电压检测装置制造方法

电压检测装置制造方法
【专利摘要】本发明的电压检测装置，是检测检测对象中产生的检测对象交流电流的装置，设有：检测电极、参照信号输出部、检测部以及信号提取部；其中，检测电极与检测对象相对而配设并与该检测对象进行电容耦合；参照信号输出部输出参照信号；检测部被连接于检测电极，同时，输入参照信号并将根据检测对象电流和参照电流的两电流值而振幅变化的检测信号输出，上述检测对象电流是根据检测对象交流电压而流通的电流，上述参照电流是根据参照信号而流通的电流；信号提取部，以检测信号所包含的参照信号的信号成分的振幅成为规定值那样，而控制增益并将检测信号放大，从其结果得到的放大检测信号提取检测对象交流电压的信号成分，并作为输出信号而输出。
【专利说明】电压检测装置
[0001](本申请是: 申请人:为日置电机株式会社、中国申请号为201010173890.8、申请日为2010年04月28日、题为“电压检测装置”的分案申请。)
[0002]本申请要求的优先权为2009年4月30日提交的申请号为2009_110304、2009年5月13日提交的申请号为2009-116546、2009年7月21日提交的申请号为2009_169731、2009年8月3日提交的申请号为2009-180785、2010年3月25日提交的申请号为2010-69677、2010年3月25日提交的申请号为2010-69695、以及2010年3月25日提交的申请号为2010-69714的日本专利申请，其内容通过引用被合并于此。

【技术领域】
[0003]本发明涉及的是非接触地对检测对象的检测对象交流电压进行检测的非接触型的电压检测装置。

【背景技术】
[0004]作为这种电压检测装置，已知的有专利文献1:日本、特许第3158063号公报(第4-6页、图3)所公开的非接触电压测量装置(以下，也称为“电压检测装置”)。该电压检测装置设有:具有能够将电线的绝缘物的一部分表面覆盖的检测电极及将检测电极覆盖的屏蔽电极的检测探针(传感探头)、和输出规定频率的信号的振荡器，通过将振荡器的信号附加于检测电极，而测量检测电极与电线的导体之间的阻抗，并使用检测用电阻器(电阻值:Rl)而测量因附加于导体上的电压而引起的从检测电极流出的电流，从而能够从电流和阻抗来测量被附加于导体上的电压。
[0005]具体地说，在该电压检测装置中，首先，在打开检测探针并经由检测用电阻器将来自振荡器的信号附加于检测电极上的状态下，进行屏蔽电极与接地之间的静电电容(以下，为了说明而称为“第一静电电容”)的测量。由于检测用电阻器的电阻值与第一静电电容的电抗相比小至能够无视的程度，因此通过该测量而得到的第一静电电容是从由振荡器输出的信号电压、检测用电阻器的电阻值、由振荡器输出的信号的角频率、以及检测用电阻的两端电压中算出的。
[0006]接着，夹住电线关闭检测探针，进行经由检测用电阻器将来自振荡器的信号附加于检测电极的状态下的静电电容(以下，为了说明而称为“第二静电电容”)的测量。通过这样，测量的第二静电电容，成为上述的第一静电电容、和检测电极与电线间的静电电容(以下，为了说明而称为“第三静电电容”)的等效电容，由于检测用电阻器的电阻值相比该等效电容的电抗小至可以无视的程度，因此第二静电电容从由振荡器输出的信号电压、检测用电阻器的电阻值、由振荡器输出的信号的角频率、以及检测用电阻的两端电压被算出。另夕卜，通过从算出的第二静电电容减去上述第一静电电容，而算出第三静电电容，也就是检测电极与电线的导体之间的静电电容。
[0007]接着，夹住电线关闭检测探针，求出经由检测用电阻器将来自振荡器的信号附加于检测电极的状态下的、因被附加于导体上的电压而引起的检测用电阻器的两端电压。从导体侧观察的经由检测用电阻器的电路的阻抗，是检测用电阻器的电阻值与第三静电电容的电抗的加算值，但是，由于检测用电阻器的电阻值与第三静电电容的电抗相比小至可以无视的程度，因此上述阻抗成为第三静电电容的电抗。通过这样，由于检测用电阻器中流通的电流成为将附加于导体上的电压以该电抗进行除算后的值，因此检测用电阻器的两端电压，成为检测用电阻器中流通的电流乘以检测用电阻器的电阻值后的值。该情况下，该检测用电阻器的两端电压，通过附加于导体上的电压的角频率、检测电极与电线之间的第三静电电容、附加于导体上的电压、以及检测用电阻器的电阻值的各参数而被表示。因此，在电压检测装置中，将附加于导体上的电压，从检测用电阻器的两端电压、附加于导体上的电压的角频率、检测电极与电线之间的第三静电电容、以及检测用电阻器的电阻值中算出，并显示于显示部。


【发明内容】

[0008]但是，在上述电压检测装置中，存在下述的问题点。即，在该电压检测装置中，必须分别算出屏蔽电极与接地之间的静电电容(上述第一静电电容)、以及检测电极与电线的导体之间的静电电容(上述第三静电电容)，因此存在附加于导体上的电压的检测作业费时费力这样的问题点。
[0009]本发明为了解决上述问题而被提出，其目的在于提供一种无需算出检测电极与检测对象(上述例子中为电线的导体)之间的静电电容，而能够检测出检测对象的电压的非接触型的电压检测装置。
[0010]采用本发明的话，能够提供一种检测出检测对象中产生的检测对象交流电流的电压检测装置，其特征在于，设有:检测电极、参照信号输出部、检测部、以及信号提取部；其中，检测电极与检测对象相对而配设并与该检测对象进行电容耦合，参照信号输出部输出参照信号，检测部被连接于检测电极，同时，输入参照信号并将根据检测对象电流和参照电流的两电流值而振幅变化的检测信号输出，上述检测对象电流是根据检测对象交流电压而流通的电流，上述参照电流是根据参照信号而流通的电流，信号提取部以使检测信号中包含的参照信号的信号成分的振幅成为规定值那样，而控制增益并放大检测信号，从其结果得到的放大检测信号中提取检测对象交流电压的信号成分，并作为输出信号而输出。
[0011]信号提取部能够设有，以通过从参照信号输出部输出的参照信号和该放大检测信号的加算或减算，将该参照信号与该放大检测信号所包含的参照信号的信号成分相抵消那样而控制增益的控制电路，和从放大检测信号中将该信号所包含的参照信号的信号成分被抵消的信号，作为检测对象交流电压的信号成分而输出的电路。
[0012]在这样的构成中，检测部在连接于与检测对象进行电容耦合的检测电极上的同时，从参照信号输出部输入参照信号，并将根据基于检测对象的检测对象交流电压而流通的检测对象电流和基于参照信号流通的参照电流的两电流值而振幅变化的检测信号输出，信号提取部在将检测信号以规定的增益放大而生成放大检测信号的同时，以通过从参照信号输出部输出的参照信号和放大检测信号的加算或减算，而能够将参照信号与放大检测信号所包含的参照信号的信号成分抵消那样控制增益，同时将检测对象交流电压的信号成分从放大检测信号中提取并作为输出信号输出。
[0013]该情况下，在包含检测对象与检测电极之间的耦合电容(静电电容)的一个电流路径上，流通有由参照信号产生的电流和由检测对象交流电压产生的电流，通过基于两电流的电压成分(参照信号的信号成分和检测对象交流电压的信号成分)而构成检测信号。
[0014]因此，电压检测装置由于即使在检测对象与检测电极之间的耦合电容为未知的情况下，对于检测对象交流电压的灵敏度也被控制为成为固定的灵敏度，也就是说输出信号所包含的检测对象交流电压的信号成分的振幅被控制为成为与检测对象交流电压的振幅对应的大小，因此，通过检测出输出信号所包含的该电压成分，无需进行耦合电容的算出也能够非接触地检测出检测对象交流电压。
[0015]另外，除此之外，信号提取部也能够设有，以规定值成为预先规定的固定值那样而控制增益的控制电路。
[0016]在这样的构成中，检测部在被连接于与检测对象进行电容耦合的检测电极上的同时，从参照信号输出部输入参照信号，并将根据基于检测对象的检测对象交流电压而流通的检测对象电流和基于参照信号而流通的参照电流的两电流值而振幅变化的检测信号输出，信号提取部在将检测信号以规定的增益放大而生成放大检测信号的同时，以放大检测信号所包含的有关参照信号的信号成分的振幅成为固定那样控制增益，同时将检测对象交流电压的信号成分从放大检测信号中提取并作为输出信号输出。
[0017]该情况下，在包含检测对象与检测电极之间的耦合电容(静电电容)的一个电流路径上，流通有由参照信号引起的电流和由检测对象交流电压引起的电流，通过基于两电流的电压成分(参照信号的信号成分和检测对象交流电压的信号成分)而构成检测信号。
[0018]因此，电压检测装置，由于信号处理部以放大检测信号所包含的参照信号的信号成分的振幅成为固定那样控制对于绝缘检测信号的增益而生成放大检测信号，因此即使在检测对象与检测电极之间的耦合电容为未知的情况下(无论耦合电容的电容值如何)，放大检测信号中包含的有关检测对象交流电压的信号成分的灵敏度也被控制为成为固定的灵敏度，也就是说，输出信号中包含的检测对象交流电压的信号成分的振幅被控制为成为与检测对象交流电压的振幅对应的大小，因此，根据由该检测对象交流电压的信号成分构成的输出信号的振幅，能够正确地对检测对象交流电压进行检测。因此，该电压检测装置能够节省算出检测对象与检测电极之间的耦合电容(静电电容)的时间和精力(无需进行耦合电容的算出)，而非接触地对检测对象交流电压进行检测。
[0019]进而可以设有执行两个判断处理中的至少一个判断处理的判断部，其中，该两个判断处理为:检测出检测信号和放大检测信号中的任意一种信号所包含的参照信号的信号成分的电平，同时，在该检测出的电平为规定电平以上时判断为动作正常的判断处理，和在该检测出的电平小于该规定电平时判断为动作异常的判断处理。
[0020]在电压检测装置正常地动作的状态下，检测电极与检测对象进行电容耦合时，由从参照信号输出部输出的参照信号产生的电流成分在检测对象与检测部之间流通，从而成为由该电流成分产生的信号成分经常包含于检测信号等以及放大检测信号中的状态。通过这样，作为一例通过将该正常动作时的检测信号等或放大检测信号中包含的参照信号的信号成分(由参照信号产生的信号成分)的电平的下限值作为规定电平而预先算出，从而通过判断部在对检测信号等以及放大检测信号中的任意一个信号中包含的有关参照信号的信号成分的电平进行检测的同时，执行当该检测出的电平在规定电平上时判断为动作正常的判断处理，和当该检测出的电平小于规定电平时判断为动作异常的判断处理中的至少一个处理，操作员能够根据该判断处理的结果，进行电压检测装置中的电压的检测操作是否正常进行的诊断(判断)。
[0021]另外，由于能够使操作员辨别检测出的检测对象交流电压是动作正常时的电压还是动作异常时的电压，因此能够提高对于检测出的检测对象交流电压的可靠性。
[0022]进而可以设有电源部，该电源部通过以来自参照信号输出部的参照信号为基准电压的浮动电压，而驱动检测部。
[0023]信号提取部能够设有:放大电路、同步检波电路、控制电路；其中，放大电路将检测信号放大而生成放大检测信号，同步检波电路通过使用了从参照信号输出部输出的参照信号的同步检波，而检测出表示该放大检测信号或输出信号中包含的参照信号的信号部分的振幅的检波信号，控制电路根据检波信号控制放大电路的增益。
[0024]由于能够通过同步检波正确地检测参照信号的信号成分，因此能够高精度地检测检波信号。由此，能够高精度地将输出信号中包含的检测对象交流电压的信号成分的振幅控制为固定，从而能够进一步提高检测对象交流电压的检测精度。
[0025]在通过浮动电压驱动检测部的情况下，进而可以设有在将检测部和信号提取部电绝缘的状态下，将检测信号从检测部传送至信号提取部的绝缘部。
[0026]通过作为基准电压部使用例如保护电极，而能够将检测电极、浮动电源、检测部以及绝缘部收容于该保护电极内，并在浮动状态下动作，因此能够提高CMRR(Common ModeReject1n Rat1、共态抑制比)。
[0027]由于通过浮动电压驱动检测部，因此设有电源部，且该电源部能够作为向检测部供给各浮动电压的构成，其中，上述电源部具有第一串联电源电路和第二串联电源电路，第一串联电源电路根据被供给参照信号输出部和信号提取部的正电压和负电压中的该正电压，而生成相对于参照信号的电压为固定的正电压的第一浮动电压，第二串联电源电路根据负电压，生成相对于参照信号的电压为绝对值等于第一浮动电压的负电压的第二浮动电压。
[0028]通过采用这样的构成，能够避免使用蓄电池或变压器等的高价部件，其结果是能够大幅度地降低产品成本。
[0029]第一串联电源电路可以设有:连接于正电压的第一电阻、从该第一电阻接收电流的供给而进行动作的第一稳压二极管，以及第一晶体管，该第一晶体管的集电极端子连接于正电压，同时，基极端子上被输入第一稳压二极管的稳压电压，而在发射极端子上生成第一浮动电压；第二串联电源电路可以设有:连接于负电压的第二电阻、从该第二电阻接收电流的供给而进行动作的第二稳压二极管、以及第二晶体管，该第二晶体管的集电极端子连接于负电压，同时，基极端子上被输入上述第二稳压二极管的稳压电压，而在发射极端子上生成上述第二浮动电压。
[0030]通过由电阻、稳压二极管以及晶体管分别构成第一串联电源电路以及第二串联电源电路，而能够以少的部件件数、简单且廉价地构成各串联电源电路。
[0031]为了将参照信号的信号成分被抵消的信号作为检测对象交流电压的信号成分提取，信号提取部能够设有加法电路或减法电路，其中，加法电路通过加算，将从参照信号输出部输出的参照信号与参照信号的信号成分抵消并输出输出信号，减法电路通过减算，将从参照信号输出部输出的参照信号与参照信号的信号成分抵消并输出输出信号。
[0032]采用该构成的话，能够通过可以由加法电路或减法电路这样的电路而简单地构成的电路，将参照信号的信号部分与参照信号抵消并将输出信号输出。因此，能够在谋求装置构成的简化的同时，确实地输出输出信号。
[0033]为了从放大检测信号提取至少将参照信号的频率成分除去的信号成分，信号提取部可以设有将检测对象交流电压的信号成分从放大检测信号提取并输出的滤波器。
[0034]通过采用使用滤波器从放大检测信号提取检测对象交流电压的信号成分的构成，能够在构成简单的同时，以低成本生成输出信号。
[0035]为了控制对于信号提取部中的检测信号的增益，可以设有将从参照信号输出部输出的参照信号的振幅改变并向信号提取部输出的振幅变更部。
[0036]采用该构成的话，在使变更后的参照信号的振幅相对于变更前的参照信号的振幅的倍率为k时，能够通过使由检测对象交流电压的信号成分构成的输出信号的振幅为1/k倍，而对检测对象交流电压进行检测。因此，通过改变该倍率k，能够扩大检测对象交流电压的检测范围。
[0037]进而，可以设有根据输出信号对检测对象交流电压进行检测的处理部。采用该构成的话，例如能够对处理部以一定的间隔检测检测对象交流电压，或将检测出的检测对象交流电压作为波形显示于显示装置等，从而能够提高便利性。
[0038]该情况下，处理部能够根据输出信号算出检测对象交流电压的电压值。通过这样，能够正确地检测(测量)检测对象交流电压。
