CN112840217B - 阻抗测定装置及阻抗测定装置中的负反馈电路的调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明缩短将测定对象的另一个端子的电位设为接地电位所需的时间。处理部(15)执行：第1测定处理，其将第1正弦波信号(V1)施加到端子(92)，将零伏特输出到放大器(24)，并且以信号(V1)为基准信号，此时，获取矢量电压计(22)所测定的振幅比(RT1)和相位差(θ1)；第2测定处理，其将零伏特施加到端子(92)，将第2正弦波信号(V2)输出到放大器(24)，并且以信号(V2)为基准信号，此时，获取矢量电压计(22)所测定的振幅比(RT2)和相位差(θ2)；以及振幅相位计算处理，其将信号(V1)施加到端子(92)，将信号(V2)输出到放大器(24)，并且在将信号(V1)设为基准信号的状态下根据振幅比(RT1、RT2)和相位差(θ1、θ2)计算要对第2信号源(23)设定的振幅(A)和相位(θ)并设定于第2信号源(23)，以使矢量电压计(22)所测定的振幅比(RT)变为零。

Description

阻抗测定装置及阻抗测定装置中的负反馈电路的调整方法

技术领域

本发明涉及阻抗测定装置及阻抗测定装置中的负反馈电路的调整方法。

背景技术

例如，关于这种阻抗测定装置和这种阻抗测定装置中的反馈环路的稳定化方法(负反馈电路的调整方法)，已知有在下述专利文献1中作为现有技术而公开的技术。该反馈环路稳定化方法中，进行针对构成图6所示的阻抗测定装置50的反馈环路(零位环路)的零位放大单元51的调整，以使该反馈环路稳定化。首先，对该阻抗测定装置50进行说明。

该阻抗测定装置50中，从第1信号源10输出的第1正弦波信号V1(固定的频率、且具有固定的振幅的交流电压信号)经由切换器(开关)11施加到保护电阻12，由此，测定电流I从第1信号源10经由切换器11、保护电阻12、测定电缆6和Hc测定端子2被提供给测定对象91的一个端子92。此外，阻抗测定装置50中，在使反馈环路(测定电缆8、零位放大单元51、电流测定部25、测定电缆9和测定对象91的另一个端子93所构成的反馈环路)稳定化的状态下，零位放大单元51经由Lc测定端子5、测定电缆9和电流测定部25(具体而言，电流测定部25的检测电阻25a)将测定电流I从另一个端子93全部引入，由此来执行将另一个端子93虚拟接地(等效连接到内部接地G)的负反馈动作。

该状态下，与检测电阻25a一起构成电流测定部25的电压计25b测定检测电阻25a的两端间的电压，由此，利用电流测定部25来对测定电流I进行测定。此外，测定对象91的一个端子92的电压利用电压测定部(电压计)13从Hp测定端子3经由测定电缆7来测定。如上述那样，另一个端子93连接到内部接地G，因此电压测定部13测定施加到测定对象91的两端的电压(两端间电压)。因此，阻抗测定装置50中，能根据电压测定部13中的测定值与电流测定部25中的测定值之比来求出测定对象91的阻抗测定值。

接着，对零位放大单元51进行具体说明。零位放大单元51如图6、图7所示，包括串联连接的输入放大器61、窄频带高增益放大器62和输出放大器63。此外，零位放大单元51配置有同步信号源64、开关65和矢量电压计66。同步信号源64输出与从第1信号源10输出的第1正弦波信号V1相同频率且同步的固定振幅的第2正弦波信号V2(同步信号)。开关65安装在输出放大器63的前级，对从窄频带高增益放大器62输出的交流信号Vac和从同步信号源64输出的第2正弦波信号V2进行切换，并输出到输出放大器63。

作为一个示例，输入放大器61如图7所示，使用非反相输入端子连接到内部接地G的运算放大器作为电流电压转换器来构成，并将从Lp测定端子4经由测定电缆8而流入零位放大单元51的电流转换为电压Vi并且进行输出。该情况下，当流入零位放大单元51的电流像这样为零安培时(即，电压Vi为零伏特时)，Lp测定端子4的电压变为内部接地G的电位(即，另一个端子93变为虚拟接地的状态)。

如图7所示，窄频带高增益放大器62包括检波器71、72、积分器73、74、调制器75、76、加法器77、移相器78、79和可变移相器80。窄频带高增益放大器62中，电压Vi被输入检波器71、72，并且第2正弦波信号V2被输入检波器71，此外由移相器78移相90°后的第2正弦波信号V2被输入检波器72。根据该结构，检波器71、72作为将电压Vi分为正交2个分量进行同步检波的正交检波器来发挥作用，检波器71输出第1直流信号，检波器72输出第2直流信号，上述第1直流信号表示与关于电压Vi的第2正弦波信号V2同相的分量(同相分量)，上述第2直流信号表示与关于电压Vi的第2正弦波信号V2正交的分量(正交分量)。积分器73对第1直流信号进行积分，并作为第3直流信号输出到调制器75，积分器74对第2直流信号进行积分，并作为第4直流信号输出到调制器76。

