JPH051825Y2 - - Google Patents
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- JPH051825Y2 JPH051825Y2 JP10169384U JP10169384U JPH051825Y2 JP H051825 Y2 JPH051825 Y2 JP H051825Y2 JP 10169384 U JP10169384 U JP 10169384U JP 10169384 U JP10169384 U JP 10169384U JP H051825 Y2 JPH051825 Y2 JP H051825Y2
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 63
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
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- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この考案は静電容量測定器に関し、特に多数の
測定電極を走査しつつ時分割方式で各電極におけ
る静電容量を測定するための走査式多点静電容量
測定器に関する。
測定電極を走査しつつ時分割方式で各電極におけ
る静電容量を測定するための走査式多点静電容量
測定器に関する。
従来、２つ以上の点について１つの測定器によ
り測定を行なういわゆる多点測定は、記録や制御
等のために多くの分野で行なわれており、一般
に、測定点のセンサ等の出力を測定器側へ走査し
つつ入力して測定する時分割方式が用いられてい
る。従つて、複数の静電容量検出電極を設けてそ
の出力を走査するならば、同じ原理によつて１台
の静電容量測定器による多点の静電容量測定が可
能であると考えられるが、以下に述べるような技
術的に未解決の問題があつて、十分な精度と信頼
性を有する多点静電容量測定器は未だ実用化され
ていない。
り測定を行なういわゆる多点測定は、記録や制御
等のために多くの分野で行なわれており、一般
に、測定点のセンサ等の出力を測定器側へ走査し
つつ入力して測定する時分割方式が用いられてい
る。従つて、複数の静電容量検出電極を設けてそ
の出力を走査するならば、同じ原理によつて１台
の静電容量測定器による多点の静電容量測定が可
能であると考えられるが、以下に述べるような技
術的に未解決の問題があつて、十分な精度と信頼
性を有する多点静電容量測定器は未だ実用化され
ていない。
上記のような従来の多点測定技術を単に静電容
量測定に応用して、多数の測定電極の静電容量を
時分割で測定しょうとする場合、各時点で測定器
に接続される電極以外の電極は、不定電位で放置
されたり、単にアースに落とす等の処理が行なわ
れるに過ぎないのが普通である。しかしながら、
このように不定電位で放置したり、単にアースに
落としたりするだけでは、電極どおしが接近して
いる場合、電極相互間の静電容量を拾うため各時
点の測定対象が攪乱されるし、またリーク電流も
測定回路を流れるので、各電極の静電容量を正確
に測定するのは極めて困難である。また、各電極
と測定回路の間の接続ケーブルは、相互干渉や外
乱を防ぐために個別に厳重にシールドする必要が
あるが、測定点が多い場合には接続線がかさばる
とともに、このような厳重なシールドを施し、維
持することは簡単ではなく、しかも単にシールド
側を接地するだけでは、上述したように、各電極
の静電容量を正確に測定することはできない。さ
らに、走査のために各電極系統に接続されるアナ
ログスイツチ等のスイツチの開時しゃ断特性が不
十分な場合、スイツチのリークを通じてやはり相
互干渉による障害が生じる。
量測定に応用して、多数の測定電極の静電容量を
時分割で測定しょうとする場合、各時点で測定器
に接続される電極以外の電極は、不定電位で放置
されたり、単にアースに落とす等の処理が行なわ
れるに過ぎないのが普通である。しかしながら、
このように不定電位で放置したり、単にアースに
落としたりするだけでは、電極どおしが接近して
いる場合、電極相互間の静電容量を拾うため各時
点の測定対象が攪乱されるし、またリーク電流も
測定回路を流れるので、各電極の静電容量を正確
