JPH052040A - インピーダンス測定器 - Google Patents

インピーダンス測定器

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JPH052040A
JPH052040A JP15441491A JP15441491A JPH052040A JP H052040 A JPH052040 A JP H052040A JP 15441491 A JP15441491 A JP 15441491A JP 15441491 A JP15441491 A JP 15441491A JP H052040 A JPH052040 A JP H052040A
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cable
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Hitoshi Kitayoshi
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 測定ケーブルが長くなることに起因する測定
ケーブル誤差を少なくし、低域の測定インピーダンス範
囲を拡大したインピーダンス測定器を提供する。 【構成】 被測定インピーダンス素子に正弦波電流を流
し、その被測定インピーダンス素子を流れる電流および
その素子の両端間電圧をベクトル検波して上記被測定イ
ンピーダンス素子のインピーダンスを求めるインピーダ
ンス測定装置において、電流を導入する測定ケーブルが
接続される電流入力端と電流電圧成分変換用の演算増幅
器の入力との間に、上記測定ケーブルのインダクタンス
を相殺するケーブルL共振回路と抵抗より成る分流回路
とを直列接続したものを接続し、分流回路に対応した利
得に切替え可能な増幅器を具備せしめる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、インピーダンス測定
器に関し、特に測定ケーブルが長くなることに起因する
測定ケーブル誤差を少なくし、低域の測定インピーダン
ス範囲を拡大したインピーダンス測定器に関する。
【0002】
【従来の技術】インピーダンス測定器の従来例を図1を
参照して説明する。試験信号発振器1より送り出された
正弦波試験信号は測定ケーブル2を介して被測定インピ
ーダンス5の入力端に入力され、被測定インピーダンス
5の出力端から送り出された電流は測定ケーブル6を介
して演算増幅器7に入力されてここにおいて電圧成分に
変換される。この電流の電圧成分に変換されたものは、
次いで切り替えスイッチ10、増幅器11を介してベク
トル検波器12においてベクトル検波され、アナログ・
ディジタル・コンバータ13においてディジタル信号に
変換されて演算表示装置14に導入され、演算処理に供
される。一方、被測定インピーダンス5の入力端および
出力端それぞれの電圧は測定ケーブル3、4およびバッ
ファ回路8を介して差動回路9に図示される通りに印加
されて差電圧成分が得られる。上述の如くして得られた
差電圧成分も、切替えスイッチ10、増幅器11を介し
てベクトル検波器12においてベクトル検波され、アナ
ログ・ディジタル・コンバータ13においてディジタル
信号に変換されて演算表示装置14に導入され、演算処
理に供される。上述の演算結果を基にして被測定インピ
ーダンス5のインピーダンスを演算表示装置14におい
て演算表示する。なお、上記増幅器11は試験信号発振
器1より送り出される正弦波試験信号Vosc に応じて利
得の切替えがなされるよう構成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】a、このインピーダン
ス測定器において、測定ケーブル2、3、4、および6
の長さが長くなると共に試験信号発振器1より送り出さ
る正弦波試験信号周波数が高くなった場合について考え
てみる。この場合、ケーブルが長くなった結果、ケーブ
ル・ショート・アドミタンスYLが小さくなると、ケー
ブルの芯線と被覆間浮遊容量アドミタンスYcが被測定
インピーダンス5の測定値Yx に及ぼす影響はこれを無
視することができなくなってくる。測定値Yxについて
の測定誤差はこれをεy とすると、εy =ーYc /(Y
L +Yc )≒ーYc /YLである(簡単のため、導入式
は省略する)。測定誤差は、結局、ケーブルの芯線と被
覆間浮遊容量アドミタンスYcとケーブル・ショート・
アドミタンスYL とにより殆んど決定されることとな
る。ここで、例えば、100pFの容量変化があったものと
すると、測定誤差はεy =0、13%/m(1MH)程度の
ものとなる。そして、研究の結果、測定ケーブルの浮遊
インダクタンスによるケーブル・ショート・アドミタン
スYLが測定誤差に大きく影響することがわかった。
【0004】b、被測定インピーダンス5が小さくなっ
た場合について考えてみる。この場合は、電流がほぼ一
