測定装置
【課題】電圧検出部を簡易化し、かつ測定作業を簡略化する。
【解決手段】クランプ部およびクランプ部に配設された検出電極１２を備えたクランプ式センサ２と、本体ユニット３とを有する電力測定装置１であって、クランプ式センサ２は、非反転入力端子が基準電圧（電圧信号Ｖ４の電圧）に規定されると共に、交流電圧Ｖ１および基準電圧の電位差Ｖｄｉに応じた電流値で測定対象電線４との間で検出電極１２を介して流れる電流信号Ｉを検出電圧信号Ｖ２に変換して出力する電流電圧変換回路４１と、検出電圧信号Ｖ２を積分して電位差Ｖｄｉに応じて振幅が変化する積分信号Ｖ３を出力する積分回路４２と、積分回路４２の後段に配設されて、入力した積分信号Ｖ３を電気的に絶縁して出力するフォトカプラ４４と、電位差Ｖｄｉが減少するように積分信号Ｖ３に基づく信号を増幅して電圧信号Ｖ４を生成する電圧生成部５４とを備えている。
【解決手段】クランプ部およびクランプ部に配設された検出電極１２を備えたクランプ式センサ２と、本体ユニット３とを有する電力測定装置１であって、クランプ式センサ２は、非反転入力端子が基準電圧（電圧信号Ｖ４の電圧）に規定されると共に、交流電圧Ｖ１および基準電圧の電位差Ｖｄｉに応じた電流値で測定対象電線４との間で検出電極１２を介して流れる電流信号Ｉを検出電圧信号Ｖ２に変換して出力する電流電圧変換回路４１と、検出電圧信号Ｖ２を積分して電位差Ｖｄｉに応じて振幅が変化する積分信号Ｖ３を出力する積分回路４２と、積分回路４２の後段に配設されて、入力した積分信号Ｖ３を電気的に絶縁して出力するフォトカプラ４４と、電位差Ｖｄｉが減少するように積分信号Ｖ３に基づく信号を増幅して電圧信号Ｖ４を生成する電圧生成部５４とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象電線に流れる電流と測定対象電線の交流電圧とを検出し得るクランプ式センサを備えた測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本願発明者は、この種の測定装置として、下記の各特許文献に記載されている測定装置を提案している。これらの測定装置は、特に駆動回路で駆動されてその容量を変化させる可変容量回路を用いることによって測定対象電線の電圧を検出する構成を共通の基本構成としている。
【特許文献１】特開２００７−１４７４１９号公報（第８−９頁、第１２図）
【特許文献２】特開２００７−１６３４１４号公報（第８−９頁、第７−８図）
【特許文献３】特開２００７−１６３４１５号公報（第９−１０頁、第１０−１１図）
【特許文献４】特開２００７−１９５１３７号公報（第１２−１３頁、第１５−１６図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、上記のクランプ式センサを備えた測定装置には、以下のような解決すべき課題がある。すなわち、このクランプ式センサでは、上記したように、測定対象電線の電圧を測定する電圧検出部において可変容量回路およびその駆動回路を必要とするため、電圧検出部の回路構成が複雑になって製品コストが上昇するという解決すべき課題が存在している。また、電圧測定プローブと電流測定プローブとが別々になっているため、測定に際して電圧測定プローブおよび電流測定プローブをそれぞれ測定対象電線にクランプさせる必要があり、測定作業が煩雑であるという課題も存在している。
【０００４】
本発明は、上記の課題を解決すべくなされたものであり、測定対象電線の電圧検出部を簡易化し、かつ測定作業を簡略化し得る測定装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成すべく請求項１記載の測定装置は、測定対象電線をクランプ可能に構成されると共に当該測定対象電線に流れる電流を検出するためのクランプ部、および当該クランプ部に配設されて当該測定対象電線の交流電圧を検出するための検出電極を備えているクランプ式センサと、測定装置本体とを有する測定装置であって、前記クランプ式センサは、第１の入力端子が基準電圧に規定されると共に、第２の入力端子が前記検出電極に直接または間接に接続されて、当該検出電極と当該第２の入力端子に接続された帰還回路とを含む経路において前記測定対象電線の前記交流電圧と当該基準電圧との電位差に応じた電流値で流れる検出電流を検出電圧信号に変換して出力する演算増幅器を有する電流電圧変換回路と、前記検出電圧信号を積分して前記電位差に応じて振幅が変化する積分信号を出力する積分回路と、当該積分回路の前段または後段に配設されて、前記検出電圧信号および前記積分信号のうちの一方を入力すると共に電気的に絶縁して出力する絶縁回路とを備え、前記測定装置本体は、前記電位差が減少するように前記積分信号に基づく信号を増幅して前記基準電圧を生成する電圧生成回路を備えている。
【０００６】
また、請求項２記載の測定装置は、測定対象電線をクランプ可能に構成されると共に当該測定対象電線に流れる電流を検出するためのクランプ部、および当該クランプ部に配設されて当該測定対象電線の交流電圧を検出するための検出電極とを備えているクランプ式センサと、測定装置本体とを有する測定装置であって、前記クランプ式センサは、前記検出電極と基準電圧の部位との間に配設されると共に前記測定対象電線の前記交流電圧と当該基準電圧との電位差に応じた電流値で流れる検出電流を電圧信号に変換する検出部、および当該電圧信号をインピーダンス変換して検出電圧信号として出力する増幅器を有する電流電圧変換回路と、前記検出電圧信号を積分して前記電位差に応じて振幅が変化する積分信号を出力する積分回路と、当該積分回路の前段または後段に配設されて、前記検出電圧信号および前記積分信号のうちの一方を入力すると共に電気的に絶縁して出力する絶縁回路とを備え、前記測定装置本体は、前記電位差が減少するように前記積分信号に基づく信号を増幅して前記基準電圧を生成する電圧生成回路を備えている。
【０００７】
また、請求項３記載の測定装置は、請求項１または２記載の測定装置において、前記絶縁回路は、光絶縁素子および／またはトランスを備えて構成されている。
【０００８】
また、請求項４記載の測定装置は、請求項１から３のいずれかに記載の測定装置において、前記クランプ部は前記測定対象電線を取り囲む磁路形成部を有して構成され、前記磁路形成部を通過する磁束の変化に基づいて前記電流を検出する電流検出部を備えている
【０００９】
また、請求項５記載の測定装置は、請求項４記載の測定装置において、前記クランプ式センサは、前記電流電圧変換回路、前記積分回路および前記絶縁回路が内部に配設されたセンサ本体部を備え、前記クランプ部は、一端部が前記センサ本体部に固定されると共に前記検出電極が内部に配設された固定センサアームと、一端部が前記センサ本体部に回動自在に取り付けられて他端部が前記固定センサアームの他端部に対して接離可能に構成された可動センサアームと、一端部が当該可動センサアームの前記一端部と共に前記センサ本体部に回動自在に取り付けられて前記固定センサアームと前記可動センサアームとの間に配設され、当該固定センサアームと当該可動センサアームとによってクランプされた前記測定対象電線を他端部で当該固定センサアームにおける前記検出電極の配設位置の近傍に押さえ付ける押さえアームとを備えている。
【００１０】
また、請求項６記載の測定装置は、請求項４記載の測定装置において、前記クランプ式センサは、前記電流電圧変換回路、前記積分回路および前記絶縁回路が内部に配設されたセンサ本体部を備え、前記クランプ部は、一端部が前記センサ本体部に固定された固定センサアームと、前記検出電極が内部に配設されると共に一端部が前記センサ本体部に回動自在に取り付けられて他端部が前記固定センサアームの他端部に対して接離可能に構成された可動センサアームと、一端部が前記可動センサアームの前記一端部と共に前記センサ本体部に回動自在に取り付けられて前記固定センサアームと前記可動センサアームとの間に配設され、当該固定センサアームと当該可動センサアームとによってクランプされた前記測定対象電線を他端部で当該可動センサアームにおける前記検出電極の配設位置の近傍に押さえ付ける押さえアームとを備えている。
【００１１】
また、請求項７記載の測定装置は、請求項４記載の測定装置において、前記クランプ式センサは、前記電流電圧変換回路、前記積分回路および前記絶縁回路が内部に配設されたセンサ本体部を備え、前記クランプ部は、一端部が前記センサ本体部に固定された固定センサアームと、一端部が前記センサ本体部に回動自在に取り付けられて他端部が前記固定センサアームの他端部に対して接離可能に構成された可動センサアームと、前記検出電極が内部に配設されると共に一端部が前記可動センサアームの前記一端部と共に前記センサ本体部に回動自在に取り付けられて前記固定センサアームと当該可動センサアームとの間に配設され、当該固定センサアームと当該可動センサアームとによってクランプされた前記測定対象電線を他端部で当該固定センサアームおよび当該可動センサアームのいずれか一方に押さえ付ける押さえアームとを備えている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の測定装置では、クランプ式センサのクランプ部で測定対象電線をクランプした状態において、測定対象電線と検出電極との間に形成されている静電容量および検出電極を介して、測定対象電線の交流電圧および基準電圧の電位差に応じた電流値で測定対象電線と電流電圧変換回路との間で流れる電流信号を電流電圧変換回路で検出電圧信号に変換し、この検出電圧信号を積分回路で積分して、検出電極の電圧と測定対象電線の交流電圧との電位差に応じて振幅が変化する積分信号を生成し、検出電圧信号および積分信号のうちの一方を絶縁回路で電気的に絶縁して出力し、電圧生成回路が上記した電位差が減少するように積分信号に基づく信号を増幅して基準電圧を生成する。
【００１３】
したがって、この測定装置によれば、可変容量回路およびその駆動回路を不要とすることができるため、電圧を検出するための電流電圧変換回路等で構成される電圧検出部の回路構成を簡略化することができる。また、測定対象電線と検出電極との間に形成されている静電容量の容量値が一般的に極めて小さい（例えば数ｐＦ〜数十ｐＦ程度）ため、測定対象電線と検出電極との間のインピーダンスが十分に大きな値（数ＭΩ）とすることができる結果、電流電圧変換回路を構成する演算増幅器に入力耐圧の低い安価な製品を使用したとしても、電流電圧変換回路の入力インピーダンスが比較的小さいため、過電圧が印加されにくく、測定対象電線の交流電圧および基準電圧の電位差による演算増幅器が破壊される可能性を大幅に低減することができる。また、ダイオードなどによる保護回路を追加することにより、このような破壊を確実に回避することができる。さらに、この測定装置によれば、測定対象電線をクランプ可能に構成されてこの測定対象電線に流れる電流を検出するためのクランプ部に、測定対象電線の交流電圧を非接触で測定するための検出電極が配設されているため、電圧測定プローブと電流測定プローブとが別々になっている構成とは異なり、１回のクランプ操作で測定対象電線に流れる電流および測定対象電線の交流電圧を検出可能な状態とすることができる。したがって、測定作業を大幅に簡略化することができる。
【００１４】
また、請求項２記載の測定装置によれば、上記の測定装置と同様にして、可変容量回路およびその駆動回路を不要とすることができるため、電圧を検出するための電流電圧変換回路等で構成される電圧検出部の回路構成を簡略化することができると共に、電流電圧変換回路の入力インピーダンスが比較的小さいため、過電圧が印加されにくく、測定対象電線の交流電圧および基準電圧の電位差による電流電圧変換回路が破壊される可能性を大幅に低減することができる。さらに、１回のクランプ操作で測定対象電線に流れる電流および測定対象電線の交流電圧を検出可能な状態とすることができるため、測定作業を大幅に簡略化することができる。
【００１５】
また、請求項３記載の測定装置によれば、絶縁回路として光絶縁素子および／またはトランスを使用したことにより、電流電圧変換回路と、その後段の回路とを任意の部位で簡易に電気的に絶縁する（分離する）ことができる。また、光絶縁素子を使用した場合には、広い周波数範囲に亘って周波数特性が良好なため、広い周波数範囲に亘る測定対象体の交流電圧を精度良く測定することができる。また、トランスを絶縁回路として使用した場合には、一般的にトランスは光絶縁素子よりも高い周波数域で良好な周波数特性を有しているため、交流電圧の周波数が高い周波数に限定されているときには、トランスを使用することで、交流電圧を精度良く測定することができる。また、光絶縁素子およびトランスを並列に接続して絶縁回路を構成した場合には、低周波数域側では光絶縁素子が主として作動し、高周波数域側ではパルストランスが主として作動することにより、絶縁回路の周波数特性を広帯域化することができる結果、一層広い周波数範囲に亘る測定対象体の交流電圧を精度良く測定することができる。
【００１６】
また、請求項４記載の測定装置では、測定対象電線を取り囲む磁路形成部を有してクランプ部が構成され、磁路形成部を通過する磁束の変化に基づいて電流を検出する電流検出部を備えている。したがって、この測定装置によれば、クランプ部の磁路形成部によって漏れの少ない状態で磁束を電流検出部へ誘導できるため、電流検出部において磁束の変化に基づいて高精度で電流を検出することができる。
【００１７】
