JP2001174492A - 絶縁抵抗測定方法および装置 - Google Patents
絶縁抵抗測定方法および装置Info
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Abstract
の影響を除去し、電子部品の絶縁抵抗を高精度に測定で
きる絶縁抵抗測定方法を提供する。 【解決手段】外部から周期的な機械的振動を受ける部位
に配置された電子部品に所定の測定電圧を印加し、この
電子部品を流れる電流を測定することで、電子部品の絶
縁抵抗を求める絶縁抵抗測定方法であって、電子部品を
流れる電流測定値を、機械的振動の周期またはその整数
倍の時間で積分する。これによって、圧電ノイズ電流は
相殺され、本来測定すべき漏れ電流だけを取り出すこと
ができる。この電流値から絶縁抵抗を演算すれば、絶縁
抵抗を高精度に検出できる。
Description
を測定する方法に関し、特に圧電効果を有する電子部品
の特性検査設備で発生している機械的振動によるノイズ
の影響を除去する方法に関するものである。
子部品の絶縁抵抗を測定する場合に、図1に示される電
流電圧変換方式による測定回路が用いられている。Rs
は被検体である電子部品1の突入電流制限抵抗、Rxは
電子部品1の絶縁抵抗であり、RsはRxに比べて十分
に小さい。なお、セラミックコンデンサの場合、絶縁抵
抗Rxと容量との並列等価回路で表されるが、ここでは
絶縁抵抗Rxのみで簡略化した。2はオペアンプであ
り、帰還抵抗Rfを持つ。オペアンプ2の出力V oか
ら電子部品1に流れる電流iを求め、さらに電源電圧E
と電流iとにより電子部品1の絶縁抵抗Rxを次式によ
り求める。 i=Vo/Rf Rx=E/i 漏れ電流iは微小であるから、ノイズの影響を受けやす
いが、制御がシンプルなことと、応答が速いことが特徴
である。
る絶縁抵抗測定回路も用いられている(例えば実開平5
−64782号公報参照)。この測定回路では、高入力
インピーダンス増幅器であるオペアンプ2の反転入力端
子と出力端子との間にスイッチSWと帰還容量Cfとが
並列に接続されている。スイッチSWをONからOFF
へ切り替え、t秒後の出力Voを測定する。tの値は、
例えば0.1〜10秒程度の所望値に設定される。次式
により、出力Voから電子部品1に流れる電流iを求
め、電源電圧Eと電流iとにより電子部品1の絶縁抵抗
Rxを求める。 i=Cf・Vo/t Rx=E/i 電荷蓄積回路は積分器の働きがあるので、これ自身で商
用電源などのハムノイズの影響を低減できる。
加した状態で応力を加えると、圧電効果によって誘電体
から応力に応じた電荷が発生する。一般に、電子部品の
特性検査装置には、パーツフィーダ、モータ、ホッパー
等、駆動によって機械的振動を発生するものが多く使用
されており、これらの振動が電子部品に伝播すること
で、圧電効果によるノイズ電流が発生する。ところが、
上記のように電子部品の絶縁抵抗を求めるために測定さ
れる漏れ電流iは微小であり、電子部品に機械的振動が
加えられることで発生する圧電ノイズ電流が測定電流i
に重畳し、測定誤差となるという問題がある。
はノイズの影響を除去できないことは勿論、後者の電荷
蓄積方式による回路でも、上記のような圧電ノイズ電流
による影響は除去できない。
る機械的振動による圧電ノイズの影響を除去し、電子部
品の絶縁抵抗を高精度に測定できる絶縁抵抗測定方法を
提供することにある。
め、請求項1に記載の発明は、外部から周期的な機械的
振動を受ける部位に配置された電子部品に所定の測定電
圧を印加し、この電子部品を流れる電流を測定すること
で、電子部品の絶縁抵抗を求める絶縁抵抗測定方法にお
いて、上記電子部品を流れる電流測定値を、上記機械的
振動の周期またはその整数倍の時間で積分することを特
徴とする絶縁抵抗測定方法を提供する。請求項2に記載