[0039]参照信号输出部，能够采用设有生成方波的方波生成电路和将该方波积分而作为积分方波输出的积分电路的构成，其中，积分方波作为参照信号而被向检测部输出，方波作为参照信号而被向信号提取部输出。
[0040]采用该构成的话，通过使用逻辑电路等而简单地构成方波生成电路，能够在使参照信号输出部整体的构成变得简单的同时，使基于参照信号而流通的参照电流，成为与从参照信号输出部向信号提取部输出的方波相同的方波。通过这样，能够在将装置构成(具体为参照信号输出部整体的构成)形成为简单的构成的同时，在信号提取部中，能够将参照信号与放大检测信号中包含的参照信号的信号部分确实地抵消(消除)，从而能够将检测对象交流电压的信号成分从放大检测信号中确实地提取并作为输出信号输出。
[0041]除此之外，参照信号输出部设有生成伪噪声的伪噪声生成电路，伪噪声也可以作为参照信号而被向检测部和信号提取部输出的构成。
[0042]通过使用伪噪声作为参照信号，能够变得难以受干扰(噪声)的影响。
[0043]能够使用多个本发明的电压检测装置，构成线路电压检测装置。也就是说，能够设有对作为检测对象的多个电路中分别产生的交流电压进行检测的多个电压检测装置，和算出通过多个电压检测装置而检测出的交流电压的差分电压，从而求出多个电路之间的线路电压的算出部，作为多个电压检测装置，分别使用上述的电压检测装置。
[0044]即使在作为检测对象的电路与对应该电路的检测电极之间的耦合电容为未知的情况下，也无需算出电路与检测电极之间的耦合电容(静电电容)，而能够非接触且正确地检测线路间的线路电压。

【专利附图】

【附图说明】
[0045]在此，参照以下附图，对本发明的具体实施形态示以示例进行描述。
[0046]图1是本发明的第一实施形态涉及的电压检测装置的结构图。
[0047]图2是图1所示电压检测装置中的浮动电路部的电路图。
[0048]图3是图1所示电压检测装置中的放大电路的电路图。
[0049]图4是本发明的第二实施形态涉及的电压检测装置的结构图。
[0050]图5是图4所示电压检测装置中的检测部的电路图。
[0051]图6是能够取代图1或图4所示电压检测装置中的参照信号输出部而使用的、与图1以及图4所示的不同的其他参照信号输出部的框图。
[0052]图7是能够取代图1或图4所示电压检测装置中的参照信号输出部而使用的、与图6所示的亦不同的其他参照信号输出部的框图。
[0053]图8是使用图1所示的电压检测装置的线路电压检测装置的框图。
[0054]图9是使用图4所示的电压检测装置的线路电压检测装置的框图。
[0055]图10是设有与图1或图4所示电压检测装置中的电源部不同的电源部的电压检测装置的浮动电路的框图。
[0056]图11是图10所示浮动电路部中的电源部的电路图。
[0057]图12是不使用绝缘部的构成的浮动电路部和差动放大电路的电路图。
[0058]图13是本发明的第三实施形态涉及的电压检测装置的结构图。
[0059]图14是本发明的第四实施形态涉及的电压检测装置的结构图。
[0060]图15是本发明的第五实施形态涉及的电压检测装置的结构图。
[0061]图16是本发明的第六实施形态涉及的电压检测装置的结构图。
[0062]图17是本发明的第七实施形态涉及的电压检测装置的结构图。
[0063]图18是从图17所示的电压检测装置中的反馈控制部输出的电压信号S4的频率特性图。
[0064]图19是成为在图17所示的电压检测装置中的信号提取部中提取信号用的基准的基准信号Sr的频率特性图。
[0065]图20是从图17所示电压检测装置中的浮动电路部输出的绝缘检测信号S2的频率特性图。
[0066]图21是通过图17所示电压检测装置中的放大电路而生成的放大检测信号S3的频率特性图。
[0067]图22是从图17所示电压检测装置中的信号提取部输出的输出信号So的频率特性图。

【具体实施方式】
[0068]以下，参照附图对电压检测装置以及线路电压检测装置的实施形态进行说明。
[0069]【第一实施形态】
[0070]首先，参照附图对本发明的第一实施形态涉及的电压检测装置101进行说明。
[0071]电压检测装置101是非接触型的电压检测装置，如图1所示，设有浮动(floating)电路部2和主体电路部3，并构成为能够以接地电势Vg为基准而非接触地检测产生于检测对象4上的交流电压Vl (检测对象交流电压)。
[0072]如图1所示，浮动电路部2设有保护电极11、检测电极12、电源部13、检测部14以及绝缘部15。保护电极11使用导电性材料(例如金属材料)，作为浮动电路部2中的基准电压部而构成，其内部收容有检测电极12、检测部14以及绝缘部15。另外，如后述那样，由于绝缘部15具有将在其初级侧电路输入的信号以与初级侧电路呈电绝缘的状态从其次级侧电路输出的功能，因此应该被保护电极11覆盖的部位至少至初级侧电路即可，但是也可以采用对次级侧电路也以保护电极11覆盖的构成。另外，在本例中作为一例，在保护电极11上形成有开口部(孔)lla。检测电极12作为一例形成为平板状，并以与保护电极11呈非接触的状态，被配设于保护电极11内的与开口部Ila相对的位置上。另外，检测电极12在检测交流电压Vl时，如图1所示那样与检测对象4进行电容耦合(通过静电电容CO耦合)。
[0073]电源部13，作为生成以保护电极11的电压Vr为基准(零伏)的各种浮动电压的浮动电源而构成。另外，电源部13将生成的浮动电压作为工作用电压而对配设于保护电极11内的各结构元件进行供给。在本例中作为一例，电源部13具备蓄电池和DC/DC交换器(均未图不)而构成，DC/DC交换器基于从蓄电池输出的直流电压而将各种浮动电压(例如电压Vr为零伏时，相对于电压Vr为正电压的第I浮动电压Vf+，以及相对于电压Vr为其绝对值与第I浮动电压Vf+相等的负电压的第2浮动电压Vf-。以下，也简称为“浮动电压Vf+”、“浮动电压Vf_”)作为工作用电压而生成。另外，虽然未图示，但是也可以采用取代蓄电池，而通过变压器从保护电极11的外部以被电绝缘的状态向保护电极11内供给交流电压，并将该交流电压在设置于保护电极11内的整流平滑部中变换为直流电压而对DC/DC交换器供给的构成。
[0074]检测部14在连接于检测电极12的同时，从参照信号输出部31输入参照信号Ss (参照信号Ss被附加)，并将振幅根据基于交流电压Vl流通的检测对象电流(由交流电压Vl产生的电流信号成分)Ivl、和基于参照信号Ss流通的参照电流(由参照信号Ss产生的电流信号成分)Isl的两个电流值而发生变化的检测信号SI输出。具体地说，检测部14接收相对于保护电极11的电压Vr为正电压的浮动电压Vf+和为负电压的浮动电压Vf-的供给而启动，并根据电流信号I (检测电流)生成振幅根据交流的电势差(Vl-Vr)而发生变化的检测信号SI并输出，其中，电流信号I以与交流电压Vl与保护电极11的电压Vr之间的交流的电势差(Vl-Vr)对应的电流值流通。该情况下，参照信号Ss被从后述的参照信号输出部31输出(附加)至保护电极11。通过该构成，电压Vr与参照信号Ss的电压Vs —致。这样，上述电流信号I由因参照信号Ss产生的参照电流Isl和因交流电压Vl产生的检测对象电流Ivl构成，基于该电流信号I的检测信号SI，也由基于参照电流Isl的电压信号成分(以下称为“参照电压成分”)Vsl、和基于检测对象电流Ivl的电压信号成分(以下称为“检测对象电压成分”)Vvl构成。另外，检测部14由于以按照参照信号Ss的电压Vs进行变动的保护电极11的电压作为基准而启动并生成检测信号SI，因此，被包含于检测信号SI中的参照电压成分Vsl成为相对于参照信号Ss的电压Vs为反相的信号。
[0075]在本例中作为一例，检测部14如图2所示，包含积分电路21和放大电路22而形成。积分电路21设有:同相输入端连接于保护电极11且反相输入端连接于检测电极12的运算放大器21a、连接于运算放大器21a的反相输入端和输出端之间的电容器21b、以及与电容器21b并联的电阻21c。该情况下，电容器21b作为一例，以0.01 μ F左右的电容器构成，电阻21c由例如1ΜΩ左右的高电阻值的电阻构成。因此，在该积分电路21中，通过主要在电容器21b上流通电流信号I，而在电流电压变换操作的同时进行积分操作，生成电压值与检测对象4的交流电压Vl和保护电极11的电压Vr之间的交流的电势差(Vl-Vr)成比例地变化的电压信号SO。另外，在该积分电路21中，仅通过电容器21b的话，存在着直流附近的反馈量明显下降而增益(gain)极端地增大，由于因偏置电流引起的偏置(offset)而运算放大器21a饱和的危险，为了抑制因该饱和引起的动态范围的下降，而配设有电阻21c。放大电路22，将电压信号SO以规定的放大率进行电压放大而作为检测信号SI输出。另外，虽然未图示，但是也可以将积分电路21，由例如将电流信号I变换为电压信号的电流电压变换电路、和将该电压信号积分而作为检测信号SI输出的积分电路的两个电路构成。
[0076]绝缘部15，在输入检测信号SI的同时进行电绝缘并作为绝缘检测信号S2输出。具体地说，绝缘部15作为一例，采用光学绝缘元件(在本例子中，作为一例采用光耦合器)而构成，将被输入作为其初级侧电路的发光二极管(未图示)中的检测信号SI，作为绝缘检测信号S2而从作为其次级侧电路的光敏晶体三极管输出。也就是说，绝缘部15将与检测信号SI为同相、且振幅与检测信号SI的振幅成比例地进行变化的信号，作为绝缘检测信号S2而输出。另外，也可以取代光耦合器，而使用初级侧电路由发光二极管构成、且次级侧电路由FET (场效应晶体管)对构成的光MOS-FET (金属氧化物半导体场效应晶体管)而构成绝缘部15。该情况下，在绝缘部15中，其初级侧电路接收浮动电压Vf+、Vf-的供给而动作。另外，检测信号SI为高频率的交流的情况下，也可以使用变压器构成绝缘部15。
[0077]如图1所示，主体电路部3设有参照信号输出部31、信号提取部32、处理部33、存储部34以及输出部35。该情况下，参照信号输出部31生成以接地电势Vg为基准而电压Vs以规定周期变化的振幅固定的参照信号Ss(频率和振幅固定的交流信号。作为一例有正弦波信号)，并向保护电极11输出。通过这样，保护电极11的电压Vr被规定为参照信号Ss的电压Vs。也就是说，保护电极11的电压Vr以与参照信号Ss的电压Vs —致的状态按规定的周期进行变化。在本例中，采用了参照信号输出部31将参照信号Ss直接向保护电极11输出的构成，但是由于参照信号Ss是交流信号，因此虽然未图示，但是也可以构成为参照信号输出部31通过电容器将参照信号Ss向保护电极11输出。另外，参照信号输出部31也向信号提取部32输出参照信号Ss。另外，在同一图中以虚线表示的振幅变更部36,在本例中不被包含于主体电路部3中。因此,从参照信号输出部31输出的参照信号Ss直接被输入信号提取部32。另外，在本例中作为一例，参照信号Ss的频率被规定为比检测对象4的交流电压Vl的频率高的频率。该情况下，也可以将参照信号Ss的频率规定为比检测对象4的交流电压Vl的频率低的频率。
[0078]信号提取部32作为一例，设有放大电路41、加法电路42、同步检波电路43以及控制电路44，以规定的增益将绝缘检测信号S2放大而生成放大检测信号S3，并以将放大检测信号S3中包含的参照信号Ss的信号成分及参照信号Ss能够通过放大检测信号S3与参照信号Ss的加算或减算(在本例中为加算)而抵消那样，控制将绝缘检测信号S2放大时的增益，同时，将交流电压Vl的信号成分从放大检测信号S3中提取(生成)并作为输出信号SO而输出。该情况下，所谓放大检测信号S3中包含的参照信号Ss的信号成分，是因基于参照信号Ss的向保护电极11的输出(附加)而被包含于检测信号SI的参照电压成分Vsl引起的信号成分(也就是放大检测信号S3中包含的与参照信号Ss为相同频率的信号成分)。
[0079]具体地说，放大电路41在输入绝缘检测信号S2的同时，以通过从控制电路44输出的控制信号(具体为控制电压)Sc的电平(直流电压电平)而被规定的放大率(增益可以是I以上也可以是小于I)放大绝缘检测信号S2，而生成并输出放大检测信号S3。作为一例，如图3所示，放大电路41设有运算放大器41a、配设于运算放大器41a的反相输入端和接地电势之间的可变电阻元件(在本例子中作为一例，为J-FET(Junct1n Field EffectTransistor:结型场效应晶体管。))41b、以及配设于运算放大器41a的反相输入端与输出端之间的电阻41c而构成，其整体作为同相放大电路而构成。该情况下，可变电阻元件41b的电阻值根据被输入的控制信号Sc的电平而变化。因此，放大电路41在根据被输入的控制信号Sc的电平而使其放大率变化的同时，将绝缘检测信号S2以该放大率放大而作为放大检测信号S3输出。另外，作为可变电阻元件，电阻值根据从外部输入的电压而进行变化的元件即可，也可以使用J-FET以外的元件或电路而构成。在本例中作为一例，可变电阻元件41b构成为，在被输入的控制信号Sc的电平增高时其电阻值减少，在控制信号Sc的电平降低时其电阻值增加。通过该构成，放大电路41的放大率，在控制信号Sc的电平增高时增力口，在控制信号Sc的电平降低时减少。
[0080]加法电路42，将在保护电极11上发生的电压Vr作为基准信号Sr输入(在本例中，保护电极11上仅被附加参照信号Ss，因此基准信号Sr为参照信号Ss)的同时输入放大检测信号S3，将两个信号S3、Sr进行加算，并将通过加算得到的加算信号作为输出信号So输出。该情况下如上述那样，检测信号SI由相对于参照信号Ss为反相的参照电压成分Vsl、和与交流电压Vl为同相的检测对象电压成分Vvl构成。因此，基于检测信号SI而生成的绝缘检测信号S2以及将绝缘检测信号S2放大而生成的放大检测信号S3，也由相对于参照信号Ss为反相的信号成分、和与交流电压Vl为同相的信号成分构成。因此，加法电路42，通过执行两个信号S3、Sr的加法处理，而执行将构成放大检测信号S3的相对于参照信号Ss为反相的信号成分(以下也称为“反相信号成分”)以基准信号Sr (本例中为参照信号Ss)进行抵消(消除)的处理。也就是说，加法电路42作为抵消电路发挥作用。该情况下，输出信号So中包含的与参照信号Ss为相同频率的信号成分，在构成放大检测信号S3的反相信号成分的振幅与基准信号Sr的振幅为相同时被完全地消除(被消去)而被除去。另一方面，与该参照信号Ss为相同频率的信号成分，在构成放大检测信号S3的反相信号成分的振幅与基准信号Sr的振幅不同时残留于输出信号So,在构成放大检测信号S3的反相信号成分的振幅大于基准信号Sr的振幅时与参照信号Ss成为反相,在构成放大检测信号S3的反相信号成分的振幅为基准信号Sr的振幅以下时与参照信号Ss成为同相。
