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JP5187828B2 - Voltage probe - Google Patents

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JP5187828B2
JP5187828B2 JP2008030802A JP2008030802A JP5187828B2 JP 5187828 B2 JP5187828 B2 JP 5187828B2 JP 2008030802 A JP2008030802 A JP 2008030802A JP 2008030802 A JP2008030802 A JP 2008030802A JP 5187828 B2 JP5187828 B2 JP 5187828B2
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housing
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積 新竹
幸一 岡田
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Japan Finichem Co Ltd
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Japan Finichem Co Ltd
RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
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Description

本発明は、電圧プローブに関する。本発明の電圧プローブは、高電圧の高精度測定に好適に利用される。   The present invention relates to a voltage probe. The voltage probe of the present invention is suitably used for high-voltage high-accuracy measurement.

電子加速器の高周波電源やエキシマーレーザーのパルス電源等においては、内部で使用される高電圧電源の電圧を精度良く制御することが重要となっている。
高電圧電源の電圧を精度良く制御するには、高電圧を高精度で計測するための高電圧プローブが必要である。高電圧プローブの出力信号によってフィードバック制御を行うため、高電圧電源システムの安定性は、最終的にプローブの到達精度によって決定される。高電圧において100ppmまたはそれより良い安定性の電源を製作することは、加速器のみならず、他の分野に於いても重要な課題である。
In a high frequency power source for an electron accelerator, a pulse power source for an excimer laser, and the like, it is important to accurately control the voltage of a high voltage power source used inside.
In order to control the voltage of the high-voltage power supply with high accuracy, a high-voltage probe for measuring the high voltage with high accuracy is required. Since feedback control is performed by the output signal of the high voltage probe, the stability of the high voltage power supply system is ultimately determined by the accuracy of the probe. Making a power supply with stability at 100 ppm or better at high voltage is an important issue not only in accelerators but also in other fields.

従来は、高電圧プローブとして、抵抗値が1Gオーム以上の抵抗器を高電圧側に接続し、この抵抗器を流れる電流が低電圧側に配置された抵抗器を流れることによって低電圧側の抵抗器に発生する電圧を測定する抵抗分割方式のプローブが使用されてきた。   Conventionally, as a high voltage probe, a resistor having a resistance value of 1 G ohm or more is connected to the high voltage side, and the current flowing through this resistor flows through the resistor arranged on the low voltage side, thereby reducing the resistance on the low voltage side. A resistance-division probe has been used to measure the voltage generated in the vessel.

ここで問題となるのが、高電圧側の抵抗器周辺での放電と、抵抗器に流れる電流によるジュール発熱とこの発熱による抵抗値の変化、そして抵抗値が大きい抵抗器を使用することに伴う周波数レスポンスの悪さであった。   The problems here are the discharge around the resistor on the high voltage side, the Joule heat generation due to the current flowing through the resistor, the change in resistance value due to this heat generation, and the use of a resistor with a large resistance value It was bad frequency response.

まず、高電圧放電の対策として従来はSF6ガスを高電圧プローブに封入することが行なわれてきた。しかし、SF6ガスは熱伝達率が低いために、ジュール発熱によって高電圧側の抵抗器が温度上昇することが問題となる。そこで、抵抗値の温度係数が小さい抵抗器を用いることが行なわれてきた。しかし、抵抗値が大きい抵抗器において抵抗値の温度係数を10ppm/℃以下にすることは容易ではない。また、仮に温度係数が10ppm/℃の抵抗器を用いても、抵抗器の温度上昇が10℃を超えると、抵抗値の変化率が100ppmを超えてしまうという問題があった。 First, as a countermeasure against high voltage discharge, conventionally, SF 6 gas has been sealed in a high voltage probe. However, since SF 6 gas has a low heat transfer coefficient, there is a problem that the resistor on the high voltage side rises due to Joule heat generation. Therefore, it has been performed to use a resistor having a small temperature coefficient of resistance value. However, it is not easy to make the temperature coefficient of resistance value 10 ppm / ° C. or less in a resistor having a large resistance value. Even if a resistor having a temperature coefficient of 10 ppm / ° C. is used, if the temperature rise of the resistor exceeds 10 ° C., there is a problem that the rate of change in resistance value exceeds 100 ppm.

