JP2004184374A - インピーダンス測定装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】接触抵抗の影響を排除しつつ低コストでインピーダンスを測定する。
【解決手段】プローブＰ１〜Ｐ４と、プローブＰ１からプローブＰ２に向けて測定用電流Ｉを供給した状態でプローブＰ３，Ｐ４を介して端子Ｔ３，Ｔ４間の電圧Ｖを測定しその電圧Ｖと測定用電流Ｉとに基づいて測定対象体Ｍのインピーダンスを測定する測定部１３と、端子Ｔ１〜Ｔ４と各プローブＰ１〜Ｐ４との接続を切り替える切替ボックス１１とを備え、測定部１３は、測定対象体Ｍのインピーダンス測定に先立ち、プローブＰ４に端子Ｔ３，Ｔ４が接続された状態において、端子Ｔ３，Ｔ４間の電圧Ｖを測定してプローブＰ４に誘起する電圧に応じて発生する誤差電圧を測定し、その誤差電圧に基づいて算出されるインピーダンスと、基準値とを比較してプローブＰ２の接触抵抗の大小を判定する。
【選択図】 図１
【解決手段】プローブＰ１〜Ｐ４と、プローブＰ１からプローブＰ２に向けて測定用電流Ｉを供給した状態でプローブＰ３，Ｐ４を介して端子Ｔ３，Ｔ４間の電圧Ｖを測定しその電圧Ｖと測定用電流Ｉとに基づいて測定対象体Ｍのインピーダンスを測定する測定部１３と、端子Ｔ１〜Ｔ４と各プローブＰ１〜Ｐ４との接続を切り替える切替ボックス１１とを備え、測定部１３は、測定対象体Ｍのインピーダンス測定に先立ち、プローブＰ４に端子Ｔ３，Ｔ４が接続された状態において、端子Ｔ３，Ｔ４間の電圧Ｖを測定してプローブＰ４に誘起する電圧に応じて発生する誤差電圧を測定し、その誤差電圧に基づいて算出されるインピーダンスと、基準値とを比較してプローブＰ２の接触抵抗の大小を判定する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、四端子法によって測定対象体のインピーダンスを測定するインピーダンス測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のインピーダンス測定装置として、例えば図３に示すインピーダンス測定装置５１が従来から知られている。このインピーダンス測定装置５１によって測定対象体Ｍのインピーダンスを測定する場合、まず、測定対象体Ｍの両端点（Ｅ点とＦ点）に一対のコンタクトプローブＰ１，Ｐ２をそれぞれ接触させると共に、測定対象体Ｍの２点（Ｅ点とＦ点との間に設定されたＧ点とＨ点）に他の一対のコンタクトプローブＰ３，Ｐ４をそれぞれ接触させる。次いで、一対のコンタクトプローブＰ１，Ｐ２を介して電流源１２から測定用電流Ｉを供給させる。この際に、測定部１３が、他の一対のコンタクトプローブＰ３，Ｐ４を介して測定対象体Ｍの２点（Ｇ点とＨ点）間の電圧Ｖを測定し、この測定した電圧Ｖの電圧値と供給した測定用電流Ｉの電流値とに基づいてインピーダンスＺを算出する。この測定方法は、いわゆる四端子法であって、測定部１３内で高入力インピーダンスの差動アンプ１３ａを使用して測定対象体Ｍの２点（Ｇ点とＨ点）間の電圧Ｖを測定することにより、原理的には、各コンタクトプローブＰ３，Ｐ４の抵抗や、各コンタクトプローブＰ３，Ｐ４と測定対象体Ｍとの間の接触抵抗による測定への影響を軽減して測定対象体ＭのインピーダンスＺを測定することができる。この場合、インピーダンスＺは、この測定した電圧Ｖに基づいて演算回路１３ｂによって算出される。また、インピーダンス測定装置５１によって測定対象体Ｍの導電率σをさらに測定する場合には、メモリ１３ｃ内に予め記憶されている測定対象体Ｍの２点（Ｇ点とＨ点）間の距離Ｌと、このＧ点およびＨ点の間における測定対象体Ｍの断面積Ｓと、測定したインピーダンスＺとに基づいて、演算回路１３ｂが下記（１）式に基づいて導電率σを算出する。なお、算出したインピーダンスＺや導電率σは表示部１４に表示される。
σ＝Ｌ／（Ｚ×Ｓ）・・・・（１）式
【０００３】
しかしながら、例えば、各コンタクトプローブの先端部に設けられた白金等の導電性金属を巻き付けることによって各コンタクトプローブと電気的に接触させる必要がある固体酸化物のような測定対象体Ｍを測定する場合、各コンタクトプローブと固体酸化物との接触抵抗が、差動アンプ１３ａの入力インピーダンスに対して無視できないほど大きくなることがある。この場合、上記したインピーダンス測定装置５１では、測定対象体ＭのＧ点とＨ点との間の電圧Ｖを正確に測定することができずに、測定対象体ＭのインピーダンスＺ、ひいては測定対象体Ｍの導電率σを正確に算出することができなくなるという問題が生じる。さらに、このように接触抵抗が大きい場合は、測定対象体ＭのＨ点とグランドとの間に、供給する測定用電流Ｉの電流値と接触抵抗の積で定まる電位差が発生し、この電位差が同相電圧として差動アンプ１３ａに悪影響を与える。このため、差動アンプ１３ａの演算精度が低下することに起因して上記のインピーダンスＺおよび導電率σを正確に測定することができなくなるという問題も生じる。
【０００４】