此外，窄频带高增益放大器62中，可变移相器80将所输入的第2正弦波信号V2移相相当于预先设定的相位量，并作为载波V2a输出。该载波V2a被直接输入至调制器75、76中的一个调制器75，并且由移相器79进行90°移相并作为载波V2b输入到另一个调制器76。利用该结构，调制器75、76构成正交调制器，调制器75利用从积分器73输出的第3直流信号对载波V2a进行振幅调制，并作为第1交流信号进行输出，调制器76利用从积分器74输出的第4直流信号对载波V2b进行振幅调制，并作为第2交流信号进行输出。加法器77将从调制器75、76输出的第1、第2交流信号合成，并作为交流信号Vac输出到开关65。

由此，窄频带高增益放大器62对电压Vi进行正交同步检波来转换为直流信号并积分，此外进行正交调制并返回交流信号Vac，因此能在窄频带中进行高增益的放大。此外，窄频带高增益放大器62中，能用可变移相器80使检波器71、72所构成的正交检波器与调制器75、76所构成的正交调制器之间的相位偏移(移相)，因此，窄频带高增益放大器62能作为具有任意相位差的窄频带高增益放大器来发挥作用。

此外，阻抗测定装置50中的上述反馈环路的稳定条件为使得在该反馈环路(零位环路)巡回一圈的增益频带内不存在0°的相位。该阻抗测定装置50中，例如，如测定电缆8、9被延长的情况那样，为了即使当反馈环路的相位状态改变了时也能够灵活地应对并使反馈环路稳定化，内置有寻找应设定于可变移相器80的所需的移相量(相位校正量)的功能，以满足该稳定条件。以下，对使用该功能来寻找该所需的移相量的方法、以及将寻找到的移相量设定于可变移相器80来使反馈环路稳定化的反馈环路稳定化方法(零位放大单元51的调整方法)进行说明。

首先，将切换器11切换到接地侧，将第1信号源10从保护电阻12分离。此外，将开关65切换到同步信号源64侧，切断反馈环路，并将第2正弦波信号V2输入到输出放大器63。该状态下，用矢量电压计66来测定从输入放大器61输出的电压Vi。由此，由矢量电压计66测定出的电压Vi相对于第2正弦波信号V2的相位差是除了窄频带高增益放大器62以外的反馈环路的巡回一圈的位移量。根据该移相量，求出反馈环路的全部移相量为180°(相对于0°最有富余的状态)这样的移相量，并且设定于可变移相器80。由此，寻找满足上述稳定条件所需的可变移相器80中的移相量并设定于可变移相器80的步骤完成，因此，将切换器11切换到第1信号源10侧，并将开关65切换到窄频带高增益放大器62侧，以准备之后的阻抗测定。

由此，将包含具有设定有移相量的可变移相器80的窄频带高增益放大器62在内的零位放大单元51执行稳定的负反馈动作，通过对从窄频带高增益放大器62输出的交流信号Vac的振幅和相位(进而，对从输出放大器63输出的交流信号的振幅和相位)进行控制，从而对经由检测电阻25a而引入的电流的振幅和相位进行控制，以使得测定对象91的另一个端子93的电位变成接地电位(内部接地G的电压：零伏特)。由此，由电压测定部13从Hp测定端子3经由测定电缆7来测定的电压成为施加在测定对象91的端子92、93间的电压(两端间电压)。此外，利用该控制，流过测定对象91的测定电流I并不从Lp测定端子5流向测定电缆8侧，而是经由Lc测定端子5、测定电缆9和检测电阻25a被全部引入零位放大单元51(具体而言，输出放大器63)。因此，由电流测定部25测定的电流成为测定电流I。由此，阻抗测定装置50能基于电压测定部13测定出的两端间电压和电流测定部25测定出的测定电流I来准确地对测定对象91的阻抗进行测定。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3930586号公报(第4－5页、图2、图3、图6)

发明内容

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，上述专利文献1中所公开的阻抗测定装置中的针对窄频带高增益放大器62的调整方法(负反馈电路的调整方法)存在以下问题。具体而言，该调整方法中，执行求出零位放大单元51能稳定地执行负反馈动作的移相量并设定于可变移相器80的步骤，但之后该零位放大单元51执行负反馈动作，对交流信号Vac的振幅和相位进行控制，以使得测定对象91的另一个端子93的电位成为接地电位。该情况下成为如下结构：对针对成为该交流信号Vac源的各载波V2a、V2b的增益(振幅调制的增益)进行规定的第3、第4直流信号从积分器73、74被输出。因此，该调整方法存在如下要解决的问题：到达到目标电压值(能将测定对象91的另一个端子93的电位设为接地电位的电压值)为止的时间变长。

本发明是鉴于上述要解决的问题而完成的，其目的在于提供一种阻抗测定装置及阻抗测定装置中的负反馈电路的调整方法，能缩短将测定对象的另一个端子的电位设为接地电位为止所需的时间。