また、請求項５，６，７記載の測定装置では、一端部が可動センサアームの一端部と共にセンサ本体部に回動自在に取り付けられた状態で、固定センサアームと可動センサアームとの間に押さえアームが配設されてクランプ式センサが構成されている。したがって、この測定装置によれば、固定センサアームと可動センサアームとによってクランプされた測定対象電線を押さえアームの他端部で固定センサアームおよび可動センサアームのいずれか一方に押さえ付けることができる。このため、固定センサアーム、可動センサアームおよび押さえアームのいずれかの測定対象電線が押さえ付けられる部位に検出電極を配設しておくことにより、測定対象電線を検出電極の配設位置の近傍に確実に押さえ付けることができる。このため、固定センサアームと可動センサアームと間で測定対象電線が自由に移動可能な状態で測定対象電線をクランプする構成と比較して、測定対象電線の電圧を非接触で測定するときに重要となる測定対象電線と検出電極との間に形成される静電容量の容量値の変動を低減することができ、これにより、測定対象電線の電圧を非接触で精度良く測定できる結果、電力についても高精度で測定することができる。なお、本明細書において、「非接触で測定」とは、検出電極が測定対象電線の絶縁被覆には接触するが、導体には接触しない状態で測定することを意味する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る測定装置の最良の形態について、一例として電力測定装置に適用した例を挙げて説明する。
【００１９】
最初に、電力測定装置１について、図面を参照して説明する。
【００２０】
電力測定装置１は、図１に示すように、クランプ式センサ２および本体ユニット３を備え、測定対象電線４に流れる電流Ｉ１および測定対象電線４の交流電圧Ｖ１を非接触で測定すると共に、測定した電流Ｉ１および交流電圧Ｖ１に基づいて測定対象電線４を介して送られている電力Ｗを測定可能に構成されている。
【００２１】
クランプ式センサ２は、図１に示すように、クランプ部５およびセンサ本体部６を備えている。この場合、クランプ部５は、測定対象電線４をクランプ可能に構成されて、測定対象電線４に流れる電流Ｉ１を非接触で測定する機能を有している。また、クランプ部５は、測定対象電線４に流れる電流Ｉ１を非接触で測定するための磁気コア１１ａ，１１ｂと、測定対象電線４の交流電圧Ｖ１を非接触で測定するための平板状の検出電極１２とが内部に配設されて構成されている。また、各磁気コア１１ａ，１１ｂは、本発明における磁路形成部であって、同図に示すように、クランプ部５が測定対象電線４をクランプしたときに、測定対象電線４を取り囲んで閉磁路を形成して、測定対象電線４に電流Ｉ１が流れることに起因して測定対象電線４の周囲に発生する磁束を効率よく後述の検出コイル１４に誘導する。
【００２２】
具体的には、クランプ部５は、一端部（同図中の右端部）がセンサ本体部６に固定されると共に、磁気コア１１ａおよび検出電極１２が内部に配設された固定センサアーム１３と、磁気コア１１ｂおよびこの磁気コア１１ｂに巻回された検出コイル１４が内部に配設されると共に一端部（同図中の右端部）がセンサ本体部６に回動自在に取り付けられて他端部（同図中の左端部）が固定センサアーム１３の他端部（同図中の左端部）に対して接離可能に構成された可動センサアーム１５と、一端部が可動センサアーム１５の一端部と共にセンサ本体部６に回動自在に取り付けられて固定センサアーム１３と可動センサアーム１５との間に配設された押さえアーム１６とを備えている。固定センサアーム１３、可動センサアーム１５および押さえアーム１６は、電気的絶縁性を有する合成樹脂材料で形成されている。また、押さえアーム１６は、固定センサアーム１３および可動センサアーム１５よりも全長が短く形成されて、固定センサアーム１３および可動センサアーム１５の内側領域において回動することにより、固定センサアーム１３と可動センサアーム１５とによってクランプされた測定対象電線４をその他端部で固定センサアーム１３における検出電極１２の配設位置の近傍に押さえ付ける機能を有している。
【００２３】
さらに詳細に、センサ本体部６、可動センサアーム１５および押さえアーム１６の構造について図３，４を参照して説明する。可動センサアーム１５の一端部には、可動センサアーム１５とは逆方向に延出する第１操作レバー１７が取り付けられて両者が一体的に構成されている。また、押さえアーム１６の一端部には、押さえアーム１６とは逆方向に延出する第２操作レバー１８が取り付けられて両者が一体的に構成されている。この場合、第１操作レバー１７および第２操作レバー１８は、センサ本体部６の一の側壁（図３，４中の上側の側壁）に設けられた開口部６ａに、開口部６ａを閉塞するようにして配設されている。また、第２操作レバー１８は、第１操作レバー１７を覆った状態で配設されている。
【００２４】
また、第１操作レバー１７は、図３に示すように、センサ本体部６に配設されたバネ（一例として捻りコイルバネ）１９によって、常時、センサ本体部６の開口部６ａから突出する方向に付勢されている。この結果、第１操作レバー１７が取り付けられた可動センサアーム１５は、このバネ１９により、固定センサアーム１３方向に回動するように常時付勢されている。一方、第２操作レバー１８は、図３に示すように、第１操作レバー１７と第２操作レバー１８との間に配設されたバネ（一例としてコイルスプリング）２０によって、常時、第１操作レバー１７から離反する方向（開口部６ａから突出する方向）に付勢されている。この結果、第２操作レバー１８が取り付けられた押さえアーム１６は、このバネ２０により、固定センサアーム１３方向に回動するように常時付勢されている。
【００２５】
検出コイル１４は、本発明における電流検出部の一例であって、クランプ部５が測定対象電線４をクランプしたとき（クランプ部５が閉状態となったとき）に各磁気コア１１ａ，１１ｂによって測定対象電線４を取り囲むように形成される閉磁路内の磁束の変化、すなわち検出コイル１４内を通過する磁束の変化を検出して、測定対象電線４に流れる電流Ｉ１の電流値に応じて振幅が変化する（一例として、電流値に比例して振幅が変化する）電流検出信号Ｓｉ（図１参照）を出力する。
【００２６】
センサ本体部６は、図１に示すように、ケース３１、電圧測定のための電圧検出部３２、および電流測定部３３を備えている。ケース３１は、導電性材料（例えば金属材料）を用いて構成されて、その内部に配設された電圧検出部３２および電流測定部３３に対するガード電極としても機能する。また、ケース３１は、その表面が絶縁被膜ＲＥ１で覆われている。
【００２７】
電圧検出部３２は、図２に示すように、電流電圧変換回路４１、積分回路４２、駆動回路４３およびフォトカプラ４４を備え、ケース３１内に収容されている。これにより、電流電圧変換回路４１からフォトカプラ４４までがケース３１に覆われた構成となっている。なお、ケース３１で覆うべき部位は、電流電圧変換回路４１からフォトカプラ４４の一次側回路（後述する発光ダイオード）まででよい。このため、フォトカプラ４４の二次側回路（後述するフォトトランジスタ）については、ケース３１で覆われない構成とすることもできる。一例として、樹脂材料で一次側回路と二次側回路とが１つのパッケージに封止されて構成されたフォトカプラ４４のような光絶縁素子の場合には、パッケージにおける一次側回路が含まれる部位（パッケージの発光ダイオード側の半分）がケース３１の内部に位置し、二次側回路が含まれる部位（パッケージのフォトトランジスタ側の半分）がケース３１の外部に突出（露出）するように、ケース３１に対してフォトカプラ４４を配置する。また、ケース３１には開口部（孔）３１ａが形成され、電流電圧変換回路４１は、この開口部３１ａを介して検出電極１２と接続されている。
【００２８】
電流電圧変換回路４１は、一例として、図２に示すように、非反転入力端子（第１の入力端子）が抵抗４１ａを介してケース３１に接続されると共に、反転入力端子（第２の入力端子）が検出電極１２に接続され、かつ抵抗４１ｂが帰還回路として反転入力端子と出力端子との間に接続された第１演算増幅器４１ｃを備えて構成されている。この電流電圧変換回路４１は、第１演算増幅器４１ｃが後述する正電圧Ｖｆ＋および負電圧Ｖｆ−の供給を受けて作動して、測定対象電線４の交流電圧Ｖ１とケース３１の電圧（基準電圧）との電位差Ｖｄｉに起因して、この電位差Ｖｄｉに応じた電流値で測定対象電線４と検出電極１２との間（具体的には、検出電極１２と抵抗４１ｄとを含む経路）に流れる検出電流（以下、電流信号ともいう）Ｉを検出電圧信号Ｖ２に変換して出力する。この場合、検出電圧信号Ｖ２は、その振幅が電流信号Ｉの振幅に比例して変化する。
【００２９】
積分回路４２は、一例として、非反転入力端子が抵抗４２ａを介してケース３１に接続されると共に、反転入力端子が入力抵抗４２ｂを介して第１演算増幅器４１ｃの出力端子に接続され、かつコンデンサ４２ｃが帰還回路として反転入力端子と出力端子との間に接続された第２演算増幅器４２ｄを備えて構成されている。この積分回路４２は、第２演算増幅器４２ｄが正電圧Ｖｆ＋および負電圧Ｖｆ−の供給を受けて作動して、検出電圧信号Ｖ２を積分することにより、測定対象電線４の交流電圧Ｖ１とケース３１の電圧（基準電圧）との電位差Ｖｄｉに比例して電圧値が変化する積分信号Ｖ３を生成して出力する。なお、積分回路４２は、上記構成に代えて、ローパスフィルタで構成することもできる。
【００３０】
駆動回路４３は、フォトカプラ４４と共に積分回路４２の後段、つまり積分回路４２と電圧生成部５４との間に配置されている。また、駆動回路４３は、一例としてベース端子が入力抵抗４３ａを介して第２演算増幅器４２ｄの出力端子に接続され、コレクタ端子がフォトカプラ４４に接続され、かつエミッタ端子が負電圧Ｖｆ−に接続されたトランジスタ（本例では一例としてＮＰＮ型のバイポーラトランジスタ）４３ｂで構成されている。フォトカプラ４４は、本発明における絶縁回路の一例である光絶縁素子に含まれるものであって、その一次側回路としての発光ダイオードは、カソード端子がトランジスタ４３ｂのコレクタ端子に接続され、アノード端子が正電圧Ｖｆ＋に接続されている。また、フォトカプラ４４の二次側回路としてのフォトトランジスタは、配線Ｗ１を介して本体ユニット３の後述する抵抗５３と直列に接続されている。この構成により、フォトカプラ４４が駆動回路４３で駆動されてリニア領域で作動することにより、積分信号Ｖ３の電圧値に応じて（ほぼ比例して）フォトカプラ４４におけるフォトトランジスタの抵抗値が変化する。したがって、このフォトカプラ４４が、この抵抗５３と相俟って、積分回路４２から入力した積分信号Ｖ３を、この積分信号Ｖ３と電気的に絶縁された新たな積分信号Ｖ３ａに変換する。また、フォトカプラ４４に代えて、同じ光絶縁素子である光ＭＯＳ−ＦＥＴを使用することもできる。この場合、光ＭＯＳ−ＦＥＴは、その一次側回路としての発光ダイオードが上記したフォトカプラ４４の発光ダイオードと同様にしてトランジスタ４３ｂ等に接続され、その二次側回路としてのＦＥＴ対が配線Ｗ１を介して本体ユニット３と接続される。
【００３１】
電流測定部３３は、正電圧Ｖｆ＋および負電圧Ｖｆ−の供給を受けて作動する不図示のＡ／Ｄ変換回路および絶縁回路（電圧検出部３２と同様のフォトカプラなどで構成された回路）を備えて構成されている。この場合、Ａ／Ｄ変換回路が、検出コイル１４から出力された電流検出信号Ｓｉを入力して、測定対象電線４に流れる電流Ｉ１の電流値を示す電流データＤｉに変換して出力する。絶縁回路は、この電流データＤｉを電圧検出部３２の絶縁回路と同様にして電気的に分離して本体ユニット３に出力する。後述するように正電圧Ｖｆ＋および負電圧Ｖｆ−は、コンバータ５２により、本体ユニット３のグランドＧ１、正電圧Ｖｄｄおよび負電圧Ｖｓｓと電気的に分離された状態で生成される。また、コンバータ５２の内部グランドが、電圧生成部５４から出力される電圧信号Ｖ４が印加されるケース３１に接続される。したがって、この構成により、ケース３１内に配設された電圧検出部３２および電流測定部３３は、本体ユニット３のグランドＧ１からフローティングされた状態で作動する。なお、電流測定部３３をセンサ本体部６内に配設する構成に代えて、本体ユニット３内に配設する構成とすることもできる。この構成では、検出コイル１４から出力される電流検出信号Ｓｉは、センサ本体部６を介して検出コイル１４と本体ユニット３との間に敷設されたケーブル（不図示）を伝搬して電流測定部３３に入力される構成となるため、センサ本体部６内に配設する構成において必要であった上記の絶縁回路を省略することが可能となる。
【００３２】
本体ユニット３は、本発明における測定装置本体に相当し、図１に示すように、主電源回路５１、ＤＣ／ＤＣコンバータ（以下、単に「コンバータ」ともいう）５２、電流電圧変換用の抵抗５３、電圧生成部５４、電圧計５５、処理部５６および表示部５７を備えている。主電源回路５１は、本体ユニット３の各構成要素５４〜５７を作動させるための正電圧Ｖｄｄおよび負電圧Ｖｓｓ（グランドＧ１の電位を基準として生成される絶対値が同じで、互いの極性の異なる直流電圧）を出力する。コンバータ５２は、一例として互いに電気的に絶縁された一次巻線および二次巻線を有する絶縁型のトランスと、このトランスの一次巻線を駆動する駆動回路と、トランスの二次巻線に誘起される交流電圧を整流平滑する直流変換部（いずれも図示せず）とを備えて、一次側に対して二次側が電気的に絶縁された絶縁型電源として構成されている。このコンバータ５２では、入力した正電圧Ｖｄｄおよび負電圧Ｖｓｓに基づいて駆動回路が作動して、正電圧Ｖｄｄが印加された状態にあるトランスの一次巻線を駆動して二次巻線に交流電圧を誘起させる。また、直流変換部が、この交流電圧を整流して平滑する。これにより、内部基準電位（内部グランド）Ｇ２を基準として、上記電圧（正電圧Ｖｆ＋および負電圧Ｖｆ−）がフローティング状態（グランドＧ１、正電圧Ｖｄｄおよび負電圧Ｖｓｓと電気的に分離された状態）で生成される。このようにして生成された正電圧Ｖｆ＋および負電圧Ｖｆ−は、図２に示すように、上記の内部グランドＧ２がケース３１に電気的に接続された状態で、クランプ式センサ２に供給される。なお、正電圧Ｖｆ＋および負電圧Ｖｆ−は、絶対値がほぼ同一で、極性が互いに異なる直流電圧として生成される。
【００３３】
抵抗５３は、一端が正電圧Ｖｄｄに接続されると共に、他端がフォトカプラ４４におけるフォトトランジスタのコレクタ端子に接続されている。これにより、抵抗５３とフォトトランジスタとが正電圧Ｖｄｄと負電圧Ｖｓｓとの間に直列に接続された状態となる。このため、フォトトランジスタの抵抗値が積分信号Ｖ３の電圧値に応じて変化したときには、正電圧Ｖｄｄおよび負電圧Ｖｓｓの電位差（Ｖｄｄ−Ｖｓｓ）が抵抗５３の抵抗値とフォトトランジスタの抵抗値とで分圧されることにより、上記した積分信号Ｖ３ａがフォトトランジスタのコレクタ端子に発生する。
【００３４】