また、プローブの周波数特性を良くするには、すなわち、高い周波数成分に対しても正しく計測を行うには、電圧分割の抵抗値を小さくすれば良いが、残念なことに抵抗値を下げると抵抗を流れる電流が大きくなり、結果、ジュール発熱によって抵抗器が高温になってしまうという問題があった。   Also, to improve the frequency characteristics of the probe, that is, to measure correctly even for high frequency components, it is sufficient to reduce the resistance value of the voltage division. As a result, there is a problem that the resistor becomes high temperature due to Joule heat generation.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、高精度な電圧測定が可能な電圧プローブを提供するものである。   The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a voltage probe capable of highly accurate voltage measurement.

課題を解決するための手段及び発明の効果Means for Solving the Problems and Effects of the Invention

本発明の電圧プローブは、計測端子と、前記計測端子に電気的に接続され且つ筐体内に収容された抵抗器と、前記抵抗器に電気的に接続された出力端子とを備え、前記抵抗器は、前記筐体内において絶縁性の液相冷媒に浸漬されていることを特徴とする。   The voltage probe of the present invention includes a measurement terminal, a resistor electrically connected to the measurement terminal and housed in a housing, and an output terminal electrically connected to the resistor, the resistor Is immersed in an insulating liquid phase refrigerant in the housing.

本発明では、抵抗器は筐体内において絶縁性の液相冷媒に浸漬されている。液相冷媒は一般に従来のSF6ガスに比べて桁違いに大きな熱伝達効率を持つので、抵抗器で発生したジュール熱は、液相冷媒によって速やかに除去される。従って、本発明によれば抵抗器の温度上昇を抑制することができ、従って、抵抗器の温度上昇に起因する測定値の変動を抑制することができる。 In the present invention, the resistor is immersed in an insulating liquid phase refrigerant in the housing. Since the liquid phase refrigerant generally has an extremely large heat transfer efficiency as compared with the conventional SF 6 gas, the Joule heat generated by the resistor is quickly removed by the liquid phase refrigerant. Therefore, according to the present invention, it is possible to suppress the temperature rise of the resistor, and therefore it is possible to suppress the fluctuation of the measured value caused by the temperature rise of the resistor.

また、本発明によれば抵抗器の抵抗値を下げても抵抗器の温度上昇を抑えることができる。従って、本発明によれば、抵抗値が比較的小さい抵抗器を使用することができ、従って、周波数特性を向上させることができる。   In addition, according to the present invention, even if the resistance value of the resistor is lowered, the temperature rise of the resistor can be suppressed. Therefore, according to the present invention, it is possible to use a resistor having a relatively small resistance value, and therefore it is possible to improve frequency characteristics.

また、液相冷媒は一般に従来のSF6ガスに比べて高い耐電圧特性を有しているため高電圧のコロナ放電やスパーク放電を防止することができ、従って、安全で安定な測定が可能になる。なお、スパーク放電に到らなくても微小なコロナ放電は、プローブの出力に不要なランダムノイズ信号として混入しシステムを不安定に至らしめるので、コロナ放電を防止することは重要である。 In addition, liquid phase refrigerants generally have higher withstand voltage characteristics than conventional SF 6 gas, so that high voltage corona discharge and spark discharge can be prevented, thus enabling safe and stable measurement. Become. Even if the spark discharge does not reach, a minute corona discharge is mixed as an unnecessary random noise signal in the probe output and the system becomes unstable. Therefore, it is important to prevent the corona discharge.

以上より、本発明によれば、高精度な電圧測定を行うことができる電圧プローブが提供される。   As mentioned above, according to this invention, the voltage probe which can perform a highly accurate voltage measurement is provided.

なお、本発明の電圧プローブは、測定対象の電圧が10kV以上となるような用途(高電圧用途)に特に好適に用いられる。このような用途では抵抗器で大量のジュール熱が発生するのでそのジュール熱を速やかに除去する必要性が特に大きいからである。
以下、本発明の種々の実施形態を例示する。
Note that the voltage probe of the present invention is particularly preferably used for applications (high voltage applications) in which the voltage to be measured is 10 kV or higher. This is because in such an application, a large amount of Joule heat is generated in the resistor, and therefore it is particularly necessary to quickly remove the Joule heat.
Hereinafter, various embodiments of the present invention will be exemplified.

