JP2023126924A - 非接触電圧測定を用いた調整可能な長さのロゴスキーコイル測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガルバニック接続を必要とすることなく、絶縁導体内の電気的パラメータを測定するためのシステム及び方法を提供する。【解決手段】非接触電気的パラメータセンサプローブは、絶縁導体内の電流及び電圧の両方を測定するように動作することができる。センサプローブ１０４は、本体と、本体に結合されたロゴスキーコイル１４０と、本体又はロゴスキーコイルに結合された非接触電圧センサと、を含む。ロゴスキーコイルのループのサイズは、選択的に調整可能であり、その結果、導体が、非接触電圧センサ１４６を含む本体又はロゴスキーコイルの一部分に隣接して位置付けられるまで、ループを被試験導体の周囲に締め付け得る。測定された電気的パラメータは、例えば、ディスプレイを介してユーザに提供され得、又は好適な有線若しくは無線接続を介して１つ以上の外部システムに送信され得る。【選択図】図２

Description

本開示は、概して、電気的パラメータ測定装置に関し、より具体的には、電気的パラメータ測定装置用のセンサプローブに関する。

電圧計は、電気回路内の電圧を測定するのに使用される器具である。１つを超える電気的特性を測定する器具は、マルチメータ又はデジタルマルチメータ（digital multimeter、ＤＭＭ）と呼ばれ、サービス用途、トラブルシューティング用途、及びメンテナンス用途に一般に必要とされるいくつかのパラメータを測定するように動作する。そのようなパラメータとしては、典型的には交流（ＡＣ）電圧及び電流、直流（ＤＣ）電圧及び電流、並びに抵抗又は継続性が挙げられる。電力特性、周波数、容量、及び温度など、他のパラメータも特定の用途の要件を満たすために測定することができる。

ＡＣ電圧を測定する従来の電圧計又はマルチメータを使用するときは、少なくとも２つの測定電極又はプローブを導体とガルバニック接触させることが必要であり、多くの場合、絶縁電線の絶縁部分を切り離すこと、又はあらかじめ測定用端子を提供することが必要である。ガルバニック接触のために露出させた導線又は端子を必要とする他に、剥離した導線又は端子に電圧計プローブを当てる工程は、ショック又は感電死のリスクにより比較的危険である場合がある。非接触電圧測定装置は、回路とのガルバニック接触を必要とすることなく、交流（ＡＣ）電圧の存在を検出するために使用されることがある。電圧が検出されると、ユーザは、光、ブザー、又は振動モータなどの提示によって警告される。しかしながら、そのような非接触電圧検出器は、ＡＣ電圧の有無だけを提示し、ＡＣ電圧の実際の大きさ（例えば、ＲＭＳ値）を提示しない。

内部電流シャントを採用する汎用マルチメータは、例えば、マルチメータテストリード及び電流を流すための回路の容量のために、一般に最大１０アンペアに制限される可能性がある。更に、マルチメータは、概して、過大な電流レベルがマルチメータに流れることを防ぐために、内部ヒューズによって保護されている必要がある。これは、安全上の理由及びマルチメータの損傷の防止という両方の目的のためである。溶断ヒューズを取り外すことが困難であることと、交換用ヒューズを入手するのに必要な時間と費用とが相まって、内部ヒューズを必要としない非接触電流測定器具を得ることが望ましい。

クランプオンマルチメータは、通電導体を切断する、又は通電導体を含む回路を遮断することを必要とせずに、通電導体内の電流を感知する一体型電流クランプを採用することによって、汎用マルチメータで電流を測定するための能力を向上させる。電流クランプは、典型的には、別々のテストプローブを使用して、従来の様式で電圧及び抵抗などの他のパラメータを測定するマルチメータと同じハウジング内に設けられている。電流クランプは、電流フローによって作り出される磁界を感知するために、例えば、銅線又は母線を含むことができる通電導体の周囲で閉鎖されている。電流クランプは、測定された電流レベルを計算し、かつ表示する、マルチメータによる測定のための電圧信号を提供する。クランプオンマルチメータを通る通電導体から分流された電流がないので、測定され得る最大電流に対する制約は、大部分排除されている。同様に、内部ヒューズは、クランプオンマルチメータで排除されている。

有効な電流測定値を得るためには、電流クランプが閉鎖されるように、電流クランプ内の磁心が、通電導体を取り囲まれなければならない。電流クランプは、ジョーを開くために機械的に作動されなければならず、通電導体が挿入され、次いでジョーが通電導体の周囲で閉鎖されなければならない。電気キャビネットのような狭い物理的空間では、クランプオンマルチメータを挿入し、この技術を使用して電流測定を行うことは、不便でかつ困難な場合がある。更に、ジョーは、有効な電流測定値を得るために、磁心を完成させるように整列されなければならない。したがって、クランプオンマルチメータは、限定された空間での使用が困難であり、電流クランプのジョーを開放するための大きな物理的空間を必要とする。クランプオンマルチメータはまた、磁心にかなりの量の鉄が使用されているため、物理的に重くなる傾向がある。更に、高レベルの電流は、磁心を飽和させる可能性がある。したがって、クランプオンマルチメータの電流測定容量は、磁心を飽和させない電流レベルに制限される。

