FI109942B - Method for testing a tetrapolar impedance measurement system - Google Patents

Method for testing a tetrapolar impedance measurement system Download PDF

Info

Publication number
FI109942B
FI109942B FI981747A FI981747A FI109942B FI 109942 B FI109942 B FI 109942B FI 981747 A FI981747 A FI 981747A FI 981747 A FI981747 A FI 981747A FI 109942 B FI109942 B FI 109942B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
measurement
impedance
measuring
coupling
arrangements
Prior art date
Application number
FI981747A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI981747A (en
FI981747A0 (en
Inventor
Jaakko Antero Valdema Malmivuo
Pasi Kalevi Kauppinen
Jari Aarne Kalevi Hyttinen
Original Assignee
Jaakko Antero Valdema Malmivuo
Pasi Kalevi Kauppinen
Jari Aarne Kalevi Hyttinen
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jaakko Antero Valdema Malmivuo, Pasi Kalevi Kauppinen, Jari Aarne Kalevi Hyttinen filed Critical Jaakko Antero Valdema Malmivuo
Priority to FI981747A priority Critical patent/FI109942B/en
Publication of FI981747A0 publication Critical patent/FI981747A0/en
Publication of FI981747A publication Critical patent/FI981747A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI109942B publication Critical patent/FI109942B/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Description

1 1099421 109942

Menetelmä tetrapolaarisen impedanssimittausjäqestelmän testaamiseksi Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen menetelmä tetrapolaarisen impedanssimittausjäqestelmän toiminnan testaamiseksi.The present invention relates to a method for testing the operation of a tetrapolar impedance measurement system according to the preamble of claim 1.

Impedanssimittausmenetelmien ongelmana on mittalaitteen, johon kuuluu ainakin 5 virransyöttö- ja jännitemittauspiirit, ja mitattavan kohteen välinen liityntä. Liitynnällä tarkoitetaan yhteyttä mittalaitteesta mitattavaan kohteeseen, esimerkiksi liityntäjohto virransyöttöpiirin terminaalista elektrodiin ja elektrodista ihmisen ihoon. Erityisesti elektrodin ja mitattavan kohteen välisessä rajapinnassa voi esiintyä ongelmia, toisin sanoen rajapinnan sähköinen vastus voi olla liian suuri. Tunnetuissa elektrodin ja mitattavan 10 kohteen rajapinnan sähköisen vastuksen testausmenetelmissä mitataan erikseen yksi johto-ja elektrodipari kerrallaan. Monikanavaisessa laitteessa rajapintojen testauksen toteuttaminen automaattiseksi on hankalaa. Vaikka jokainen liityntäpari mitattaisiinkin erikseen, tämä tieto ei vielä kerro vaikuttavatko liityntöjen sähköiset vastukset kokonaisuudessaan mittauksen luotettavuuteen. Rajapintojen vastusten vaikutus riippuu 15 laitteen kyvystä tuottaa vakio-virtaa sähköisestä vastuksesta riippumatta sekä jännitteen mittauspiirin sisäänmenovirrasta.The problem with impedance measurement methods is the connection between a measuring device having at least 5 power supply and voltage measuring circuits and the object to be measured. Interface refers to the connection from the measuring device to the object being measured, for example, an interface cable from the power supply circuit terminal to the electrode and from the electrode to human skin. In particular, there may be problems at the interface between the electrode and the object being measured, i.e. the electrical resistance of the interface may be too high. In the known methods of electrode-to-object 10 electrical resistance testing, one pair of conductors and electrodes is measured separately. In a multi-channel device, it is difficult to implement interface testing automatically. Even if each pair of interfaces is measured individually, this information does not yet indicate whether the total electrical resistance of the interfaces will affect the reliability of the measurement. The effect of the resistors on the interfaces depends on the ability of the 15 devices to produce a constant current regardless of the electrical resistance and the input current of the voltage measuring circuit.

