JP5037392B2 - Impedance measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、測定対象回路のインピーダンスを測定するインピーダンス測定装置に関するものである。 The present invention relates to an impedance measuring apparatus that measures the impedance of a circuit to be measured.
この種のインピーダンス測定装置として、下記の特許文献1に開示された抵抗測定装置が知られている。この抵抗測定装置は、測定回路網の接続導線をクリップして測定回路網(測定対象)に流れる第1周波数の電流と弁別し得る第2周波数の電流を測定回路網に注入する注入用変成器と、測定回路網に流れている上記の2種類の電流を接続導線にクリップして検出する検出用変成器と、検出用変成器の出力のうち第2周波数の成分を取り出す周波数選択回路と、周波数選択回路の出力を表示する表示手段を具備し、さらに、注入用変成器は、発振器の出力電圧が与えられて第2周波数の電流を測定回路網に注入する注入コイル、および帰還コイルを有し、帰還コイルに誘起する電圧が一定値に制御されるように注入コイルに供給される電圧を可変するようにした帰還ループを備えて構成されている。この抵抗測定装置では、帰還コイルに誘起する電圧を測定回路網の接続導線数(クリップされる本数。1本)に対する帰還コイルの巻線数の比で除算して得られる注入電圧についても一定値に制御されるため、検出用変成器に流れる電流に起因してこの検出用変成器に接続された抵抗に発生する電圧を検出することにより、この検出用変成器に接続された抵抗の抵抗値、この抵抗に発生する電圧、帰還コイルに発生する電圧、注入用変成器の巻数および検出用変成器の巻数に基づいて、測定回路網に接続された抵抗素子の値(被測定抵抗)を測定することが可能となっている。
ところが、上記の抵抗測定装置には、以下の問題点が存在する。すなわち、この抵抗測定装置では、第1周波数の電流と弁別し得る1つの第2周波数の電流を測定回路網に注入している。しかしながら、この抵抗測定装置には、測定回路網に流れる電流に第2周波数と同じ周波数のノイズが重畳したときには、ノイズの影響を受けて、測定回路網に接続された抵抗素子の値を正確に測定できないという問題点が存在している。 However, the above resistance measuring apparatus has the following problems. That is, in this resistance measuring device, one second frequency current that can be distinguished from the first frequency current is injected into the measurement circuit network. However, in this resistance measurement device, when noise having the same frequency as the second frequency is superimposed on the current flowing through the measurement circuit network, the resistance element connected to the measurement circuit network is accurately set under the influence of the noise. There is a problem that it cannot be measured.
本発明は、かかる問題点を解決すべくなされたものであり、ノイズの影響を軽減し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。 The present invention has been made to solve such problems, and it is a main object of the present invention to provide an impedance measuring apparatus capable of reducing the influence of noise.
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、測定対象回路に検査用交流電圧を注入する電圧注入部と、前記検査用交流電圧の注入に起因して前記測定対象回路に流れる交流電流を測定する電流測定部と、前記注入された検査用交流電圧および前記測定された交流電流に基づいて前記測定対象回路のインピーダンスを算出する処理部とを備え、前記電圧注入部は、周波数の異なる複数の前記検査用交流電圧を前記測定対象回路に注入可能に構成され、前記処理部は、前記検査用交流電圧の前記周波数毎に前記インピーダンスを算出し、当該算出した複数のインピーダンスのうちの最大のインピーダンスを前記測定対象回路のインピーダンスとするインピーダンス測定装置であって、前記電流測定部は、前記検査用交流電圧と同一周波数の検波信号を用いた同期検波によって前記交流電流を測定する。
In order to achieve the above object, the impedance measuring apparatus according to
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、前記検査用交流電圧の前記周波数毎に前記インピーダンスを複数算出して平均し、当該複数の平均値のうちの最大の平均値を前記測定対象回路のインピーダンスとする。
Moreover, the impedance measuring apparatus according to claim 2 is the impedance measuring apparatus according to
請求項1記載のインピーダンス測定装置では、周波数の異なる複数の検査用交流電圧を測定対象回路に注入可能に電圧注入部が構成され、処理部が、検査用交流電圧の周波数毎に測定対象回路のインピーダンスを算出し、算出したインピーダンスのうちの最大のインピーダンスを測定対象回路のインピーダンスとして測定する。したがって、この抵抗測定装置によれば、ノイズ(ノイズ電流)が測定対象回路に流れているときであっても、ノイズの影響のより少ない周波数の検査用交流電圧を測定対象回路に注入したときに算出されたインピーダンスを測定対象回路の最終的なインピーダンスとして測定することで、ノイズの影響を軽減することができる結果、インピーダンスの測定精度を十分に向上させることができる。
In the impedance measuring apparatus according to
また、このインピーダンス測定装置によれば、電流測定部が検査用交流電圧と同一周波数の検波信号を用いた同期検波によって交流電流を測定することにより、交流電流の周波数が変更されたときであっても、交流電流を確実に検出することができる。 Further, according to the impedance measuring device of this, by the current measuring unit measures an alternating current by the synchronous detection using the detection signal of the AC voltage of the same frequency for inspection, there when the frequency of the alternating current is changed However, the alternating current can be reliably detected.
