對于 構成放大檢測信號S3的反相信號成分(與參照信號Ss為相同頻率的信號成分)和與交流 電壓Vl為相同頻率的信號成分，兩個成分也以相同的比例進行變動，但是，在信號提取部 32中，通過上述反饋控制，放大檢測信號S3以構成該信號S3的反相信號成分(第一信號成 分)的振幅與構成基準信號Srl的同相信號成分(第二信號成分)的振幅一致那樣，而通 過放大電路41被生成。因此，在本實施形態的構成中，基于輸出信號So所包含的檢測對象 電流Ivl的電壓成分、即構成放大檢測信號S3的信號成分(相對于電壓信號S4為反相的 信號成分和與交流電壓Vl為同相的信號成分)，無論靜電電容CO的大小如何，其振幅都成 為與檢測對象4中產生的交流電壓Vl和電壓信號S4的差分相對應的大小。另外，輸出信 號So所包含的構成基準信號Srl的相對于電壓信號S4為同相的信號成分，本來是與靜電 電容CO的大小無關地產生的信號成分。因此，輸出信號So成為不受靜電電容CO的大小影 響的信號。反饋控制部(電壓生成電路)37，通過輸入絕緣檢測信號S2并放大，生成電壓 V4(反饋電壓)的電壓信號S4并向保護電極11輸出(附加)。該情況下，反饋控制部37 與浮動電路部2的保護電極11、檢測電極12、檢測部14以及絕緣部15 —起形成反饋環路， 并通過進行以使交流電壓Vl和保護電極11的電壓Vr的電勢差Vdi減少那樣而放大絕緣 檢測信號S2的放大動作，而生成電壓信號S4。在該實施形態中，作為一例，反饋控制部37 設有交流放大電路37a、相位補償電路37b以及升壓電路37c而構成。在此，交流放大電路 37a，通過輸入絕緣檢測信號S2并進行放大而生成電壓信號V4a。該情況下，交流放大電路 37a通過放大動作，生成電壓值的絕對值與絕緣檢測信號S2的電壓值的絕對值的增加減少 相對應而進行變化的電壓信號V4a。相位補償電路37b，為了謀求反饋控制動作的穩定化(防止振動)，而輸入電壓信 號V4a并調整其相位后作為電壓信號V4b而輸出。升壓電路37c，作為一例使用升壓變壓器而構成，并通過以規定倍率將電壓信號V4b升壓(通過不改變極性而使絕對值增加)，而生 成電壓信號S4并向保護電極11輸出。另外，升壓電路37c，其輸出阻抗被規定為高阻抗。 這樣構成的反饋控制部37，生成振幅以圖18所示的頻率特性進行變化的電壓信號S4并輸 出。根據該頻率特性，反饋控制部37對于能夠響應的頻帶Wl、2內的低頻側的頻帶Wl的頻 率的信號(交流電壓VI)良好地進行追隨，而生成與交流電壓Vl相同的電壓V4的電壓信 號S4并輸出。另外，反饋控制部37對于能夠響應的頻帶Wl、2內的高頻側的頻帶W2所包 含的頻率的信號(交流電壓VI)，因增益不足而生成未達到交流電壓Vl的電壓V4的電壓 信號S4并輸出。另外，反饋控制部37對于超過頻帶W2的頻帶W3的信號(包含參照信號 Ss)未追隨到底，而生成電壓V4幾乎為零伏的電壓信號S4并輸出。處理部33B，執行存儲處理、電壓算出處理、輸出處理以及診斷處理，其中，存儲處 理是利用規定頻率的抽樣時鐘對輸出信號So的電壓波形(電平)進行抽樣并變換為數字 數據Dl而存儲于存儲部34的處理，電壓算出處理是根據該數字數據Dl而算出交流電壓Vl 的處理，輸出處理是將算出的交流電壓Vl輸出的處理，診斷處理是基于來自濾波器38的信 號成分Ss2的電平Va的處理。在存儲部34中，預先存儲有在處理部33B的電壓算出處理 中使用的電壓算出用圖表TB、和診斷處理中使用的規定電平Vre。