• · · ’ , Keksinnön tarkoituksena on poistaa tämä epäkohta ja saada aikaan . . impedanssimittausjärjestelyn tarkistusmenetelmä, jolla voidaan tarkistaa koko !.mittausjärjestelmän toiminta siten, että mittauslaitteen virransyöttö- ja 20 jännitemittausterminaalien ja mitattavan kohteen välisen liitynnän sähköinen vastus ei t · _ : vaikuta mittaustulokseen.It is an object of the invention to eliminate this drawback and to provide. . an impedance measuring arrangement check method for checking the performance of the entire measuring system so that the electrical resistance between the power supply and voltage measuring terminals of the measuring device and the object to be measured does not affect the measurement result.

' · * Tämä tarkoitus voidaan saavuttaa soveltamalla resiprositeetti- eli : * vastavuoroisuusperiaatetta impedanssimittauksessa. Vastavuoroisuusperiaatteen mukaan ’ ·; · ’ voidaan virransyöttö ja jännitemittauskytkennät vaihtaa keskenään ilman että mittaustulos ;.: : 25 muuttuu. Keksinnön mukaisesti, jos jokin liityntä on mittausta häiritsevän suuri, :. ·: vastavuoroinen mittaus ei anna samaa tulosta. Tällöin mittausjärjestelmän toimintaan vaikuttava instrumentoinnin ja kohteen välinen liityntäongelma voidaan havaita.This objective can be achieved by applying the principle of reciprocity, ie: * reciprocity in impedance measurement. In accordance with the principle of reciprocity '·; · 'The power supply and the voltage measurement connections can be interchanged without any measurement result.:: 25 changes. According to the invention, if any connection is disturbingly large,:. ·: Reciprocal measurement does not give the same result. In this case, the instrumentation-object interface problem affecting the operation of the measuring system can be detected.

2 109942 Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.More specifically, the method of the invention is characterized in what is stated in the characterizing part of claim 1.

Seuraavassa kuvataan keksintöä tarkemmin viittaamalla oheiseen kaavioon, joka kuvaa tetrapolaarista impedanssimittausjärjestelmää ja keksinnön mukaisen menetelmän käyttöä.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying diagram which illustrates a tetrapolar impedance measurement system and the use of the method according to the invention.

5 Tetrapolaarisessa impedanssimittauksessa käytetään vähintään neljä kytkentäpistettä, Ci, C2, C3, C4. Jokainen kytkentäpiste voi muodostua yhdestä tai useammasta kontaktista (Cia, Cib,...; C2a, C21,,..·; C3a, C31,,...; C4a, C4b,...), esimerkiksi elektrodista, mitattavaan kappaleeseen. Esimerkiksi kytkentäasetelma 1: Vakiovirtalähteen terminaalit Bi ja B2 kytketään kahteen syöttöpisteeseen, Ci ja C4. Virran aiheuttama jännite mitataan kahdesta 10 jäljelle jäävästä kytkentäpisteestä, tässä tapauksessa Ai kytketään kytkentäpisteeseen C2 ja A2 kytketään kytkentäpisteeseen C3. Jännitteen ja virran suhteesta saadaan kappaleen johtavuusjakaumaan py verrannollinen impedanssi. Mittauslaitteiston (1) ollessa ideaalinen, virransyöttö-ja jännitemittauspiirien ja mitattavan kohteen väliset liitynnät (Zi, Z2, Z3, Z4), jotka koostuvat kunkin kontaktin (Cia, Cib,...; C2a, C2b,...; C3a, C3b,...; C4a, 15 C4b,...) ja liityntäjohtimien muodostamasta kokonaisimpedanssista (Zi -Z4), eivät vaikuta mittaukseen, ainoastaan mitattavan kappaleen johtavuusjakauma /a-· Käytännössä yhden tai ; " * ’ useamman liitynnän impedanssin (Zi - Z4) kasvaessa mittaus ei enää kuvaa pelkästään ...: mitattavan kappaleen johtavuutta. Tämä mittausta vääristävän impedanssin tai • ’' impedanssien suuruus riippuu käytetyn instrumentoinnin toteutuksesta ja ominaisuuksista.5 Tetrapolar impedance measurement uses at least four switching points, C1, C2, C3, C4. Each coupling point may consist of one or more contacts (Cia, Cib, ...; C2a, C21 ,, .. ·; C3a, C31 ,, ...; C4a, C4b, ...), for example an electrode, into the object to be measured. For example, switching layout 1: The constant current source terminals Bi and B2 are connected to two supply points, Ci and C4. The voltage caused by the current is measured at the two remaining switching points 10, in this case A1 is connected to switching point C2 and A2 is connected to switching point C3. The voltage-to-current ratio gives an impedance proportional to the conductivity distribution of the body. When the measuring apparatus (1) is ideal, the interfaces (Z1, Z2, Z3, Z4) between the current supply and voltage measuring circuits and the object to be measured, consisting of each contact (Cia, Cib, ...; C2a, C2b, ...; C3a, C3b). , ...; C4a, 15 C4b, ...) and the total impedance (Zi -Z4) of the connecting conductors, do not affect the measurement, only the conductivity distribution of the measured part / a- · In practice, one or; "* 'As the number of interface impedances (Zi - Z4) increases, the measurement no longer describes the conductivity of the object being measured. This magnitude of impedance or impedance •' 'depends on the implementation and characteristics of the instrumentation used.

