JP2011085483A - インピーダンス測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プローブの接触状態を検出して測定精度を確保する。
【解決手段】プローブ３ａ，３ｂを介して測定電流Ｉｍを供給する測定電流供給部６と、測定対象体２の電圧Ｖｍ１をプローブ４ａ，４ｂを介して検出する電圧検出部７と、電極２ａとプローブ３ａ，４ａとの接触状態を検出する第１接触状態検出部８と、電極２ｂとプローブ３ｂ，４ｂとの接触状態を検出する第２接触状態検出部９と、測定電流Ｉｍおよび電圧Ｖｍ１からインピーダンスＺを測定する測定処理を実行する処理部１０とを備え、処理部１０は、測定処理の実行中において、接触状態検出部８，９での検出結果に基づくプローブ３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂの接触状態の判別処理を繰り返し、測定処理の完了までに接触状態を不良と判別しなかったときには測定したインピーダンスＺを測定値とし、接触状態を不良と判別したときには新たな測定処理を再開する。
【選択図】図１

Description

本発明は、測定対象体のインピーダンスを４端子法により測定するインピーダンス測定装置に関するものである。

この種のインピーダンス測定装置として、下記特許文献１に開示されたインピーダンス測定装置が知られている。このインピーダンス測定装置は、測定対象体となるインピーダンス素子の電極にそれぞれ接触する一対の第１の測定子および一対の第２の測定子と、第１の測定子を介してインピーダンス素子に電流を供給する電源と、第２の測定子を介してインピーダンス素子に現れた電圧を測定し電流との演算によりインピーダンス値を求める測定手段と、第１の測定子および第２の測定子がインピーダンス素子に接触したことを検知する検知手段と、第１の測定子および第２の測定子を電源および測定手段と検知手段とに選択的に切り換える切換接点を有する切換手段とを備えて構成されている。また、このインピーダンス測定装置では、第１の測定子および第２の測定子は検知手段から電源および測定手段に切り換わった後に通電され、かつ通電停止後に検知手段に切り換わるように、切換接点、電源および測定手段の動作タイミングが設定されている。

このインピーダンス測定装置によれば、インピーダンス素子の電極に測定子が接触したかを確認し、かつ切換接点が測定のため切換動作した後に電源からインピーダンス素子に電流が流れ、測定手段でインピーダンスが測定されるため、測定子が測定のために接触・解放する際には測定子に電流が流れないので、測定子にアークが生じることがなく測定子に摩耗が発生することを防止可能となっている。

特許第３０１７６９３号公報（第２頁、第１図）

ところが、上記のインピーダンス測定装置には、以下の解決すべき課題が存在している。すなわち、この種のインピーダンス測定装置では、検知手段が、第１の測定子および第２の測定子のインピーダンス素子への接触の完了を検知した後に、第１の測定子および第２の測定子が、検知手段から電源および測定手段に切り換えられ、その後、電源が第１の測定子を介してインピーダンス素子に電流を供給し、測定手段が第２の測定子を介してインピーダンス素子に現れた電圧を測定し、インピーダンス素子に供給されている電流と測定した電圧との演算によりインピーダンスを算出している。

このため、インピーダンス測定装置には、検知手段による第１の測定子および第２の測定子（プローブ）のインピーダンス素子への接触完了の検知と、インピーダンスの測定とが直列的に実行されている結果、インピーダンスの測定中に接触不良が発生した場合には、正確なインピーダンスを測定できないという解決すべき課題が存在している。また、測定されたインピーダンスに基づいて、インピーダンス素子（測定対象体）の良否を判別する場合には、正確なインピーダンスを測定できない結果、良品のインピーダンス素子を誤って不良品と判別することになるため、歩留まりが低下するという課題も存在している。

本発明は、かかる課題を解決すべくなされたものであり、プローブの接触状態を検出して測定精度を確保して、製造時における歩留まりを向上させ得るインピーダンス測定装置を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載のインピーダンス測定装置は、測定対象体の両電極に接触可能な第１電流供給プローブおよび第２電流供給プローブを介して当該測定対象体に測定電流を供給する測定電流供給部と、前記測定対象体に前記測定電流が流れることによって当該測定対象体の前記両電極間に発生する電極間電圧を当該両電極に接触可能な第１電圧検出プローブおよび第２電圧検出プローブを介して検出する電圧検出部と、前記両電極のうちの一方の電極に対する前記第１電流供給プローブおよび前記第１電圧検出プローブの接触状態を検出する第１接触状態検出部と、前記両電極のうちの他方の電極に対する前記第２電流供給プローブおよび前記第２電圧検出プローブの接触状態を検出する第２接触状態検出部と、少なくとも前記測定電流の電流値および前記電極間電圧の電圧値に基づいて前記測定対象体のインピーダンスを測定する測定処理を実行する処理部とを備え、前記処理部は、前記測定処理の実行中において、前記各接触状態検出部による検出の結果に基づく前記各プローブの前記接触状態の判別処理を繰り返し実行して、当該測定処理の完了までに当該接触状態を不良と判別しなかったときには当該測定処理において測定した前記インピーダンスを測定値とし、当該測定処理の完了までに当該接触状態を不良と判別したときには新たな前記測定処理を再開すると共に前記判別処理を繰り返し実行する。