接下來，對利用電壓檢測裝置107的、對于檢測對象4的交流電壓Vl的檢測動作 進行說明。首先，以檢測電極12以非接觸的狀態與檢測對象4相對那樣，使浮動電路部2 (或 者電壓檢測裝置IB整體)位于檢測對象4的附近。通過這樣，如圖17所示，成為在檢測電 極12與檢測對象4之間形成有靜電電容CO的狀態。該情況下，靜電電容CO的電容值，與 檢測電極12和檢測對象4的距離成反比例地進行變化，但是，一旦將浮動電路部2配設后， 在溫度等的環境一定的條件下成為固定值(不變動)。另外，由于靜電電容CO的電容值一 般極小(例如數PF 數十pF左右)，因此，即使交流電壓Vl的頻率為數百Hz左右，檢測 對象4和檢測電極12之間的阻抗也成為非常大的值(數ΜΩ)。因此，在該電壓檢測裝置 107中，即使在檢測對象4的交流電壓Vl和保護電極11的電壓Vr大不相同的情況(電勢 差Vdi大的情況)下，也能夠在構成檢測部14的運算放大器21a(參照圖2)中使用輸入耐 壓低的廉價的產品，在該構成中也可以避免由電勢差Vdi引起的運算放大器21a的破壞。另外，通過檢測電極12和檢測對象4經由靜電電容CO而被交流地連接，而形成從 接地電勢Vg起經由檢測對象4、檢測電極12、檢測部14、保護電極11、電容器31a、參照信 號輸出部31以及反饋控制部37而至接地電勢Vg的電流路徑A(圖17中點劃線所示的路 徑)。因此，在浮動電路部2和主體電路部3的工作狀態下，在該電流路徑A中流通有電流 信號I，其中，電流信號I由因參照信號Ss的電壓Vs產生的參照電流Isl、因檢測對象4的 交流電壓Vl產生的檢測對象電流Ivl、以及因從反饋控制部37向保護電極11輸出的電壓 信號S4的電壓V4產生的FB電流成分Ibl構成。通過這樣，在浮動電路部2中，如圖17和圖2所示，檢測部14的積分電路21將電 流信號I積分而生成電壓信號S0，放大電路22將該電壓信號SO放大并作為檢測信號Sl而 輸出。另外，絕緣部15，輸入該檢測信號Sl并作為與檢測信號Sl電絕緣的絕緣檢測信號 S2而輸出。另外，在主體電路部3中，反饋控制部37根據該絕緣檢測信號S2而生成電壓信號
35S4并向保護電極11輸出。該情況下，反饋控制部37生成振幅以圖18所示的頻率特性進 行變化的電壓信號S4,即在低頻帶Wl中成為與交流電壓Vl相同的振幅，在高頻帶W3中振 幅為零，在中間的頻帶W2中振幅隨著頻率的上升而從與交流電壓Vl相同的狀態向零逐漸 減少的電壓信號S4，并向保護電極11輸出。振幅變更部36，將保護電極11中產生的電壓 Vr (電壓信號S4的電壓V4和參照信號Ss的電壓Vs的合成電壓)作為電壓信號Sr而輸 入，并通過改變(k倍)其振幅，而作為圖19所示的頻率特性的基準信號Srl輸出。另外，反饋控制部37如上述那樣進行動作，而生成圖18所示的頻率特性的電壓信 號S4并向保護電極11輸出，因此，浮動電路部2如上述那樣根據交流電壓Vl和該電壓信 號S4的電勢差Vdi而生成的絕緣檢測信號S2，成為關于交流電壓Vl和電壓信號S4的信號 成分(與交流電壓Vl相同的頻率成分)，振幅以與電壓信號S4的頻率特性(參照圖18)相 反的頻率特性(參照圖20)而變化的信號。也就是說，浮動電路部2生成絕緣檢測信號S2 并輸出，其中，絕緣檢測信號S2如圖20所示，在低頻帶Wl中，由于通過將電壓信號S4的電 壓V4反饋控制為與交流電壓Vl相同的電壓而電勢差Vdi為零，因此振幅為零，在高頻帶W3 中，由于通過電壓信號S4的電壓V4幾乎為零而電勢差Vdi成為交流電壓VI，因此成為與交 流電壓Vl成比例的振幅，在中間的頻帶W2中，隨著頻率的上升而從零的狀態向頻帶W3中 的振幅逐漸地增加。