*. ·. * 20 Keksinnön ajatuksen mukaisesti saadaan selville, vääristääkö yksi tai useampi liitynnöistä '.* * (Zi - Z4) mittaustulosta, tekemällä resiprokaalinen eli vastavuoroinen impedanssimittaus.*. ·. * 20 In accordance with the idea of the invention, it is determined whether one or more of the interfaces distort the measurement result by performing a reciprocal or reciprocal impedance measurement.

Edellä kuvatun mittausasetelman vastavuoroinen mittaus suoritetaan seuraavasti: ’ · ’: virransyöttöterminaalit B1 ja B2 kytketään pisteisiin C2 ja C3. Jännitemittausterminaalit Ai •; · * ja A2 kytketään pisteisiin C1 ja C4. Vastavuoroisuusperiaatteen mukaisesti • · · • ‘.: 25 instrumentoinnin toimiessa ideaalisesti vastavuoroinen mittaus antaa täsmälleen saman ’... · tuloksen. Jos yksi tai useampi liityntä (Z1-Z4) on mittausta vääristävä, vastavuoroinen : : ‘: mittaus ei anna samaa tulosta.The reciprocal measurement of the measuring set-up described above is carried out as follows: '·': the power supply terminals B1 and B2 are connected to points C2 and C3. Voltage measurement terminals Ai •; · * And A2 are connected to points C1 and C4. In accordance with the principle of reciprocity: · · · • '.: With 25 instrumentation working perfectly, the reciprocal measurement gives exactly the same' ... 'result. If one or more interfaces (Z1-Z4) are distorting the measurement, the reciprocal:: ': measurement will not give the same result.

Tiedettäessä instrumentoinnin virta-ja jännitepiirien käyttäytyminen liityntäimpedanssien kasvaessa, voidaan häiritsevä liityntäimpedanssi (Zi - Z4) myös paikantaa tekemällä 30 lisämittauksia. Esimerkiksi, kuvan (1) mukaisella asetelmalla, voidaan edellä esitetyn 3 109942 vastavuoroisen mittauksen lisäksi mitata kaksi muuta kytkentäasetelmaa ja näiden vastavuoroiset mittaukset. Nämä muut kytkentäasetelmat ovat: kytkentäasetelma 2: Ai kytketään Cj, A2 kytketään C3, Bi kytketään C2 ja B2 kytketään C4 ja kytkentäasetelma 3: Ai kytketään Ci, A2 kytketään C2, Bi kytketään C3 ja B2 kytketään C4.Knowing the behavior of instrumentation current and voltage circuits as access impedances increase, interfering access impedances (Zi-Z4) can also be located by making additional measurements. For example, with the arrangement shown in Figure (1), in addition to the above-mentioned 3 109942 reciprocal measurements, two other switching arrangements and their reciprocal measurements can be measured. These other switching configurations are: switching setup 2: Ai switching Cj, A2 switching C3, B1 switching C2 and B2 switching C4 and switching setup 3: Ai switching C1, A2 switching C2, B1 switching C3 and B2 switching C4.