このため、特開平１１−３８０５３号公報に開示のインピーダンス測定装置では、電圧検出端子対（測定対象体ＭのＧ点とＨ点）における同相電圧成分がほぼ一定電位になるように電流供給端子の電位を制御する制御ループを設けて、接触抵抗に起因する上記の問題を解決している。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−３８０５３号公報（第２頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特開平１１−３８０５３号公報に開示のインピーダンス測定装置には、以下の問題点がある。すなわち、このインピーダンス測定装置では、制御ループを構成するために、差動回路やバッファや抵抗器等の多くの電子回路が必要となる。その結果、このインピーダンス測定装置には、部品点数が増加して装置コストが上昇するという問題点がある。
【０００７】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、接触抵抗の影響を排除しつつ、低コストで測定対象体のインピーダンスを測定することが可能なインピーダンス測定装置を提供することを主目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく請求項１記載のインピーダンス測定装置は、第１および第２の電流供給端子に接続可能な第１および第２のコンタクトプローブと、第１および第２の電圧検出端子に接続可能な第３および第４のコンタクトプローブと、測定対象体にそれぞれ接触させた前記第１のコンタクトプローブから第２のコンタクトプローブに向けて測定用電流を供給した状態において、前記測定対象体にそれぞれ接触させた前記第３および第４のコンタクトプローブを介して前記各電圧検出端子間に発生する電圧を四端子法によって測定すると共に前記測定した電圧の電圧値と前記測定用電流の電流値とに基づいて前記測定対象体のインピーダンスを測定する測定部とを備えたインピーダンス測定装置であって、前記各電流供給端子および前記各電圧検出端子と前記各コンタクトプローブとの間に配設されて当該各電流供給端子および当該各電圧検出端子と当該各コンタクトプローブとの接続状態を切り替え可能な切替部を備え、前記測定部は、前記測定対象体のインピーダンス測定に先立ち、前記切替部によって前記第３または第４のコンタクトプローブのいずれか一方に前記各電圧検出端子が接続された接続状態において、前記各電圧検出端子間の電圧を測定することによって前記いずれか一方のコンタクトプローブに誘起する同相電圧に応じて発生する誤差電圧を測定し、当該誤差電圧、および当該誤差電圧に基づいて算出されるパラメータ値のいずれか一方と、当該一方に対応して予め設定された基準値とを比較して前記第２のコンタクトプローブと前記測定対象体との間の接触抵抗の大小を判定する。
【０００９】
請求項２記載のインピーダンス測定装置は、第１および第２の電流供給端子に接続可能な第１および第２のコンタクトプローブと、第１および第２の電圧検出端子に接続可能な第３および第４のコンタクトプローブと、測定対象体にそれぞれ接触させた前記第１のコンタクトプローブから第２のコンタクトプローブに向けて測定用電流を供給した状態において、前記測定対象体にそれぞれ接触させた前記第３および第４のコンタクトプローブを介して前記各電圧検出端子間に発生する電圧を四端子法によって測定すると共に前記測定した電圧の電圧値と前記測定用電流の電流値とに基づいて前記測定対象体のインピーダンスを測定する測定部とを備えたインピーダンス測定装置であって、前記各電流供給端子および前記各電圧検出端子と前記各コンタクトプローブとの間に配設されて当該各電流供給端子および当該各電圧検出端子と当該各コンタクトプローブとの接続状態を切り替え可能な切替部を備え、前記測定部は、前記測定対象体のインピーダンス測定に先立ち、前記切替部によって前記第１の電流供給端子および前記第１の電圧検出端子が前記第３のコンタクトプローブに接続されると共に前記第２の電流供給端子および前記第２の電圧検出端子が前記第４のコンタクトプローブに接続された状態において、前記各電圧検出端子間の電圧を測定し、当該測定した電圧、および当該測定した電圧に基づいて算出されるパラメータ値のいずれか一方と、当該一方に対応して予め設定された基準値とを比較して前記第３および第４のコンタクトプローブと前記測定対象体との間の接触抵抗の大小を判定する。
【００１０】
請求項３記載のインピーダンス測定装置は、請求項１または２記載のインピーダンス測定装置において、前記測定部は、前記測定したインピーダンスに基づいて前記測定対象体の導電率を算出する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係るインピーダンス測定装置の好適な発明の実施の形態について説明する。なお、従来のインピーダンス測定装置５１と同一の構成要素については同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００１２】
最初に、本発明におけるインピーダンス測定装置１の構成について、図１を参照して説明する。
【００１３】