一端が前記計測端子である導電体棒をさらに備え、前記導電体棒の他端は、前記抵抗器に電気的に接続され、前記筐体は、前記導電体棒を収容する空間を有し且つセラミック材料からなる絶縁ブッシングと、前記絶縁ブッシングの先端にロウ付けされ且つ前記導電体棒にロウ付け又は溶接された第1金属リングと、前記絶縁ブッシングの側面にロウ付けされた第2金属リングと、一端が第2金属リングにロウ付け又は溶接され且つ他端にフランジが設けられた胴体円筒と、前記胴体円筒の前記フランジに固定されたフランジ蓋とを備えてもよい。この構成の筐体では、セラミック材料からなる絶縁ブッシングに対して金属リングを介して胴体円筒がロウ付け又は溶接によって固定されているので、絶縁ブッシングと胴体円筒との間に隙間ができず、液相冷媒のリークが確実に抑制される。   One end is further provided with a conductor rod that is the measurement terminal, the other end of the conductor rod is electrically connected to the resistor, and the housing has a space for housing the conductor rod, and An insulating bushing made of a ceramic material; a first metal ring brazed to the tip of the insulating bushing and brazed or welded to the conductor rod; and a second metal ring brazed to a side surface of the insulating bushing; The body cylinder may be provided with one end brazed or welded to the second metal ring and the other end provided with a flange, and a flange lid fixed to the flange of the body cylinder. In the casing having this configuration, the body cylinder is fixed to the insulating bushing made of a ceramic material via a metal ring by brazing or welding, so that no gap is formed between the insulating bushing and the body cylinder. The leakage of the phase refrigerant is reliably suppressed.

前記液相冷媒を冷却する冷却部をさらに備えてもよい。前記冷却部は、前記筐体内部に配置されたらせん状の冷却パイプを備えてもよい。この場合、抵抗器からのジュール熱を受け取った液相冷媒が効率的に冷却される。
ここで例示した種々の実施形態は、互いに組み合わせることができる。
You may further provide the cooling part which cools the said liquid phase refrigerant | coolant. The cooling unit may include a helical cooling pipe disposed inside the housing. In this case, the liquid-phase refrigerant that has received Joule heat from the resistor is efficiently cooled.
The various embodiments illustrated here can be combined with each other.

以下,本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図面や以下の記述中で示す内容は,例示であって,本発明の範囲は,図面や以下の記述中で示すものに限定されない。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The contents shown in the drawings and the following description are examples, and the scope of the present invention is not limited to those shown in the drawings and the following description.

図1〜図3を用いて本発明の一実施形態の電圧プローブについて説明する。図1及び図2は、本実施形態の電圧プローブの構成を示す断面図及び分解斜視図である。図3は、本実施形態の電圧プローブの一例の外観を示す写真である。   A voltage probe according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 are a cross-sectional view and an exploded perspective view showing the configuration of the voltage probe of the present embodiment. FIG. 3 is a photograph showing the appearance of an example of the voltage probe of the present embodiment.

1.電圧プローブの構成
まず、本実施形態の電圧プローブ1の構成について説明する。
本実施形態の電圧プローブ1は、計測端子2と、計測端子2に電気的に接続され且つ筐体3内に収容された抵抗器5と、抵抗器5に電気的に接続された出力端子7とを備える。抵抗器5は、筐体3内において絶縁性の液相冷媒9に浸漬されている。
1. Configuration of Voltage Probe First, the configuration of the voltage probe 1 of the present embodiment will be described.
The voltage probe 1 of the present embodiment includes a measurement terminal 2, a resistor 5 that is electrically connected to the measurement terminal 2 and accommodated in the housing 3, and an output terminal 7 that is electrically connected to the resistor 5. With. The resistor 5 is immersed in an insulating liquid phase refrigerant 9 in the housing 3.