電圧生成部５４は、積分信号Ｖ３ａを入力して増幅することにより、電圧信号Ｖ４（つまり基準電圧）を生成して、ケース３１に印加する。この場合、電圧生成部５４は、クランプ式センサ２のケース３１、検出電極１２、電流電圧変換回路４１、積分回路４２、駆動回路４３およびフォトカプラ４４と共にフィードバックループを形成して、電位差Ｖｄｉを減少させるように積分信号Ｖ３ａを増幅する増幅動作を行うことにより、電圧信号Ｖ４を生成する。本例では、一例として、電圧生成部５４は、交流増幅回路５４ａ、位相補償回路５４ｂおよび昇圧回路５４ｃを備え、本発明における電圧生成回路を構成する。ここで、交流増幅回路５４ａは、積分信号Ｖ３ａを入力して増幅することにより、電圧信号Ｖ４ａを生成する。この場合、交流増幅回路５４ａは、積分信号Ｖ３ａの電圧値についての絶対値の増加・減少に対応して、電圧値の絶対値が変化する電圧信号Ｖ４ａを増幅動作によって生成する。位相補償回路５４ｂは、フィードバック制御動作の安定化（発振防止）を図るため、電圧信号Ｖ４ａを入力してその位相を調整して電圧信号Ｖ４ｂとして出力する。昇圧回路５４ｃは、一例として昇圧トランスを用いて構成されて、電圧信号Ｖ４ｂを所定の倍率で昇圧することにより（極性は変えずに絶対を増加させることにより）、電圧信号Ｖ４を生成してケース３１に印加する。電圧計５５は、グランドＧ１の電位を基準として電圧信号Ｖ４を測定すると共に、その電圧値をディジタルデータに変換して電圧データＤｖとして外部に出力する。
【００３５】
処理部５６は、ＣＰＵおよびメモリ（いずれも図示せず）を備えて構成されて、電流測定部３３から出力される電流データＤｉに基づいて測定対象電線４に流れる電流Ｉ１を算出する電流算出処理、電圧計５５から出力される電圧データＤｖに基づいて測定対象電線４の交流電圧Ｖ１を算出する電圧算出処理、各データＤｉ，Ｄｖに基づいて測定対象電線４から供給される電力Ｗを算出する電力算出処理、および電流データＤｉに基づいて電流Ｉ１に含まれている高調波Ｄｈｉと電圧データＤｖに基づいて交流電圧Ｖ１に含まれている高調波Ｄｈｖとを算出する高調波算出処理を実行する。また、処理部５６は、各処理で算出した電流Ｉ１、交流電圧Ｖ１、電力Ｗおよび各高調波Ｄｈｉ，Ｄｈｖを表示部５７に表やグラフの形式で表示させる。表示部５７は、一例として、液晶ディスプレイなどのモニタ装置で構成されているが、プリンタなどの印字装置で構成することもできる。
【００３６】
次いで、電力測定装置１による電力Ｗ等の測定動作について説明する。
【００３７】
まず、測定対象電線４にクランプ式センサ２のクランプ部５をクランプさせる。この際に、クランプ式センサ２を手で掴んで、測定対象電線４にクランプ部５をクランプさせるが、指（例えば親指）を第２操作レバー１８に掛ける前の状態では、図３に示すように、バネ１９によって第１操作レバー１７がセンサ本体部６から突出する方向に付勢され、かつバネ２０によって第２操作レバー１８が第１操作レバー１７から離反する方向に付勢されている。このため、バネ１９の付勢力により、可動センサアーム１５が固定センサアーム１３方向に回動して、その他端部（同図中の左端部）が固定センサアーム１３の他端部（同図中の左端部）と接触した状態となっている。また、バネ２０の付勢力により、押さえアーム１６も固定センサアーム１３方向に回動して、その他端部（同図中の左端部）が固定センサアーム１３の内周面における中間部位と接触した状態となっている。
【００３８】
このため、指を第２操作レバー１８に掛けて、開口部６ａから突出している第２操作レバー１８および第１操作レバー１７をセンサ本体部６の内部に押し込む。これにより、各バネ１９，２０の付勢力に抗して、可動センサアーム１５および押さえアーム１６が固定センサアーム１３から離反する方向に回動して、クランプ部５は、図４に示す状態、すなわち、固定センサアーム１３および可動センサアーム１５の他端部同士が離間し、かつ固定センサアーム１３と押さえアーム１６とが離間して、測定対象電線４をクランプ可能な状態（開状態）に移行する。
【００３９】
次いで、測定対象電線４を固定センサアーム１３および可動センサアーム１５間に導入し、第２操作レバー１８に掛けていた指を第２操作レバー１８から離す。これにより、バネ１９から第１操作レバー１７に加わる付勢力により、可動センサアーム１５が固定センサアーム１３方向に回動して、可動センサアーム１５の他端部が固定センサアーム１３の他端部と当接する（クランプ部５が開状態から閉状態に移行する）。また、バネ２０から第２操作レバー１８に加わる付勢力により、押さえアーム１６が固定センサアーム１３方向に回動する。この際に、固定センサアーム１３および可動センサアーム１５間に導入された測定対象電線４は、図１，３に示すように、押さえアーム１６によって固定センサアーム１３における検出電極１２の配設位置の近傍に押し付けられる。このように、測定対象電線４を常に固定センサアーム１３における検出電極１２の配設位置の近傍に押さえアーム１６で押し付けることができるため、固定センサアーム１３と可動センサアーム１５と間で測定対象電線４が自由に移動可能な状態と比較して、測定対象電線４の交流電圧Ｖ１を測定する際に重要となる測定対象電線４と検出電極１２との間、具体的には測定対象電線４の芯線４ａと検出電極１２との間に形成される静電容量Ｃ０の容量値が大きく変動する事態が十分に回避されている。
【００４０】
この場合、静電容量Ｃ０の容量値は、検出電極１２と測定対象電線４の芯線との距離に反比例して変化するが、クランプ式センサ２を測定対象電線４にクランプし終えた後は、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）。また、静電容量Ｃ０の容量値が一般的に極めて小さい（例えば数ｐＦ〜数十ｐＦ程度）ため、測定対象電線４の交流電圧Ｖ１の周波数が数百Ｈｚ程度であったとしても、測定対象電線４と検出電極１２との間のインピーダンスが十分に大きな値（数ＭΩ）となる。このため、この電力測定装置１のクランプ式センサ２では、測定対象電線４の交流電圧Ｖ１とケース３１の電圧（電圧信号Ｖ４の電圧）とが大きく異なる場合（電位差Ｖｄｉが大きい場合）においても、電流電圧変換回路４１を構成する第１演算増幅器４１ｃに入力耐圧の低い安価な製品を使用することができ、この構成においても、電位差Ｖｄｉによる第１演算増幅器４１ｃの破壊が回避されている。
【００４１】
次いで、電力測定装置１の起動状態において、測定対象電線４の交流電圧Ｖ１と、ケース３１の電圧（基準電圧。電圧信号Ｖ４の電圧）との電位差Ｖｄｉが増加しているとき（例えば、交流電圧Ｖ１の上昇に起因して電位差Ｖｄｉが増加しているとき）には、クランプ式センサ２の電圧検出部３２では、測定対象電線４から検出電極１２を介して電流電圧変換回路４１に流れ込む（流入する）電流信号Ｉの電流量が増加する。この場合、電流電圧変換回路４１は、出力している検出電圧信号Ｖ２の電圧値を低下させる。積分回路４２では、この検出電圧信号Ｖ２の低下に起因して、第２演算増幅器４２ｄの出力端子からコンデンサ４２ｃを介して反転入力端子に向けて流れる電流が増加する。このため、積分回路４２は、積分信号Ｖ３の電圧を上昇させる。また、この積分信号Ｖ３の電圧上昇に伴い、駆動回路４３のトランジスタ４３ｂが深いオン状態に移行する。これにより、フォトカプラ４４では、その発光ダイオードに流れる電流が増加し、フォトトランジスタの抵抗が減少する。したがって、抵抗５３の抵抗値とフォトトランジスタの抵抗値とで電位差（Ｖｄｄ−Ｖｓｓ）が分圧されて生成される積分信号Ｖ３ａは、その電圧値が低下する。
【００４２】
本体ユニット３では、電圧生成部５４が、この積分信号Ｖ３ａに基づいて、生成している電圧信号Ｖ４の電圧値を上昇させる。この電力測定装置１では、このようにしてフィードバックループを構成する電流電圧変換回路４１、積分回路４２、駆動回路４３、フォトカプラ４４および電圧生成部５４が、測定対象電線４の交流電圧Ｖ１の上昇を検出して、電圧信号Ｖ４の電圧値を上昇させるフィードバック制御動作を実行することにより、ケース３１の電圧（電圧信号Ｖ４の電圧）を交流電圧Ｖ１に追従させる。
【００４３】
また、交流電圧Ｖ１の低下に起因して電位差Ｖｄｉが増加したときには、検出電極１２を介して電流電圧変換回路４１から測定対象電線４に流れ出る（流出する）電流信号Ｉの電流量が増加する。この際には、フィードバックループを構成する電流電圧変換回路４１等が上記のフィードバック制御動作とは逆の動作でのフィードバック制御動作を実行して、電圧信号Ｖ４の電圧を低下させることにより、ケース３１の電圧（電圧信号Ｖ４の電圧）を交流電圧Ｖ１に追従させる。このようにして、電力測定装置１では、ケース３１の電圧（電圧信号Ｖ４の電圧）を交流電圧Ｖ１に追従させるフィードバック制御動作が短時間に実行されて、ケース３１の電圧（第１演算増幅器４１ｃのバーチャルショートにより、検出電極１２の電圧でもある）が交流電圧Ｖ１に一致させられる（収束させられる）。電圧計３５は、電圧信号Ｖ４の電圧値をリアルタイムで計測して、その電圧値を示す電圧データＤｖを出力する。また、電圧信号Ｖ４は、測定対象電線４の交流電圧Ｖ１に一旦収束した後は、フィードバックループを構成する各構成要素が上記のように動作することにより、交流電圧Ｖ１の変動に追従する。したがって、測定対象電線４の交流電圧Ｖ１を示す電圧データＤｖが電圧計５５から連続して出力される。
【００４４】
一方、クランプ式センサ２の電流測定部３３は、測定対象電線４に流れる電流Ｉ１を検出コイル１４を介して検出して、電流Ｉ１の電流値を示す電流データＤｉに変換して出力する。
【００４５】
処理部５６は、電圧計５５から出力された電圧データＤｖ、および電流測定部３３から出力された電流データＤｉを入力してメモりに記憶する。次いで、処理部５６は、電流算出処理、電圧算出処理、電力算出処理および高調波算出処理を順次実行して、電圧データＤｖに基づいて測定対象電線４の交流電圧Ｖ１を、電流データＤｉに基づいて測定対象電線４に流れる電流Ｉ１を、各データＤｉ，Ｄｖに基づいて測定対象電線４から供給される電力Ｗおよび高調波Ｄｈｉ，Ｄｈｖをそれぞれ算出してメモリに記憶する。最後に、処理部５６は、メモリに記憶されている測定結果（交流電圧Ｖ１、電流Ｉ１、電力Ｗおよび高調波Ｄｈｉ，Ｄｈｖ）を表示部５７に表示させる。これにより、電力測定装置１による電力Ｗ等の測定が完了する。
【００４６】
このように、この電力測定装置１では、クランプ式センサ２のクランプ部５で測定対象電線４をクランプした状態において、測定対象電線４と検出電極１２との間に形成されている静電容量Ｃ０および検出電極１２を介して、交流電圧Ｖ１および電圧信号Ｖ４（基準電圧）の電位差に応じた電流値で測定対象電線４と電流電圧変換回路４１との間で流れる電流信号Ｉを電流電圧変換回路４１で検出電圧信号Ｖ２に変換し、この検出電圧信号Ｖ２（具体的には、検出電圧信号Ｖ２と基準電圧との電位差に基づいて流れる電流）を積分回路４２で積分して、検出電極１２の電圧（ケース３１の電圧）と測定対象電線４の交流電圧Ｖ１との電位差Ｖｄｉに応じて振幅が変化する積分信号Ｖ３を生成し、この積分信号Ｖ３をフォトカプラ４４を用いて電気的に絶縁された積分信号Ｖ３ａに変換し、この積分信号Ｖ３ａに基づいて電圧生成部５４が電圧信号Ｖ４を生成してケース３１に印加する。
【００４７】
したがって、この電力測定装置１によれば、従来の構成とは異なり、可変容量回路およびその駆動回路を不要とすることができるため、電圧検出部３２の回路構成を簡略化することができる。また、測定対象電線４と検出電極１２との間に形成されている静電容量Ｃ０の容量値が一般的に極めて小さい（例えば数ｐＦ〜数十ｐＦ程度）ため、測定対象電線４と検出電極１２との間のインピーダンスが十分に大きな値（数ＭΩ）とすることができる結果、電流電圧変換回路４１を構成する第１演算増幅器４１ｃに入力耐圧の低い安価な製品を使用したとしても、電位差Ｖｄｉによる第１演算増幅器４１ｃの破壊を回避することができる。さらに、電力測定装置１によれば、測定対象電線４をクランプ可能に構成されてこの測定対象電線４に流れる電流Ｉ１を検出するためのクランプ部５に、測定対象電線４の交流電圧Ｖ１を非接触で測定するための検出電極１２が配設されているため、電圧測定プローブと電流測定プローブとが別々になっている構成とは異なり、１回のクランプ操作で測定対象電線４に流れる電流Ｉ１および測定対象電線４の交流電圧Ｖ１を検出可能な状態とすることができる。したがって、測定作業を大幅に簡略化することができる。
【００４８】
また、この電力測定装置１によれば、絶縁回路としてフォトカプラ４４を使用したことにより、電流電圧変換回路４１と、その後段の回路とを任意の部位で簡易に電気的に絶縁する（分離する）ことができる。また、フォトカプラ４４の周波数特性が広い周波数範囲に亘って良好なため、広い周波数範囲に亘る測定対象電線４の交流電圧Ｖ１を精度良く測定することができ、交流電圧Ｖ１に基づいて算出される電力Ｗおよび交流電圧Ｖ１に含まれている高調波についても精度良く測定することができる。なお、フォトカプラ４４等の光絶縁素子に代えてトランス（例えばパルストランス）を絶縁回路として使用することもできるし、フォトカプラ４４とトランスとを並列に接続して絶縁回路を構成することもできる。この構成においては、トランスの一次巻線が絶縁回路の一次側回路として機能し、二次巻線が二次側回路として機能する。この場合、前者の構成では、一般的にトランスがフォトカプラ４４よりも高い周波数域で良好な周波数特性を有しているため、交流電圧Ｖ１の周波数が高い周波数に限定されているときには、トランスを使用することで、交流電圧Ｖ１および交流電圧Ｖ１に含まれている高調波を精度良く測定することができる。また、後者の構成では、低周波数域側ではフォトカプラ４４が主として作動し、高周波数域側ではトランスが主として作動することにより、絶縁回路の周波数特性を広帯域化することができる結果、一層広い周波数範囲に亘る測定対象電線４の交流電圧Ｖ１、および交流電圧Ｖ１に含まれている高調波を精度良く測定することができる。電流測定部３３でも、上記したように絶縁回路（フォトカプラ）を用いて電流データＤｉを電気的に絶縁した状態で本体ユニット３に出力するため、電圧検出部３２と同様の作用効果を奏することができる。
【００４９】
