CN106526321B - 阻抗测定装置及阻抗测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够进行稳定的测定的阻抗测定装置及测定方法；利用多个测定频率进行下述测定并求出噪声少的测定频率，该测定是指：利用与测定信号同步且相位呈正交的两个基准信号、即同步信号，对未被供给测定信号状态下的测定对象、即试样中出现的检测信号进行同步检波，而测定试样的噪声电平；将噪声少的频率的测定信号供给试样，并利用基准信号对该检测信号进行同步检波而测定试样的阻抗；或者，对作为测定对象的试样提供规定频率的测定信号，生成与测定信号同步的基准信号并利用上述基准信号对试样中出现的检测信号进行同步检波；利用特性不同的多个低通滤波器使同步检波后的信号通过，选择多个低通滤波器中的任意一个，并且通过无噪声影响的测定值的取得而结束该选择。

Description

阻抗测定装置及阻抗测定方法

技术领域

本发明涉及阻抗测定装置及阻抗测定方法。

背景技术

作为对构成电路的元件所具有的内部阻抗进行测定的方法，存在对作为测定对象的试样赋予交流信号而测定其电气响应的交流阻抗测定法。利用该方法，能够查验试样所具有的电阻分量、电容分量、电感分量的大小。另外，能够求出上述分量在试样内构成了何种等效电路、或者该等效电路的参数。

作为该交流阻抗测定法，存在下述方法：即，从恒定电流源对试样供给呈正弦波的测定用交流电流，利用与供给的测定用交流电流同步的相同频率的基准信号(或者也称为“参考信号”)，对试样中出现的电压信号进行同步检波，由此使试样中出现的噪声分量的影响减小这一使用了同步检波的阻抗测定方法。

关于利用同步检波的阻抗测定装置，存在以下的现有技术文献。

以下，对利用同步检波的阻抗测定进行说明。

图10是对现有的利用同步检波的阻抗测定装置进行说明的图。

从恒定电流源10对试样11(DUT：device under test的简称、“被测器件”)供给测定用交流电流i。另外，在此，试样11为具有内阻Rx的电池。电阻(Rs)12是用于检测测定用交流电流i的电流值的电流检测用电阻，且串联地***恒定电流源10、试样11。符号15是根据测定用交流电流i将试样11中出现的检测信号(电压信号)放大的放大器。同样地，符号16是将电流检测用电阻(Rs)12检测出的电压信号放大的放大器。经放大器15放大后的电压检测信号v₁，通过允许测定频率通过的带通滤波器(BPF)17而被输入至同步检波器20。另外，与测定用交流电流i同步的基准信号v₂被放大器16放大并被输入同步检波器20。同步检波器20利用基准信号v₂对电压检测信号v₁进行同步检波，然后，其检波输出被输入用于除去交流分量的低通滤波器(LPF)22中除去交流分量后，输入至模数转换器(ADC)23中。模数转换器23将同步检波输出转换为数字信号。转换后的数字信号被输入未图示的运算装置中，计算试样11的交流阻抗值、等效电路的参数等，这些值被显示在未图示的显示装置等上或者被打印并输出。

接着，参照图11的波形图，对图10的阻抗测定装置的阻抗测定动作进行说明。

从恒定电流源10对试样11外加i＝Isin(ω_1t)的正弦波，作为测定用交流电流。试样11的两端产生与电池的内阻Rx对应的电压，该电压被放大器15放大并以v₁＝iR_X的形式输出。另外，从放大器16输出与电流检测用电阻Rs对应的v₂＝iR_S，并利用同步检波器20进行同步检波。在此，v₁、v₂为

v₁＝Vsin(ω_1t)＝IRx sin(ω_1t)

v₂＝iRs＝IRs sin(ω_1t)＝k sin(ω_1t)。

其中，k为常数(I和Rs为定值)。

同步检波输出为

v₁×v₂＝kIRx sin(ω_1t)sin(ω_1t)

＝1/2·kIRx[cos(0)-cos(2ω_1t)]

当利用低通滤波器截断交流分量时，模数转换器23的输入则变为

V_AD＝1/2·kIRx cos(0)＝1/2·kIRx，

由此，试样的电阻值Rx通过下式

Rx＝2/k·(V_AD/I)