5 Seuraavassa esitetään esimerkki, miten keksintöä käytetään havaitsemaan ja paikallistamaan mittausta vääristävä liityntäimpedanssi (Zi - Z4). Oletetaan, että liityntäimpedanssi Z2 on niin suuri, että se häiritsee virransyöttöpiirin toimintaa pienentäen mitattavaan kappaleeseen piirin syöttämää virtaa. Käytännössä yleensä mittauslaitteiston virransyöttöpiiri on herkempi liityntäimpedanssin kasvulle, koska jännitemittauspiiri on 10 teknisesti helpommin toteutettavissa ideaalisemmaksi kuin virransyöttöpiiri.The following is an example of how the invention is used to detect and locate a measurement distorting impedance impedance (Z 1 - Z 4). Assume that the impedance impedance Z2 is so large that it interferes with the operation of the power supply circuit by reducing the current supplied by the circuit to the object to be measured. In practice, the power supply circuit of the measuring apparatus is generally more sensitive to the increase in the impedance impedance because the voltage measuring circuit is 10 more technically easier to implement than the power supply circuit.

Esimerkkitapauksessa tällöin mikään esitetyistä kytkentäasetelmista ei anna samaa mittaustulosta kuin kunkin kytkentäasetelman vastavuoroinen mittaus ja näin tiedetään mittausta vääristävän liityntäimpedanssin (Zi - Z4, esimerkkissä Z2) olemassaolo. Väärän mittaustuloksen aiheuttama suuri liityntäimpedanssi (Zi - Z4) voidaan paikallistaa 15 käyttämällä mittauksessa erikseen kolmea esitettyä kytkentäasetelmaa ja näiden vastavuoroista mittausta. Kun vakiovirtalähteen terminaali (B| tai B2) on kytkettynä mittausta vääristävään liityntäimpedanssiin, mittauksessa saatu mitattavan kappaleen johtavuuteen /cy verrannollinen impedanssi on pienempi kuin sellaisissa tapauksessa, joissa : ’· · vakiovirtälähteen terminaalit (Bi ja B2) eivät ole kytkettyinä mittausta vääristävään ’ * 20 liityntäimpedanssiin. Kytkentäasetelma l:stä käyttämällä vastavuoroinen mittaus antaa » » · ’ ·' · ‘ esimerkkitapauksessa pienemmän impedanssiarvon. Näin tiedetään, että vastavuoroisessa • * · ' ·' ‘ mittauksessa virransyöttöpiiriin (Bi ja B2) kytketyistä liitynnöistä (C2 ja C3) toinen tai molemmat vääristävät mittaustulosta. Seuraavaksi suoritetaan normaali ja vastavuoroinen '; ’' mittaus kytkentäasetelmalla 2. Esimerkkitapauksessa (kun liityntäimpedanssi Z2 vääristää ‘; · 25 mittaustulosta) kytkentäasetelma 2:11a normaali mittaus antaa pienemmän tuloksen, koska : ’.: vakiovirtalähde on kytketty liityntöihin C2 ja C4. Saatavista mittaustuloksista voidaan » t ’ · · ’ päätellä liityntäimpedanssin Z2 aiheuttavan virheellisen mittaustuloksen ja korjata tilanne.In the exemplary case, none of the switching arrangements shown here gives the same measurement result as the reciprocal measurement of each switching configuration, and thus the presence of an impedance impedance (Z1 to Z4, in Example Z2) is known. The high coupling impedance (Zi-Z4) due to an incorrect measurement result can be localized 15 by using the three switching arrangements shown separately and their mutual measurement. When the constant current source terminal (B | or B2) is connected to the measurement impedance interface impedance, the impedance obtained from the measurement is proportional to the conductivity / cy of the measured object when: '· · the constant current source terminals (Bi and B2) are not connected liityntäimpedanssiin. Using a switching arrangement of 1, the reciprocal measurement gives a »» · · · · · · · · in impedance value in the example case. Thus, it is known that one or both of the interfaces (C2 and C3) connected to the power supply circuit (Bi and B2) in the mutual measurement * * · '·' 'distort the measurement result. Next, normal and reciprocal '; '' Measurement with switching setup 2. In the example case (when the input impedance Z2 distorts '; · 25 of the measurement results), a switching setup with 2 normal measurement gives a lower result because:'.: The constant current source is connected to C2 and C4. From the available measurement results, it is possible to deduce »t '· ·' that the measurement impedance Z2 causes an incorrect measurement result and to correct the situation.