インピーダンス測定装置１は、図１に示すように、コンタクトプローブＰ１（第１のコンタクトプローブ）、コンタクトプローブＰ２（第２のコンタクトプローブ）、コンタクトプローブＰ３（第３のコンタクトプローブ）、コンタクトプローブＰ４（第４のコンタクトプローブ）、切替ボックス（切替部）１１、電流源１２、測定部１３および表示部１４を備え、測定対象体ＭのインピーダンスＺを四端子法によって測定（算出）し、かつ測定したインピーダンスＺに基づいて導電率σを測定（算出）可能に構成されている。
【００１４】
切替ボックス１１は、ａ端子、ｂ端子、ｃ端子、ｄ端子、Ａ端子、Ｂ端子、Ｃ端子およびＤ端子を備え、内部の接続状態を変更する（切り替える）ことにより、少なくとも以下の３つの組み合わせで、ａ端子からｄ端子までの端子群と、Ａ端子からＤ端子までの端子群とを切替え接続可能に構成されている。
（第１の組み合わせ）
ａ端子とＡ端子、ｂ端子とＣ端子、ｃ端子とＣ端子、ｄ端子とＤ端子
（第２の組み合わせ）
ａ端子とＢ端子、ｂ端子とＢ端子、ｃ端子とＣ端子、ｄ端子とＣ端子
（第３の組み合わせ）
ａ端子とＡ端子、ｂ端子とＢ端子、ｃ端子とＣ端子、ｄ端子とＤ端子
【００１５】
また、本実施の形態では、一例として、切替ボックス１１は、ａ端子〜ｄ端子の群とＡ端子〜Ｄ端子の群との接続を手動で切り替える構成を示して説明するが、例えば、測定部１３の制御下で自動的に接続の組み合わせを切り替える構成を採用することもできる。
【００１６】
コンタクトプローブＰ１、コンタクトプローブＰ２、コンタクトプローブＰ３およびコンタクトプローブＰ４（以下、区別しないときには、「コンタクトプローブＰ」ともいう）は、測定対象体Ｍに接触させる各一端側が例えば白金線で構成されると共に、各他端側が切替ボックス１１のＡ端子、Ｄ端子、Ｂ端子およびＣ端子にそれぞれ接続されている。
【００１７】
電流源１２は、Ｔ１端子（第１の電流供給端子）およびＴ２端子（第２の電流供給端子）を備え、Ｔ１端子およびＴ２端子間に測定用電流Ｉを供給可能に構成されている。また、電流源１２のＴ１端子およびＴ２端子は、切替ボックス１１のａ端子およびｄ端子にそれぞれ接続されている。
【００１８】
測定部１３は、Ｔ３端子（第１の電圧検出端子）、Ｔ４端子（第２の電圧検出端子）、差動アンプ１３ａ、演算回路１３ｂおよびメモリ１３ｃを備えて構成されている。この場合、Ｔ３端子およびＴ４端子は、切替ボックス１１のｂ端子およびｃ端子にそれぞれ接続されている。差動アンプ１３ａは、その一対の入力端子がＴ３端子およびＴ４端子にそれぞれ接続されて、Ｔ３端子およびＴ４端子間の電圧Ｖを差動増幅して検出する。演算回路１３ｂは、この電圧Ｖの電圧値と電流源１２によって供給された測定用電流Ｉの電流値とに基づいてインピーダンスＺを算出する。また、演算回路１３ｂは、このインピーダンスＺと基準インピーダンスＺｒ１，Ｚｒ２とに基づいて、後述するように、接触抵抗の大小を判定する。また、演算回路１３ｂは、このインピーダンスＺと、予め設定された測定対象体Ｍに関する断面積Ｓおよび端子間距離Ｌとに基づいて、測定対象体Ｍの導電率σを演算する。メモリ１３ｃには、上記した断面積Ｓ、端子間距離Ｌ、および基準インピーダンスＺｒ１，Ｚｒ２が予め記憶されている。
【００１９】
表示部１４は、例えば、ＣＲＴまたはＬＣＤを用いて構成されて、測定部１３によって測定されたインピーダンスＺおよび導電率σを表示する。
【００２０】
次いで、インピーダンス測定装置１を用いて、固体電解質（ジルコニアやベータアルミナ等）によって円柱状に形成された測定対象体Ｍの導電率σを測定する測定方法について、図２を参照して説明する。
【００２１】
まず、測定対象体Ｍの両端点（Ｅ点とＦ点）に一対のコンタクトプローブＰ１，Ｐ２の一端側をそれぞれ接触させると共に、測定対象体Ｍの２点（Ｇ点とＨ点）に他の一対のコンタクトプローブＰ３，Ｐ４の一端側をそれぞれ接触させる（ステップ５０）。具体的には、各コンタクトプローブＰ１〜Ｐ４における一端側の白金線を測定対象体Ｍに複数回巻き付けて電気的に接触させる。
【００２２】
次に、コンタクトプローブＰ２についての接触抵抗の大小を判定する判定処理を行う（ステップ５１）。この処理では、まず、切替ボックス１１における内部の接続状態を変更する。具体的には、上記した第１の組み合わせでａ端子〜ｄ端子の端子群とＡ端子〜Ｄ端子の端子群とを接続する。次いで、電流源１２を作動させて、測定対象体Ｍに対する測定用電流Ｉの供給を開始する。続いて、測定部１３を作動させて、Ｔ３端子およびＴ４端子間のインピーダンスＺを測定する。この場合、切替ボックス１１のｂ端子がＣ端子に接続され、かつｃ端子がＣ端子に接続されて、Ｔ３端子およびＴ４端子同士が切替ボックス１１によって短絡された状態となる。このため、差動アンプ１３ａでは、その両入力端子間（Ｔ３端子およびＴ４端子間）の電圧Ｖがゼロボルトになる。その一方で、差動アンプ１３ａは、測定対象体ＭにおけるＨ点とＦ点間のインピーダンス、およびコンタクトプローブＰ２と測定対象体Ｍとの接触抵抗（Ｆ点での接触抵抗）の合成インピーダンスと測定用電流Ｉとによって発生する同相電圧が両入力端子に誘起した（印加された）状態となる。このため、差動アンプ１３ａは、同相電圧にのみ起因する誤差電圧を出力して、演算回路１３ｂは、この誤差電圧と測定用電流Ｉの電流値とに基づいて等価的にインピーダンスＺ（パラメータ値）を算出する。