解决技术问题所采用的技术方案

为了达到上述目的，权利要求1所记载的阻抗测定装置包括：将固定频率、且具有预先规定的振幅的第1正弦波信号施加到测定对象的一个端子的第1信号源；以及在所述第1正弦波信号施加到所述一个端子的状态下将所述测定对象的另一个端子规定为基准电位的负反馈电路，基于由该负反馈电路将所述另一个端子规定为所述基准电位时的所述一个端子的电压和流过该负反馈电路的电流来测定所述测定对象的阻抗，所述负反馈电路构成为包括：电流电压转换器，该电流电压转换器连接到所述另一个端子，将来自该另一个端子的流入电流转换为电压并输出；矢量电压计，该矢量电压计测定针对与从所述电流电压转换器输出的所述电压有关的基准信号的振幅比和相位差；第2信号源，该第2信号源使与所述第1正弦波信号同一频率、且具有所设定的振幅的第2正弦波信号相对于该第1正弦波信号偏移所设定的相位并输出；放大器，该放大器将所述第2正弦波信号放大为放大正弦波信号并从输出端子输出到所述测定对象的另一个端子；电流测定部，该电流测定部安装在所述另一个端子与所述放大器的所述输出端子之间，并测定在该另一个端子与该输出端子之间流过的电流；以及处理部，该处理部执行负反馈控制处理，所述负反馈控制处理基于所述矢量电压计所测定的所述振幅比和所述相位差，对针对所述第2信号源设定的所述振幅和所述相位进行调整，以使得该振幅比接近零，并且所述阻抗测定装置包括：第1切换器，该第1切换器配置在所述第1信号源与所述一个端子之间，将所述第1正弦波信号和所述基准电位中被选择的一方施加到该一个端子；以及第2切换器，该第2切换器配置在所述第2信号源与所述放大器之间，将所述第2正弦波信号和所述基准电位中被选择的一方输出到该放大器，所述处理部执行：第1测定处理，该第1测定处理执行针对所述第1切换器的控制并将所述第1正弦波信号施加到所述一个端子，执行针对所述第2切换器的控制并将所述基准电位输出到所述放大器，并且以所述第1正弦波信号为所述基准信号，将所述矢量电压计所测定的所述振幅比和所述相位差分别作为第1振幅比和第1相位差来获取；第2测定处理，该第2测定处理执行针对所述第1切换器的控制并将所述基准电位施加到所述一个端子，执行针对所述第2切换器的控制并将所述第2正弦波信号输出到所述放大器，并且以该第2正弦波信号为所述基准信号，将所述矢量电压计所测定的所述振幅比和所述相位差分别作为第2振幅比和第2相位差来获取；以及振幅相位计算处理，该振幅相位计算处理执行针对所述第1切换器的控制并将所述第1正弦波信号施加到所述一个端子，执行针对所述第2切换器的控制并将所述第2正弦波信号输出到所述放大器，并且在将所述第1正弦波信号设为所述基准信号的状态下，根据所述第1振幅比、所述第1相位差、所述第2振幅比和所述第2相位差来计算要对所述第2信号源设定的所述振幅和所述相位并设定于该第2信号源，以使所述矢量电压计所测定的所述振幅比变为零。

此外，权利要求2所记载的阻抗测定装置中的负反馈电路的调整方法中，所述阻抗测定装置包括：将固定频率、且具有预先规定的振幅的第1正弦波信号施加到测定对象的一个端子的第1信号源；以及在所述第1正弦波信号施加到所述一个端子的状态下将所述测定对象的另一个端子规定为基准电位的负反馈电路，基于由该负反馈电路将所述另一个端子规定为所述基准电位时的所述一个端子的电压和流过该负反馈电路的电流来测定所述测定对象的阻抗，所述负反馈电路构成为包括：电流电压转换器，该电流电压转换器连接到所述另一个端子，将来自该另一个端子的流入电流转换为电压并输出；矢量电压计，该矢量电压计测定针对与从所述电流电压转换器输出的所述电压有关的基准信号的振幅比和相位差；第2信号源，该第2信号源使与所述第1正弦波信号同一频率、且具有所设定的振幅的第2正弦波信号相对于该第1正弦波信号偏移所设定的相位并输出；放大器，该放大器将所述第2正弦波信号放大为放大正弦波信号并从输出端子输出到所述测定对象的另一个端子；电流测定部，该电流测定部安装在所述另一个端子与所述放大器的所述输出端子之间，并测定在该另一个端子与该输出端子之间流过的电流；以及处理部，该处理部执行负反馈控制处理，所述负反馈控制处理基于所述矢量电压计所测定的所述振幅比和所述相位差，对针对所述第2信号源设定的所述振幅和所述相位进行调整，以使得该振幅比接近零，所述阻抗测定装置中的负反馈电路的调整方法执行：第1测定处理，该第1测定处理将所述第1正弦波信号施加到所述一个端子，将所述基准电位输出到所述放大器，并且以所述第1正弦波信号为所述基准信号，将所述矢量电压计所测定的所述振幅比和所述相位差分别作为第1振幅比和第1相位差来获取；第2测定处理，该第2测定处理将所述基准电位施加到所述一个端子，将所述第2正弦波信号输出到所述放大器，并且以该第2正弦波信号为所述基准信号，将所述矢量电压计所测定的所述振幅比和所述相位差分别作为第2振幅比和第2相位差来获取；以及振幅相位计算处理，该振幅相位计算处理将所述第1正弦波信号施加到所述一个端子，将所述第2正弦波信号输出到所述放大器，并且在将所述第1正弦波信号设为所述基准信号的状态下，根据所述第1振幅比、所述第1相位差、所述第2振幅比和所述第2相位差来计算要对所述第2信号源设定的所述振幅和所述相位并设定于该第2信号源，以使所述矢量电压计所测定的所述振幅比变为零。