導電体棒11の一端が計測端子2であり、導電体棒11の他端は、抵抗器5に電気的に接続されている。
筐体3は、導電体棒11を収容する空間を有し且つセラミック材料(例:アルミナセラミック)からなる絶縁ブッシング13と、絶縁ブッシング13の先端にロウ付けされ且つ導電体棒11にロウ付け又は溶接された第1金属リング15と、絶縁ブッシング13の側面にロウ付けされた第2金属リング17と、一端が第2金属リング17にロウ付け又は溶接され且つ他端にフランジ19が設けられた胴体円筒(例:ステンレス製)21と、胴体円筒21のフランジ19に固定されたフランジ蓋23とを備えている。この構成の筐体3では、セラミック材料からなる絶縁ブッシング13に対して金属リングを介して胴体円筒21がロウ付け又は溶接によって固定されているので、絶縁ブッシング13と胴体円筒21との間からの液相冷媒9のリークが防止される。
One end of the conductor rod 11 is the measurement terminal 2, and the other end of the conductor rod 11 is electrically connected to the resistor 5.
The housing 3 has a space for accommodating the conductor rod 11 and is made of an insulating bushing 13 made of a ceramic material (eg, alumina ceramic) and brazed to the tip of the insulating bushing 13 and brazed to the conductor rod 11 or A welded first metal ring 15, a second metal ring 17 brazed to the side surface of the insulating bushing 13, one end brazed or welded to the second metal ring 17, and a flange 19 provided at the other end A body cylinder (for example, made of stainless steel) 21 and a flange lid 23 fixed to the flange 19 of the body cylinder 21 are provided. In the casing 3 having this configuration, the body cylinder 21 is fixed to the insulating bushing 13 made of a ceramic material via a metal ring by brazing or welding, so that the space between the insulating bushing 13 and the body cylinder 21 is fixed. Leakage of the liquid phase refrigerant 9 is prevented.

第1及び第2金属リング15,17の材料は、特に限定されないが、絶縁ブッシング13のセラミック材料と熱膨張係数が合致している金属が好ましく、例えば、コバールやモリブデン等である。   The material of the first and second metal rings 15 and 17 is not particularly limited, but a metal whose thermal expansion coefficient matches that of the ceramic material of the insulating bushing 13 is preferable, for example, Kovar or molybdenum.

フランジ蓋23は、フランジ19とフランジ蓋23の間にガスケット(例:銅ガスケット)を挟んだ状態でフランジ19にボルト24で固定されている。これによって、フランジ19とフランジ蓋23の間が真空封止されている。なお、フランジ19とフランジ蓋23の間の真空封止は、ガスケット以外の真空封止部材を用いて行ってもよく、フランジ19とフランジ蓋23をロウ付け又は溶接することによって行ってもよい。   The flange lid 23 is fixed to the flange 19 with bolts 24 with a gasket (eg, copper gasket) sandwiched between the flange 19 and the flange lid 23. Thereby, the space between the flange 19 and the flange lid 23 is vacuum-sealed. The vacuum sealing between the flange 19 and the flange lid 23 may be performed by using a vacuum sealing member other than a gasket, or may be performed by brazing or welding the flange 19 and the flange lid 23.

抵抗器5の両端には、第1及び第2ソケット電極25,27がそれぞれ配置されている。第1ソケット電極25は、導電体棒11にネジ止めされている。   First and second socket electrodes 25 and 27 are disposed at both ends of the resistor 5, respectively. The first socket electrode 25 is screwed to the conductor rod 11.

フランジ蓋23には、出力端子7と、絶縁サポート33を介して導電ベースプレート35が取り付けられている。出力端子7は、一例では、真空気密仕様の同軸端子である。出力端子7と導電ベースプレート35は、信号出力線37を介して電気的に接続されている。抵抗器5は、第2ソケット電極27を介して(又は直接)導電ベースプレート35に電気的に接続されている。   A conductive base plate 35 is attached to the flange lid 23 via an output terminal 7 and an insulating support 33. In one example, the output terminal 7 is a vacuum-tight coaxial terminal. The output terminal 7 and the conductive base plate 35 are electrically connected via a signal output line 37. The resistor 5 is electrically connected to the conductive base plate 35 via the second socket electrode 27 (or directly).