また、この電力測定装置１では、測定対象電線４を取り囲む閉磁路を形成する磁気コア１１ａ，１１ｂを有してクランプ部５が構成され、磁気コア１１ａ，１１ｂ（閉磁路）を通過する磁束の変化に基づいて電流Ｉ１を検出する検出コイル１４を備えている。したがって、この電力測定装置１によれば、クランプ部５の磁気コア１１ａ，１１ｂによって漏れの少ない状態で磁束を検出コイル１４へ誘導できるため、検出コイル１４において磁束の変化に基づいて高精度で電流を検出することができる。
【００５０】
また、この電力測定装置１では、一端部が可動センサアーム１５の一端部と共にセンサ本体部６に回動自在に取り付けられた状態で、固定センサアーム１３と可動センサアーム１５との間に押さえアーム１６が配設されている。したがって、この電力測定装置１によれば、固定センサアーム１３と可動センサアーム１５とによってクランプされた測定対象電線４を押さえアーム１６の他端部で固定センサアーム１３における検出電極１２の配設位置の近傍に押さえ付けることができる。このため、固定センサアーム１３と可動センサアーム１５と間で測定対象電線４が自由に移動可能な状態で測定対象電線４をクランプする構成と比較して、測定対象電線４の交流電圧Ｖ１を非接触で測定するときに重要となる測定対象電線４（具体的には測定対象電線４の芯線４ａ）と検出電極１２との間に形成される静電容量Ｃ０の容量値の変動を低減することができ、これにより、測定対象電線４の交流電圧Ｖ１を非接触で精度良く測定できる結果、電力Ｗについても高精度で測定することができる。
【００５１】
なお、本発明は、上記の構成に限定されない。例えば、上記したクランプ式センサ２では、検出コイル１４を磁気コア１１ｂに巻回して可動センサアーム１５内に配設しているが、磁気コア１１ａに巻回して固定センサアーム１３内に配設することもできる。また、一対のセンサアームのうちの一方を固定センサアーム１３としてセンサ本体部６に固定する構成としたが、図示はしないが、一対のセンサアームの双方を可動センサアーム１５と同様の構成の可動センサアームとすることもできる。また、一端部がセンサ本体部６に固定されると共に検出電極１２が内部に配設された固定センサアーム１３と、一端部がセンサ本体部６に回動自在に取り付けられて他端部が固定センサアーム１３の他端部に対して接離可能に構成された可動センサアーム１５とを備えた例について説明したが、図示はしないが、一端部がセンサ本体部６に固定されると共に磁気コア１１ａが内部に配設された固定センサアーム１３と、磁気コア１１ｂおよび検出電極１２が内部に配設されると共に一端部がセンサ本体部６に回動自在に取り付けられて他端部が固定センサアーム１３の他端部に対して接離可能に構成された可動センサアーム１５と、一端部が可動センサアーム１５の一端部と共にセンサ本体部６に回動自在に取り付けられて固定センサアーム１３と可動センサアーム１５との間に配設され、固定センサアーム１３と可動センサアーム１５とによってクランプされた測定対象電線４を他端部で可動センサアーム１５における検出電極１２の配設位置の近傍に押さえ付ける押さえアーム１６とを備えてクランプ部５を構成することもできる。また、各磁気コア１１ａ，１１ｂによって測定対象電線４を取り囲むように形成される閉磁路内の磁束の変化を検出コイル１４で検出する構成に代えて、ホール素子などの磁電変換素子を本発明における電流検出部の一部として使用して検出する構成とすることもできる。また、磁気コア１１ａ，１１ｂを使用せずに、検出コイル１４を空芯コイルとして構成して、両センサアーム１３，１５内に配設する構成とすることもできる。
【００５２】
また、検出電極１２を固定センサアーム１３および可動センサアーム１５のいずれか一方に配設する例について説明したが、図示はしないが、一端部がセンサ本体部６に固定されると共に磁気コア１１ａが内部に配設された固定センサアーム１３と、磁気コア１１ｂが内部に配設されると共に一端部がセンサ本体部６に回動自在に取り付けられて他端部が固定センサアーム１３の他端部に対して接離可能に構成された可動センサアーム１５と、検出電極１２が内部に配設されると共に一端部が可動センサアーム１５の一端部と共にセンサ本体部６に回動自在に取り付けられて固定センサアーム１３と可動センサアーム１５との間に配設され、固定センサアーム１３と可動センサアーム１５とによってクランプされた測定対象電線４を他端部で固定センサアーム１３および可動センサアーム１５のいずれか一方に押さえ付ける押さえアーム１６とを備えてクランプ部５を構成することもできる。
【００５３】
また、上記のクランプ式センサ２では、測定対象電線４のクランプおよび開放を容易に行えるようにするため、分割された２つの磁気コア１１ａ，１１ｂを用いて、クランプ部５を閉状態から開状態へ、また開状態から閉状態へ移行可能な構成としたが、２つの分割された磁気コア１１ａ，１１ｂに代えて、図５に示すクランプ式センサ２Ａのように、１つのトロイダル型の磁気コア９１を使用して本発明における磁路形成部としてのクランプ部５Ａを構成してもよいし、図６に示すクランプ式センサ２Ｂのように、一部にギャップが存在する磁気コア９２（例えばＵ字状のコア）を使用して本発明における磁路形成部としてのクランプ部５Ｂを構成することもできる。なお、クランプ式センサ２と同一の構成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。
【００５４】
また、例えば、フォトカプラ４４をその駆動回路４３と共に積分回路４２の後段に配置して、積分信号Ｖ３をこの積分信号Ｖ３と電気的に絶縁された積分信号Ｖ３ａに変換する構成を採用した例について上記したが、フォトカプラ４４をその駆動回路４３と共に積分回路４２の前段、すなわち、電流電圧変換回路４１と積分回路４２との間に配置して、検出電圧信号Ｖ２をこの検出電圧信号Ｖ２と電気的に絶縁された新たな検出電圧信号に変換して積分回路４２に出力する構成を採用することもできる。この場合、積分回路４２を構成する第２演算増幅器４２ｄについては、その非反転入力端子が抵抗４２ａを介してケース３１に接続される構成に代えて、非反転入力端子が抵抗４２ａを介して本体ユニット３側の所定電位に接続される構成とする。また、第２演算増幅器４２ｄの電源については、正電圧Ｖｄｄおよび負電圧Ｖｓｓを用いる構成とする。また、前述したようにケース３１で覆うべき部位は、電流電圧変換回路４１からフォトカプラ４４の一次側回路、つまり絶縁回路の一次側回路までの回路となる。このため、絶縁回路の位置を上記のように変更した場合には、絶縁回路の配置に応じてケース３１で覆うべき回路（ケース３１内に収容すべき回路）が変わることになる。例えば、フォトカプラ４４をその駆動回路４３と共に積分回路４２の前段に配置する構成では、電流電圧変換回路４１、駆動回路４３およびフォトカプラ４４の一次側回路をケース３１で覆う構成とする。
【００５５】
また、電流電圧変換回路４１は上記の構成に代えて、図７や図８に示す構成を採用して実現することもできる。なお、図１に示す構成と同一の構成については同一の符号を付して重複する説明を省略し、相違する構成についてのみ説明する。各図に示す電流電圧変換回路４１では、検出電極１２とケース３１（基準電圧の部位）との間に抵抗４１ｄ（検出部）が配置されている。これにより、この抵抗４１ｄで電流信号Ｉを電圧Ｖ５に変換することができ、図７では、この電圧Ｖ５（抵抗４１ｄの両端間に発生する電圧）をバッファ（倍率が１倍の増幅器）として機能する第１演算増幅器４１ｃ（増幅器）が検出電圧信号Ｖ２として出力する。また、図８では、抵抗４１ｄによって電流信号Ｉから変換された電圧Ｖ５を、抵抗４１ｅが追加されて非反転増幅器として機能する第１演算増幅器４１ｃ（増幅器）が検出電圧信号Ｖ２として出力する。したがって、図７，８に示す構成においても、図１に示す構成を採用した電力測定装置１と同様の作用効果を奏することができる。
【００５６】
また、本発明の測定装置を電力測定装置１に適用した例について上記したが、電流Ｉ１および交流電圧Ｖ１のみを測定する電流電圧測定装置としてもよいし、高調波Ｄｈｉ，Ｄｈｖのみを測定する高調波測定装置とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】電力測定装置１の構成図である。
【図２】電力測定装置１のクランプ式センサ２および本体ユニット３の回路図である。
【図３】クランプ式センサ２の構造を説明するための一部切欠き正面図である（閉状態（クランプ状態））。
【図４】クランプ式センサ２の構造を説明するための正面図である（開状態（非クランプ状態））。
【図５】クランプ式センサ２Ａの構造を説明するための正面図である。
【図６】クランプ式センサ２Ｂの構造を説明するための正面図である。
【図７】電流電圧変換回路４１の他の構成を示す電圧検出部３２の回路図である。
【図８】電流電圧変換回路４１の他の構成を示す電圧検出部３２の回路図である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 電力測定装置
２，２Ａ，２Ｂ クランプ式センサ
３ 本体ユニット
４ 測定対象電線
５，５Ａ，５Ｂ クランプ部
６ センサ本体部
１１ａ，１１ｂ，９１，９２ 磁気コア
１２ 検出電極
１３ 固定センサアーム
１５ 可動センサアーム
１６ 押さえアーム
４１ 電流電圧変換回路
４２ 積分回路
４４ フォトカプラ
５４ 電圧生成部
Ｉ１ 電流
Ｖ１ 交流電圧
Ｖ２ 検出電圧信号
Ｖ３，Ｖ３ａ 積分信号
Ｖｄｉ 電位差
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象電線に流れる電流と測定対象電線の交流電圧とを検出し得るクランプ式センサを備えた測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本願発明者は、この種の測定装置として、下記の各特許文献に記載されている測定装置を提案している。これらの測定装置は、特に駆動回路で駆動されてその容量を変化させる可変容量回路を用いることによって測定対象電線の電圧を検出する構成を共通の基本構成としている。
【特許文献１】特開２００７−１４７４１９号公報（第８−９頁、第１２図）
【特許文献２】特開２００７−１６３４１４号公報（第８−９頁、第７−８図）
【特許文献３】特開２００７−１６３４１５号公報（第９−１０頁、第１０−１１図）
【特許文献４】特開２００７−１９５１３７号公報（第１２−１３頁、第１５−１６図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、上記のクランプ式センサを備えた測定装置には、以下のような解決すべき課題がある。すなわち、このクランプ式センサでは、上記したように、測定対象電線の電圧を測定する電圧検出部において可変容量回路およびその駆動回路を必要とするため、電圧検出部の回路構成が複雑になって製品コストが上昇するという解決すべき課題が存在している。また、電圧測定プローブと電流測定プローブとが別々になっているため、測定に際して電圧測定プローブおよび電流測定プローブをそれぞれ測定対象電線にクランプさせる必要があり、測定作業が煩雑であるという課題も存在している。
【０００４】
本発明は、上記の課題を解決すべくなされたものであり、測定対象電線の電圧検出部を簡易化し、かつ測定作業を簡略化し得る測定装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成すべく請求項１記載の測定装置は、測定対象電線をクランプ可能に構成されると共に当該測定対象電線に流れる電流を検出するためのクランプ部、および当該クランプ部に配設されて当該測定対象電線の交流電圧を検出するための検出電極を備えているクランプ式センサと、測定装置本体とを有する測定装置であって、前記クランプ式センサは、第１の入力端子が基準電圧に規定されると共に、第２の入力端子が前記検出電極に直接または間接に接続されて、当該検出電極と当該第２の入力端子に接続された帰還回路とを含む経路において前記測定対象電線の前記交流電圧と当該基準電圧との電位差に応じた電流値で流れる検出電流を検出電圧信号に変換して出力する演算増幅器を有する電流電圧変換回路と、前記検出電圧信号を積分して前記電位差に応じて振幅が変化する積分信号を出力する積分回路と、当該積分回路の前段または後段に配設されて、前記検出電圧信号および前記積分信号のうちの一方を入力すると共に電気的に絶縁して出力する絶縁回路とを備え、前記測定装置本体は、前記電位差が減少するように前記積分信号に基づく信号を増幅して前記基準電圧を生成する電圧生成回路を備えている。
【０００６】
また、請求項２記載の測定装置は、測定対象電線をクランプ可能に構成されると共に当該測定対象電線に流れる電流を検出するためのクランプ部、および当該クランプ部に配設されて当該測定対象電線の交流電圧を検出するための検出電極とを備えているクランプ式センサと、測定装置本体とを有する測定装置であって、前記クランプ式センサは、前記検出電極と基準電圧の部位との間に配設されると共に前記測定対象電線の前記交流電圧と当該基準電圧との電位差に応じた電流値で流れる検出電流を電圧信号に変換する検出部、および当該電圧信号をインピーダンス変換して検出電圧信号として出力する増幅器を有する電流電圧変換回路と、前記検出電圧信号を積分して前記電位差に応じて振幅が変化する積分信号を出力する積分回路と、当該積分回路の前段または後段に配設されて、前記検出電圧信号および前記積分信号のうちの一方を入力すると共に電気的に絶縁して出力する絶縁回路とを備え、前記測定装置本体は、前記電位差が減少するように前記積分信号に基づく信号を増幅して前記基準電圧を生成する電圧生成回路を備えている。
【０００７】
また、請求項３記載の測定装置は、請求項１または２記載の測定装置において、前記絶縁回路は、光絶縁素子および／またはトランスを備えて構成されている。
【０００８】
また、請求項４記載の測定装置は、請求項１から３のいずれかに記載の測定装置において、前記クランプ部は前記測定対象電線を取り囲む磁路形成部を有して構成され、前記磁路形成部を通過する磁束の変化に基づいて前記電流を検出する電流検出部を備えている
【０００９】