而能够求出。

图11的v₁、v₂、v₁×v₂、v_AD的波形分别成为图10的信号v₁、v₂、v₁×v₂、v_AD的信号波形。

如此，利用与测定用交流电流同相的基准信号对试样两端的电压检测信号进行同步检波，并利用低通滤波器除去交流分量(cos(2ω_1t))，由此仅提取直流分量，因此，能够求出电池等包含纯电阻以外分量的测定对象、即试样的有效阻抗。另外，由于同步检波中出现的交流分量被低通滤波器除去，因此，能够除去作为交流的噪声的影响，从而能够提取出被噪声埋没的微小信号。

【现有技术文献】

【专利文献】

专利文献1：日本公报、特开2007-132806号

由于成为测定对象的试样是构成电路的元件，因此存在叠加有噪声的情况，该噪声会对阻抗的测定造成影响。例如，存在将配备于UPS(不间断电源：UninterruptiblePower Supply)的蓄电池作为测定试样的情况。UPS由于需要一直运转，因此逆变器(inverter)或转换器(converter)工作而进行充电或放电。因此，由逆变器或转换器产生的噪声被外加于蓄电池的情况较多。另外，由于连接有负载，因此噪声从负载侧混入的情况也较多。如此，当欲将UPS的蓄电池作为试样进行阻抗测定时，会从外加有测定用交流电流的试样中检测出噪声分量。

但是，存在下述情况：即，即使使用与测定用交流电流同相的基准信号进行同步检波并利用低通滤波器除去交流分量，也无法完全除去噪声这一情况。

当与测定信号同一频率的噪声进入检测信号时，噪声与同步检波输出的直流分量重叠，因此利用低通滤波器无法除去噪声。另外，当为与测定频率接近的频率的噪声时，出于低通滤波器的特性原因，而难以除去全部的噪声。

例如，在测定频率为1kHz、噪声的频率为1.01kHz时，对于非直流的低交流分量，即使能够除去也只能除去少部分，而无法全部除去。另外，即使是带通滤波器，也无法除去作为测定频率的中心频率附近频率的噪声，因此除去测定频率附近的噪声是困难的。

另外，低通滤波器具有如图12所示的频率特性，能够完全除去X(Hz)以上的高频噪声，但基本无法除去低于X(Hz)的低频噪声。

如此，在噪声为接近测定频率(例如在图12中为X(Hz))的频率的噪声时，利用具有基本无相对于该频率的衰减量这一衰减特性的低通滤波器，是难以除去全部的噪声的。

因此，会产生以下问题：即，由于噪声进入检测信号时会产生测定误差，另外，测定的阻抗值也产生偏差，因此测定值不稳定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够进行稳定的测定的阻抗测定装置及测定方法。

根据本发明的第一方面，提供一种阻抗测定装置，其具备：对作为测定对象的试样提供规定频率的测定信号的交流电源，生成与测定信号同步的基准信号的基准信号生成部，以基准信号对试样中出现的检测信号进行同步检波的同步检波部，以及使同步检波后的信号通过的低通滤波器；该阻抗测定装置的特征在于：基准信号生成部具有基准信号生成部件，该基准信号生成部件在试样未被供给测定信号的状态下，生成具有规定的测定用频率且相位正交的两个基准信号；同步检波部具有同步检波部件，该同步检波部件利用两个基准信号分别对处于未被供给测定信号的状态的试样中所出现的检测信号进行同步检波。

另外，同步检波部可以具有：通过的频率不同的多个带通滤波器、以及根据交流电源提供的测定信号的频率对多个带通滤波器进行选择的选择部件。

优选：在进行试样的阻抗测定时，交流电源提供试样中出现的噪声电平低的频率的测定信号。另外，可以是试样为电池且交流电源为恒定电流源。

根据本发明的第二方面，提供一种阻抗测定方法，对作为测定对象的试样提供规定频率的测定信号，以与测定信号同步的基准信号对试样中出现的检测信号进行同步检波，提取同步检波后的信号的直流分量并对试样的交流阻抗进行测定；该阻抗测定方法的特征在于：利用多个频率的测定信号执行第一测定步骤，该第一测定步骤是指：在未对试样提供测定信号的状态下，利用相位呈正交的第一基准信号和第二基准信号分别对试样中出现的检测信号进行同步检波，测定未被供给测定信号状态下的试样中所出现的噪声电平；并且，执行第二测定步骤，该第二测定步骤是指：选择通过第一测定步骤测定的多个频率的测定信号中的、噪声电平低的频率，对试样提供测定信号从而测定试样的阻抗。