液相冷媒9の種類は、特に限定されないが、例えば、フッ素系液体、絶縁油、シリコンオイル、超純水であり、耐電圧特性や熱伝導性等の観点からフッ素系液体が好ましい。フッ素系液体としては、例えば、フロリナートやノベックHFE(何れも住友スリーエム株式会社製)が挙げられる。ノベックHFEは、表1に示す。ハイドロフルオロエーテルからなる。
The type of the liquid-phase refrigerant 9 is not particularly limited, but is, for example, a fluorinated liquid, insulating oil, silicon oil, or ultrapure water, and a fluorinated liquid is preferable from the viewpoint of withstand voltage characteristics and thermal conductivity. Examples of the fluorinated liquid include Fluorinert and Novec HFE (both manufactured by Sumitomo 3M Limited). Novec HFE is shown in Table 1. It consists of hydrofluoroether.

ところで、フッ素系液体は極めてリークしやすく、ブッシングと胴体円筒との間をO−リングで封止していた従来の構成ではO−リングからフッ素系液体がリークする。従って、液相冷媒9がフッ素系液体からなる場合、本発明のようなブッシング13と胴体円筒21との間をロウ付け又は溶接によって封止している構成の筐体3を採用するメリットが特に大きい。   By the way, the fluorinated liquid is very easily leaked, and in the conventional configuration in which the space between the bushing and the body cylinder is sealed with the O-ring, the fluorinated liquid leaks from the O-ring. Therefore, when the liquid-phase refrigerant 9 is made of a fluorine-based liquid, the merit of employing the casing 3 having a configuration in which the bushing 13 and the body cylinder 21 are sealed by brazing or welding as in the present invention is particularly advantageous. large.

液相冷媒9は、冷却部によって冷却される。冷却部の構成は、特に限定されないが、一例では、筐体3内部に配置されたらせん状の冷却パイプ(例:銅製、直径4mm)39を備えた構成である。胴体円筒21の側面には冷却パイプ導入部41が2つ設けられている(図示の便宜上、図1及び図2には1つのみを示している)。冷却パイプ導入部41は、筐体3内の真空気密が保持できる部材で構成され、一例では、スウェージロックチューブ継手で構成される。冷却パイプ39の両端は、2つの冷却パイプ導入部41にそれぞれ接続されており、冷却パイプ導入部41の一方から導入された冷却水が冷却パイプ導入部41の他方から排出される。このような構成により、抵抗器5からのジュール熱を受け取った液相冷媒9の効率的な冷却が可能になっている。冷却水は、温度制御によって一定の温度に保たれていることが好ましい。これによって、液相冷媒9の温度変動が抑制される。なお、冷却パイプ39は、胴体円筒21の外部に巻きつけてもよい。また、冷却部は、空冷ファンの付いたペルチェ素子を胴体円筒21に貼り付けた構成であってもよい。   The liquid phase refrigerant 9 is cooled by the cooling unit. The configuration of the cooling unit is not particularly limited. In an example, the cooling unit includes a spiral cooling pipe (eg, copper, 4 mm in diameter) 39 disposed inside the housing 3. Two cooling pipe introducing portions 41 are provided on the side surface of the body cylinder 21 (for convenience of illustration, only one is shown in FIGS. 1 and 2). The cooling pipe introduction part 41 is comprised by the member which can hold | maintain the vacuum airtight in the housing | casing 3, and is comprised by a swage lock tube coupling in an example. Both ends of the cooling pipe 39 are connected to two cooling pipe introduction portions 41, respectively, and cooling water introduced from one of the cooling pipe introduction portions 41 is discharged from the other of the cooling pipe introduction portions 41. With such a configuration, the liquid-phase refrigerant 9 that has received Joule heat from the resistor 5 can be efficiently cooled. The cooling water is preferably kept at a constant temperature by temperature control. Thereby, the temperature fluctuation of the liquid phase refrigerant 9 is suppressed. The cooling pipe 39 may be wound around the outside of the body cylinder 21. Moreover, the structure which affixed the Peltier device with the air cooling fan on the fuselage | cylindrical cylinder 21 may be sufficient as a cooling part.