[0081]同步检波电路43，在将输出信号So和参照信号Ss输入的同时，通过以参照信号Ss将输出信号So进行同步检波，而生成并输出检波信号Vd。具体地说，同步检波电路43通过同步检波，在电压的绝对值与输出信号So中包含的参照信号Ss的信号成分(具体为与参照信号Ss为相同频率的信号成分)的振幅的增减对应而增减，且输出信号So中包含的参照信号Ss的信号成分的相位与参照信号Ss的相位一致时(同相时)以及偏离180°时(反相时)，生成并输出极性不同的检波信号Vd。在本例中作为一例，同步检波电路43，生成并输出在输出信号So中包含的规定的信号成分与参照信号Ss为同相时成为正极性(正电压)、在反相时成为负极性(负电压)的检波信号Vd。
[0082]控制电路44，生成根据输入的检波信号Vd的极性而增减电压的控制信号Sc，并向放大电路41输出。在本例中作为一例，控制电路44在输入的检波信号Vd为正极性时，使控制信号Sc的电平增高，另一方面在输入的检波信号Vd为负极性时，使控制信号Sc的电平降低。通过以上的构成，在信号提取部32中，对于放大电路41的增益(放大率)的反馈控制通过同步检波电路43和控制电路44而被进行，控制电路44根据检波信号Vd控制放大电路41的放大率，以使构成放大检测信号S3的反相信号成分(与参照信号Ss为相同频率的信号成分)的振幅变为固定(在本例中是与作为基准信号Sr而被输入加法电路42的参照信号Ss的振幅成为相同振幅)。通过这样，构成放大检测信号S3的反相信号成分的振幅，与被输入加法电路42的基准信号Sr (本例中为参照信号Ss)的振幅一致。因此，加法电路42执行放大检测信号S3及基准信号Sr的加法处理，将构成放大检测信号S3的反相信号成分以参照信号Ss抵消(消除)，生成并输出输出信号So,其中,输出信号So由基于因检测对象4的交流电压Vl产生的检测对象电流Ivl的电压成分(与交流电压Vl为相同频率的信号成分)构成。
[0083]该情况下，对应于检测对象4与检测电极12之间形成的静电电容CO的大小，电流信号I中所包含的参照电流Isl和检测对象电流Ivl以相同比例变动，检测信号SI中包含的参照电压成分Vsl和检测对象电压成分Vvl也以相同比例进行变动。因此，关于构成放大检测信号S3的反相信号成分(与参照信号Ss为相同频率的信号成分)以及与交流电压Vl为相同频率的信号成分，两成分也以相同比例进行变动，但是在信号提取部32中，通过上述反馈控制，放大检测信号S3以构成该信号S3的反相信号成分(与参照信号Ss为相同频率的信号成分)的振幅与基准信号Sr (本例中为参照信号Ss)的振幅一致那样，通过放大电路41而被生成。因此，在本例构成的电压检测装置101中，基于输出信号So所包含的检测对象电流Ivl的电压成分,与静电电容CO的大小无关地其振幅都呈与检测对象4上产生的交流电压Vl的振幅对应的大小，理论上其振幅成为与检测对象4上产生的交流电压Vl的振幅一致的状态。
[0084]处理部33，设有A/D变换器以及CPU (均未图示)而构成，并执行:将输出信号So的电压波形(电平)通过规定频率的抽样时钟进行抽样并变换为数字数据Dl后存储于存储部34的存储处理、根据该数字数据Dl计算出交流电压Vl的电压算出处理、以及将算出的交流电压Vl输出的输出处理。存储部34由ROM(只读存储器)或RAM(随机存取存储器)等构成，预先存储有在处理部33的电压算出处理中被使用的电压算出用图表TB。关于该电压算出用图表TB的制作程序，对其概要进行说明。作为一例，在将已知的电压Vs (固定)的参照信号Ss向保护电极11输出并进行利用同步检波电路43和控制电路44的反馈控制的状态下，通过使检测对象4上产生的交流电压Vl的振幅以规定的电压步长(voltage step)变化的同时取得数字数据D1，与该电压步长中变化的交流电压Vl对照而将数字数据Dl与交流电压Vl的电压值一同存储，从而制作电压算出用图表TB。通过该构成，处理部33，通过参照电压算出用图表TB取得与所取得的数字数据Dl对应的交流电压Vl的电压值，从而能够算出检测对象4的交流电压VI。输出部35在本例中，作为一例由显示装置构成，在处理部33的输出处理中，显示交流电压Vl的波形或算出的电压参数等(振幅或有效值)。
[0085]接下来，对利用电压检测装置101进行的对于检测对象4的交流电压Vl的检测操作进行说明。
[0086]首先，以检测电极12呈非接触的状态与检测对象4相对那样，使浮动电路部2 (或电压检测装置101整体)位于检测对象4的附近。通过这样，如图1所示，成为在检测电极12与检测对象4之间形成静电电容CO的状态。该情况下，静电电容CO的电容值，与检测电极12和检测对象4的距离成反比例地进行变化，但是一旦将浮动电路部2配设之后，在温度等环境为固定的条件下成为固定的(不变动)值。另外，由于静电电容CO的电容值一般极小(例如数PF?数十pF左右)，因此，即使交流电压Vl的频率为数百Hz左右，检测对象4与检测电极12之间的阻抗也会成为非常大的值(数ΜΩ)。因此，在该电压检测装置101中，即使在检测对象4的交流电压Vl与保护电极11的电压Vr大不相同的情况下(电势差Vdi大的情况下)，也能够在构成检测部14的运算放大器21a中使用输入耐压低的廉价产品，在该构成中，也能够避免电势差Vdi引起的运算放大器21a的破坏。
[0087]另外，检测电极12与检测对象4通过静电电容CO而被交流地连接，形成从接地电势Vg起经过检测对象4、检测电极12、检测部14、保护电极11以及参照信号输出部31而至接地电势Vg的电流路径A(在图1中以点划线表示的路径)。因此，在该电流路径A中，流通由因参照信号Ss的电压Ns产生的参照电流Isl、和因检测对象4的交流电压Vl产生的检测对象电流Ivl构成的电流信号I。
[0088]通过这样，在浮动电路部2中，如图1、2所示，检测部14的积分电路21积分电流信号I而生成电压信号S0,放大电路22放大该电压信号SO而作为检测信号SI输出。另外，绝缘部15输入该检测信号SI，并作为与检测信号SI电绝缘的绝缘检测信号S2而输出。
[0089]另外，在主体电路部3的信号提取部32中，如图1所示，放大电路41在输入绝缘检测信号S2的同时，以通过从控制电路44输出的控制信号Sc的电压电平而被规定的放大率将绝缘检测信号S2放大，并作为放大检测信号S3输出。接着，加法电路42在输入放大检测信号S3和基准信号Sr的同时，执行将两信号S3、Sr相加的加法处理后，作为输出信号So而输出。该情况下，如上述那样，对于放大电路41的增益(放大率)的反馈控制通过同步检波电路43和控制电路44而被进行，构成来自放大电路41的放大检测信号S3的反相信号成分(与参照信号Ss为相同频率的信号成分)的振幅与基准信号Sr (本例中为参照信号Ss)的振幅一致。因此，通过加法电路42中的加法处理，构成放大检测信号S3的反相信号成分通过基准信号Sr被抵消(消除)，也就是说，构成放大检测信号S3的反相信号成分被除去，由基于因检测对象4的交流电压Vl产生的检测对象电流Ivl的电压成分(与交流电压Vl为相同频率的信号成分)构成的输出信号So被输出。
[0090]接下来，处理部33执行存储处理，在将输出信号So输入的同时变换为数字数据Dl并存储于存储部34。接着，处理部33执行电压算出处理。在该电压算出处理中，处理部33在读出存储部34中存储的数字数据Dl的同时，参照电压算出用图表TB取得与读出的数字数据Dl相对应的交流电压VI。另外，处理部33根据该取得的交流电压VI，算出例如交流电压Vl的有效值或振幅等并存储于存储部34。最后，处理部33执行输出处理，将存储部34中存储的交流电压Vl的有效值或振幅等，显示于由显示装置构成的输出部35。通过这样，利用电压检测装置101的对检测对象4的交流电压Vl的检测完成。另外，在输出处理中，也可以采用处理部33根据取得的交流电压Vl将交流电压Vl的电压波形显示于输出部35的构成。
[0091]在以上说明的实施形态中，参照信号输出部31向保护电极11输出参照信号Ss，接收浮动电压Vf+、Vf-的供给而启动的检测部14，根据通过检测电极12而在检测对象4与保护电极11之间、以与交流电压Vl和保护电极11的电压Vr之间的交流的电势差(Vl-Vr)对应的电流值流通的电流信I，输出振幅根据交流的电势差(Vl-Vr)而进行变化的检测信号SI，绝缘部15输入检测信号SI并作为绝缘检测信号S2输出，信号提取部32以使绝缘检测信号S2中包含的与参照信号Ss为相同信号成分的振幅成为预先被规定的振幅(能够通过与参照信号Ss的加算或减算而抵消放大检测信号S3中包含的与参照信号Ss为相同信号成分的振幅)那样，也就是说成为固定那样，对绝缘检测信号S2的振幅进行控制而作为放大检测信号S3输出，同时，通过振幅被如此控制的放大检测信号S3和从参照信号输出部31输出的参照信号Ss之间的加算或减算，而除去放大检测信号S3中包含的与参照信号Ss相同的信号成分，并作为输出信号So输出，处理部33根据输出信号So的电平而算出交流电压VI，其中，输出信号So由基于检测对象电流Ivl (因检测对象4的交流电压Vl引起而发生的电流成分)发生的电压成分构成。
[0092]因此，采用该实施形态的话，信号提取部32控制放大检测信号S3的振幅，以使与参照信号Ss为相同频率的信号成分的振幅成为固定，通过利用该放大检测信号S3与参照信号Ss的加算或减算而除去放大检测信号S3中包含的与参照信号Ss相同的信号成分并作为输出信号So输出，即使在检测对象4与检测电极12之间的耦合电容(静电电容CO)为未知的情况下(不论静电电容CO的值)，由于对于交流电压Vl的灵敏度被控制为呈固定的灵敏度，也就是说，由于基于输出信号So中包含的检测对象电流Ivl的电压成分的振幅被控制为呈与交流电压Vl的振幅对应的大小，因此，通过检测输出信号So中包含的该电压成分，能够不进行静电电容CO的算出，而非接触地检测出交流电压Vl。
[0093]另外，在该实施形态中，在信号提取部32中，同步检波电路43通过使用了参照信号Ss的同步检波，检测对有关放大检测信号S3或输出信号So中包含的参照信号Ss的信号成分的振幅进行表示的检波信号Vd，控制电路44根据该检波信号Vd控制放大电路41的增益。因此，采用该电压检测装置101，能够通过同步检波而正确地检测出参照信号Ss的信号成分，其结果是，由于能够高精度地抵消放大检测信号S3中包含的参照信号Ss的信号成分，由此能够大幅度地降低输出信号So中包含的参照信号Ss的信号成分，因此能够进一步提高交流电压Vl的检测精度。
[0094]另外，在该实施形态中，信号提取部32将加法电路42作为抵消电路而构成，其中，加法电路42执行将构成放大检测信号S3的相对于参照信号Ss为反相的信号成分(反相信号成分)以基准信号Sr (本例中为参照信号Ss)进行抵消(消除)的处理，控制电路44控制放大电路41的增益，使被输入加法电路42的放大检测信号S3中包含的反相信号成分(参照信号Ss的信号成分)能够被基准信号Sr抵消。因此，采用该电压检测装置101，能够以加法电路这样简单的电路构成抵消电路，因此能够在谋求装置构成的简化的同时确实地生成输出信号So。
[0095]另外，采用该实施形态的话，通过设有根据输出信号So检测交流电压Vl的处理部33，而能够对于处理部33以一定间隔检测交流电压V1、或将检测出的交流电压Vl存储并保存于存储部34、或根据存储部34所存储的交流电压Vl而将交流电压Vl的电压波形显示于输出部35。
[0096]另外，采用该实施形态的话，由于处理部33根据输出信号So而算出交流电压VI，因此能够检测(测量)交流电压VI。
[0097]另外，在上述的实施形态中，利用放大检测信号S3中包含的参照信号Ss的信号成分相对于基准信号Sr(本例中为参照信号Ss)为反相的特点，作为抵消电路使用加法电路42使放大检测信号S3中包含的参照信号Ss的信号成分与参照信号Ss抵消，但是在检测部14、绝缘部15以及放大电路41中，也能够使检测信号S1、绝缘检测信号S2以及放大检测信号S3的相位反相，或使基准信号Sr反相而对抵消电路输出。在该构成中，由于也能够使放大检测信号S3中包含的参照信号Ss的信号成分与参照信号Ss形成为同相，因此，在该情况下通过作为抵消电路使用减法电路，而能够将放大检测信号S3中包含的参照信号Ss的信号成分与参照信号Ss抵消。
[0098]另外，在上述实施形态中，采用了作为基准信号Sr将参照信号Ss直接向抵消电路(在上述例中为加法电路42)输入的构成，但是如图1中虚线所示，也能够采用在参照信号输出部31与加法电路42之间配设振幅变更部36，将被从参照信号输出部31输出的参照信号Ss的振幅在振幅变更部36中变更为k倍(k为正实数)后作为基准信号Srl向加法电路42输出的构成。该振幅变更部36能够由例如通过分压电阻等构成的衰减器(attenuator)而简单地构成。另外，也能够将振幅变更部36通过以规定的增益(k倍)将信号放大的放大器构成，相比电压信号Sr的振幅而使基准信号Srl的振幅增大。在这些构成中，信号提取部32中，关于放大检测信号S3所包含的参照信号Ss的信号成分的振幅，以与k倍后的参照信号Ss的振幅(基准信号Srl的振幅)成为一致那样而被反馈控制。该情况下，在放大检测信号S3中包含的参照信号Ss的信号成分与被k倍后的基准信号Srl在加法电路42中被抵消的状态下，基于因输出信号So中包含的交流电压Vl引起的检测对象电流Ivl的电压成分的振幅，也以被k倍后的状态被检测。因此，能够通过将基于该被检测的检测对象电流Ivl的电压成分形成为Ι/k倍，而检测交流电压VI。
[0099]因此，采用该构成的话，通过变更振幅变更部36中的倍率k，能够扩大可检测(测量)交流电压Vl的范围。例如，在处理部33中的输出信号So的输入电平有规定(在上述那样设有A/D变换器的构成中,输出信号So的输入电平根据A/D变换器的额定输入而被限制)的情况下，通过将倍率k设置为数值1/10，与设置为数值I (作为基准信号Sr将参照信号Ss直接向加法电路42输入的构成)时相比较,也能够在满足规定的输出信号So的输入电平的同时，检测(测量)更为高电压的交流电压VI。
[0100]另外，在上述的实施形态中，采用了通过将检测电极12、电源部13、检测部14以及绝缘部15收容于保护电极11内，而与主体电路部3呈不同体部件地构成浮动电路部2，在提高CMRR(Common Mode Reject1n Rat1)的同时,能够进行高压的交流电压Vl的检测的构成，但是，在无需使检测部14以浮动状态动的情况下(例如，交流电压Vl为较低压、或未被要求高CMRR的情况)，也可以采用不使用保护电极11、电源部13以及绝缘部15的构成。对于这样的实施形态，以下进行说明。
[0101]【第二实施形态】
[0102]本发明的第二实施形态涉及的电压检测装置102如图4所示，取代电压检测装置101的浮动电路部2，而设有检测电极12和检测部14A。因此，电压检测装置102设有检测电极12、检测部14A以及主体电路部3，并构成为能够非接触地检测产生于检测对象4上的交流电压VI。另外，关于检测电极12和主体电路部3，由于与电压检测装置101相同地构成，因此赋予相同的符号并省略重复的说明，主要对与电压检测装置101不同的检测部14A进行说明。
