JP5389389B2 - 線間電圧測定装置およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、一対の電路間の線間電圧を測定可能に構成された線間電圧測定装置およびプログラムに関するものである。

本願発明者は、下記特許文献１に開示されている電圧測定装置のように発生電圧（出力電圧）を測定対象体の電圧と等しくなるようにフィードバック制御すると共に、この発生電圧を検出することによって測定対象体の電圧を測定する電圧測定装置においては、フィードバック制御に固有の偏差が存在し、この偏差は測定精度に直接的に影響を与えると共に、フィードバックループの利得に応じて変化することに着目して、設定されているフィードバックループの利得が適切なものであるか否かを確認し得る（フィードバック制御の良否を判別し得る）測定装置を特許出願している（特願２００８−０００３５８号）。

本願発明者の測定装置では、フィードバック制御においては、フィードバックループの変更の前後での利得が共に十分であるときには、各利得における発生電圧は、共に、測定対象体の電圧に近い値となる結果、各発生電圧の変化率は小さくなる。一方、変更の前後のフィードバックループの各利得が共に良好でないときや、変更後のフィードバックループの利得が十分なものであっても、変更前のフィードバックループの利得が十分なものでないときには、各発生電圧の変化率は大きな値となるという事実に基づくものであり、例えば、シミュレーションや実験などを行って、予めフィードバックループの利得が良好なときの各発生電圧を算出すると共に、両者から変化率を求め、この求めた値（変化率）を基準値としておくことにより、この基準値と変化率との比較によってフィードバックループの利得が良好なものであるか否かを判別するようにしている。
特開平６−２４２１６６号公報報（第１３−１５頁、第２図）

ところで、上記の特許出願（特願２００８−０００３５８号）では、測定装置を、１つの測定対象体の物理量を測定する構成とすると共に、フィードバックループの利得の前後におけるこの物理量に直接対応する参照物理量を測定し、測定した２つの参照物理量を用いてフィードバックループの利得の良否を判別する構成としている。この場合、例えば一対の電路間の線間電圧を測定する測定装置（線間電圧測定装置）のように、２つの電路の電圧を測定する測定装置に上記の特許出願に係る測定装置を適用することもできる。しかしながら、本願発明者は、上記の特許出願に係る測定装置をそのまま各測定対象体の物理量（２つの電路の電圧）の測定に適用した場合には、同じ構成の上記測定装置が２つ必要となるため、装置構成が複雑化するという解決すべき課題が存在することを見出した。

本発明は、上記の課題を解決すべくなされたものであり、装置構成を簡略化しつつ、線間電圧を測定し得る線間電圧測定装置およびプログラムを提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載の線間電圧測定装置は、一対の電路間の線間電圧を測定する線間電圧測定装置であって、前記一対の電路のうちの一方の電路の第１電圧に対応する第１参照電圧を前記第１電圧との差が減少するようにフィードバック制御によって生成すると共に、前記第１参照電圧に基づいて前記第１電圧を算出する第１電圧測定ユニットと、前記一対の電路のうちの他方の電路の第２電圧に対応する第２参照電圧を前記第２電圧との差が減少するようにフィードバック制御によって生成すると共に、前記第２参照電圧に基づいて前記第２電圧を算出する第２電圧測定ユニットと、前記第１電圧および前記第２電圧の差分電圧を検出する差分検出部と、前記各電圧測定ユニットの前記フィードバック制御の利得を変更して当該変更の前後における前記差分電圧を前記差分検出部から取得し、当該取得した２つの差分電圧の差分を当該２つの差分電圧のうちのいずれか一方で除算した算出値が予め決められた基準値以上のときに前記フィードバック制御が不良であると判別する判別処理、および当該算出値が当該基準値未満のときに前記フィードバック制御が良であると判別する判別処理の少なくとも一方を実行する演算制御部とを備えている。この場合、フィードバック制御の利得を変更すると共に当該変更の前後において測定した２つの前記差分電圧の差分を当該２つの差分電圧のうちのいずれか一方で除算した算出値が予め決められた基準値を超えるときに前記フィードバック制御が不良であると判別する判別処理、および当該算出値が当該基準値以下のときに前記フィードバック制御が良であると判別する判別処理の少なくとも一方を実行してもよい。

また、請求項２記載の線間電圧測定装置は、請求項１記載の線間電圧測定装置において、前記演算制御部は、前記判別処理の結果を出力部に出力させる。

また、請求項３記載の線間電圧測定装置は、請求項１記載の線間電圧測定装置において、前記演算制御部は、前記判別処理において前記フィードバック制御が良とされたときに、前記取得した２つの差分電圧の差分を当該２つの差分電圧のうちのいずれか一方で除算した算出値と、前記変更前の利得に対する前記変更後の利得の倍率と、当該２つの差分電圧のうちの高利得時の差分電圧とに基づいて、前記線間電圧を算出する。

また、請求項４記載の線間電圧測定装置は、請求項１記載の線間電圧測定装置において、前記演算制御部は、前記各電圧測定ユニットの前記フィードバック制御の利得を２倍に変更して当該変更の前後における前記差分電圧を前記差分検出部から取得し、前記判別処理において前記フィードバック制御が良とされたときに、前記取得した２つの差分電圧のうちの高利得時の差分電圧を低利得時の差分電圧で除算した算出値と、当該高利得時の差分電圧とに基づいて、前記線間電圧を算出する。

また、請求項５記載の線間電圧測定装置は、請求項３または４記載の線間電圧測定装置において、前記演算制御部は、前記算出した前記線間電圧を出力部に出力させる。

また、請求項６記載の線間電圧測定装置は、一対の電路間の線間電圧を測定する線間電圧測定装置であって、前記一対の電路のうちの一方の電路の第１電圧に対応する第１参照電圧を前記第１電圧との差が減少するようにフィードバック制御によって生成すると共に、前記第１参照電圧に基づいて前記第１電圧を算出する第１電圧測定ユニットと、前記一対の電路のうちの他方の電路の第２電圧に対応する第２参照電圧を前記第２電圧との差が減少するようにフィードバック制御によって生成すると共に、前記第２参照電圧に基づいて前記第２電圧を算出する第２電圧測定ユニットと、前記第１電圧および前記第２電圧の差分電圧を検出する差分検出部と、前記各電圧測定ユニットの前記フィードバック制御の利得を変更して当該変更の前後における前記差分電圧を前記差分検出部から取得し、当該取得した２つの差分電圧の差分を当該２つの差分電圧のうちのいずれか一方で除算した算出値が予め決められた基準値以上のときに当該算出値が当該基準値以上である旨を出力する出力処理、および前記算出値が当該基準値未満のときに当該算出値が当該基準値未満である旨を出力する出力処理の少なくとも一方を実行する演算制御部とを備えている。この場合、フィードバック制御の利得を変更すると共に当該変更の前後において測定した２つの前記差分電圧の差分を当該２つの差分電圧のうちのいずれか一方で除算した算出値が予め決められた基準値を超えるときに前記フィードバック制御が不良であると判別する判別処理、および当該算出値が当該基準値以下のときに前記フィードバック制御が良であると判別する判別処理の少なくとも一方を実行してもよい。

また、請求項７記載の線間電圧測定装置は、請求項１から６のいずれかに記載の線間電圧測定装置において、前記第１電圧測定ユニットは、前記第１参照電圧を生成する第１電圧生成部と、前記第１電圧と前記第１参照電圧との間の電位差に応じて振幅が変化する第１検出信号を出力する第１センサ部と、当該第１検出信号の振幅が減少するように前記第１電圧生成部に対して前記第１参照電圧を変化させる第１制御部とをフィードバックループ内に有し、当該第１電圧生成部、当該第１センサ部および当該第１制御部のうちの少なくとも１つの利得が制御されて前記フィードバック制御の前記利得を変更する第１フィードバック制御部を備え、前記第２電圧測定ユニットは、前記第２参照電圧を生成する第２電圧生成部と、前記第２電圧と前記第２参照電圧との間の電位差に応じて振幅が変化する第２検出信号を出力する第２センサ部と、当該第２検出信号の振幅が減少するように前記第２電圧生成部に対して前記第２参照電圧を変化させる第２制御部とをフィードバックループ内に有し、当該第２電圧生成部、当該第２センサ部および当該第２制御部のうちの少なくとも１つの利得が制御されて前記フィードバック制御の前記利得を変更する第２フィードバック制御部を備えている。

また、請求項８記載の線間電圧測定装置は、請求項７記載の線間電圧測定装置において、前記第１センサ部は、前記一方の電路に対向可能な第１検出電極と、当該第１検出電極に接続されてその静電容量を変化可能に構成された第１可変容量回路と、静電容量変化時において前記第１可変容量回路に発生する電流または前記第１可変容量回路の両端間電圧を前記第１検出信号として検出する第１検出回路とを備え、前記第２センサ部は、前記他方の電路に対向可能な第２検出電極と、当該第２検出電極に接続されてその静電容量を変化可能に構成された第２可変容量回路と、静電容量変化時において前記第２可変容量回路に発生する電流または前記第２可変容量回路の両端間電圧を前記第２検出信号として検出する第２検出回路とを備えている。

また、請求項９記載の線間電圧測定装置は、請求項８記載の線間電圧測定装置において、前記各可変容量回路は、直流信号の通過を阻止しつつ印加電圧の絶対値の大きさに応じて容量が変化する電気的要素を含んで構成されている。

また、請求項１０記載の線間電圧測定装置は、請求項９記載の線間電圧測定装置において、前記可変容量回路は、ブリッジ状に接続された４つの前記電気的要素を備えている。

また、請求項１１記載の線間電圧測定装置は、一対の電路間の線間電圧を測定する線間電圧測定装置であって、前記一対の電路のうちの一方の電路の第１電圧に対応する第１参照電圧を前記第１電圧との差が減少するようにフィードバック制御によって生成すると共に、前記第１参照電圧を前記第１電圧として測定する第１電圧測定ユニットと、前記一対の電路のうちの他方の電路の第２電圧に対応する第２参照電圧を前記第２電圧との差が減少するようにフィードバック制御によって生成すると共に、前記第２参照電圧を前記第２電圧として測定する第２電圧測定ユニットと、前記第１電圧および前記第２電圧の差分電圧を検出する差分検出部と、前記各電圧測定ユニットの前記フィードバック制御の利得を変更して当該変更の前後における前記差分電圧を前記差分検出部から取得し、当該取得した２つの差分電圧に基づいて前記フィードバック制御の動作状態を判別して表示させる処理部とを備えている。

また、請求項１２記載のプログラムは、コンピュータに一対の電路間の線間電圧を測定させるプログラムであって、前記一対の電路のうちの一方の電路の第１電圧に対応する第１参照電圧を生成すると共に、当該第１電圧と当該第１参照電圧との差分を検出して、当該差分が減少するように前記第１参照電圧をフィードバック制御する第１フィードバック制御部と、前記第１参照電圧を測定する第１測定部とを備えた第１電圧測定ユニットにおける前記第１フィードバック制御部に対してフィードバックループの利得を変更させる手順と、前記一対の電路のうちの他方の電路の第２電圧に対応する第２参照電圧を生成すると共に、当該第２電圧と当該第２参照電圧との差分を検出して、当該差分が減少するように前記第２参照電圧をフィードバック制御する第２フィードバック制御部と、前記第２参照電圧を測定する第２測定部とを備えた第２電圧測定ユニットにおける前記第２フィードバック制御部に対してフィードバックループの利得を変更させる手順と、前記利得の変更の前における前記第１参照電圧および前記第２参照電圧の差分電圧と前記利得の変更の後における前記前記第１参照電圧および前記第２参照電圧の差分電圧とを取得する手順と、当該取得した２つの前記差分電圧の差分を当該２つの差分電圧のうちのいずれか一方で除算して算出値を算出する手順と、前記算出値が予め決められた基準値以上のときに前記フィードバック制御が不良であると判別する判別処理、および当該算出値が当該基準値未満のときに前記フィードバック制御が良であると判別する判別処理の少なくとも一方を実行する手順とを実行させる。この場合、プログラムは、前記フィードバック制御部に対してフィードバックループの利得を変更させると共に、当該変更の前後において前記各測定部で測定された２つの前記差分電圧の差分を当該２つの差分電圧のうちのいずれか一方で除算した算出値が予め決められた基準値を超えるときに前記フィードバック制御が不良であると判別する判別処理、および当該算出値が当該基準値以下のときに前記フィードバック制御が良であると判別する判別処理の少なくとも一方を実行させてもよい。

また、請求項１３記載のプログラムは、請求項１２記載のプログラムにおいて、前記判別処理において前記フィードバック制御が良とされたときに、前記算出値と、前記変更前の利得に対する前記変更後の利得の倍率と、前記２つの差分電圧のうちの高利得時の差分電圧とに基づいて、前記線間電圧を算出する手順を実行させる。

また、請求項１４記載のプログラムは、請求項１２記載のプログラムにおいて、前記各電圧測定ユニットの前記フィードバックループの前記利得を変更させる前記手順において、当該各フィードバックループの当該利得を２倍に変更させ、前記判別処理において前記フィードバック制御が良とされたときに、前記取得した２つの前記差分電圧のうちの高利得時の差分電圧を低利得時の差分電圧で除算して算出値を算出する手順と、当該算出値と、前記高利得時の差分電圧とに基づいて、前記線間電圧を算出する手順とを実行させる。

また、請求項１５記載のプログラムは、コンピュータに一対の電路間の線間電圧を測定させるプログラムであって、前記一対の電路のうちの一方の電路の第１電圧に対応する第１参照電圧を生成すると共に、当該第１電圧と当該第１参照電圧との差分を検出して、当該差分が減少するように前記第１参照電圧をフィードバック制御する第１フィードバック制御部と、前記第１参照電圧を測定する第１測定部とを備えた第１電圧測定ユニットにおける前記第１フィードバック制御部に対してフィードバックループの利得を変更させる手順と、前記一対の電路のうちの他方の電路の第２電圧に対応する第２参照電圧を生成すると共に、当該第２電圧と当該第２参照電圧との差分を検出して、当該差分が減少するように前記第２参照電圧をフィードバック制御する第２フィードバック制御部と、前記第２参照電圧を測定する第２測定部とを備えた第２電圧測定ユニットにおける前記第２フィードバック制御部に対してフィードバックループの利得を変更させる手順と、前記利得の変更の前における前記第１参照電圧および前記第２参照電圧の差分電圧と前記利得の変更の後における前記前記第１参照電圧および前記第２参照電圧の差分電圧とを取得する手順と、当該取得した２つの前記差分電圧の差分を当該２つの差分電圧のうちのいずれか一方で除算して算出値を算出する手順と、前記算出値が予め決められた基準値以上のときに当該算出値が当該基準値以上である旨を出力する出力処理、および当該算出値が当該基準値未満のときに当該算出値が当該基準値未満である旨を出力する出力処理の少なくとも一方を実行する手順とを実行させる。この場合、プログラムは、前記フィードバック制御部に対してフィードバックループの利得を変更させると共に、変更の前後において測定された２つの前記差分電圧の差分を当該２つの差分電圧のうちのいずれか一方で除算した算出値が予め決められた基準値を超えるときにその旨を出力する出力処理、および前記算出値が当該基準値以下のときにその旨を出力する出力処理の少なくとも一方を実行させてもよい。