另外，可以具备使试样中出现的检测信号通过的多个带通滤波器，并且，在第一测定步骤中对多个带通滤波器进行选择而针对多个频率的测定信号测定噪声电平，在第二测定步骤中选择噪声电平低的频率的带通滤波器并执行试样的阻抗测定。

根据本发明的第三方面，提供一种阻抗测定装置，该阻抗测定装置的特征在于，具备：对作为测定对象的试样提供规定频率的测定信号的交流供给部，生成与测定信号同步的基准信号的基准信号生成部，以基准信号对试样中出现的检测信号进行同步检波的同步检波部，使同步检波后的信号通过且特性不同的多个低通滤波器，以及选择多个低通滤波器中的任意一个的的选择部；并且，通过无噪声影响的测定值的取得而结束多个低通滤波器的选择。

另外，优选：选择部与多个低通滤波器的输出侧连接，多个低通滤波器并联地运转。

根据本发明的第四方面，提供一种阻抗测定方法，对作为测定对象的试样提供规定频率的测定信号，以与测定信号同步的基准信号对试样中出现的检测信号进行同步检波，提取同步检波后的信号的直流分量并对试样的交流阻抗进行测定；该阻抗测定方法的特征在于，包括：对作为测定对象的试样供给规定频率的测定信号的步骤，生成与测定信号同步的基准信号的步骤，以基准信号对试样中出现的检测信号进行同步检波的步骤，以及使同步检波后的信号通过的步骤；使同步检波后的信号通过的步骤是利用特性不同的多个低通滤波器而执行；进而，该阻抗测定方法还包括：选择多个低通滤波器中的任意一个的步骤，和通过无噪声影响的测定值的取得而结束多个低通滤波器的选择的步骤。

另外，优选：在执行选择多个低通滤波器的步骤之前，并联执行多个低通滤波器的运转。

(发明效果)

根据本发明的第一及第二方面，即使混入与测定信号同一频率或相近频率的噪声，也能够除去噪声分量，因此能够减少阻抗的测定误差。

根据本发明的第三及第四方面，即使噪声具有全部的频率成分，也能够抑制由噪声分量产生的影响并更迅速地取得稳定的测定值。

附图说明

图1是表示本发明第一实施方式涉及的阻抗测定装置的结构的图，且表示求算噪声影响小的测定频率的状态。

图2是表示图1的各点上出现的波形的图。

图3是说明在图1所示实施方式中以噪声影响小的测定频率进行试样的阻抗测定时的电路状态的图。

图4是电池的等效电路的一例的示意图。

图5是对以噪声影响大的频率测定时和选择小的频率进行测定时的Cole-ColePlot图的例子进行表示的图。

图6是表示本发明第二实施方式涉及的阻抗测定装置的结构的图。

图7是三种低通滤波器(LPF)的响应特性的示意图。

图8是三种低通滤波器(LPF)的衰减特性的示意图。

图9是用于对通过选择处理使得未被噪声影响的范围扩大的效果进行说明的图。

图10是现有的利用同步检波的阻抗测定装置的结构示意图。

图11是表示图10中的信号波形的图。

图12是低通滤波器的频率特性例的示意图。

(符号说明)

10...恒定电流源

11...试样(DUT)

12...电流检测用电阻(Rs)

15、16...放大器

17、17₁～17_n...带通滤波器(BPF)

19...移相器

20、21...同步检波器

22、22-1、22-2、......、22-n...低通滤波器(LPF)

23...模数转换器(ADC)

SW1～SW4...开关

具体实施方式

以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是本发明第一实施方式涉及的阻抗测定装置的结构示意图，且表示测定噪声分量时的连接结构。

恒定电流源10经由开关SW1与作为测定对象的试样(DUT：被测器件)11连接。在本实施方式中，试样11为电池，且具有内阻Rx。电流检测用电阻(Rs)12被***恒定电流源10、开关SW1、试样11的串联电路中。开关SW2被***恒定电流源10与开关SW1之间、以及试样11与电流检测用电阻12之间。试样11的检测信号经由放大器15而被输入多个带通滤波器(BPF)17₁、17₂、......、17_n中。开关SW3选择带通滤波器17₁～17_n中的任意一个，选择的带通滤波器的输出被输入至同步检波器20、21双方之中。电流检测用电阻12与放大器16相连，放大器16的输出被输入至同步检波器20，同时经由移相器19而被输入至同步检波器21。移相器19以使放大器16的输出信号的相位相对于另一基准信号呈90°相位的方式进行相位调整。同步检波器20、21的检波输出被输入开关SW4，开关SW4的输出被输入低通滤波器(LPF)22，低通滤波器22的输出被输入模数转换器(ADC)23。