[0103]检测部14A，与构成主体电路部3的各结构元件(参照信号输出部31、信号提取部32以及处理部33等)相同地从未图示的电源接收工作用电压(以接地电势Vg为基准而生成的正电压Vcc+和负电压Vcc-)的供给而动作。另外，检测部14A如图4所示，在被连接于检测电极12的同时输入参照信号Ss (参照信号Ss被附加)，并检测由起因于交流电压Vl的存在而在检测电极12与检测对象4之间流通的检测对象电流Ivl、和起因于参照信号Ss的电压Vs的输入而在检测电极12与检测对象4之间流通的参照电流Isl构成的电流信号j ( = Ivl+Isl)，同时，输出振幅根据电流信号I的电流值而进行变化的检测信号SI。另夕卜，该电流信号I也可以说是对应于交流电压Vl与保护电极11的电压Vr(=电压Vs)之间的交流的电势差(Vl-Vr)而其振幅进行变化的、也就是以对应于该电势差(Vl-Vr)的电流值进行流通的电流信号。
[0104]检测部14A，在本例中作为一例如图5所示，设有检测电阻61和差动放大部62。检测电阻61，在一端侧连接于检测电极12的同时，另一端侧连接于参照信号输出部31上。差动放大部62由设有三个运算放大器APl?AP3、以及7个电阻Rl?R7的公知的仪表放大器构成。另外，该差动放大部62中，各电阻R6、R7上分别并联连接有电容器C1、C2，包含运算放大器AP3的输出级(output stage)具有积分功能而构成。另外，在该差动放大部62中，各电阻Rl?R7中的处于对称的位置上的电阻之间被保持平衡(也就是说，R2与R3、R4与R5、以及R6与R7，分别被规定为相同的电阻值)，且对于电容器Cl、C2也被保持平衡(C1、C2被规定为相同的电容值)。另外，在差动放大部62中，作为差动放大部62中的一个输入端而发挥作用的运算放大器APl的同相输入端被连接于检测电阻61的一端上，作为差动放大部62中的另一个输入端而发挥作用的运算放大器AP2的同相输入端被连接于参照信号输出部31上。在该差动放大部62中，将被输入于各输入端的电压设为Vinl、Vin2时，检测信号SI以以下的公式表示。
[0105]SI = (Vin2-Vinl) X (1+2XR2/R1) XR6/R4
[0106]该情况下,上述SI的公式中的(Vin2-Vinl),表示通过电流信号I (= Ivl+Isl)的流通而发生于检测电阻61的两端的电压。因此，检测部14A如上述那样，输出振幅与电流信号I( = Ivl+Isl)的电流值对应而进行变化的检测信号SI。
[0107]在主体电路部3中，信号提取部32将检测信号SI以规定的增益放大而生成放大检测信号S3，并以将放大检测信号S3中包含的参照信号Ss的信号成分能够通过放大检测信号S3与参照信号Ss的加算或减算而抵消那样，控制检测信号SI放大时的增益，同时，将交流电压Vl的信号成分从放大检测信号S3提取(生成)而作为输出信号So输出。该情况下，所谓放大检测信号S3中包含的参照信号Ss的信号成分，是指检测信号SI中包含的参照电压成分Vsl (也就是，放大检测信号S3中包含的与参照信号Ss为相同频率的信号成分)。
[0108]接着，处理部33与第一实施形态涉及的电压检测装置101同样地，通过执行存储处理、电压算出处理以及输出处理，而算出交流电压Vl的有效值或振幅等，并显示于由显示装置构成的输出部35。通过这样，利用电压检测装置102的对检测对象4的交流电压Vl的检测结束。
[0109]因此，在该实施形态涉及的电压检测装置102中，也与第一实施形态涉及的电压检测装置101同样地，通过信号提取部32控制放大检测信号S3的振幅而使放大检测信号S3中包含的与参照信号Ss为相同频率的信号成分的振幅为固定，并利用该放大检测信号S3与参照信号Ss的加算或减算而除去放大检测信号S3中包含的与参照信号Ss相同频率的信号成分并作为输出信号So输出，从而即使在检测对象4与检测电极12之间的耦合电容(静电电容CO)为未知的情况下(不论静电电容CO的值)，由于对于交流电压Vl的灵敏度被控制为呈固定的灵敏度，也就是说由于基于输出信号So中包含的检测对象电流Ivl的电压成分的振幅被控制为呈与交流电压Vl的振幅对应的大小，因此，通过检测输出信号So中包含的该电压成分，不进行静电电容CO的算出，也能够非接触地检测出交流电压VI。
[0110]另外，在该实施形态涉及的电压检测装置102中，也与第一实施形态涉及的电压检测装置101同样地，在信号提取部32中，同步检波电路43通过使用了参照信号Ss的同步检波而检测对放大检测信号S3或输出信号So中包含的有关参照信号Ss的信号成分的振幅进行表示的检波信号Vd，控制电路44根据该检波信号Vd控制放大电路41的增益。因此，采用该实施形态的话，能够通过同步检波而正确地检测参照信号Ss的信号成分，其结果是，能够高精度地抵消放大检测信号S3中包含的参照信号Ss的信号成分，并由此能够大幅度地降低输出信号So中包含的参照信号Ss的信号成分，因此能够进一步提高交流电压Vl的检测精度。
[0111]另外，在该实施形态涉及的电压检测装置102中，信号提取部32也将加法电路42作为抵消电路而构成，其中，加法电路42执行将构成放大检测信号S3的相对于参照信号Ss为反相的信号成分(反相信号成分)以基准信号Sr (本例中为参照信号Ss)抵消(消除)的处理，控制电路44控制放大电路41的增益，使被输入加法电路42中的放大检测信号S3中包含的反相信号成分(参照信号Ss的信号成分)能够被基准信号Sr抵消。因此，采用该实施形态，也能够以加法电路这样简单的电路构成抵消电路，因此能够在谋求装置构成的简化的同时，确实地生成输出信号So。
[0112]另外，在上述的电压检测装置102中，也是利用放大检测信号S3中包含的参照信号Ss的信号成分相对于基准信号Sr (本例中为参照信号Ss)为反相的特点，并作为抵消电路使用加法电路42，将放大检测信号S3中包含的参照信号Ss的信号成分与参照信号Ss抵消，但是，在检测部14A或放大电路41中，也可以使检测信号SI或放大检测信号S3的相位反相，或使基准信号Sr反相而对抵消电路输出。在该构成中，由于也能够使放大检测信号S3中包含的参照信号Ss的信号成分与参照信号Ss为同相，因此，采用该构成的话，通过将减法电路作为抵消电路而使用，能够将放大检测信号S3中包含的参照信号Ss的信号成分与参照信号Ss抵消。
[0113]另外，在上述例子中，采用了作为基准信号Sr将参照信号Ss直接向抵消电路(在上述例中为加法电路42)输入的构成，但是如图4中虚线所示那样，也可以采用在参照信号输出部31与加法电路42之间配设振幅变更部36，使从参照信号输出部31输出的参照信号Ss的振幅在振幅变更部36中变更为k倍(k为正实数)后作为基准信号Srl向加法电路42输出的构成。采用该构成的话，与电压检测装置101相同地，通过变更振幅变更部36中的倍率k，而能够扩大可检测(测量)的交流电压Vl的范围。
[0114]另外，在第一实施形态涉及的电压检测装置101中，采用了例如绝缘部15与放大电路41之间、参照信号输出部31与加法电路42之间、以及参照信号输出部31与同步检波电路43之间分别直接连接的构成，另外，在第二实施形态涉及的电压检测装置102中，采用了例如检测部14A与放大电路41之间、参照信号输出部31与加法电路42之间、以及参照信号输出部31与同步检波电路43之间分别直接连接的构成，虽然未图示，但是也可以采用根据需要使缓冲器介于其间的构成。另外，以上对于采用了将从参照信号输出部31输出的参照信号Ss以原封不动的电平对同步检波电路43供给的构成的例子进行了说明，虽未图示，但是作为一例也可以采用使用由分压电阻等构成的衰减器而将参照信号Ss降低至需要的电平并对同步检波电路43供给的构成。
[0115]另外，虽然未图示，但是也可以采用如下构成，即:通过在主体电路部3内设置将作为模拟信号的绝缘检测信号S2变换为数字数据的A/D变换部、和将作为被从参照信号输出部31供给信号提取部32的模拟信号的参照信号Ss变换为数字数据的A/D变换部，而以数字处理进行信号提取部32中的处理的全部或一部分的构成。该情况下，也可以采用使处理部33具有信号提取部32的功能的构成，采用该构成的话，能够大幅地减少电路部件的件数。另外，既可以利用软件来实现处理部33的功能和信号提取部32的功能，也可以利用硬件(DSP (Digital Signal Processor、数字信号处理器)或逻辑阵列(Logic Array))来实现。
[0116]另外，以上对参照信号输出部31将频率和振幅固定的交流信号(作为一例如正弦波信号)作为参照信号Ss而输出的例子进行了说明，但是，也可以采用如图6所示的参照信号输出部31A那样,取代正弦波信号而将方波信号作为参照信号Ss输出的构成。具体地说，参照信号输出部31A,设有生成方波(方波信号)的方波生成电路3la、和将方波(方波信号)积分并作为积分方波(积分方波信号)而输出的积分电路31b。该参照信号输出部31A，将通过方波生成电路31a生成的方波信号作为参照信号Ss而向信号提取部32的同步检波电路43输出，同时，将该方波信号作为基准信号Sr而向信号提取部32的加法电路42输出。另外，参照信号输出部31A,将从积分电路31b输出的积分方波信号作为参照信号Ss而对检测部14 (在电压检测装置102中为检测部14A)输出。该情况下，由于检测部14(14A)通过检测电极12而与静电电容CO串联连接，因此，在包括该检测部14(14A)和静电电容CO的电路中流通的参照电流Isl，成为将参照信号Ss微分后的信号。
[0117]因此，通过预先利用积分电路31b将从参照信号输出部31A向检测部14(14A)输出的参照信号Ss积分，并通过使用逻辑电路(logic circuit)等而简单地构成方波生成电路31a，能够使参照信号输出部31A整体的构成变得简单，同时，将在包括检测部14(14A)和静电电容CO的电路中流通的参照电流Isl，形成为与从参照信号输出部31A向信号提取部32输出的方波信号相同的方波信号。通过这样，能够使装置构成(具体为参照信号输出部31A整体的构成)变得简单，同时，在信号提取部32中，加法电路42能够利用基准信号Sr (在本例中为参照信号Ss)而确实地将构成放大检测信号S3的相对于参照信号Ss的反相信号成分抵消(消除)，从而能够确实地从放大检测信号S3提取交流电压Vl的信号成分并作为输出信号So输出，同时，同步检波电路43能够利用参照信号Ss而确实地对输出信号So进行同步检波。
[0118]另外，也可以采用如图7所示的参照信号输出部31B那样，设有伪噪声生成电路31c而构成，并将伪噪声信号作为参照信号Ss而输出的构成。该情况下，参照信号输出部31B，将通过伪噪声生成电路31c而生成的伪噪声信号作为参照信号Ss而向检测部14 (14A)和信号提取部32的同步检波电路43输出，同时，将该伪噪声信号作为基准信号Sr而向信号提取部32的加法电路42输出。另外,伪噪声生成电路31c,作为一例能够使用M系列等的线性反馈移位寄存器(Linear Feedback Shift Register)等的公知的各种移位寄存器而构成，或者使用通过软件处理而生成伪噪声信号的微型电子计算机而构成。通过使用这样构成的参照信号输出部31B，能够实现难以受到干扰(噪声)的影响的电压检测装置1l(1lA)。
[0119]【线路电压检测装置的构成例】
[0120]接下来，对利用多个第一实施形态涉及的电压检测装置101的线路电压检测装置51进行说明。
[0121]首先，参照附图对线路电压检测装置51的构成进行说明。另外，以下对检测三相(R相、S相以及T相)三线制的交流电路(以下，也称为“电路”)R、S、T的线路电压的例子进行说明。
[0122]线路电压检测装置51，作为一例如图8所示，设有与电路R、S、T的数量相同数量(三个)的电压检测装置101 (以下，与各电路R、S、T相对应而称为电压检测装置101r、101s、1lt (以下，不特别区分时也称为“电压检测装置101”))、算出部52以及显示部53，并构成为能够非接触地检测出电路R、S间的线路电压Vrs、电路S、T间的线路电压VsU以及电路R、T间的线路电压Vrt。
[0123]如图8所示，各电压检测装置101分别设有上述浮动电路部2和主体电路部3而相同地构成，将各电路R、S、T作为检测对象而检测出这些电路的交流电压Vrp、Vsp、Vtp (分别为检测对象交流电压)的有效值，并将表示有效值的数据作为检测数据Dva、Dvb, Dvc而输出。以下，对于检测数据Dva、Dvb、Dvc，在不特别区分时也称为“检测数据Dv”。在本例中，各电压检测装置101的输出部35，由能够进行数据的发送的发送装置构成，具有将从处理部33输入的检测数据DVa、DVb、DVC发送至算出部52的功能。另外，对于电压检测装置101中的除了输出部35以外的其他的结构元件，由于与上述构成相同，因此省略详细的说明。
[0124]算出部52，设有CPU和存储器(均未图示)而构成，并执行根据从各电压检测装置101输出的检测数据Dv而算出(检测出)线路电压的线路电压算出处理。另外，算出部52将线路电压算出处理的结果显示于显示部53。显示部53，在本例中由液晶显示器等的监测装置构成。另外，也可以由打印机等的打印装置构成。另外，各主体电路部3如下述那样，相互的成为接地电势Vg的部位(例如主体电路部3的筐体)Gl彼此之间被连接。另外,作为一例，算出部52和显示部53，从三个主体电路部3中的任意一个主体电路部3所包含的电源电路(未图示)接收电压的供给而进行工作。
[0125]接下来，对线路电压检测装置51的检测动作进行说明。
[0126]首先，如图8所示，在进行检测时，为了利用电压检测装置1lr检测出电路R的交流电压Vrp，而使其浮动电路部2靠近电路R，同时，使其检测电极12与对应的电路R相对。同样地，对于其他的电压检测装置101s、101t，为了检测出电路S、T的交流电压Vsp、Vtp,也使各浮动电路部2的检测电极12分别与对应的电路S、T相对。通过这样，成为在各检测电极12与各电路R、S、T之间分别形成有静电电容C0(参照图1)的状态，在各电压检测装置101r、101s、1lt中，对应的电路R、S、T的交流电压Vrp、Vsp、Vtp的检测被开始。该情况下如上述那样，在各电压检测装置101r、101s、101t中，无论静电电容CO的电容值如何，均能够通过处理部33而正确地检测出交流电压Vrp、Vsp、Vtp。
[0127]另外，在各电压检测装置101r、101s、101t中，输出部35将通过处理部33而算出的各电路R、S、T的交流电压Vrp、Vsp、Vtp的有效值，分别作为检测数据DVa、DVb、DVC而输出。