請求項１記載の線間電圧測定装置および請求項１２記載のプログラムによれば、各電圧測定ユニットにおけるフィードバック制御のフィードバックループの利得を変更すると共に、変更の前に各電圧測定ユニットで測定された電圧の差分電圧と、変更の後に各電圧測定ユニットで測定された電圧の差分電圧との差分を算出し、この差分を２つの差分電圧のうちのいずれか一方で除算し、除算によって算出された算出値が予め決められた基準値以上のときにフィードバック制御が不良であると判別する判別処理、および算出値が基準値未満のときにフィードバック制御が良であると判別する判別処理の少なくとも一方を実行することにより、出力される判別結果に基づいて、フィードバック制御が良好であるか否かを確実に認識することができ、これによって、例えば測定された電路間の線間電圧が信頼性のあるものか否かを認識することができる結果、線間電圧測定装置による線間電圧の電圧測定についての信頼性を確保することができる。

また、請求項２記載の測定装置によれば、判別処理の結果（フィードバック制御の良否結果）を表示装置などの出力部に出力することにより、出力部においてフィードバック制御の良否結果、つまり線間電圧測定装置による線間電圧の測定の信頼性を確認することができると共に、線間電圧測定装置に他の出力装置を接続する手間を省くことができる。

また、請求項３記載の線間電圧測定装置および請求項１３記載のプログラムによれば、判別処理においてフィードバック制御が良とされたときに、除算によって算出された算出値と、変更前の利得に対する変更後の利得の倍率と、２つの差分電圧のうちの高利得時の差分電圧とに基づいて、線間電圧を算出することにより、線間電圧測定装置による線間電圧の測定についての信頼性（測定精度）を高めることができる。

また、請求項４記載の線間電圧測定装置および請求項１４記載のプログラムによれば、各電圧測定ユニットのフィードバックループの利得を変更させる手順において、各電圧測定ユニットにおけるフィードバック制御のフィードバックループの利得を２倍に変更すると共に、判別処理においてフィードバック制御が良とされたときに、取得した２つの差分電圧のうちの高利得時の差分電圧を低利得時の差分電圧で除算し、除算によって算出された算出値と、高利得時の差分電圧とに基づいて、線間電圧を算出することにより、線間電圧測定装置による線間電圧の測定についての信頼性（測定精度）を高めることができる。

また、請求項５記載の測定装置によれば、算出した電路間の線間電圧を表示装置などの出力部に出力することにより、出力部において線間電圧を確認することができると共に、線間電圧測定装置に他の出力装置を接続する手間を省くことができる。

また、請求項６記載の線間電圧測定装置および請求項１５記載のプログラムによれば、各電圧測定ユニットにおけるフィードバック制御のフィードバックループの利得を変更すると共に、変更の前に各電圧測定ユニットで測定された電圧の差分電圧と、変更の後に各電圧測定ユニットで測定された電圧の差分電圧との差分を算出し、この差分を２つの差分電圧のうちのいずれか一方で除算し、除算によって算出された算出値が予め決められた基準値以上のときにこの算出値がこの基準値以上である旨を出力する出力処理、および算出値が基準値未満のときにこの算出値がこの基準値未満である旨を出力する出力処理の少なくとも一方を実行することにより、作業者が、算出値が基準値以上である旨の出力に基づいて各電圧測定ユニットでのフィードバック制御が良好でない（不良である）と判別でき、また算出値が基準値未満である旨の出力に基づいてフィードバック制御が良好であると判別することができ、これによって測定の信頼性を確保することができる。

また、請求項７記載の線間電圧測定装置では、第１電圧測定ユニットは、第１参照電圧を生成する第１電圧生成部と、第１電圧と第１参照電圧との間の電位差に応じて振幅が変化する第１検出信号を出力する第１センサ部と、第１検出信号の振幅が減少するように第１電圧生成部に対して第１参照電圧を変化させる第１制御部とをフィードバックループ内に有して第１フィードバック制御部が構成されて、第１電圧生成部、第１センサ部および第１制御部のうちの少なくとも１つの利得が制御されてフィードバック制御の利得を変更させられる。また、第２電圧測定ユニットは、第２参照電圧を生成する第２電圧生成部と、第２電圧と第２参照電圧との間の電位差に応じて振幅が変化する第２検出信号を出力する第２センサ部と、第２検出信号の振幅が減少するように第２電圧生成部に対して第２参照電圧を変化させる第２制御部とをフィードバックループ内に有して第２フィードバック制御部が構成されて、第２電圧生成部、第２センサ部および第２制御部のうちの少なくとも１つの利得が制御されてフィードバック制御の利得を変更させられる。したがって、この線間電圧測定装置によれば、各フィードバック制御部のフィードバックループの利得を自動的にしかも短時間で変更できるため、各電路の電圧が変動する場合においても、線間電圧測定装置による線間電圧の電圧測定についての信頼性を確保しつつ線間電圧をリアルタイムで測定することができる。

また、請求項８記載の線間電圧測定装置によれば、検出電極をセンサ部の表面に配設し、かつ可変容量回路および検出回路をセンサ部の内部に配設した状態で各電路の電圧を測定することができるため、可変容量回路を電路と直接対向させるための孔を設けることなくセンサ部を構成することができる。したがって、この線間電圧測定装置によれば、この孔を介して異物がセンサ部内に誤って挿入される事態、およびこの誤挿入に起因したセンサ部内の部品の破損を確実に回避することができるため、装置全体の信頼性を向上させることができる。

また、請求項９記載の線間電圧測定装置によれば、直流信号の通過を阻止しつつ印加電圧の絶対値の大きさに応じて容量が変化する電気的要素を含んで可変容量回路を構成したことにより、可変容量回路を駆動する信号の周波数の２倍の周波数で可変容量回路の静電容量を変化させることができる。したがって、この線間電圧測定装置によれば、各フィードバック制御部のフィードバックループの応答速度を高速化できるため、各電圧生成部で生成している電圧を各電路の電圧に正確に追従させることができる結果、各電路間の線間電圧を正確に測定することができる。

また、請求項１０記載の線間電圧測定装置によれば、ブリッジ状に接続された４つの電気的要素を備えて可変容量回路を構成したことにより、可変容量回路がブリッジ回路としての平衡条件を満足するように各電気的要素の各インピーダンスが設定されたときには、各電気的要素の接続点のうちの対向する一対の接続点（非隣接な一対の接続点）間に容量を変化させるための交流電圧（駆動信号）を印加した際に、対向する他の一対の接続点間にこの駆動信号の電圧成分を発生させないようにすることができる。このため、この対向する他の一対の接続点の一方を検出電極側に接続し、かつ他方を基準電位側に接続することにより、静電容量変化時において可変容量回路に発生する電流または可変容量回路の両端間電圧への駆動信号の影響を排除することができる。したがって、この線間電圧測定装置によれば、可変容量回路に発生する電流またはその両端間電圧をより正確に検出することができる結果、線間電圧をより正確に測定することができる。

また、請求項１１記載の線間電圧測定装置によれば、各フィードバック制御部のフィードバック制御の利得を変更して変更の前後における相互間の差分電圧を測定し、この測定した２つの差分電圧に基づいてフィードバック制御の動作状態を判別して表示させることにより、表示される判別結果に基づいて、フィードバック制御が良好であるか否かを確実に認識することができ、これによって、例えば測定された電路の電圧が信頼性のあるものか否かを認識することができる結果、線間電圧測定装置による線間電圧の電圧測定についての信頼性を確保することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る線間電圧測定装置およびプログラムの最良の形態について説明する。

最初に、この線間電圧測定装置１について、図面を参照して説明する。なお、以下では、三相（Ｒ相、Ｓ相およびＴ相）三線式の交流電路（以下、「電路」ともいう）Ｒ，Ｓ，Ｔの線間電圧のうちの電路Ｒ，Ｓ（本発明における一対の電路）間の線間電圧Ｖｒｓを測定する例について説明する。

線間電圧測定装置１は、一例として、図１に示すように、電圧測定対象とする電路Ｒ，Ｓの数と同数（２つ）の電圧測定ユニットＶＭａ，ＶＭｂ（本発明における第１および第２電圧測定ユニットであって、以下、特に区別しないときには「電圧測定ユニットＶＭ」ともいう）、１つの処理部ＯＰおよび１つの出力部ＤＰを備え、電路Ｒ，Ｓ間の線間電圧Ｖｒｓを非接触で測定可能に構成されている。

各電圧測定ユニットＶＭは、図１，２に示すように、電圧プローブユニット２および電圧測定部３をそれぞれ備えて同一に構成されて、電圧測定ユニットＶＭａは電路Ｒの電圧Ｖｒ（本発明における一方の電路の第１電圧）を示す電圧データＤｖａを出力し、電圧測定ユニットＶＭａは電路Ｓの電圧Ｖｓ（本発明における他方の電路の第２電圧）を示す電圧データＤｖｂを出力する。また、各電圧測定ユニットＶＭの内部グランドＣＰは互いに接続されている。

電圧プローブユニット２（以下、「プローブユニット２」ともいう）は、図２に示すように、ケース１１、検出電極１２、可変容量回路１９、電流検出器１５およびプリアンプ１６を備えている。ケース１１は、導電性材料（例えば金属材料）を用いて構成されている。検出電極１２は、例えば、平板状に形成されると共に、その一方の面側がケース１１の外表面に露出し、かつ他方の面側がケース１１の内部に露出するようにしてケース１１に固定されている。一例として、検出電極１２は、ケース１１に設けられている孔（図示せず）に、この孔を閉塞し、かつケース１１に対して電気的に絶縁された状態で取り付けられている。また、本例では、一例として、ケース１１は、その表面が樹脂材などで形成された絶縁被膜で覆われている。この場合、検出電極１２は、この絶縁被膜で覆われていてもよいし、絶縁被膜から露出していてもよい。

プローブユニット２は、図２に示すように、ケース１１、検出電極１２、可変容量回路１９、電流検出器１５およびプリアンプ１６を備え、本発明における第１センサ部および第２センサ部として機能する。ケース１１は、導電性材料（例えば金属材料）を用いて構成されている。検出電極１２は、例えば、平板状に形成されると共に、その一方の面側がケース１１の外表面に露出し、かつ他方の面側がケース１１の内部に露出するようにしてケース１１に固定されている。一例として、検出電極１２は、ケース１１に設けられている孔（図示せず）に、この孔を閉塞し、かつケース１１に対して電気的に絶縁された状態で取り付けられている。また、本例では、一例として、ケース１１は、その表面が樹脂材などで形成された絶縁被膜で覆われている。この場合、検出電極１２は、この絶縁被膜で覆われていてもよいし、絶縁被膜から露出していてもよい。

可変容量回路１９は、図２に示すように、１つの容量変化機能体１３および１つの駆動回路１４を備えている。また、可変容量回路１９（具体的には容量変化機能体１３）は、第１の構成単位３１、第２の構成単位３２、第３の構成単位３３および第４の構成単位３４がこの順に環状（ブリッジ状）に接続されて、いわゆるブリッジ回路に構成されている。具体的には、各構成単位３１，３２，３３，３４は、図３に示すように、第１電気的要素Ｅ１１，Ｅ１２，Ｅ１３，Ｅ１４（以下、特に区別しないときには「第１電気的要素Ｅ１」ともいう）をそれぞれ１つずつ含んで構成されている。

この場合、各第１電気的要素Ｅ１は、一端が他端に対して高電位のときに抵抗体として機能し、かつ他端が一端に対して高電位のときに容量体としてそれぞれ機能する一対の第１素子４１ａ，４１ｂ（以下、特に区別しないときには第１素子４１ともいう）をそれぞれ１つずつ含み、各第１素子４１が互いに逆向きに直列接続されて構成されている。これにより、各第１電気的要素Ｅ１は、直流信号の通過を阻止しつつ印加電圧の絶対値の大きさに応じて容量が変化するように構成されている。本例では、一例として、各第１素子４１は、互いに接合されたＰ型半導体およびＮ型半導体を有して構成され、具体的には１つのダイオード（一例として可変容量ダイオード。バリキャップやバラクタダイオードともいう。）で構成され、各第１電気的要素Ｅ１は、これら２つのダイオードが逆向きに直列接続されて（アノード端子同士が接続されて）構成されている。また、各第１素子４１ａ，４１ｂには同一またはほぼ同一の特性の可変容量ダイオードが使用されて、第１の構成単位３１および第３の構成単位３３の各インピーダンスの積と、第２の構成単位３２および第４の構成単位３４の各インピーダンスの積とが同一またはほぼ同一（一例として数％程度の範囲内で相違する状態）に設定されている。

なお、図３に示す容量変化機能体１３では、各第１電気的要素Ｅ１は、一対の第１素子４１ａ，４１ｂの一端同士を接続して（一対のダイオードのアノード端子同士を接続して）構成されているが、図４に示す容量変化機能体１３のように、一対の第１素子４１ａ，４１ｂの他端同士を接続して（一対のダイオードのカソード端子同士を接続して）、各第１電気的要素Ｅ１を構成することもできる。また、可変容量ダイオードは、電圧を逆方向に印加したときにダイオードのＰＮ接合における空乏層の厚みが変化することによる静電容量（接合容量）の変化を利用したものであり、この静電容量の変化を大きくしたものをいう。他方、ＰＮ接合で構成される一般的なダイオード（シリコンダイオード）においても、可変容量ダイオードと比べて少ないものの、上記した静電容量（接合容量）の変化は発生する。このため、図３，４に示す各容量変化機能体１３におけるすべての第１素子４１ａ，４１ｂを、一般的なダイオードで構成された第１素子５１ａ，５１ｂ（以下、区別しないときには、第１素子５１ともいう）に置き換えた構成（図５，６参照）であっても、容量変化機能体１３を構成することができる。また、図示はしないが、ゲート端子をソース端子に接続することによってオフ状態に維持されたＭＯＳ−ＦＥＴも、ドレイン−ソース間に印加される電圧に基づいて容量が変化する可変容量コンデンサとして機能することが知られている。したがって、このようにゲート端子がソース端子に接続された１つのＭＯＳ−ＦＥＴを可変容量ダイオードに代えて使用して容量変化機能体１３を構成することもできる。

また、可変容量回路１９は、図２に示すように、検出電極１２と参照電圧（電圧測定ユニットＶＭａでは本発明における第１参照電圧としての電圧Ｖ４ａ、電圧測定ユニットＶＭｂでは本発明における第２参照電圧としての電圧Ｖ４ｂ。特に区別しないときには「参照電圧Ｖ４」ともいう）が印加される部位（本例ではケース１１）との間に、容量変化機能体１３における第１の構成単位３１および第４の構成単位３４の接続点Ａが検出電極１２側に接続されると共に第２の構成単位３２および第３の構成単位３３の接続点Ｃがケース１１側に接続された状態で配設されている。具体的には、可変容量回路１９は、容量変化機能体１３の接続点Ａが検出電極１２に直接接続されると共に、容量変化機能体１３の接続点Ｃが電流検出器１５を介してケース１１に接続されて検出電極１２とケース１１との間に配設されている。また、第１の構成単位３１および第２の構成単位３２の接続点Ｂと、第３の構成単位３３および第４の構成単位３４の接続点Ｄとが駆動回路１４に接続されている。また、可変容量回路１９は、ケース１１の外部に露出しない状態で、ケース１１内部に配設されている。