ロゴスキーコイルは、ロゴスキーコイルによって取り囲まれた導体を流れる交流を感知することができる。ロゴスキーコイルとクランプとの間には、多くの違いがある。例えば、ロゴスキーコイルは、より可撓性であり、マルチメータの実質的に剛性のクランプよりも小さい断面を有する。したがって、ロゴスキーコイルは、クランプタイプのマルチメータのために、過度に緊密及び／又は過度に小さい、限定された空間内で使用することができる。更に、ロゴスキーコイルのループは、クランプが取り囲むことができない断面を有する導体を取り囲むように再形成することができる。別の違いは、クランプと比較して、ロゴスキーコイルの電流測定能力が大きいことである。具体的には、ロゴスキーの空心は、クランプの中心の磁性材料を飽和させる電流レベルでは飽和しない。

米国特許８３３０４４９号 米国特許５４７３２４４号

絶縁導体とのガルバニック接触を必要とすることなく、絶縁導体内の電気的パラメータを検出するように動作する電気的パラメータセンサプローブは、ロゴスキーコイルと、第１のチャネル及び第２のチャネルを含む本体であって、第１及び第２のチャネルは、それぞれの第１及び第２の開放端部を有し、第１及び第２のチャネルのそれぞれの第１の端部は、互いに離間しており、第１及び第２のチャネルのそれぞれの第２の端部は、互いに隣接しており、第１及び第２のチャネルの各々は、ロゴスキーコイルのループが、第１及び第２のチャネルのそれぞれの第１の開放端部の間に形成されるように、ロゴスキーコイルのそれぞれの長さを摺動可能にその中に収容するようにサイズ決め及び寸法決めがされており、ループのサイズは、ロゴスキーコイルの運動によって、第１及び第２のチャネルのうちの少なくとも１つ内に選択的に調整可能である、本体と、本体に結合され、かつ第１及び第２のチャネルのそれぞれの第１の端部の間に位置付けられている非接触センサであって、非接触センサは、絶縁導体が、ロゴスキーコイルによって形成されたループ内にあるときに、絶縁導体内の少なくとも１つの電気的パラメータを感知するように動作する非接触センサと、を含むものとして要約することができる。本体の第２のチャネルは、第１の開放端部と第２の開放端部との間に延在する横方向開放部を含んでもよく、横方向開放部は、ロゴスキーコイルの長さが、第２のチャネルの中に選択的に挿入され、かつそこから取り外されることを可能にするようにサイズ決め及び寸法決めされている。横方向開放部は、ロゴスキーコイルの直径よりも小さい幅を有してもよく、横方向開放部に隣接する第２のチャネルの少なくとも一部分は、ロゴスキーコイルの長さが、第２のチャネルの中に選択的に挿入され、かつそこから取り外されることを可能にするように弾性変形する可撓性材料から形成されてもよい。本体の第２のチャネルは、ロゴスキーコイルの長さが、第２のチャネルの中に選択的に挿入され、かつそこから取り外されることを可能にするように動作する締結具を含んでもよい。ロゴスキーコイルは、電気的パラメータセンサプローブの通常の使用中に、第１のチャネルから取り外し可能でなくてもよい。非接触センサは、非接触電圧センサ又は非接触電流センサのうちの少なくとも１つを含んでもよい。

電気的パラメータセンサプローブは、ロゴスキーコイルに結合された非接触電圧センサを更に含むことができ、この非接触電圧センサは、絶縁導体がロゴスキーコイルによって形成されたループ内にあるときに、絶縁導体内の電圧を感知するように動作する。

電気的パラメータセンサプローブは、非接触センサ及びロゴスキーコイルに動作可能に結合されたインターフェースコネクタを更に含むことができ、このインターフェースコネクタは、非接触電気的パラメータ測定装置の主本体の対応するインターフェースコネクタに着脱可能に結合可能である。非接触センサは、非接触電圧センサ、ホール効果センサ、フラックスゲートセンサ、異方性磁気抵抗（anisotropic magnetoresistance、ＡＭＲ）センサ、又は巨大磁気抵抗（giant magnetoresistance、ＧＭＲ）センサのうちの少なくとも１つを含んでもよい。

絶縁導体内の電気的パラメータを測定するための装置は、ロゴスキーコイルを含む電気的パラメータセンサプローブと、第１のチャネル及び第２のチャネルを含む本体であって、第１及び第２のチャネルは、それぞれの第１及び第２の開放端部を有し、第１及び第２のチャネルのそれぞれの第１の端部は、互いに離間しており、第１及び第２のチャネルのそれぞれの第２の端部は互いに隣接しており、第１及び第２のチャネルの各々は、ロゴスキーコイルのループが、第１及び第２のチャネルのそれぞれの第１の開放端部の間に形成されるように、ロゴスキーコイルのそれぞれの長さをその中に摺動可能に収容するようにサイズ決め及び寸法決めされており、ループのサイズは、第１及び第２のチャネルのうちの少なくとも１つ内にロゴスキーコイルの運動によって選択的に調整可能である、本体と、本体に結合され、かつ第１及び第２のチャネルのそれぞれの第１の端部の間に位置付けられている非接触センサであって、非接触センサは、絶縁導体が、ロゴスキーコイルによって形成されたループ内にあるときに、絶縁導体内の少なくとも１つの電気的パラメータを感知するように動作する、非接触センサと、非接触センサ及びロゴスキーコイルに通信可能に結合可能な制御回路であって、この制御回路は、非接触センサ又はロゴスキーコイルのうちの少なくとも１つにおいて検出された信号を示すセンサデータを受信し、絶縁導体の少なくとも１つの電気的パラメータを決定するために、受信されたセンサデータを処理する、制御回路と、を含むものとして要約することができる。