[0128]算出部52，将从各电压检测装置101输出的各检测数据DVa、DVb、DVC输入并存储于存储器。接着，算出部52执行线路电压算出处理。具体地说，算出部52，通过算出各检测数据Dva、Dvb所表示的交流电压Vrp、Vsp的各有效值的差分电压，而求出(检测出)各电路R、S间的线路电压Vrs。另外，算出部52同样地，通过算出各检测数据Dvb、Dvc所表示的交流电压Vsp、Vtp的各有效值的差分电压，而求出(检测出)各电路S、T间的线路电压Vst，通过算出各检测数据Dva、Dvc所表示的交流电压Vrp、Vtp的各有效值的差分电压，而求出(检测出)各电路R、T间的线路电压Vrt。另外，算出部52使算出的线路电压Vrs、Vst、Vrt显示于显示部53。
[0129]这样，采用该线路电压检测装置51的话，通过使用电压检测装置101，即使各电压检测装置101中的检测电极12与作为各电压检测装置101的检测对象的各电路R、S、T之间的耦合电容(静电电容CO)为未知的状态下，也可以不用算出这些耦合电容，而非接触地正确地检测出线路电压Vrs、Vst、Vrt。
[0130]【线路电压检测装置的其他构成例】
[0131]接下来，对利用多个上述电压检测装置102的线路电压检测装置51A进行说明。
[0132]首先，参照附图对线路电压检测装置51A的构成进行说明。另外，对于与线路电压检测装置51相同的构成，赋予相同的符号并省略重复的说明。另外，以下对检测三相三线制的电路R、S、T的线路电压的例子进行说明。
[0133]线路电压检测装置51A，作为一例如图9所示，设有与电路R、S、T的数量相同数量(三个)的电压检测装置102(以下，与各电路R、S、T相对应而称为电压检测装置102r、102s、102t(以下，不特别区分时也称为“电压检测装置102”))、算出部52以及显示部53，并构成为能够非接触地检测出电路R、S间的线路电压Vrs、电路S、T间的线路电压VsU以及电路R、T间的线路电压Vrt。
[0134]各电压检测装置102，如图9所示，分别设有上述检测电极12、检测部14A以及主体电路部3而相同地构成，将各电路R、S、T作为检测对象而检测出这些电路的交流电压Vrp,Vsp,Vtp (分别为检测对象交流电压)的有效值，并将表示有效值的数据作为检测数据Dva.Dvb.Dvc而输出。在本例中，各电压检测装置102的输出部35，由能够进行数据的发送的发送装置构成，具有将从处理部33输入的检测数据Dva、Dvb、Dvc发送至算出部52的功能。另外，对于电压检测装置102中的除了输出部35以外的其他结构元件，由于与上述的构成相同，因此省略详细的说明。另外，对于算出部52和显示部53，由于与上述线路电压检测装置51相同，因此也省略详细的说明。
[0135]接下来，对线路电压检测装置51A的检测动作进行说明。
[0136]首先，如图9所示，在进行检测时，为了利用电压检测装置102r检测出电路R的交流电压Vrp，而使其检测电极12靠近电路R并相对。同样地，对于其他的电压检测装置102s、102t，为了检测出电路S、T的交流电压Vsp、Vtp，也使各检测电极12分别与对应的电路S、T相对。通过这样，成为在各检测电极12与各电路R、S、T之间分别形成有静电电容C0(参照图4)的状态，在各电压检测装置102r、102s、102t中，对应的电路R、S、T的交流电压Vrp、Vsp、Vtp的检测被开始。该情况下如上述那样，在各电压检测装置102r、102s、102t中，无论静电电容CO的电容值如何，均能够通过处理部33而正确地检测出交流电压Vrp、Vsp、Vtp0
[0137]另外，在各电压检测装置102r、102s、102t中，输出部35将通过处理部33而算出的各电路R、S、T的交流电压Vrp、Vsp、Vtp的有效值，分别作为检测数据DVa、DVb、DVC而输出。
[0138]算出部52，将从各电压检测装置102输出的各检测数据DVa、DVb、DVC输入并存储于存储器。接着，算出部52执行线路电压算出处理，通过算出各检测数据Dva、Dvb所表示的交流电压Vrp、Vsp的各有效值的差分电压，而求出各电路R、S间的线路电压Vrs，另外，通过算出各检测数据Dvb、Dvc所表示的交流电压Vsp、Vtp的各有效值的差分电压，而求出各电路S、T间的线路电压Vst，另外，通过算出各检测数据Dva、Dvc所表示的交流电压Vrp、Vtp的各有效值的差分电压，而求出各电路R、T间的线路电压Vrt。另外，算出部52使算出的线路电压Vrs、Vst、Vrt显示于显示部53。
[0139]这样，采用该线路电压检测装置51A的话，通过使用电压检测装置102，即使各电压检测装置102中的检测电极12与作为各电压检测装置102的检测对象的各电路R、S、T之间的耦合电容(静电电容CO)为未知的状态下，也可以不用算出这些的耦合电容，而非接触地正确地检测出线路电压Vrs、Vst、Vrt。
[0140]【变形例】
[0141]另外，以上对作为生成第一实施形态涉及的电压检测装置101中所使用的浮动电压Vf+、Vf-的电源部13，而设有蓄电池和DC/DC交换器(均未图示)的构成，以及取代蓄电池而通过变压器以电绝缘的状态从保护电极11的外部向保护电极11内供给交流电压，并利用设置于保护电极11内的整流平滑部将该交流电压变换为直流电压而供给DC/DC交换器的构成进行了说明，但是，如图10所示，也可以采用使用电源部13A的构成，其中，电源部13A根据从未图示的电源供给构成主体电路部3的各结构元件(参照信号输出部31、信号提取部32以及处理部33等)的工作用电压(以接地电势Vg为基准而生成的正电压Vcc+和负电压Vcc-)，生成保护电极11的电压Vr、也就是以参照信号Ss的电压Vs为基准(零伏)的上述浮动电压Vf+、Vf-。
[0142]如图11所示，该电源部13A设有第一串联电源电路61和第二串联电源电路62，其中，第一串联电源电路61，在保护电极11的电压Vr为零伏时，根据正电压Vcc+而生成相对于保护电极11的电压Vr为固定的正电压的浮动电压Vf+，第二串联电源电路62，根据负电压Vcc-而生成相对于保护电极11的电压Vr为其绝对值等于浮动电压Vf+的负电压的浮动电压Vf-(与电压Vr的差分的绝对值等于浮动电压Vf+与电压Vr的差分的绝对值的电压)。具体地说，第一串联电源电路61，设有NPN型双极型晶体管61a(以下，也称为“第一晶体管61a”)、第一电阻61b、第一稳压二极管61c (稳压电压Vz)以及第一电容器61d。该情况下，第一晶体管61a的集电极端子连接于正电压Vcc+的供给线路，发射极端子连接于浮动电压Vf+的输出线路，基极端子连接于第一稳压二极管61c的阴极端子。另外，第一稳压二极管61c的阳极端子连接于电压Vr的供给线路。第一电阻61b的一端连接于第一晶体管61a的集电极端子，同时,另一端连接于基极端子。第一电容器61d的一端连接于第一晶体管61a的发射极端子，同时，另一端连接于电压Vr的供给线路。
[0143]第二串联电源电路62，设有PNP型双极型晶体管62a(以下，也称为“第二晶体管62a”)、第二电阻62b、第二稳压二极管62c (与第一稳压二极管61c相同的稳压电压Vz)以及第二电容器62d。该情况下，第二晶体管62a的基极-发射极端子间的电压Vbe被规定为与第一晶体管61a相同，同时，集电极端子连接于负电压Vcc-的供给线路，发射极端子连接于浮动电压Vf-的输出线路，基极端子连接于第二稳压二极管62c的阳极端子。另外，第二稳压二极管62c的阴极端子连接于电压Vr的供给线路。第二电阻62b的一端连接于第二晶体管62a的集电极端子，同时，另一端连接于基极端子。第二电容器62d的一端连接于第二晶体管62a的发射极端子，同时，另一端连接于电压Vr的供给线路。
[0144]通过以上的构成，在电源部13A中，第一串联电源电路61从正电压Vcc+生成浮动电压Vf+( = Vr+Vz-Vbe)并输出，同时，第二串联电源电路62从负电压Vcc-生成浮动电压Vf-( = Vr-VZ+Vbe)并输出。具体地说，在第一串联电源电路61中，第一稳压二极管61c从第一电阻61b接收电流的供给后在阴极端子上产生稳压电压Vz，基极端子被规定为稳压电压Vz的第一晶体管61a，在发射极端子上以第一稳压二极管61c的阳极端子为基准而生成电压(Vz-Vbe)。因此，第一串联电源电路61，生成以接地电势Vg为基准时的电压为(Vr+Vz-Vbe)的浮动电压Vf+并输出。另外，在第二串联电源电路62中，第二稳压二极管62c从第二电阻62b接收电流的供给后在阳极端子上产生稳压电压Vz，基极端子被规定为稳压电压Vz的第二晶体管62a，在发射极端子上以第二稳压二极管62c的阳极端子为基准而生成电压(-Vz+Vbe)。因此，第二串联电源电路62，生成以接地电势Vg为基准时的电压为(Vr-Vz+Vbe)的浮动电压Vf-并输出。
[0145]也就是说，电源部13A，只要是在电压(Vr+Vz-Vbe)未达到正电压Vcc+、且电压(Vr-Vz+Vbe)未达到负电压Vcc-的状态下电压Vr发生变动，便在追随该电压Vr的变动的同时,生成相对于电压Vr而绝对值|Vz-Vbe|相等的作为正电压的浮动电压Vf+、和作为负电压的浮动电压Vf-并输出。因此，浮动电路部2内的各电路接收该各浮动电压Vf+、Vf-的供给而正常地进行工作的结果是，从浮动电路部2正常地输出绝缘检测信号S2。因此，通过使用该电源部13A，能够避免使用蓄电池或变压器等的高价部件，其结果是能够大幅地降低电压检测装置I的产品成本。另外，虽然未图示，但是也可以在各串联电源电路61、62中附加周知的过流保护电路或周知的过压保护电路。
[0146]另外，以上对在浮动电路部2中配置有绝缘部15，并将利用检测部14检测出的检测信号SI变换为与该检测信号SI电绝缘的绝缘检测信号S2而输出的构成进行了说明，但是，如图12所示，也可以采用在浮动电路部2中不配置绝缘部15的构成。在该构成中，也可以采用如下构成，即:从浮动电路部2将检测信号SI和表示电压Vr的信号成对地向主体电路部3输出，配置于主体电路部3的差动放大电路63输入该检测信号SI和电压Vr,同时，取代绝缘检测信号S2而将表示检测信号SI和电压Vr的差分的检测信号S2a向放大电路41输出的构成。
[0147]该差动放大电路63，作为一例如图12所示，能够使用运算放大器63a、输入电阻63b、输入电阻63c、运算放大器63a用的反馈电阻63d以及电阻63e而构成,其中，输入电阻63b配设于运算放大器63a的反相输入端和浮动电路部2的放大电路22之间，输入电阻63c配设于运算放大器63a的同相输入端和浮动电路部2的保护电极11之间，电阻63e配设于运算放大器63a的同相输入端和接地电势Vg之间。另外，作为在该图12所示的构成中向浮动电路部2的各结构元件供给各浮动电压Vf+、Vf-的电源，能够使用上述电源部13、13A的任意一种。
[0148]另外，对于参照信号输出部31，如图11所示，也可以采用通过在参照信号输出部31中追加被构成为电压输出电路(Voltage Follower Circuit)的运算放大器AP4,而整体作为新的参照信号输出部发挥作用，从而将利用参照信号输出部31生成的参照信号Ss以更低阻抗输出的构成。
[0149]在以上说明的实施形态中，对如下形态进行了说明，即:以放大电路41输出的放大检测信号所包含的参照信号的信号成分的振幅，成为通过从参照信号输出部31 (或者31A或31B)输出的参照信号与放大电路41输出的放大检测信号的加算或减算，而该参照信号和该放大检测信号所包含的参照信号的信号成分被抵消的值那样，而控制放大电路41的增益，并从放大检测信号中，将该信号所包含的参照信号的信号成分被抵消的信号作为检测对象交流电压的信号成分而进行提取。除此之外，也可以以放大电路41输出的放大检测信号所包含的参照信号的信号成分的振幅，成为预先规定的固定值那样而控制放大电路41的增益，并从放大检测信号提取至少将参照信号的频率成分除去的信号成分。对于这样的实施形态，以下进行说明。
[0150]【第三实施形态】
[0151 ] 本发明的第三实施形态涉及的电压检测装置103是非接触型的电压检测装置，如图13所示设有浮动电路部2和主体电路部3A，并被构成为能够非接触地检测出以接地电势Vg为基准而检测对象4中产生的交流电压Vl (检测对象交流电压)。另外，除了主体电路部3A内的信号提取部32A的构成和处理部33A的动作以外，其他是与图1所示的电压检测装置101相同的构成和动作，因此赋予相同的符号并省略重复的说明，主要对与电压检测装置101不同的信号提取部32A和处理部33A进行说明。
[0152]信号提取部32A，如图13所示的一例那样，设有放大电路41、同步检波电路43A、控制电路44A以及滤波器45，并以放大检测信号S3所包含的与参照信号Ss为相同频率的信号成分的振幅成为固定振幅(预先规定的振幅)那样，将绝缘检测信号S2放大而生成放大检测信号S3，同时，从该放大检测信号S3中除去与参照信号Ss相同的信号成分，并作为输出信号So而输出。该情况下，所谓的放大检测信号S3所包含的参照信号Ss的信号成分，是根据参照信号Ss的向保护电极11的输出(附加)而由检测信号SI所包含的参照电压成分Vsl产生的信号成分(即，放大检测信号S3所包含的与参照信号Ss为相同频率的信号成分)。
[0153]具体地说，放大电路41在输入绝缘检测信号S2的同时，以根据从控制电路44A输出的控制信号(具体为控制电压)Sc的电平(直流电平)而被规定的放大率(增益既可以是I以上，也可以小于I)将绝缘检测信号S2放大，从而生成放大检测信号S3并输出。作为放大电路41，可以与第一实施形态同样地使用图3所示的电路。
[0154]同步检波电路43A，在从放大电路41输入放大检测信号S3的同时，从参照信号输出部31输入参照信号Ss，并通过利用该参照信号Ss对该放大检测信号S3进行同步检波，而生成检波信号Vd并输出。
[0155]控制电路44A，根据输入的检波信号Vd的电压和目标电压Ve (内部生成的电压、或者从外部输入的电压，在本例中作为一例是从控制电路44A的外部输入的电压)而生成控制信号Sc并输出。具体地说，控制电路44A，在检波信号Vd的电压低于目标电压Ve时使电平增高，在检波信号Vd的电压高于目标电压Ve时使电平降低,从而输出控制信号Sc。通过以上的构成，在信号提取部32A中，对放大电路41的增益(放大率)的反馈控制通过同步检波电路43A和控制电路44A而被进行，控制电路44A，以构成放大检测信号S3的反相信号成分(与参照信号Ss为相同频率的信号成分)的振幅成为固定的那样，而根据检波信号Vd控制放大电路41的放大率。该情况下，作为该预先规定的振幅，能够采用任意的值。另外，在制作处理部33A中的电压算出处理中所使用的后述电压算出用图表TB时，根据数字数据Dl而进行制作，其中，数字数据Dl是将该采用的值作为预先规定的振幅，并在同步检波电路43A和控制电路44A对放大电路41的放大率进行反馈控制的状态下，通过处理部33A取得的数据。