【００２３】
次いで、演算回路１３ｂは、メモリ１３ｃに予め記憶されている基準インピーダンスＺｒ１と算出したインピーダンスＺとを比較する。この場合、コンタクトプローブＰ２と測定対象体Ｍとの間の接触抵抗が大きいときには、同相電圧が大きくなるため、誤差電圧も大きくなって算出したインピーダンスＺも大きくなる。したがって、インピーダンスＺが基準インピーダンスＺｒ１以上のときには、コンタクトプローブＰ２と測定対象体Ｍとの間の接触抵抗が大きい（接触抵抗による影響が大きい）と判定し、インピーダンスＺが基準インピーダンスＺｒ１未満のときには、その接触抵抗が小さい（接触抵抗による影響が小さい）と判定する。
【００２４】
次いで、上記の判定処理の結果、接触抵抗が大きい（接触抵抗による影響が大きい）と判定したときは、ステップ５２に移行して、その旨をエラー表示する。一方、接触抵抗が小さい（接触抵抗による影響が小さい）と判定したときは、ステップ５３に移行する。
【００２５】
このステップ５３では、コンタクトプローブＰ３，Ｐ４についての接触抵抗の大小を判定する判定処理を実行する。この処理では、まず、切替ボックス１１の内部接続状態を変更する。具体的には、上記した第２の組み合わせでａ端子〜ｄ端子の端子群とＡ端子〜Ｄ端子の端子群とを接続する。次いで、電流源１２を作動させて、測定対象体Ｍに対する測定用電流Ｉの供給を開始する。続いて、測定部１３を作動させて、Ｔ３端子およびＴ４端子間のインピーダンスＺ（パラメータ値）を測定する。この場合、切替ボックス１１のｂ端子とＢ端子とが接続されると共にｃ端子とＣ端子とが接続された状態において、ａ端子がＢ端子に接続され、かつｄ端子がＣ端子に接続されている。したがって、電流源１２によって供給された測定用電流Ｉは、電圧検出用のコンタクトプローブＰ３を介して測定対象体ＭのＧ点に流入し、測定対象体ＭのＨ点からコンタクトプローブＰ４を介してＴ２端子に流入して、さらにはグランドに流入する。この場合、コンタクトプローブＰ３および測定対象体Ｍの間の接触抵抗と、Ｇ点およびＨ点の間の測定対象体ＭのインピーダンスＺと、コンタクトプローブＰ４および測定対象体Ｍの間の接触抵抗との合成インピーダンスに測定用電流Ｉが流れることに起因する電圧Ｖが、Ｔ３端子およびＴ４端子間に発生する。
【００２６】
この際に、差動アンプ１３ａはこの電圧Ｖを検出し、演算回路１３ｂは電圧Ｖに基づいてインピーダンスＺを算出する。この場合、各コンタクトプローブＰ３，Ｐ４の各接触抵抗が増加すれば、差動アンプ１３ａによって検出される電圧Ｖも増加し、それに伴って、演算回路１３ｂによって算出されるインピーダンスＺも増加する。したがって、演算回路１３ｂは、メモリ１３ｃに予め記憶されている基準インピーダンスＺｒ２と算出したインピーダンスＺとを比較して、インピーダンスＺが基準インピーダンスＺｒ２以上のときには、各コンタクトプローブＰ３，Ｐ４の接触抵抗が大きい（接触抵抗による影響が大きい）と判定し、インピーダンスＺが基準インピーダンスＺｒ２未満のときには、接触抵抗が小さい（接触抵抗による影響が小さい）と判定する。
【００２７】
次いで、上記の接触抵抗の大小に関する判定処理の結果、接触抵抗が大きい（接触抵抗による影響が大きい）と判定したときは、ステップ５２に移行して、その旨をエラー表示する。一方、接触抵抗が小さい（接触抵抗による影響が小さい）と判定したときは、ステップ５４に移行する。
【００２８】
ステップ５４では、四端子法による測定対象体Ｍのインピーダンス測定処理を実行する。この処理では、まず、切替ボックス１１の内部接続状態を変更する。具体的には、上記した第３の組み合わせでａ端子〜ｄ端子の端子群とＡ端子〜Ｄ端子の端子群とを接続する。次いで、電流源１２を作動させて、測定対象体Ｍに対する測定用電流Ｉの供給を開始する。続いて、測定部１３を作動させて、Ｔ３端子およびＴ４端子間のインピーダンスＺを測定する。具体的には、差動アンプ１３ａがコンタクトプローブＰ３，Ｐ４を介してＴ３端子およびＴ４端子間に発生する電圧Ｖを検出し、演算回路１３ｂが電圧Ｖに基づいてインピーダンスＺを算出する。この場合、上記したステップ５３における接触抵抗に関する判定処理の結果、コンタクトプローブＰ３，Ｐ４の接触抵抗が小さいと判定されているため、Ｔ３端子およびＴ４端子間の電圧Ｖは、主として測定対象体ＭのＧ点およびＨ点間のインピーダンスに起因して発生する。また、上記したステップ５１における接触抵抗に関する判定処理では、コンタクトプローブＰ３，Ｐ４の接触抵抗が小さいと判定されている。このため、コンタクトプローブＰ２の接触抵抗に起因して差動アンプ１３ａに発生する誤差は十分に小さい状態に維持されている。したがって、このインピーダンス測定装置１では、測定対象体ＭのＧ点およびＨ点間のインピーダンスＺが精度良く測定される。
【００２９】