胴体円筒21には、プローブ取り付け用フランジ43と点検口45も設けられている。プローブ取り付け用フランジ43は、ボルト穴44を有しており、電圧プローブ1の固定に用いられる。点検口45は、液相冷媒9の液面の確認に用いられる。点検口45は開閉可能なガラス窓46を有している。電圧プローブ1の通常使用時にはガラス窓46は閉じて筐体3内部を真空気密の状態にし、液相冷媒9を筐体3内に注入する際にはガラス窓46を開いて点検口45から筐体3内に液相冷媒9を注入する。   The body cylinder 21 is also provided with a probe mounting flange 43 and an inspection port 45. The probe mounting flange 43 has a bolt hole 44 and is used for fixing the voltage probe 1. The inspection port 45 is used for confirming the liquid level of the liquid-phase refrigerant 9. The inspection port 45 has a glass window 46 that can be opened and closed. During normal use of the voltage probe 1, the glass window 46 is closed to make the inside of the housing 3 vacuum-tight. The liquid phase refrigerant 9 is injected into the body 3.

2.電圧プローブの製造方法
次に、本実施形態の電圧プローブ1の製造方法について説明する。以下に示す方法は、一例であって、本実施形態の電圧プローブ1は別の方法で形成してもよい。
2. Method for Manufacturing Voltage Probe Next, a method for manufacturing the voltage probe 1 of the present embodiment will be described. The following method is an example, and the voltage probe 1 of the present embodiment may be formed by another method.

まず、第1金属リング15と第2金属リング17を絶縁ブッシング13にロウ付けする。次に、中心導体11を絶縁ブッシング13内に挿入し、その状態で中心導体11を第1金属リング15に溶接又はロウ付けする。   First, the first metal ring 15 and the second metal ring 17 are brazed to the insulating bushing 13. Next, the center conductor 11 is inserted into the insulating bushing 13, and the center conductor 11 is welded or brazed to the first metal ring 15 in this state.

次に、胴体円筒21に、フランジ19、冷却パイプ39、冷却パイプ導入部41、プローブ取り付け用フランジ43、点検口45を溶接又はロウ付けする。   Next, the flange 19, the cooling pipe 39, the cooling pipe introducing portion 41, the probe mounting flange 43, and the inspection port 45 are welded or brazed to the body cylinder 21.

次に、胴体円筒21を第2金属リング17に溶接又はロウ付けする。これによって絶縁ブッシング13と胴体円筒21とが真空封止される。   Next, the body cylinder 21 is welded or brazed to the second metal ring 17. As a result, the insulating bushing 13 and the body cylinder 21 are vacuum-sealed.

次に、第1ソケット電極25を中心導体11にネジ固定する。   Next, the first socket electrode 25 is screwed to the central conductor 11.

次に、フランジ蓋23に絶縁ロッド33を介してベースプレート35を固定し、ベースプレート35に第2ソケット電極27を接続する。また、フランジ蓋23に出力端子7を固定し、ベースプレート35と出力端子7を信号出力線37で電気的に接続する。   Next, the base plate 35 is fixed to the flange lid 23 via the insulating rod 33, and the second socket electrode 27 is connected to the base plate 35. Further, the output terminal 7 is fixed to the flange lid 23, and the base plate 35 and the output terminal 7 are electrically connected by the signal output line 37.

次に、抵抗器5の一端を第2ソケット電極27に挿入し、抵抗器5の他端を胴体円筒21の第1ソケット電極25に挿入する。次に、ガスケットを間に挟んた状態でフランジ19とフランジ蓋23をボルト24で締結して真空封止する。これによって真空気密の筐体3が形成される。   Next, one end of the resistor 5 is inserted into the second socket electrode 27, and the other end of the resistor 5 is inserted into the first socket electrode 25 of the body cylinder 21. Next, the flange 19 and the flange lid 23 are fastened with bolts 24 with the gasket sandwiched therebetween, and vacuum sealed. As a result, a vacuum-tight casing 3 is formed.

次に、点検口45のガラス窓46を開いて筐体3内に液相冷媒9を注入し、再びガラス窓46を閉じ、本実施形態の電圧プローブ1の製造が完了する。   Next, the glass window 46 of the inspection port 45 is opened, the liquid refrigerant 9 is injected into the housing 3, the glass window 46 is closed again, and the manufacture of the voltage probe 1 of this embodiment is completed.