また、請求項２記載のインピーダンス測定装置は、請求項１記載のインピーダンス測定装置において、前記処理部は、前記電圧検出部によって検出される前記電極間電圧の電圧値についての微分値を単位時間毎に算出しつつ予め規定された基準値と比較する比較処理を前記判別処理と共に繰り返し実行して、前記測定処理の完了までに前記接触状態を不良と判別しなかったときおよび当該比較処理において当該微分値が当該基準値を超えたと判別しなかったときには当該測定処理において測定した前記インピーダンスを前記測定値とし、当該測定処理の完了までに当該接触状態を不良と判別したときまたは当該比較処理において当該微分値が当該基準値を超えたと判別したときには新たな前記測定処理を再開すると共に前記判別処理および前記比較処理を繰り返し実行する。

また、請求項３記載のインピーダンス測定装置は、請求項１または２記載のインピーダンス測定装置において、前記処理部は、１つの前記測定対象体に対する前記測定処理の再開の回数が予め規定された上限回数に達したとき、または１つの前記測定対象体に対するすべての前記測定処理の総実行時間が予め規定された上限時間に達したときに、前記１つの測定対象体についての前記測定処理を終了させる。

また、請求項４記載のインピーダンス測定装置は、請求項１から３のいずれかに記載のインピーダンス測定装置において、前記処理部は、１つの前記測定対象体に対する前記測定処理の再開の回数を記憶部に記憶させる。

請求項１記載のインピーダンス測定装置では、処理部は、測定処理の実行中において、各プローブの接触状態についての判別処理を繰り返し実行して、測定処理の完了までに判別処理において接触状態を不良と判別しなかったときにはその測定処理において測定したインピーダンスを測定値とし、測定処理の完了までに判別処理において接触状態を不良と判別したときには新たな測定処理を再開すると共に判別処理を繰り返し実行する。

したがって、このインピーダンス測定装置によれば、判別処理を測定処理の実行中に繰り返し実行することにより、各プローブの接触状態の検出結果に基づき測定処理を再開することで測定精度を確保することができる。また、測定されたインピーダンスに基づいて、測定対象体の良否を判別する場合には、接触状態が不良となったときであっても、測定処理を再開して良好な接触状態において正確なインピーダンスを測定することができるため、良品の測定対象体を誤って不良品と判別する事態を確実に回避できる結果、製造時における歩留まりを向上させることができる。

また、請求項２記載のインピーダンス測定装置では、電圧検出部によって検出される電極間電圧の電圧値についての微分値を単位時間毎に算出しつつ基準値と比較する比較処理を判別処理と共に繰り返し実行して、測定処理の完了までに接触状態を不良と判別しなかったときおよび比較処理において微分値が基準値を超えたと判別しなかったときには測定処理において測定したインピーダンスを測定値とし、測定処理の完了までに接触状態を不良と判別したときまたは比較処理において微分値が基準値を超えたと判別したときには新たな測定処理を再開すると共に判別処理および比較処理を繰り返し実行する。したがって、このインピーダンス測定装置によれば、例えば、ノイズが重畳したときに得られるような異常な電圧値の電極間電圧を使用したインピーダンスの測定が回避されるため、インピーダンスの測定精度を一層向上させることができる。

また、請求項３記載のインピーダンス測定装置によれば、１つの測定対象体に対する測定処理の再開の回数が予め規定された上限回数に達したとき、または１つの測定対象体に対するすべての測定処理の総実行時間が予め規定された上限時間に達したときに、処理部がこの１つの測定対象体についての測定処理を終了させるため、際限なく測定処理等が繰り返されて測定時間が長時間となる事態を回避することができる。

また、請求項４記載のインピーダンス測定装置によれば、処理部が測定処理の再開の回数を記憶部に記憶させるため、この記憶された回数に基づき、回数が増加傾向にあるときには、例えば各プローブが劣化しつつあると判別することができる。したがって、各プローブの交換など、インピーダンス測定装置に対して適切なメンテナンスを実行することができる結果、これによっても、インピーダンスの測定精度の向上を図ることができる。

インピーダンス測定装置１の構成図である。 インピーダンス測定処理５０のフローチャートである。 プローブの接触状態と測定処理のリトライとの関係を説明するためのタイミングチャートである。 電圧Ｖｍ１の微分値Ｂと測定処理のリトライとの関係を説明するためのタイミングチャートである。