また、請求項５記載の測定装置は、請求項４記載の測定装置において、前記クランプ式センサは、前記電流電圧変換回路、前記積分回路および前記絶縁回路が内部に配設されたセンサ本体部を備え、前記クランプ部は、一端部が前記センサ本体部に固定されると共に前記検出電極が内部に配設された固定センサアームと、一端部が前記センサ本体部に回動自在に取り付けられて他端部が前記固定センサアームの他端部に対して接離可能に構成された可動センサアームと、一端部が当該可動センサアームの前記一端部と共に前記センサ本体部に回動自在に取り付けられて前記固定センサアームと前記可動センサアームとの間に配設され、当該固定センサアームと当該可動センサアームとによってクランプされた前記測定対象電線を他端部で当該固定センサアームにおける前記検出電極の配設位置の近傍に押さえ付ける押さえアームとを備えている。
【００１０】
また、請求項６記載の測定装置は、請求項４記載の測定装置において、前記クランプ式センサは、前記電流電圧変換回路、前記積分回路および前記絶縁回路が内部に配設されたセンサ本体部を備え、前記クランプ部は、一端部が前記センサ本体部に固定された固定センサアームと、前記検出電極が内部に配設されると共に一端部が前記センサ本体部に回動自在に取り付けられて他端部が前記固定センサアームの他端部に対して接離可能に構成された可動センサアームと、一端部が前記可動センサアームの前記一端部と共に前記センサ本体部に回動自在に取り付けられて前記固定センサアームと前記可動センサアームとの間に配設され、当該固定センサアームと当該可動センサアームとによってクランプされた前記測定対象電線を他端部で当該可動センサアームにおける前記検出電極の配設位置の近傍に押さえ付ける押さえアームとを備えている。
【００１１】
また、請求項７記載の測定装置は、請求項４記載の測定装置において、前記クランプ式センサは、前記電流電圧変換回路、前記積分回路および前記絶縁回路が内部に配設されたセンサ本体部を備え、前記クランプ部は、一端部が前記センサ本体部に固定された固定センサアームと、一端部が前記センサ本体部に回動自在に取り付けられて他端部が前記固定センサアームの他端部に対して接離可能に構成された可動センサアームと、前記検出電極が内部に配設されると共に一端部が前記可動センサアームの前記一端部と共に前記センサ本体部に回動自在に取り付けられて前記固定センサアームと当該可動センサアームとの間に配設され、当該固定センサアームと当該可動センサアームとによってクランプされた前記測定対象電線を他端部で当該固定センサアームおよび当該可動センサアームのいずれか一方に押さえ付ける押さえアームとを備えている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の測定装置では、クランプ式センサのクランプ部で測定対象電線をクランプした状態において、測定対象電線と検出電極との間に形成されている静電容量および検出電極を介して、測定対象電線の交流電圧および基準電圧の電位差に応じた電流値で測定対象電線と電流電圧変換回路との間で流れる電流信号を電流電圧変換回路で検出電圧信号に変換し、この検出電圧信号を積分回路で積分して、検出電極の電圧と測定対象電線の交流電圧との電位差に応じて振幅が変化する積分信号を生成し、検出電圧信号および積分信号のうちの一方を絶縁回路で電気的に絶縁して出力し、電圧生成回路が上記した電位差が減少するように積分信号に基づく信号を増幅して基準電圧を生成する。
【００１３】
したがって、この測定装置によれば、可変容量回路およびその駆動回路を不要とすることができるため、電圧を検出するための電流電圧変換回路等で構成される電圧検出部の回路構成を簡略化することができる。また、測定対象電線と検出電極との間に形成されている静電容量の容量値が一般的に極めて小さい（例えば数ｐＦ〜数十ｐＦ程度）ため、測定対象電線と検出電極との間のインピーダンスが十分に大きな値（数ＭΩ）とすることができる結果、電流電圧変換回路を構成する演算増幅器に入力耐圧の低い安価な製品を使用したとしても、電流電圧変換回路の入力インピーダンスが比較的小さいため、過電圧が印加されにくく、測定対象電線の交流電圧および基準電圧の電位差による演算増幅器が破壊される可能性を大幅に低減することができる。また、ダイオードなどによる保護回路を追加することにより、このような破壊を確実に回避することができる。さらに、この測定装置によれば、測定対象電線をクランプ可能に構成されてこの測定対象電線に流れる電流を検出するためのクランプ部に、測定対象電線の交流電圧を非接触で測定するための検出電極が配設されているため、電圧測定プローブと電流測定プローブとが別々になっている構成とは異なり、１回のクランプ操作で測定対象電線に流れる電流および測定対象電線の交流電圧を検出可能な状態とすることができる。したがって、測定作業を大幅に簡略化することができる。
【００１４】
また、請求項２記載の測定装置によれば、上記の測定装置と同様にして、可変容量回路およびその駆動回路を不要とすることができるため、電圧を検出するための電流電圧変換回路等で構成される電圧検出部の回路構成を簡略化することができると共に、電流電圧変換回路の入力インピーダンスが比較的小さいため、過電圧が印加されにくく、測定対象電線の交流電圧および基準電圧の電位差による電流電圧変換回路が破壊される可能性を大幅に低減することができる。さらに、１回のクランプ操作で測定対象電線に流れる電流および測定対象電線の交流電圧を検出可能な状態とすることができるため、測定作業を大幅に簡略化することができる。
【００１５】
また、請求項３記載の測定装置によれば、絶縁回路として光絶縁素子および／またはトランスを使用したことにより、電流電圧変換回路と、その後段の回路とを任意の部位で簡易に電気的に絶縁する（分離する）ことができる。また、光絶縁素子を使用した場合には、広い周波数範囲に亘って周波数特性が良好なため、広い周波数範囲に亘る測定対象体の交流電圧を精度良く測定することができる。また、トランスを絶縁回路として使用した場合には、一般的にトランスは光絶縁素子よりも高い周波数域で良好な周波数特性を有しているため、交流電圧の周波数が高い周波数に限定されているときには、トランスを使用することで、交流電圧を精度良く測定することができる。また、光絶縁素子およびトランスを並列に接続して絶縁回路を構成した場合には、低周波数域側では光絶縁素子が主として作動し、高周波数域側ではパルストランスが主として作動することにより、絶縁回路の周波数特性を広帯域化することができる結果、一層広い周波数範囲に亘る測定対象体の交流電圧を精度良く測定することができる。
【００１６】
また、請求項４記載の測定装置では、測定対象電線を取り囲む磁路形成部を有してクランプ部が構成され、磁路形成部を通過する磁束の変化に基づいて電流を検出する電流検出部を備えている。したがって、この測定装置によれば、クランプ部の磁路形成部によって漏れの少ない状態で磁束を電流検出部へ誘導できるため、電流検出部において磁束の変化に基づいて高精度で電流を検出することができる。
【００１７】
また、請求項５，６，７記載の測定装置では、一端部が可動センサアームの一端部と共にセンサ本体部に回動自在に取り付けられた状態で、固定センサアームと可動センサアームとの間に押さえアームが配設されてクランプ式センサが構成されている。したがって、この測定装置によれば、固定センサアームと可動センサアームとによってクランプされた測定対象電線を押さえアームの他端部で固定センサアームおよび可動センサアームのいずれか一方に押さえ付けることができる。このため、固定センサアーム、可動センサアームおよび押さえアームのいずれかの測定対象電線が押さえ付けられる部位に検出電極を配設しておくことにより、測定対象電線を検出電極の配設位置の近傍に確実に押さえ付けることができる。このため、固定センサアームと可動センサアームと間で測定対象電線が自由に移動可能な状態で測定対象電線をクランプする構成と比較して、測定対象電線の電圧を非接触で測定するときに重要となる測定対象電線と検出電極との間に形成される静電容量の容量値の変動を低減することができ、これにより、測定対象電線の電圧を非接触で精度良く測定できる結果、電力についても高精度で測定することができる。なお、本明細書において、「非接触で測定」とは、検出電極が測定対象電線の絶縁被覆には接触するが、導体には接触しない状態で測定することを意味する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る測定装置の最良の形態について、一例として電力測定装置に適用した例を挙げて説明する。
【００１９】
最初に、電力測定装置１について、図面を参照して説明する。
【００２０】
電力測定装置１は、図１に示すように、クランプ式センサ２および本体ユニット３を備え、測定対象電線４に流れる電流Ｉ１および測定対象電線４の交流電圧Ｖ１を非接触で測定すると共に、測定した電流Ｉ１および交流電圧Ｖ１に基づいて測定対象電線４を介して送られている電力Ｗを測定可能に構成されている。
【００２１】
クランプ式センサ２は、図１に示すように、クランプ部５およびセンサ本体部６を備えている。この場合、クランプ部５は、測定対象電線４をクランプ可能に構成されて、測定対象電線４に流れる電流Ｉ１を非接触で測定する機能を有している。また、クランプ部５は、測定対象電線４に流れる電流Ｉ１を非接触で測定するための磁気コア１１ａ，１１ｂと、測定対象電線４の交流電圧Ｖ１を非接触で測定するための平板状の検出電極１２とが内部に配設されて構成されている。また、各磁気コア１１ａ，１１ｂは、本発明における磁路形成部であって、同図に示すように、クランプ部５が測定対象電線４をクランプしたときに、測定対象電線４を取り囲んで閉磁路を形成して、測定対象電線４に電流Ｉ１が流れることに起因して測定対象電線４の周囲に発生する磁束を効率よく後述の検出コイル１４に誘導する。
【００２２】
具体的には、クランプ部５は、一端部（同図中の右端部）がセンサ本体部６に固定されると共に、磁気コア１１ａおよび検出電極１２が内部に配設された固定センサアーム１３と、磁気コア１１ｂおよびこの磁気コア１１ｂに巻回された検出コイル１４が内部に配設されると共に一端部（同図中の右端部）がセンサ本体部６に回動自在に取り付けられて他端部（同図中の左端部）が固定センサアーム１３の他端部（同図中の左端部）に対して接離可能に構成された可動センサアーム１５と、一端部が可動センサアーム１５の一端部と共にセンサ本体部６に回動自在に取り付けられて固定センサアーム１３と可動センサアーム１５との間に配設された押さえアーム１６とを備えている。固定センサアーム１３、可動センサアーム１５および押さえアーム１６は、電気的絶縁性を有する合成樹脂材料で形成されている。また、押さえアーム１６は、固定センサアーム１３および可動センサアーム１５よりも全長が短く形成されて、固定センサアーム１３および可動センサアーム１５の内側領域において回動することにより、固定センサアーム１３と可動センサアーム１５とによってクランプされた測定対象電線４をその他端部で固定センサアーム１３における検出電極１２の配設位置の近傍に押さえ付ける機能を有している。
【００２３】
さらに詳細に、センサ本体部６、可動センサアーム１５および押さえアーム１６の構造について図３，４を参照して説明する。可動センサアーム１５の一端部には、可動センサアーム１５とは逆方向に延出する第１操作レバー１７が取り付けられて両者が一体的に構成されている。また、押さえアーム１６の一端部には、押さえアーム１６とは逆方向に延出する第２操作レバー１８が取り付けられて両者が一体的に構成されている。この場合、第１操作レバー１７および第２操作レバー１８は、センサ本体部６の一の側壁（図３，４中の上側の側壁）に設けられた開口部６ａに、開口部６ａを閉塞するようにして配設されている。また、第２操作レバー１８は、第１操作レバー１７を覆った状態で配設されている。
【００２４】
また、第１操作レバー１７は、図３に示すように、センサ本体部６に配設されたバネ（一例として捻りコイルバネ）１９によって、常時、センサ本体部６の開口部６ａから突出する方向に付勢されている。この結果、第１操作レバー１７が取り付けられた可動センサアーム１５は、このバネ１９により、固定センサアーム１３方向に回動するように常時付勢されている。一方、第２操作レバー１８は、図３に示すように、第１操作レバー１７と第２操作レバー１８との間に配設されたバネ（一例としてコイルスプリング）２０によって、常時、第１操作レバー１７から離反する方向（開口部６ａから突出する方向）に付勢されている。この結果、第２操作レバー１８が取り付けられた押さえアーム１６は、このバネ２０により、固定センサアーム１３方向に回動するように常時付勢されている。
【００２５】
検出コイル１４は、本発明における電流検出部の一例であって、クランプ部５が測定対象電線４をクランプしたとき（クランプ部５が閉状態となったとき）に各磁気コア１１ａ，１１ｂによって測定対象電線４を取り囲むように形成される閉磁路内の磁束の変化、すなわち検出コイル１４内を通過する磁束の変化を検出して、測定対象電線４に流れる電流Ｉ１の電流値に応じて振幅が変化する（一例として、電流値に比例して振幅が変化する）電流検出信号Ｓｉ（図１参照）を出力する。
【００２６】
センサ本体部６は、図１に示すように、ケース３１、電圧測定のための電圧検出部３２、および電流測定部３３を備えている。ケース３１は、導電性材料（例えば金属材料）を用いて構成されて、その内部に配設された電圧検出部３２および電流測定部３３に対するガード電極としても機能する。また、ケース３１は、その表面が絶縁被膜ＲＥ１で覆われている。
【００２７】
電圧検出部３２は、図２に示すように、電流電圧変換回路４１、積分回路４２、駆動回路４３およびフォトカプラ４４を備え、ケース３１内に収容されている。これにより、電流電圧変換回路４１からフォトカプラ４４までがケース３１に覆われた構成となっている。なお、ケース３１で覆うべき部位は、電流電圧変換回路４１からフォトカプラ４４の一次側回路（後述する発光ダイオード）まででよい。このため、フォトカプラ４４の二次側回路（後述するフォトトランジスタ）については、ケース３１で覆われない構成とすることもできる。一例として、樹脂材料で一次側回路と二次側回路とが１つのパッケージに封止されて構成されたフォトカプラ４４のような光絶縁素子の場合には、パッケージにおける一次側回路が含まれる部位（パッケージの発光ダイオード側の半分）がケース３１の内部に位置し、二次側回路が含まれる部位（パッケージのフォトトランジスタ側の半分）がケース３１の外部に突出（露出）するように、ケース３１に対してフォトカプラ４４を配置する。また、ケース３１には開口部（孔）３１ａが形成され、電流電圧変換回路４１は、この開口部３１ａを介して検出電極１２と接続されている。