定となり、電圧が低くなるので測定確度は低下する。例
えば、正弦波試験信号電圧Vosc =1v 、Zout =100
Ω、1/Yx =1Ωとした場合、得られる測定電圧はV
cur =1v 、Vpot =10mvとなり、レベル差が大きすぎ
る。ここで、Vcur 、Vpot の測定に際して各別の増幅
器を使用してレベルを揃えればよいようにも思われる
が、そうすると増幅器の温度係数が測定確度に悪影響を
及ぼしてこれを低下させる。
【0005】この発明は、上述の通りの問題を解消した
インピーダンス測定器を提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】インピーダンス測定器の
測定ケーブルが接続される電流入力端と電流電圧成分変
換用の演算増幅器の入力との間に、ケーブルL共振回路
と分流回路とを直列接続したものを接続し、分流回路に
対応した利得に切替え可能な増幅器を具備することによ
り、測定ケーブル誤差を少なくし、低域の測定インピー
ダンス範囲を拡大した。
【0007】
【実施例】この発明の実施例を図2を参照して説明す
る。図2において、図1における参照数字と同一の参照
数字は互いに同一の部品を示すものとする。この発明の
特徴とするところは、測定ケーブルの芯線と被覆間浮遊
容量とこのケーブルの浮遊インダクタンスLとに起因す
る測定誤差を補償するために、ケーブルの浮遊容量Lを
相殺する目的でケーブルL共振回路15をケーブルに直
列に接続し、そして測定インピーダンス範囲、特に低域
を拡大するために、抵抗より成る分流回路16とこれに
対応した利得に切替え可能な増幅器17とを具備すると
ころである。即ち、インピーダンス測定器の測定ケーブ
ル6が接続される電流入力端と電流電圧成分変換用の演
算増幅器7の入力との間に、上記ケーブルL共振回路1
5と上記分流回路16とを直列接続したものを接続し、
分流回路に対応した利得に切替え可能な増幅器17をベ
クトル検波器12の前段に接続する。以下、これらにつ
いて詳述する。
【0008】S1 は、ケーブルL共振補償モードをとる
場合においてオンすることにより直流電流を接地にバイ
パスするためのスイッチである。ケーブルL共振回路1
5はスイッチS2 、キャパシタC1 、キャパシタC2 と
スイッチS3 の直列接続したもの、の3者を並列接続し
たものより成る。スイッチS2 はこれがオンであればケ
ーブルL共振補償しない通常モードであり、オフであれ
ばケーブルL共振補償モードとなる。S3 はケーブルの
長さ或は試験信号周波数に応じてケーブルL共振周波数
を切替えるためのものである。
【0009】分流回路16は、抵抗R1 とスイッチS6
とを直列接続したもの、抵抗R2 とスイッチS7 とを直
列接続したもの、の2者を並列接続し、これとスイッチ
S4とを直列接続したもの、とスイッチS5 とを並列接
続し、ここでスイッチS4 、抵抗R1 、R2の3者の接
続点を接地したものより成る。ここで、S5 はオンする
ことにより抵抗を通さない直接電流モードとするもので
ある。S4 はオンすることにより比較的低インピーダン
スの測定を行なう分流測定モードとするものである。S
6 、S7 は分流測定モードにおいて測定インピーダンス
のレンジを切替えるスイッチである。分流抵抗はR1 、
R2 の2個が示されているが、これを更に数を増やし、
また抵抗値の段階を細かく細分することができる。
【0010】分流回路に対応した利得に切替え可能な増
幅器17は測定インピーダンスのレンジに対応して、例
えば上記切替えスイッチS5 、S6 、S7 に連動して利
得を切替えるようにする。この利得の設定はVcur 、V
pot の測定に際して各別の値とすることができる。S8
、S9 は分流および通常インピーダンス測定モードに
おいてレンジ切替えをするためのスイッチである。
【0011】
【発明の効果】測定ケーブルの芯線と被覆間浮遊容量と
このケーブルの浮遊インダクタンスLとに起因する測定
誤差を補償するために、特にケーブルの浮遊容量Lを相
殺する目的でケーブルL共振回路15をケーブルに直列
に接続したことにより、これら浮遊容量および浮遊イン
ダクタンスに起因する測定誤差を小さなものとすること
ができた。
【0012】そして、分流回路16とこれに対応した利
得に切替え可能な増幅器17とを具備してこれらを調整
することにより、測定インピーダンス範囲、特に低域を
拡大することができた。その様子は以下の通りである。
Vosc =1v、Zout =10Ω、R1 =1KΩ、R2 = 10
0Ω、R3 =1KΩ、R4 =100Ω、という測定条件
で、各スイッチおよび増幅器17を調整して、測定す
る。 測定レンジZx S4 S5 S6 S7 S8 S9 増幅器17 1KΩ≦Zx オフ オン オフ オフ オン オフ × 1 100Ω≦Zx<1KΩ オフ オン オフ オフ オフ オン × 1 10Ω≦Zx<100Ω オン オフ オフ オン オン オフ × 1 1Ω≦Zx<10Ω オン オフ オフ オン オフ オン ×10 Zx<1Ω オン オフ オン オフ オフ オン ×100 更に、上述の各測定レンジZx において、ベクトル検波