发明效果

根据权利要求1所记载的阻抗测定装置和权利要求2所记载的阻抗测定装置中的负反馈电路的调整方法，相较于由具备窄频带高增益放大器的零位放大单元(负反馈电路)执行负反馈动作、并使从内置于窄频带高增益放大器的积分器输出的直流信号转移到目标电压值(由此，使测定对象的另一个端子的电位转移到接地电位)的阻抗测定装置中的负反馈电路的调整方法以及执行该调整方法的阻抗测定装置，并不使用积分器，因此，能大幅缩短测定对象的另一个端子等效连接到基准电位(将测定对象的另一个端子的电位设为接地电位)为止所需的时间。此外，根据该阻抗测定装置，能够省去电路结构复杂的窄频带高增益放大器，因此能够充分降低装置成本。

附图说明

图1是示出阻抗测定装置1的结构的结构图。

图2是图1中的电流电压转换器21的结构图。

图3是将图1中双点划线所包围的区域整体的阻抗设为Z1、将单点划线所包围的区域整体的阻抗设为Z2时的阻抗测定装置1的电路图。

图4是图3中的第1信号源10单独存在时的电路图。

图5是图3中的第2信号源23单独存在时的电路图。

图6是示出现有的阻抗测定装置50的结构的结构图。

图7是图6中的零位放大单元51的结构图。

具体实施方式

下面，参照附图，对阻抗测定装置及该装置中的负反馈电路的调整方法的实施方式进行说明。

首先，参照图1、图2，对作为该阻抗测定装置的阻抗测定装置1的结构进行说明。

阻抗测定装置1包括Hc测定端子2、Hp测定端子3、Lp测定端子4、Lc测定端子5、测定电缆6、7、8、9、第1信号源10、第1切换器11、保护电阻12、电压测定部13、负反馈电路14以及处理部15，构成为能对测定对象91的阻抗进行测定。

第1信号源10以固定频率、且具有预先规定的振幅的第1正弦波信号V1为基准电位(阻抗测定装置1的内部接地G的电位。零伏特)并以此为基准来输出。该第1正弦波信号V1经由第1切换器11、保护电阻12、测定电缆6(由同轴电缆、屏蔽电缆所构成的测定电缆6的未图示的芯线)以及Hc测定端子2施加到测定对象91的一个端子92。此外，在第1正弦波信号V1施加至一个端子92的状态下，正弦波信号即测定电流I1从第1信号源10流向测定对象91。此外，在本示例中，作为一个示例，第1信号源10由处理部15来控制，并执行第1正弦波信号V1的输出动作。另外，即使是不使用保护电阻12的结构当然亦可。

作为一个示例，第1切换器11构成为使用继电器、模拟开关以作为单极双掷型的切换开关来发挥作用。此外，第1切换器11由处理部15控制，由此来将从第1信号源10输出的第1正弦波信号V1和内部接地G的电位中的一方施加到测定对象91的一个端子92。此外，为了便于理解发明，设为第1切换器11作为触点处的接触电阻值为零欧姆的理想切换开关来发挥作用。

电压测定部13的一对测定端子(未图示)中的一个测定端子经由测定电缆7(与测定电缆6相同种类的电缆的未图示的芯线)连接到Hp测定端子3，另一个测定端子连接到内部接地G。利用该结构，电压测定部13以内部接地G为基准对Hp测定端子3中产生的电压进行测定，由此，如后述那样，在利用负反馈电路14将测定对象91的另一个端子93规定为内部接地G的电位的状态下，对测定对象91的两端子92、93间的电压(两端间电压)进行测定，并输出到处理部15。

作为一个示例，负反馈电路14构成为包括电流电压转换器21、矢量电压计22、第2信号源23、第2切换器26、放大器24以及电流测定部25。另外，处理部15也如后述那样，基于从矢量电压计22输出的振幅比RT和相位差θ(具体而言，第1振幅比RT1和第1相位差θ1、第2振幅比RT2和第2相位差θ2)来执行计算初始振幅A0和初始相位θ0并对第2信号源23设定的各处理(第1测定处理、第2测定处理和振幅相位计算处理)、以及基于从矢量电压计22输出的振幅比RT和相位差θ来对针对第2信号源23设定的振幅A和相位φ(第2正弦波信号V2的振幅、进而放大正弦波信号V3的振幅，以及相对于第1正弦波信号V1的第2正弦波信号V2、进而放大正弦波信号V3的相位)进行微调的负反馈控制处理，因而构成负反馈电路14的一部分。此外，负反馈电路14其输入端子14a经由测定电缆8(与测定电缆6相同种类的电缆的未图示的芯线)连接到Lp测定端子4，其输出端子14b经由测定电缆9(与测定电缆6相同种类的电缆的未图示的芯线)连接到Lc测定端子5。

各测定电缆6、7、8、9如图1所示，在连接有对应的测定端子2、3、4、5的一个端部，各自的外部导体(编织线)经由布线L1、L2、L3相连接，并且在另一个端部，各自的外部导体(编织线)连接至内部接地G。

作为一个示例，电流电压转换器21如图2所示，构成为包括：非反相输入端子连接到内部接地G的运算放大器21a；一端与输入端子14a相连接并且另一端与运算放大器21的反相输入端子相连接的输入电阻21b；以及一端与运算放大器21a的反相输入端子并相连接且另一端与运算放大器21的输出端子相连接的反馈电阻21c。利用该结构，当电流电压转换器21经由测定电缆8和Lp测定端子4连接到测定对象91的另一个端子93时，将从另一个端子93向负反馈电路14的流入电流转换为电压Vi并输出。