に測定するのは極めて困難である。また、各電極
と測定回路の間の接続ケーブルは、相互干渉や外
乱を防ぐために個別に厳重にシールドする必要が
あるが、測定点が多い場合には接続線がかさばる
とともに、このような厳重なシールドを施し、維
持することは簡単ではなく、しかも単にシールド
側を接地するだけでは、上述したように、各電極
の静電容量を正確に測定することはできない。さ
らに、走査のために各電極系統に接続されるアナ
ログスイツチ等のスイツチの開時しゃ断特性が不
十分な場合、スイツチのリークを通じてやはり相
互干渉による障害が生じる。
この考案は上記のような事情に鑑みてなされた
もので、その目的は、多点に配置された測定電極
の静電容量を時分割で連続的にしかも正確に自動
測定することのできる走査式多点静電容量測定器
を提供することにある。
もので、その目的は、多点に配置された測定電極
の静電容量を時分割で連続的にしかも正確に自動
測定することのできる走査式多点静電容量測定器
を提供することにある。
上記の問題を解決するため、この考案では、測
定用交流電源４を有する静電容量測定回路CM
と、それぞれ静電容量測定電極Pnを含む複数個
の測定電極系統８間に、前記静電容量測定回路
CMと各測定電極系統８とを逐次接続する第１の
スイツチ手段S1と、前記第１のスイツチ手段S1が
逐次選択する測定電極系統８以外の測定電極系統
８を前記静電容量測定回路CMの測定用交流電源
４と接続する第２のスイツチ手段S2とを設け、前
記静電容量測定回路CMによつて、前記第１のス
イツチ手段S1が選択する測定電極系統８へ前記測
定用交流電源４から流れる測定電流Imを順次計
測すると共に、その際、前記第２のスイツチ手段
S2によつて選択される前記計測中の測定電極系統
８以外の測定電極系統８を前記測定用交流電源と
同電位に保つようにした構成としたのである。
定用交流電源４を有する静電容量測定回路CM
と、それぞれ静電容量測定電極Pnを含む複数個
の測定電極系統８間に、前記静電容量測定回路
CMと各測定電極系統８とを逐次接続する第１の
スイツチ手段S1と、前記第１のスイツチ手段S1が
逐次選択する測定電極系統８以外の測定電極系統
８を前記静電容量測定回路CMの測定用交流電源
４と接続する第２のスイツチ手段S2とを設け、前
記静電容量測定回路CMによつて、前記第１のス
イツチ手段S1が選択する測定電極系統８へ前記測
定用交流電源４から流れる測定電流Imを順次計
測すると共に、その際、前記第２のスイツチ手段
S2によつて選択される前記計測中の測定電極系統
８以外の測定電極系統８を前記測定用交流電源と
同電位に保つようにした構成としたのである。
一般に、静電容量に限らず、電流性パラメータ
の測定対象点からリーク電流や線間容量による相
互干渉の影響を排除するためにいわゆるガードシ
ールドまたはガード回路を用いることは公知であ
る。その原理を第２図によつて説明すると、電極
Ｐ−Ｅ間に電源１より交流電圧Ｖを印加し、電流
検出器２により電流Imを測定することによつて
コンダクタンスやサセプタンス等を測定する際、
接続ケーブルその他の非測定点からのリーク電流
も電流検出器２中を流れて測定に大きな誤差をも
たらすが、電極Ｅとその接続ケーブル３を含む系
統のうち測定対象点、すなわち、電極Ｅとの対向
点以外の部分をガードシールドＧで覆い、これに
上記と同じ交流電圧Ｖを印加すると、接続ケーブ
ル３からはリーク電流が生ぜず、ガードシールド
ＧからアースＥへのリーク電流Ilは電流検出器２
をバイパスして、これを通らず、検出器２には電
極Ｐ−Ｅ間の電流Imのみが流れるので、接続ケ
ーブル３その他によるリーク電流や干渉の影響を
排除することができる。上記のように、ガードシ
ールドＧに電極Ｐに加えるのと同じ電圧を印加す
るようにした回路は電極Ｐを含む系統に対するガ
ード回路とも呼ばれる。
の測定対象点からリーク電流や線間容量による相
互干渉の影響を排除するためにいわゆるガードシ
ールドまたはガード回路を用いることは公知であ
る。その原理を第２図によつて説明すると、電極
Ｐ−Ｅ間に電源１より交流電圧Ｖを印加し、電流
検出器２により電流Imを測定することによつて
コンダクタンスやサセプタンス等を測定する際、
接続ケーブルその他の非測定点からのリーク電流
も電流検出器２中を流れて測定に大きな誤差をも
たらすが、電極Ｅとその接続ケーブル３を含む系