3.電圧プローブの使用方法
次に、本実施形態の電圧プローブ1の使用方法について説明する。
電圧プローブ1は、通常、出力端子7とGNDとの間に抵抗器47を配置した状態で利用される。高電圧側の抵抗器5の抵抗値をR1、低電圧側の抵抗器47の抵抗値をR2とすると、計測端子2から入力される入力電圧V1と出力端子7から出力される出力電圧V2との間には以下の関係が成り立つ。
2=V1・{R2/(R1+R2)}
3. Next, a method of using the voltage probe 1 of the present embodiment will be described.
The voltage probe 1 is normally used in a state where a resistor 47 is disposed between the output terminal 7 and GND. If the resistance value of the resistor 5 on the high voltage side is R 1 and the resistance value of the resistor 47 on the low voltage side is R 2 , the input voltage V 1 input from the measurement terminal 2 and the output output from the output terminal 7 The following relationship holds between the voltage V 2 .
V 2 = V 1 · {R 2 / (R 1 + R 2 )}

本実施形態によれば、発熱による抵抗器5の抵抗値R1の変動が抑えられ、従って、出力電圧V2の変動も抑えられ、高精度な電圧測定が可能になる。なお、低電圧側の抵抗器47は、筐体3内に配置してもよい。この場合、電圧プローブ1にはGND端子が設けられ、抵抗器47の一端が出力端子7に接続され、抵抗器47の他端がGND端子に接続される。 According to the present embodiment, fluctuations in the resistance value R 1 of the resistor 5 due to heat generation are suppressed, and therefore fluctuations in the output voltage V 2 are also suppressed, enabling highly accurate voltage measurement. Note that the resistor 47 on the low voltage side may be disposed in the housing 3. In this case, the voltage probe 1 is provided with a GND terminal, one end of the resistor 47 is connected to the output terminal 7, and the other end of the resistor 47 is connected to the GND terminal.

また、電圧プローブ1は、計測端子2が下向きの状態(高電圧側が下向きの状態)で使用することが好ましい。この場合、液相冷媒9の中に残った空気の気泡が筐体3内の上部にたまり、高電圧側を完全に液相冷媒9で満たすことができるからである。なお、液相冷媒9の液面は、点検口45を通じて確認することが可能である。   Moreover, it is preferable to use the voltage probe 1 in the state where the measurement terminal 2 faces downward (the state where the high voltage side faces downward). In this case, air bubbles remaining in the liquid phase refrigerant 9 accumulate in the upper part of the housing 3, and the high voltage side can be completely filled with the liquid phase refrigerant 9. The liquid level of the liquid phase refrigerant 9 can be confirmed through the inspection port 45.

また、筐体3の内部に大気部分を残さずに、筐体3の全体に液相冷媒9を充填するようにしてもよい。この場合、筐体3の内部に気泡が残っていないので、電圧プローブ1は、どの方位でも使用可能となる。但し、温度上昇に伴う液相冷媒9の熱膨張を考慮して、適宜、真空ベローズを使用した膨張部を設けることが望ましい。   Further, the entire housing 3 may be filled with the liquid refrigerant 9 without leaving an atmospheric part inside the housing 3. In this case, since no bubbles remain in the housing 3, the voltage probe 1 can be used in any orientation. However, in consideration of the thermal expansion of the liquid-phase refrigerant 9 as the temperature rises, it is desirable to provide an expansion section using a vacuum bellows as appropriate.

また、電圧プローブ1の使用温度(使用時の液相冷媒9の温度)は、室温に近い温度(20〜30℃)であることが好ましい。この場合、胴体円筒21からの熱の流入の影響が少ないためである。また、電圧プローブ1の使用温度を液相冷媒9の沸点より十分低い温度とすることによって、沸騰による内圧上昇や爆発の危険を回避することが重要である。   Moreover, it is preferable that the operating temperature of the voltage probe 1 (temperature of the liquid phase refrigerant 9 at the time of use) is a temperature close to room temperature (20 to 30 ° C.). In this case, the influence of the inflow of heat from the body cylinder 21 is small. In addition, it is important to avoid the danger of an increase in internal pressure and explosion due to boiling by making the operating temperature of the voltage probe 1 sufficiently lower than the boiling point of the liquid-phase refrigerant 9.