駆動回路１４は、例えば、トランスおよびフォトカプラなどの絶縁用電子部品を用いて構成されて、電圧測定部３から入力した駆動信号Ｓ１を、この駆動信号Ｓ１と電気的に絶縁されると共に駆動信号Ｓ１と同一の周波数ｆ１の駆動信号Ｓ２に変換して容量変化機能体１３に出力（印加）する。本例では、一例として、駆動回路１４は、図２に示すように、一次巻線Ｔｒ１ａおよび二次巻線Ｔｒ１ｂを備えた絶縁型のトランスＴｒ１を用いて構成されている。この場合、二次巻線Ｔｒ１ｂの各端部が容量変化機能体１３の接続点Ｂ，Ｄに接続されている。駆動回路１４では、入力した駆動信号Ｓ１に基づいて一次巻線Ｔｒ１ａが励磁されることで、トランスＴｒ１が二次巻線Ｔｒ１ｂに駆動信号Ｓ２を発生させる。この構成により、駆動回路１４は、駆動信号Ｓ１を低歪みで駆動信号Ｓ２に変換し、この駆動信号Ｓ２を容量変化機能体１３の各接続点Ｂ，Ｄ間に印加する。本例では、後述するように一例として駆動信号Ｓ１として正弦波信号を用いているため、駆動信号Ｓ２も正弦波信号として出力される。また、上記の駆動回路１４に代えて、電圧測定部３から駆動信号Ｓ１を入力することなく駆動信号Ｓ２を単独で出力するフローティング信号源（図示せず）をプローブユニット２内に配設することもできる。

電流検出器１５は、一例として絶縁型のトランスＴｒ２で構成されて、電圧測定ユニットＶＭａでは本発明における第１検出回路として、電圧測定ユニットＶＭｂでは本発明における第２検査回路として機能する。また、電流検出器１５は、トランスＴｒ２の一次巻線Ｔｒ２ａの一端部が可変容量回路１９（具体的には可変容量回路１９における容量変化機能体１３の接続点Ｃ）に接続され、かつ他端部がケース１１に接続されて、可変容量回路１９とケース１１との間に接続されている。これにより、電流検出器１５（つまりトランスＴｒ２）は、可変容量回路１９と直列に接続された状態で検出電極１２とケース１１との間に配設されて、可変容量回路１９の容量変化機能体１３に流れている電流ｉを検出すると共に、この電流ｉの電流値（振幅）に比例した振幅の電圧Ｖ２を二次巻線Ｔｒ２ｂに誘起（発生）させる。プリアンプ１６は、トランスＴｒ２の二次巻線Ｔｒ２ｂに誘起される電圧Ｖ２を増幅して、検出信号Ｓ３として出力する。この場合、電圧Ｖ２は電流ｉの値に比例して変化するため、この電圧Ｖ２を増幅して生成された検出信号Ｓ３も電流ｉの値に比例して変化する。また、上記した電流検出器１５およびプリアンプ１６は、可変容量回路１９と共にケース１１内部に配設されている。

電圧測定部３は、図１，２に示すように、制御部３ａ、電圧生成部３ｂおよび電圧計３ｃを備えて構成されている。この場合、制御部３ａは、センサ部としてのプローブユニット２、および電圧生成部３ｂと共に、電圧測定ユニットＶＭａでは本発明における第１フィードバック制御部ＦＣ１を構成し、電圧測定ユニットＶＭｂでは本発明における第２フィードバック制御部ＦＣ２を構成する。なお、第１フィードバック制御部ＦＣ１および第２フィードバック制御部ＦＣ２は、特に区別しないときには、単にフィードバック制御部ＦＣともいう。また、制御部３ａは、図２に示すように、入力した検出信号Ｓ３に基づいて後述するアナログ信号Ｓ５と極性信号Ｓ８とを生成して電圧生成部３ｂに出力し、電圧生成部３ｂに対して参照電圧Ｖ４を変化させる。

具体的には、制御部３ａは、発振回路２１、フィルタ回路２２、増幅回路２３、検波回路２４および極性判定回路２５を備えている。発振回路２１は、一定の周期Ｔ１（周波数ｆ１）の駆動信号Ｓ１を生成してプローブユニット２に出力する。また、発振回路２１は、周期Ｔ１の二分の一の周期Ｔ２（周波数ｆ２＝２×ｆ１）の検波用信号Ｓ１１を駆動信号Ｓ１に同期させて生成して極性判定回路２５に出力する。この場合、本例では、発振回路２１は、駆動信号Ｓ１および検波用信号Ｓ１１として正弦波信号を生成する。フィルタ回路２２は、プローブユニット２から入力した検出信号Ｓ３に含まれている容量変化機能体１３の容量変調周波数ｆ２と同じ周波数の信号Ｓ３ａを選択的に通過させる。

増幅回路２３は、フィルタ回路２２から入力した信号Ｓ３ａを増幅して、検出信号Ｓ４として出力する。また、増幅回路２３は、動作開始直後においては予め設定された初期利得（初期増幅率Ｇａ０）で信号Ｓ３ａを増幅し、処理部ＯＰから制御信号Ｓ１２を入力したときには、利得をα倍して利得Ｇａ１（＝α×Ｇａ０）に変更する。これにより、各フィードバック制御部ＦＣのフィードバックループの利得もそれぞれα倍となる。また、本例では、容量変化機能体１３の容量変調周波数ｆ２は、駆動信号Ｓ２の周波数ｆ１の２倍であるため、容量変化機能体１３の静電容量Ｃ１の変化によって生じる電流ｉの周波数も駆動信号Ｓ１の周波数ｆ１の２倍となり、プリアンプ１６で生成される検出信号Ｓ３中には周波数ｆ１，ｆ２の各信号成分が含まれるものの、増幅回路２３から出力される検出信号Ｓ４の周波数はフィルタ回路２２によるフィルタリングによってｆ２となる。検波回路２４は、例えば包絡線検波方式によって検出信号Ｓ４を検波することにより、アナログ信号Ｓ５を生成する。この場合、アナログ信号Ｓ５は、その振幅（電圧値）が可変容量回路１９を流れる電流ｉの電流値に比例して変化する。したがって、検出信号Ｓ３も電流ｉの振幅（電流値）に比例して変化する信号であるため、アナログ信号Ｓ５と検出信号Ｓ３とは、互いに同期し、かつ比例した信号となる。

極性判定回路２５は、検波用信号Ｓ１１および検出信号Ｓ４を入力して検波用信号Ｓ１１に対する検出信号Ｓ４の位相を検出する。また、極性判定回路２５は、検出した位相に基づいて、電圧測定ユニットＶＭａでは、電路Ｒの電圧Ｖｒ、および後述するように参照電圧信号Ｓ７ａが印加されるケース１１の電圧（参照電圧Ｖ４ａ）の電位差（Ｖｒ−Ｖ４ａ）の極性を判定すると共に、この極性を示す極性信号Ｓ８を生成し、電圧測定ユニットＶＭｂでは、電路Ｓの電圧Ｖｓ、および参照電圧信号Ｓ７ｂが印加されるケース１１の電圧（参照電圧Ｖ４ｂ）の電位差（Ｖｓ−Ｖ４ｂ）の極性を判定すると共に、この極性を示す極性信号Ｓ８を生成して出力する。一例として、本例では、各電圧測定ユニットＶＭａ，ＶＭｂの極性判定回路２５は、共に、電位差（Ｖｒ−Ｖ４）の極性と同じ極性で極性信号Ｓ８を出力する。なお、参照電圧信号Ｓ７ａ，Ｓ７ｂについて特に区別しないときには、「参照電圧信号Ｓ７」ともいう。

電圧生成部３ｂは、電圧生成回路２７およびトランス（昇圧トランス）Ｔｒ３を備えて構成されている。電圧生成回路２７は、電圧信号Ｓ６を生成して出力する。この場合、電圧生成回路２７は、出力している電圧信号Ｓ６の電圧を、入力したアナログ信号Ｓ５の振幅（電圧値）に比例した量だけ、入力した極性信号Ｓ８の極性が「正」のときには増加させ、逆に「負」のときには減少させる。トランスＴｒ３は、絶縁型のトランスであって、一次巻線Ｔｒ３ａ（巻数：ｎ１）および二次巻線Ｔｒ３ｂ（巻数：ｎ２＞ｎ１）を備えて昇圧トランスとして構成されている。この場合、一次巻線Ｔｒ３ａおよび二次巻線Ｔｒ３ｂは、それぞれの一端部が接地（各電圧測定ユニットＶＭの内部グランドＣＰに接続）されている。また、一次巻線Ｔｒ３ａの他端部は電圧生成回路２７に、二次巻線Ｔｒ３ｂの他端部はプローブユニット２のケース１１にそれぞれ接続されている。この構成により、トランスＴｒ３は、一次巻線Ｔｒ３ａに入力した電圧信号Ｓ６を昇圧して、参照電圧信号Ｓ７として二次巻線Ｔｒ３ｂの他端部に出力すると共に、プローブユニット２のケース１１に印加する。このようにしてケース１１は、その電位が参照電圧信号Ｓ７の電圧Ｖ４に規定される。

電圧計３ｃは、電圧測定ユニットＶＭａでは本発明における第１測定部を構成し、電圧測定ユニットＶＭｂでは本発明における第２測定部を構成する。また、電圧計３ｃは、参照電圧信号Ｓ７の電圧（参照電圧Ｖ４）を繰り返し測定すると共に、測定の都度、測定した参照電圧Ｖ４を示すデータ（電圧測定ユニットＶＭａでは参照電圧Ｖ４ａを示す電圧データＤｖａ、電圧測定ユニットＶＭｂでは参照電圧Ｖ４ｂを示すデータＤｖｂ。以下、区別しないときにはデータＤｖ）を処理部ＯＰに出力する。

処理部ＯＰは、本発明における差分検出部および演算制御部であって、一例としてＣＰＵおよび内部メモリを備えたコンピュータで構成されている。この場合、この処理部ＯＰでは、ＣＰＵが内部メモリに記憶されているプログラムに従い、フィードバック制御部ＦＣが実行するフィードバック制御におけるフィードバックループの利得を変更する（本例では変更前の利得をα（＞１）倍して変更する）利得変更処理（利得を変更させる手順）と、この利得の変更の前後において電圧計３ｃで測定された２つの参照電圧Ｖ４を各電圧測定ユニットＶＭａ，ＶＭｂについて取得する電圧取得処理（参照電圧を取得する手順）と、利得の変更の前に取得した電圧測定ユニットＶＭａ，ＶＭｂの各参照電圧Ｖ４の差分電圧Ｖｄ１および利得の変更の後に取得した電圧測定ユニットＶＭａ，ＶＭｂの各参照電圧Ｖ４の差分電圧Ｖｄ２を算出する差分電圧算出処理（利得変更前後の差分電圧を取得する手順）と、各差分電圧Ｖｄ１，Ｖｄ２（以下、特に区別しないときには「差分電圧Ｖｄ」ともいう）の差分ΔＶｄをいずれか一方の差分電圧Ｖｄで除算して、差分電圧Ｖｄの変化率Ｈ（＝ΔＶｄ／Ｖｄ。本発明における算出値）を算出する変化率算出処理（算出値を算出する手順）と、変化率Ｈに基づいて電圧測定ユニットＶＭａ，ＶＭｂ毎のフィードバック制御の利得の良否を判別する良否判別処理（判別処理を実行する手順）と、変化率Ｈ、倍率αおよび取得した２つの差分電圧Ｖｄに基づいて各電路Ｒ，Ｓ間の線間電圧Ｖｒｓを算出する電圧算出処理（線間電圧を算出する手順）と、良否判別処理の結果および算出した線間電圧Ｖｒｓを示すデータＤ１を出力部ＤＰに出力する出力処理（出力処理を実行する手順）とを実行する。なお、内部メモリには、上記の各処理をＣＰＵに対して実行させる上記のプログラムと、倍率αと、良否判別処理で使用される基準値Ｄｒとが予め記憶されている。また、処理部ＯＰは、上記構成に代えて、ＦＰＧＡ、ゲートアレイなどのプログラマブルロジックなどで構成することもできる。

出力部ＤＰは、本例では一例として表示装置で構成されて、処理部ＯＰからのデータＤ１に基づいて、例えば、現在の各電圧測定ユニットＶＭａ，ＶＭｂにおけるフィードバック制御部ＦＣ１，ＦＣ２のフィードバックループの利得が良好なものであるか否かを示す情報、および算出した線間電圧Ｖｒｓの少なくとも一方を表示する。一例として出力部ＤＰは、フィードバックループの利得が良好であるときには「利得が良好」（または「測定値は有効」）という文字情報（日本語や英語などの言語で使用される文字で表された情報）と共に電圧Ｖ１を表示し、良好でない（不良の）ときには、線間電圧Ｖｒｓは表示せずに「利得が良好でない」（または「測定は無効」）という文字情報を表示する。なお、出力部ＤＰとしては、表示装置以外に、上記情報を印刷する印刷装置を採用することもできるし、現在のフィードバックループの利得が良好なものである旨（または良好なものではない旨）をブザー音、音声およびＬＥＤの表示状態（点灯、消灯、点滅若しくは点灯させる色、またはこれらの組み合わせ）で報知する報知装置や、その旨を示すデータを送信する伝送装置を採用することができる。

次いで、線間電圧測定装置１の測定動作について説明する。なお、発明の理解を容易にするため、一例として、各電圧測定ユニットＶＭａ，ＶＭｂの電圧生成回路２７は、線間電圧測定装置１の測定動作開始時（時刻ｔ０）は、ゼロボルトの電圧信号Ｓ６を生成し、その後、その電圧を増加または減少させるものとする。したがって、各電圧測定ユニットＶＭａ，ＶＭｂの電圧生成部３ｂは、図８において実線でそれぞれ示すように、参照電圧信号Ｓ７ａ，Ｓ７ｂをゼロボルトから生成し始めるものとする。

まず、線間電圧Ｖｒｓの測定に際して、検出電極１２が非接触な状態で電路Ｒに対向するように、電圧測定ユニットＶＭａのプローブユニット２を電路Ｒの近傍に配設すると共に、検出電極１２が非接触な状態で電路Ｓに対向するように、電圧測定ユニットＶＭｂのプローブユニット２を電路Ｓの近傍に配設する。これにより、図２に示すように、電圧測定ユニットＶＭａの検出電極１２と電路Ｒとの間に静電容量Ｃ０が形成され、かつ電圧測定ユニットＶＭｂの検出電極１２と電路Ｓとの間に静電容量Ｃ０が形成された状態となる。この場合、各静電容量Ｃ０の容量値は、検出電極１２と電路Ｒ，Ｓの距離に反比例して変化するが、プローブユニット２を配設し終えた後は、湿度などの環境条件が一定のもとでは一定となる（変動しない）。ただし、静電容量Ｃ０は、湿度等の環境条件が変化したときには変動する。

次いで、線間電圧測定装置１の起動状態において、各電圧測定ユニットＶＭａ，ＶＭｂの制御部３ａでは、発振回路２１が駆動信号Ｓ１および検波用信号Ｓ１１の生成を開始して、駆動信号Ｓ１をプローブユニット２に、また検波用信号Ｓ１１を極性判定回路２５に出力する。各電圧測定ユニットＶＭａ，ＶＭｂのプローブユニット２では、可変容量回路１９の駆動回路１４が、入力した駆動信号Ｓ１を駆動信号Ｓ２に変換して容量変化機能体１３の各接続点Ｂ，Ｄ間に印加（出力）する。各電圧測定ユニットＶＭａ，ＶＭｂの容量変化機能体１３では、各接続点Ｂ，Ｄ間に印加された駆動信号Ｓ２が分圧されて、第１の構成単位３１、第２の構成単位３２、第３の構成単位３３および第４の構成単位３４にそれぞれ印加される。