統のうち測定対象点、すなわち、電極Ｅとの対向
点以外の部分をガードシールドＧで覆い、これに
上記と同じ交流電圧Ｖを印加すると、接続ケーブ
ル３からはリーク電流が生ぜず、ガードシールド
ＧからアースＥへのリーク電流Ilは電流検出器２
をバイパスして、これを通らず、検出器２には電
極Ｐ−Ｅ間の電流Imのみが流れるので、接続ケ
ーブル３その他によるリーク電流や干渉の影響を
排除することができる。上記のように、ガードシ
ールドＧに電極Ｐに加えるのと同じ電圧を印加す
るようにした回路は電極Ｐを含む系統に対するガ
ード回路とも呼ばれる。
前述の構成を有するこの考案の走査式多点静電
容量測定器においては、上記の電極Ｐのような静
電容量測定電極が多点に設けられており、これら
の電極をそれぞれ含む複数個の測定電極系統を逐
次電流検出器２に切換え接続することにより、時
分割で各電極の静電容量を測定するものである
が、その際、各時点において静電容量測定回路に
接続される（第２図において電流検出器２に接続
される）系統以外の測定電極系統に、上記のよう
なガード回路を形成させる。すなわち、ある時点
において、１本の測定電極系統のみを静電容量測
定回路に接続し、他のすべての系統をたとえば、
第２図の回路のＸ点に接続するが、次の時点で
は、この１本の系統を測定回路から切離してＸ点
に接続すると同時に、他の１本の電極系統をＸ点
から切離して測定回路に接続するという動作を、
すべての電極系統について繰返す。
容量測定器においては、上記の電極Ｐのような静
電容量測定電極が多点に設けられており、これら
の電極をそれぞれ含む複数個の測定電極系統を逐
次電流検出器２に切換え接続することにより、時
分割で各電極の静電容量を測定するものである
が、その際、各時点において静電容量測定回路に
接続される（第２図において電流検出器２に接続
される）系統以外の測定電極系統に、上記のよう
なガード回路を形成させる。すなわち、ある時点
において、１本の測定電極系統のみを静電容量測
定回路に接続し、他のすべての系統をたとえば、
第２図の回路のＸ点に接続するが、次の時点で
は、この１本の系統を測定回路から切離してＸ点
に接続すると同時に、他の１本の電極系統をＸ点
から切離して測定回路に接続するという動作を、
すべての電極系統について繰返す。
第１図に示すように実施例の走査式多点静電容
量測定器は、測定用交流電源として設けられた発
振器４及び電流計５等によりなる静電容量測定回
路CMと、ｎ個の静電容量測定電極P1……Poが多
心シールド線７の各被覆心線L1……Lo先端にそ
れぞれ接続され、接地電極Ｅに対向させて固定さ
れた測定電極系統８と、その両者間に設けられた
第１走査器S1及び第２走査器S2よりなる走査型ス
イツチ回路６とからなつている。
量測定器は、測定用交流電源として設けられた発
振器４及び電流計５等によりなる静電容量測定回
路CMと、ｎ個の静電容量測定電極P1……Poが多
心シールド線７の各被覆心線L1……Lo先端にそ
れぞれ接続され、接地電極Ｅに対向させて固定さ
れた測定電極系統８と、その両者間に設けられた
第１走査器S1及び第２走査器S2よりなる走査型ス
イツチ回路６とからなつている。
上記走査型スイツチ回路６の第１走査器S1は、
静電容量測定回路CMの電流計５を介して発振器
４出力の接続される出力端子Ｐを逐次測定電極
P1……Poに切換え接続するが、第２走査器2は、
これと同期して静電容量測定回路CMの発振器４
出力の接続されたガード端子と測定電極P1…
…Poとの接続を逐次切離してゆく。このように
して、出力端子がたとえは測定電極P1に接続
される瞬間には、他の電極P2……Poがすべてガ
ード端子に接続されたまま、電極P1のみがガ
ード端子より切離されるので、この瞬間、電極
P2……Poおよび心線L2……Loは同電位となり、
電極P1を含む系統に対してガード回路が形成さ
れ、電流計５には電極P1における静電容量を示
す電流のみが流れる。なお、上記シールド線７の
シールド９は常時ガード端子に接続されてお
り、やはりガード回路を形成する。以下、同様
に、電極P2からPoまでそれぞれ静電容量の測定
が行なわれた後、再度電極P1より走査が繰返さ
れる。
静電容量測定回路CMの電流計５を介して発振器
４出力の接続される出力端子Ｐを逐次測定電極
P1……Poに切換え接続するが、第２走査器2は、