在信號提取部32中，如上述那樣，對于放大電路41的增益(放大率) 的反饋控制通過同步檢波電路43和控制電路44而被進行，控制電路44，以構成放大檢測信 號S3的反相信號成分(與參照信號Ss為相同頻率且反相的第一信號成分)的振幅成為固 定那樣(在本例中，以成為與構成被輸入加法電路42的基準信號Srl的同相信號成分(與 參照信號Ss為相同頻率且同相的第二信號成分)的振幅相同的振幅那樣)，而根據檢波信 號Vd控制放大電路41的放大率。通過這樣，放大電路41生成放大檢測信號S3并輸出，其 中，放大檢測信號S3是反相信號成分的振幅與被輸入加法電路42的基準信號Srl的同相 信號成分的振幅一致的信號，且具有圖21所示的頻率特性。該情況下，頻帶W3中的放大檢 測信號S3的振幅，如同一圖所示那樣成為交流電壓Vl的k倍，并成為如圖19所示那樣與 頻帶Wl中的基準信號Srl的振幅(交流電壓Vl的k倍)一致的狀態。因此，如圖22所示，加法電路42，通過在上述圖19所示的頻率特性(圖20中以 點劃線所表示的特性)的基準信號Srl (由相對于電壓信號S4為同相的信號成分構成的信 號)中，加算上述圖21所示的頻率特性(圖22中以細的實線所表示的特性)的放大檢測 信號S3 (由相對于電壓信號S4為反相的信號成分和相對于交流電壓Vl為同相的信號成分 構成的信號)，生成僅由相對于交流電壓Vl為同相的信號成分構成、且在從低頻帶Wl至高 頻帶W3的寬的頻帶范圍內平坦的頻率特性(圖22中以粗的實線所表示的特性)的輸出信 號So (在寬頻帶中振幅成為交流電壓Vl的振幅的k倍的信號)并輸出。該情況下，放大檢 測信號S3和基準信號Srl所包含的有關參照信號Ss的各信號成分，如圖22中粗的虛線所 示，由于呈相互的振幅一致的狀態，因此被抵消。接下來，處理部33B執行存儲處理，在將輸出信號So輸入的同時變換為數字數據 Dl并存儲于存儲部34。接著，處理部33B執行電壓算出處理。在該電壓算出處理中，處理 部33B在讀出存儲于存儲部34的數字數據Dl的同時，參照電壓算出用圖表TB而取得與讀 出的數字數據Dl相對應的交流電壓VI。另外，處理部33B根據該取得的交流電壓VI，算出 例如交流電壓Vl的有效值或振幅等并存儲于存儲部34。另外，處理部33B也執行對于電壓檢測裝置IB中的交流電壓Vl的檢測動作的診斷處理，并將電壓檢測裝置IB是否正常地動 作的判斷結果存儲于存儲部34。最后，處理部33B執行輸出處理，使存儲于存儲部34的交 流電壓Vl的有效值或振幅、以及診斷處理中的判斷結果等顯示于輸出部35。通過這樣，利 用電壓檢測裝置IB的檢測對象4的交流電壓Vl的檢測結束。因此，在該實施形態中，由于處理部33B也執行判斷處理，因此，操作員能夠根據 該判斷處理的結果而進行電壓檢測裝置107中電壓的檢測動作是否正常地進行的診斷(判 斷)，其中，判斷處理是在檢測出絕緣檢測信號S2所包含的有關參照信號Ss的信號成分 Ss2的電平Va的同時，與規定電平Vre進行比較，而判斷電壓檢測裝置107的動作是正常還 是異常的處理。其結果是，采用該實施形態的話，由于能夠使操作員辨別檢測出的交流電壓 Vl是動作正常時的電壓還是動作異常時的電壓，因此，能夠提高對于檢測出的交流電壓Vl 的可靠性。另外，采用該實施形態的話，由于能夠根據信號提取部32中生成的放大檢測信號 S3，而檢測出僅通過利用反饋控制部37的檢測動作是無法檢測出的高頻帶的交流電壓VI， 因此，能夠在寬的頻帶范圍中非接觸地檢測出交流電壓VI。