装置は、制御回路を含む主本体を更に含んでもよい。主本体は、少なくとも１つのインターフェースコネクタを含んでもよく、電気的パラメータセンサプローブは、主本体の少なくとも１つのインターフェースコネクタに着脱可能に接続可能であってもよい。装置は、電気的パラメータセンサプローブ及び制御回路を含む主本体を更に含んでもよい。制御回路は、動作中に、受信されたセンサデータを処理して、絶縁導体内の電圧を決定することができる。制御回路は、動作中に、受信されたセンサデータを処理して、絶縁導体内の電圧及び電流を決定することができる。

装置は、制御回路に動作可能に結合された無線通信サブシステムを更に含んでもよく、動作中に、無線通信サブシステムは、決定された電気的パラメータを外部システムに無線で送信する。

装置は、動作中に、装置のユーザに、決定された電気的パラメータを視覚的に提示するディスプレイを更に含んでもよい。非接触センサは、非接触電圧センサ、ホール効果センサ、フラックスゲートセンサ、異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）センサ、又は巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）センサのうちの少なくとも１つを含んでもよい。

絶縁導体とのガルバニック接触を必要とすることなく、絶縁導体内の電気的パラメータを検出するように動作する電気的パラメータセンサプローブは、第１の端部及び第２の端部を有するロゴスキーコイルと、ロゴスキーコイルの第２の端部に恒久的に結合された本体であって、本体は、ロゴスキーコイルの第１の端部と選択的に結合する締結具を含み、本体は、ロゴスキーコイルのサイズが、本体に対するロゴスキーコイルの運動を介して選択的に調整されることを可能にするようにサイズ決め及び寸法決めされる、本体と、本体に結合された非接触センサであって、非接触センサは、絶縁導体が、ロゴスキーコイルによって形成されたループ内にあるときに、絶縁導体内の少なくとも１つの電気的パラメータを感知するように動作する、非接触センサと、を含むものとして要約することができる。

絶縁導体とのガルバニック接触を必要とすることなく、絶縁導体内の電気的パラメータを検出するように動作する電気的パラメータセンサプローブは、絶縁導体をその中に受容するロゴスキーコイルと、ロゴスキーコイルに結合された少なくとも１つの非接触電圧センサと、ロゴスキーコイルに動作可能に結合されたクランプであって、このクランプは、少なくとも１つの非接触電圧センサが、被試験絶縁導体に隣接して位置付けられるように、ロゴスキーコイルを変形させるように動作する、クランプと、を含むものとして要約することができる。

図面では、同一の参照番号により類似の要素又は作用が識別される。図面における要素の寸法及び相対位置は、必ずしも縮尺どおりに描かれていない。例えば、種々の要素及び角度の形状は必ずしも縮尺どおりに描かれているわけではなく、これらの要素の一部は、図面の明瞭性を向上させるために任意に拡大されかつ位置付けられていてもよい。なお、図示されるような要素の特定の形状は、必ずしも特定の要素の実際の形状に関する任意の情報を伝えることが意図されているわけではなく、単に図面において認識しやすいように選択されていてもよい。

図１は、非限定的な例示の一実施形態による、ロゴスキーコイルを含む電気的パラメータセンサプローブと、非接触電圧センサとを含む電気的パラメータ測定装置の絵式回路図であり、ロゴスキーコイルは、絶縁導体を測定のために受容することができるように開放されたループで示している調整可能なサイズを有するループに形成可能である。 図２は、非限定的な例示の一実施形態による、非接触電圧センサに隣接する導体を位置付けるために、被試験絶縁導体の周囲で閉鎖され、かつ締め付けられたロゴスキーコイルのループで示された図１の電気的パラメータ測定装置の絵式回路図である。 図３は、非限定的な例示の一実施形態による、被試験絶縁導体の周囲で緩められたロゴスキーコイルのループで示された電気的パラメータセンサプローブの絵式回路図である。 図４は、非限定的な例示の一実施形態による、被試験絶縁導体の周囲で締め付けられたロゴスキーコイルのループで示された電気的パラメータセンサプローブの絵式回路図であり、絶縁導体は、非接触電圧センサに隣接して位置付けられている。 図５は、非限定的な例示の一実施形態による、ロゴスキーコイルの長さが、被試験導体がロゴスキーコイルのループの内側に位置付けられることができるように、本体に取り外し可能に結合されることを可能にする、本体のチャネル内の横方向開放部を示す電気的パラメータセンサプローブの本体の絵式回路図である。 図６Ａは、非限定的な例示の一実施形態による、互いに当接する第１及び第２の端部を含むロゴスキーコイルで示された、電気的パラメータセンサプローブの絵式回路図である。 図６Ｂは、非限定的な例示の一実施形態による、第１及び第２の端部におけるロゴスキーコイルのコイルを示す、図６Ａの電気的パラメータセンサプローブの絵式回路図である。 図７Ａは、非限定的な例示の一実施形態による、ロゴスキーコイルを含む電気的パラメータクランププローブの絵式回路図であり、クランププローブは、クランプされていない状態で示されている。 図７Ｂは、非限定的な例示の一実施形態による、図７Ａの電気的パラメータセンサクランププローブの絵式回路図であり、クランププローブは、ロゴスキーコイルが被試験絶縁導体の周囲で変形している、クランプされた状態で示されおり、ロゴスキーコイル上に位置付けられた少なくとも１つの非接触センサは、絶縁導体に隣接して位置付けられて電気的パラメータ測定値を得る。