接着，对本实施方式的阻抗测定动作进行说明。

在本实施方式中，首先执行第一测定步骤：根据测定频率对试样中产生的噪声电平(noise level)进行测定，接着执行第二测定步骤：根据测定的噪声电平，利用噪声影响小的测定频率对试样的阻抗进行测定。

首先，对噪声电平的第一测定步骤的测定动作进行说明。

断开(Off)开关SW1，闭合(On)开关SW2。然后，由恒定电流源10任意地指定欲测定的频率f(sin(ω_it))并对电流检测用电阻12外加测定用交流电流，而对试样11则不外加测定用交流电流。电流检测用电阻12中出现的电压信号被放大器16放大，放大器16的输出信号被分支，分支的一方直接作为基准信号而输入同步检波器20。对于被分支的输出信号的另一方，利用移相器19形成为相比一方的基准信号而相位呈90°不同的基准信号，并被输入另一同步检波器21中。

对于呈未被外加测定用交流电流的状态的试样中出现的检测信号，利用放大器15进行放大，并输入允许通过的频率各不相同的多个带通滤波器17₁～17_n中，通过开关SW3选择使恒定电流源10所输入的测定频率通过的带通滤波器17_i，且带通滤波器17_i的输出被输入至同步检波器20、21双方中。利用开关SW4依次选择同步检波器20、21的输出，并输入低通滤波器22。使利用开关SW4依次选择的同步检波器20、21的输出通过低通滤波器22除去交流分量后，输出至模数转换器23中。

在此，在试样11未被外加测定用交流电流的状态下，试样11中出现的检测信号为噪声分量，使该检测信号通过带通滤波器17₁～17_n进行同步检波，由此能够测定每一测定频率的噪声电平。

以下，利用公式对试样11两端所产生的噪声电平的测定进行说明。

由恒定电流源10设定测定频率后通过同步检波生成参考用的基准信号v₂、v₃。对于v₃，利用移相器19，使其与v₂之间存在90°(π/2)的相位差。

v₂＝IRs sin(ω_N t)...(与测定用交流电流i同相，N为1-n)

v₃＝IRs sin(ω_N t+90°)...(与测定用交流电流i之间的相位差为90°)

将从试样11两端检测出的v₁通过带通滤波器17中的、以测定频率sin(ω_N t)为中心频率的带通滤波器17_i后的信号，设定为v₁′。利用开关SW3，在带通滤波器17₁～17_n中选择适于测定频率的带通滤波器，并使v1通过该带通滤波器。

在此，v₁′为

v₁′＝G_BPF V_X cos(ωX t+θ+θ_BPF)

其中，G_BPF为带通滤波器的增益，V_X为由试样的内阻(R_X)产生的噪声的电压，θ为噪声的相位角，θ_BPF为由带通滤波器产生的相位角。

利用同步检波器20、21以v₂、v₃对v₁′进行同步检波，由此

同步检波器20的检波输出v₁′×v₂、同步检波器21的检波输出v₁′×v₃，如以下所示。

v₁′×v₂＝1/2·G_BPF v_X IRs{cos(ω_X t+θ+θ_BPF-ω_N t)}-cos(ω_X t+θ+θ_BPF+ω_N t)

v₁′×v₃＝1/2·G_BPF v_X IRs{cos(ω_X t+θ+θ_BPF-ω_N t)-90°)}-cos(ω_X t+θ+θ_BPF+ω_N t+90°)

使该同步检波后的v₁′×v₂、v₁′×v₃通过低通滤波器22，由此除去测定频率成分，残余噪声分量。经模数转换后，全部为噪声，成为利用带通滤波器、低通滤波器无法除去的分量。

同步检波后的v₁′×v₂、v₁′×v₃的方和根值(Root-Sum-Square Value)成为噪声电平。

另外，之所以将基准信号以正交相位进行同步检波，是因为：噪声的相位不明确，当仅以一个相位进行检波时，会导致噪声电平因噪声的相位而变小。通过利用正交相位的基准信号对同一检测信号进行同步检波，能够测定正确的噪声电平。

在图2中表示改变测定频率进行噪声电平测定的例子。图2的(a)是将测定频率设为f₁时的情况，且将低通滤波器的输出中的以基准信号v₂进行同步检波后的输出设为v_{AD_v1′×v2}、以基准信号v₃进行同步检波后的输出设为v_{AD_v1′×v3}。