の発明は、外部から周期的な機械的振動を受ける部位に
配置された電子部品に所定の測定電圧を印加し、この電
子部品を流れる電流を測定することで、電子部品の絶縁
抵抗を求める絶縁抵抗測定方法において、上記電子部品
を流れる電流測定値を、上記機械的振動の周期及び商用
電源の周期の最小公倍数の時間で積分することを特徴と
する絶縁抵抗測定方法を提供する。請求項4に記載の発
明は、外部から周期的な機械的振動を受ける部位に配置
された電子部品に所定の測定電圧を印加し、この電子部
品を流れる電流を測定することで、電子部品の絶縁抵抗
を求める絶縁抵抗測定方法であって、上記機械的振動の
周期が商用電源の周期の1/2以下であるものにおい
て、上記電子部品を流れる電流測定値を上記機械的振動
の周期で積分する工程と、上記積分開始点から商用電源
の周期の1/2の時間後に、上記電子部品を流れる電流
測定値を上記機械的振動の周期で積分する工程と、上記
2回の積分結果の平均を取る工程と、を有することを特
徴とする絶縁抵抗測定方法を提供する。請求項5に記載
の発明は、外部から周期的な機械的振動を受ける部位に
配置された電子部品に所定の測定電圧を印加し、この電
子部品を流れる電流を測定することで、電子部品の絶縁
抵抗を求める絶縁抵抗測定方法であって、上記商用電源
の周期が機械的振動の周期の1/2以下であるものにお
いて、上記電子部品を流れる電流測定値を上記商用電源
の周期で積分する工程と、上記積分開始点から機械的振
動の周期の1/2の時間後に、上記電子部品を流れる電
流測定値を上記商用電源の周期で積分する工程と、上記
2回の積分結果の平均を取る工程と、を有することを特
徴とする絶縁抵抗測定方法を提供する。請求項6に記載
の発明は、直流測定電源と、外部から周期的な機械的振
動を受ける部位に配置された電子部品と、電荷蓄積回路
とを直列接続してなり、上記電荷蓄積回路は入力電流i
を積分して電圧出力Voを得るものであり、上記出力V
oを測定することで電子部品の絶縁抵抗を求める絶縁抵
抗測定装置において、上記入力電流iの積分時間を上記
機械的振動の周期またはその整数倍の時間に設定したこ
とを特徴とする絶縁抵抗測定装置を提供する。さらに、
請求項7に記載の発明は、直流測定電源と、外部から周
期的な機械的振動を受ける部位に配置された電子部品
と、電荷蓄積回路とを直列接続してなり、上記電荷蓄積
回路は入力電流iを積分して電圧出力Voを得るもので
あり、上記出力Voを測定することで電子部品の絶縁抵
抗を求める絶縁抵抗測定装置において、上記入力電流i
の積分時間を上記機械的振動の周期及び商用電源の周期
の最小公倍数の時間に設定したことを特徴とする絶縁抵
抗測定装置を提供する。
測定する。駆動機構などによる振動が電子部品に伝播す
ることによって生じた圧電ノイズ電流は、駆動機構の振
動周波数に応じた周期性を持っている。本来測定すべき
漏れ電流と圧電ノイズ電流との重畳した電流が測定され
る。駆動機構の振動周波数を予め測定しておき、電子部
品を流れる電流測定値を機械的振動の周期で積分する。
これによって、圧電ノイズ電流は相殺され、本来測定す
べき漏れ電流だけを取り出すことができる。この電流値
から絶縁抵抗を演算すれば、絶縁抵抗を高精度に検出で
きる。なお、積分時間は、機械的振動の周期だけでな
く、この周期の整数倍の時間で積分しても同様の結果が
得られる。この方法は、圧電ノイズに周期性があれば、
ノイズ波形が歪んでいても使用できる。
による振動のみであれば、その機械的振動の周期で積分
すれば、圧電ノイズ信号を効果的に除去できる。一方、
複数の駆動機構の振動によるノイズが複合した場合に
は、それぞれの振動周期の最小公倍数の時間で積分すれ
ば、複数の圧電ノイズ電流が同時に除去され、本来測定
すべき漏れ電流だけを取り出すことができる。例えば、
第1の駆動機構の振動周波数が120Hz、第2の駆動