この場合、図７に示すように、駆動信号Ｓ２の１周期Ｔ１のうちの期間Ｔａ（接続点Ｄを基準として接続点Ｂの電位が高電位になり、かつ相互間の電位差が徐々に大きくなる期間）では、各第１電気的要素Ｅ１における逆電圧が印加されて（逆バイアスされて）コンデンサとして機能する各第１素子４１の各静電容量が徐々に減少する。具体的には、各第１電気的要素Ｅ１１，Ｅ１４では、逆バイアスされている各第１素子４１ｂの静電容量が、また各第１電気的要素Ｅ１２，Ｅ１３では、逆バイアスされている各第１素子４１ａの静電容量が徐々に減少する。また、駆動信号Ｓ２の１周期Ｔ１のうちの期間Ｔｂ（接続点Ｄを基準として接続点Ｂの電位が高電位になり、かつ相互間の電位差が徐々に小さくなる期間）では、逆バイアスされている各第１素子４１、具体的には各第１電気的要素Ｅ１１，Ｅ１４では各第１素子４１ｂ、また各第１電気的要素Ｅ１２，Ｅ１３では各第１素子４１ａの各静電容量が徐々に増加する。

また、駆動信号Ｓ２の１周期Ｔ１のうちの期間Ｔｃ（接続点Ｄを基準として接続点Ｂの電位が低電位になり、かつ相互間の電位差が徐々に大きくなる期間）では、逆バイアスされてコンデンサとして機能する各第１素子４１、具体的には各第１電気的要素Ｅ１１，Ｅ１４では各第１素子４１ａ、また各第１電気的要素Ｅ１２，Ｅ１３では各第１素子４１ｂの各静電容量が徐々に減少する。また、駆動信号Ｓ２の１周期Ｔ１のうちの期間Ｔｄ（接続点Ｄを基準として接続点Ｂの電位が低電位になり、かつ相互間の電位差が徐々に小さくなる期間）では、逆バイアスされている各第１素子、具体的には各第１電気的要素Ｅ１１，Ｅ１４では各第１素子４１ａ、また各第１電気的要素Ｅ１２，Ｅ１３では各第１素子４１ｂの各静電容量が徐々に増加する。なお、各第１電気的要素Ｅ１に含まれている第１素子４１ａ，４１ｂのうちの順電圧が印加されている（順バイアスされている）第１素子４１ａ，４１ｂは等価的に抵抗として機能している。このため、各第１電気的要素Ｅ１の静電容量は、駆動信号Ｓ２の１周期Ｔ１内において、減少および増加を２回繰り返す。

このようにして、駆動信号Ｓ２の１周期Ｔ１内において、各構成単位３１〜３４に含まれている各第１電気的要素Ｅ１の静電容量が増加および減少を２回ずつ繰り返すため、これらの静電容量を合成してなる容量変化機能体１３の静電容量Ｃ１（接続点Ａ，Ｂ間の静電容量）も増加および減少を２回繰り返す。つまり、可変容量回路１９は、入力した駆動信号Ｓ２の周期Ｔ１に同期して、かつ周期Ｔ１の二分の一の周期Ｔ２（周波数ｆ２＝２×ｆ１）でその静電容量Ｃ１を連続的（本例では周期的）に変化させる動作を実行する。この場合、上記したように、可変容量回路１９は電流検出器１５を介在させた状態でケース１１と検出電極１２との間に直列に接続されているため、その静電容量Ｃ１と、各電路Ｒ，Ｓおよび各電路Ｒ，Ｓに対向する検出電極１２の間に形成される静電容量Ｃ０とは、各電路Ｒ，Ｓと各電路Ｒ，Ｓに対応する電圧測定ユニットＶＭのケース１１との間に直列に接続された状態になっている。このため、静電容量Ｃ１が周波数ｆ２（容量変調周波数）で周期的に変化することにより、各電路Ｒ，Ｓと各電路Ｒ，Ｓに対応する電圧測定ユニットＶＭのケース１１との間の静電容量Ｃ２（各静電容量Ｃ０，Ｃ１の直列合成容量）も、図７に示すように、駆動信号Ｓ２の周期Ｔ１に同期して、かつ周期Ｔ１の二分の一の周期Ｔ２（周波数ｆ２）で変化する。

また、各電圧測定ユニットＶＭの可変容量回路１９では、上記したように、容量変化機能体１３の各第１素子４１には同一またはほぼ同一の特性の可変容量ダイオード（または一般的なダイオード）が使用され、この結果、第１の構成単位３１および第３の構成単位３３の各インピーダンスの積と、第２の構成単位３２および第４の構成単位３４の各インピーダンスの積とが同一またはほぼ同一に設定されている。したがって、ブリッジ回路でもある容量変化機能体１３は、ブリッジ回路としての平衡条件を満足しているため、駆動信号Ｓ２の電圧成分（駆動信号Ｓ１と同じ周波数ｆ１の電圧信号）が各接続点Ａ，Ｃ間にほとんど発生しない状態で、その静電容量Ｃ１を周期Ｔ２で変化させている。また、接続点Ａに接続されている各構成単位３１，３４に含まれている各第１電気的要素Ｅ１１，Ｅ１４の組、および接続点Ｃに接続されている各構成単位３２，３３に含まれている各第１電気的要素Ｅ１２，Ｅ１３の組のうちの少なくとも一方の組に含まれている２つの第１電気的要素Ｅ１が共に常時コンデンサとして機能しているため、検出電極１２とケース１１とは、可変容量回路１９を介して交流的に接続されているものの直流的には短絡されない状態に維持されている。

このため、静電容量Ｃ１の周期Ｔ２での周期的な変化に基づいて静電容量Ｃ２が周期Ｔ２で周期的に変化することにより、電圧測定ユニットＶＭａの可変容量回路１９には、電路Ｒの電圧Ｖｒおよびケース１１の参照電圧Ｖ４ａの電位差（Ｖｒ−Ｖ４ａ）に応じた振幅の電流ｉ（周期Ｔ２）が流れる。具体的には、電流ｉは、電位差（Ｖｒ−Ｖ４ａ）が大きいときにはその振幅（電流値）が大きくなり、電位差（Ｖｒ−Ｖ４ａ）が小さいときにはその電流値が小さくなる。したがって、図８に示すように、電路Ｒの電圧Ｖｒが正の電圧のとき（時刻ｔ０）に、線間電圧測定装置１が測定動作を開始したときには、電位差（Ｖｒ−Ｖ４ａ）は正の電圧となり、電流ｉは、図示はしないが、その周期がＴ２であって、その振幅が電位差（Ｖｒ−Ｖ４ａ）に応じて変化する交流信号として流れる。プリアンプ１６は、この電流ｉに起因して電流検出器１５を構成するトランスＴｒ２の二次巻線Ｔｒ２ｂに誘起される電圧Ｖ２を増幅して、検出信号Ｓ３として出力する。この場合、検出信号Ｓ３には、電流ｉの周波数ｆ２と同一の周波数成分が主として含まれると共に、駆動信号Ｓ２の周波数ｆ１と同一の周波数成分も含まれている。また、電圧測定ユニットＶＭｂでも、上記した電圧測定ユニットＶＭａと同様にして、静電容量Ｃ２が周期Ｔ２で周期的に変化することにより、可変容量回路１９に電流ｉが電位差（Ｖｒ−Ｖ４ｂ）の大きさに対応した振幅（電流値）で流れるため、プリアンプ１６が、この電流ｉに起因して電流検出器１５を構成するトランスＴｒ２の二次巻線Ｔｒ２ｂに誘起される電圧Ｖ２を増幅して、検出信号Ｓ３として出力する。

各電圧測定ユニットＶＭの電圧測定部３の制御部３ａでは、フィルタ回路２２が、検出信号Ｓ３に含まれている周波数ｆ２の信号成分を信号Ｓ３ａとして選択的に出力し、増幅回路２３は、この信号Ｓ３ａを初期増幅率Ｇａ０で増幅して検出信号Ｓ４を生成して検波回路２４に出力する。次いで、検波回路２４は、入力した検出信号Ｓ４を検波してアナログ信号Ｓ５を生成して電圧生成部３ｂに出力する。この場合、アナログ信号Ｓ５は、電圧測定ユニットＶＭａでは、その振幅が電位差（Ｖｒ−Ｖ４ａ）の値に比例して変化する信号となり、電圧測定ユニットＶＭｂでは、その振幅が電位差（Ｖｓ−Ｖ４ｂ）の値に比例して変化する信号となる。また、極性判定回路２５は、検波用信号Ｓ１１および検出信号Ｓ４を入力して検波用信号Ｓ１１に対する検出信号Ｓ４の位相を検出することにより、電圧測定ユニットＶＭａでは、電位差（Ｖｒ−Ｖ４ａ）の極性と同じ極性となる極性信号Ｓ８を生成して電圧生成部３ｂに出力し、電圧測定ユニットＶＭｂでは、電位差（Ｖｓ−Ｖ４ｂ）の極性と同じ極性となる極性信号Ｓ８を生成して電圧生成部３ｂに出力する。

各電圧測定ユニットＶＭにおける電圧測定部３の電圧生成部３ｂでは、電圧生成回路２７が、出力している電圧信号Ｓ６の電圧を、入力したアナログ信号Ｓ５の振幅（電圧値）に比例した量だけ、入力した極性信号Ｓ８の極性が「正」のときには増加させ、逆に「負」のときには減少させる。

具体的に電路Ｒの電圧Ｖｒを測定する電圧測定ユニットＶＭａを例に挙げて説明すると、図８に示すように、電路Ｒの電圧Ｖｒが正の電圧のとき（時刻ｔ０）に、線間電圧測定装置１が測定動作を開始したときには、電圧信号Ｓ６は当初ゼロボルトであるため、参照電圧信号Ｓ７ａもゼロボルトである。この結果、電位差（Ｖｒ−Ｖ４ａ）は正の電圧となり、これによって極性信号Ｓ８の極性も正となる。このため、電圧生成部３ｂでは、電圧生成回路２７が、入力したアナログ信号Ｓ５の振幅に比例した量だけ、電圧値を増加させて電圧信号Ｓ６を出力する。次いで、トランスＴｒ３が電圧信号Ｓ６を昇圧して参照電圧信号Ｓ７ａを出力してケース１１に印加する。この結果、電流検出器１５、プリアンプ１６、フィルタ回路２２、増幅回路２３、検波回路２４および電圧生成部３ｂ（電圧生成回路２７とトランスＴｒ３）で構成されるフィードバックループ（本発明におけるセンサ部および電圧生成部を含むフィードバックループの一例）内で、電路Ｒとケース１１との間の電位差（Ｖｒ−Ｖ４ａ）が徐々に低下（減少）するように負のフィードバックが行われる。

したがって、電流ｉは、電流値（振幅）が徐々に低下（減少）していく。一般的には、電圧測定ユニットＶＭａでは、電路Ｒ，Ｓの電圧Ｖｒ，Ｖｓへの参照電圧Ｖ４の収束が短時間で完了するように、その過渡特性が設定される。このため、参照電圧信号Ｓ７ａは、図８に示すように、電圧Ｖｒに対して時刻ｔ１において、フィードバックループの現在の利得に対応する偏差内に収束する。なお、収束に際してオーバーシュートが発生して、参照電圧Ｖ４が電路Ｒの電圧Ｖｒを上回ったときには、電位差（Ｖｒ−Ｖ４ａ）は負の電圧となり、これによって極性信号Ｓ８の極性も負となる。このため、電圧生成部３ｂでは、電圧生成回路２７が、入力したアナログ信号Ｓ５の振幅に比例した量だけ、電圧値を減少させて電圧信号Ｓ６を出力する。その後は、電圧測定ユニットＶＭａは、上記のフィードバック動作を継続することにより、変化する電路Ｒの電圧Ｖｒに対して一定の偏差内に収まるように参照電圧信号Ｓ７ａの電圧値（参照電圧Ｖ４ａ）を変化させる。この場合、参照電圧信号Ｓ７ａ（および電圧信号Ｓ６）は、電路Ｒの電圧Ｖｒに同期して変化する交流信号となる。電圧計３ｃは、参照電圧信号Ｓ７ａの電圧をリアルタイムで計測して、その電圧値（参照電圧Ｖ４ａ）を示す電圧データＤｖａを処理部ＯＰに出力する。

また、電路Ｓの電圧Ｖｓを測定する電圧測定ユニットＶＭｂも、上記した電圧測定ユニットＶＭａと同様に作動して、上記のフィードバック動作と同様のフィードバック動作を実行することにより、変化する電路Ｓの電圧Ｖｓに対して一定の偏差内に収まるように参照電圧信号Ｓ７ｂの電圧値（参照電圧Ｖ４ｂ）を変化させる。この場合、参照電圧信号Ｓ７ｂ（および電圧信号Ｓ６）は、電路Ｓの電圧Ｖｓに同期して変化する交流信号となる。電圧計３ｃは、参照電圧信号Ｓ７ｂの電圧をリアルタイムで計測して、その電圧値（参照電圧Ｖ４ｂ）を示すデータＤｖｂを処理部ＯＰに出力する。

一方、処理部ＯＰは、測定開始（時刻ｔ０）から時間（ｔ１−ｔ０）だけ経過した後に、図９に示す電圧測定処理１００を短期間で実行する動作を周期的に繰り返す。本例における短期間とは、電路Ｒ，Ｓの各電圧Ｖｒ，Ｖｓについての変動周期と比較して十分に短い期間であり、この期間中における電圧Ｖｒ，Ｖｓがほぼ一定値とみなせる期間をいう。この電圧測定処理１００では、処理部ＯＰは、まず、１回目の電圧取得処理を実行する（ステップ１０１）。この電圧取得処理では、処理部ＯＰは、各電圧測定ユニットＶＭにおける増幅回路２３の増幅率がＧａ０のときの参照電圧信号Ｓ７ａ，Ｓ７ｂの電圧値（参照電圧Ｖ４ａ，Ｖ４ｂ）を示す電圧データＤｖａ１，Ｄｖｂ１を各電圧測定ユニットＶＭから取得して、電圧データＤｖａ１，Ｄｖｂ１で示される各電圧を利得変更前の参照電圧（低利得時の参照電圧）Ｖ４ａ１，Ｖ４ｂ１として内部メモリ（図示せず）に記憶する。

続いて、処理部ＯＰは、利得変更処理を実行する（ステップ１０２）。この利得変更処理では、処理部ＯＰは、制御信号Ｓ１２を各電圧測定ユニットＶＭの増幅回路２３に出力する。これにより、各電圧測定ユニットＶＭの増幅回路２３は、初期利得Ｇａ０をそのα倍の利得Ｇａ１に変更する。したがって、各電圧測定ユニットＶＭの制御部３ａの利得がα倍され、その結果として各電圧測定ユニットＶＭのフィードバック制御部ＦＣについてのフィードバックループの利得も変更前の利得に対してα倍された利得に変更される。なお、制御部３ａの利得を変更する構成に代えて、各電圧測定ユニットＶＭの電圧生成部３ｂやプローブユニット２の利得を変更する構成とすることもできる。一例として、図２において破線で示すように、処理部ＯＰが電圧生成回路２７の利得を変更して各電圧測定ユニットＶＭのフィードバック制御部ＦＣについてのフィードバックループの利得を変更するように構成してもよい。さらには、図示はしないが、フィードバック制御部ＦＣ内に増幅回路２３以外の増幅回路を設けてこの増幅回路の利得を変更することで、フィードバックループの利得を変更するようにしてもよい。さらに、可変容量回路１９に出力する駆動信号Ｓ１の電圧値を変更することもできる。