图2的(a)是噪声频率与测定频率f₁相同时的情况，且是在低通滤波器的输出中直流分量的噪声被输出的例子。图2的(b)是噪声频率与测定频率f₂相近的情况，且低通滤波器的输出中也出现了交流分量。图2的(c)是噪声频率与测定频率f₃相差甚远的情况，低通滤波器的输出基本为零电平(zero level)。

如此，依次改变来自恒定电流源10的测定频率，切换对应的带通滤波器17₁～17_n而测定噪声电平。

在此，关于带通滤波器的切换，在对应于恒定电流源10的测定频率的切换而切换带通滤波器时，既可以与设定的多个频率对应而依次手动地切换带通滤波器，也可以依次自动地切换带通滤波器。

而且，在对试样11赋予测定用交流电流进行阻抗测定时，若为图2的例子，则避开噪声电平高的f₁、f₂，而选择噪声电平低的频率。

接着，对试样11赋予测定用交流电流而测定试样11的阻抗。此时，选择通过噪声测定求出的噪声影响小的测定频率，然后，如图3所示闭合(On)开关SW1、断开(Off)开关SW2，利用开关SW3在带通滤波器17₁～17_n中选择允许测定频率通过的带通滤波器，并从恒定电流源10对试样11供给测定用交流电流，与现有方法同样地对试样的阻抗进行测定。

如上所述，能够首先按每一测定频率对试样11中出现的噪声电平进行测定，然后，利用噪声电平低的、即噪声影响小的测定频率来测定试样的阻抗。

(本实施方式的效果)

根据以上说明的本发明的第一实施方式，即使在作为测定对象的试样11中出现噪声之类的情况下，也能够利用噪声电平低、噪声影响小的测定频率进行阻抗的测定，因此能够减少测定误差。另外，由于因噪声导致测定值存在偏差的情况变少，因此输出稳定，另外能够缩短测定时间。

进而，即使是UPS的蓄电池等、检测信号中叠加有噪声的试样，也能够选择噪声影响小的频率进行测定。

对测定蓄电池等电池的阻抗并求算进行电池特性评价的Cole-Cole Plot图(复阻抗谱)时的例子进行说明。

图4所示的等效电路为电池的等效电路的一例的示意图。作为电池的等效电路的模型之一，可以以将电感L1和电阻Rs的串联电路与电阻R1和电容C1的并联电路连接的电路进行表示。此时，在频率低的区域，当流经电阻Rs和电阻R1的电流变大、频率变高时，电感L1所占的阻抗部分变大，电容C1的阻抗变小。

对于上述等效电路，在由阻抗的实部和虚部构成的平面中描绘由频率引起的电池的阻抗变化，即为Cole-Cole Plot图(复阻抗谱)。

复阻抗谱描绘的是：对从恒定电流源赋予测定试样的频率进行扫描，而测定电池的阻抗，此时，在以电池的负载装置改变负载的同时测定阻抗的情况下、或对UPS的电池进行测定的情况下，当受到噪声的影响而测定的阻抗值产生偏差时，则成为图5的(a)所示的状态，从而有可能无法描绘正确的复阻抗谱。

在本发明的第一实施方式中，能够选择噪声影响小的测定频率进行电池的阻抗测定，故虽然能够测定的频率的数量有可能变少，但是能够减小噪声的影响，因此，通过使用噪声影响小的测定阻抗值，能够如图5的(b)所示那样描绘出平滑的复阻抗谱。

上述实施方式是以从恒定电流源10对试样供给恒定交流电流而测定阻抗的例子进行了说明，但也能够利用电压进行阻抗测定。例如，也可以从电压源对试样供给恒定交流电压并通过同步检波测定阻抗。在测定对象为电池时，优选利用恒定电流进行阻抗测定，但是，例如在被组装入电路中而有可能出现噪声的电容器的情况下，也可以利用恒定交流电压进行阻抗测定。

图6为本发明第二实施方式涉及的阻抗测定装置的结构示意图。该阻抗测定装置1构成为具有：恒定电流源10、放大器15、16、带通滤波器(BPF)17、同步检波器20、多个低通滤波器(LPF)22-1、22-2、.....、22-n、模数转换器(ADC)23。另外，恒定电流源10相当于权利要求中所记载的交流供给部，同步检波器20相当于同步检波部。