本開示の１つ以上の実施形態は、導体と電気的パラメータセンサプローブとの間のガルバニック接続を必要とすることなく、絶縁又は未加工の非絶縁導体（例えば、絶縁電線）内の電気的パラメータ（例えば、電圧、電流、電力）を測定するためのシステム及び方法を対象とする。一般に、絶縁導体内の１つ以上の電気的パラメータを測定する非ガルバニック接触（又は「非接触」）電気的パラメータ測定システム又は装置が提供される。ガルバニック接続を必要としないそのようなシステムを本明細書では「非接触」という。本明細書で使用するとき、「電気的に結合された」は、特記のない限り、直接及び間接の両方の電気的結合を含む。

少なくともいくつかの実施形態では、被試験絶縁導体内の電流及び電圧の両方を正確に測定するように動作する非接触電気的パラメータセンサプローブが、提供される。センサプローブは、本体と、本体に結合されたロゴスキーコイルと、本体又はロゴスキーコイルのうちの少なくとも１つに結合された非接触電圧センサと、を含む。ロゴスキーコイルのループのサイズは、選択的に調整可能であり、その結果、ループは、導体が、非接触電圧センサを含む本体又はロゴスキーコイルの一部分に隣接して位置付けられるまで、被試験絶縁導体の周囲に締め付けられることができる。したがって、ループが締め付けられて絶縁導体の位置を維持すると、導体に隣接する非接触電圧センサは、正確な電圧測定値を得ることができ、一方、ロゴスキーコイルは、正確な電流測定値を得る。電力又は位相角などの１つ以上の電気的パラメータは、得られた電圧及び電流測定値を使用して導出されてもよい。測定された電気的パラメータは、例えば、ディスプレイを介してユーザに提供されてもよく、又は好適な有線若しくは無線接続を介して１つ以上の外部システムに送信されてもよい。

以下の説明では、種々の開示の実施形態の完全な理解が得られるように、特定の具体的な詳細について記載する。しかしながら、実施形態がこれらの具体的な詳細のうちの１つ以上を伴わない、又は他の方法、構成要素、材料などを伴って実施されてよいことを、当業者は理解するであろう。その他の場合では、コンピュータシステム、サーバコンピュータ、及び／又は通信ネットワークに関係する周知の構造は、実施形態の説明を必要以上に不明瞭にすることを避けるためにも、詳細には示されていないか又は記載されていない。

文脈上その他の意味に解すべき場合を除き、以下の明細書及び特許請求の範囲を通して、用語「備える（comprising）」とは用語「含む（including）」と同義であり、包括的であり、つまり限定的ではない（即ち、更なる記載されていない要素又は方法の行為を除外しない）。

本明細書全体の「一実施形態（one implementation）」又は「実施形態（an implementation）」を参照することは、実施形態に関して記述された特定の特徴、構造又は特性が少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。このため、本明細書全体の種々の場所での語句「一実施形態では（in one implementation）」又は「実施形態では（in an implementation）」は、必ずしも全て同じ実施形態について言及するものではない。なお、特定の特徴、構造、又は特性は、１つ以上の実施形態では任意の好適な方法で組み合わせられてもよい。

本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用する際に、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、その内容について別段の明確な指示がない限り、複数の指示対象を含む。用語「又は」は、文脈上、別段の明確な指示がない限り、その意味において「及び／又は」を含んで一般的に用いられる、という点にも留意すべきである。

本明細書で提供される見出し及び要約書は、便宜のためだけであり、実施形態の範囲又は意味を説明するものではない。

図１は、非限定的な例示の一実施形態による、電気的パラメータ測定装置１００の絵式回路図である。電気的パラメータ測定装置１００は、主本体又はハウジング１０２と、電気的パラメータセンサプローブ１０４と、を含む。センサプローブ１０４は、ケーブル１１０を介してインターフェースコネクタ１０８に結合された本体１３４を備える。主本体１０２は、センサプローブ１０４の対応するインターフェースコネクタ１０８と着脱可能に結合するインターフェースコネクタ１０６を含む。

主本体１０２は、測定結果及び他の情報を提示するディスプレイ１１２と、測定命令又は他の情報などの情報を入力するための入力ユーザインターフェース１１４と、を更に含む。ディスプレイ１１２は、液晶ディスプレイ（liquid crystal display、ＬＣＤ）、発光ダイオード（light-emitting diode、ＬＥＤ）ディスプレイ、有機ＬＥＤディスプレイ、プラズマディスプレイ、又は電子インクディスプレイなどの任意の好適なタイプのディスプレイであってもよい。主本体１０２は、１つ以上のスピーカ、ブザー、振動装置などの１つ以上の音声又は触覚出力（図示せず）を含んでもよい。図示の実施形態では、入力ユーザインターフェース１１４は、複数のボタンを含むが、他の実施形態では、ユーザインターフェースは、追加的に又は代替的に、タッチパッド、タッチスクリーン、ホイール、ノブ、ダイヤル、マイクなどの１つ以上の他のタイプの入力装置を含んでもよい。