次いで、処理部ＯＰは、２回目の電圧取得処理を実行する（ステップ１０３）。この電圧取得処理では、処理部ＯＰは、フィードバックループの利得が変更された後の（各電圧測定ユニットＶＭの増幅回路２３の増幅率がＧａ１のときの）参照電圧信号Ｓ７ａ，Ｓ７ｂの電圧値（参照電圧Ｖ４ａ，Ｖ４ｂ）を示す電圧データＤｖａ２，Ｄｖｂ２を各電圧測定ユニットＶＭから取得して、電圧データＤｖａ２，Ｄｖｂ２で示される各電圧を利得変更後の参照電圧（高利得時の参照電圧）Ｖ４ａ２，Ｖ４ｂ２として内部メモリに記憶する。なお、処理部ＯＰは、２回目の電圧取得処理の完了後、各増幅回路２３への制御信号Ｓ１２の出力を停止することにより、フィードバックループの利得を初期利得Ｇａ０に戻す。

続いて、処理部ＯＰは、差分電圧算出処理を実行する（ステップ１０４）。この差分電圧算出処理では、処理部ＯＰは、利得の変更の前に取得した電圧測定ユニットＶＭａ，ＶＭｂの各参照電圧Ｖ４ａ１，Ｖ４ｂ１を内部メモリから読み出して、これらの差分電圧Ｖｄ１（＝Ｖ４ａ１−Ｖ４ｂ１）を算出して内部メモリに記憶すると共に、利得の変更の後に取得した電圧測定ユニットＶＭａ，ＶＭｂの各参照電圧Ｖ４ａ２，Ｖ４ｂ２を内部メモリから読み出して、これらの差分電圧Ｖｄ２（＝Ｖ４ａ２−Ｖ４ｂ２）を算出して内部メモリに記憶する。

次いで、処理部ＯＰは、変化率算出処理を実行する（ステップ１０５）。この変化率算出処理では、処理部ＯＰは、内部メモリに記憶されている２つの差分電圧Ｖｄ１，Ｖｄ２の差分を算出し、この差分を２つの差分電圧Ｖｄ１，Ｖｄ２のいずれか一方で除算することにより、差分電圧Ｖｄの変化率Ｈを算出する。具体的には、一例として、差分電圧Ｖｄ２（高利得時の差分電圧）から差分電圧Ｖｄ１（低利得時の差分電圧）を減算することにより、差分ΔＶｄ（＝Ｖｄ２−Ｖｄ１）を算出して内部メモリに記憶する。また、この差分ΔＶｄを差分電圧Ｖｄ１，Ｖｄ２のうちのいずれか一方（本例では高利得時の差分電圧Ｖｄ２）で除算することにより、変化率Ｈ（＝ΔＶｄ／Ｖｄ２。）を算出して内部メモリに記憶する。

次いで、処理部ＯＰは、良否判別処理を実行する（ステップ１０６）。この良否判別処理では、処理部ＯＰは、内部メモリに記憶されている変化率Ｈと基準値Ｄｒとを比較して、変化率Ｈが基準値Ｄｒ以上の（または超える）ときには、変更後のフィードバックループの利得が良好でない（利得が十分でない）と判別し、一方、変化率Ｈが基準値Ｄｒ未満の（または以下の）ときには、変更後のフィードバックループの利得が良好である（利得が十分である）と判別する。また、処理部ＯＰは、この判別結果を内部メモリに記憶する。

フィードバック制御においては、フィードバックループの変更の前後での利得が共に十分であるときには、各利得において電圧測定ユニットＶＭａで測定される参照電圧Ｖ４ａ１，Ｖ４ａ２は共に、電路Ｒの電圧Ｖｒに近い値となる（つまり参照電圧Ｖ４ａ１，Ｖ４ａ２は近い値となる）。また、各利得において電圧測定ユニットＶＭｂで測定される参照電圧Ｖ４ｂ１，Ｖ４ｂ２は共に、電路Ｓの電圧Ｖｓに近い値となる（つまり参照電圧Ｖ４ａ１，Ｖ４ａ２は近い値となる）。したがって、各利得における２つの差分電圧Ｖｄ１，Ｖｄ２同士も近い値となる結果、差分電圧Ｖｄの変化率Ｈは小さくなる。

一方、変更の前後のフィードバックループの各利得が共に良好でないときや、変更後のフィードバックループの利得が十分なものであっても、変更前のフィードバックループの利得が十分なものでないときには、差分電圧Ｖｄの変化率Ｈは一般的に大きな値となる。このため、例えば、シミュレーションや実験などを行って、予めフィードバックループの利得が良好なときの差分電圧Ｖｄ１，Ｖｄ２を算出すると共に、両者から変化率Ｈを求め、この求めた値を基準値Ｄｒとしておくことにより、この基準値Ｄｒと変化率Ｈとの比較によってフィードバックループの利得が良好なものであるか否かを判別可能となる。

続いて、処理部ＯＰは、内部メモリに記憶した良否判別処理の結果を基にして、電圧算出処理を実行するか否かを判別し（ステップ１０７）、変更後のフィードバックループの利得が良好であると判別したときに電圧算出処理を実行する（ステップ１０８）。

この電圧算出処理では、処理部ＯＰは、まず、内部メモリに記憶されている変化率Ｈと倍率αとから、下記式（１）に基づいて誤差率ｅを算出する。
誤差率ｅ＝Ｈ／（α−１） ・・・・・・・・・・・・・・・・・ （１）
なお、本例では上記したように、変化率算出処理において、差分ΔＶｄを高利得時の参照電圧Ｖｄ２で除算することにより、高利得時の変化率Ｈ（＝ΔＶｄ／Ｖｄ２）を算出しているため、誤差率ｅとして、フィードバックループが高利得時（利得をα倍したとき）の誤差率ｅ２が算出される。

ここで、この式（１）について説明する。図２に示す電圧測定ユニットＶＭａは、図１０に示すように、電圧Ｖｒを入力として、出力である参照電圧Ｖ４ａを双方の差分Ｕ（入力に対する出力の誤差でもあるため、以下では「誤差Ｕ」ともいう）がゼロに近づくようにフィードバック制御するモデルとみなすことができる。このため、プローブユニット２、制御部３ａおよび電圧生成部３ｂで構成されるフィードバック制御部ＦＣ１全体の変更前の利得をＧとしたときには、下記の式（２），（３）が成り立つ。
Ｕ＝Ｖｒ−Ｖ４ａ１ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ （２）
Ｖ４ａ１＝Ｇ×Ｕ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ （３）
また、このとき、入力であるＶｒに対する誤差Ｕの割合を誤差率ｅ１として考えたときに、この誤差率ｅ１は、下記の式（４）で表される。
誤差率ｅ１＝Ｕ／Ｖｒ＝１／（１＋Ｇ） ・・・・・・・・・・・ （４）

一方、利得変更後においては、フィードバック制御部ＦＣ１全体の変更後の利得はα×Ｇとなるため、下記の式（５），（６）が成り立つ。
Ｕ＝Ｖｒ−Ｖ４ａ２ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ （５）
Ｖ４ａ２＝α×Ｇ×Ｕ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ （６）
また、このとき、入力であるＶｒに対する誤差Ｕの割合を誤差率ｅ２として考えたときに、この誤差率ｅ２は、下記の式（７）で表される。
誤差率ｅ２＝Ｕ／Ｖｒ＝１／（１＋α×Ｇ） ・・・・・・・・・・ （７）

次に、両誤差率ｅ１，ｅ２の差をεとすると、εは下記式（８）で表される。
ε＝ｅ１−ｅ２
＝（Ｖｒ−Ｖ４ａ１）／Ｖｒ−（Ｖｒ−Ｖ４ａ２）／Ｖｒ
＝１／（１＋Ｇ）−１／（１＋α×Ｇ）
＝（α−１）×Ｇ／（１＋（α＋１）×Ｇ＋α×Ｇ^２） ・・・・ （８）
なお、εは下記式（９）とも表される。
ε＝ｅ１−ｅ２
＝（Ｖｒ−Ｖ４ａ１）／Ｖｒ−（Ｖｒ−Ｖ４ａ２）／Ｖｒ
＝（−Ｖ４ａ１＋Ｖ４ａ２）／Ｖｒ
＝ΔＶ４ａ／Ｖｒ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ （９）

ところで、利得Ｇは通常、百数十〜数百程度の値に設定されて数値１よりも十分に大きい（Ｇ≫１）。また、倍率αも２〜３程度で良いため、Ｇはこの倍率αとの関係においても十分に大きな値となっている。したがって、上記式（８）は下記式（１０）のように近似することができる。
ε≒（α−１）×（１／（１＋α×Ｇ）） ・・・・・・・・・・ （１０）
また、この式（１０）の右式の（１／（１＋α×Ｇ））は、式（７）より誤差率ｅ２であることから、さらに下記式（１１）のように表される。
ε≒（α−１）×ｅ２ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ （１１）
また、上記のように利得ＧがＧ≫１であるときには、各参照電圧Ｖ４ａ１，Ｖ４ａ２は電圧Ｖｒと完全には一致しないものの、ほぼ電圧Ｖｒとみなしてよい程度に電圧Ｖｒに接近した値となっているが、利得の変更後（α×Ｇ）の参照電圧Ｖ４ａ２の方が電圧Ｖｒに接近したものとなっていると考えられる。このため、上記式（９）中のＶｒを参照電圧Ｖ４ａ１，Ｖ４ａ２のうちの高利得時の参照電圧（本例では参照電圧Ｖ４ａ２）とすることにより、εは下記式（１２）のように近似することができ、これはステップ１０４において算出した変化率Ｈと一致する。
ε≒ΔＶ４ａ／Ｖ４ａ２（＝Ｈ） ・・・・・・・・・・・・・・・・ （１２）
したがって、上記式（１１），（１２）に基づいて、誤差率ｅ２、すなわち利得を大きくしたときの誤差率ｅは上記式（１）で表される。

また、処理部ＯＰは、変化率Ｈと倍率αとに基づいて上記式（１）によって算出した誤差率ｅ（本例ではｅ２）と、測定した参照電圧Ｖ４ａ２を下記式（１３）に代入することにより、電圧Ｖｒを算出すると共に内部メモリに記憶する。
Ｖｒ＝Ｖ４ａ２／（１−ｅ２） ・・・・・・・・・・・・・・・・ （１３）
ここで、この式（１３）は、利得変更後、つまり利得を大きくしたときに成り立つ上記式（５），（７）から導出されたものである。したがって、フィードバック制御部ＦＣ１の利得を変更する前に測定した参照電圧Ｖ４ａ１と、この利得をα倍した後に測定した参照電圧Ｖ４ａ２と、この既知の倍率αとに基づいて、変更の前後におけるフィードバック制御部ＦＣ１の利得が良好なものであるという条件下において、電路Ｒの電圧Ｖｒを直接的に算出できることが理解される。

一方、図２に示す電圧測定ユニットＶＭｂについても、上記した電圧測定ユニットＶＭａと同様にして、図１０に示すように、電圧Ｖｓを入力として、出力である参照電圧Ｖ４ｂを双方の差分Ｕ（入力に対する出力の誤差Ｕともいう）がゼロに近づくようにフィードバック制御するモデルとみなすことができる。このため、プローブユニット２、制御部３ａおよび電圧生成部３ｂで構成されるフィードバック制御部ＦＣ２全体の変更前の利得をＧとしたときには、下記の式（２Ａ），（３Ａ）が成り立つ。
Ｕ＝Ｖｓ−Ｖ４ｂ１ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ （２Ａ）
Ｖ４ｂ１＝Ｇ×Ｕ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ （３Ａ）
また、このとき、入力であるＶｓに対する誤差Ｕの割合を誤差率ｅ１として考えたときに、この誤差率ｅ１は、下記の式（４Ａ）で表される。
誤差率ｅ１＝Ｕ／Ｖｓ＝１／（１＋Ｇ） ・・・・・・・・・・・ （４Ａ）

一方、利得変更後においては、フィードバック制御部ＦＣ２全体の変更後の利得はα×Ｇとなるため、下記の式（５Ａ），（６Ａ）が成り立つ。
Ｕ＝Ｖｓ−Ｖ４ｂ２ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ （５Ａ）
Ｖ４ｂ２＝α×Ｇ×Ｕ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ （６Ａ）
また、このとき、入力であるＶｓに対する誤差Ｕの割合を誤差率ｅ２として考えたときに、この誤差率ｅ２は、下記の式（７Ａ）で表される。
誤差率ｅ２＝Ｕ／Ｖｓ＝１／（１＋α×Ｇ） ・・・・・・・・・・ （７Ａ）

次に、両誤差率ｅ１，ｅ２の差をεとすると、εは下記式（８Ａ）で表される。
ε＝ｅ１−ｅ２
＝（Ｖｓ−Ｖ４ｂ１）／Ｖｓ−（Ｖｓ−Ｖ４ｂ２）／Ｖｓ
＝１／（１＋Ｇ）−１／（１＋α×Ｇ）
＝（α−１）×Ｇ／（１＋（α＋１）×Ｇ＋α×Ｇ^２） ・・・・ （８Ａ）
なお、εは下記式（９Ａ）とも表される。
ε＝ｅ１−ｅ２
＝（Ｖｓ−Ｖ４ｂ１）／Ｖｓ−（Ｖｓ−Ｖ４ｂ２）／Ｖｓ
＝（−Ｖ４ｂ１＋Ｖ４ｂ２）／Ｖｓ
＝ΔＶ４ｂ／Ｖｓ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ （９Ａ）

ところで、利得Ｇは通常、百数十〜数百程度の値に設定されて数値１よりも十分に大きい（Ｇ≫１）。また、倍率αも２〜３程度で良いため、Ｇはこの倍率αとの関係においても十分に大きな値となっている。したがって、上記式（８Ａ）は下記式（１０Ａ）のように近似することができる。
ε≒（α−１）×（１／（１＋α×Ｇ）） ・・・・・・・・・・ （１０Ａ）
また、この式（１０Ａ）の右式の（１／（１＋α×Ｇ））は、式（７Ａ）より誤差率ｅ２であることから、さらに下記式（１１Ａ）のように表される。
ε≒（α−１）×ｅ２ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ （１１Ａ）
また、上記のように利得ＧがＧ≫１であるときには、各参照電圧Ｖ４ｂ１，Ｖ４ｂ２は電圧Ｖｓと完全には一致しないものの、ほぼ電圧Ｖｓとみなしてよい程度に電圧Ｖｓに接近した値となっているが、利得の変更後（α×Ｇ）の参照電圧Ｖ４ｂ２の方が電圧Ｖｓに接近したものとなっていると考えられる。このため、上記式（９Ａ）中のＶｓを参照電圧Ｖ４ｂ１，Ｖ４ｂ２のうちの高利得時の参照電圧（本例では参照電圧Ｖ４ｂ２）とすることにより、εは下記式（１２Ａ）のように近似することができ、これはステップ１０４において算出した変化率Ｈと一致する。
ε≒ΔＶ４ｂ／Ｖ４ｂ２（＝Ｈ） ・・・・・・・・・・・・・・・・ （１２Ａ）
したがって、上記式（１１Ａ），（１２Ａ）に基づいて、誤差率ｅ２、すなわち利得を大きくしたときの誤差率ｅは上記式（１）で表される。