矢量电压计22对与从电流电压转换器21输出的电压Vi相关的振幅比RT和相位差θ进行测定并输出。在该情况下，振幅比RT指用输入至矢量电压计22的基准信号的振幅除以电压Vi的振幅而得的值，相位差θ是表示以该基准信号的相位为基准在电压Vi中产生的相位的偏差的值。此外，从第1信号源10输出的第1正弦波信号V1、以及从第2信号源23输出的第2正弦波信号V2中的由处理部15选择出的一方作为基准信号被输入至矢量电压计22。

第2信号源23使与第1正弦波形信号V1相同频率、且具有所设定的振幅A的第2正弦波信号V2相对于第1正弦波信号V1偏移所设定的相位φ并输出。作为一个示例，第2切换器26构成为使用继电器、模拟开关以作为单极双掷型的切换开关来发挥作用。此外，第2切换器26由处理部15控制，由此来将从第2信号源23输出的第2正弦波信号V2和内部接地G的电位中的一方输出到放大器24的输入端子。此外，为了便于理解发明，设为第2切换器26作为触点处的接触电阻值为零、且没有信号延迟的理想切换开关来发挥作用。

放大器24将第2正弦波信号V2放大为放大正弦波信号V3，并从其未图示的输出端子输出到负反馈电路14的输出端子14b。在本示例中，电流测定部25安装在放大器24的输出端子与负反馈电路14的输出端子14b之间。因此，放大正弦波信号V3经由电流测定部25、输出端子14b、测定电缆9和Lp测定端子4输出到测定对象91的另一个端子93。

作为一个示例，电流测定部25构成为具备电压计25b，该电压计25b对安装在放大器24的输出端子与负反馈电路14的输出端子14b之间的检测电阻25a、以及检测电阻25a的两端间的电压(与流过检测电阻25a的电流I2成比例变化的电压)进行测定，并输出到处理部15。

处理部15构成为包括信号切换器、CPU和存储器(均未图示)等，并执行针对第1信号源10、第1切换器11、第2信号源23和第2切换器26的控制处理、利用上述信号切换器将第1正弦波信号V1和第2正弦波信号V2中的一方选择为基准信号并输出到矢量电压计22的信号选择处理、第1测定处理、第2测定处理、振幅相位计算处理、负反馈控制处理以及阻抗测定处理。

该情况下，处理部15执行第1测定处理、第2测定处理和振幅相位计算处理，由此，对连接有测定对象91的阻抗测定装置1应用叠加的原理，计算作为要对第2信号源23设定的振幅A的初始振幅A0和作为相位φ的初始相位φ0，以使矢量电压计22测定的振幅比RT变为零。以下，对第1测定处理、第2测定处理和振幅相位计算处理进行说明。另外，为了便于理解发明，如图1所示，在连接有测定对象91的阻抗测定装置1中，将双点划线所包围的区域中所含的多个结构要素(保护电阻12、测定电缆6、Hc测定端子2、一个端子92、测定对象91、另一个端子93、Lp测定端子4、测定电缆8和电流电压转换器21)所构成的阻抗构件整体的阻抗设为Z1，并将单点划线所包含的区域中所含的多个结构要素(放大器24、电流测定部25、测定电缆9、Lc测定端子5、另一个端子93、Lp测定端子4、测定电缆8和电流电压转换器21)所构成的阻抗构件整体的阻抗设为Z2。该情况下，与图1中的第1测定处理、第2测定处理和振幅相位计算处理相关联的主要的结构要素用图3所示的电路图来表示。

处理部15基于图4的电路图所示的电路(在图3所示的电路图所表示的电路中，第1信号源10单独存在时的电路)来执行第1测定处理。该第1测定处理中，处理部15执行针对第1切换器11的控制并将第1正弦波信号V1施加到测定对象91的一个端子92，执行针对第2切换器26的控制并将内部接地G的电位(基准电位)输出到放大器24，并且将第1正弦波信号V1作为基准信号输出到矢量电压计22。此外，处理部15在该状态下将矢量电压计22测定的振幅比RT和相位差θ作为第1振幅比RT1和第1相位差θ1来获取并进行存储。

具体而言，当将从第1信号源10输出的第1正弦波信号V1设定为例如A1×sin(ωt)时，在施加于矢量电压计22的正弦波信号为B1×sin(ωt+θ1)的情况下，矢量电压计22输出(B1/A1)来作为振幅比RT，并且输出θ1来作为相位差θ。因此，处理部15存储第1振幅比RT1(＝B1/A1)和第1相位差θ1。

此外，处理部15基于图5的电路图所示的电路(在图3所示的电路图所表示的电路中，第2信号源23单独存在时的电路)来执行第2测定处理。该第2测定处理中，处理部15执行针对第1切换器11的控制并将保护电阻12的一端连接到内部接地G的电位(基准电位)，执行针对第2切换器26的控制并将第2正弦波信号V2输出到放大器24，并且将第2正弦波信号V2作为基准信号输出到矢量电压计22。此外，处理部15在该状态下将矢量电压计22测定的振幅比RT和相位差θ作为第2振幅比RT2和第2相位差θ2来获取并进行存储。