[0156]滤波器45，将从放大电路41输出的放大检测信号S3输入，同时，从该放大检测信号S3中提取交流电压Vl的信号成分并作为输出信号So而输出。例如，滤波器45由无源滤波电路(Passive Filter Circuit)或有源滤波电路(Active Filter Circuit)构成，阻止与参照信号Ss为相同频率的信号成分的通过，且使基于由检测对象4的交流电压Vl产生的检测对象电流Ivl的电压成分(与交流电压Vl为相同频率的信号成分)通过，其中，无源滤波电路或有源滤波电路构成为带通滤波器(Bandpass Filter)或低通滤波器(Low-PassFilter)。通过该构成，信号提取部32A，生成由基于检测对象电流Ivl的电压成分构成的输出信号So并输出，其中，检测对象电流Ivl是由检测对象4的交流电压Vl产生的电流。
[0157]在该电压检测装置103中，根据在检测对象4和检测电极12之间形成的静电电容CO的大小，电流信号I所包含的参照电流Isl和检测对象电流Ivl以相同的比例进行变动，检测信号SI所包含的参照电压成分Vsl和检测对象电压成分Vvl也以相同的比例进行变动。因此，对于构成放大检测信号S3的反相信号成分(与参照信号Ss为相同频率的信号成分)和与交流电压Vl为相同频率的信号成分，两个成分也以相同的比例进行变动，但是，在信号提取部32A中，通过上述反馈控制，放大检测信号S3以构成该信号S3的反相信号成分(与参照信号Ss为相同频率的信号成分)的振幅成为固定的那样，而通过放大电路41生成。因此，在本例构成的电压检测装置103中，基于输出信号So所包含的检测对象电流Ivl的电压成分，无论静电电容CO的大小如何，其振幅均成为与检测对象4中产生的交流电压Vl的振幅相对应的大小(成比例的大小)。因此，从信号提取部32A输出的输出信号So，成为其振幅与检测对象4的交流电压Vl的振幅成比例地变化的信号。
[0158]处理部33A设有A/D变换器和CPU(均未图示)而构成，并执行存储处理、电压算出处理以及输出处理，其中，存储处理是利用规定频率的抽样时钟对输出信号So的电压波形(电平)进行抽样而变换为数字数据Dl并存储于存储部34的处理，电压算出处理是根据该数字数据Dl而算出交流电压Vl的处理，输出处理是将算出的交流电压Vl输出的处理。存储部34由ROM或RAM等构成，并预先存储有处理部33A中的电压算出处理中所使用的电压算出用图表TB。
[0159]对于该实施形态中的电压算出用图表TB的作成顺序，对其概要进行说明。作为一例，在对于放大电路41的增益(放大率)的反馈控制通过同步检波电路43A和控制电路44A而被进行，且控制电路44A以构成放大检测信号S3的反相信号成分(与参照信号Ss为相同频率的信号成分)的振幅成为固定的(预先规定的振幅)那样，而根据检波信号Vd控制放大电路41的放大率的状态下，在以规定的电压步长使检测对象4中产生的交流电压Vl的振幅发生变化的同时取得数字数据D1，并与通过该电压步长而发生变化的交流电压Vl对照而将数字数据Dl与交流电压Vl的电压值一同存储，通过这样作成电压算出用图表TB。通过该构成，处理部33A通过参照电压算出用图表TB而取得与取得的数字数据Dl相对应的交流电压Vl的电压值，从而能够算出检测对象4的交流电压VI。输出部35，在本例中作为一例由显示装置构成，并在处理部33A的输出处理中，使交流电压Vl的波形或算出的电压参数(振幅或有效值)显示。
[0160]接下来，对利用电压检测装置103进行的对于检测对象4的交流电压Vl的检测动作进行说明。
[0161]与第一实施形态同样地，从浮动电路部2的绝缘部15输出与检测信号SI电绝缘的绝缘检测信号S2。在主体电路部3A的信号提取部32A中，如图13所示，放大电路41在输入绝缘检测信号S2的同时，以根据从控制电路44A输出的控制信号Sc的电平而被规定的放大率，将绝缘检测信号S2放大，从而生成与参照信号Ss为相同频率的信号成分的振幅成为固定的放大检测信号S3并输出。
[0162]作为一例，首先，同步检波电路43A在输入放大检测信号S3和参照信号Ss的同时，通过利用参照信号Ss对放大检测信号S3进行同步检波，而生成检波信号Vd并输出，其中，检波信号Vd是电压根据放大检测信号S3所包含的参照信号Ss的信号成分的振幅的增减而增减的信号。
[0163]接下来，控制电路44A根据输入的检波信号Vd的电压和目标电压Ve生成控制信号Sc并输出。具体地说，控制电路44A，在检波信号Vd的电压低于目标电压Ve时使电平增高，在检波信号Vd的电压高于目标电压Ve时使电平降低，从而输出控制信号Sc。通过以上的构成，在信号提取部32A中，对于放大电路41的增益(放大率)的反馈控制通过同步检波电路43A和控制电路44A而被进行，控制电路44A以构成放大检测信号S3的反相信号成分(与参照信号Ss为相同频率的信号成分)的振幅成为固定的(预先规定的振幅。电压算出用图表TB的作成时的振幅)那样，而根据检波信号Vd控制放大电路41的放大率。通过这样，放大电路41将输入的绝缘检测信号S2放大，而生成与参照信号Ss为相同频率的信号成分的振幅成为固定(上述预先规定的振幅)的放大检测信号S3并输出。接着，滤波器45在将从放大电路41输出的放大检测信号S3输入的同时,从该放大检测信号S3中提取交流电压Vl的信号成分并作为输出信号So而输出。
[0164]接下来，处理部33A执行存储处理，在输入输出信号So的同时变换为数字数据Dl并存储于存储部34。接着，处理部33A执行电压算出处理。在该电压算出处理中，处理部33A读出存储于存储部34的数字数据Dl，同时，参照电压算出用图表TB而取得与读出的数字数据Dl相对应的交流电压VI。另外，处理部33A根据该取得的交流电压VI，而算出例如交流电压Vl的有效值或振幅等并存储于存储部34。最后，处理部33A执行输出处理，使存储于存储部34的交流电压Vl的有效值或振幅等显示于由显示装置构成的输出部35。通过这样，利用电压检测装置103的检测对象4的交流电压Vl的检测结束。另外，也可以采用在输出处理中，处理部33A根据取得的交流电压Vl而使交流电压Vl的电压波形显示于输出部35的构成。
[0165]在该实施形态中，参照信号输出部31向保护电极11输出参照信号Ss，接收浮动电压Vf+、Vf-的供给而进行工作的检测部14，根据电流信号I而输出振幅根据交流的电势差(Vl-Vr)进行变化的检测信号SI，其中，电流信号I是通过检测电极12而在检测对象4和保护电极11之间，以与交流电压Vl和保护电极11的电压Vr之间的交流的电势差(Vl-Vr)对应的电流值进行流通的电流信号，绝缘部15输入检测信号SI并作为绝缘检测信号S2而输出，信号提取部32A以绝缘检测信号S2所包含的与参照信号Ss相同频率的信号成分的振幅成为预先规定的振幅那样、即成为固定那样，而控制绝缘检测信号S2的振幅并作为放大检测信号S3而输出，同时，通过振幅被这样控制的放大检测信号S3与从参照信号输出部31输出的参照信号Ss的加算或减算，而将放大检测信号S3所包含的与参照信号Ss相同频率的信号成分除去，从而作为输出信号So输出。
[0166]因此，采用该实施形态的话，通过信号提取部32A以与参照信号Ss为相同频率的信号成分的振幅成为固定那样而控制放大检测信号S3的振幅，即使在检测对象4和检测电极12之间的耦合电容(静电电容CO)为未知的情况下(无论静电电容CO的值如何)，也被控制为对于交流电压Vl的灵敏度成为固定的灵敏度，即被控制为基于输出信号So所包含的检测对象电流Ivl的电压成分的振幅成为与交流电压Vl的振幅对应的大小，因此，通过检测出输出信号So所包含的该电压成分，不用进行静电电容CO的算出，也能够非接触地检测出交流电压VI。
[0167]另外，在该实施形态中，在信号提取部32A中，同步检波电路43A通过使用了参照信号Ss的同步检波，而检测出表示放大检测信号S3所包含的有关参照信号Ss的信号成分的振幅的检波信号Vd，控制电路44A根据该检波信号Vd而控制放大电路41的增益。因此，采用该实施形态的话，能够通过同步检波而正确地检测出参照信号S的信号成分，其结果是，能够高精度地将放大检测信号S3所包含的参照信号Ss的信号成分的振幅控制为固定，因此，能够进一步提高交流电压Vl的检测精度。
[0168]另外，作为从放大检测信号S3提取交流电压Vl的信号成分并生成输出信号So的手法，也可以采用在处理部33A中对放大检测信号S3进行数字信号处理的手法，采用该实施形态的话，通过构成为使用能够由具有上述特性的已知的滤波电路构成的滤波器45来提取交流电压VI，在构成简单的同时，能够以低成本生成由根据检测对象电流Ivl而产生的电压成分构成的输出信号So。另外，采用该实施形态的话，通过改变目标电压Ve，能够改变可检测的交流电压Vl的范围。
[0169]另外，采用该实施形态的话，通过设有根据输出信号So而检测出交流电压Vl的处理部33A，能够对处理部33A以一定的间隔检测出交流电压Vl，或者使检测出的交流电压Vl存储于存储部34并进行保存，或者根据存储于存储部34的交流电压Vl而使交流电压Vl的电压波形显不于输出部35。
[0170]另外，在该实施形态中，处理部33A根据输出信号So算出交流电压Vl的电压值。作为一例，处理部33A输入由根据检测对象电流Ivl而产生的电压成分(即与交流电压Vl的频率为相同频率的电压成分)构成的输出信号So，并取得其数字数据D1，通过参照电压算出用图表TB取得与取得的数字数据Dl相对应的交流电压Vl的电压值，而算出检测对象4的交流电压VI。因此，采用该实施形态的话，能够检测出交流电压Vl的电压值本身。
[0171]在以上说明的第三实施形态中，采用了通过将检测电极12、电源部13、检测部14以及绝缘部15收容于保护电极11内，而与主体电路部3不同体地构成浮动电路部2，从而在提高CMRR(Common Mode Reject1n Rat1)的同时，能够进行高压的交流电压Vl的检测的构成，但是，在不需要使检测部14以浮动状态进行工作时(例如，交流电压Vl为较低压、或者不被要求高CMRR时)，也可以与第二实施形态同样地采用不使用保护电极11、电源部13以及绝缘部15的构成。以下，对这样的实施形态进行说明。
[0172]【第四实施形态】
[0173]如图14所示，本发明的第四实施形态涉及的电压检测装置104，取代第三实施形态涉及的电压检测装置103的浮动电路部2，而与第二实施形态涉及的电压检测装置102同样地设有检测电极12和检测部14A。因此，电压检测装置104设有检测电极12、检测部14以及主体电路部3A，并构成为能够非接触地检测出检测对象4中产生的交流电压VI。另夕卜，对于检测电极12和主体电路部3A，与第三实施形态涉及的电压检测装置103相同地构成，对于检测部14，与第二实施形态涉及的电压检测装置102相同地构成，因而赋予相同的符号并省略重复的说明。
[0174]能够利用多个第三实施形态涉及的电压检测装置103，与第一实施形态涉及的电压检测装置101同样地构成图8所示的线路电压检测装置51。另外，能够利用多个第四实施形态涉及的电压检测装置104，与第二实施形态涉及的电压检测装置102同样地构成图9所示的线路电压检测装置51A。
[0175]为了提高对于检测出的交流电压的可靠性，也可以设置检查(诊断)电压的检测(测量)动作是否正常地进行的功能。以下，对这样的实施形态进行说明。
[0176]【第五实施形态】
[0177]本发明的第五实施形态涉及的电压检测装置105是非接触型的电压检测装置，如图15所示，设有浮动电路部2和主体电路部3B，并构成为能够非接触地检测出以接地电势Vg为基准而检测对象4中产生的交流电压Vl (检测对象交流电压)。另外，除了在主体电路部3B内设有滤波器38和主体电路部3B内的处理部33B的动作以外，其他是与图1所示的电压检测装置101相同的构成和动作，因此，赋予相同的符号并省略重复的说明，主要对与电压检测装置101不同的部分进行说明。
[0178]滤波器38是选择性地使与参照信号Ss为相同频率的信号成分通过的滤波器(作为一例为带通滤波器)，如图15中虚线所示，将在作为从绝缘部15向信号提取部32的输入点的A点检测出的绝缘检测信号S2输入，同时，提取绝缘检测信号S2所包含的参照信号Ss的信号成分Ss2并向处理部33B输出。
[0179]处理部33B设有A/D变换器和CPU(均未图示)而构成，并执行存储处理、电压算出处理以及输出处理，其中，存储处理是利用规定频率的抽样时钟对输出信号So的电压波形(电平)进行抽样而变换为数字数据Dl并存储于存储部34的处理，电压算出处理是根据该数字数据Dl算出交流电压Vl的处理，输出处理是将算出的交流电压Vl输出的处理。另外，处理部33B作为判断部而发挥作用，将从滤波器38输出的信号成分Ss2的电压波形变换为数字数据，并检测出其电平(该信号成分Ss2的振幅电平或该信号成分Ss2的整流后的直流电平(直流电压的绝对值))，通过对该检测出的电平Va(作为一例为振幅电平)和预先规定的规定电平Vre进行比较，而执行对于电压检测装置105中的交流电压Vl的检测动作的诊断处理。
[0180]该情况下，在电压检测装置105中，在装置正常地进行工作的状态下检测电极12和检测对象4进行了电容耦合时，成为由从参照信号输出部31输出的参照信号Ss产生的电流信号I (具体为参照电流Isl)在检测对象4和浮动电路部2之间流通，由该参照电流Isl产生的信号成分经常包含于绝缘检测信号S2和放大检测信号S3中的状态。因此，作为一例，通过预先将该正常动作时绝缘检测信号S2所包含的参照信号Ss的上述电平Va的下限值，作为规定电平Vre而理论性地或试验性地算出并存储于存储部34，处理部33B将下述判断处理中的至少一种处理(在本例中作为一例为两种判断处理)作为上述诊断处理而执行，通过这样，能够诊断电压检测装置105的动作是正常(正常地进行交流电压Vl的检测动作)还是异常(未正常地进行交流电压Vl的检测动作)，其中，判断处理，是在检测出的参照信号Ss的信号成分Ss2的电平Va为规定电平Vre以上时判断为装置的动作是正常的(动作正常)判断处理，和在检测出的信号成分Ss2的电平Va小于规定电平Vre时判断为装置的动作存在发生异常的危险(动作异常)的判断处理。
[0181]该电压检测装置105的基本的动作与图1所示的第一实施形态涉及的电压检测装置101的动作相同。在该动作中，滤波器38连续地执行在输入绝缘检测信号S2的同时，提取绝缘检测信号S2所包含的参照信号Ss的信号成分Ss2并向处理部33B输出的动作，处理部33B，与第一实施形态中的存储处理和电压算出处理同时地执行使用从滤波器38输出的信号成分Ss2的诊断处理。在该诊断处理中，处理部33B首先将输入的信号成分Ss2的电压波形变换为数字数据，并检测出信号成分Ss2的电平Va(在本例中为信号成分Ss2的振幅电平)，并将该检测出的电平Va和从存储部34读出的规定电平Vre进行比较。接着，处理部33B，在该比较的结果是电平Va为规定电平Vre以上时，判断为装置的动作是正常的(动作正常)，在电平Va小于规定电平Vre时，判断为装置的动作存在异常(动作异常)，并将该判断结果存储于存储部34。通过这样诊断处理结束。