【００２８】
電流電圧変換回路４１は、一例として、図２に示すように、非反転入力端子（第１の入力端子）が抵抗４１ａを介してケース３１に接続されると共に、反転入力端子（第２の入力端子）が検出電極１２に接続され、かつ抵抗４１ｂが帰還回路として反転入力端子と出力端子との間に接続された第１演算増幅器４１ｃを備えて構成されている。この電流電圧変換回路４１は、第１演算増幅器４１ｃが後述する正電圧Ｖｆ＋および負電圧Ｖｆ−の供給を受けて作動して、測定対象電線４の交流電圧Ｖ１とケース３１の電圧（基準電圧）との電位差Ｖｄｉに起因して、この電位差Ｖｄｉに応じた電流値で測定対象電線４と検出電極１２との間（具体的には、検出電極１２と抵抗４１ｄとを含む経路）に流れる検出電流（以下、電流信号ともいう）Ｉを検出電圧信号Ｖ２に変換して出力する。この場合、検出電圧信号Ｖ２は、その振幅が電流信号Ｉの振幅に比例して変化する。
【００２９】
積分回路４２は、一例として、非反転入力端子が抵抗４２ａを介してケース３１に接続されると共に、反転入力端子が入力抵抗４２ｂを介して第１演算増幅器４１ｃの出力端子に接続され、かつコンデンサ４２ｃが帰還回路として反転入力端子と出力端子との間に接続された第２演算増幅器４２ｄを備えて構成されている。この積分回路４２は、第２演算増幅器４２ｄが正電圧Ｖｆ＋および負電圧Ｖｆ−の供給を受けて作動して、検出電圧信号Ｖ２を積分することにより、測定対象電線４の交流電圧Ｖ１とケース３１の電圧（基準電圧）との電位差Ｖｄｉに比例して電圧値が変化する積分信号Ｖ３を生成して出力する。なお、積分回路４２は、上記構成に代えて、ローパスフィルタで構成することもできる。
【００３０】
駆動回路４３は、フォトカプラ４４と共に積分回路４２の後段、つまり積分回路４２と電圧生成部５４との間に配置されている。また、駆動回路４３は、一例としてベース端子が入力抵抗４３ａを介して第２演算増幅器４２ｄの出力端子に接続され、コレクタ端子がフォトカプラ４４に接続され、かつエミッタ端子が負電圧Ｖｆ−に接続されたトランジスタ（本例では一例としてＮＰＮ型のバイポーラトランジスタ）４３ｂで構成されている。フォトカプラ４４は、本発明における絶縁回路の一例である光絶縁素子に含まれるものであって、その一次側回路としての発光ダイオードは、カソード端子がトランジスタ４３ｂのコレクタ端子に接続され、アノード端子が正電圧Ｖｆ＋に接続されている。また、フォトカプラ４４の二次側回路としてのフォトトランジスタは、配線Ｗ１を介して本体ユニット３の後述する抵抗５３と直列に接続されている。この構成により、フォトカプラ４４が駆動回路４３で駆動されてリニア領域で作動することにより、積分信号Ｖ３の電圧値に応じて（ほぼ比例して）フォトカプラ４４におけるフォトトランジスタの抵抗値が変化する。したがって、このフォトカプラ４４が、この抵抗５３と相俟って、積分回路４２から入力した積分信号Ｖ３を、この積分信号Ｖ３と電気的に絶縁された新たな積分信号Ｖ３ａに変換する。また、フォトカプラ４４に代えて、同じ光絶縁素子である光ＭＯＳ−ＦＥＴを使用することもできる。この場合、光ＭＯＳ−ＦＥＴは、その一次側回路としての発光ダイオードが上記したフォトカプラ４４の発光ダイオードと同様にしてトランジスタ４３ｂ等に接続され、その二次側回路としてのＦＥＴ対が配線Ｗ１を介して本体ユニット３と接続される。
【００３１】
電流測定部３３は、正電圧Ｖｆ＋および負電圧Ｖｆ−の供給を受けて作動する不図示のＡ／Ｄ変換回路および絶縁回路（電圧検出部３２と同様のフォトカプラなどで構成された回路）を備えて構成されている。この場合、Ａ／Ｄ変換回路が、検出コイル１４から出力された電流検出信号Ｓｉを入力して、測定対象電線４に流れる電流Ｉ１の電流値を示す電流データＤｉに変換して出力する。絶縁回路は、この電流データＤｉを電圧検出部３２の絶縁回路と同様にして電気的に分離して本体ユニット３に出力する。後述するように正電圧Ｖｆ＋および負電圧Ｖｆ−は、コンバータ５２により、本体ユニット３のグランドＧ１、正電圧Ｖｄｄおよび負電圧Ｖｓｓと電気的に分離された状態で生成される。また、コンバータ５２の内部グランドが、電圧生成部５４から出力される電圧信号Ｖ４が印加されるケース３１に接続される。したがって、この構成により、ケース３１内に配設された電圧検出部３２および電流測定部３３は、本体ユニット３のグランドＧ１からフローティングされた状態で作動する。なお、電流測定部３３をセンサ本体部６内に配設する構成に代えて、本体ユニット３内に配設する構成とすることもできる。この構成では、検出コイル１４から出力される電流検出信号Ｓｉは、センサ本体部６を介して検出コイル１４と本体ユニット３との間に敷設されたケーブル（不図示）を伝搬して電流測定部３３に入力される構成となるため、センサ本体部６内に配設する構成において必要であった上記の絶縁回路を省略することが可能となる。
【００３２】
本体ユニット３は、本発明における測定装置本体に相当し、図１に示すように、主電源回路５１、ＤＣ／ＤＣコンバータ（以下、単に「コンバータ」ともいう）５２、電流電圧変換用の抵抗５３、電圧生成部５４、電圧計５５、処理部５６および表示部５７を備えている。主電源回路５１は、本体ユニット３の各構成要素５４〜５７を作動させるための正電圧Ｖｄｄおよび負電圧Ｖｓｓ（グランドＧ１の電位を基準として生成される絶対値が同じで、互いの極性の異なる直流電圧）を出力する。コンバータ５２は、一例として互いに電気的に絶縁された一次巻線および二次巻線を有する絶縁型のトランスと、このトランスの一次巻線を駆動する駆動回路と、トランスの二次巻線に誘起される交流電圧を整流平滑する直流変換部（いずれも図示せず）とを備えて、一次側に対して二次側が電気的に絶縁された絶縁型電源として構成されている。このコンバータ５２では、入力した正電圧Ｖｄｄおよび負電圧Ｖｓｓに基づいて駆動回路が作動して、正電圧Ｖｄｄが印加された状態にあるトランスの一次巻線を駆動して二次巻線に交流電圧を誘起させる。また、直流変換部が、この交流電圧を整流して平滑する。これにより、内部基準電位（内部グランド）Ｇ２を基準として、上記電圧（正電圧Ｖｆ＋および負電圧Ｖｆ−）がフローティング状態（グランドＧ１、正電圧Ｖｄｄおよび負電圧Ｖｓｓと電気的に分離された状態）で生成される。このようにして生成された正電圧Ｖｆ＋および負電圧Ｖｆ−は、図２に示すように、上記の内部グランドＧ２がケース３１に電気的に接続された状態で、クランプ式センサ２に供給される。なお、正電圧Ｖｆ＋および負電圧Ｖｆ−は、絶対値がほぼ同一で、極性が互いに異なる直流電圧として生成される。
【００３３】
抵抗５３は、一端が正電圧Ｖｄｄに接続されると共に、他端がフォトカプラ４４におけるフォトトランジスタのコレクタ端子に接続されている。これにより、抵抗５３とフォトトランジスタとが正電圧Ｖｄｄと負電圧Ｖｓｓとの間に直列に接続された状態となる。このため、フォトトランジスタの抵抗値が積分信号Ｖ３の電圧値に応じて変化したときには、正電圧Ｖｄｄおよび負電圧Ｖｓｓの電位差（Ｖｄｄ−Ｖｓｓ）が抵抗５３の抵抗値とフォトトランジスタの抵抗値とで分圧されることにより、上記した積分信号Ｖ３ａがフォトトランジスタのコレクタ端子に発生する。
【００３４】
電圧生成部５４は、積分信号Ｖ３ａを入力して増幅することにより、電圧信号Ｖ４（つまり基準電圧）を生成して、ケース３１に印加する。この場合、電圧生成部５４は、クランプ式センサ２のケース３１、検出電極１２、電流電圧変換回路４１、積分回路４２、駆動回路４３およびフォトカプラ４４と共にフィードバックループを形成して、電位差Ｖｄｉを減少させるように積分信号Ｖ３ａを増幅する増幅動作を行うことにより、電圧信号Ｖ４を生成する。本例では、一例として、電圧生成部５４は、交流増幅回路５４ａ、位相補償回路５４ｂおよび昇圧回路５４ｃを備え、本発明における電圧生成回路を構成する。ここで、交流増幅回路５４ａは、積分信号Ｖ３ａを入力して増幅することにより、電圧信号Ｖ４ａを生成する。この場合、交流増幅回路５４ａは、積分信号Ｖ３ａの電圧値についての絶対値の増加・減少に対応して、電圧値の絶対値が変化する電圧信号Ｖ４ａを増幅動作によって生成する。位相補償回路５４ｂは、フィードバック制御動作の安定化（発振防止）を図るため、電圧信号Ｖ４ａを入力してその位相を調整して電圧信号Ｖ４ｂとして出力する。昇圧回路５４ｃは、一例として昇圧トランスを用いて構成されて、電圧信号Ｖ４ｂを所定の倍率で昇圧することにより（極性は変えずに絶対を増加させることにより）、電圧信号Ｖ４を生成してケース３１に印加する。電圧計５５は、グランドＧ１の電位を基準として電圧信号Ｖ４を測定すると共に、その電圧値をディジタルデータに変換して電圧データＤｖとして外部に出力する。
【００３５】
処理部５６は、ＣＰＵおよびメモリ（いずれも図示せず）を備えて構成されて、電流測定部３３から出力される電流データＤｉに基づいて測定対象電線４に流れる電流Ｉ１を算出する電流算出処理、電圧計５５から出力される電圧データＤｖに基づいて測定対象電線４の交流電圧Ｖ１を算出する電圧算出処理、各データＤｉ，Ｄｖに基づいて測定対象電線４から供給される電力Ｗを算出する電力算出処理、および電流データＤｉに基づいて電流Ｉ１に含まれている高調波Ｄｈｉと電圧データＤｖに基づいて交流電圧Ｖ１に含まれている高調波Ｄｈｖとを算出する高調波算出処理を実行する。また、処理部５６は、各処理で算出した電流Ｉ１、交流電圧Ｖ１、電力Ｗおよび各高調波Ｄｈｉ，Ｄｈｖを表示部５７に表やグラフの形式で表示させる。表示部５７は、一例として、液晶ディスプレイなどのモニタ装置で構成されているが、プリンタなどの印字装置で構成することもできる。
【００３６】
次いで、電力測定装置１による電力Ｗ等の測定動作について説明する。
【００３７】
まず、測定対象電線４にクランプ式センサ２のクランプ部５をクランプさせる。この際に、クランプ式センサ２を手で掴んで、測定対象電線４にクランプ部５をクランプさせるが、指（例えば親指）を第２操作レバー１８に掛ける前の状態では、図３に示すように、バネ１９によって第１操作レバー１７がセンサ本体部６から突出する方向に付勢され、かつバネ２０によって第２操作レバー１８が第１操作レバー１７から離反する方向に付勢されている。このため、バネ１９の付勢力により、可動センサアーム１５が固定センサアーム１３方向に回動して、その他端部（同図中の左端部）が固定センサアーム１３の他端部（同図中の左端部）と接触した状態となっている。また、バネ２０の付勢力により、押さえアーム１６も固定センサアーム１３方向に回動して、その他端部（同図中の左端部）が固定センサアーム１３の内周面における中間部位と接触した状態となっている。
【００３８】
このため、指を第２操作レバー１８に掛けて、開口部６ａから突出している第２操作レバー１８および第１操作レバー１７をセンサ本体部６の内部に押し込む。これにより、各バネ１９，２０の付勢力に抗して、可動センサアーム１５および押さえアーム１６が固定センサアーム１３から離反する方向に回動して、クランプ部５は、図４に示す状態、すなわち、固定センサアーム１３および可動センサアーム１５の他端部同士が離間し、かつ固定センサアーム１３と押さえアーム１６とが離間して、測定対象電線４をクランプ可能な状態（開状態）に移行する。
【００３９】
次いで、測定対象電線４を固定センサアーム１３および可動センサアーム１５間に導入し、第２操作レバー１８に掛けていた指を第２操作レバー１８から離す。これにより、バネ１９から第１操作レバー１７に加わる付勢力により、可動センサアーム１５が固定センサアーム１３方向に回動して、可動センサアーム１５の他端部が固定センサアーム１３の他端部と当接する（クランプ部５が開状態から閉状態に移行する）。また、バネ２０から第２操作レバー１８に加わる付勢力により、押さえアーム１６が固定センサアーム１３方向に回動する。この際に、固定センサアーム１３および可動センサアーム１５間に導入された測定対象電線４は、図１，３に示すように、押さえアーム１６によって固定センサアーム１３における検出電極１２の配設位置の近傍に押し付けられる。このように、測定対象電線４を常に固定センサアーム１３における検出電極１２の配設位置の近傍に押さえアーム１６で押し付けることができるため、固定センサアーム１３と可動センサアーム１５と間で測定対象電線４が自由に移動可能な状態と比較して、測定対象電線４の交流電圧Ｖ１を測定する際に重要となる測定対象電線４と検出電極１２との間、具体的には測定対象電線４の芯線４ａと検出電極１２との間に形成される静電容量Ｃ０の容量値が大きく変動する事態が十分に回避されている。
【００４０】
この場合、静電容量Ｃ０の容量値は、検出電極１２と測定対象電線４の芯線との距離に反比例して変化するが、クランプ式センサ２を測定対象電線４にクランプし終えた後は、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）。また、静電容量Ｃ０の容量値が一般的に極めて小さい（例えば数ｐＦ〜数十ｐＦ程度）ため、測定対象電線４の交流電圧Ｖ１の周波数が数百Ｈｚ程度であったとしても、測定対象電線４と検出電極１２との間のインピーダンスが十分に大きな値（数ＭΩ）となる。このため、この電力測定装置１のクランプ式センサ２では、測定対象電線４の交流電圧Ｖ１とケース３１の電圧（電圧信号Ｖ４の電圧）とが大きく異なる場合（電位差Ｖｄｉが大きい場合）においても、電流電圧変換回路４１を構成する第１演算増幅器４１ｃに入力耐圧の低い安価な製品を使用することができ、この構成においても、電位差Ｖｄｉによる第１演算増幅器４１ｃの破壊が回避されている。
【００４１】