以下、添付図面を参照して、インピーダンス測定装置１の実施の形態について説明する。

まず、インピーダンス測定装置１の構成について、図１を参照して説明する。

インピーダンス測定装置１は、測定対象体２のインピーダンスＺを測定する装置であって、一対の電流供給プローブ３ａ，３ｂ、一対の電圧検出プローブ４ａ，４ｂ、駆動機構５、測定電流供給部６、電圧検出部７、第１接触状態検出部８、第２接触状態検出部９、処理部１０、記憶部１１および出力部１２を備えている。

一対の電流供給プローブ３ａ，３ｂは、測定電流供給部６の一対の出力端子（不図示）に接続されている。一対の電圧検出プローブ４ａ，４ｂは、電圧検出部７を構成する後述の差動増幅器７ａの一対の入力端子（不図示）に接続されている。駆動機構５は、処理部１０から出力される制御信号Ｓ１に基づいて作動して、一対の電流供給プローブ３ａ，３ｂおよび一対の電圧検出プローブ４ａ，４ｂを測定対象体２に対して同時に接近させ、また離反させる。この場合、電流供給プローブ３ａおよび電圧検出プローブ４ａは、駆動機構５によって測定対象体２の一方の電極２ａに対して接離させられる。一方、電流供給プローブ３ｂおよび電圧検出プローブ４ｂは、測定対象体２の他方の電極２ｂに対して接離させられる。

測定電流供給部６は、処理部１０によって制御されて、一例として定電流源（交流定電流源）で構成されて、予め規定された電流値の測定電流（周波数ｆ１の交流定電流）Ｉｍを一対の電流供給プローブ３ａ，３ｂを介して測定対象体２の両電極２ａ，２ｂ間（つまり、測定対象体２）に供給する。また、測定電流供給部６は、Ｉ／Ｖ変換器およびＡ／Ｄ変換器（いずれも図示せず）を備え、供給している測定電流ＩｍをＩ／Ｖ変換器で電圧に変換し、この電圧をＡ／Ｄ変換器でサンプリングすることにより、測定電流Ｉｍの振幅を示す電流データ（測定電流Ｉｍの波形データ）Ｄｉを生成して処理部１０に出力する。

電圧検出部７は、差動増幅器７ａ、ローパスフィルタ（以下、「ＬＰＦ」）７ｂおよびＡ／Ｄ変換器７ｃを備えて構成されている。差動増幅器７ａは、一例として入力段が演算増幅器を用いて構成されて、一対の入力端子間のインピーダンス（入力インピーダンス）が極めて高い値に規定されている。また、差動増幅器７ａは、上記したように、一対の入力端子に一対の電圧検出プローブ４ａ，４ｂが接続されて、測定対象体２の電極２ａ，２ｂ間に発生する電圧（電極間電圧）Ｖｍ１を検出する。また、差動増幅器７ａは、この電圧Ｖｍ１をＡ／Ｄ変換器７ｃの入力電圧範囲に対応させて電圧信号Ｖｍ２に増幅して出力する。ＬＰＦ７ｂは、カットオフ周波数が周波数ｆ１よりも高く、かつ後述する周波数ｆ２，ｆ３よりも低い周波数に規定されている。この構成により、ＬＰＦ７ｂは、電圧信号Ｖｍ２に含まれている周波数ｆ２，ｆ３の信号成分を除去し、周波数ｆ１の信号成分、つまり測定電流Ｉｍに起因して発生する信号成分で構成される電圧信号Ｖｍ３を出力する。Ａ／Ｄ変換器７ｃは、一例として測定電流供給部６でのサンプリングに同期して、電圧信号Ｖｍ３をサンプリングすることにより、電圧信号Ｖｍ３の振幅を示す電圧データ（この電圧データは、電圧Ｖｍ１の振幅を示す電圧データでもある）Ｄｖを処理部１０に出力する。

第１接触状態検出部８は、交流定電流源８ａ、差動増幅器８ｂ、ロックインアンプ８ｃおよびコンパレータ８ｄを備えている。交流定電流源８ａは、電流供給プローブ３ａと電圧検出プローブ４ａとに接続され、処理部１０によって制御されて、電流供給プローブ３ａと電極２ａとの間、および電圧検出プローブ４ａと電極２ａとの間の接触状態を検出するための検出電流Ｉａを電流供給プローブ３ａおよび電圧検出プローブ４ａ間に出力可能に構成されている。この場合、この検出電流Ｉａとして、周波数ｆ２（＞周波数ｆ１）の交流定電流が出力される。また、交流定電流源８ａは、出力している検出電流Ｉａの周期に同期した同期信号Ｓｓｙ１を生成して出力する。