続いて、演算回路１３ｂは、測定したインピーダンスＺと、予め記憶されている測定対象体Ｍに関する断面積Ｓおよび端子間距離Ｌとに基づき、上記（１）式に従って導電率σを算出する（ステップ５５）。次いで、演算回路１３ｂは、算出した導電率σを表示部１４に表示させて（ステップ５６）、この導電率の測定（算出）処理を完了する。
【００３０】
このように、このインピーダンス測定装置１によれば、四端子法による測定対象体Ｍのインピーダンス測定に先立って、コンタクトプローブＰ２〜Ｐ４についての接触抵抗の大小を判定し、これらの影響が小さいと判定したときにのみインピーダンスの測定を実行することにより、コンタクトプローブＰの接触抵抗による影響を排除して高い精度でインピーダンスを測定することができる。したがって、測定対象体Ｍの導電率も精度良く算出することができる。また、構造の簡易な切替ボックス１１を従来のインピーダンス測定装置５１に設けるだけの簡易な構成のため、特開平１１−３８０５３号公報に記載のインピーダンス測定装置と比較して、回路部品数を十分に低減できるため、製品コストの上昇を十分に抑制することができる。また、各コンタクトプローブＰの接触抵抗が大きいと判定したときには、その旨を表示部１４にエラー表示させることにより、各コンタクトプローブＰの接触不良についての改善を作業者に喚起することができる。したがって、コンタクトプローブＰの測定対象体Ｍへの接触状態を再調整する機会が与えられる結果、接触抵抗が小さい正常状態でのインピーダンス測定および導電率測定を実現可能となる。
【００３１】
なお、本発明は、上記した本発明の実施の形態に示した構成に限定されない。例えば、本発明の実施の形態では、コンタクトプローブＰ２についての接触抵抗の大小を判定した後に、コンタクトプローブＰ３，Ｐ４についての接触抵抗の大小を判定する例を挙げて説明したが、逆の順序で判定する構成を採用することもできるし、いずれか一方のみを判定する構成を採用することもできる。また、本発明の実施の形態では、コンタクトプローブＰ２についての接触抵抗の大小の判定処理において、切替ボックス１１の接続状態を、ｃ端子とＣ端子を接続した状態において、ｂ端子をＣ端子に接続した例を挙げて説明したが、ｂ端子とＢ端子を接続した状態において、ｃ端子をＢ端子に接続する構成を採用することもできる。
【００３２】
また、本発明における第１および第２の電流供給端子と第１および第２の電圧検出端子については、必ずしも専用の端子である必要はなく、任意の接続部位で形成することができるし、第１および第２の電流供給端子については切替ボックス１１のａ端子およびｄ端子がその機能を兼用し、第１および第２の電圧検出端子については切替ボックス１１のｂ端子およびｃ端子がその機能を兼用することもできる。さらに、本発明の実施の形態では、インピーダンスＺをパラメータ値として、インピーダンスＺと、そのインピーダンスＺに対応して予め設定された基準インピーダンスＺｒ１，Ｚｒ２（基準値）とを比較してコンタクトプローブＰ２〜Ｐ４と測定対象体Ｍとの間の接触抵抗の大小を判定する例について説明したが、これに限定されない。例えば、差動アンプ１３ａによって検出された電圧Ｖ自体の大きさで各コンタクトプローブＰと測定対象体Ｍとの間の接触抵抗の大小を判定することもできる。ただし、インピーダンスＺをパラメータ値とする構成によれば、たとえ測定用電流Ｉの電流値が変化したとしてもインピーダンスＺ自体が変化しないため、精度良く各コンタクトプローブＰと測定対象体Ｍとの間の接触抵抗の大小を判定することができる。また、本発明の実施の形態では、測定対象体Ｍとして、固体電解質を例に挙げて説明したが、固体電解質以外の材料で形成されたものを測定対象体とすることができる。特に、コンタクトプローブとの接触抵抗が大きくなる可能性の高い固体電解質のような物質で構成された測定対象体ＭのインピーダンスＺや導電率σを測定する際に、本発明を適用することによって接触抵抗の影響を有効に排除することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載のインピーダンス測定装置によれば、各電流供給端子および各電圧検出端子と各コンタクトプローブとの接続状態を切り替え可能な切替部を各電流供給端子および各電圧検出端子と各コンタクトプローブとの間に配設し、測定部が、測定対象体のインピーダンス測定に先立ち、切替部によって第３または第４のコンタクトプローブのいずれか一方に各電圧検出端子が接続された接続状態において、各電圧検出端子間の電圧を測定することによっていずれか一方のコンタクトプローブに誘起する同相電圧に応じて発生する誤差電圧を測定し、その誤差電圧、およびその誤差電圧に基づいて算出されるパラメータ値のいずれか一方と、その一方に対応して予め設定された基準値とを比較して第２のコンタクトプローブと測定対象体との間の接触抵抗の大小を判定することにより、接触抵抗が小さいと判定したときにのみ、インピーダンスの測定を実行することができる。このため、接触抵抗が大きいときのインピーダンス測定を回避できる結果、精度の高いインピーダンス測定を実行することができる。また、構造の簡単な切替部を設けるだけの簡易な構成のため、回路部品数の増加を最低限に抑えることができる結果、製品コストの上昇を抑制することができる。