入力電圧Vpot およびVcur を同等のレベルに保つこと
ができた。これにより、Vcur 、Vpot の測定に際して
各別の増幅器を使用するというような煩わしさから解放
される。
【図面の簡単な説明】
【図1】インピーダンス測定器の従来例を示す図。
【図2】この発明のインピーダンス測定器を示す図。
【符号の説明】
1 試験信号発振器 2 測定ケーブル 3 測定ケーブル 4 測定ケーブル 5 被測定インピーダンス 6 測定ケーブル 7 演算増幅器 8 バッファ回路 9 差動回路 10 切替えスイッチ 11 増幅器 12 ベクトル検波器 13 アナログ・ディジタル・コンバータ 14 演算表示装置 15 ケーブルL共振回路 16 分流回路 17 分流回路に対応した利得に切替え可能な増幅器
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年6月15日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0003
【補正方法】変更
【補正内容】
【0003】
【発明が解決しようとする課題】a、このインピーダン
ス測定器において、測定ケーブル2、3、4、および6
の長さが長くなると共に試験信号発振器1より送り出さ
る正弦波試験信号周波数が高くなった場合について考え
てみる。この場合、ケーブルが長くなった結果、ケーブ
ル・ショート・アドミタンスYL が小さくなると、ケー
ブルの芯線と被覆間浮遊容量アドミタンスYcが被測定
インピーダンス5の測定値Yx に及ぼす影響はこれを無
視することができなくなってくる。測定値Yx について
の測定誤差はこれをεy とすると、εy =ーYc /(Y
L +Yc )≒ーYc /YL である(簡単のため、導入式
は省略する)。測定誤差は、結局、ケーブルの芯線と被
覆間浮遊容量アドミタンスYcとケーブル・ショート・
アドミタンスYL とにより殆んど決定されることとな
る。ここで、例えば、100pF の容量変化があったものと
すると、測定誤差はεy =0、13%/m(1MHz)程度の
ものとなる。そして、研究の結果、測定ケーブルのイ
ダクタンスによるケーブル・ショート・アドミタンスY
L が測定誤差に大きく影響することがわかった。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正内容】
【0007】
【実施例】この発明の実施例を図2を参照して説明す
る。図2において、図1における参照数字と同一の参照
数字は互いに同一の部品を示すものとする。この発明の
特徴とするところは、測定ケーブルの芯線と被覆間浮遊
容量とこのケーブルのインダクタンスLとに起因する測
定誤差を補償するために、ケーブルのL成分を相殺する
目的でケーブルL共振回路15をケーブルに直列に接続
し、そして測定インピーダンス範囲、特に低域を拡大す
るために、抵抗より成る分流回路16とこれに対応した
利得に切替え可能な増幅器17とを具備するところであ
る。即ち、インピーダンス測定器の測定ケーブル6が接
続される電流入力端と電流電圧成分変換用の演算増幅器
7の入力との間に、上記ケーブルL共振回路15と上記
分流回路16とを直列接続したものを接続し、分流回路
に対応した利得に切替え可能な増幅器17をベクトル検
波器12の前段に接続する。以下、これらについて詳述
する。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】
【発明の効果】測定ケーブルの芯線と被覆間浮遊容量と
このケーブルのインダクタンスLとに起因する測定誤差
を補償するために、特にケーブルのL成分を相殺する目
的でケーブルL共振回路15をケーブルに直列に接続し
たことにより、これら浮遊容量およびインダクタンスに
起因する測定誤差を小さなものとすることができた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 被測定インピーダンス素子に正弦波電流
    を流し、その被測定インピーダンス素子を流れる電流お
    よびその素子の両端間電圧をベクトル検波して上記被測
    定インピーダンス素子のインピーダンスを求めるインピ
    ーダンス測定装置において、電流を導入する測定ケーブ
    ルが接続される電流入力端と電流電圧成分変換用の演算
    増幅器の入力との間に、上記測定ケーブルの浮遊インダ
    クタンスを相殺するケーブルL共振回路と抵抗より成る
    分流回路とを直列接続したものを接続し、分流回路に対
    応した利得に切替え可能な増幅器を具備することを特徴
    とするインピーダンス測定器。
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