これと同期して静電容量測定回路CMの発振器４
出力の接続されたガード端子と測定電極P1…
…Poとの接続を逐次切離してゆく。このように
して、出力端子がたとえは測定電極P1に接続
される瞬間には、他の電極P2……Poがすべてガ
ード端子に接続されたまま、電極P1のみがガ
ード端子より切離されるので、この瞬間、電極
P2……Poおよび心線L2……Loは同電位となり、
電極P1を含む系統に対してガード回路が形成さ
れ、電流計５には電極P1における静電容量を示
す電流のみが流れる。なお、上記シールド線７の
シールド９は常時ガード端子に接続されてお
り、やはりガード回路を形成する。以下、同様
に、電極P2からPoまでそれぞれ静電容量の測定
が行なわれた後、再度電極P1より走査が繰返さ
れる。
上記走査型スイツチ回路６は半導体アナログス
イツチや水銀接点スイツチ等を用いて構成するこ
とができるが、第３図にアナログスイツチを用い
て４つの測定電極P1……P4を走査するよう構成
されたスイツチ回路の例を示す。第３図におい
て、第１走査器S1の各アナログスイツチ１０のゲ
ート入力はデコーダ１１の４つの相異なる出力端
子にそれぞれ接続されており、第２走査器2の各
アナログスイツチ１２のゲート入力はNOT回路
１４を介して同様にデコーダ１１に接続されてい
る。また、第１および第２走査器S1，S2の各アナ
ログスイツチ１０および１２の入力端子はそれぞ
れ静電容量測定回路CMの出力端子およびガー
ド端子に接続され、S1，S2の対応するアナログ
スイツチ１０，１２の出力端子はそれぞれ共通に
対応する測定電極P1……P4に接続されている。
上記デコーダ１１はカウンタ１３により駆動され
て各出力端子が１つずつＨレベルになるため、Ｈ
レベルの出力端子に接続された第１走査器S1のア
ナログスイツチ１０が閉じて静電容量測定器CM
の出力端子が対応する１つの測定電極P1……
P4に接続されるのに同期して、第２走査器S2の
対応するアナログスイツチ１２が開かれ、その電
極はガード端子より切離される。すなわち、走
査の各時点において、第１走査器S1のアナログス
イツチ１０は１つだけが閉じられ、第２走査器S2
ではこれに対応するアナログスイツチ１２だけが
開かれ、他の３つは閉じられる。
イツチや水銀接点スイツチ等を用いて構成するこ
とができるが、第３図にアナログスイツチを用い
て４つの測定電極P1……P4を走査するよう構成
されたスイツチ回路の例を示す。第３図におい
て、第１走査器S1の各アナログスイツチ１０のゲ
ート入力はデコーダ１１の４つの相異なる出力端
子にそれぞれ接続されており、第２走査器2の各
アナログスイツチ１２のゲート入力はNOT回路
１４を介して同様にデコーダ１１に接続されてい
る。また、第１および第２走査器S1，S2の各アナ
ログスイツチ１０および１２の入力端子はそれぞ
れ静電容量測定回路CMの出力端子およびガー
ド端子に接続され、S1，S2の対応するアナログ
スイツチ１０，１２の出力端子はそれぞれ共通に
対応する測定電極P1……P4に接続されている。
上記デコーダ１１はカウンタ１３により駆動され
て各出力端子が１つずつＨレベルになるため、Ｈ
レベルの出力端子に接続された第１走査器S1のア
ナログスイツチ１０が閉じて静電容量測定器CM
の出力端子が対応する１つの測定電極P1……
P4に接続されるのに同期して、第２走査器S2の
対応するアナログスイツチ１２が開かれ、その電
極はガード端子より切離される。すなわち、走
査の各時点において、第１走査器S1のアナログス
イツチ１０は１つだけが閉じられ、第２走査器S2
ではこれに対応するアナログスイツチ１２だけが
開かれ、他の３つは閉じられる。
以上、詳細に説明したように、この考案の走査
式多点静電容量測定器によれば、各測定電極毎に
個別にシールド線を用いる必要がなく、また電極
どおしが接近している場合、電極相互間の静電容
量を拾うのを塞ぐことができ、走査用スイツチの
開時リークによる相互干渉を排除して、正確な測
定を行なうことができる。さらに、この考案によ
れば、第４図ａに示すように測定電極P1……Po
が密集しているような場合、電極Piが分散してい
たり、密集していてもガード回路が形成されない
と第４図ｂに示すように電気力線が電極外に膨れ
出して測定ポイントが限定できないのに対し、ガ