另外，在該實施形態中，由于能 夠作為不會受到檢測對象4和檢測電極12之間的耦合電容(靜電電容CO)的影響的信號 而檢測出輸出信號So，因此，不用進行靜電電容CO的算出也能夠非接觸地檢測出交流電壓 VI。另外，在該實施形態涉及的電壓檢測裝置107中，當然也可以采用如下構成，即 與上述第五實施形態涉及的電壓檢測裝置105同樣地，如圖17中虛線所示，處理部33B取 代在A點檢測出的絕緣檢測信號S2所包含的有關參照信號Ss的信號成分Ss2的電平Va， 而使用在B點檢測出的放大檢測信號S3所包含的有關參照信號Ss的信號成分的電平Va、 在C點檢測出的輸出信號So所包含的有關參照信號Ss的信號成分的電平Va、或者在D點 檢測出的有關檢波信號Vd的電平Va，而執行診斷處理的構成，根據任意一種電平Va都能夠 進行電壓檢測裝置IB中電壓的檢測動作是否正常地進行的診斷(判斷)。另外，在第五和第六的各實施形態涉及的電壓檢測裝置105、106中，采用了通過 將檢測電極12、電源部13、檢測部14以及絕緣部15收容于保護電極11內，而與主體電路 部3、3A不同體地構成浮動電路部2，從而在提高CMRR(Common Mode Rejection Ratio)的 同時，能夠進行高壓的交流電壓Vl的檢測的構成，但是，在不需要使檢測部14以浮動狀態 進行工作時(例如，交流電壓Vl為較低壓、或者不被要求高CMRR時)，也可以取代檢測部14 而采用圖5所示的檢測部14A(不使用保護電極11、電源部13以及絕緣部15的檢測部)。另外，在采用檢測部14A的電壓檢測裝置105、106中，由于處理部33B也執行判斷 處理，因此，操作員能夠根據該判斷處理的結果而進行電壓檢測裝置105、106中電壓的檢 測動作是否正常地進行的診斷(判斷)，其中，判斷處理是在檢測出取代絕緣檢測信號S2而 輸入的檢測信號Sl所包含的有關參照信號Ss的信號成分Ss2的電平Va (信號成分Ss2的 振幅電平)的同時，與規定電平Vre進行比較，而判斷電壓檢測裝置105、106的動作是正常 還是異常的處理。因此，由于通過采用了該檢測部14A的電壓檢測裝置105、106，也能夠使 操作員辨別檢測出的交流電壓Vl是動作正常時的電壓還是動作異常時的電壓，因此，能夠 提高對于檢測出的交流電壓Vl的可靠性。另外，在采用了該檢測部14A的電壓檢測裝置1中，當然也可以采用如下構成，即與上述采用檢測部14的電壓檢測裝置1的情況同樣地，如圖15中虛線所示，處理部33B取 代在A點檢測出的檢測信號Sl (取代同一圖中從絕緣部15輸出的絕緣檢測信號S2，而從圖 5的檢測部14A輸出的檢測信號)所包含的有關參照信號Ss的信號成分Ss2的電平Va，而 使用在B點檢測出的放大檢測信號S3所包含的有關參照信號Ss的信號成分的電平Va、或 者在C點檢測出的輸出信號So所包含的有關參照信號Ss的信號成分的電平Va、或者在D 點檢測出的有關檢波信號Vd的電平Va，而執行診斷處理的構成，根據任意一種電平Va都能 夠進行電壓檢測裝置1中電壓的檢測動作是否正常地進行的診斷(判斷)。