[0182]最后，处理部33B执行输出处理，将存储于存储部34的交流电压Vl的有效值或振幅等，与诊断处理中的判断结果一同显示于由显示装置构成的输出部35。通过这样，利用电压检测装置105的对检测对象4的交流电压Vl的检测结束。另外，也可以采用如下构成，即:在输出处理中，处理部33B在诊断处理中的判断结果判断为动作正常时，将交流电压Vl的有效值或振幅等显示于输出部35，在诊断处理中的判断结果判断为动作异常时，仅使诊断处理中的判断结果显示于输出部35，而不将交流电压Vl的有效值或振幅等显示于输出部35的构成。
[0183]采用该实施形态的话，由于处理部33B执行判断处理，因此，操作员能够根据该判断处理的结果而进行在电压检测装置105中电压的检测动作是否正常地进行的诊断(判断)，其中，判断处理，是在检测出绝缘检测信号S2所包含的有关参照信号Ss的信号成分Ss2的电平Va (信号成分Ss2的振幅电平)的同时，与规定电平Vre进行比较，从而判断电压检测装置105的动作是正常还是异常的处理。因此，采用该实施形态的话，由于能够使操作员辨别检测出的交流电压Vl是动作正常时的电压还是动作异常时的电压，因此，能够提高对于检测出的交流电压Vl的可靠性。
[0184]另外，在此，例举了采用处理部33B根据在作为信号提取部32的输入点的A点检测出的绝缘检测信号S2，执行电压检测装置105的诊断的构成的例子而进行了说明，但是，如上述那样由参照电流Isl产生的信号成分，不仅包含于绝缘检测信号S2，也包含于放大检测信号S3。因此，也可以采用处理部33B根据在作为放大电路41的输出点的B点检测出的放大检测信号S3而执行诊断处理的构成。在该构成中，如图15中虚线所示，滤波器38在从B点输入放大检测信号S3的同时，提取放大检测信号S3所包含的参照信号Ss的信号成分，并作为信号成分Ss2而向处理部33B输出。处理部33B，与根据在A点检测出的绝缘检测信号S2而执行电压检测装置105的诊断的情况同样地，执行使用从滤波器38输出的信号成分Ss2的诊断处理，在信号成分Ss2的电平Va为规定电平Vre以上时判断为装置的动作是正常的(动作正常)，在电平Va小于规定电平Vre时判断为装置的动作存在异常(动作异常)，并将该判断结果存储于存储部34。作为此时的规定电平Vre，预先算出在电压检测装置105的正常动作时放大检测信号S3所包含的参照信号Ss的上述电平Va的下限值而使用。
[0185]另外，在电压检测装置105中，在正常动作时，对于放大电路41的增益(放大率)的反馈控制通过同步检波电路43和控制电路44而被进行，构成放大检测信号S3的反相信号成分(与参照信号Ss为相同频率的信号成分)的振幅被控制为，与作为基准信号Sr而被输入加法电路42的参照信号Ss的振幅为相同的振幅，通过这样，在加法电路42中，构成放大检测信号S3的反相信号成分被参照信号Ss抵消(消除)。也就是说，不仅输出信号So所包含的基准信号Sr(在本例中为参照线号Ss)的信号成分的电平(例如振幅电平)，而且从同步检波电路43输出的检波信号Vd的电平(直流电平)也成为低电平。另一方面，例如在浮动电路部2、或者对于放大电路41的增益(放大率)的反馈控制动作中产生异常时(电压检测装置105的动作异常时)，不仅输出信号So所包含的基准信号Sr的信号成分的电平成为高电平，而且从同步检波电路43输出的检波信号Vd的电平(直流电平)也成为高电平。
[0186]因此，也可以采用如下构成，S卩:处理部33B，根据在作为加法电路42的输出点的C点检测出的输出信号So、和在作为同步检波电路43的输出点的D点检测出的检波信号Vd的至少一种信号，而执行电压检测装置105的诊断的构成。该情况下，在根据输出信号So而执行诊断的构成中，如图15中虚线所示，滤波器38在从C点输入输出信号So的同时，提取输出信号So所包含的参照信号Ss的信号成分,并作为信号成分Ss2而向处理部33B输出。在基于C点检测出的输出信号So的诊断处理中，处理部33B与基于在A点检测出的绝缘检测信号S2的诊断处理时相反地，在信号成分Ss2的电平Va为规定电平Vre以下时，判断为装置的动作是正常的(动作正常)，在电平Va超过规定电平Vre时，判断为装置的动作存在异常(动作异常)，并将该判断结果存储于存储部34。作为此时的规定电平Vre，预先算出电压检测装置105的正常动作时输出信号So所包含的参照信号Ss的上述电平Va的上限值而使用。
[0187]另外，在根据检波信号Vd执行诊断的构成中，如图15中虚线所示，处理部33B在从D点输入检波信号Vd的同时,与基于在C点检测出的输出信号So的诊断处理同样地,在检波信号Vd的电平(对于该电平也作为电平Va而进行说明)Va为规定电平Vre以下时，判断为装置的动作是正常的(动作正常)，在电平Va超过规定电平Vre时，判断为装置的动作存在异常(动作异常)，并将该判断结果存储于存储部34。作为此时的规定电平Vre，预先算出电压检测装置105的正常动作时的检波信号Vd的上述电平Va的上限值而使用。
[0188]【第六实施形态】
[0189]本发明的第六实施形态涉及的电压检测装置106，如图16所示设有浮动电路部2和主体电路部3C，并构成为能够非接触地检测出检测对象4中产生的交流电压VI。
[0190]本发明的第六实施形态涉及的电压检测装置106是非接触型的电压检测装置，如图16所示设有浮动电路部2和主体电路部3C，并构成为能够非接触地检测出检测对象4中产生的交流电压VI。主体电路部3C内的构成，是除了信号提取部32A以外与图15所示的电压检测装置105相同的构成，信号提取部32A的构成是与图13、图14分别所示的电压检测装置103、104相同的构成，由于其构成和动作的说明重复，因此省略。
[0191]【第七实施形态】
[0192]另外，即使如图17所示的第七实施形态涉及的电压检测装置107那样，采用将在根据绝缘检测信号S2生成电压信号S4的同时向保护电极11输出(附加)，且以该电压信号S4的电压V4接近于交流电压Vl那样进行反馈控制的构成，与第一、第二以及第五的各个实施形态涉及的电压检测装置101、102以及105的基本构成一起使用的构成，也能够非接触地检测出检测对象4的交流电压VI，而且，与电压检测装置105同样地，处理部33B能够根据在A、B、C、D点检测出的各信号的任意一种而执行对电压检测装置107的诊断处理。
[0193]以下，从图17参照图5?图22对该实施形态涉及的电压检测装置107进行说明。另外，对于与第六实施形态涉及的电压检测装置106相同的构成，赋予相同的符号并省略重复的说明。
[0194]电压检测装置107是非接触型的电压检测装置，如图17所示设有浮动电路部2和主体电路部3D，并构成为能够非接触地检测出以接地电势Vg为基准而检测对象4中产生的交流电压Vl (检测对象交流电压)。
[0195]如图17所示，浮动电路部2设有保护电极11、检测电极12、电源部13、检测部14以及绝缘部15，且与电压检测装置105、106相同地构成。在该浮动电路部2中，检测部14根据以与交流的电势差(Vl-Vr)对应的电流值进行流通的电流信号I (检测电流)，生成其振幅根据交流的电势差(Vl-Vr)而变化的检测信号SI并输出。该情况下，从后述的参照信号输出部31经由电容器31a而向保护电极11输出(附加)参照信号Ss,同时,从后述的反馈控制部37输出(附加)电压信号S4。通过该构成，电压Vr成为电压信号S4的电压(反馈电压)V4和参照信号Ss的电压Vs的合成电压。通过这样，上述电流信号I，通过由参照信号Ss产生的参照电流Isl、由电压信号S4产生的电流信号成分(以下，也称为“FB电流成分”)Ibl、以及由检测对象4的交流电压Vl产生的检测对象电流Ivl而构成，基于该电流信号I的检测信号SI,也由基于参照电流Isl的参照电压成分Vsl、基于FB电流成分Ibl的电压信号成分(以下，也称为“FB电压成分”)Vbl、以及基于检测对象电流Ivl的检测对象电压成分Vvl而构成。另外，由于检测部14以通过参照信号Ss的电压Vs和电压信号S4的电压V4进行变动的保护电极11的电压作为基准进行动作而生成检测信号SI，因此，检测信号SI所包含的参照电压成分Vsl成为相对于参照信号Ss为反相的信号,检测信号SI所包含的FB电压成分Vbl也成为相对于电压信号S4为反相的信号。
[0196]绝缘部15，在输入检测信号SI的同时进行电绝缘而作为绝缘检测信号S2输出。以上那样构成的浮动电路部2，在从低频率(数Hz)至高频率(数百Hz)的宽的频带范围中具有平坦的频率特性，且如上述那样，检测出以与交流的电势差(Vl-Vr)对应的电流值进行流通的电流信号I (检测电流)，从而生成其振幅根据该交流的电势差(Vl-Vr)而变化的绝缘检测信号S2并输出。
[0197]如图17所示，主体电路部3D设有参照信号输出部31、信号提取部32、处理部33B、存储部34、输出部35、振幅变更部36以及反馈控制部37。该情况下，参照信号输出部31生成参照信号Ss (频率和振幅固定的交流信号)并经由电容器31a向保护电极11输出。在该实施形态中，作为一例，参照信号Ss的频率fs如后述那样被规定在超过能够响应反馈控制部37的频带Wl、2的频带W3内(参照图18)。振幅变更部36由衰减器(作为一例为串联连接的两个电阻36a、36b)构成，并在将保护电极11的电压Vr作为电压信号Sr输入的同时，改变(k倍:k为正实数)其振幅并作为基准信号Srl而输出。
[0198]信号提取部32，作为一例设有放大电路41、加法电路42、同步检波电路43以及控制电路44，将绝缘检测信号S2以规定的增益放大而生成放大检测信号S3，并通过控制绝缘检测信号S2的放大时的增益，如后述那样生成由交流电压Vl的信号成分构成的输出信号So并输出，其中，绝缘检测信号S2的放大时的增益的控制，是以能够通过放大检测信号S3与基准信号Srl的加算或减算(在本例中作为一例为加算)，而将放大检测信号S3所包含的参照信号Ss的信号成分(以下，也称为第一信号成分)和基准信号Srl所包含的参照信号Ss的信号成分(以下，也称为第二信号成分)抵消那样而进行。该情况下，所谓的放大检测信号S3所包含的参照信号Ss的第一信号成分，是根据参照信号Ss的向保护电极11的输出(附加)而由检测信号SI所包含的参照电压成分Vsl产生的信号成分(S卩，放大检测信号S3所包含的与参照信号Ss为相同频率的信号成分)。另外，所谓的基准信号Srl所包含的参照信号Ss的第二信号成分，是根据参照信号Ss的向保护电极11的输出(附加)而与基准信号Srl所包含的参照信号Ss为相同频率的信号成分。
[0199]加法电路42，在输入放大检测信号S3和基准信号Srl的同时将两信号S3、Srl进行加算，并将通过加算得到的加算信号作为输出信号So而输出。该情况下，如上述那样，检测信号SI，由相对于参照信号Ss为反相的参照电压成分Vsl、相对于电压信号S4为反相的FB电压成分Vbl、以及与交流电压Vl为同相的检测对象电压成分Vvl构成。因此，根据检测信号SI而生成的绝缘检测信号S2和将绝缘检测信号S2放大而生成的放大检测信号S3，也由相对于参照信号Ss为反相的信号成分、相对于电压信号S4为反相的信号成分、以及与交流电压Vl为同相的信号成分构成。该情况下，放大检测信号S3被控制为，自身所包含的相对于参照信号Ss呈反相的第一信号成分(以下，也称为“反相信号成分”)的振幅，通过后述那样最终成为与从振幅变更部36输出的基准信号Srl所包含的参照信号Ss的第二信号成分的振幅(将参照信号Ss的振幅K倍后的振幅:kXSs)相同的振幅。
[0200]另一方面，由于电压信号Sr的电压Vr如上述那样是电压信号S4的电压V4和参照信号Ss的电压Vs的合成电压，因此，将该电压信号Sr的振幅k倍而生成的基准信号Srl，由相对于参照信号Ss为同相的信号成分(将参照信号Ss的振幅k倍后的信号)，和相对于电压信号S4为同相的信号成分(将电压信号S4的振幅k倍后的信号)构成。
[0201]因此，通过利用加法电路42的两信号S3、Srl的加算处理，构成放大检测信号S3的参照信号Ss的反相信号成分(第一信号成分)和相对于构成基准信号Srl的参照信号Ss为同相的第二信号成分(以下，也称为“同相信号成分”)被抵消(消除)。因此，输出信号So，包括相对于电压信号S4为反相的信号成分及相对于交流电压Vl为同相的信号成分、且构成放大检测信号S3的信号成分,和相对于电压信号S4为同相的信号成分、且构成基准信号Srl的信号成分(将电压信号S4的振幅k倍后的信号)而构成。
[0202]同步检波电路43，在输入输出信号So和参照信号Ss的同时，通过利用参照信号Ss对输出信号So进行同步检波，而生成检波信号Vd并输出。控制电路44，生成电压根据输入的检波信号Vd的极性而增减的控制信号Sc并向放大电路41输出。
[0203]通过以上的构成，在信号提取部32中，对于放大电路41的增益(放大率)的反馈控制通过同步检波电路43和控制电路44而被进行，控制电路44，以构成放大检测信号S3的反相信号成分(与参照信号Ss为相同频率且反相的第一信号成分)的振幅成为固定那样(在本例中，以成为与构成被输入加法电路42的基准信号Srl的同相信号成分(与参照信号Ss为相同频率且同相的第二信号成分)的振幅相同的振幅那样)，而根据检波信号Vd控制放大电路41的放大率。通过这样，构成放大检测信号S3的反相信号成分的振幅，与被输入加法电路42的基准信号Srl的同相信号成分的振幅一致。因此，加法电路42如上述那样生成输出信号So并输出，其中，输出信号So由相对于电压信号S4为反相的信号成分、相对于交流电压Vl为同相的信号成分(以上为构成放大检测信号S3的信号成分)、以及相对于电压信号S4为同相的信号成分(构成基准信号Srl的信号成分)构成。
[0204]该情况下，根据在检测对象4和检测电极12之间形成的静电电容CO的大小，电流信号I所包含的参照电流Isl和检测对象电流Ivl以相同的比例进行变动，检测信号SI所包含的参照电压成分Vsl和检测对象电压成分Vvl也以相同的比例进行变动。因此，对于构成放大检测信号S3的反相信号成分(与参照信号Ss为相同频率的信号成分)和与交流电压Vl为相同频率的信号成分，两个成分也以相同的比例进行变动，但是，在信号提取部32中，通过上述反馈控制，放大检测信号S3以构成该信号S3的反相信号成分(第一信号成分)的振幅与构成基准信号Srl的同相信号成分(第二信号成分)的振幅一致那样，而通过放大电路41被生成。因此，在本实施形态的构成中，基于输出信号So所包含的检测对象电流Ivl的电压成分、即构成放大检测信号S3的信号成分(相对于电压信号S4为反相的信号成分和与交流电压Vl为同相的信号成分)，无论静电电容CO的大小如何，其振幅都成为与检测对象4中产生的交流电压Vl和电压信号S4的差分相对应的大小。另外，输出信号So所包含的构成基准信号Srl的相对于电压信号S4为同相的信号成分，本来是与静电电容CO的大小无关地产生的信号成分。因此，输出信号So成为不受静电电容CO的大小影响的信号。