機構の振動周波数が240Hzである場合、最小公倍数
の周期(1/120=8.3msec)で積分すれば、
2つの圧電ノイズ電流が同時に除去される。
機械的振動だけでなく、商用電源によるハムノイズが複
合した場合には、請求項2のように、機械的振動の周期
及び商用電源の周期の最小公倍数の時間で積分すればよ
い。例えば、商用電源周波数が60Hz、駆動機構の振
動周波数が120Hzである場合には、測定器には本来
測定すべき漏れ電流の他に、商用電源によるハムノイズ
電流と駆動機構による圧電ノイズ電流とが重畳して観測
される。この重畳電流を、最小公倍数の周期である商用
電源周期(1/60=16.7msec)で積分すれ
ば、ハムノイズ電流と圧電ノイズ電流とが同時に除去さ
れ、本来測定すべき漏れ電流だけを取り出すことができ
る。この方法は、圧電ノイズおよびハムノイズに周期性
があれば、ノイズ波形が歪んでいても使用できる。
周波数が商用電源周波数の整数倍または整数倍分の1と
なるように、予め駆動機構を製作しておくのがよい。こ
のようにすれば、振動周期または商用電源の周期のう
ち、最も長い周期で積分すればよいので、積分時間が長
くならずにすむ。
源の周期の最小公倍数の時間で積分すれば、両者のノイ
ズを同時に除去できるが、積分時間が長くなる欠点があ
る。そこで、機械的振動の周期が商用電源の周期の1/
2以下である場合には、請求項4の方法によってノイズ
を除去すれば、積分時間を短くできる。すなわち、最初
に電流測定値を機械的振動の周期で積分する。その後、
積分開始点から商用電源の周期の1/2の時間後に、再
び電流測定値を機械的振動の周期で積分する。以上の2
回の積分結果の平均を取ることで、本来測定すべき漏れ
電流だけを取り出すことができる。この方法は、振動周
波数が商用電源周波数より高い場合に適用可能であり、
ハムノイズが歪みのない正常な正弦波である場合に効果
を発揮する。
的振動の周期の1/2以下である場合には、請求項5の
方法によってノイズを除去でき、かつ積分時間を短くで
きる。すなわち、まず最初に電流測定値を商用電源の周
期で積分し、その積分開始点から機械的振動の周期の1
/2の時間後に、電流測定値を商用電源の周期で再度積
分する。そして、2回の積分結果の平均を取ることで、
本来測定すべき漏れ電流だけを取り出すことができる。
この方法は、商用電源周波数が振動周波数より高い場合
に適用可能であり、圧電ノイズが歪みのない正常な正弦
波である場合に効果を発揮する。
記載の測定方法を電荷蓄積方式による回路で実現したも
のであり、請求項7に記載の測定装置は、請求項2に記
載の測定方法を電荷蓄積方式による回路で実現したもの
である。
定装置の一例を示す。この絶縁抵抗測定装置は図2と同
様な電荷蓄積方式による測定回路であり、1はセラミッ
クコンデンサなどの誘電体を用いた電子部品、2は高入
力インピーダンス増幅器であるオペアンプ、Cfはオペ
アンプ2の反転入力端子と出力端子との間に接続された
帰還容量、SWは帰還容量Cfと並列に接続されたスイ
ッチである。上記オペアンプ2と帰還容量Cfとによっ
て電荷蓄積回路を構成しており、電子部品1に流れる電
流iを積分して電圧出力Voを得るものである。Eは電
源電圧、Rsは電子部品1の突入電流制限抵抗、Rxは
電子部品1の絶縁抵抗であり、RsはRxに比べて十分
に小さい。
N/OFF制御されており、制御装置3にはオペアンプ
2の出力端子がA/Dコンバータ4を介して接続されて
いる。制御装置3はスイッチSWをONからOFFへ切
り替え、t秒後の出力Voを測定する。そして、次式の
ように、出力Voから電子部品1に流れる電流iを求
め、電源電圧Eと電流iとにより電子部品1の絶縁抵抗
Rxを求める。 i=Cf・Vo/t ・・・(1) Rx=E/i ・・・(2)
査装置の一部として設けられており、パーツフィーダ、