【００３４】
また、請求項２記載のインピーダンス測定装置によれば、各電流供給端子および各電圧検出端子と各コンタクトプローブとの接続状態を切り替え可能な切替部を各電流供給端子および各電圧検出端子と各コンタクトプローブとの間に配設し、測定部が、測定対象体のインピーダンス測定に先立ち、切替部によって第１の電流供給端子および第１の電圧検出端子が第３のコンタクトプローブに接続されると共に第２の電流供給端子および第２の電圧検出端子が第４のコンタクトプローブに接続された状態において、各電圧検出端子間の電圧を測定し、測定した電圧、およびその測定した電圧に基づいて算出されるパラメータ値のいずれか一方と、その一方に対応して予め設定された基準値とを比較して第３および第４のコンタクトプローブと測定対象体との間の接触抵抗の大小を判定することにより、接触抵抗が小さいと判定したときにのみ、インピーダンスの測定を実行することができる。このため、接触抵抗が大きいときのインピーダンス測定を回避できる結果、精度の高いインピーダンス測定を実行することができる。また、構造の簡単な切替部を設けるだけの簡易な構成のため、回路部品数の増加を最低限に抑えることができる結果、製品コストの上昇を抑制することができる。
【００３５】
さらに、請求項３記載のインピーダンス測定装置によれば、測定誤差の原因となる接触抵抗が小さい状態において高精度で測定したインピーダンスに基づいて測定対象体の導電率を算出することにより、高い精度で導電率を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るインピーダンス測定装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】インピーダンス測定装置１による導電率測定処理を説明するためのフローチャートである。
【図３】従来のインピーダンス測定装置５１の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ インピーダンス測定装置
１１ 切替ボックス
１２ 電流源
１３ 測定部
Ｉ 測定用電流Ｉ
Ｍ 測定対象体
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４ コンタクトプローブ
Ｔ１，Ｔ２ 端子（電流供給端子）
Ｔ３，Ｔ４ 端子（電圧検出端子）
Ｖ 電圧
Ｚ インピーダンス
Ｚｒ１，Ｚｒ２ 基準インピーダンス
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、四端子法によって測定対象体のインピーダンスを測定するインピーダンス測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のインピーダンス測定装置として、例えば図３に示すインピーダンス測定装置５１が従来から知られている。このインピーダンス測定装置５１によって測定対象体Ｍのインピーダンスを測定する場合、まず、測定対象体Ｍの両端点（Ｅ点とＦ点）に一対のコンタクトプローブＰ１，Ｐ２をそれぞれ接触させると共に、測定対象体Ｍの２点（Ｅ点とＦ点との間に設定されたＧ点とＨ点）に他の一対のコンタクトプローブＰ３，Ｐ４をそれぞれ接触させる。次いで、一対のコンタクトプローブＰ１，Ｐ２を介して電流源１２から測定用電流Ｉを供給させる。この際に、測定部１３が、他の一対のコンタクトプローブＰ３，Ｐ４を介して測定対象体Ｍの２点（Ｇ点とＨ点）間の電圧Ｖを測定し、この測定した電圧Ｖの電圧値と供給した測定用電流Ｉの電流値とに基づいてインピーダンスＺを算出する。この測定方法は、いわゆる四端子法であって、測定部１３内で高入力インピーダンスの差動アンプ１３ａを使用して測定対象体Ｍの２点（Ｇ点とＨ点）間の電圧Ｖを測定することにより、原理的には、各コンタクトプローブＰ３，Ｐ４の抵抗や、各コンタクトプローブＰ３，Ｐ４と測定対象体Ｍとの間の接触抵抗による測定への影響を軽減して測定対象体ＭのインピーダンスＺを測定することができる。この場合、インピーダンスＺは、この測定した電圧Ｖに基づいて演算回路１３ｂによって算出される。また、インピーダンス測定装置５１によって測定対象体Ｍの導電率σをさらに測定する場合には、メモリ１３ｃ内に予め記憶されている測定対象体Ｍの２点（Ｇ点とＨ点）間の距離Ｌと、このＧ点およびＨ点の間における測定対象体Ｍの断面積Ｓと、測定したインピーダンスＺとに基づいて、演算回路１３ｂが下記（１）式に基づいて導電率σを算出する。なお、算出したインピーダンスＺや導電率σは表示部１４に表示される。
σ＝Ｌ／（Ｚ×Ｓ）・・・・（１）式
【０００３】