差動増幅器８ｂは、一対の入力端子が電流供給プローブ３ａと電圧検出プローブ４ａとに接続されて、電流供給プローブ３ａおよび電圧検出プローブ４ａ間に発生する電圧Ｖａ１を入力すると共に増幅して、電圧信号Ｖａ２として出力する。ロックインアンプ８ｃは、この電圧信号Ｖａ２を同期信号Ｓｓｙ１で同期検波することにより、電圧Ｖａ１の振幅に対応した電圧レベルの直流電圧信号Ｖａ３を出力する。コンパレータ８ｄは、この直流電圧信号Ｖａ３と予め規定された基準電圧Ｖｒｅｆ１とを比較して、直流電圧信号Ｖａ３が基準電圧Ｖｒｅｆ１以上のときに接触異常信号Ｓａを出力する。

この場合、上記したように交流定電流源８ａから各プローブ３ａ，４ａ間に出力される検出電流Ｉａが交流定電流であるため、差動増幅器８ｂに入力される電圧Ｖａ１の振幅は、電流供給プローブ３ａと電極２ａとの間、および電圧検出プローブ４ａと電極２ａとの間の各接触抵抗の合計抵抗値に比例する。また、基準電圧Ｖｒｅｆ１は、電流供給プローブ３ａと電極２ａとの間、および電圧検出プローブ４ａと電極２ａとの間の各接触接触状態が異常となるとき（各接触抵抗の合計抵抗が上限抵抗値に達したとき）の電圧Ｖａ１に基づいてロックインアンプ８ｃが出力する直流電圧信号Ｖａ３と同一電圧に予め規定されている。この構成により、コンパレータ８ｄは、電流供給プローブ３ａと電極２ａとの間、および電圧検出プローブ４ａと電極２ａとの間の各接触接触状態が異常のときに、接触異常信号Ｓａを出力する。

第２接触状態検出部９は、交流定電流源９ａ、差動増幅器９ｂ、ロックインアンプ９ｃおよびコンパレータ９ｄを備えている。交流定電流源９ａは、電流供給プローブ３ｂと電圧検出プローブ４ｂとに接続され、処理部１０によって制御されて、電流供給プローブ３ｂと電極２ｂとの間、および電圧検出プローブ４ｂと電極２ｂとの間の接触状態を検出するための検出電流Ｉｂを電流供給プローブ３ｂおよび電圧検出プローブ４ｂ間に出力可能に構成されている。この場合、この検出電流Ｉｂとして、周波数ｆ２と異なる周波数ｆ３（＞周波数ｆ１）の交流定電流が出力される。また、交流定電流源９ａは、出力している検出電流Ｉｂの周期に同期した同期信号Ｓｓｙ２を生成して出力する。

差動増幅器９ｂは、一対の入力端子が電流供給プローブ３ｂと電圧検出プローブ４ｂとに接続されて、電流供給プローブ３ｂおよび電圧検出プローブ４ｂ間に発生する電圧Ｖｂ１を入力すると共に増幅して、電圧信号Ｖｂ２として出力する。ロックインアンプ９ｃは、この電圧信号Ｖｂ２を同期信号Ｓｓｙ２で同期検波することにより、電圧Ｖｂ１の振幅に対応した電圧レベルの直流電圧信号Ｖｂ３を出力する。コンパレータ９ｄは、この直流電圧信号Ｖｂ３と予め規定された基準電圧Ｖｒｅｆ２とを比較して、直流電圧信号Ｖｂ３が基準電圧Ｖｒｅｆ２以上のときに接触異常信号Ｓｂを出力する。

この場合、上記したように交流定電流源９ａから各プローブ３ｂ，４ｂ間に出力される検出電流Ｉｂが交流定電流であるため、差動増幅器９ｂに入力される電圧Ｖｂ１の振幅は、電流供給プローブ３ｂと電極２ｂとの間、および電圧検出プローブ４ｂと電極２ｂとの間の各接触抵抗の合計抵抗値に比例する。また、基準電圧Ｖｒｅｆ２は、電流供給プローブ３ｂと電極２ｂとの間、および電圧検出プローブ４ｂと電極２ｂとの間の各接触接触状態が異常となるとき（各接触抵抗の合計抵抗が上限抵抗値に達したとき）の電圧Ｖｂ１に基づいてロックインアンプ９ｃが出力する直流電圧信号Ｖｂ３と同一電圧に予め規定されている。この構成により、コンパレータ９ｄは、電流供給プローブ３ｂと電極２ｂとの間、および電圧検出プローブ４ｂと電極２ｂとの間の各接触接触状態が異常のときに、接触異常信号Ｓｂを出力する。