另外，在采用了該檢測部14A的電壓檢測裝置106中，當然也可以采用如下構成， 即與上述采用了檢測部14的電壓檢測裝置106的情況同樣地，如圖16中虛線所示，處理 部33B取代在A點檢測出的檢測信號Sl (取代同一圖中從絕緣部15輸出的絕緣檢測信號 S2，而從圖5的檢測部14A輸出的檢測信號)所包含的有關參照信號Ss的信號成分Ss2 的電平Va，而使用在B點檢測出的放大檢測信號S3所包含的有關參照信號Ss的信號成分 的電平Va、或者在D點檢測出的有關檢波信號Vd的電平Va，而執行診斷處理的構成，根據 任意一種電平Va都能夠進行電壓檢測裝置106中電壓的檢測動作是否正常地進行的診斷 (判斷)。
權利要求
一種電壓檢測裝置，檢測檢測對象中產生的檢測對象交流電流，其特征在于，設有檢測電極、參照信號輸出部、檢測部、以及信號提取部；檢測電極與所述檢測對象相對而被配設并與該檢測對象進行電容耦合；參照信號輸出部輸出參照信號；檢測部被連接于所述檢測電極，同時，輸入所述參照信號并將根據檢測對象電流和參照電流的兩電流值而振幅變化的檢測信號輸出，其中，所述檢測對象電流是根據檢測對象交流電壓而流通的電流，所述參照電流是根據所述參照信號而流通的電流；信號提取部，以所述檢測信號所包含的所述參照信號的信號成分的振幅成為規定值那樣，而控制增益并將所述檢測信號放大，從其結果得到的放大檢測信號中提取所述檢測對象交流電壓的信號成分，并作為輸出信號而輸出。
2.如權利要求1所述的電壓檢測裝置，其特征在于， 所述信號提取部，具有控制電路，該控制電路以通過從所述參照信號輸出部輸出的所述參照信號和該放大檢 測信號的加算或減算，將該參照信號與該放大檢測信號所包含的所述參照信號的信號成分 相抵消那樣，而控制所述增益，以及從所述放大檢測信號中，將該信號所包含的所述參照信號的信號成分抵消后的信號， 作為所述檢測對象交流電壓的信號成分而輸出的電路。
3.如權利要求1所述的電壓檢測裝置，其特征在于，所述信號提取部，具有以所述規定值成為預先規定的固定值那樣而控制所述增益的控 制電路。
4.如權利要求1所述的電壓檢測裝置，其特征在于，進而設有執行兩個判斷處理中的至少一個判斷處理的判斷部； 該兩個判斷處理為檢測出所述檢測信號和所述放大檢測信號中的任意一種信號所 包含的所述參照信號的信號成分的電平，同時，在該檢測出的電平為規定電平以上時判斷 為動作正常的判斷處理，和在該檢測出的電平小于該規定電平時判斷為動作異常的判斷處 理。
5.如權利要求1所述的電壓檢測裝置，其特征在于，進而設有電源部，該電源部通過以來自所述參照信號輸出部的參照信號為基準電壓的 浮動電壓，而驅動所述檢測部。
6.如權利要求1所述的電壓檢測裝置，其特征在于，所述信號提取部，設有放大電路、同步檢波電路以及控制電路； 放大電路將所述檢測信號放大而生成所述放大檢測信號；同步檢波電路，通過使用了從所述參照信號輸出部輸出的所述參照信號的同步檢波， 而檢測出表示所述放大檢測信號或所述輸出信號所包含的所述參照信號的信號成分的振 幅的檢波信號；控制電路根據所述檢波信號而控制所述放大電路的增益。
7.如權利要求1所述的電壓檢測裝置，其特征在于，進而設有絕緣部，該絕緣部在將所述檢測部和所述信號提取部進行電絕緣的狀態下， 將所述檢測信號從所述檢測部傳送至所述信號提取部。
8.如權利要求5所述的電壓檢測裝置，其特征在于，具有設有第一串聯電源電路和第二串聯電源電路的電源部，所述第一串聯電源電路， 根據被供給所述參照信號輸出部和所述信號提取部的正電壓和負電壓中的該正電壓，而生 成相對于所述參照信號的電壓為固定的正電壓的第一浮動電壓，所述第二串聯電源電路根 據所述負電壓，生成相對于所述參照信號的電壓為絕對值等于所述第一浮動電壓的負電壓 的第二浮動電壓；該電源部向所述檢測部供給所述各浮動電壓。