モータ、ホッパー等の機械的振動を発生する駆動機構の
近傍に配置されている。そのため、電子部品1には機械
的振動が伝播し、圧電効果によるノイズ電流が発生す
る。この圧電ノイズ電流が本来測定すべき電流iに重畳
し、測定誤差となる。
に流れる漏れ電流i、(b)は圧電ノイズ電流であり、
駆動機構の振動周波数に応じた周期性を持っている。
(c)は漏れ電流iと圧電ノイズ電流とが重畳したもの
であり、この信号が観測される。駆動機構の振動周波数
を200Hzとした場合、その周期は1/200=5m
secとなる。そこで、制御装置3は、スイッチSWを
ONからOFFへ切り替えて出力Voを測定するまでの
時間tを、この周期に合わせて設定する。つまり、電子
部品1を流れる電流を機械的振動の周期tc=5mse
cの時間だけ積分する。このようにして求めた電流iは
図4の(d)のようになり、5msec間隔で求めるこ
とができる。これは、図4の(a)の電流iを5mse
c間隔でサンプリングしたものと同じとなり、圧電ノイ
ズ電流の影響を全く受けない平滑な電流となる。したが
って、この電流iを用いて(2)式のように絶縁抵抗R
xを求めれば、絶縁抵抗値を高精度に測定できる。
としてもよいが、周期tcの整数倍としても同様の結果
が得られる。積分時間をできるだけ短くするには、第1
実施例のように積分時間=機械的振動の周期とするのが
望ましい。
第2実施例を示す。この実施例は、電子部品1に加わる
ノイズが駆動機構による機械的振動だけでなく、商用電
源によるハムノイズが複合した場合である。この実施例
で使用される測定装置は図3と同様のものである。
に流れる漏れ電流、(b)は第1の駆動機構(例えばパ
ーツフィーダ)による圧電ノイズ電流、(c)は第2の
駆動機構(例えばモータ)による圧電ノイズ電流、
(d)は商用電源によるハムノイズ電流である。(e)
は漏れ電流と圧電ノイズ電流とハムノイズ電流とが重畳
したものであり、この信号が観測される。
FFへ切り替えて出力Voを測定するまでの時間tを、
機械的振動の周期及び商用電源の周期の最小公倍数の時
間に設定する。つまり、電子部品1を流れる電流を機械
的振動の周期と商用電源の周期の最小公倍数の時間で積
分する。
40Hz、第2の駆動機構の振動周波数が120Hz、
商用電源の周波数が60Hzである場合には、それぞれ
の周期の最小勾配数は1/60=16.7msecであ
るから、スイッチSWをONからOFFへ切り替えてt
=16.7msec後に出力Voを測定し、この出力V
oから(1)式によって電流iを求める。
うになり、16.7msec間隔で求めることができ
る。これは、図5の(a)の電流iを16.7msec
間隔でサンプリングしたものと同じとなり、圧電ノイズ
電流やハムノイズ電流の影響を全く受けない平滑な電流
となる。したがって、この電流iを用いて(2)式のよ
うに絶縁抵抗Rxを求めれば、絶縁抵抗値を高精度に測
定できる。
数が商用電源周波数の整数倍または整数倍分の1となる
ように、予め駆動機構を製作しておくのがよい。このよ
うにすれば、振動周期または商用電源の周期のうち、最
も長い周期で積分すればよいので、積分時間が長くなら
ずにすむ。
第3実施例を示す。この実施例は、電子部品1に加わる
ノイズが駆動機構による機械的振動と商用電源によるハ
ムノイズとが複合し、かつ機械的振動の周期が商用電源
の周期の1/2以下である場合である。
に流れる漏れ電流、(b)は駆動機構による圧電ノイズ
電流、(c)は商用電源によるハムノイズ電流である。
(d)は漏れ電流と圧電ノイズ電流とハムノイズ電流と
が重畳したものであり、この信号が観測される。第2実
施例のように、機械的振動の周期と商用電源の周期の最
小公倍数の時間で積分してもよいが、これでは積分時間
が長くなる。例えば、商用電源周波数を60Hz、機械
的振動周波数を200Hzとすると、積分時間は83.