処理部１０は、ＣＰＵで構成されて、インピーダンス測定処理５０（図２参照）を実行する。処理部１０は、このインピーダンス測定処理５０では、電圧データＤｖに基づいて電圧Ｖｍ１の微分値Ｂを単位時間毎（例えば、Ａ／Ｄ変換器７ｃのサンプリング周期毎）に算出して後述する基準値Ａと比較する比較処理、接触異常信号Ｓａ，Ｓｂに基づいて各プローブ３ａ，４ａおよび電極２ａ間の接触状態と各プローブ３ｂ，４ｂおよび電極２ｂ間の接触状態とを判別する接触状態判別処理（以下、「判別処理」ともいう）、並びに電圧Ｖｍ１の振幅を示す電圧データＤｖと測定電流Ｉｍの振幅を示す電流データＤｉとに基づいて測定対象体２のインピーダンスＺを測定する測定処理を実行する。また、処理部１０は、測定電流供給部６、各交流定電流源８ａ，９ａおよび駆動機構５に対する制御を実行する。なお、本例での微分値Ｂとは、隣接する一対の電圧データＤｖ間の差分の絶対値を、Ａ／Ｄ変換器７ｃのサンプリング周期で除算した値をいうものとする。

記憶部１１は、ＲＯＭおよびＲＡＭで構成されて、処理部１０のための動作プログラム、および微分値Ｂに対する基準値Ａが予め記憶されている。また、記憶部１１は、処理部１０のワークメモリとしても機能する。出力部１２は、一例として表示装置で構成されて、処理部１０が実行した判別処理および測定処理の結果を表示する。

次に、インピーダンス測定装置１の動作について図１〜図４を参照して説明する。

インピーダンス測定装置１では、作動状態において、処理部１０が、測定位置に測定対象体２が配設されたことを示すトリガ信号Ｓｔの入力を繰り返し検出している。この状態において、トリガ信号Ｓｔの入力を検出したときには、処理部１０は、測定位置に測定対象体２が配設されたと判別して、図２に示すインピーダンス測定処理５０を開始する。

このインピーダンス測定処理５０では、処理部１０は、まず、駆動機構５を制御して、すべてのプローブ３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂを測定対象体２の方向に予め規定された距離だけ移動（接近）させることで、図１に示すように、各プローブ３ａ，４ａを対応する電極２ａに、各プローブ３ｂ，４ｂを対応する電極２ｂにそれぞれ接触させる（ステップ５１）。

次いで、処理部１０は、測定電流供給部６、交流定電流源８ａおよび交流定電流源９ａに対する制御を実行して、これらを作動させる（ステップ５２）。これにより、測定電流供給部６が、測定電流供給部６から電流供給プローブ３ａ、測定対象体２および電流供給プローブ３ｂを介して測定電流供給部６に戻る電流経路への測定電流Ｉｍの出力を開始する。また、交流定電流源８ａが、交流定電流源８ａから電流供給プローブ３ａ、測定対象体２の電極２ａおよび電圧検出プローブ４ａを介して交流定電流源８ａに戻る電流経路への検出電流Ｉａの出力を開始すると共に、同期信号Ｓｓｙ１の出力を開始する。また、交流定電流源９ａが、交流定電流源９ａから電流供給プローブ３ｂ、測定対象体２の電極２ｂおよび電圧検出プローブ４ｂを介して交流定電流源９ａに戻る電流経路への検出電流Ｉｂの出力を開始すると共に、同期信号Ｓｓｙ２の出力を開始する。

また、電圧検出部７では、差動増幅器７ａが、測定対象体２に測定電流Ｉｍが流れることに起因して測定対象体２の電極２ａ，２ｂ間に発生する電圧Ｖｍ１を一対の電圧検出プローブ４ａ，４ｂを介して検出すると共に、電圧信号Ｖｍ２に増幅して出力する動作を開始する。また、ＬＰＦ７ｂは、この電圧信号Ｖｍ２から周波数ｆ２，ｆ３の信号成分を除去して、測定電流Ｉｍに起因して発生する信号成分（周波数ｆ１の信号成分）のみで構成される電圧信号Ｖｍ３を出力する動作を開始する。また、Ａ／Ｄ変換器７ｃは、電圧信号Ｖｍ３をサンプリングして、電圧信号Ｖｍ３の振幅を示す電圧データ（電圧Ｖｍ１の振幅を示す電圧データでもある）Ｄｖとして処理部１０に出力する動作を開始する。

また、第１接触状態検出部８では、差動増幅器８ｂが、電流供給プローブ３ａと測定対象体２の電極２ａとの間の接触抵抗、およびこの電極２ａと電圧検出プローブ４ａとの間の接触抵抗に検出電流Ｉａが流れることに起因して発生する電圧Ｖａ１を電流供給プローブ３ａおよび電圧検出プローブ４ａを介して検出すると共に、電圧信号Ｖａ２に増幅して出力する動作を開始する。また、ロックインアンプ８ｃが、電圧信号Ｖａ２を同期信号Ｓｓｙ１で同期検波することにより、直流電圧信号Ｖａ３を出力する動作を開始し、コンパレータ８ｄが、直流電圧信号Ｖａ３と基準電圧Ｖｒｅｆ１とを比較する動作を開始する。