9.如權利要求8所述的電壓檢測裝置，其特征在于，所述第一串聯電源電路，設有連接于所述正電壓的第一電阻，從該第一電阻接收電流 的供給而進行工作的第一穩壓二極管，以及第一晶體管，其中，所述第一晶體管的集電極端 子連接于所述正電壓，同時，基極端子上被輸入所述第一穩壓二極管的穩壓電壓，而在發射 極端子生成所述第一浮動電壓；所述第二串聯電源電路，設有連接于所述負電壓的第二電阻，從該第二電阻接收電流 的供給而進行工作的第二穩壓二極管，以及第二晶體管，其中，所述第二晶體管的集電極端 子連接于所述負電壓，同時，基極端子上被輸入所述第二穩壓二極管的穩壓電壓，而在發射 極端子生成所述第二浮動電壓。
10.如權利要求2所述的電壓檢測裝置，其特征在于，所述信號提取部設有加法電路或減法電路，其中，所述加法電路通過所述加算，將從所 述參照信號輸出部輸出的所述參照信號與所述參照信號的所述信號成分相抵消，并輸出所 述輸出信號，所述減法電路通過所述減算，將從所述參照信號輸出部輸出的所述參照信號 與所述參照信號的所述信號成分相抵消，并輸出所述輸出信號。
11.如權利要求3所述的電壓檢測裝置，其特征在于，所述信號提取部，設有將所述檢測對象交流電壓的信號成分從所述放大檢測信號中提 取并輸出的濾波器。
12.如權利要求1所述的電壓檢測裝置，其特征在于，為了控制相對于所述信號提取部中的所述檢測信號的增益，而設有振幅變更部，該振 幅變更部將從所述參照信號輸出部輸出的所述參照信號的振幅改變并向所述信號提取部 輸出。
13.如權利要求1所述的電壓檢測裝置，其特征在于，進而設有根據所述輸出信號檢測所述檢測對象交流電壓的處理部。
14.如權利要求13所述的電壓檢測裝置，其特征在于，所述處理部根據所述輸出信號，算出所述檢測對象交流電壓的電壓值。
15.如權利要求1所述的電壓檢測裝置，其特征在于，所述參照信號輸出部，設有生成方波的方波生成電路和將該方波積分而作為積分方波 輸出的積分電路；所述積分方波，作為所述參照信號而被向所述檢測部輸出；所述方波，作為所述參照信號而被向所述信號提取部輸出。
16.如權利要求1所述的電壓檢測裝置，其特征在于，所述參照信號輸出部，設有生成偽噪聲的偽噪聲生成電路；所述偽噪聲，作為所述參照信號而被向所述檢測部和所述信號提取部輸出。
17. —種線路電壓檢測裝置，其特征在于，設有檢測作為檢測對象的多個電路中分別產生的交流電壓的多個電壓檢測裝置，和 算出通過所述多個電壓檢測裝置而檢測出的交流電壓的差分電壓，從而求出所述多個 電路間的線路電壓的算出部；作為所述多個電壓檢測裝置，分別使用權利要求1所述的電壓檢測裝置。
全文摘要
本發明的電壓檢測裝置，是檢測檢測對象中產生的檢測對象交流電流的裝置，設有檢測電極、參照信號輸出部、檢測部以及信號提取部；其中，檢測電極與檢測對象相對而配設并與該檢測對象進行電容耦合；參照信號輸出部輸出參照信號；檢測部被連接于檢測電極，同時，輸入參照信號并將根據檢測對象電流和參照電流的兩電流值而振幅變化的檢測信號輸出，上述檢測對象電流是根據檢測對象交流電壓而流通的電流，上述參照電流是根據參照信號而流通的電流；信號提取部，以檢測信號所包含的參照信號的信號成分的振幅成為規定值那樣，而控制增益并將檢測信號放大，從其結果得到的放大檢測信號提取檢測對象交流電壓的信號成分，并作為輸出信號而輸出。
文檔編號G01R19/00GK101881791SQ201010173890
公開日2010年11月10日 申請日期2010年4月28日 優先權日2009年4月30日
發明者柳澤浩一 申請人:日置電機株式會社