: : : Huonon liityntäimpedanssin vaikutusta voidaan yrittää eliminoida automaattisesti : . j säätämällä vakiovirtalähteen syöttämää virran määrää, tai korjaamalla liityntä riittävän 30 matalaimpedanssiseksi.::: An attempt can be made to automatically eliminate the effect of a bad connection impedance:. j by adjusting the amount of current supplied by the constant current source, or by correcting the connection to a sufficiently low impedance.

Claims (5)

1. Förfarande för testning av ett tetrapolärt impedansmätsystem, vilket förfarande baserar sig pä reciprocitetsprincipen, kännetecknat av att impedans mäts genom att använda ett första mätningsarrangemang mellan en mätutrustning (1) och ett mätobjekt (2), varefter impedansen mäts genom att använda ett andra mätningsarrangemang som har bestämts enligt det nämnda första mätningsarrangemangets reciprocitetsprincip sä att kopplingen för strömmatning och kopplingen för spänningsmätning utväxlas sinsemellan, varvid mätningsresultatet frän den nämnda första mätningen och den nämnda andra mätningen jämförs med varandra, varvid det pä basis av det uppnädda resultatet avgörs huruvida nägon av kopplingama mellan mätutrustningen och mätobjektet orsakar distorsion i impedansens mätningsresultat.Method for testing a tetrapolar impedance measurement system, which method is based on the principle of reciprocity, characterized in that impedance is measured using a first measurement arrangement between a measuring equipment (1) and a measuring object (2), after which the impedance is measured using a second measurement arrangement. which has been determined according to the reciprocity principle of said first measurement arrangement such that the power supply coupling and the voltage measurement coupling are interchanged, the measurement result from the first measurement and the second measurement being compared with each other, the basis of the coupled result being determined by the between the measuring equipment and the measuring object causes distortion in the measurement result of the impedance. 2. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att den nämnda störande kopplingen kan lokaliseras genom att använda alla möjliga olika mätningsarrangemang och dessas reciproka arrangemang.Method according to claim 1, characterized in that said interfering coupling can be located by using all possible different measuring arrangements and their reciprocal arrangements. 3. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att när kopplingen bestär av flera kontakter tili mätobjektet, observeras ett reciprokt obalans i impedansema mellan objektet och kontaktema.Method according to claim 1, characterized in that when the coupling consists of several contacts to the measuring object, a reciprocal imbalance in the impedances between the object and the contacts is observed. 4. Mätdon för mätning av impedansen, kännetecknat av att mätdonet omfattar kopplingsdon med vilka kopplingen för strömmatningen och kopplingen för spänningsmätningen kan skiftas reciprokt för att mätä impedansen med •': ’ mätningsarrangemang som är fastställda enligt reciprocitetsprincipen, samt analyseringsanordningar vilka genom att jämföra mätningsresultatet beräknar kopplingen mellan mätdonet och mätobjektet som orsakar distorsionen i impedansens mätningsresultat. » *4. Measuring means for measuring the impedance, characterized in that the measuring means comprise couplings with which the coupling for the current supply and the coupling for the voltage measurement can be reciprocally shifted to measure the impedance with '': 'measuring arrangements determined according to the reciprocity principle, the connection between the measuring device and the measuring object which causes the distortion in the measurement result of the impedance. »* 5. Förfarande enligt patentkrav 4, kännetecknat av att de nämnda , ;' analyseringsanordningama beräknar den nämnda vanställande kopplingen genom att använda alla möjliga olika kopplingsarrangemang och dessas reciproka arrangemang. ' t *Method according to claim 4, characterized in that the said, the analyzing means calculates said abusive coupling using all possible different coupling arrangements and their reciprocal arrangements. 't *
FI981747A 1998-08-13 1998-08-13 Method for testing a tetrapolar impedance measurement system FI109942B (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI981747A FI109942B (en) 1998-08-13 1998-08-13 Method for testing a tetrapolar impedance measurement system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI981747 1998-08-13
FI981747A FI109942B (en) 1998-08-13 1998-08-13 Method for testing a tetrapolar impedance measurement system