具体而言，当将从第2信号源23输出的第2正弦波信号V2设定为例如A2×sin(ωt)时，在施加于矢量电压计22的正弦波信号为B2×sin(ωt+θ2)的情况下，矢量电压计22输出(B2/A2)来作为振幅比RT，并输出θ2来作为相位差θ。因此，处理部15存储第2振幅比RT2(＝B2/A2)和第2相位差θ2。

此外，振幅相位计算处理中，处理部15根据上述第1测定处理和第2测定处理中获取并存储的第1振幅比RT1、第1相位差θ1、第2振幅比RT2和第2相位差θ2，在第1正弦波信号V1施加到一个端子92、第2正弦波信号V2输出到放大器24的输入端子、并且第1正弦波信号V1作为基准信号输出到矢量电压计22的状态下，计算要对第2信号源23设定的振幅A(初始振幅A0)和相位φ(初始相位θ0)并设定于第2信号源23，以使矢量电压计22测定的振幅比RT变为零。

根据叠加原理，在图3所示的电路图所表示的电路、即第1信号源10和第2信号源23共同存在时的电路中，施加于矢量电压计22的电压成为上述正弦波信号：B1×sin(ωt+θ1)、与上述正弦波信号：B2×sin(ωt+θ2)的合成信号。因此，该合成信号的振幅始终为零伏特的条件(即，矢量电压计22测定的振幅比RT为零的条件)需要为第2测定处理中测定的正弦波信号：B2×sin(ωt+θ2)相对于第1测定处理中测定的正弦波信号：B1×sin(ωt+θ1)振幅一致、且相位偏移180°。

该情况下，为了使正弦波信号：B2×sin(ωt+θ2)的振幅B2与正弦波信号：B1×sin(ωt+θ1)的振幅B1一致，即、成为B1＝B2(A1×RT1＝A2×RT2)，从第2信号源23输出的第2正弦波信号V2的振幅A2需要成为下述式(1)所示的值。

A2＝A1×RT1/RT2…(1)

此外，为了使正弦波信号：B2×sin(ωt+θ2)的相位相对于正弦波信号：B1×sin(ωt+θ1)偏移180°，从第2信号源23输出的第2正弦波信号V2的相位相对于从第1信号源10输出的第1正弦波信号V1的相位需要偏移下述式(2)所示的相位φ。

φ＝θ1+π-θ2…(2)

即，在以第1正弦波信号V1的相位为基准进行相对于第2信号源23偏移相位φ的设定的情况下，正弦波信号：B1×sin(ωt+θ1)相对于第1正弦波信号V1的相位偏移相位θ1，与此相对，正弦波信号：B2×sin(ωt+θ2)相对于第1正弦波信号V1的相位偏移相当于相位φ与相位θ2的合计量(φ+θ2)。该情况下，合计量(φ+θ2)相对于相位θ1要大π。因此，下式成立。

θ1+π＝φ+θ2

因此，处理部15在振幅相位计算处理中，将第1振幅比RT1、第1相位差θ1、第2振幅比RT2和第2相位差θ2代入上述式(1)、(2)，来计算作为要对第2信号源23设定的振幅A的初始振幅A0(＝A2)以及相位φ(初始相位θ0)，并设定于第2信号源23，以使矢量电压计22测定的振幅比RT变为零。

此外，负反馈控制处理中，在将上述初始振幅A0(＝A2)和相位φ(初始相位θ0)设定于第2信号源23之后，在将第1正弦波信号V1施加于测定对象91的一个端子92，将第2正弦波信号V2输出到放大器24的输入端子，并且将第1正弦波信号V1作为基准信号输出到矢量电压计22的状态下，处理部15检测矢量电压计22所测定的振幅比RT和相位差θ，并对设定于第2信号源23的振幅A、相位φ进行微调，以使得该振幅比RT维持为零。其结果是，Lp测定端子4的电压维持为内部接地G的电位，测定对象91的另一个端子93等效连接到内部接地G。

该情况下，在构成阻抗测定装置1的各结构要素(例如，第1信号源10、第2信号源23等)中，在没有历时变化、温度变化的状态(理想状态)下，仅通过对第2信号源23设定如上述那样求出的初始振幅A0和初始相位θ0，即使不执行该负反馈控制处理，由矢量电压计22测定的振幅比RT也维持为零(即，维持测定对象91的另一个端子93等效连接到内部接地G的状态)。然而，实际上，构成阻抗测定装置1的各结构要素(例如，第1信号源10、第2信号源23等)产生历时变化、温度变化，因此，处理部15通过执行该负反馈控制处理，从而将矢量电压计22所测定的振幅比RT维持为零(相位差θ也为零)。

此外，阻抗测定处理中，处理部15利用针对第2信号源23的初始振幅A0和初始相位θ0的设定(本示例中，另外还通过负反馈控制处理的执行)，在测定对象91的另一个端子93等效连接到内部接地G的状态下，基于电压测定部13所测定的测定对象91的两端子92、93间的两端间电压、以及电流测定部25所测定的电流I2，来计算测定对象91的阻抗。在测定对象91的另一个端子93等效连接到内部接地G的状态下，流入电流电压转换器21的电流、即从Lp测定端子4经由测定电缆8流入负反馈电路14的电流为零，因此，从第1信号源10流过测定对象91的测定电流I1全部作为电流I2流过电流测定部25。因此，电流测定部25对流过测定对象91的测定电流I1作为电流I2进行测定并输出到处理部15。由此，处理部15准确地测定(计算)测定对象91的阻抗。此外，阻抗测定处理中，处理部15将测定出的阻抗输出到未图示的输出部(例如，LCD等显示装置等)。