主本体１０２はまた、主本体及びセンサプローブ１０４の種々の構成要素に電力を供給するための電池又は電池パックなどの電源装置を含んでもよい。主本体１０２はまた、信号をセンサプローブ１０４から受信し、被測定絶縁導体１１５の１つ以上の電気的パラメータを決定し、及び（例えば、ディスプレイ１１２に）測定データを出力するなど、電気的パラメータ測定装置１００の種々の動作を制御する制御回路１１６を含む。制御回路１１６は、１つ以上のプロセッサ（例えば、マイクロコントローラ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ）、１つ以上のタイプのメモリ（例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、他の非一時的な記憶媒体）、及び／又は１つ以上の他のタイプの処理若しくは制御関連構成要素を含んでもよい。

少なくともいくつかの実施形態では、主本体１０２は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）モジュール、ＺＩＧＢＥＥ（登録商標）モジュール、近距離無線通信（near field communication、ＮＦＣ）モジュールなどのうちの１つ以上を含み得る無線通信サブシステム１１８を含むことができる。主本体１０２は、測定結果を外部システムに送信するために、あるいは命令信号又は入力情報を外部システムからの受信するために、無線通信サブシステム１１８を介して、コンピュータ、スマートフォン、タブレット、パーソナルデジタルアシスタントなどの外部受信システムと無線通信するように動作することができる。主本体１０２は、追加的に又は代替的に、ＵＳＢインターフェースなどの有線通信サブシステムを含んでもよい。

１つのセンサプローブ１０４のみが説明目的のために示されているが、少なくともいくつかの実施形態では、複数の異なるセンサプローブは、電気的パラメータ測定装置１００の主本体１０２に着脱可能に結合可能であってもよい。複数のセンサプローブは、例えば、電気的パラメータ測定装置１００のための種々の機能性を提供するために、形状、構造、又は機能のうちの少なくとも１つで異なっていてもよい。

センサプローブ１０４は、第１の端部１４２と第２の端部１４４との間に延在する長さを有する可撓性ロゴスキーコイル１４０を含む。従来のロゴスキーコイルと同様に、ロゴスキーコイル１４０は、可撓性非磁心の周囲に螺旋状に巻かれ、かつ可撓性の覆い内に被覆された同じワイヤによって取り囲まれた中心電線を有するトロイダルコイルを含んでもよい。結果として、コイルの一端部は、コイル自体を通って取られ、コイルの両端が同じ側（例えば、第１の端部１４２、第２の端部１４４）上にあるように、他方側から引き出される。コイルの端部は、ロゴスキーコイル１４０からの信号が、処理のために主本体１０２に送られるように、信号ケーブル１１０に電気的に接続されてもよい。非磁性心は、例えば、空気を含んでもよい。ロゴスキーコイル１４０の覆いは、トロイダルコイルの形態を保護するために十分に剛性であり得、更に、以下で更に論じるように、ロゴスキーコイルが、サイズ及び形状に調整可能なループに形成されることを可能にするのに十分に可撓性であり得る。

センサプローブ１０４の本体１３４は、被試験絶縁導体１１５内の１つ以上の電気的パラメータを感知するように動作する、そこに結合された１つ以上の非接触センサ１４６（例えば、非接触電圧センサ）を含む。追加的に又は代替的に、１つ以上の非接触センサ１４６は、センサプローブ１０４の本体１３４の代わりに、ロゴスキーコイルに結合されてもよい。非接触センサ１４６は、センサからの信号が、処理のために主本体１０２に送られるように、信号ケーブル１１０に電気的に接続されてもよい。非接触センサは、非接触電圧センサ、ホール効果素子、電流変圧器、フラックスゲートセンサ、異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）センサ、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）センサ、又はガルバニック接触を必要とすることなく、導体１１５の電気的パラメータを感知するように動作する他のタイプのセンサを含んでもよい。非接触センサの種々の非限定的な例は、米国特許仮出願第６２／４２１，１２４号（２０１６年１１月１１日出願）、米国特許出願第１５／３４５，２５６号（２０１６年１１月７日出願）、同第１５／４１３，０２５号（２０１７年１月２３日出願）、同第１５／４１２，８９１号（２０１７年１月２３日出願）、同第１５／６０４，３２０号（２０１７年５月２４日出願）、及び米国特許出願第１５／６２５，７４５号（２０１７年６月１６日出願）に開示され、それら全体が、本明細書に参考として組み込まれる。

センサプローブ１０４はまた、１つ以上のセンサ１４６又はロゴスキーコイル１４０から受信されたセンサ信号を処理するように動作する、１つ以上のセンサ１４６に動作可能に結合され、かつそのようなセンサ信号を示すセンサデータを、処理のために主本体１０２の制御回路１１６に送るように動作する処理又は制御回路１２０を含んでもよい。制御回路１２０は、追加的に又は代替的に、アナログ形態（例えば、０～１Ｖ）又はデジタル形態（例えば、８ビット、１６ビット、６４ビット）などの、主本体１０２によって受信可能な形態に信号を調節又は変換するように動作する調節又は変換回路を含んでもよい。