また、第２接触状態検出部９では、差動増幅器９ｂが、電流供給プローブ３ｂと測定対象体２の電極２ｂとの間の接触抵抗、およびこの電極２ｂと電圧検出プローブ４ｂとの間の接触抵抗に検出電流Ｉｂが流れることに起因して発生する電圧Ｖｂ１を電流供給プローブ３ｂおよび電圧検出プローブ４ｂを介して検出すると共に、電圧信号Ｖｂ２に増幅して出力する動作を開始する。また、ロックインアンプ９ｃが、電圧信号Ｖｂ２を同期信号Ｓｓｙ２で同期検波することにより、直流電圧信号Ｖｂ３を出力する動作を開始し、コンパレータ９ｄが、直流電圧信号Ｖｂ３と基準電圧Ｖｒｅｆ２とを比較する動作を開始する。

続いて、この状態において、処理部１０は、判別処理および比較処理を開始する共に（ステップ５３）、測定処理についても開始する（ステップ５４）。この測定処理では、処理部１０は、電圧Ｖｍ１の振幅を示す電圧データＤｖと測定電流Ｉｍの振幅を示す電流データＤｉとを予め規定された期間分（例えば、少なくとも測定電流Ｉｍの１周期分）だけ記憶部１１に記憶させると共に、記憶された電圧データＤｖと電流データＤｉとに基づいて、具体的には、電圧データＤｖによって特定される電圧値、電流データＤｉによって特定される電流値、およびその電圧とその電流の位相差に基づいて測定対象体２のインピーダンスＺを測定する。この場合、処理部１０は、この測定処理を実行しつつ、この測定処理の完了まで判別処理（ステップ５５）および比較処理（ステップ５６）を繰り返し実行する。

この判別処理では、処理部１０は、各接触状態検出部８，９から接触異常信号Ｓａ，Ｓｂが出力されるか否かに基づいて、電流供給プローブ３ａおよび電圧検出プローブ４ａと電極２ａとの間の接触状態、並びに電流供給プローブ３ｂおよび電圧検出プローブ４ｂと電極２ｂとの間の接触状態が良好な状態か不良な状態かを判別する。具体的には、処理部１０は、接触状態検出部８，９から接触異常信号Ｓａ，Ｓｂが出力されているときには、この接触状態検出部８，９において検出している電流供給プローブ３ａ，３ｂおよび電圧検出プローブ４ａ，４ｂと測定対象体２の電極２ａ，２ｂとの間の接触状態が不良であると判別し、一方、接触状態検出部８，９から接触異常信号Ｓａ，Ｓｂが出力されていないときには、この接触状態検出部８，９において検出している電流供給プローブ３ａ，３ｂおよび電圧検出プローブ４ａ，４ｂと測定対象体２の電極２ａ，２ｂとの間の接触状態が良好であると判別する。

また、比較処理では、処理部１０は、Ａ／Ｄ変換器７ｃから出力される電圧データＤｖに基づいて電圧Ｖｍ１の微分値Ｂを算出すると共に、記憶部１１から読み出した基準値Ａと比較することにより、電圧検出部７において検出している電圧Ｖｍ１が規定以上に変動したか否かを判別する。具体的には、処理部１０は、算出した微分値Ｂが基準値Ａ以上のときには、本来、変動が規定の範囲内に収まるべき電圧Ｖｍ１が許容範囲を超えて変動した（例えば、電圧Ｖｍ１にノイズ成分が重畳した場合には許容範囲を超えて変動する）と判別し、一方、算出した微分値Ｂが基準値Ａ未満のときには、電圧Ｖｍ１に生じている変動が規定の範囲内（つまり、許容範囲内）であると判別する。

インピーダンスＺの測定に必要な電圧データＤｖと電流データＤｉとが記憶部１１に記憶されてインピーダンスＺの測定を完了する（ステップ５８）までの間において、処理部１０が、上記の判別処理（ステップ５５）において、電流供給プローブ３ａ，３ｂおよび電圧検出プローブ４ａ，４ｂと測定対象体２の電極２ａ，２ｂとの間の接触状態が不良であると判別したとき、並びに、比較処理（ステップ５６）において、電圧Ｖｍ１が許容範囲以上に変動したと判別したときのいずれかのときには、インピーダンスＺの測定に使用する電圧データＤｖが異常な値である可能性が高く、このような電圧データＤｖを測定処理において使用してインピーダンスＺを測定したとしても、正確なインピーダンスＺが測定されない可能性が高い。このため、処理部１０は、現在実行している測定処理を中止して、ステップ５４に移行することにより、測定処理を再度、最初から実行し直す（測定処理のリトライ（再開）を実行する）。