ード回路の作用によつて電気力線が平行になり、
各電極による測定範囲が正確に確定されるという
効果もある。
式多点静電容量測定器によれば、各測定電極毎に
個別にシールド線を用いる必要がなく、また電極
どおしが接近している場合、電極相互間の静電容
量を拾うのを塞ぐことができ、走査用スイツチの
開時リークによる相互干渉を排除して、正確な測
定を行なうことができる。さらに、この考案によ
れば、第４図ａに示すように測定電極P1……Po
が密集しているような場合、電極Piが分散してい
たり、密集していてもガード回路が形成されない
と第４図ｂに示すように電気力線が電極外に膨れ
出して測定ポイントが限定できないのに対し、ガ
ード回路の作用によつて電気力線が平行になり、
各電極による測定範囲が正確に確定されるという
効果もある。
第１図は、この考案の走査式多点静電容量測定
器の一実施例の回路図、第２図はガード回路の原
理を説明するための回路図、第３図は走査型スイ
ツチ回路の一実施例の回路図、第４図ａおよびｂ
は測定電極部の電気力線の分布状態を示す概略図
である。 ４……発振回路、８……測定電極系統、CM…
…静電容量測定回路、Ｇ……ガード端子、P1…
…Po……静電容量測定電極、Ｅ……接地電極、
S1……第１走査器、S2……第２走査器、L1……
Lo……被覆心線。
器の一実施例の回路図、第２図はガード回路の原
理を説明するための回路図、第３図は走査型スイ
ツチ回路の一実施例の回路図、第４図ａおよびｂ
は測定電極部の電気力線の分布状態を示す概略図
である。 ４……発振回路、８……測定電極系統、CM…
…静電容量測定回路、Ｇ……ガード端子、P1…
…Po……静電容量測定電極、Ｅ……接地電極、
S1……第１走査器、S2……第２走査器、L1……
Lo……被覆心線。
Claims (1)
- 測定用交流電源４を有する静電容量測定回路
CMと、それぞれ静電容量測定電極Pnを含む複数
個の測定電極系統８間に、前記静電容量測定回路
CMと各測定電極系統８とを逐次接続する第１の
スイツチ手段S1と、前記第１のスイツチ手段S1が
逐次選択する測定電極系統８以外の測定電極系統
８を前記静電容量測定回路CMの測定用交流電源
４と接続する第２のスイツチ手段S2とを設け、前
記静電容量測定回路CMによつて前記第１のスイ
ツチ手段S1が選択する測定電極系統８へ前記測定
用交流電源４から流れる測定電流Imを順次計測
すると共に、その際、前記第２のスイツチ手段S2
によつて選択される前記計測中の測定電極系統８
以外の測定電極系統８を前記測定用交流電源４と
同電位に保つようにしたことを特徴とする走査式
多点静電容量測定器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10169384U JPH051825Y2 (ja) | 1984-07-04 | 1984-07-04 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10169384U JPH051825Y2 (ja) | 1984-07-04 | 1984-07-04 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6176366U JPS6176366U (ja) | 1986-05-22 |
| JPH051825Y2 true JPH051825Y2 (ja) | 1993-01-18 |
Family
ID=30661111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10169384U Expired - Lifetime JPH051825Y2 (ja) | 1984-07-04 | 1984-07-04 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH051825Y2 (ja) |
-
1984
- 1984-07-04 JP JP10169384U patent/JPH051825Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6176366U (ja) | 1986-05-22 |
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