非接触電圧センサ１４６を使用して測定値を得るために、センサが、被試験導体１１５に可能な限り近いことが有益であり得る。少なくともいくつかの実施形態では、導体１１５が、非接触センサ１４６に対して特定の配向（例えば、垂直）に位置付けられることが有益であり得る。比較的大きい、調整不可能なループ（例えば、１０インチ、１８インチ）を有する従来のロゴスキーコイルでは、ロゴスキーコイルは、センサプローブ１０４の本体１３４から離間した点で、被試験インダクタから吊るされる。この位置から、非接触電圧センサは、被試験導体内の正確な電圧測定値を得ることが困難又は不可能であり得る。以下で更に論じるように、本開示の１つ以上の実施形態では、ロゴスキーコイル１４０のループは、図２及び図４に示されるように、ループが、導体１１５の周囲に締め付けられて、導体を非接触センサ１４６に隣接して位置付け、その結果、正確な測定値を得ることができるように、選択的に調整可能である。

図３に最も良く示されているように、センサプローブ１０４の本体１３４は、各々がロゴスキーコイル１４０の一部分を摺動可能に受容する第１のチャネル１４８及び第２のチャネル１５０を含む。第１のチャネル１４８及び第２のチャネル１５０は、それぞれ、それぞれの開放された第１の端部１４８ａ及び１５０ａ、並びにそれぞれの開放された第２の端部１４８ｂ及び１５０ｂを有する。第１のチャネル１４８及び第２のチャネル１５０の第１の端部１４８ａ及び１５０ａは、それぞれ、互いに離間されており、第１及び第２のチャネルの第２の端部１４８ａ及び１５０ｂは、それぞれ、互いに隣接している。第１のチャネル１４８及び第２のチャネル１５０の各々は、ロゴスキーコイルのループが、第１のチャネル１４８及び第２のチャネル１５０のそれぞれの第１の開放端部１４８ａと１５０ａとの間にそれぞれ形成されるように、ロゴスキーコイル１４０のそれぞれの長さをその中に摺動可能に収容するようにサイズ決め及び寸法決めされており、ループのサイズは、ロゴスキーコイルの第１及び第２のチャネルのうちの少なくとも１つ内での動きによって選択的に調整可能である。更に、２つのチャネル１４８及び１５０は、互いに隣接するように第２の１４８ｂ及び１５０ｂで収束し、それはロゴスキーコイル１４０に正確な測定値をもたらす全体形状を提供する。

図１に示すように、ロゴスキーコイル１４０の第１の端部１４２は、第１のチャネル１４８内で（例えば、恒久的に）維持されてもよく、第２の端部１４４は、第１の端部１５０ａと第２の端部１５０ｂとの間に延在する横方向開放部１５２（図５を参照）を介して、第２のチャネル１５０から選択的に取り外し可能であってもよい。一例として、ロゴスキーコイル１４０の第１の端部１４２の一部分は、ロゴスキーコイルが、第１のチャネルから取り外されることを防止するために、第１のチャネル１４８の第２の端部１４８ｂの開放部よりも大きくてもよい。

図１に示されるように、ロゴスキーコイル１４０の第２の端部１４４が本体１３４から分離されるときに、次に、導体１１５は、センサプローブ１０４の本体１３４に近接するループ開放部１６０（図３）内に位置付けられてもよい。次いで、第２の端部１４４は、横方向開放部１５２を介して、本体１３４に結合されて、導体１１５をループ開放部１６０内に固定することができる。横方向開放部１５２は、ロゴスキーコイル１４０の長さが、第２のチャネル１５０の中に選択的に挿入され、かつそこから取り外されることを可能にするようにサイズ決め及び寸法決めされてもよい。少なくともいくつかの実施形態では、横方向開放部１５２は、ロゴスキーコイル１４０の直径よりもわずかに小さい幅（Ｗ）（図５）を有する。このような実施形態では、横方向開放部１５２に隣接する第２のチャネル１５０の少なくとも一部分１５４（図５）は、ロゴスキーコイル１４０の長さが、第２のチャネルの中に選択的に挿入され、かつそこから取り外される（例えば、チャネルの中に、及びそこから「スナップされる」）ことを可能にするように弾性的に変形する可撓性材料（例えば、エラストマー）から形成されてもよい。

図３に示されるように、導体１１５がループ開放部１６０の内側に位置付けられると、ユーザは、ロゴスキーコイル１４０の第１の端部１４２及び第２の端部１４４を把持し、それらをセンサプローブ１０４の本体１３４に対して下方に（図示のように）引っ張ることができ、これにより、図４に示されるように、ループが導体の周囲に締め付けられるように、ループのサイズを縮小させる。図４に示すように、ロゴスキーコイル１４０のループが締め付けられると、導体１１５は、非接触電圧センサ１４６を含む本体１３４の場所１５５に隣接してしっかりと位置付けられる。次いで、センサプローブ１０４を使用して、非接触電圧センサ１４６を使用して導体１１５内の電圧を検出し、導体の周囲に位置付けられたロゴスキーコイル１４０を使用して導体内の電流を検出することができる。少なくともいくつかの実施形態では、ユーザは、図３及び図４に示されるように、第１の端部１４２及び第２の端部１４４が互いに整列した状態を維持するように命令されてもよい。他の実施形態では、第１の端部１４２及び第２の端部１４４を一緒に結合して、端部を整列された関係に維持するために、結合器が提供されてもよい。