また、請求項2記載のインピーダンス測定装置によれば、処理部が、検査用交流電圧の周波数毎に測定対象回路のインピーダンスの抵抗の算出に際して、周波数毎にインピーダンスを複数回算出して平均し、複数の平均値(各周波数の平均値)のうちの最大の平均値を測定対象回路のインピーダンスとすることにより、A/D変換やD/A変換などで生じる測定誤差などの影響についても軽減することができる結果、インピーダンスの測定精度をさらに向上させることができる。 Further, according to the impedance measuring apparatus of claim 2 , when the processing unit calculates the resistance of the impedance of the circuit to be measured for each frequency of the test AC voltage, the impedance is calculated and averaged several times for each frequency, By using the maximum average value among a plurality of average values (average values of each frequency) as the impedance of the circuit to be measured, the influence of measurement errors caused by A / D conversion and D / A conversion can be reduced. As a result, impedance measurement accuracy can be further improved.
以下、本発明に係るインピーダンス測定装置の最良の形態について、添付図面を参照して説明する。 The best mode of an impedance measuring apparatus according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
最初に、本発明に係るインピーダンス測定装置の一例である抵抗測定装置1の構成について、図面を参照して説明する。
Initially, the structure of the
図1に示す抵抗測定装置1は、クランプ部2、およびクランプ部2とケーブル3を介して接続された装置本体部4を備え、測定対象回路5のインピーダンス(本例では一例として抵抗(ループ抵抗)の抵抗値Rx)を測定可能に構成されている。
A
クランプ部2は、図1に示すように、注入クランプ部11、検出クランプ部21およびハウジング31を備えて構成されている。一例として、本例では、注入クランプ部11は、2つに分割された第1環状コア12、および第1環状コア12に巻回された第1巻線13(既知のターン数:N1)を有している。また、検出クランプ部21は、2つに分割された第2環状コア22、および第2環状コア22に巻回された第2巻線23(既知のターン数:N2)を有している。また、注入クランプ部11および検出クランプ部21は、先端が開閉自在なクランプ型の樹脂製のハウジング31に共に収容されて、このハウジング31の開閉動作に伴い、それぞれの第1環状コア12および第2環状コア22が同時に開閉するように構成されている。この構成により、ハウジング31を開状態としてその内側に測定対象回路5の一部を構成する配線5aを導入することで、開状態となった第1環状コア12および第2環状コア22のそれぞれの内側にも配線5aが導入され、この状態においてハウジング31を閉状態とすることで、閉状態となった第1環状コア12および第2環状コア22によって配線5aが同時にクランプされた状態、すなわちクランプ部2によって配線5aがクランプされた状態となる。この場合、配線5aは、第1環状コア12および第2環状コア22において1ターンの巻線として機能する。
As shown in FIG. 1, the clamp unit 2 includes an
装置本体部4は、図1に示すように、D/A変換部41、電力増幅部42、電流検出部43、検波部44、A/D変換部45、処理部46および出力部47を備えている。この場合、D/A変換部41、電力増幅部42および注入クランプ部11によって本発明における電圧注入部51が構成され、検出クランプ部21、電流検出部43、検波部44およびA/D変換部45によって本発明における電流測定部52が構成される。
As shown in FIG. 1, the
D/A変換部41は、処理部46から出力された交流波形データDvを所定の変換レートで交流電圧Vaに変換して出力する。電力増幅部42は、この交流電圧Vaを所定の増幅率で増幅して予め規定された振幅の交流電圧V1を生成すると共に、生成した交流電圧V1を注入クランプ部11の第1巻線13に印加する。これにより、注入クランプ部11を介して測定対象回路5に検査用交流電圧Vxが注入される。この場合、測定対象回路5に注入される検査用交流電圧Vxは、本例では配線5aが第1環状コア12において1ターンの巻線として機能するため、交流電圧V1をターン数N1で除算して得られる電圧値(Vx=V1/N1)となる。
The D /
検出クランプ部21は、第2環状コア22において配線5aが1ターンの巻線として機能するため、測定対象回路5に流れる交流電流Ixを検出して、その第2巻線23に検出電流I1(=Ix/N2)を出力する。電流検出部43は、検出電流I1を交流電圧Vbに変換して出力する。検波部44は、処理部46から出力される検波信号Sd(交流電圧Vaに同期したクロック信号)を用いて交流電圧Vbを同期検波して、交流電圧Vaと周波数が同一の交流電圧Vcを出力し、A/D変換部45が、この交流電圧Vcをデジタルデータに変換して電流データDiとして出力する。したがって、A/D変換部45から出力される電流データDiは、検出電流I1を表すデータとなる。