本発明の一実施形態の電圧プローブの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the voltage probe of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の電圧プローブの構成を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the structure of the voltage probe of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の電圧プローブの一例の外観を示す写真である。It is a photograph which shows the external appearance of an example of the voltage probe of one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1:電圧プローブ 2:計測端子 3:筐体 5:抵抗器 7:出力端子 9:液相冷媒 11:導電体棒 13:絶縁ブッシング 15:第1金属リング 17:第2金属リング 19:フランジ 21:胴体円筒 23:フランジ蓋 24:ボルト 25:第1ソケット電極 27:第2ソケット電極 33:絶縁サポート 35:導電ベースプレート 37:信号出力線 39:冷却パイプ 41:冷却パイプ導入部 43:プローブ取り付け用フランジ 44:ボルト穴 45:点検口 46:ガラス窓 47:抵抗器 1: Voltage probe 2: Measurement terminal 3: Housing 5: Resistor 7: Output terminal 9: Liquid phase refrigerant 11: Conductor rod 13: Insulating bushing 15: First metal ring 17: Second metal ring 19: Flange 21 : Fuselage cylinder 23: flange lid 24: bolt 25: first socket electrode 27: second socket electrode 33: insulation support 35: conductive base plate 37: signal output line 39: cooling pipe 41: cooling pipe introduction part 43: for probe mounting Flange 44: Bolt hole 45: Inspection port 46: Glass window 47: Resistor

Claims (3)

計測端子と、前記計測端子に電気的に接続され且つ筐体内に収容された抵抗器と、前記抵抗器に電気的に接続された出力端子とを備え、
前記抵抗器は周波数レスポンスの向上を図るため、比較的低抵抗値であり、前記筐体内において高電圧印加によって発生するジュール熱の除去と微小なコロナ放電によるプローブ出力へのランダムノイズ信号の混入を防止するため、絶縁性の液相冷媒に浸漬され、一端が前記計測端子である導電体棒をさらに備え、前記導電体棒の他端は、前記抵抗器に電気的に接続され、前記筐体は、前記導電体棒を収容する空間を有し且つセラミック材料からなる絶縁ブッシングと、前記絶縁ブッシングの先端にロウ付けされ且つ前記導電体棒にロウ付け又は溶接された第1金属リングと、前記絶縁ブッシングの側面にロウ付けされた第2金属リングと、一端が第2金属リングにロウ付け又は溶接され且つ他端にフランジが設けられた胴体円筒と、前記胴体円筒の前記フランジに固定されたフランジ蓋とを備える電圧プローブ。
A measurement terminal; a resistor electrically connected to the measurement terminal and housed in a housing; and an output terminal electrically connected to the resistor;
The resistor has a relatively low resistance value in order to improve the frequency response, and removes Joule heat generated by applying a high voltage in the housing and mixing a random noise signal into the probe output by a minute corona discharge. In order to prevent , a conductor rod that is immersed in an insulating liquid-phase refrigerant and has one end as the measurement terminal is further provided, and the other end of the conductor rod is electrically connected to the resistor, and the housing An insulating bushing having a space for accommodating the conductive rod and made of a ceramic material, a first metal ring brazed to the tip of the insulating bushing and brazed or welded to the conductive rod, A second metal ring brazed to a side surface of the insulating bushing; a body cylinder brazed or welded to one end of the second metal ring and provided with a flange at the other end; Voltage probe and a flange cover fixed to the flange of the cylinder.
前記抵抗器に生ずるジュール発熱により前記抵抗器が温度上昇することを抑制することができ、従って前記抵抗器の温度上昇に起因する測定値の変動を抑制するため、前記液相冷媒を冷却する冷却部をさらに備える請求項1に記載のプローブ。 Cooling that cools the liquid-phase refrigerant in order to suppress the temperature rise of the resistor due to Joule heat generated in the resistor, and thus to suppress fluctuations in the measured value caused by the temperature rise of the resistor. The probe according to claim 1, further comprising a portion. 前記冷却部は、前記筐体内部に配置されたらせん状の冷却パイプを備える請求項に記載のプローブ。 The probe according to claim 2 , wherein the cooling unit includes a spiral cooling pipe disposed inside the housing.
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