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI981747A0 FI981747A0 (en) 1998-08-13
FI981747A FI981747A (en) 2000-02-14
FI109942B true FI109942B (en) 2002-10-31

Family

ID=8552302

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI981747A FI109942B (en) 1998-08-13 1998-08-13 Method for testing a tetrapolar impedance measurement system

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI109942B (en)

Also Published As

Publication number Publication date
FI981747A (en) 2000-02-14
FI981747A0 (en) 1998-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2003052429A3 (en) Method and apparatus for in-circuit impedance measurement
AU679768B2 (en) Measuring device with connection for a removable sensor
US7459914B2 (en) Systems and methods for electrical leakage detection
CA2611148C (en) Methods and devices for controlling the impact of short circuit faults on co-planar electrochemical sensors
US5436555A (en) LAN cable identifier for testing local area network cables
US9966694B2 (en) Biomedical electrode assembly
US9234926B2 (en) Apparatus and method for measuring the dissipation factor of an insulator
KR101527733B1 (en) Detection of current leakage through opto-switches
CN110547797B (en) Bioimpedance and contact impedance measurements
US4952871A (en) Method and apparatus of testing printed circuit boards and assembly employable therewith
CN105277819B (en) Noise immunity apparatus for evaluating and the method for assessing noise immunity
FI109942B (en) Method for testing a tetrapolar impedance measurement system
WO2019199041A1 (en) Device for measuring moisture content in soil
JPH04503105A (en) Electrical circuit testing
US6483318B1 (en) Electric circuit providing selectable short circuit for instrumentation applications
US7076374B2 (en) Methods and systems for detecting and locating damage in a wire
CN110927465A (en) Direct current resistance measuring circuit and device
DE102007026589A1 (en) Tester and structure of the probe of the same
EP2588872B1 (en) Apparatus and method for measuring the dissipation factor of an insulator
KR20140144682A (en) Method for Controlling Electrodes for Bio-impedance Measurements and Apparatus for Bio-impedance Measurements
RU2699917C1 (en) Method for automated measurement of resistance when using four-contact devices
CN116256623B (en) Chip electrical characteristic analysis system and method based on volt-ampere characteristic curve
EP4059410A1 (en) Arrangement and method for measuring an electrical property of a body
JP2000258509A (en) Method for testing semiconductor integrated circuit
JPH07294573A (en) Method and apparatus for diagnosis of insulation degradation of live cable by ac four-voltage measurement