次いで、電力測定装置１の起動状態において、測定対象電線４の交流電圧Ｖ１と、ケース３１の電圧（基準電圧。電圧信号Ｖ４の電圧）との電位差Ｖｄｉが増加しているとき（例えば、交流電圧Ｖ１の上昇に起因して電位差Ｖｄｉが増加しているとき）には、クランプ式センサ２の電圧検出部３２では、測定対象電線４から検出電極１２を介して電流電圧変換回路４１に流れ込む（流入する）電流信号Ｉの電流量が増加する。この場合、電流電圧変換回路４１は、出力している検出電圧信号Ｖ２の電圧値を低下させる。積分回路４２では、この検出電圧信号Ｖ２の低下に起因して、第２演算増幅器４２ｄの出力端子からコンデンサ４２ｃを介して反転入力端子に向けて流れる電流が増加する。このため、積分回路４２は、積分信号Ｖ３の電圧を上昇させる。また、この積分信号Ｖ３の電圧上昇に伴い、駆動回路４３のトランジスタ４３ｂが深いオン状態に移行する。これにより、フォトカプラ４４では、その発光ダイオードに流れる電流が増加し、フォトトランジスタの抵抗が減少する。したがって、抵抗５３の抵抗値とフォトトランジスタの抵抗値とで電位差（Ｖｄｄ−Ｖｓｓ）が分圧されて生成される積分信号Ｖ３ａは、その電圧値が低下する。
【００４２】
本体ユニット３では、電圧生成部５４が、この積分信号Ｖ３ａに基づいて、生成している電圧信号Ｖ４の電圧値を上昇させる。この電力測定装置１では、このようにしてフィードバックループを構成する電流電圧変換回路４１、積分回路４２、駆動回路４３、フォトカプラ４４および電圧生成部５４が、測定対象電線４の交流電圧Ｖ１の上昇を検出して、電圧信号Ｖ４の電圧値を上昇させるフィードバック制御動作を実行することにより、ケース３１の電圧（電圧信号Ｖ４の電圧）を交流電圧Ｖ１に追従させる。
【００４３】
また、交流電圧Ｖ１の低下に起因して電位差Ｖｄｉが増加したときには、検出電極１２を介して電流電圧変換回路４１から測定対象電線４に流れ出る（流出する）電流信号Ｉの電流量が増加する。この際には、フィードバックループを構成する電流電圧変換回路４１等が上記のフィードバック制御動作とは逆の動作でのフィードバック制御動作を実行して、電圧信号Ｖ４の電圧を低下させることにより、ケース３１の電圧（電圧信号Ｖ４の電圧）を交流電圧Ｖ１に追従させる。このようにして、電力測定装置１では、ケース３１の電圧（電圧信号Ｖ４の電圧）を交流電圧Ｖ１に追従させるフィードバック制御動作が短時間に実行されて、ケース３１の電圧（第１演算増幅器４１ｃのバーチャルショートにより、検出電極１２の電圧でもある）が交流電圧Ｖ１に一致させられる（収束させられる）。電圧計３５は、電圧信号Ｖ４の電圧値をリアルタイムで計測して、その電圧値を示す電圧データＤｖを出力する。また、電圧信号Ｖ４は、測定対象電線４の交流電圧Ｖ１に一旦収束した後は、フィードバックループを構成する各構成要素が上記のように動作することにより、交流電圧Ｖ１の変動に追従する。したがって、測定対象電線４の交流電圧Ｖ１を示す電圧データＤｖが電圧計５５から連続して出力される。
【００４４】
一方、クランプ式センサ２の電流測定部３３は、測定対象電線４に流れる電流Ｉ１を検出コイル１４を介して検出して、電流Ｉ１の電流値を示す電流データＤｉに変換して出力する。
【００４５】
処理部５６は、電圧計５５から出力された電圧データＤｖ、および電流測定部３３から出力された電流データＤｉを入力してメモりに記憶する。次いで、処理部５６は、電流算出処理、電圧算出処理、電力算出処理および高調波算出処理を順次実行して、電圧データＤｖに基づいて測定対象電線４の交流電圧Ｖ１を、電流データＤｉに基づいて測定対象電線４に流れる電流Ｉ１を、各データＤｉ，Ｄｖに基づいて測定対象電線４から供給される電力Ｗおよび高調波Ｄｈｉ，Ｄｈｖをそれぞれ算出してメモリに記憶する。最後に、処理部５６は、メモリに記憶されている測定結果（交流電圧Ｖ１、電流Ｉ１、電力Ｗおよび高調波Ｄｈｉ，Ｄｈｖ）を表示部５７に表示させる。これにより、電力測定装置１による電力Ｗ等の測定が完了する。
【００４６】
このように、この電力測定装置１では、クランプ式センサ２のクランプ部５で測定対象電線４をクランプした状態において、測定対象電線４と検出電極１２との間に形成されている静電容量Ｃ０および検出電極１２を介して、交流電圧Ｖ１および電圧信号Ｖ４（基準電圧）の電位差に応じた電流値で測定対象電線４と電流電圧変換回路４１との間で流れる電流信号Ｉを電流電圧変換回路４１で検出電圧信号Ｖ２に変換し、この検出電圧信号Ｖ２（具体的には、検出電圧信号Ｖ２と基準電圧との電位差に基づいて流れる電流）を積分回路４２で積分して、検出電極１２の電圧（ケース３１の電圧）と測定対象電線４の交流電圧Ｖ１との電位差Ｖｄｉに応じて振幅が変化する積分信号Ｖ３を生成し、この積分信号Ｖ３をフォトカプラ４４を用いて電気的に絶縁された積分信号Ｖ３ａに変換し、この積分信号Ｖ３ａに基づいて電圧生成部５４が電圧信号Ｖ４を生成してケース３１に印加する。
【００４７】
したがって、この電力測定装置１によれば、従来の構成とは異なり、可変容量回路およびその駆動回路を不要とすることができるため、電圧検出部３２の回路構成を簡略化することができる。また、測定対象電線４と検出電極１２との間に形成されている静電容量Ｃ０の容量値が一般的に極めて小さい（例えば数ｐＦ〜数十ｐＦ程度）ため、測定対象電線４と検出電極１２との間のインピーダンスが十分に大きな値（数ＭΩ）とすることができる結果、電流電圧変換回路４１を構成する第１演算増幅器４１ｃに入力耐圧の低い安価な製品を使用したとしても、電位差Ｖｄｉによる第１演算増幅器４１ｃの破壊を回避することができる。さらに、電力測定装置１によれば、測定対象電線４をクランプ可能に構成されてこの測定対象電線４に流れる電流Ｉ１を検出するためのクランプ部５に、測定対象電線４の交流電圧Ｖ１を非接触で測定するための検出電極１２が配設されているため、電圧測定プローブと電流測定プローブとが別々になっている構成とは異なり、１回のクランプ操作で測定対象電線４に流れる電流Ｉ１および測定対象電線４の交流電圧Ｖ１を検出可能な状態とすることができる。したがって、測定作業を大幅に簡略化することができる。
【００４８】
また、この電力測定装置１によれば、絶縁回路としてフォトカプラ４４を使用したことにより、電流電圧変換回路４１と、その後段の回路とを任意の部位で簡易に電気的に絶縁する（分離する）ことができる。また、フォトカプラ４４の周波数特性が広い周波数範囲に亘って良好なため、広い周波数範囲に亘る測定対象電線４の交流電圧Ｖ１を精度良く測定することができ、交流電圧Ｖ１に基づいて算出される電力Ｗおよび交流電圧Ｖ１に含まれている高調波についても精度良く測定することができる。なお、フォトカプラ４４等の光絶縁素子に代えてトランス（例えばパルストランス）を絶縁回路として使用することもできるし、フォトカプラ４４とトランスとを並列に接続して絶縁回路を構成することもできる。この構成においては、トランスの一次巻線が絶縁回路の一次側回路として機能し、二次巻線が二次側回路として機能する。この場合、前者の構成では、一般的にトランスがフォトカプラ４４よりも高い周波数域で良好な周波数特性を有しているため、交流電圧Ｖ１の周波数が高い周波数に限定されているときには、トランスを使用することで、交流電圧Ｖ１および交流電圧Ｖ１に含まれている高調波を精度良く測定することができる。また、後者の構成では、低周波数域側ではフォトカプラ４４が主として作動し、高周波数域側ではトランスが主として作動することにより、絶縁回路の周波数特性を広帯域化することができる結果、一層広い周波数範囲に亘る測定対象電線４の交流電圧Ｖ１、および交流電圧Ｖ１に含まれている高調波を精度良く測定することができる。電流測定部３３でも、上記したように絶縁回路（フォトカプラ）を用いて電流データＤｉを電気的に絶縁した状態で本体ユニット３に出力するため、電圧検出部３２と同様の作用効果を奏することができる。
【００４９】
また、この電力測定装置１では、測定対象電線４を取り囲む閉磁路を形成する磁気コア１１ａ，１１ｂを有してクランプ部５が構成され、磁気コア１１ａ，１１ｂ（閉磁路）を通過する磁束の変化に基づいて電流Ｉ１を検出する検出コイル１４を備えている。したがって、この電力測定装置１によれば、クランプ部５の磁気コア１１ａ，１１ｂによって漏れの少ない状態で磁束を検出コイル１４へ誘導できるため、検出コイル１４において磁束の変化に基づいて高精度で電流を検出することができる。
【００５０】
また、この電力測定装置１では、一端部が可動センサアーム１５の一端部と共にセンサ本体部６に回動自在に取り付けられた状態で、固定センサアーム１３と可動センサアーム１５との間に押さえアーム１６が配設されている。したがって、この電力測定装置１によれば、固定センサアーム１３と可動センサアーム１５とによってクランプされた測定対象電線４を押さえアーム１６の他端部で固定センサアーム１３における検出電極１２の配設位置の近傍に押さえ付けることができる。このため、固定センサアーム１３と可動センサアーム１５と間で測定対象電線４が自由に移動可能な状態で測定対象電線４をクランプする構成と比較して、測定対象電線４の交流電圧Ｖ１を非接触で測定するときに重要となる測定対象電線４（具体的には測定対象電線４の芯線４ａ）と検出電極１２との間に形成される静電容量Ｃ０の容量値の変動を低減することができ、これにより、測定対象電線４の交流電圧Ｖ１を非接触で精度良く測定できる結果、電力Ｗについても高精度で測定することができる。
【００５１】
なお、本発明は、上記の構成に限定されない。例えば、上記したクランプ式センサ２では、検出コイル１４を磁気コア１１ｂに巻回して可動センサアーム１５内に配設しているが、磁気コア１１ａに巻回して固定センサアーム１３内に配設することもできる。また、一対のセンサアームのうちの一方を固定センサアーム１３としてセンサ本体部６に固定する構成としたが、図示はしないが、一対のセンサアームの双方を可動センサアーム１５と同様の構成の可動センサアームとすることもできる。また、一端部がセンサ本体部６に固定されると共に検出電極１２が内部に配設された固定センサアーム１３と、一端部がセンサ本体部６に回動自在に取り付けられて他端部が固定センサアーム１３の他端部に対して接離可能に構成された可動センサアーム１５とを備えた例について説明したが、図示はしないが、一端部がセンサ本体部６に固定されると共に磁気コア１１ａが内部に配設された固定センサアーム１３と、磁気コア１１ｂおよび検出電極１２が内部に配設されると共に一端部がセンサ本体部６に回動自在に取り付けられて他端部が固定センサアーム１３の他端部に対して接離可能に構成された可動センサアーム１５と、一端部が可動センサアーム１５の一端部と共にセンサ本体部６に回動自在に取り付けられて固定センサアーム１３と可動センサアーム１５との間に配設され、固定センサアーム１３と可動センサアーム１５とによってクランプされた測定対象電線４を他端部で可動センサアーム１５における検出電極１２の配設位置の近傍に押さえ付ける押さえアーム１６とを備えてクランプ部５を構成することもできる。また、各磁気コア１１ａ，１１ｂによって測定対象電線４を取り囲むように形成される閉磁路内の磁束の変化を検出コイル１４で検出する構成に代えて、ホール素子などの磁電変換素子を本発明における電流検出部の一部として使用して検出する構成とすることもできる。また、磁気コア１１ａ，１１ｂを使用せずに、検出コイル１４を空芯コイルとして構成して、両センサアーム１３，１５内に配設する構成とすることもできる。
【００５２】
また、検出電極１２を固定センサアーム１３および可動センサアーム１５のいずれか一方に配設する例について説明したが、図示はしないが、一端部がセンサ本体部６に固定されると共に磁気コア１１ａが内部に配設された固定センサアーム１３と、磁気コア１１ｂが内部に配設されると共に一端部がセンサ本体部６に回動自在に取り付けられて他端部が固定センサアーム１３の他端部に対して接離可能に構成された可動センサアーム１５と、検出電極１２が内部に配設されると共に一端部が可動センサアーム１５の一端部と共にセンサ本体部６に回動自在に取り付けられて固定センサアーム１３と可動センサアーム１５との間に配設され、固定センサアーム１３と可動センサアーム１５とによってクランプされた測定対象電線４を他端部で固定センサアーム１３および可動センサアーム１５のいずれか一方に押さえ付ける押さえアーム１６とを備えてクランプ部５を構成することもできる。
【００５３】
また、上記のクランプ式センサ２では、測定対象電線４のクランプおよび開放を容易に行えるようにするため、分割された２つの磁気コア１１ａ，１１ｂを用いて、クランプ部５を閉状態から開状態へ、また開状態から閉状態へ移行可能な構成としたが、２つの分割された磁気コア１１ａ，１１ｂに代えて、図５に示すクランプ式センサ２Ａのように、１つのトロイダル型の磁気コア９１を使用して本発明における磁路形成部としてのクランプ部５Ａを構成してもよいし、図６に示すクランプ式センサ２Ｂのように、一部にギャップが存在する磁気コア９２（例えばＵ字状のコア）を使用して本発明における磁路形成部としてのクランプ部５Ｂを構成することもできる。なお、クランプ式センサ２と同一の構成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。
【００５４】
また、例えば、フォトカプラ４４をその駆動回路４３と共に積分回路４２の後段に配置して、積分信号Ｖ３をこの積分信号Ｖ３と電気的に絶縁された積分信号Ｖ３ａに変換する構成を採用した例について上記したが、フォトカプラ４４をその駆動回路４３と共に積分回路４２の前段、すなわち、電流電圧変換回路４１と積分回路４２との間に配置して、検出電圧信号Ｖ２をこの検出電圧信号Ｖ２と電気的に絶縁された新たな検出電圧信号に変換して積分回路４２に出力する構成を採用することもできる。この場合、積分回路４２を構成する第２演算増幅器４２ｄについては、その非反転入力端子が抵抗４２ａを介してケース３１に接続される構成に代えて、非反転入力端子が抵抗４２ａを介して本体ユニット３側の所定電位に接続される構成とする。また、第２演算増幅器４２ｄの電源については、正電圧Ｖｄｄおよび負電圧Ｖｓｓを用いる構成とする。また、前述したようにケース３１で覆うべき部位は、電流電圧変換回路４１からフォトカプラ４４の一次側回路、つまり絶縁回路の一次側回路までの回路となる。このため、絶縁回路の位置を上記のように変更した場合には、絶縁回路の配置に応じてケース３１で覆うべき回路（ケース３１内に収容すべき回路）が変わることになる。例えば、フォトカプラ４４をその駆動回路４３と共に積分回路４２の前段に配置する構成では、電流電圧変換回路４１、駆動回路４３およびフォトカプラ４４の一次側回路をケース３１で覆う構成とする。