ループ開放部１６０から導体１１５を取り外すために、ユーザは、ロゴスキーコイル１４０を導体１１５の上に把持し（図示されるように）、コイルを上方に引っ張ってロゴスキーコイルのループを緩めることができる。次に、ロゴスキーコイル１４０の第２の端部１４４は、上述のように、第２のチャネル１５０内の横方向開放部１５２を介して、本体１３４から切り離されてもよい。図１に示されるように、ロゴスキーコイル１４０の第２の端部１４４が本体１３４から切り離されると、導体１１５は、センサプローブ１０４から分離されてもよい。

第２のチャネル１５０内の横方向開放部１５２は、ロゴスキーコイル１４０の第２の端部１４４が、本体１３４に選択的に結合されることを可能にする締結具の単なる一例を提供することを理解されたい。他の実施形態では、ロゴスキーコイルのループのサイズの調整を可能にしながら、ロゴスキーコイルの少なくとも一部分の選択的結合を可能にする異なるタイプの締結具を使用することができる。

少なくともいくつかの実施形態では、動作中に、センサプローブ１０４の制御回路１２０は、センサ（複数可）１４６又はロゴスキーコイル１４０からの測定データを、電気的パラメータ測定装置１００の主本体１０２に送信し、制御回路１１６は、受信された測定データに基づいて、導体１１５内の１つ以上の電気的パラメータを決定する。例えば、制御回路１１６は、１つ以上の数式、ルックアップテーブル、較正係数などを利用して、１つ以上の電気的パラメータを決定してもよい。更に、電力又は位相角などのいくつかの電気的パラメータは、電流及び電圧などの他の決定された電気的パラメータから導出されてもよい。

上述したように、インターフェース接続部１０８は、例えば、異なるセンサプローブが、主本体１０２に結合され得るように、電気的パラメータ測定装置１００の主本体１０２上の対応するインターフェースコネクタ１０６と着脱可能に結合されてもよい。少なくともいくつかの実施形態では、センサプローブ１０４のインターフェースコネクタ１０８は、プラグ及びソケットのうちの一方として構成されてもよく、主本体１０２のインターフェースコネクタ１０６は、プラグ及びソケットの他方として構成されてもよい。他の実施形態では、インターフェースコネクタ１０６及び１０８は、互いに着脱可能に結合されるように動作する、異なるタイプのコネクタとして構成されてもよい。

更に、いくつかの実施形態では、センサプローブ１０４は、ケーブル１１０によって主本体１０２に固定接続されてもよい。他の実施形態では、センサプローブ１０４及び主本体１０２は、ケーブル１１０が必要とされないように、単一のハウジング内に一緒に形成されてもよい。

図６Ａは、図３にも示されている電気的パラメータセンサプローブ１０４の修正版の絵式回路図である。図６Ｂは、ロゴスキーコイル１４０のシースの内側に巻回している導電コイルの第１の端部１４３及び第２の端部１４５を示す。この実施形態では、ロゴスキーコイル１４０の第１の端部１４２は、第１の端部１４２と第２の端部１４４とが互いに当接するように、Ｕ字形状に湾曲している。より良好な結合のためにコイル巻線の端部１４３及び１４５が互いに当接しているので、この確認によって精度が更に向上し得る。この特徴は、空隙を最小化するので、近傍の外部電線の影響を抑制することにより精度を向上させる。

図７Ａ及び図７Ｂは、非限定的な例示の一実施形態による、電気的パラメータ測定装置２００の別の実施形態を示す。電気的パラメータ測定装置２００の特徴及び構成要素の多くは、上述の電気的パラメータ測定装置１００と類似又は同一であってもよい。したがって、電気的パラメータ測定装置１００に関する上述の考察はまた、電気的パラメータ測定装置２００に適用されてもよい。

電気的パラメータ測定装置２００は、本体部分２０２と、クランプ部分２０４と、把持部分２０６と、を含む。クランプ部分２０４は、図７Ａに示されているクランプされていない又は開放された位置と、図７Ｂに示されているクランプされている又は閉鎖された位置との間で互いに対して移動可能である２つのクランプアーム２０８ａ及び２０８ｂを含んでもよい。把持部分２０６は、クランプ部分をクランプされていない位置からクランプされている位置へと作動させるために互いに対して移動可能な２つの把持アーム２１０ａ及び２１０ｂを含んでもよい。一例として、本体部分２０２は、図７Ａに示されているクランプされていない位置のクランプアーム２０８ａ及び２０８ｂを付勢する付勢要素２１８（例えば、ばね、ピン）を含んでもよい。動作中に、ユーザは、把持アーム２１０ａ及び２１０ｂを共に圧搾して、クランプアーム２０８ａ及び２０８ｂを付勢要素２１８の力に対してクランプされている位置に移動させることができる。

電気的パラメータ測定装置２００は、クランプアーム２０８ａと２０８ｂとの間に位置付けられたロゴスキーコイル２１２を含む。１つ以上の非接触電圧センサ２１４（２つが図示されている）は、ロゴスキーコイル２１２に結合されている。一例として、ロゴスキーコイル２１２は、ロゴスキーコイルのループが、選択的に開放されて、被試験絶縁導体１１５をコイル内に位置付けし、次いでループを閉じるように再接続されるコネクタ２１６を含んでもよい。