恒定电流源10经由一对输出端(未图示)与作为测定对象的试样(DUT)11连接。在本实施方式中，试样11为电池，作为内阻而具有Rx。在恒定电流源10与试样11之间***(连接)有电流检测用电阻Rs，试样11的检测信号经由放大器15而被输入允许测定频率通过的带通滤波器(BPF)17中。另外，电流检测用电阻Rs相当于权利要求1中的基准信号生成部。

放大器15根据由恒定电流源10供给的测定用交流电流i将试样11中出现的检测信号(电压信号)放大，放大器16将通过电流检测用电阻Rs检测出的电压信号放大。被放大器15放大后的电压检测信号v₁经由允许测定频率通过的带通滤波器(BPF)17而被输入同步检波器20中。另外，与测定用交流电流i同步的基准信号v₂经放大器16放大后被输入同步检波器20中。

带通滤波器(BPF)17的输出部与同步检波器20的输入部连接，带通滤波器(BPF)17的输出被输入同步检波器20中。电流检测用电阻Rs与放大器16连接，放大器16的输出部与同步检波器20的输入部连接，放大器16的输出被输入同步检波器20中。

同步检波器20的输出部与低通滤波器(LPF)22-1、22-2、......、22-n的输入部连接。同步检波器20以基准信号v₂对电压检测信号v₁进行同步检波，其检波输出被输入用于除去交流分量的低通滤波器(LPF)22-1、22-2、......、22-n中。

低通滤波器22-1、22-2、......22-n的输出部经由开关SW1与模数转换器(ADC)23相连接，低通滤波器22-1、22-2、......、22-n的输出V_AD1、V_AD2、......、V_ADn经由开关SW1而被输入模数转换器(ADC)23。另外，低通滤波器22-1、22-2、......、22-n相互之间并联连接。此外，开关SW1相当于权利要求中所记载的选择部件。

在各低通滤波器(LPF)22-1、22-2、.....、22-n中并行进行滤波处理(除去交流分量)，然后，对于各低通滤波器的输出，根据后述的规定的规则(rule)进行选择，选择出的输出被输入模数转换器(ADC)23。模数转换器23将同步检波输出转换为数字信号。转换后的数字信号被输入未图示的运算装置中，对试样11的交流阻抗值、等效电路的参数等进行运算，这些值被显示于未图示的显示装置等上或者被打印并输出。

在此，低通滤波器(LPF)22-1、22-2、......、22-n的响应特性、衰减特性各不相同。所谓的响应特性，是指：对低通滤波器(LPF)22-1、22-2、.....、22-n赋予输入时，对应其时间的变化，指针的偏转等的输出随时间变化这一性质。例如，所谓的响应特性佳，是指输出变为100％为止的响应时间短这一情况。所谓的衰减特性，是指：允许低于截止频率的频率通过而不允许高于截止频率的频率通过这一性质。如后述的图8所示，衰减梯度表示衰减特性。

接下来，对图6所示的阻抗测定装置的阻抗测定动作进行说明。从恒定电流源10对试样11外加i＝Isin(ω₁t)的正弦波，作为测定用交流电流。试样11的两端产生与电池的内阻Rx对应的电压，该电压被放大器15放大后以v₁＝iRx的形式输出。另外，从放大器16输出与电流检测用电阻Rs对应的v₂＝iRs，并利用同步检波器20进行同步检波。在此，v₁、v₂为

v₁＝Vsin(ω₁t)＝IRx sin(ω₁t)

v₂＝iRs＝IRs sin(ω₁t)＝k sin(ω₁t)。

其中，k为常数(I和Rs视为定值)。

同步检波输出为：

v₁×v₂＝kIRx sin(ω₁t)sin(ω₁t)

＝1/2·kIRx[cos(0)-cos(2ω₁t)]。

该同步检波输出被输入衰减特性(截止频率、衰减量)、响应特性(响应时间)不同的低通滤波器(LPF)22-1、22-2、.....、22-n中。首先，通过开关SW1选择低通滤波器(LPF)22-1。即，利用开关SW1选择低通滤波器(LPF)22-1的输出V_AD1，规定的交流分量被截断的输出被输入模数转换器23。

模数转换器23的输入为

V_AD＝1/2·kIRx cos(0)＝1/2·kIRx，

由此，作为测定值的试样内阻的电阻值Rx能够利用下式求出。

R_X＝2/k·(V_AD/I)

在此，当求出的测定值因噪声的影响而不稳定时，利用开关SW1切换为低通滤波器(LPF)22-2。即使这样，由于噪声的影响而测定值仍然不稳定时，利用开关SW1切换为低通滤波器(LPF)22-3。如此利用开关SW1依次切换低通滤波器(LPF)，直至测定值稳定为止。然后，依次改变来自恒定电流源10的测定频率，并重复上述处理。