接着，关于阻抗测定装置1的动作，参照附图，与阻抗测定装置1中的负反馈电路14的调整动作(调整方法)一并进行说明。另外，设为阻抗测定装置1正常连接到测定对象91。

该状态下，在阻抗测定装置1中，处理部15首先依次执行上述第1测定处理、第2测定处理和振幅相位计算处理，由此来计算(测定)第1振幅比RT1和第1相位差θ1、以及第2振幅比RT2和第2相位差θ2，并且基于它们来计算初始振幅A0和初始相位θ0并对第2信号源23进行设定。另外，对于第1测定处理和第2测定处理，先执行哪个都无妨。由此，阻抗测定装置1中，在上述的理想状态下，由矢量电压计22测定的振幅比RT和相位差θ均为零，测定对象91的另一个端子93等效连接到内部接地G。

本示例中，处理部15接着执行负反馈控制处理，由此，矢量电压计22所测定的振幅比RT持续维持为零(相位差θ也持续为零)，并对设定于第2信号源23的振幅A、相位φ进行微调，以使得测定对象91的另一个端子93持续等效连接到内部接地G。

该状态下，流入电流电压转换器21的电流、即从Lp测定端子4经由测定电缆8流入负反馈电路14的电流为零，因此，从第1信号源10流过测定对象91的测定电流I1全部作为电流I2流过电流测定部25。因此，电流测定部25测定流过测定对象91的测定电流I1即电流I2，并输出到处理部15。此外，矢量电压值Vsc维持为零伏特，因此，测定对象91的另一个端子93成为等效连接到内部接地G的状态。因此，电压测定部13以内部接地G为基准对Hp测定端子3中产生的电压进行测定，由此来对测定对象91的两端子92、93间的电压(两端间电压)进行测定，并输出到处理部15。

接着，处理部15在该状态下执行阻抗测定处理，并基于电压测定部13所测定的测定对象91的两端子92、93间的两端子电压、以及电流测定部25所测定的电流I2，来准确地计算测定对象91的阻抗。此外，将计算出的阻抗输出到输出部。

由此，在该阻抗测定装置1中，处理部15执行第1测定处理、第2测定处理和振幅相位计算处理，并计算和设定作为要对第2信号源23设定的振幅A的初始振幅A0以及作为相位φ的初始相位θ0，以使得矢量电压计22所测定的振幅比RT成为零(相位差θ也为零)。

因此，根据该阻抗测定装置1和阻抗测定装置1中的负反馈电路14的调整方法，相较于由具备窄频带高增益放大器的零位放大单元(负反馈电路)执行负反馈动作、并使从内置于窄频带高增益放大器的积分器输出的直流信号转移到目标电压值(由此，使测定对象的另一个端子的电位转移到接地电位(本示例中的内部接地G的电位))的阻抗测定装置中的负反馈电路的调整方法以及执行该调整方法的阻抗测定装置，并不使用积分器，因此能大幅缩短测定对象91的另一个端子93等效连接到内部接地G(将测定对象91的另一个端子93的电位设为内部接地G的电位(接地电位))为止所需的时间。此外，根据该阻抗测定装置1，能够省去电路结构复杂的窄频带高增益放大器，因此能够充分降低装置成本。

工业上的实用性

根据本申请发明，在第1正弦波信号从第1信号源施加到测定对象的一个端子的状态下将测定对象的另一个端子规定为基准电位(接地电位)的负反馈电路中并不使用积分器，因此，能够大幅缩短该另一个端子等效连接到基准电位为止所需的时间。由此，本发明申请能广泛适用于阻抗测定装置及阻抗测定装置中的负反馈电路的调整方法。

标号说明

1 阻抗测定装置

10 第1信号源

11 第1切换器

14 负反馈电路

15 处理部

21 电流电压转换器

22 矢量电压计

23 第2信号源

24 放大器

25 电流测定部

26 第2切换器

91 测定对象

92 一个端子

93 另一个端子

A 振幅

G 内部接地

I2 电流

RT 振幅比

V1 第1正弦波信号

V2 第2正弦波信号

V3 放大正弦波信号

Vi 电压

θ 相位差

φ 相位。

Claims (2)

1.一种阻抗测定装置，包括：

第1信号源，该第1信号源将固定频率、且具有预先规定的振幅的第1正弦波信号施加到测定对象的一个端子；以及

负反馈电路，该负反馈电路在所述第1正弦波信号施加到所述一个端子的状态下将所述测定对象的另一个端子规定为基准电位，所述阻抗测定装置基于由该负反馈电路将所述另一个端子规定为所述基准电位时的所述一个端子的电压和流过该负反馈电路的电流来测定所述测定对象的阻抗，所述阻抗测定装置的特征在于，所述负反馈电路构成为包括：