5msecになる。これに対し、この実施例では、最初
に電流測定値を短い方の周期(機械的振動の周期)で積
分する。その後、積分開始点から長い方の周期(商用電
源の周期)の1/2の時間後に、再び電流測定値を短い
方の周期(機械的振動の周期)で積分する。以上の2回
の積分結果の平均を取ることで、本来測定すべき漏れ電
流だけを取り出す。
的振動周波数を200Hzとすると、最初に電流測定値
を機械的振動の周期(1/200=5msec)で積分
し、1回目の積分開始から商用電源の周期の1/2の時
間(1/60×2=8.3msec)後に、再度機械的
振動の周期(1/200=5msec)で積分する。こ
れら2回の積分結果の平均をとれば、ノイズ成分が相殺
されて0となるので、図6の(e)のように測定すべき
漏れ電流だけを5+8.3=13.3(msec)おき
に検出できる。つまり、図6の(a)の電流を13.3
msec間隔でサンプリングしたものと同じとなる。こ
の方法であれば、積分時間が13.3msecで済み、
最小公倍数の時間(83.5msec)に比べて大幅に
短縮できる。
が駆動機構による機械的振動と商用電源によるハムノイ
ズとが複合し、かつ機械的振動の周期が商用電源の周期
の1/2以下である場合であるが、これとは逆に、商用
電源の周期が機械的振動の周期の1/2以下である場合
には、上記と逆の測定を行なえばよい。すなわち、最初
に電流測定値を商用電源の周期で積分し、その後、積分
開始点から機械的振動の周期の1/2の時間後に、再び
電流測定値を商用電源の周期で積分する。以上の2回の
積分結果の平均を取ることで、本来測定すべき漏れ電流
だけを取り出す。
ラミックコンデンサに限るものではなく、圧電効果を有
する電子部品であれば、適用可能である。
に記載の発明によれば、電子部品を流れる電流測定値を
機械的振動の周期またはその整数倍で積分し、機械的振
動が電子部品に伝播することによって発生する圧電ノイ
ズの影響を低減するようにしたので、絶縁抵抗を高精度
に求めることができる。また、電子部品に機械的振動に
よる圧電ノイズと商用電源によるハムノイズとが複合し
て加わった場合には、請求項2のように、機械的振動の
周期及び商用電源の周期の最小公倍数の時間で積分する
ことで、これらノイズの影響を低減し、絶縁抵抗を高精
度に求めることができる。さらに、機械的振動による圧
電ノイズと商用電源によるハムノイズとが複合して加わ
った場合であって、機械的振動の周期が商用電源の周期
の1/2以下である場合には、請求項4のように、電流
を機械的振動の周期で積分し、積分開始点から商用電源
の周期の1/2の時間後に電流を機械的振動の周期で再
度積分し、これら2回の積分結果の平均を取ればよい。
逆に、商用電源の周期が機械的振動の周期の1/2以下
である場合には、請求項5のように、電流を商用電源の
周期で積分し、積分開始点から機械的振動の周期の1/
2の時間後に電流を商用電源の周期で再度積分し、これ
ら2回の積分結果の平均を取ればよい。これにより、ノ
イズの影響を低減し、絶縁抵抗を高精度に求めることが
できるとともに、積分時間を短縮できる。
る。
る。
る。
を示す電流波形図である。
を示す電流波形図である。
を示す電流波形図である。
Claims (8)
- 【請求項1】外部から周期的な機械的振動を受ける部位
に配置された電子部品に所定の測定電圧を印加し、この
電子部品を流れる電流を測定することで、電子部品の絶
縁抵抗を求める絶縁抵抗測定方法において、上記電子部
品を流れる電流測定値を、上記機械的振動の周期または
その整数倍の時間で積分することを特徴とする絶縁抵抗