Since the
処理部46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、インピーダンス測定処理(本例では抵抗測定処理)を実行する。出力部47は、一例としてモニタ装置などで構成されて、抵抗測定処理の結果を表示する。
The
次に、抵抗測定装置1による抵抗測定処理100について、図2を参照して説明する。
Next, the
この抵抗測定処理100では、処理部46は、まず、周波数f1の検査用交流電圧Vxを測定対象回路5に注入する注入処理を実行する(ステップ101)。具体的には、この注入処理において、処理部46は、周波数f1の交流電圧Vaを生成させるための交流波形データDvの電圧注入部51への出力を開始する。これにより、電圧注入部51では、D/A変換部41が、この交流波形データDvを交流電圧(アナログ信号)Vaに変換して出力し、電力増幅部42が、この交流電圧Vaを交流電圧V1に増幅して注入クランプ部11の第1巻線13に印加する。これにより、注入クランプ部11から測定対象回路5に検査用交流電圧Vx(周波数f1)が注入される。このため、測定対象回路5には、検査用交流電圧Vxの注入に起因して、周波数f1の交流電流Ixが流れる。また、処理部46は、交流波形データDvの出力開始と同時に、周波数がf1に規定された検波信号Sdの検波部44への出力も開始する。
In the
この周波数f1の検査用交流電圧Vxが測定対象回路5へ注入されている状態において、電流測定部52は、交流電流Ixを検出して電流データDiを生成する処理を実行する。具体的には、電流測定部52では、検出クランプ部21が、測定対象回路5に流れる交流電流Ixを検出して、その第2巻線23から検出電流I1を出力し、電流検出部43が、この検出電流I1を交流電圧Vbに変換して出力する。また、検波部44が、検波信号Sdを用いて交流電圧Vbを同期検波して、交流電圧Vaと同一の周波数成分(周波数f1の成分)で構成される交流電圧Vcを出力し(つまり、周波数f1の成分を通過させるフィルタとして機能し)、A/D変換部45が、この交流電圧Vcをデジタルデータに変換して電流データDiとして処理部46に出力する。
In a state in which the inspection AC voltage Vx having the frequency f1 is injected into the measurement target circuit 5, the
次いで、処理部46は、周波数がf1のときの測定対象回路5の抵抗値Rx1を算出する算出処理を実行する(ステップ102)。具体的には、この算出処理において、処理部46は、交流電圧V1の振幅および第1巻線13のターン数(N1)に基づいて検査用交流電圧Vxを算出すると共に、電流データDiで特定される検出電流I1および第2巻線23のターン数(N2)に基づいて交流電流Ixを算出する。また、処理部46は、算出した検査用交流電圧Vxと交流電流Ixとに基づいて、交流電圧Vxの周波数がf1のときの測定対象回路5の抵抗値Rx1を算出すると共に、算出した抵抗値Rx1を周波数f1に対応させてメモリに記憶する。この抵抗値Rx1の算出に際して、処理部46は、抵抗値Rx1を複数回算出すると共に、これらの平均(一例として移動平均)を算出して、最終的な抵抗値Rx1とする。
Next, the
続いて、処理部46は、周波数f1とは異なる周波数f2の検査用交流電圧Vxを測定対象回路5に注入する注入処理を実行する(ステップ103)。具体的には、この注入処理において、処理部46は、周波数f2の交流電圧Vaを生成させるための交流波形データDvのD/A変換部41への出力を開始する。これにより、電圧注入部51は、周波数がf1のときと同様にして、測定対象回路5に検査用交流電圧Vx(周波数f2)を注入する。このため、測定対象回路5には、検査用交流電圧Vxの注入に起因して、周波数f2の交流電流Ixが流れる。また、処理部46は、交流波形データDvの出力開始と同時に、周波数がf2に規定された検波信号Sdの出力も開始する。
Subsequently, the
この周波数f2の検査用交流電圧Vxが測定対象回路5に注入されている状態において、電流測定部52は、周波数がf1のときと同様にして、測定対象回路5に流れる交流電流Ix(周波数f2)を検出すると共に、電流データDiを生成して処理部46に出力する。
In a state where the inspection AC voltage Vx having the frequency f2 is injected into the measurement target circuit 5, the
続いて、処理部46は、周波数がf2のときの測定対象回路5の抵抗値Rx2を算出する算出処理を実行する(ステップ104)。具体的には、この算出処理において、処理部46は、交流電圧V1の振幅および第1巻線13のターン数(N1)に基づいて検査用交流電圧Vxを算出すると共に、電流データDiで特定される検出電流I1および第2巻線23のターン数(N2)に基づいて交流電流Ixを算出する。また、処理部46は、算出した検査用交流電圧Vxと交流電流Ixとに基づいて、交流電圧Vxの周波数がf2のときの測定対象回路5の抵抗値Rx2を算出すると共に、算出した抵抗値Rx2を周波数f2に対応させてメモリに記憶する。この抵抗値Rx2の算出に際しても、処理部46は、抵抗値Rx2を複数回算出すると共に、これらの平均(一例として移動平均)を算出して、最終的な抵抗値Rx2とする。