また、処理部ＯＰは、変化率Ｈと倍率αとに基づいて上記式（１）によって算出した誤差率ｅ（本例ではｅ２）と、測定した参照電圧Ｖ４ｂ２を下記式（１３Ａ）に代入することにより、電圧Ｖｓを算出すると共に内部メモリに記憶する。
Ｖｓ＝Ｖ４ｂ２／（１−ｅ２） ・・・・・・・・・・・・・・・・ （１３Ａ）
ここで、この式（１３Ａ）は、利得変更後、つまり利得を大きくしたときに成り立つ上記式（５Ａ），（７Ａ）から導出されたものである。したがって、フィードバック制御部ＦＣ２の利得を変更する前に測定した参照電圧Ｖ４ｂ１と、この利得をα倍した後に測定した参照電圧Ｖ４ｂ２と、この既知の倍率αとに基づいて、変更の前後におけるフィードバック制御部ＦＣ２の利得が良好なものであるという条件下において、電路Ｓの電圧Ｖｓを直接的に算出できることが理解される。

以上のことから、上記式（１３），（１３Ａ）に基づき、下記式（１４）のように算出される線間電圧Ｖｒｓ（＝Ｖｒ−Ｖｓ）についても、直接的に算出できることが理解される。
Ｖｒｓ＝（Ｖ４ａ２−Ｖ４ｂ２）／（１−ｅ２）
＝Ｖｄ２／（１−ｅ２） ・・・・・・・・・・・・・・・・ （１４）

最後に、この電圧算出処理では、処理部ＯＰは、変化率Ｈと倍率αとに基づいて上記式（１）によって算出した誤差率ｅ（本例ではｅ２）と、測定した差分電圧Ｖｄ２とを上記式（１４）に代入することにより、線間電圧Ｖｒｓを算出すると共に内部メモリに記憶する。これにより、電圧算出処理が完了する。

ステップ１０８での電圧算出処理が完了したとき、およびステップ１０７での判別において変更後のフィードバックループの利得が良好でないと判別したときには、処理部ＯＰは、出力処理を実行する（ステップ１０９）。この出力処理では、処理部ＯＰは、電圧算出処理を実行したときには、ステップ１０６において実行した良否判別処理の結果（変更後のフィードバックループの利得が良好である旨の結果）と共に、電圧算出処理の結果（算出した電圧Ｖ１）を示すデータＤ１を出力部ＤＰに出力する。この場合、出力部ＤＰは、「利得が良好」という文字情報と共に線間電圧Ｖｒｓを表示する。一方、処理部ＯＰは、電圧算出処理を実行しなかったときには、ステップ１０６において実行した良否判別処理の結果（変更後のフィードバックループの利得が良好でない旨の結果）を示すデータＤ１を出力部ＤＰに出力する。この場合、出力部ＤＰは、「利得が良好でない」という文字情報を表示する。これにより、１回の電圧測定処理が完了する。

上記したように、処理部ＯＰが電圧測定処理１００を短期間で実行する動作を周期的に繰り返すため、フィードバック制御部ＦＣのフィードバックループの利得が良好なときには、出力部ＤＰには、フィードバックループの利得が良好である旨を示す上記の文字情報と共に、線間電圧Ｖｒｓが所定の周期で連続的に表示される。これにより、電路Ｒ，Ｓの各電圧Ｖｒ，Ｖｓが直流電圧であっても、また周期的に変化する交流電圧や、不規則に変化する電圧であったとしても、線間電圧Ｖｒｓが出力部ＤＰに表示される。

一方、各電圧測定ユニットＶＭのフィードバック制御部ＦＣのフィードバックループの利得が良好でないときには、その旨を示す上記文字情報のみが出力部ＤＰに継続して表示される。このため、作業者は、フィードバック制御部ＦＣのフィードバックループの利得が好ましくないと判断でき、現在のフィードバックループの利得（つまり測定条件）をより良好なものとすべく（改善すべく）、例えば、プローブユニット２と各電路Ｒ，Ｓとの位置関係を調整するなどの作業を実施することが可能となる。

このように、この線間電圧測定装置１およびこの線間電圧測定装置１が実行するプログラムによれば、各電圧測定ユニットＶＭのフィードバック制御部ＦＣについてのフィードバックループの利得を変更すると共に、変更の前に各電圧測定ユニットＶＭで測定された電圧の差分電圧と、変更の後に各電圧測定ユニットＶＭで測定された電圧の差分電圧との差分を算出し、この差分を２つの差分電圧のうちのいずれか一方で除算した変化率Ｈ（算出値）と基準値Ｄｒとを比較して、この変化率Ｈが基準値Ｄｒ以上のときにフィードバック制御（つまり測定条件）が良好でない（不良である）と判別してその旨を出力し、かつ変化率Ｈが基準値Ｄｒ未満のときにフィードバック制御が良好であると判別してその旨を出力する出力処理を実行することにより、換言すれば、２つの差分電圧Ｖｄ１，Ｖｄ２に基づいて線間電圧測定装置１の各電圧測定ユニットＶＭのフィードバック制御の動作状態の良否を１つの処理部ＯＰが判別してその結果を出力（表示）させることにより、出力される結果に基づいて、フィードバック制御が良好であるか否かを確実に認識することができ、これによって、例えば測定された線間電圧Ｖｒｓが信頼性のあるものか否かを認識することができる結果、線間電圧測定装置１による線間電圧Ｖｒｓの電圧測定についての信頼性を確保することができる。また、１つの処理部ＯＰが各電圧測定ユニットＶＭａ，ＶＭｂのフィードバック制御の動作状態の良否を判別する構成のため、線間電圧測定装置１の構成を簡略化することができる。

なお、変化率Ｈと基準値Ｄｒとの比較に基づいて、上記のように各電圧測定ユニットＶＭのフィードバック制御の良否を判別してその旨を出力する構成に代えて、変化率Ｈと基準値Ｄｒとの比較の結果だけを出力する構成とすることもできる。この構成においても、作業者が、変化率Ｈが基準値Ｄｒ以上である旨の出力に基づいてフィードバック制御（つまり測定条件）が良好でない（不良である）と判別でき、また変化率Ｈが基準値Ｄｒ未満である旨の出力に基づいてフィードバック制御が良好であると判別することができ、これによって線間電圧測定装置１による測定電圧の信頼性を確保することができる。

また、この線間電圧測定装置１によれば、フィードバック制御の良否結果を表示装置などの出力部ＤＰに出力することにより、出力部ＤＰにおいてフィードバック制御の良否結果、つまり線間電圧測定装置１による測定電圧の信頼性を確認することができると共に、線間電圧測定装置１に他の出力装置を接続する手間を省くことができる。

また、この線間電圧測定装置１およびこの線間電圧測定装置１が実行するプログラムによれば、変化率Ｈと、変更前の利得に対する変更後の利得の倍率αと、２つの差分電圧Ｖｄ１，Ｖｄ２のうちの高利得時の差分電圧とに基づいて、電路Ｒ，Ｓ間の線間電圧Ｖｒｓを算出することにより、線間電圧測定装置１による線間電圧Ｖｒｓの電圧測定についての信頼性（測定精度）を高めることができる。

さらに、この線間電圧測定装置１では、電路Ｒの電圧Ｖｒに対応する電圧Ｖ４ａを生成する電圧生成部３ｂと、電圧Ｖｒと電圧Ｖ４ａとの間の電位差（差分Ｕ）に応じて振幅が変化する検出信号Ｓ３を出力するプローブユニット２と、検出信号Ｓ３の振幅が減少するように電圧生成部３ｂに対して電圧Ｖ４ａを変化させる制御部３ａとを備えて電圧測定ユニットＶＭａのフィードバック制御部ＦＣ１が構成され、電路Ｓの電圧Ｖｓに対応する電圧Ｖ４ｂを生成する電圧生成部３ｂと、電圧Ｖｓと電圧Ｖ４ｂとの間の電位差（差分Ｕ）に応じて振幅が変化する検出信号Ｓ３を出力するプローブユニット２と、検出信号Ｓ３の振幅が減少するように電圧生成部３ｂに対して電圧Ｖ４ｂを変化させる制御部３ａとを備えて電圧測定ユニットＶＭｂのフィードバック制御部ＦＣ２が構成され、処理部ＯＰによって制御部３ａ、電圧生成部３ｂおよびプローブユニット２のうちの少なくとも１つの利得が制御されてフィードバック制御部ＦＣ２のフィードバックループの利得が変更させられる。したがって、この線間電圧測定装置１によれば、フィードバック制御部ＦＣのフィードバックループの利得を自動的にしかも短時間で変更できるため、各電路Ｒ，Ｓの電圧Ｖｒ，Ｖｓが変動する場合においても、線間電圧測定装置１による線間電圧Ｖｒｓの電圧測定についての信頼性を確保しつつ線間電圧Ｖｒｓをリアルタイムで測定することができる。

また、この線間電圧測定装置１では、電路Ｒ，Ｓに対向可能な検出電極１２と、検出電極１２に接続されてその静電容量Ｃ１を変化可能に構成された可変容量回路１９と、電流検出器１５とを備えてプローブユニット２がセンサ部として構成されている。したがって、この線間電圧測定装置１によれば、検出電極１２をプローブユニット２の表面に配設し、かつ可変容量回路１９および電流検出器１５をプローブユニット２の内部に配設した状態で各電路Ｒ，Ｓの電圧Ｖｒ，Ｖｓを測定することができるため、可変容量回路１９を各電路Ｒ，Ｓと直接対向させるための孔を設けることなくプローブユニット２を構成することができる。したがって、この線間電圧測定装置１によれば、この孔を介して異物がプローブユニット２内に誤って挿入される事態、およびこの誤挿入に起因したプローブユニット２内の部品の破損を確実に回避することができるため、線間電圧測定装置１による線間電圧Ｖｒｓの電圧測定についての信頼性を確保しつつ装置全体としての信頼性を向上させることができる。

また、この線間電圧測定装置１によれば、直流信号の通過を阻止しつつ印加電圧の絶対値の大きさに応じて容量が変化する第１電気的要素Ｅ１を含んで可変容量回路１９を構成したことにより、駆動信号Ｓ２の周波数ｆ１の２倍の周波数ｆ２で静電容量Ｃ１を変化させることができ、ひいては各電路Ｒ，Ｓと各電圧測定ユニットＶＭのケース１１との間の静電容量Ｃ２を周波数ｆ２で変化させることができる。したがって、この線間電圧測定装置１によれば、電流検出器１５〜電圧生成部３ｂ（電圧生成回路２７とトランスＴｒ３）のフィードバックループの応答速度を高速化できるため、参照電圧信号Ｓ７（電圧Ｖ４ａ）を電圧Ｖｒに、参照電圧信号Ｓ７（電圧Ｖ４ｂ）を電圧Ｖｓにそれぞれ正確に追従させることができ、これにより、電圧Ｖｒ，Ｖｓを正確に測定することができる結果、線間電圧測定装置１による線間電圧Ｖｒｓの電圧測定についての信頼性を十分に確保することができる。

また、この線間電圧測定装置１によれば、ブリッジ状に接続された４つの第１電気的要素Ｅ１を備えて可変容量回路１９を構成し、かつ可変容量回路１９がブリッジ回路としての平衡条件を満足するように各第１電気的要素Ｅ１の各インピーダンスを設定したことにより、可変容量回路１９は、その各接続点Ｂ，Ｄ間に駆動信号Ｓ２が印加されているときに、駆動信号Ｓ２の電圧成分（駆動信号Ｓ２と同じ周波数ｆ１の電圧信号）が各接続点Ａ，Ｃ間にほとんど発生しない状態（発生したとしても、非常にレベルの小さい電圧信号が発生している状態）で、その静電容量Ｃ１を周期Ｔ２で変化させることができる。したがって、この可変容量回路１９を用いた線間電圧測定装置１によれば、静電容量変化時において可変容量回路１９に発生する電流ｉへの駆動信号Ｓ２の影響を排除できるため、この電流ｉをプローブユニット２においてより正確に検出することができ、これにより、電圧Ｖｒ，Ｖｓを正確に測定することができる結果、線間電圧測定装置１による線間電圧Ｖｒｓの電圧測定についての信頼性を十分に確保することができる。

なお、本発明は、上記の構成に限定されない。例えば、上記した線間電圧測定装置１において、倍率αを「２」としたときには、上記の誤差率ｅ２（すなわち高利得時の誤差率ｅ）は上記式（１）から下記式（１５）のように表される。
ｅ２＝（Ｖｄ２−Ｖｄ１）／Ｖｄ２ ・・・・・・・・・・・・・ （１５）
また、これにより、線間電圧Ｖｒｓを算出するための上記式（１５）は、下記式（１６）のように表される。
Ｖｒｓ＝Ｖｄ２／（１−ｅ２）
＝Ｖｄ２／（１−（（Ｖｄ２−Ｖｄ１）／Ｖｄ２））
＝Ｖｄ２×（Ｖｄ２／Ｖｄ１） ・・・・・・・・・・・・ （１６）

一方、上記式（１６）は、差分電圧Ｖｄ１，Ｖｄ２のうちの差分電圧Ｖｄ２で差分ΔＶｄ（＝Ｖｄ２−Ｖｄ１）を除算して求めた変化率Ｈを使用したものであるが、差分ΔＶｄを差分電圧Ｖｄ１で除算した変化率Ｈ（＝ΔＶｄ／Ｖｄ１）を使用することもできる。この場合には、上記の誤差率ｅ２は下記式（１７）のように表され、これにより、線間電圧Ｖｒｓを算出するための上記式（１４）は、下記式（１７）のように表される。
ｅ２＝（Ｖｄ２−Ｖｄ１）／Ｖｄ１ ・・・・・・・・・・・・・ （１７）
Ｖｒｓ＝Ｖｄ２／（１−（（Ｖｄ２−Ｖｄ１）／Ｖｄ１））
＝Ｖｄ２／（１−（Ｖｄ２／Ｖｄ１−１））
ここで、（Ｖｄ２／Ｖｄ１−１）≪１となるため、線間電圧Ｖｒｓは下記式（１８）のように近似される。
Ｖｒｓ≒Ｖｄ２×（１＋（Ｖｄ２／Ｖｄ１−１））
＝Ｖｄ２×（Ｖｄ２／Ｖｄ１） ・・・・・・・・・・・・・ （１８）

このように上記の各式（１６），（１８）から明らかなように、倍率αが「２」のときには、線間電圧Ｖｒｓは、（Ｖｄ２／Ｖｄ１）にＶｄ２を乗算することで算出することができる。したがって、上記の線間電圧測定装置１において、測定した２つの差分電圧Ｖｄ１，Ｖｄ２のうちの高利得時の差分電圧Ｖｄ２を低利得時の差分電圧Ｖｄ１で除算し、この除算によって算出された算出値（Ｖｄ２／Ｖｄ１）と、高利得時の差分電圧Ｖｄ２とに基づいて線間電圧Ｖｒｓを算出する構成を採用することもできる。