接下来，参照图7和图8对低通滤波器(LPF)的切换动作进行详细说明。参照图7和图8对下述情况具体地进行说明：即，在测定值的计算中，为了使测定值的输出稳定且缩短测定时间，应如何进行上述的低通滤波器(LPF)的选择(切换)这一情况。图7为三种低通滤波器(LPF)的响应特性的示意图。图8为三种低通滤波器(LPF)的衰减特性的示意图。

关于低通滤波器(1)、(2)、(3)的响应特性，如图7所示，低通滤波器(1)的响应时间最短，低通滤波器(3)的响应时间最长。关于低通滤波器(1)、(2)、(3)的衰减特性，如图8所示，低通滤波器(1)的衰减量最小，低通滤波器(3)的衰减量最大。在本实施方式中准备了三种具有上述特性的低通滤波器。

首先，选择规定的测定频率，利用开关SW1选择低通滤波器(1)。低通滤波器(1)是如图7和图8所示响应速度最快、衰减量最小的低通滤波器。然后，在所得到的测定值稳定时，结束利用该测定频率进行的阻抗测定。

但是，在得到的测定值不稳定时，利用开关SW1选择(切换为)低通滤波器(2)。如图7和图8所示，低通滤波器(2)的响应速度比低通滤波器(1)的响应速度慢，衰减量也比低通滤波器(1)的衰减量大。然后，在得到的测定值稳定时，结束利用该测定频率进行的阻抗测定。

但是，在得到的测定值不稳定时，利用开关SW1选择(切换为)低通滤波器(3)。如图7和图8所示，低通滤波器(3)的响应速度比低通滤波器(2)的响应速度慢，衰减量也比低通滤波器(2)的衰减量大。然后，在得到的测定值稳定时，结束利用该测定频率进行的阻抗测定。

上述例子是使用了三种低通滤波器的例子，但当能够进一步准备具有不同特性的低通滤波器时，则与三种低通滤波器的情况相比能够尽可能快速地计算出更稳定的测定值。另外，优选考虑稳定性与测定时间的平衡而决定低通滤波器的数量。

另外，关于低通滤波器的选择(切换)，在上述实施方式中是按照低通滤波器(1)、(2)、(3)的顺序进行切换，但是，也可以按照未图示的运算装置内的存储器中所存储的顺序进行选择，还可以根据未图示的显示装置上所显示的测量值手动地进行切换。

(本发明第二实施方式的效果)

在本发明的第二实施方式中，使多个具有不同特性(响应特性、衰减特性)的低通滤波器并联运转，而且，执行低通滤波器的切换，直至找出最难受到噪声影响且响应速度最快的低通滤波器，因此，能够迅速地得到无噪声影响的最稳定的测定值。例如，在如未流有负载电流或充电电流的电池那样噪声影响小的情况下，以上述图7和图8的例子来说的话，选择低通滤波器(1)实施测定后，即结束利用测定频率进行的阻抗测定。

也就是说，不管是噪声影响小的试样，还是噪声影响大的试样例如UPS的蓄电池等，即使是对检测信号中叠加有噪声的试样进行测定，也是选择应答速度最快且衰减量最少的低通滤波器，因此，能够更迅速地求出噪声影响小的稳定的阻抗测定值。

另外，参照图9对本发明第二实施方式的其他效果进行说明。规定的测定频率为例如Y(Hz)且出现了如图9所示的噪声，当利用Y(Hz)的测量频率进行阻抗测定时，受噪声影响的范围为距该测定频率前后a(Hz)的范围。该情况下，处于前后a(Hz)的范围内的噪声通过上述的选择(切换)处理而衰减，因此能够使不被噪声影响的范围扩大(不被噪声影响的范围变宽)。

在以上的说明中，是从恒定电流源10对试样11供给恒定交流电流而对阻抗进行测定，但也可以利用电压进行阻抗测定。例如，也可以从电压源对试样供给恒定交流电压并通过同步检波测定阻抗。在测定对象为电池时，优选利用恒定电流进行阻抗测定，但是，例如在被组装入电路而有可能出现噪声的电容器的情况下，也可以利用恒定交流电压进行阻抗测定。

以上对本发明的第二实施方式进行了说明，但本发明并不限于上述的实施方式，除此以外也可以进行各种变形。

Claims (11)