Subsequently, the
次いで、処理部46は、抵抗値Rxの特定処理を実行する(ステップ105)。この特定処理では、処理部46は、メモリに記憶されている各周波数f1,f2のときの抵抗値Rx1,Rx2を読み出すと共に両抵抗値Rx1,Rx2の値を比較して、値の大きな方(最大の抵抗値)を測定対象回路5の最終的な抵抗値Rxであると特定してメモりに記憶する。この場合、周波数f1,f2のうちの一方の周波数と同じ周波数のノイズ(ノイズ電流)が測定対象回路5に流れているときには、このノイズに起因して、この一方の周波数の検査用交流電圧Vxを印加したときに測定される抵抗値Rxの測定精度が大きく低下する。しかしながら、この一方の周波数の検査用交流電圧Vxを印加したときに算出(測定)される抵抗値Rxは、他方の周波数(ノイズ成分の周波数とは異なる周波数)の検査用交流電圧Vxを印加したときに算出(測定)される抵抗値Rxよりも必ず小さい値として算出される。これは、ノイズが重畳している分だけ、検出クランプ部21から出力される検出電流I1が大きくなり、この結果、測定対象回路5の抵抗値Rxが実際の値よりも小さい値として算出されるからである。したがって、値の大きな抵抗値Rxを測定対象回路5の抵抗値Rxであると特定することにより、ノイズの影響のより少ない周波数のときの抵抗値Rxを測定対象回路5の抵抗値Rxとして特定することができる。最後に、処理部46は、特定した抵抗値Rxを出力部47に出力させる(ステップ106)。これにより、抵抗測定処理が完了する。
Next, the
このように、この抵抗測定装置1では、異なる周波数f1,f2の検査用交流電圧Vxを測定対象回路5に注入可能に電圧注入部51が構成され、処理部46が、周波数f1,f2毎に測定対象回路5の抵抗値Rx1,Rx2を算出し、算出した抵抗値Rx1,Rx2のうちの大きい方を測定対象回路5の最終的な抵抗値Rxとして測定する。したがって、この抵抗測定装置1によれば、ノイズ(ノイズ電流)が測定対象回路5に流れているときであっても、ノイズの影響のより少ない周波数の検査用交流電圧Vxを測定対象回路5に注入したときに算出された抵抗値Rx(Rx1,Rx2の一方)を測定対象回路5の最終的な抵抗値Rxとして測定することで、ノイズの影響を軽減することができる結果、抵抗値Rxの測定精度を十分に向上させることができる。
As described above, in the
また、この抵抗測定装置1によれば、検波部44が検査用交流電圧Vxと同一周波数の検波信号Sdを用いた同期検波によって交流電流Ixを示す交流電圧Vcを検出(測定)することにより、交流電流Ixの周波数が変更されたときであっても、交流電流Ixを示す交流電圧Vcを確実に検出することができる。
Further, according to the
また、この抵抗測定装置1によれば、各周波数f1,f2での測定対象回路5の抵抗値Rx1,Rx2の抵抗の算出に際して、周波数f1,f2毎に抵抗値Rxを複数回算出して平均して算出することにより、A/D変換やD/A変換などで生じる測定誤差などの影響についても軽減することができる結果、抵抗値Rxの測定精度をさらに向上させることができる。
Further, according to the
なお、本発明は、上記の構成に限定されない。例えば、上記の構成では、検査用交流電圧Vxの周波数f1,f2毎に抵抗値Rx1,Rx2を複数算出して平均し、その複数の平均値のうちの最大の平均値を測定対象回路5の抵抗値Rxとしているが、周波数f1,f2毎に抵抗値Rx1,Rx2を1回算出して、その抵抗値Rx1,Rx2の大きい方を測定対象回路5の抵抗値Rxとすることもできる。また、互いに周波数の異なる3種類以上の検査用交流電圧Vxを測定対象回路5に注入すると共に、各周波数での抵抗値Rxを測定してそれらのうちの最大のものを最終的な測定対象回路5の抵抗値Rxとして測定する構成を採用することもできる。この構成によれば、測定対象回路5に流れているノイズの周波数と検査用交流電圧Vxの周波数とを異ならせる確率を高めることができるため、ノイズの影響をさらに軽減することができる結果、抵抗値Rxの測定精度を一層向上させることができる。また、インピーダンス測定処理の一例として抵抗測定処理を実行する例を挙げて説明したが、測定対象回路5のインピーダンスを測定する構成においても本発明を適用できるのは勿論である。 In addition, this invention is not limited to said structure. For example, in the above configuration, a plurality of resistance values Rx1 and Rx2 are calculated and averaged for each of the frequencies f1 and f2 of the AC voltage Vx for inspection, and the maximum average value among the plurality of average values is measured by the measurement target circuit 5. Although the resistance value Rx is used, the resistance values Rx1 and Rx2 are calculated once for each of the frequencies f1 and f2, and the larger of the resistance values Rx1 and Rx2 can be used as the resistance