したがって、このインピーダンス測定装置１では、図３に示すように、例えば、各プローブ３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂを対応する電極２ａ，２ｂに接触させた直後の状態、つまりプローブ３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂの接触状態が良好になる状態と不良になる状態とが短時間に繰り返されるときには、ステップ５５の判別処理での結果が不良となるか、またはステップ５６の比較処理での結果が許容範囲を超えるため、処理部１０は、測定処理のリトライを繰り返す。また、図４に示すように、電圧Ｖｍ１にノイズが重畳したときには、ステップ５６の比較処理での結果が基準値Ａを超える（許容範囲を外れる）ため、処理部１０は、測定処理のリトライを繰り返す。これにより、異常な値の電圧データＤｖを使用したインピーダンスＺの測定が回避されるため、インピーダンスＺの測定精度の向上が図られる。

また、処理部１０は、このようにしてステップ５４に移行する際には、測定処理の再開の回数Ｎを計数して（具体的には、回数Ｎをインクリメントして）、記憶部１１に記憶させる（ステップ５７）。

一方、図３，４の期間Ｃのように、インピーダンスＺの測定に必要な電圧データＤｖと電流データＤｉとが記憶部１１に記憶されるまで、各プローブ３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂと対応する電極２ａ，２ｂとの間に接触不良が発生せず、かつ電圧データＤｖにノイズが重畳しないときには、処理部１０は、記憶部１１に記憶された電圧データＤｖと電流データＤｉとに基づいてインピーダンスＺを測定して、最終のインピーダンスＺとして記憶部１１に記憶させる。また、処理部１０は、インピーダンスＺの測定を完了したときには、測定処理を終了させる（ステップ５８）と共に、判別処理および比較処理を終了させる（ステップ５９）。

続いて、処理部１０は、測定電流供給部６、交流定電流源８ａおよび交流定電流源９ａに対する制御を実行して、これらを停止させる（ステップ６０）。最後に、処理部１０は、駆動機構５を制御して、すべてのプローブ３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂを測定対象体２から予め規定された距離だけ離反させると共に、測定結果（測定したインピーダンスＺおよびリトライの回数Ｎ）を出力部１２に表示させる（ステップ６１）。これにより、インピーダンス測定処理が完了する。

このように、このインピーダンス測定装置１では、処理部１０が、測定処理の実行中において、各プローブ３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂの対応する電極２ａ，２ｂとの間の接触状態についての判別処理を繰り返し実行して、測定処理の完了（インピーダンスＺの測定）までに判別処理において接触状態を不良と判別しなかったときにはその測定処理において測定したインピーダンスＺを最終の測定値として記憶部１１に記憶させると共に出力部１２に表示させ、測定処理の完了までに判別処理において接触状態を不良と判別したときには新たな測定処理を再開すると共に判別処理を繰り返し実行する。

したがって、このインピーダンス測定装置１によれば、判別処理を測定処理の実行中に繰り返し実行することにより、各プローブ３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂと電極２ａ，２ｂとの間の接触状態が不良のときには測定処理を再開できるため、各プローブ３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂと電極２ａ，２ｂとの間の接触状態が不良となっている状況下でのインピーダンスＺの測定を回避してインピーダンスＺの測定精度（算出精度）を確保することができる。また、測定されたインピーダンスＺに基づいて、測定対象体２の良否を判別する場合には、接触状態が不良となったときであっても、測定処理を再開して良好な接触状態において正確なインピーダンスＺを測定することができるため、良品の測定対象体２を誤って不良品と判別する事態を確実に回避できる結果、測定対象体２の製造時における歩留まりを向上させることができる。

また、このインピーダンス測定装置１では、電圧検出部７によって検出される電圧（電極間電圧）Ｖｍ１の微分値Ｂを単位時間毎に算出しつつ基準値Ａと比較する比較処理を判別処理と共に繰り返し実行して、測定処理の完了までに判別処理において接触状態を不良と判別しなかったときおよび比較処理において微分値Ｂが基準値Ａを超えたと判別しなかったときには、測定処理において測定したインピーダンスＺを最終の測定値として記憶部１１に記憶させると共に出力部１２に表示させ、一方、測定処理の完了までに判別処理において接触状態を不良と判別したときまたは比較処理において微分値Ｂが基準値Ａを超えたと判別したときには、新たな測定処理を再開（リトライ）すると共に、判別処理および比較処理を繰り返し実行する。

したがって、このインピーダンス測定装置１によれば、例えば、電圧Ｖｍ１にノイズが重畳したときに得られるような異常な値の電圧データＤｖを使用したインピーダンスＺの測定が回避されるため、インピーダンスＺの測定精度を一層向上させることができる。