[0205]反馈控制部(电压生成电路)37，通过输入绝缘检测信号S2并放大，生成电压V4(反馈电压)的电压信号S4并向保护电极11输出(附加)。该情况下，反馈控制部37与浮动电路部2的保护电极11、检测电极12、检测部14以及绝缘部15 —起形成反馈环路，并通过进行以使交流电压Vl和保护电极11的电压Vr的电势差Vdi减少那样而放大绝缘检测信号S2的放大动作，而生成电压信号S4。在该实施形态中，作为一例，反馈控制部37设有交流放大电路37a、相位补偿电路37b以及升压电路37c而构成。在此，交流放大电路37a，通过输入绝缘检测信号S2并进行放大而生成电压信号V4a。该情况下，交流放大电路37a通过放大动作，生成电压值的绝对值与绝缘检测信号S2的电压值的绝对值的增加减少相对应而进行变化的电压信号V4a。
[0206]相位补偿电路37b，为了谋求反馈控制动作的稳定化(防止振动)，而输入电压信号V4a并调整其相位后作为电压信号V4b而输出。升压电路37c，作为一例使用升压变压器而构成，并通过以规定倍率将电压信号V4b升压(通过不改变极性而使绝对值增加)，而生成电压信号S4并向保护电极11输出。另外，升压电路37c，其输出阻抗被规定为高阻抗。这样构成的反馈控制部37，生成振幅以图18所示的频率特性进行变化的电压信号S4并输出。根据该频率特性，反馈控制部37对于能够响应的频带Wl、2内的低频侧的频带Wl的频率的信号(交流电压VI)良好地进行追随，而生成与交流电压Vl相同的电压V4的电压信号S4并输出。另外，反馈控制部37对于能够响应的频带Wl、2内的高频侧的频带W2所包含的频率的信号(交流电压VI)，因增益不足而生成未达到交流电压Vl的电压V4的电压信号S4并输出。另外，反馈控制部37对于超过频带W2的频带W3的信号(包含参照信号Ss)未追随到底，而生成电压V4几乎为零伏的电压信号S4并输出。
[0207]处理部33B，执行存储处理、电压算出处理、输出处理以及诊断处理，其中，存储处理是利用规定频率的抽样时钟对输出信号So的电压波形(电平)进行抽样并变换为数字数据Dl而存储于存储部34的处理，电压算出处理是根据该数字数据Dl而算出交流电压Vl的处理，输出处理是将算出的交流电压Vl输出的处理，诊断处理是基于来自滤波器38的信号成分Ss2的电平Va的处理。在存储部34中，预先存储有在处理部33B的电压算出处理中使用的电压算出用图表TB、和诊断处理中使用的规定电平Vre。
[0208]接下来，对利用电压检测装置107的、对于检测对象4的交流电压Vl的检测动作进行说明。
[0209]首先，以检测电极12以非接触的状态与检测对象4相对那样，使浮动电路部2 (或者电压检测装置IB整体)位于检测对象4的附近。通过这样，如图17所示，成为在检测电极12与检测对象4之间形成有静电电容CO的状态。该情况下，静电电容CO的电容值，与检测电极12和检测对象4的距离成反比例地进行变化，但是，一旦将浮动电路部2配设后，在温度等的环境一定的条件下成为固定值(不变动)。另外，由于静电电容CO的电容值一般极小(例如数PF?数十PF左右)，因此，即使交流电压Vl的频率为数百Hz左右，检测对象4和检测电极12之间的阻抗也成为非常大的值(数ΜΩ)。因此，在该电压检测装置107中，即使在检测对象4的交流电压Vl和保护电极11的电压Vr大不相同的情况(电势差Vdi大的情况)下，也能够在构成检测部14的运算放大器21a(参照图2)中使用输入耐压低的廉价的产品，在该构成中也可以避免由电势差Vdi引起的运算放大器21a的破坏。
[0210]另外，通过检测电极12和检测对象4经由静电电容CO而被交流地连接，而形成从接地电势Vg起经由检测对象4、检测电极12、检测部14、保护电极11、电容器31a、参照信号输出部31以及反馈控制部37而至接地电势Vg的电流路径A(图17中点划线所示的路径)。因此，在浮动电路部2和主体电路部3的工作状态下，在该电流路径A中流通有电流信号I，其中，电流信号I由因参照信号Ss的电压Vs产生的参照电流Isl、因检测对象4的交流电压Vl产生的检测对象电流Ivl、以及因从反馈控制部37向保护电极11输出的电压信号S4的电压V4产生的FB电流成分Ibl构成。
[0211]通过这样，在浮动电路部2中，如图17和图2所示，检测部14的积分电路21将电流信号I积分而生成电压信号S0，放大电路22将该电压信号SO放大并作为检测信号SI而输出。另外，绝缘部15，输入该检测信号SI并作为与检测信号SI电绝缘的绝缘检测信号S2而输出。
[0212]另外，在主体电路部3中，反馈控制部37根据该绝缘检测信号S2而生成电压信号S4并向保护电极11输出。该情况下，反馈控制部37生成振幅以图18所示的频率特性进行变化的电压信号S4，即在低频带Wl中成为与交流电压Vl相同的振幅，在高频带W3中振幅为零，在中间的频带W2中振幅随着频率的上升而从与交流电压Vl相同的状态向零逐渐减少的电压信号S4，并向保护电极11输出。振幅变更部36，将保护电极11中产生的电压Vr (电压信号S4的电压V4和参照信号Ss的电压Vs的合成电压)作为电压信号Sr而输入，并通过改变(k倍)其振幅，而作为图19所示的频率特性的基准信号Srl输出。
[0213]另外，反馈控制部37如上述那样进行动作，而生成图18所示的频率特性的电压信号S4并向保护电极11输出，因此，浮动电路部2如上述那样根据交流电压Vl和该电压信号S4的电势差Vdi而生成的绝缘检测信号S2，成为关于交流电压Vl和电压信号S4的信号成分(与交流电压Vl相同的频率成分)，振幅以与电压信号S4的频率特性(参照图18)相反的频率特性(参照图20)而变化的信号。也就是说，浮动电路部2生成绝缘检测信号S2并输出，其中，绝缘检测信号S2如图20所示，在低频带Wl中，由于通过将电压信号S4的电压V4反馈控制为与交流电压Vl相同的电压而电势差Vdi为零，因此振幅为零，在高频带W3中，由于通过电压信号S4的电压V4几乎为零而电势差Vdi成为交流电压VI，因此成为与交流电压Vl成比例的振幅，在中间的频带W2中，随着频率的上升而从零的状态向频带W3中的振幅逐渐地增加。在信号提取部32中，如上述那样，对于放大电路41的增益(放大率)的反馈控制通过同步检波电路43和控制电路44而被进行，控制电路44，以构成放大检测信号S3的反相信号成分(与参照信号Ss为相同频率且反相的第一信号成分)的振幅成为固定那样(在本例中，以成为与构成被输入加法电路42的基准信号Srl的同相信号成分(与参照信号Ss为相同频率且同相的第二信号成分)的振幅相同的振幅那样)，而根据检波信号Vd控制放大电路41的放大率。通过这样，放大电路41生成放大检测信号S3并输出，其中，放大检测信号S3是反相信号成分的振幅与被输入加法电路42的基准信号Srl的同相信号成分的振幅一致的信号，且具有图21所示的频率特性。该情况下，频带W3中的放大检测信号S3的振幅，如同一图所示那样成为交流电压Vl的k倍，并成为如图19所示那样与频带Wl中的基准信号Srl的振幅(交流电压Vl的k倍)一致的状态。
[0214]因此，如图22所示，加法电路42，通过在上述图19所示的频率特性(图20中以点划线所表示的特性)的基准信号Srl (由相对于电压信号S4为同相的信号成分构成的信号)中，加算上述图21所示的频率特性(图22中以细的实线所表示的特性)的放大检测信号S3 (由相对于电压信号S4为反相的信号成分和相对于交流电压Vl为同相的信号成分构成的信号)，生成仅由相对于交流电压Vl为同相的信号成分构成、且在从低频带Wl至高频带W3的宽的频带范围内平坦的频率特性(图22中以粗的实线所表示的特性)的输出信号So (在宽频带中振幅成为交流电压Vl的振幅的k倍的信号)并输出。该情况下，放大检测信号S3和基准信号Srl所包含的有关参照信号Ss的各信号成分，如图22中粗的虚线所示，由于呈相互的振幅一致的状态，因此被抵消。
[0215]接下来，处理部33B执行存储处理，在将输出信号So输入的同时变换为数字数据Dl并存储于存储部34。接着，处理部33B执行电压算出处理。在该电压算出处理中，处理部33B在读出存储于存储部34的数字数据Dl的同时，参照电压算出用图表TB而取得与读出的数字数据Dl相对应的交流电压VI。另外，处理部33B根据该取得的交流电压VI，算出例如交流电压Vl的有效值或振幅等并存储于存储部34。另外，处理部33B也执行对于电压检测装置IB中的交流电压Vl的检测动作的诊断处理，并将电压检测装置IB是否正常地动作的判断结果存储于存储部34。最后，处理部33B执行输出处理，使存储于存储部34的交流电压Vl的有效值或振幅、以及诊断处理中的判断结果等显示于输出部35。通过这样，利用电压检测装置IB的检测对象4的交流电压Vl的检测结束。
[0216]因此，在该实施形态中，由于处理部33B也执行判断处理，因此，操作员能够根据该判断处理的结果而进行电压检测装置107中电压的检测动作是否正常地进行的诊断(判断)，其中，判断处理是在检测出绝缘检测信号S2所包含的有关参照信号Ss的信号成分Ss2的电平Va的同时，与规定电平Vre进行比较，而判断电压检测装置107的动作是正常还是异常的处理。其结果是，采用该实施形态的话，由于能够使操作员辨别检测出的交流电压Vl是动作正常时的电压还是动作异常时的电压，因此，能够提高对于检测出的交流电压Vl的可靠性。
[0217]另外，采用该实施形态的话，由于能够根据信号提取部32中生成的放大检测信号S3，而检测出仅通过利用反馈控制部37的检测动作是无法检测出的高频带的交流电压VI，因此，能够在宽的频带范围中非接触地检测出交流电压VI。另外，在该实施形态中，由于能够作为不会受到检测对象4和检测电极12之间的耦合电容(静电电容CO)的影响的信号而检测出输出信号So，因此，不用进行静电电容CO的算出也能够非接触地检测出交流电压VI。
[0218]另外，在该实施形态涉及的电压检测装置107中，当然也可以采用如下构成，SP:与上述第五实施形态涉及的电压检测装置105同样地，如图17中虚线所示，处理部33B取代在A点检测出的绝缘检测信号S2所包含的有关参照信号Ss的信号成分Ss2的电平Va，而使用在B点检测出的放大检测信号S3所包含的有关参照信号Ss的信号成分的电平Va、在C点检测出的输出信号So所包含的有关参照信号Ss的信号成分的电平Va、或者在D点检测出的有关检波信号Vd的电平Va，而执行诊断处理的构成，根据任意一种电平Va都能够进行电压检测装置IB中电压的检测动作是否正常地进行的诊断(判断)。
[0219]另外，在第五和第六的各实施形态涉及的电压检测装置105、106中，采用了通过将检测电极12、电源部13、检测部14以及绝缘部15收容于保护电极11内，而与主体电路部3、3A不同体地构成浮动电路部2,从而在提高CMRR(Common Mode Reject1n Rat1)的同时，能够进行高压的交流电压Vl的检测的构成，但是，在不需要使检测部14以浮动状态进行工作时(例如，交流电压Vl为较低压、或者不被要求高CMRR时)，也可以取代检测部14而采用图5所示的检测部14A (不使用保护电极11、电源部13以及绝缘部15的检测部)。
[0220]另外，在采用检测部14A的电压检测装置105、106中，由于处理部33B也执行判断处理，因此，操作员能够根据该判断处理的结果而进行电压检测装置105、106中电压的检测动作是否正常地进行的诊断(判断)，其中，判断处理是在检测出取代绝缘检测信号S2而输入的检测信号SI所包含的有关参照信号Ss的信号成分Ss2的电平Va (信号成分Ss2的振幅电平)的同时，与规定电平Vre进行比较，而判断电压检测装置105、106的动作是正常还是异常的处理。因此，由于通过采用了该检测部14A的电压检测装置105、106，也能够使操作员辨别检测出的交流电压Vl是动作正常时的电压还是动作异常时的电压，因此，能够提高对于检测出的交流电压Vl的可靠性。
[0221]另外，在采用了该检测部14A的电压检测装置I中，当然也可以采用如下构成，即:与上述采用检测部14的电压检测装置I的情况同样地，如图15中虚线所示，处理部33B取代在A点检测出的检测信号SI (取代同一图中从绝缘部15输出的绝缘检测信号S2，而从图5的检测部14A输出的检测信号)所包含的有关参照信号Ss的信号成分Ss2的电平Va，而使用在B点检测出的放大检测信号S3所包含的有关参照信号Ss的信号成分的电平Va、或者在C点检测出的输出信号So所包含的有关参照信号Ss的信号成分的电平Va、或者在D点检测出的有关检波信号Vd的电平Va，而执行诊断处理的构成，根据任意一种电平Va都能够进行电压检测装置I中电压的检测动作是否正常地进行的诊断(判断)。
[0222]另外，在采用了该检测部14A的电压检测装置106中，当然也可以采用如下构成，即:与上述采用了检测部14的电压检测装置106的情况同样地，如图16中虚线所示，处理部33B取代在A点检测出的检测信号SI (取代同一图中从绝缘部15输出的绝缘检测信号S2，而从图5的检测部14A输出的检测信号)所包含的有关参照信号Ss的信号成分Ss2的电平Va，而使用在B点检测出的放大检测信号S3所包含的有关参照信号Ss的信号成分的电平Va、或者在D点检测出的有关检波信号Vd的电平Va，而执行诊断处理的构成，根据任意一种电平Va都能够进行电压检测装置106中电压的检测动作是否正常地进行的诊断(判断)。
【权利要求】
1.一种电压检测装置，其检测检测对象中产生的检测对象交流电流，其特征在于，所述电压检测装置设有:检测电极、参照信号输出部、检测部、以及信号提取部； 所述检测电极与所述检测对象相对而被配设并与该检测对象进行电容耦合； 所述参照信号输出部输出参照信号； 所述检测部被连接于所述检测电极，同时，输入所述参照信号并将根据检测对象电流和参照电流的两电流值而振幅变化的检测信号输出，其中，所述检测对象电流是根据检测对象交流电压而流通的电流，所述参照电流是根据所述参照信号而流通的电流； 所述信号提取部，以所述检测信号所包含的所述参照信号的信号成分的振幅成为规定值那样，而控制增益并将所述检测信号放大，从其结果得到的放大检测信号中提取所述检测对象交流电压的信号成分，并作为输出信号而输出； 所述信号提取部具有:以所述规定值成为预先规定的固定值那样而控制所述增益的控制电路，和将所述检测对象交流电压的信号成分从所述放大检测信号中提取并输出的滤波器。
2.一种线路电压检测装置，其特征在于， 设有:检测作为检测对象的多个电路中分别产生的交流电压的多个电压检测装置，和算出通过所述多个电压检测装置而检测出的交流电压的差分电压，从而求出所述多个电路间的线路电压的算出部； 作为所述多个电压检测装置，分别使用权利要求1所述的电压检测装置。
【文档编号】G01R19/25GK104237620SQ201410347401
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2010年4月28日 优先权日:2009年4月30日
【发明者】柳泽浩一 申请人:日置电机株式会社