value Rx of the measurement target circuit 5. In addition, three or more types of test AC voltages Vx having different frequencies are injected into the measurement target circuit 5, and the resistance value Rx at each frequency is measured, and the maximum of them is finally determined as the measurement target circuit. A configuration in which the resistance value Rx of 5 is measured may be employed. According to this configuration, it is possible to increase the probability that the frequency of the noise flowing in the measurement target circuit 5 is different from the frequency of the AC voltage Vx for inspection, and as a result, the influence of noise can be further reduced. The measurement accuracy of the value Rx can be further improved. Further, although an example of executing the resistance measurement process has been described as an example of the impedance measurement process, it is needless to say that the present invention can be applied to a configuration in which the impedance of the circuit to be measured 5 is measured.
1 抵抗測定装置
5 測定対象回路
44 検波部
46 処理部
51 電圧注入部
52 電流測定部
Ix 交流電流
Rx 抵抗
Vx 検査用交流電圧
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記電圧注入部は、周波数の異なる複数の前記検査用交流電圧を前記測定対象回路に注入可能に構成され、
前記処理部は、前記検査用交流電圧の前記周波数毎に前記インピーダンスを算出し、当該算出した複数のインピーダンスのうちの最大のインピーダンスを前記測定対象回路のインピーダンスとするインピーダンス測定装置であって、
前記電流測定部は、前記検査用交流電圧と同一周波数の検波信号を用いた同期検波によって前記交流電流を測定するインピーダンス測定装置。 A voltage injection unit for injecting a test AC voltage into the circuit to be measured, a current measurement unit for measuring an AC current flowing in the circuit to be measured due to the injection of the test AC voltage, and the injected test AC A processing unit that calculates the impedance of the circuit to be measured based on the voltage and the measured alternating current ,
The voltage injection unit is configured to be capable of injecting a plurality of test AC voltages having different frequencies into the measurement target circuit,
The processing unit is an impedance measuring device that calculates the impedance for each frequency of the AC voltage for testing, and sets the maximum impedance among the calculated plurality of impedances as the impedance of the circuit to be measured ,
The said current measurement part is an impedance measurement apparatus which measures the said alternating current by the synchronous detection using the detection signal of the same frequency as the said alternating voltage for a test | inspection .
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