【００５５】
また、電流電圧変換回路４１は上記の構成に代えて、図７や図８に示す構成を採用して実現することもできる。なお、図１に示す構成と同一の構成については同一の符号を付して重複する説明を省略し、相違する構成についてのみ説明する。各図に示す電流電圧変換回路４１では、検出電極１２とケース３１（基準電圧の部位）との間に抵抗４１ｄ（検出部）が配置されている。これにより、この抵抗４１ｄで電流信号Ｉを電圧Ｖ５に変換することができ、図７では、この電圧Ｖ５（抵抗４１ｄの両端間に発生する電圧）をバッファ（倍率が１倍の増幅器）として機能する第１演算増幅器４１ｃ（増幅器）が検出電圧信号Ｖ２として出力する。また、図８では、抵抗４１ｄによって電流信号Ｉから変換された電圧Ｖ５を、抵抗４１ｅが追加されて非反転増幅器として機能する第１演算増幅器４１ｃ（増幅器）が検出電圧信号Ｖ２として出力する。したがって、図７，８に示す構成においても、図１に示す構成を採用した電力測定装置１と同様の作用効果を奏することができる。
【００５６】
また、本発明の測定装置を電力測定装置１に適用した例について上記したが、電流Ｉ１および交流電圧Ｖ１のみを測定する電流電圧測定装置としてもよいし、高調波Ｄｈｉ，Ｄｈｖのみを測定する高調波測定装置とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】電力測定装置１の構成図である。
【図２】電力測定装置１のクランプ式センサ２および本体ユニット３の回路図である。
【図３】クランプ式センサ２の構造を説明するための一部切欠き正面図である（閉状態（クランプ状態））。
【図４】クランプ式センサ２の構造を説明するための正面図である（開状態（非クランプ状態））。
【図５】クランプ式センサ２Ａの構造を説明するための正面図である。
【図６】クランプ式センサ２Ｂの構造を説明するための正面図である。
【図７】電流電圧変換回路４１の他の構成を示す電圧検出部３２の回路図である。
【図８】電流電圧変換回路４１の他の構成を示す電圧検出部３２の回路図である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 電力測定装置
２，２Ａ，２Ｂ クランプ式センサ
３ 本体ユニット
４ 測定対象電線
５，５Ａ，５Ｂ クランプ部
６ センサ本体部
１１ａ，１１ｂ，９１，９２ 磁気コア
１２ 検出電極
１３ 固定センサアーム
１５ 可動センサアーム
１６ 押さえアーム
４１ 電流電圧変換回路
４２ 積分回路
４４ フォトカプラ
５４ 電圧生成部
Ｉ１ 電流
Ｖ１ 交流電圧
Ｖ２ 検出電圧信号
Ｖ３，Ｖ３ａ 積分信号
Ｖｄｉ 電位差
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象電線をクランプ可能に構成されると共に当該測定対象電線に流れる電流を検出するためのクランプ部、および当該クランプ部に配設されて当該測定対象電線の交流電圧を検出するための検出電極を備えているクランプ式センサと、測定装置本体とを有する測定装置であって、
前記クランプ式センサは、第１の入力端子が基準電圧に規定されると共に、第２の入力端子が前記検出電極に直接または間接に接続されて、当該検出電極と当該第２の入力端子に接続された帰還回路とを含む経路において前記測定対象電線の前記交流電圧と当該基準電圧との電位差に応じた電流値で流れる検出電流を検出電圧信号に変換して出力する演算増幅器を有する電流電圧変換回路と、前記検出電圧信号を積分して前記電位差に応じて振幅が変化する積分信号を出力する積分回路と、当該積分回路の前段または後段に配設されて、前記検出電圧信号および前記積分信号のうちの一方を入力すると共に電気的に絶縁して出力する絶縁回路とを備え、
前記測定装置本体は、前記電位差が減少するように前記積分信号に基づく信号を増幅して前記基準電圧を生成する電圧生成回路を備えている測定装置。
【請求項２】
測定対象電線をクランプ可能に構成されると共に当該測定対象電線に流れる電流を検出するためのクランプ部、および当該クランプ部に配設されて当該測定対象電線の交流電圧を検出するための検出電極とを備えているクランプ式センサと、測定装置本体とを有する測定装置であって、
前記クランプ式センサは、前記検出電極と基準電圧の部位との間に配設されると共に前記測定対象電線の前記交流電圧と当該基準電圧との電位差に応じた電流値で流れる検出電流を電圧信号に変換する検出部、および当該電圧信号をインピーダンス変換して検出電圧信号として出力する増幅器を有する電流電圧変換回路と、前記検出電圧信号を積分して前記電位差に応じて振幅が変化する積分信号を出力する積分回路と、当該積分回路の前段または後段に配設されて、前記検出電圧信号および前記積分信号のうちの一方を入力すると共に電気的に絶縁して出力する絶縁回路とを備え、
前記測定装置本体は、前記電位差が減少するように前記積分信号に基づく信号を増幅して前記基準電圧を生成する電圧生成回路を備えている測定装置。
【請求項３】
前記絶縁回路は、光絶縁素子および／またはトランスを備えて構成されている請求項１または２記載の測定装置。
【請求項４】
前記クランプ部は前記測定対象電線を取り囲む磁路形成部を有して構成され、
前記磁路形成部を通過する磁束の変化に基づいて前記電流を検出する電流検出部を備えている請求項１から３のいずれかに記載の測定装置。
【請求項５】
前記クランプ式センサは、前記電流電圧変換回路、前記積分回路および前記絶縁回路が内部に配設されたセンサ本体部を備え、
前記クランプ部は、一端部が前記センサ本体部に固定されると共に前記検出電極が内部に配設された固定センサアームと、一端部が前記センサ本体部に回動自在に取り付けられて他端部が前記固定センサアームの他端部に対して接離可能に構成された可動センサアームと、一端部が当該可動センサアームの前記一端部と共に前記センサ本体部に回動自在に取り付けられて前記固定センサアームと前記可動センサアームとの間に配設され、当該固定センサアームと当該可動センサアームとによってクランプされた前記測定対象電線を他端部で当該固定センサアームにおける前記検出電極の配設位置の近傍に押さえ付ける押さえアームとを備えている請求項４記載の測定装置。
【請求項６】
前記クランプ式センサは、前記電流電圧変換回路、前記積分回路および前記絶縁回路が内部に配設されたセンサ本体部を備え、
前記クランプ部は、一端部が前記センサ本体部に固定された固定センサアームと、前記検出電極が内部に配設されると共に一端部が前記センサ本体部に回動自在に取り付けられて他端部が前記固定センサアームの他端部に対して接離可能に構成された可動センサアームと、一端部が前記可動センサアームの前記一端部と共に前記センサ本体部に回動自在に取り付けられて前記固定センサアームと前記可動センサアームとの間に配設され、当該固定センサアームと当該可動センサアームとによってクランプされた前記測定対象電線を他端部で当該可動センサアームにおける前記検出電極の配設位置の近傍に押さえ付ける押さえアームとを備えている請求項４記載の測定装置。
【請求項７】
前記クランプ式センサは、前記電流電圧変換回路、前記積分回路および前記絶縁回路が内部に配設されたセンサ本体部を備え、
前記クランプ部は、一端部が前記センサ本体部に固定された固定センサアームと、一端部が前記センサ本体部に回動自在に取り付けられて他端部が前記固定センサアームの他端部に対して接離可能に構成された可動センサアームと、前記検出電極が内部に配設されると共に一端部が前記可動センサアームの前記一端部と共に前記センサ本体部に回動自在に取り付けられて前記固定センサアームと当該可動センサアームとの間に配設され、当該固定センサアームと当該可動センサアームとによってクランプされた前記測定対象電線を他端部で当該固定センサアームおよび当該可動センサアームのいずれか一方に押さえ付ける押さえアームとを備えている請求項４記載の測定装置。
【請求項１】
測定対象電線をクランプ可能に構成されると共に当該測定対象電線に流れる電流を検出するためのクランプ部、および当該クランプ部に配設されて当該測定対象電線の交流電圧を検出するための検出電極を備えているクランプ式センサと、測定装置本体とを有する測定装置であって、
前記クランプ式センサは、第１の入力端子が基準電圧に規定されると共に、第２の入力端子が前記検出電極に直接または間接に接続されて、当該検出電極と当該第２の入力端子に接続された帰還回路とを含む経路において前記測定対象電線の前記交流電圧と当該基準電圧との電位差に応じた電流値で流れる検出電流を検出電圧信号に変換して出力する演算増幅器を有する電流電圧変換回路と、前記検出電圧信号を積分して前記電位差に応じて振幅が変化する積分信号を出力する積分回路と、当該積分回路の前段または後段に配設されて、前記検出電圧信号および前記積分信号のうちの一方を入力すると共に電気的に絶縁して出力する絶縁回路とを備え、
前記測定装置本体は、前記電位差が減少するように前記積分信号に基づく信号を増幅して前記基準電圧を生成する電圧生成回路を備えている測定装置。
【請求項２】
測定対象電線をクランプ可能に構成されると共に当該測定対象電線に流れる電流を検出するためのクランプ部、および当該クランプ部に配設されて当該測定対象電線の交流電圧を検出するための検出電極とを備えているクランプ式センサと、測定装置本体とを有する測定装置であって、
前記クランプ式センサは、前記検出電極と基準電圧の部位との間に配設されると共に前記測定対象電線の前記交流電圧と当該基準電圧との電位差に応じた電流値で流れる検出電流を電圧信号に変換する検出部、および当該電圧信号をインピーダンス変換して検出電圧信号として出力する増幅器を有する電流電圧変換回路と、前記検出電圧信号を積分して前記電位差に応じて振幅が変化する積分信号を出力する積分回路と、当該積分回路の前段または後段に配設されて、前記検出電圧信号および前記積分信号のうちの一方を入力すると共に電気的に絶縁して出力する絶縁回路とを備え、
前記測定装置本体は、前記電位差が減少するように前記積分信号に基づく信号を増幅して前記基準電圧を生成する電圧生成回路を備えている測定装置。
【請求項３】
前記絶縁回路は、光絶縁素子および／またはトランスを備えて構成されている請求項１または２記載の測定装置。
【請求項４】
前記クランプ部は前記測定対象電線を取り囲む磁路形成部を有して構成され、
前記磁路形成部を通過する磁束の変化に基づいて前記電流を検出する電流検出部を備えている請求項１から３のいずれかに記載の測定装置。
【請求項５】
前記クランプ式センサは、前記電流電圧変換回路、前記積分回路および前記絶縁回路が内部に配設されたセンサ本体部を備え、
前記クランプ部は、一端部が前記センサ本体部に固定されると共に前記検出電極が内部に配設された固定センサアームと、一端部が前記センサ本体部に回動自在に取り付けられて他端部が前記固定センサアームの他端部に対して接離可能に構成された可動センサアームと、一端部が当該可動センサアームの前記一端部と共に前記センサ本体部に回動自在に取り付けられて前記固定センサアームと前記可動センサアームとの間に配設され、当該固定センサアームと当該可動センサアームとによってクランプされた前記測定対象電線を他端部で当該固定センサアームにおける前記検出電極の配設位置の近傍に押さえ付ける押さえアームとを備えている請求項４記載の測定装置。
【請求項６】
前記クランプ式センサは、前記電流電圧変換回路、前記積分回路および前記絶縁回路が内部に配設されたセンサ本体部を備え、
前記クランプ部は、一端部が前記センサ本体部に固定された固定センサアームと、前記検出電極が内部に配設されると共に一端部が前記センサ本体部に回動自在に取り付けられて他端部が前記固定センサアームの他端部に対して接離可能に構成された可動センサアームと、一端部が前記可動センサアームの前記一端部と共に前記センサ本体部に回動自在に取り付けられて前記固定センサアームと前記可動センサアームとの間に配設され、当該固定センサアームと当該可動センサアームとによってクランプされた前記測定対象電線を他端部で当該可動センサアームにおける前記検出電極の配設位置の近傍に押さえ付ける押さえアームとを備えている請求項４記載の測定装置。
【請求項７】
前記クランプ式センサは、前記電流電圧変換回路、前記積分回路および前記絶縁回路が内部に配設されたセンサ本体部を備え、
前記クランプ部は、一端部が前記センサ本体部に固定された固定センサアームと、一端部が前記センサ本体部に回動自在に取り付けられて他端部が前記固定センサアームの他端部に対して接離可能に構成された可動センサアームと、前記検出電極が内部に配設されると共に一端部が前記可動センサアームの前記一端部と共に前記センサ本体部に回動自在に取り付けられて前記固定センサアームと当該可動センサアームとの間に配設され、当該固定センサアームと当該可動センサアームとによってクランプされた前記測定対象電線を他端部で当該固定センサアームおよび当該可動センサアームのいずれか一方に押さえ付ける押さえアームとを備えている請求項４記載の測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２５６５３（Ｐ２０１０−２５６５３Ａ）
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８５５３４（Ｐ２００８−１８５５３４）
【出願日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【出願人】（０００２２７１８０）日置電機株式会社 (982)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【出願人】（０００２２７１８０）日置電機株式会社 (982)
【Ｆターム（参考）】
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