また、例えば、上記した線間電圧測定装置１では、フィードバックループの利得を変化させる方式として、線間電圧測定装置１のフィードバックループ内の信号（アナログ信号Ｓ５や電圧信号Ｓ６など）に対する増幅率を変化させる方式を採用しているが、各検出電極１２の電路Ｒ，Ｓに対する有効面積を変化させたり、各検出電極１２の電路Ｒ，Ｓに対する結合距離を変化させる方式を採用することもできる。この場合、各検出電極１２の電路Ｒ，Ｓに対する有効面積を変化させる構成としては、検出電極１２を複数の電極で構成してこの電極の数を変化させる構成や、検出電極１２の表面に遮蔽部材を配置してこの遮蔽部材によって覆われる検出電極１２の面積（遮蔽面積）を変化させる構成を採用することができる。また、各検出電極１２の電路Ｒ，Ｓに対する結合距離を変化させる構成としては、検出電極１２をボールねじなどで駆動する構成を採用することができる。また、上記した線間電圧測定装置１では、処理部ＯＰがフィードバックループの利得を自動的に変化させる構成を採用しているが、作業者がフィードバックループの利得を手動で変更する構成とすることもできる。

また、上記した線間電圧測定装置１では、図３〜図６に示すように、第１電気的要素Ｅ１１〜Ｅ１４のみをそれぞれ含むようにしてすべての構成単位３１〜３４を構成しているが、これに限定されるものではなく、同各図に示す容量変化機能体１３において、第１〜第４の構成単位３１〜３４のうちの第１の構成単位３１と第４の構成単位３４との組、および第２の構成単位３２と第３の構成単位３３との組のうちの一方の組の各構成単位に含まれている第１電気的要素を、交流信号の通過を許容する第２電気的要素で置き換えて、容量変化機能体を構成することもできる。この場合、第２電気的要素は、コンデンサ、コイル、抵抗および共振体のうちの少なくとも１つを含んで構成される。一例として、図１１に示す容量変化機能体１３Ａは、図３に示す容量変化機能体１３における第２の構成単位３２および第３の構成単位３３の各第１電気的要素Ｅ１２，Ｅ１３を第２電気的要素Ｅ２２，Ｅ２３（電気的特性の同じコンデンサ６２，６３）でそれぞれ置き換えて構成された第２の構成単位３２Ａおよび第３の構成単位３３Ａを含んで構成されている。なお、コンデンサ６２，６３に代えて、電気的特性（インダクタンス値）の同じ一対のコイル６２ａ，６３ａを使用してもよいし、電気的特性（抵抗値）の同じ一対の抵抗６２ｂ，６３ｂを使用してもよいし、または電気的特性（周波数−インピーダンス特性）の同じ一対の共振体６２ｃ，６３ｃを使用してもよい。この場合、共振体６２ｃ，６３ｃについては、駆動信号Ｓ２の周波数ｆ１の２倍の周波数（容量変調周波数）ｆ２のときにインピーダンスが最小となり、かつそれ以外の周波数のときに十分に高いインピーダンスとなる電気的特性の共振体を使用する。具体的には、セラミック共振器、水晶振動子、およびコイルとコンデンサとで構成されたＬＣ共振回路（直列共振回路）などの各種共振体を用いることができる。また、この共振体６２ｃ，６３ｃについては、直流電流の通過を許容する構成でもよい。

また、図３〜図６に示す容量変化機能体１３において、第１〜第４の構成単位３１〜３４のうちの第１の構成単位３１と第２の構成単位３２との組、および第３の構成単位３３と第４の構成単位３４との組のうちの一方の組の各構成単位に含まれている第１電気的要素Ｅ１を、直流信号の通過を阻止しつつ交流信号の通過を許容する第３電気的要素で置き換えて、容量変化機能体を構成することもできる。この場合、第３電気的要素は、コンデンサおよび共振体のうちの少なくとも１つを含んで構成される。一例として、図１２に示す容量変化機能体１３Ｂは、図３に示す容量変化機能体１３における第３の構成単位３３および第４の構成単位３４の各第１電気的要素Ｅ１３，Ｅ１４を第３電気的要素Ｅ３３，Ｅ３４（一例として電気的特性の同じコンデンサ６３，６４）でそれぞれ置き換えて構成された第３の構成単位３３Ｂおよび第４の構成単位３４Ａを含んで構成されている。なお、コンデンサ６３，６４に代えて、電気的特性（周波数−インピーダンス特性）の同じ一対の共振体６３ｄ，６４ａを使用してもよい。この場合、共振体６３ｄ，６４ａについては、駆動信号Ｓ２の周波数ｆ１の２倍の周波数（容量変調周波数）ｆ２のときにインピーダンスが最小となり、かつそれ以外の周波数のときに十分に高いインピーダンスとなる電気的特性の共振体を使用する。具体的には、セラミック共振器、水晶振動子、およびコイルとコンデンサとで構成されたＬＣ共振回路（直列共振回路）などの各種共振体を用いることができる。また、この共振体６３ｄ，６４ａについては、直流電流の通過を阻止する構成とする。

なお、図１１，１２に示す容量変化機能体１３Ａ，１３Ｂについては、上記の構成に限定されるものではなく、図示はしないが、例えば、第１電気的要素Ｅ１１，Ｅ１２，Ｅ１４を可変容量ダイオードに代えて、一般的なダイオード（シリコンダイオード）で構成してもよいし、またカソード端子同士が接続されて直列接続された一対のダイオード（可変容量ダイオードやシリコンダイオード）で構成することもできる。

また、図５に示す容量変化機能体１３では、各構成単位３１〜３４を一対の第１素子５１（具体的には一般的なダイオード）でそれぞれ構成しているが、各構成単位３１〜３４を構成する一対のダイオードは、アノード端子同士が接続されることにより、互いに逆向きに直列接続されている。すなわち、各構成単位３１〜３４は、Ｐ型半導体とＮ型半導体とが、Ｎ−Ｐ−Ｐ−Ｎというように配列されて構成されている。このため、図５に示す容量変化機能体１３において各構成単位３１〜３４を構成する一対の第１素子５１（ダイオード）を１つのＮＰＮ型バイポーラトランジスタＴＲ１〜ＴＲ４で置き換えることにより、各構成単位３１〜３４に含まれている各第１電気的要素Ｅ１１〜Ｅ１４を１つのトランジスタでそれぞれ構成して、図１３に示す容量変化機能体１３Ｃを構成することもできる。この容量変化機能体１３Ｃでは、各トランジスタＴＲ１〜ＴＲ４が、各々の入力端子（コレクタ端子およびエミッタ端子の一方）および出力端子（コレクタ端子およびエミッタ端子の他方）がそれぞれ接続されて（それぞれ接続点となって）、各構成単位３１〜３４で構成される環状経路内に配設されている。なお、各トランジスタＴＲ１〜ＴＲ４の制御端子（ベース端子）は未接続となる（接続点とはならない）。

また、図５に示す容量変化機能体１３では、各接続点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを挟んで、構成単位３１，３４、構成単位３１，３２、構成単位３２，３３、および構成単位３３，３４の各第１電気的要素Ｅ１に含まれている１つのダイオード同士が互いに隣接している（具体的には、各ダイオード同士が互いに逆向きに直列接続されている）。このように、逆向きに直列接続された一対のダイオードで第１電気的要素Ｅ１が構成され、かつ少なくとも２つの隣接する構成単位がこの第１電気的要素Ｅ１を含んでいる容量変化機能体１３では、この２つの構成単位間の接続点を挟んで、各第１電気的要素Ｅ１に含まれている１つのダイオード同士が互いに逆向きに直列接続された構成となる。このため、図１４に示すように、破線で囲んだ一対のダイオードを１つのＰＮＰ型バイポーラトランジスタＴＲ５〜ＴＲ８で置き換えることにより、容量変化機能体１３Ｄを構成することもできる。この場合、各第１電気的要素Ｅ１は、１つのトランジスタの一部と、他の１つのトランジスタの一部とで構成されることになる。この容量変化機能体１３Ｄでも、容量変化機能体１３Ｃと同様にして、各トランジスタＴＲ５〜ＴＲ８が、各々の入力端子（コレクタ端子およびエミッタ端子の一方）および出力端子（コレクタ端子およびエミッタ端子の他方）がそれぞれ接続されて（それぞれ接続点となって）、各構成単位３１〜３４で構成される環状経路内に配設されている。他方、各トランジスタＴＲ５〜ＴＲ８の制御端子（ベース端子）は、容量変化機能体１３Ｃとは異なり、接続点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄとして使用される。

また、カソード端子同士が接続されて互いに直列に接続された一対のダイオードで各構成単位３１〜３４の各第１電気的要素Ｅ１１〜Ｅ１４が構成されている図６に示す容量変化機能体１３についても、図５に示す容量変化機能体１３と同様にして、各第１電気的要素Ｅ１１〜Ｅ１４を構成する一対のダイオードをＰＮＰ型バイポーラトランジスタＴＲ５〜ＴＲ８で置き換えることにより、図１５に示す容量変化機能体１３Ｅを構成することができ、また、上記した各ダイオードの組（各接続点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを挟んで隣接する一対のダイオードでそれぞれ構成される４つの組）をＮＰＮ型バイポーラトランジスタＴＲ１〜ＴＲ４で置き換えることにより、図１６に示す容量変化機能体１３Ｆを構成することができる。また、トランジスタとして、バイポーラトランジスタを使用する例について説明しているが、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタに代えて同型のＭＯＳＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）を使用してもよいし、またはＰＮＰ型バイポーラトランジスタに代えて同型のＭＯＳＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）を使用してもよいのは勿論である。この場合、ＭＯＳＦＥＴについては、その入力端子はドレイン端子およびソース端子の一方となり、出力端子はドレイン端子およびソース端子の他方となる。また、図１４，１６に示す構成においては、制御端子としてのゲート端子が接続点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄとして使用される。このようにトランジスタＴＲ１〜ＴＲ４（またはＴＲ５〜ＴＲ８）を用いて第１電気的要素Ｅ１を構成することにより、より少ない部品点数で、簡易、かつ安価に容量変化機能体１３Ｃ〜１３Ｆを構成することができる。

また、図１７に示す線間電圧測定装置１Ａの各電圧測定ユニットＶＭａ，ＶＭｂのように、電流検出器１５を配設せずに、容量変化機能体１３，１３Ａ，・・，１３Ｆ（特に区別しないときには、これらを容量変化機能体１３ともいう）の両端間電圧Ｖ３をプリアンプ１６で検出して検出信号Ｓ３としてプローブユニット２Ａ（センサ部）を採用することもできる。ここで、容量変化機能体１３の両端間電圧Ｖ３とは、容量変化機能体１３における検出電極１２側の端部（接続点Ａ）と、容量変化機能体１３におけるケース１１側の端部（接続点Ｃ）との間に発生する電圧をいう。この場合、プリアンプ１６における一対の入力端子のうちの一方の入力端子は、同図に示すように、コンデンサ１７を介して容量変化機能体１３における検出電極１２側の端部に接続され、他方の入力端子は、容量変化機能体１３におけるケース１１側の端部に接続されている。なお、この構成以外の構成については、線間電圧測定装置１Ａは線間電圧測定装置１と同一のため、同図では、線間電圧測定装置１の各構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付して重複する説明を省略する。この線間電圧測定装置１Ａにおいても、可変容量回路１９の両端間電圧Ｖ３への駆動信号Ｓ２の影響が排除されるため、この両端間電圧Ｖ３に基づいて電圧測定部３が各電路Ｒ，Ｓの電圧Ｖｒ，Ｖｓに参照電圧信号Ｓ７（Ｖ４）を正確に追従させることができる結果、各電路Ｒ，Ｓの線間電圧Ｖｒｓを正確に測定することができる。

また、線間電圧測定装置１では、可変容量回路１９とケース１１との間に電流検出器１５を配設しているが、検出電極１２と可変容量回路１９との間に電流検出器１５を配設することもできる。また、線間電圧測定装置１，１Ａでは、フィルタ回路２２、増幅回路２３および検波回路２４についてはアナログ信号で作動する回路構成としているが、フィルタ回路２２、増幅回路２３、検波回路２４、極性判定回路２５および処理部ＯＰを１つまたは複数のＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）で構成することもできる。

また、上記した各容量変化機能体１３の各構成単位については、図３〜図６、および図１０〜図１５に示すように、第１電気的要素Ｅ１（一例として互いに逆向きに直列接続された２つのダイオード（図１３〜図１６の場合には等価的に２つのダイオード））、第２電気的要素Ｅ２２，Ｅ２３、および第３電気的要素Ｅ３３，Ｅ３４のいずれかで構成した例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図３に示す第１の構成単位３１を例に挙げて、第１電気的要素Ｅ１１を含む構成単位に関して説明すると、１つの第１電気的要素Ｅ１１と共にこの第１電気的要素Ｅ１１以外の構成要素を含んで第１の構成単位３１を構成することもできる。具体的には、接続点Ａと第１素子４１ａとの間、接続点Ｂと第１素子４１ｂとの間の少なくとも１つに、抵抗、コンデンサ、コイルおよび他のダイオードの少なくとも１つを配設することもできる。また、各第１素子４１ａ，４１ｂ以外の構成要素を含んで第１電気的要素Ｅ１を構成することもできる。具体的には、各第１素子４１ａ，４１ｂ間に、抵抗、コンデンサおよびコイルの少なくとも１つを配設して、第１電気的要素Ｅ１を構成することもできる。また、第１素子４１ａ，４１ｂの各々、および第１素子４１ａ，４１ｂ全体の少なくとも１つに対してコンデンサを並列に接続することもできる。

また、例えば、図１１に示す構成単位３２Ａを例に挙げて、第２電気的要素Ｅ２２（Ｅ２３）を含む構成単位に関して説明すると、接続点Ｂと第２電気的要素Ｅ２２との間、および接続点Ｃと第２電気的要素Ｅ２２との間の少なくとも１つに、抵抗、コンデンサ、およびコイルのうちの少なくとも１つを配設することもできる。また、第２電気的要素Ｅ２２に対してコンデンサを並列に接続することもできる。また、例えば、図１２に示す構成単位３３Ｂを例に挙げて、第３電気的要素Ｅ３３（Ｅ３４）を含む構成単位に関して説明すると、接続点Ｃと第３電気的要素Ｅ３３との間、および接続点Ｄと第３電気的要素Ｅ３３との間の少なくとも１つに、抵抗、コンデンサ、およびコイルの少なくとも１つを配設することもできる。また、第３電気的要素Ｅ３３に対して他のコンデンサを並列に接続することもできる。

また、可変容量ダイオードも一般的なダイオードも基本的な構成が同じであるため、例えば図３に示す容量変化機能体１３において、各第１電気的要素Ｅ１を構成する第１素子４１ａ，４１ｂとしての可変容量ダイオードのうちの一方を一般的なダイオードを使用して構成するなど、可変容量ダイオードと一般的なダイオードとを混在して使用することもできる。ただし、可変容量ダイオードと一般的なダイオードとは、逆バイアスが印加されたときの静電容量が異なるため、ブリッジ回路の平衡条件を満足し、かつ接続点Ａ，Ｃを基準としてその両側に配設されている各構成単位３１，３２と各構成単位３４，３３とが線対称となるか、または接続点Ｂ，Ｄを基準としてその両側に配設されている各構成単位３１，３４と各構成単位３２，３３とが線対称となるように構成する必要がある。