また、このインピーダンス測定装置１によれば、測定処理の再開（リトライ）の回数Ｎについても、記憶部１１に記憶されると共に、出力部１２に表示されるため、回数Ｎが増加傾向にあるときには、例えば各プローブ３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂが劣化しつつあると判別することができ、これにより、各プローブ３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂの交換など、インピーダンス測定装置１に対して適切なメンテナンスを実行することができる結果、これによっても、インピーダンスＺの測定精度の向上を図ることができる。

なお、インピーダンスＺの測定が完了するまで、測定処理、判別処理および比較処理を繰り返す構成について上記したが、測定処理をリトライする回数Ｎに対して上限回数Ｎｍａｘを予め規定しておき、例えば、ステップ５７において、回数Ｎを計数すると共に回数Ｎと上限回数Ｎｍａｘとの比較を実行して、回数Ｎが上限回数Ｎｍａｘに達したときには、新たな測定処理を開始することなく、インピーダンス測定処理５０を終了させる構成を採用することもできる。この構成によれば、際限なく測定処理等が繰り返されて測定時間が長時間となる事態を回避することができる。なお、回数Ｎと上限回数Ｎｍａｘとの比較結果に基づいて、インピーダンス測定処理５０を終了させる構成に代えて、測定処理を最初に開始した時点からの経過時間Ｔを計測して、この経過時間Ｔが予め規定された上限時間Ｔｍａｘに達したときに、インピーダンス測定処理５０を終了させる構成を採用してもよいのは勿論である。この構成においても、同様にして、際限なく測定処理等が繰り返されて測定時間が長時間となる事態を回避することができる。

また、インピーダンスＺを測定することなく、インピーダンス測定処理５０を終了させたときには、処理部１０は、ステップ６１において、測定結果に代えて、判別処理の結果または比較処理の結果を表示させる構成を採用することもできる。

１ インピーダンス測定装置
２ 測定対象体
２ａ，２ｂ 電極
３ａ，３ｂ 電流供給プローブ
４ａ，４ｂ 電圧検出プローブ
６ 測定電流供給部
７ 電圧検出部
８ 第１接触状態検出部
９ 第２接触状態検出部
１０ 処理部
Ａ 基準値
Ｂ 微分値
Ｉｍ 測定電流
Ｖｍ１ 電圧（電極間電圧）
Ｚ インピーダンス

Claims (4)

1. 測定対象体の両電極に接触可能な第１電流供給プローブおよび第２電流供給プローブを介して当該測定対象体に測定電流を供給する測定電流供給部と、前記測定対象体に前記測定電流が流れることによって当該測定対象体の前記両電極間に発生する電極間電圧を当該両電極に接触可能な第１電圧検出プローブおよび第２電圧検出プローブを介して検出する電圧検出部と、前記両電極のうちの一方の電極に対する前記第１電流供給プローブおよび前記第１電圧検出プローブの接触状態を検出する第１接触状態検出部と、前記両電極のうちの他方の電極に対する前記第２電流供給プローブおよび前記第２電圧検出プローブの接触状態を検出する第２接触状態検出部と、少なくとも前記測定電流の電流値および前記電極間電圧の電圧値に基づいて前記測定対象体のインピーダンスを測定する測定処理を実行する処理部とを備え、
   前記処理部は、前記測定処理の実行中において、前記各接触状態検出部による検出の結果に基づく前記各プローブの前記接触状態の判別処理を繰り返し実行して、当該測定処理の完了までに当該接触状態を不良と判別しなかったときには当該測定処理において測定した前記インピーダンスを測定値とし、当該測定処理の完了までに当該接触状態を不良と判別したときには新たな前記測定処理を再開すると共に前記判別処理を繰り返し実行するインピーダンス測定装置。
2. 前記処理部は、前記電圧検出部によって検出される前記電極間電圧の電圧値についての微分値を単位時間毎に算出しつつ予め規定された基準値と比較する比較処理を前記判別処理と共に繰り返し実行して、前記測定処理の完了までに前記接触状態を不良と判別しなかったときおよび当該比較処理において当該微分値が当該基準値を超えたと判別しなかったときには当該測定処理において測定した前記インピーダンスを前記測定値とし、当該測定処理の完了までに当該接触状態を不良と判別したときまたは当該比較処理において当該微分値が当該基準値を超えたと判別したときには新たな前記測定処理を再開すると共に前記判別処理および前記比較処理を繰り返し実行する請求項１記載のインピーダンス測定装置。
3. 前記処理部は、１つの前記測定対象体に対する前記測定処理の再開の回数が予め規定された上限回数に達したとき、または１つの前記測定対象体に対するすべての前記測定処理の総実行時間が予め規定された上限時間に達したときに、前記１つの測定対象体についての前記測定処理を終了させる請求項１または２記載のインピーダンス測定装置。
4. 前記処理部は、１つの前記測定対象体に対する前記測定処理の再開の回数を記憶部に記憶させる請求項１から３のいずれかに記載のインピーダンス測定装置。

Images