絶縁導体１１５が、ロゴスキーコイル２１２のループ内に位置付けられると、ユーザは、把持部分２０６の把持アーム２１０ａ及び２１０ｂを圧搾して、非接触センサ２１４が、被試験絶縁導体１１５に隣接して位置付けられるように、クランプアーム２０８ａ及び２０８ｂに、ロゴスキーコイル２１２を変形させることができる。次いで、電気的パラメータ測定装置２００を使用して、非接触電圧センサ２１４を使用して導体１１５内の電圧を検出し、導体の周囲に位置付けられたロゴスキーコイル２１２を使用して導体内の電流を検出することができる。上述のように、測定された電気的パラメータは、例えば、ディスプレイを介してユーザに提供されてもよく、又は好適な有線若しくは無線接続を介して１つ以上の外部システムに送信されてもよい。

前述の詳細な説明では、ブロック図、概略図、及び実施例を使用して、装置及び／又はプロセスの種々の実施形態を説明してきた。このようなブロック図、系統図、及び実施例が１つ以上の機能及び／又は動作を含む限り、このようなブロック図、フロー図、又は実施例内のそれぞれの機能及び／又は動作は、広範囲にわたるハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの実質的に任意の組み合わせにより、個別にかつ／又は集合的に実装することができることが、当業者には理解されるであろう。一実施形態では、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を介して、本発明の主題を実施してよい。しかしながら、本明細書で開示する実施形態が、全部、又は一部を問わず、１つ以上のコンピュータ上で実行される１つ以上のコンピュータプログラムとして（例えば、１つ以上のコンピュータシステム上で実行される１つ以上のプログラムとして）、１つ以上の制御装置（例えば、マイクロコントローラ）上で実行される１つ以上のプログラムとして、１つ以上のプロセッサ（例えば、マイクロプロセッサ）上で実行される１つ以上のプログラムとして、ファームウェアとして、又はこれらの実質的に任意の組み合わせとして標準的な集積回路内で同等に実装することができ、ソフトウェア及び／又はファームウェアについての回路設計及び／又はコード書き込みであれば、十分に、本開示に照らして当該技術分野における当業者の知識の範囲内になることを当業者は認識するであろう。

当業者は、本明細書に記載する方法又はアルゴリズムの多くが付加的な行為を採用することができ、一部の行為を省略することができ、かつ／又は行為を指定された順番と異なる順番で実行することができることを、理解するであろう。

更に、当業者は、本明細書で教示する機構が、種々の形態でプログラム製品として流通可能であり、代表的な実施形態が、流通を実際に実行するために使用される特定の形式の信号担持媒体に関係なく等しく適用されることを、認識するであろう。信号担持媒体の例としては、以下のもの、即ち、フロッピーディスク、ハードディスクドライブ、ＣＤ－ＲＯＭ、デジタルテープ、及びコンピュータメモリなどの記録可能な形式の媒体が挙げられるが、これらに限定されない。

上述した種々の実施形態を組み合わせて、更なる実施形態を提供してもよい。本明細書中の特定の教示及び定義と矛盾しない限りにおいて、米国特許仮出願番号第６２／４２１，１２４号（２０１６年１１月１１日出願）、米国特許出願第１５／３４５，２５６号（２０１６年１１月７日出願）、同第１５／４１３，０２５号（２０１７年１月２３日出願）、同第１５／４１２，８９１号（２０１７年１月２３日出願）、同第１５／６０４，３２０号（２０１７年５月２４日出願）、及び米国特許出願第１５／６２５，７４５号（２０１７年６月１６日出願）が開示され、それら全体が、本明細書に参考として組み込まれる。実施形態の態様は、種々の特許、出願及び公報のシステム、回路、及び概念を用いて、尚更なる実施形態を提供するように必要に応じて修正することができる。

上記の説明を考慮すれば、実施形態へのこれらの変更及びその他の変更を行うことができる。通常、以下の請求項において使用する用語は、明細書及び請求項に開示された特定の実施形態に対する請求項を限定するものと解釈すべきではないが、こうした請求項に権利を与えた等価物の全範囲と共に全ての考えられる実施形態を含むものと解釈すべきである。したがって、請求項は、開示によって制限されるものではない。

Claims (1)

1. 絶縁導体とのガルバニック接触を必要とすることなく、前記絶縁導体内の電気的パラメータを検出するように動作する電気的パラメータセンサプローブであって、
   ロゴスキーコイルと、
   第１のチャネル及び第２のチャネルを含む本体であって、前記第１及び第２のチャネルが、それぞれの第１及び第２の開放端部を有し、前記第１及び第２のチャネルの前記それぞれの第１の端部が、互いに離間しており、前記第１及び第２のチャネルの前記それぞれの第２の端部が、互いに隣接しており、前記第１及び第２のチャネルの各々が、前記ロゴスキーコイルのループが前記第１及び第２のチャネルの前記それぞれの第１の開放端部の間に形成されるように、前記ロゴスキーコイルのそれぞれの長さをその中に摺動可能に収容するようにサイズ決め及び寸法決めされており、前記ループの前記サイズが、前記第１及び第２のチャネルのうちの少なくとも１つ内で前記ロゴスキーコイルの運動によって選択的に調整可能である、本体と、
   前記本体に結合され、かつ前記第１及び第２のチャネルの前記それぞれの第１の端部の間に位置付けられている非接触センサであって、前記非接触センサが、前記絶縁導体が前記ロゴスキーコイルによって形成された前記ループ内にあるときに、前記絶縁導体内の少なくとも１つの電気的パラメータを感知するように動作する、非接触センサと、を備える、電気的パラメータセンサプローブ。

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