また、上記した線間電圧測定装置１，１Ａ等では、電流検出器１５としてトランスＴｒ２を使用しているが、抵抗や共振体を使用し、これらの両端間電圧を電圧Ｖ２としてプリアンプ１６に入力する構成を採用することもできる。

また、本発明における可変容量回路は、上記のようにダイオードなどを使用した構成に限定されるものではなく、例えば、従来例として説明した特開平６−２４２１６６号公報に開示されている構成、すなわち、圧電音叉と検知電極（本願の検出電極１２に相当する電極）を利用した機械式の構成を採用することもできる。さらには、特開平４−３０５１７１号公報に開示されている構成、すなわち、検出電極および振動体を備えた構成（図示せず）を利用して構成することもできる。この構成の可変容量回路（可変容量機構）では、振動体によって検出電極（検出電極１２とは別の電極）が検出電極１２に対して接離動されることにより、その静電容量Ｃ１、つまり検出電極と検出電極１２との間の静電容量Ｃ１が変化する。また、可変容量回路は、特開平７−２４４１０３号公報に開示されている構成、すなわち、導体セクターおよび検出電極（検出電極１２とは別の電極）を備えた構成（図示せず）を利用して構成することもできる。この構成の可変容量回路（可変容量機構）では、検出電極を検出電極１２に対向させて配設すると共にこの両電極間に導体セクターを配置して、この状態において導体セクターが検出電極１２から検出電極に達する電気力線に対して遮蔽と開放とを繰り返すことにより、その静電容量Ｃ１、つまり検出電極１２と検出電極との間の静電容量Ｃ１が変化する。さらに、特開平８−１８１０３８号公報や特開平９−１５３４３６号公報にそれぞれ開示されている可変容量コンデンサ、すなわち、近接して配設した一対の電極の少なくとも一方を弾性変形させることによって両電極間の距離を変化させて静電容量Ｃ１を変化させる可変容量コンデンサ（いずれも図示せず）を可変容量回路として用いることもできる。

また、上記した線間電圧測定装置１，１Ａでは、差分電圧Ｖｄ１，Ｖｄ２等から線間電圧Ｖｒｓを直接測定（算出）する構成を採用したが、電圧データＤｖａ，Ｄｖｂに基づいて各電路Ｒ，Ｓの電圧Ｖｒ，Ｖｓをまず測定し、測定した電圧Ｖｒ，Ｖｓから線間電圧Ｖｒｓを算出する構成を採用することもできる。また、処理部ＯＰが本発明における差分検出部を兼ねる構成について上記したが、処理部ＯＰとは別個の回路で構成することもできる。この構成では、処理部ＯＰは本発明における演算制御部としてのみ機能する。

また、上記した線間電圧測定装置１，１Ａ等は、線間電圧測定装置単体として構成しても良いし、電流測定装置への適用や、公知の電流測定装置と組み合わせた電力測定装置への適用など、各種の測定装置への適用が可能である。

線間電圧測定装置１のブロック図である。 電圧測定ユニットＶＭａ，ＶＭｂのブロック図である。 図１の容量変化機能体１３の回路図である。 図１の容量変化機能体１３の他の回路図である。 図１の容量変化機能体１３の他の回路図である。 図１の容量変化機能体１３の他の回路図である。 容量変化機能体１３の動作を説明するための駆動信号Ｓ２と静電容量Ｃ２との関係図である。 電圧Ｖｒ，Ｖｓおよび参照電圧信号Ｓ７ａ，Ｓ７ｂの関係を示す波形図である。 電圧測定処理１００のフローチャートである。 電圧測定ユニットＶＭａ，ＶＭｂのモデル図である。 容量変化機能体１３Ａの回路図である。 容量変化機能体１３Ｂの回路図である。 容量変化機能体１３Ｃの回路図である。 容量変化機能体１３Ｄの回路図である。 容量変化機能体１３Ｅの回路図である。 容量変化機能体１３Ｆの回路図である。 線間電圧測定装置１Ａの電圧測定ユニットＶＭａ，ＶＭｂについてのブロック図である。

符号の説明

１，１Ａ 線間電圧測定装置
２ プローブユニット（センサ部）
３ 電圧測定部
３ａ 制御部
３ｂ 電圧生成部
３ｃ 電圧計
１１ ケース
１２ 検出電極
１４ 駆動回路
１５ 電流検出器
１９ 可変容量回路
１００ 電圧測定処理
ＤＰ 出力部
Ｅ１１〜Ｅ１４ 第１電気的要素
Ｅ２２，Ｅ２３ 第２電気的要素
Ｅ３３，Ｅ３４ 第３電気的要素
ＯＰ 処理部
Ｒ，Ｓ 電路
Ｔｒ３ トランス
Ｓ３ 検出信号
Ｖ４ 参照電圧
Ｖｒ，Ｖｓ 電路の電圧

Claims (15)

1. 一対の電路間の線間電圧を測定する線間電圧測定装置であって、
   前記一対の電路のうちの一方の電路の第１電圧に対応する第１参照電圧を前記第１電圧との差が減少するようにフィードバック制御によって生成すると共に、前記第１参照電圧に基づいて前記第１電圧を算出する第１電圧測定ユニットと、
   前記一対の電路のうちの他方の電路の第２電圧に対応する第２参照電圧を前記第２電圧との差が減少するようにフィードバック制御によって生成すると共に、前記第２参照電圧に基づいて前記第２電圧を算出する第２電圧測定ユニットと、
   前記第１電圧および前記第２電圧の差分電圧を検出する差分検出部と、
   前記各電圧測定ユニットの前記フィードバック制御の利得を変更して当該変更の前後における前記差分電圧を前記差分検出部から取得し、当該取得した２つの差分電圧の差分を当該２つの差分電圧のうちのいずれか一方で除算した算出値が予め決められた基準値以上のときに前記フィードバック制御が不良であると判別する判別処理、および当該算出値が当該基準値未満のときに前記フィードバック制御が良であると判別する判別処理の少なくとも一方を実行する演算制御部とを備えている線間電圧測定装置。
2. 前記演算制御部は、前記判別処理の結果を出力部に出力させる請求項１記載の線間電圧測定装置。
3. 前記演算制御部は、前記判別処理において前記フィードバック制御が良とされたときに、前記取得した２つの差分電圧の差分を当該２つの差分電圧のうちのいずれか一方で除算した算出値と、前記変更前の利得に対する前記変更後の利得の倍率と、当該２つの差分電圧のうちの高利得時の差分電圧とに基づいて、前記線間電圧を算出する請求項１記載の線間電圧測定装置。
4. 前記演算制御部は、前記各電圧測定ユニットの前記フィードバック制御の利得を２倍に変更して当該変更の前後における前記差分電圧を前記差分検出部から取得し、前記判別処理において前記フィードバック制御が良とされたときに、前記取得した２つの差分電圧のうちの高利得時の差分電圧を低利得時の差分電圧で除算した算出値と、当該高利得時の差分電圧とに基づいて、前記線間電圧を算出する請求項１記載の線間電圧測定装置。
5. 前記演算制御部は、前記算出した前記線間電圧を出力部に出力させる請求項３または４記載の線間電圧測定装置。
6. 一対の電路間の線間電圧を測定する線間電圧測定装置であって、
   前記一対の電路のうちの一方の電路の第１電圧に対応する第１参照電圧を前記第１電圧との差が減少するようにフィードバック制御によって生成すると共に、前記第１参照電圧に基づいて前記第１電圧を算出する第１電圧測定ユニットと、
   前記一対の電路のうちの他方の電路の第２電圧に対応する第２参照電圧を前記第２電圧との差が減少するようにフィードバック制御によって生成すると共に、前記第２参照電圧に基づいて前記第２電圧を算出する第２電圧測定ユニットと、
   前記第１電圧および前記第２電圧の差分電圧を検出する差分検出部と、
   前記各電圧測定ユニットの前記フィードバック制御の利得を変更して当該変更の前後における前記差分電圧を前記差分検出部から取得し、当該取得した２つの差分電圧の差分を当該２つの差分電圧のうちのいずれか一方で除算した算出値が予め決められた基準値以上のときに当該算出値が当該基準値以上である旨を出力する出力処理、および前記算出値が当該基準値未満のときに当該算出値が当該基準値未満である旨を出力する出力処理の少なくとも一方を実行する演算制御部とを備えている線間電圧測定装置。
7. 前記第１電圧測定ユニットは、前記第１参照電圧を生成する第１電圧生成部と、前記第１電圧と前記第１参照電圧との間の電位差に応じて振幅が変化する第１検出信号を出力する第１センサ部と、当該第１検出信号の振幅が減少するように前記第１電圧生成部に対して前記第１参照電圧を変化させる第１制御部とをフィードバックループ内に有し、当該第１電圧生成部、当該第１センサ部および当該第１制御部のうちの少なくとも１つの利得が制御されて前記フィードバック制御の前記利得を変更する第１フィードバック制御部を備え、
   前記第２電圧測定ユニットは、前記第２参照電圧を生成する第２電圧生成部と、前記第２電圧と前記第２参照電圧との間の電位差に応じて振幅が変化する第２検出信号を出力する第２センサ部と、当該第２検出信号の振幅が減少するように前記第２電圧生成部に対して前記第２参照電圧を変化させる第２制御部とをフィードバックループ内に有し、当該第２電圧生成部、当該第２センサ部および当該第２制御部のうちの少なくとも１つの利得が制御されて前記フィードバック制御の前記利得を変更する第２フィードバック制御部を備えている請求項１から６のいずれかに記載の線間電圧測定装置。
8. 前記第１センサ部は、前記一方の電路に対向可能な第１検出電極と、当該第１検出電極に接続されてその静電容量を変化可能に構成された第１可変容量回路と、静電容量変化時において前記第１可変容量回路に発生する電流または前記第１可変容量回路の両端間電圧を前記第１検出信号として検出する第１検出回路とを備え、
   前記第２センサ部は、前記他方の電路に対向可能な第２検出電極と、当該第２検出電極に接続されてその静電容量を変化可能に構成された第２可変容量回路と、静電容量変化時において前記第２可変容量回路に発生する電流または前記第２可変容量回路の両端間電圧を前記第２検出信号として検出する第２検出回路とを備えている請求項７記載の線間電圧測定装置。
9. 前記各可変容量回路は、直流信号の通過を阻止しつつ印加電圧の絶対値の大きさに応じて容量が変化する電気的要素を含んで構成されている請求項８記載の線間電圧測定装置。
10. 前記可変容量回路は、ブリッジ状に接続された４つの前記電気的要素を備えている請求項９記載の線間電圧測定装置。
11. 一対の電路間の線間電圧を測定する線間電圧測定装置であって、
    前記一対の電路のうちの一方の電路の第１電圧に対応する第１参照電圧を前記第１電圧との差が減少するようにフィードバック制御によって生成すると共に、前記第１参照電圧を前記第１電圧として測定する第１電圧測定ユニットと、
    前記一対の電路のうちの他方の電路の第２電圧に対応する第２参照電圧を前記第２電圧との差が減少するようにフィードバック制御によって生成すると共に、前記第２参照電圧を前記第２電圧として測定する第２電圧測定ユニットと、
    前記第１電圧および前記第２電圧の差分電圧を検出する差分検出部と、
    前記各電圧測定ユニットの前記フィードバック制御の利得を変更して当該変更の前後における前記差分電圧を前記差分検出部から取得し、当該取得した２つの差分電圧に基づいて前記フィードバック制御の動作状態を判別して表示させる処理部とを備えている線間電圧測定装置。
12. コンピュータに一対の電路間の線間電圧を測定させるプログラムであって、
    前記一対の電路のうちの一方の電路の第１電圧に対応する第１参照電圧を生成すると共に、当該第１電圧と当該第１参照電圧との差分を検出して、当該差分が減少するように前記第１参照電圧をフィードバック制御する第１フィードバック制御部と、前記第１参照電圧を測定する第１測定部とを備えた第１電圧測定ユニットにおける前記第１フィードバック制御部に対してフィードバックループの利得を変更させる手順と、
    前記一対の電路のうちの他方の電路の第２電圧に対応する第２参照電圧を生成すると共に、当該第２電圧と当該第２参照電圧との差分を検出して、当該差分が減少するように前記第２参照電圧をフィードバック制御する第２フィードバック制御部と、前記第２参照電圧を測定する第２測定部とを備えた第２電圧測定ユニットにおける前記第２フィードバック制御部に対してフィードバックループの利得を変更させる手順と、
    前記利得の変更の前における前記第１参照電圧および前記第２参照電圧の差分電圧と前記利得の変更の後における前記前記第１参照電圧および前記第２参照電圧の差分電圧とを取得する手順と、
    当該取得した２つの前記差分電圧の差分を当該２つの差分電圧のうちのいずれか一方で除算して算出値を算出する手順と、
    前記算出値が予め決められた基準値以上のときに前記フィードバック制御が不良であると判別する判別処理、および当該算出値が当該基準値未満のときに前記フィードバック制御が良であると判別する判別処理の少なくとも一方を実行する手順とを実行させるためのプログラム。
13. 前記判別処理において前記フィードバック制御が良とされたときに、前記算出値と、前記変更前の利得に対する前記変更後の利得の倍率と、前記２つの差分電圧のうちの高利得時の差分電圧とに基づいて、前記線間電圧を算出する手順を実行させる請求項１２記載のプログラム。
14. 前記各電圧測定ユニットの前記フィードバックループの前記利得を変更させる前記手順において、当該各フィードバックループの当該利得を２倍に変更させ、
    前記判別処理において前記フィードバック制御が良とされたときに、前記取得した２つの前記差分電圧のうちの高利得時の差分電圧を低利得時の差分電圧で除算して算出値を算出する手順と、当該算出値と、前記高利得時の差分電圧とに基づいて、前記線間電圧を算出する手順とを実行させる請求項１２記載のプログラム。
15. コンピュータに一対の電路間の線間電圧を測定させるプログラムであって、
    前記一対の電路のうちの一方の電路の第１電圧に対応する第１参照電圧を生成すると共に、当該第１電圧と当該第１参照電圧との差分を検出して、当該差分が減少するように前記第１参照電圧をフィードバック制御する第１フィードバック制御部と、前記第１参照電圧を測定する第１測定部とを備えた第１電圧測定ユニットにおける前記第１フィードバック制御部に対してフィードバックループの利得を変更させる手順と、
    前記一対の電路のうちの他方の電路の第２電圧に対応する第２参照電圧を生成すると共に、当該第２電圧と当該第２参照電圧との差分を検出して、当該差分が減少するように前記第２参照電圧をフィードバック制御する第２フィードバック制御部と、前記第２参照電圧を測定する第２測定部とを備えた第２電圧測定ユニットにおける前記第２フィードバック制御部に対してフィードバックループの利得を変更させる手順と、
    前記利得の変更の前における前記第１参照電圧および前記第２参照電圧の差分電圧と前記利得の変更の後における前記前記第１参照電圧および前記第２参照電圧の差分電圧とを取得する手順と、
    当該取得した２つの前記差分電圧の差分を当該２つの差分電圧のうちのいずれか一方で除算して算出値を算出する手順と、
    前記算出値が予め決められた基準値以上のときに当該算出値が当該基準値以上である旨を出力する出力処理、および当該算出値が当該基準値未満のときに当該算出値が当該基準値未満である旨を出力する出力処理の少なくとも一方を実行する手順とを実行させるためのプログラム。

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