电流电压转换器，该电流电压转换器连接到所述另一个端子，将来自该另一个端子的流入电流转换为电压并输出；

矢量电压计，该矢量电压计测定针对与从所述电流电压转换器输出的所述电压有关的基准信号的振幅比和相位差；

第2信号源，该第2信号源使与所述第1正弦波信号同一频率、且具有所设定的振幅的第2正弦波信号相对于该第1正弦波信号偏移所设定的相位并输出；

放大器，该放大器将所述第2正弦波信号放大为放大正弦波信号并从输出端子输出到所述测定对象的另一个端子；

电流测定部，该电流测定部安装在所述另一个端子与所述放大器的所述输出端子之间，并测定在该另一个端子与该输出端子之间流过的电流；以及

处理部，该处理部执行负反馈控制处理，所述负反馈控制处理基于所述矢量电压计所测定的所述振幅比和所述相位差，对针对所述第2信号源设定的所述振幅和所述相位进行调整，以使得该振幅比接近零，

并且所述阻抗测定装置包括：第1切换器，该第1切换器配置在所述第1信号源与所述一个端子之间，将所述第1正弦波信号和所述基准电位中被选择的一方施加到该一个端子；以及

第2切换器，该第2切换器配置在所述第2信号源与所述放大器之间，将所述第2正弦波信号和所述基准电位中被选择的一方输出到该放大器，

所述处理部执行：第1测定处理，该第1测定处理执行针对所述第1切换器的控制并将所述第1正弦波信号施加到所述一个端子，执行针对所述第2切换器的控制并将所述基准电位输出到所述放大器，并且以所述第1正弦波信号为所述基准信号，将所述矢量电压计所测定的所述振幅比和所述相位差分别作为第1振幅比和第1相位差来获取；

第2测定处理，该第2测定处理执行针对所述第1切换器的控制并将所述基准电位施加到所述一个端子，执行针对所述第2切换器的控制并将所述第2正弦波信号输出到所述放大器，并且以该第2正弦波信号为所述基准信号，将所述矢量电压计所测定的所述振幅比和所述相位差分别作为第2振幅比和第2相位差来获取；以及

振幅相位计算处理，该振幅相位计算处理执行针对所述第1切换器的控制并将所述第1正弦波信号施加到所述一个端子，执行针对所述第2切换器的控制并将所述第2正弦波信号输出到所述放大器，并且在将所述第1正弦波信号设为所述基准信号的状态下，根据所述第1振幅比、所述第1相位差、所述第2振幅比和所述第2相位差来计算要对所述第2信号源设定的所述振幅和所述相位并设定于该第2信号源，以使所述矢量电压计所测定的所述振幅比变为零。

2.一种阻抗测定装置中的负反馈电路的调整方法，所述阻抗测定装置包括：

第1信号源，该第1信号源将固定频率、且具有预先规定的振幅的第1正弦波信号施加到测定对象的一个端子；以及

负反馈电路，该负反馈电路在所述第1正弦波信号施加到所述一个端子的状态下将所述测定对象的另一个端子规定为基准电位，所述阻抗测定装置基于由该负反馈电路将所述另一个端子规定为所述基准电位时的所述一个端子的电压和流过该负反馈电路的电流来测定所述测定对象的阻抗，所述负反馈电路构成为包括：

电流电压转换器，该电流电压转换器连接到所述另一个端子，将来自该另一个端子的流入电流转换为电压并输出；

矢量电压计，该矢量电压计测定针对与从所述电流电压转换器输出的所述电压有关的基准信号的振幅比和相位差；

第2信号源，该第2信号源使与所述第1正弦波信号同一频率、且具有所设定的振幅的第2正弦波信号相对于该第1正弦波信号偏移所设定的相位并输出；

放大器，该放大器将所述第2正弦波信号放大为放大正弦波信号并从输出端子输出到所述测定对象的另一个端子；

电流测定部，该电流测定部安装在所述另一个端子与所述放大器的所述输出端子之间，并测定在该另一个端子与该输出端子之间流过的电流；以及

处理部，该处理部执行负反馈控制处理，所述负反馈控制处理基于所述矢量电压计所测定的所述振幅比和所述相位差，对针对所述第2信号源设定的所述振幅和所述相位进行调整，以使得该振幅比接近零，所述阻抗测定装置中的负反馈电路的调整方法的特征在于，执行：

第1测定处理，该第1测定处理将所述第1正弦波信号施加到所述一个端子，将所述基准电位输出到所述放大器，并且以所述第1正弦波信号为所述基准信号，将所述矢量电压计所测定的所述振幅比和所述相位差分别作为第1振幅比和第1相位差来获取；

第2测定处理，该第2测定处理将所述基准电位施加到所述一个端子，将所述第2正弦波信号输出到所述放大器，并且以该第2正弦波信号为所述基准信号，将所述矢量电压计所测定的所述振幅比和所述相位差分别作为第2振幅比和第2相位差来获取；以及

振幅相位计算处理，该振幅相位计算处理将所述第1正弦波信号施加到所述一个端子，将所述第2正弦波信号输出到所述放大器，并且在将所述第1正弦波信号设为所述基准信号的状态下，根据所述第1振幅比、所述第1相位差、所述第2振幅比和所述第2相位差来计算要对所述第2信号源设定的所述振幅和所述相位并设定于该第2信号源，以使所述矢量电压计所测定的所述振幅比变为零。