しかしながら、例えば、各コンタクトプローブの先端部に設けられた白金等の導電性金属を巻き付けることによって各コンタクトプローブと電気的に接触させる必要がある固体酸化物のような測定対象体Ｍを測定する場合、各コンタクトプローブと固体酸化物との接触抵抗が、差動アンプ１３ａの入力インピーダンスに対して無視できないほど大きくなることがある。この場合、上記したインピーダンス測定装置５１では、測定対象体ＭのＧ点とＨ点との間の電圧Ｖを正確に測定することができずに、測定対象体ＭのインピーダンスＺ、ひいては測定対象体Ｍの導電率σを正確に算出することができなくなるという問題が生じる。さらに、このように接触抵抗が大きい場合は、測定対象体ＭのＨ点とグランドとの間に、供給する測定用電流Ｉの電流値と接触抵抗の積で定まる電位差が発生し、この電位差が同相電圧として差動アンプ１３ａに悪影響を与える。このため、差動アンプ１３ａの演算精度が低下することに起因して上記のインピーダンスＺおよび導電率σを正確に測定することができなくなるという問題も生じる。
【０００４】
このため、特開平１１−３８０５３号公報に開示のインピーダンス測定装置では、電圧検出端子対（測定対象体ＭのＧ点とＨ点）における同相電圧成分がほぼ一定電位になるように電流供給端子の電位を制御する制御ループを設けて、接触抵抗に起因する上記の問題を解決している。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−３８０５３号公報（第２頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特開平１１−３８０５３号公報に開示のインピーダンス測定装置には、以下の問題点がある。すなわち、このインピーダンス測定装置では、制御ループを構成するために、差動回路やバッファや抵抗器等の多くの電子回路が必要となる。その結果、このインピーダンス測定装置には、部品点数が増加して装置コストが上昇するという問題点がある。
【０００７】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、接触抵抗の影響を排除しつつ、低コストで測定対象体のインピーダンスを測定することが可能なインピーダンス測定装置を提供することを主目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく請求項１記載のインピーダンス測定装置は、第１および第２の電流供給端子に接続可能な第１および第２のコンタクトプローブと、第１および第２の電圧検出端子に接続可能な第３および第４のコンタクトプローブと、測定対象体にそれぞれ接触させた前記第１のコンタクトプローブから第２のコンタクトプローブに向けて測定用電流を供給した状態において、前記測定対象体にそれぞれ接触させた前記第３および第４のコンタクトプローブを介して前記各電圧検出端子間に発生する電圧を四端子法によって測定すると共に前記測定した電圧の電圧値と前記測定用電流の電流値とに基づいて前記測定対象体のインピーダンスを測定する測定部とを備えたインピーダンス測定装置であって、前記各電流供給端子および前記各電圧検出端子と前記各コンタクトプローブとの間に配設されて当該各電流供給端子および当該各電圧検出端子と当該各コンタクトプローブとの接続状態を切り替え可能な切替部を備え、前記測定部は、前記測定対象体のインピーダンス測定に先立ち、前記切替部によって前記第３または第４のコンタクトプローブのいずれか一方に前記各電圧検出端子が接続された接続状態において、前記各電圧検出端子間の電圧を測定することによって前記いずれか一方のコンタクトプローブに誘起する同相電圧に応じて発生する誤差電圧を測定し、当該誤差電圧、および当該誤差電圧に基づいて算出されるパラメータ値のいずれか一方と、当該一方に対応して予め設定された基準値とを比較して前記第２のコンタクトプローブと前記測定対象体との間の接触抵抗の大小を判定する。
【０００９】
請求項２記載のインピーダンス測定装置は、第１および第２の電流供給端子に接続可能な第１および第２のコンタクトプローブと、第１および第２の電圧検出端子に接続可能な第３および第４のコンタクトプローブと、測定対象体にそれぞれ接触させた前記第１のコンタクトプローブから第２のコンタクトプローブに向けて測定用電流を供給した状態において、前記測定対象体にそれぞれ接触させた前記第３および第４のコンタクトプローブを介して前記各電圧検出端子間に発生する電圧を四端子法によって測定すると共に前記測定した電圧の電圧値と前記測定用電流の電流値とに基づいて前記測定対象体のインピーダンスを測定する測定部とを備えたインピーダンス測定装置であって、前記各電流供給端子および前記各電圧検出端子と前記各コンタクトプローブとの間に配設されて当該各電流供給端子および当該各電圧検出端子と当該各コンタクトプローブとの接続状態を切り替え可能な切替部を備え、前記測定部は、前記測定対象体のインピーダンス測定に先立ち、前記切替部によって前記第１の電流供給端子および前記第１の電圧検出端子が前記第３のコンタクトプローブに接続されると共に前記第２の電流供給端子および前記第２の電圧検出端子が前記第４のコンタクトプローブに接続された状態において、前記各電圧検出端子間の電圧を測定し、当該測定した電圧、および当該測定した電圧に基づいて算出されるパラメータ値のいずれか一方と、当該一方に対応して予め設定された基準値とを比較して前記第３および第４のコンタクトプローブと前記測定対象体との間の接触抵抗の大小を判定する。
【００１０】