測定方法。 - 【請求項2】外部から周期的な機械的振動を受ける部位
に配置された電子部品に所定の測定電圧を印加し、この
電子部品を流れる電流を測定することで、電子部品の絶
縁抵抗を求める絶縁抵抗測定方法において、上記電子部
品を流れる電流測定値を、上記機械的振動の周期及び商
用電源の周期の最小公倍数の時間で積分することを特徴
とする絶縁抵抗測定方法。 - 【請求項3】上記機械的振動の周波数を、商用電源の周
波数の整数倍又は整数倍分の1に設定したことを特徴と
する請求項2に記載の絶縁抵抗測定方法。 - 【請求項4】外部から周期的な機械的振動を受ける部位
に配置された電子部品に所定の測定電圧を印加し、この
電子部品を流れる電流を測定することで、電子部品の絶
縁抵抗を求める絶縁抵抗測定方法であって、上記機械的
振動の周期が商用電源の周期の1/2以下であるものに
おいて、上記電子部品を流れる電流測定値を上記機械的
振動の周期で積分する工程と、上記積分開始点から商用
電源の周期の1/2の時間後に、上記電子部品を流れる
電流測定値を上記機械的振動の周期で積分する工程と、
上記2回の積分結果の平均を取る工程と、を有すること
を特徴とする絶縁抵抗測定方法。 - 【請求項5】外部から周期的な機械的振動を受ける部位
に配置された電子部品に所定の測定電圧を印加し、この
電子部品を流れる電流を測定することで、電子部品の絶
縁抵抗を求める絶縁抵抗測定方法であって、上記商用電
源の周期が機械的振動の周期の1/2以下であるものに
おいて、上記電子部品を流れる電流測定値を上記商用電
源の周期で積分する工程と、上記積分開始点から機械的
振動の周期の1/2の時間後に、上記電子部品を流れる
電流測定値を上記商用電源の周期で積分する工程と、上
記2回の積分結果の平均を取る工程と、を有することを
特徴とする絶縁抵抗測定方法。 - 【請求項6】直流測定電源と、外部から周期的な機械的
振動を受ける部位に配置された電子部品と、電荷蓄積回
路とを直列接続してなり、上記電荷蓄積回路は入力電流
iを積分して電圧出力Voを得るものであり、上記出力
Voを測定することで電子部品の絶縁抵抗を求める絶縁
抵抗測定装置において、上記入力電流iの積分時間を上
記機械的振動の周期またはその整数倍の時間に設定した
ことを特徴とする絶縁抵抗測定装置。 - 【請求項7】直流測定電源と、外部から周期的な機械的
振動を受ける部位に配置された電子部品と、電荷蓄積回
路とを直列接続してなり、上記電荷蓄積回路は入力電流
iを積分して電圧出力Voを得るものであり、上記出力
Voを測定することで電子部品の絶縁抵抗を求める絶縁
抵抗測定装置において、上記入力電流iの積分時間を上
記機械的振動の周期及び商用電源の周期の最小公倍数の
時間に設定したことを特徴とする絶縁抵抗測定装置。 - 【請求項8】上記機械的振動の周波数を、商用電源の周
波数の整数倍又は整数倍分の1に設定したことを特徴と
する請求項7に記載の絶縁抵抗測定装置。
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JP36029699A JP3548887B2 (ja) | 1999-12-20 | 1999-12-20 | 絶縁抵抗測定方法および装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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KR (1) | KR100352575B1 (ja) |
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