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