1.一种阻抗测定装置，具备：

对作为测定对象的试样提供规定频率的测定信号的交流电源，

生成与所述测定信号同步的基准信号的基准信号生成部，

以所述基准信号对所述试样中出现的检测信号进行同步检波的同步检波部，以及

使同步检波后的信号通过的低通滤波器，

所述阻抗测定装置的特征在于，

所述基准信号生成部具有基准信号生成部件，该基准信号生成部件在所述试样未被供给测定信号的状态下，生成具有规定的测定用频率且相位正交的两个基准信号；

所述同步检波部具有同步检波部件，该同步检波部件利用所述两个基准信号分别对处于未被供给测定信号的状态的试样中所出现的检测信号进行同步检波。

2.根据权利要求1所述的阻抗测定装置，其特征在于，

所述同步检波部包括：

通过的频率不同的多个带通滤波器，以及

根据所述交流电源提供的测定信号的频率对所述多个带通滤波器进行选择的选择部件。

3.根据权利要求1或2所述的阻抗测定装置，其特征在于，

在进行所述试样的阻抗测定时，所述交流电源提供所述试样中出现的噪声电平低的频率的测定信号。

4.根据权利要求1所述的阻抗测定装置，其特征在于，

所述试样为电池，且所述交流电源为恒定电流源。

5.一种阻抗测定方法，对作为测定对象的试样提供规定频率的测定信号，以与所述测定信号同步的基准信号对所述试样中出现的检测信号进行同步检波，提取同步检波后的信号的直流分量并对所述试样的交流阻抗进行测定，所述阻抗测定方法的特征在于，

利用多个频率的测定信号执行第一测定步骤，该第一测定步骤是指：在未对所述试样提供测定信号的状态下，利用相位呈正交的第一基准信号和第二基准信号分别对所述试样中出现的检测信号进行同步检波，计算所述第一基准信号的同步检波输出和所述第二基准信号的同步检波输出的方和根值，将所述方和根值作为未被供给测定信号状态下的所述试样中所出现的噪声电平；

并且，执行第二测定步骤，该第二测定步骤是指：根据所述方和根值选择通过所述第一测定步骤测定的多个频率的测定信号中的、噪声电平低的频率，对所述试样提供测定信号从而测定所述试样的阻抗。

6.根据权利要求5所述的阻抗测定方法，其特征在于，

利用使所述试样中出现的检测信号通过的多个带通滤波器，

在所述第一测定步骤中，对多个带通滤波器进行选择而针对多个频率的测定信号测定噪声电平，

在所述第二测定步骤中，选择噪声电平低的频率的带通滤波器并执行所述试样的阻抗测定。

7.一种阻抗测定装置，其特征在于，

具备：

对作为测定对象的试样提供规定频率的测定信号的交流供给部，

生成与所述测定信号同步的基准信号的基准信号生成部，

以所述基准信号对所述试样中出现的检测信号进行同步检波的同步检波部，

使同步检波后的信号通过且特性不同的多个低通滤波器，以及

选择所述多个低通滤波器中的任意一个的选择部；

并且，通过无噪声影响的测定值的取得而结束所述低通滤波器的选择。

8.根据权利要求7所述的阻抗测定装置，其特征在于，

所述选择部与所述多个低通滤波器的输出侧连接，

所述多个低通滤波器并联地运转。

9.根据权利要求7或8所述的阻抗测定装置，其特征在于，

所述试样为电池，且所述交流供给部为恒定电流源。

10.一种阻抗测定方法，对作为测定对象的试样提供规定频率的测定信号，以与所述测定信号同步的基准信号对所述试样中出现的检测信号进行同步检波，提取同步检波后的信号的直流分量并对所述试样的交流阻抗进行测定，所述阻抗测定方法的特征在于，包括：

对作为测定对象的试样提供规定频率的测定信号的步骤，

生成与所述测定信号同步的基准信号的步骤，

以所述基准信号对所述试样中出现的检测信号进行同步检波的步骤，以及

使同步检波后的信号通过的步骤；

所述使同步检波后的信号通过的步骤，是利用特性不同的多个低通滤波器而执行；

进而，所述阻抗测定方法还包括：

选择所述多个低通滤波器中的任意一个的步骤，和

通过无噪声影响的测定值的取得而结束所述低通滤波器的选择的步骤。

11.根据权利要求10所述的阻抗测定方法，其特征在于，

在执行选择所述低通滤波器的步骤之前，并联执行所述多个低通滤波器的运转。

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