請求項３記載のインピーダンス測定装置は、請求項１または２記載のインピーダンス測定装置において、前記測定部は、前記測定したインピーダンスに基づいて前記測定対象体の導電率を算出する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係るインピーダンス測定装置の好適な発明の実施の形態について説明する。なお、従来のインピーダンス測定装置５１と同一の構成要素については同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００１２】
最初に、本発明におけるインピーダンス測定装置１の構成について、図１を参照して説明する。
【００１３】
インピーダンス測定装置１は、図１に示すように、コンタクトプローブＰ１（第１のコンタクトプローブ）、コンタクトプローブＰ２（第２のコンタクトプローブ）、コンタクトプローブＰ３（第３のコンタクトプローブ）、コンタクトプローブＰ４（第４のコンタクトプローブ）、切替ボックス（切替部）１１、電流源１２、測定部１３および表示部１４を備え、測定対象体ＭのインピーダンスＺを四端子法によって測定（算出）し、かつ測定したインピーダンスＺに基づいて導電率σを測定（算出）可能に構成されている。
【００１４】
切替ボックス１１は、ａ端子、ｂ端子、ｃ端子、ｄ端子、Ａ端子、Ｂ端子、Ｃ端子およびＤ端子を備え、内部の接続状態を変更する（切り替える）ことにより、少なくとも以下の３つの組み合わせで、ａ端子からｄ端子までの端子群と、Ａ端子からＤ端子までの端子群とを切替え接続可能に構成されている。
（第１の組み合わせ）
ａ端子とＡ端子、ｂ端子とＣ端子、ｃ端子とＣ端子、ｄ端子とＤ端子
（第２の組み合わせ）
ａ端子とＢ端子、ｂ端子とＢ端子、ｃ端子とＣ端子、ｄ端子とＣ端子
（第３の組み合わせ）
ａ端子とＡ端子、ｂ端子とＢ端子、ｃ端子とＣ端子、ｄ端子とＤ端子
【００１５】
また、本実施の形態では、一例として、切替ボックス１１は、ａ端子〜ｄ端子の群とＡ端子〜Ｄ端子の群との接続を手動で切り替える構成を示して説明するが、例えば、測定部１３の制御下で自動的に接続の組み合わせを切り替える構成を採用することもできる。
【００１６】
コンタクトプローブＰ１、コンタクトプローブＰ２、コンタクトプローブＰ３およびコンタクトプローブＰ４（以下、区別しないときには、「コンタクトプローブＰ」ともいう）は、測定対象体Ｍに接触させる各一端側が例えば白金線で構成されると共に、各他端側が切替ボックス１１のＡ端子、Ｄ端子、Ｂ端子およびＣ端子にそれぞれ接続されている。
【００１７】
電流源１２は、Ｔ１端子（第１の電流供給端子）およびＴ２端子（第２の電流供給端子）を備え、Ｔ１端子およびＴ２端子間に測定用電流Ｉを供給可能に構成されている。また、電流源１２のＴ１端子およびＴ２端子は、切替ボックス１１のａ端子およびｄ端子にそれぞれ接続されている。
【００１８】
測定部１３は、Ｔ３端子（第１の電圧検出端子）、Ｔ４端子（第２の電圧検出端子）、差動アンプ１３ａ、演算回路１３ｂおよびメモリ１３ｃを備えて構成されている。この場合、Ｔ３端子およびＴ４端子は、切替ボックス１１のｂ端子およびｃ端子にそれぞれ接続されている。差動アンプ１３ａは、その一対の入力端子がＴ３端子およびＴ４端子にそれぞれ接続されて、Ｔ３端子およびＴ４端子間の電圧Ｖを差動増幅して検出する。演算回路１３ｂは、この電圧Ｖの電圧値と電流源１２によって供給された測定用電流Ｉの電流値とに基づいてインピーダンスＺを算出する。また、演算回路１３ｂは、このインピーダンスＺと基準インピーダンスＺｒ１，Ｚｒ２とに基づいて、後述するように、接触抵抗の大小を判定する。また、演算回路１３ｂは、このインピーダンスＺと、予め設定された測定対象体Ｍに関する断面積Ｓおよび端子間距離Ｌとに基づいて、測定対象体Ｍの導電率σを演算する。メモリ１３ｃには、上記した断面積Ｓ、端子間距離Ｌ、および基準インピーダンスＺｒ１，Ｚｒ２が予め記憶されている。
【００１９】
表示部１４は、例えば、ＣＲＴまたはＬＣＤを用いて構成されて、測定部１３によって測定されたインピーダンスＺおよび導電率σを表示する。
【００２０】
次いで、インピーダンス測定装置１を用いて、固体電解質（ジルコニアやベータアルミナ等）によって円柱状に形成された測定対象体Ｍの導電率σを測定する測定方法について、図２を参照して説明する。
【００２１】
まず、測定対象体Ｍの両端点（Ｅ点とＦ点）に一対のコンタクトプローブＰ１，Ｐ２の一端側をそれぞれ接触させると共に、測定対象体Ｍの２点（Ｇ点とＨ点）に他の一対のコンタクトプローブＰ３，Ｐ４の一端側をそれぞれ接触させる（ステップ５０）。具体的には、各コンタクトプローブＰ１〜Ｐ４における一端側の白金線を測定対象体Ｍに複数回巻き付けて電気的に接触させる。
【００２２】
次に、コンタクトプローブＰ２についての接触抵抗の大小を判定する判定処理を行う（ステップ５１）。この処理では、まず、切替ボックス１１における内部の接続状態を変更する。具体的には、上記した第１の組み合わせでａ端子〜ｄ端子の端子群とＡ端子〜Ｄ端子の端子群とを接続する。次いで、電流源１２を作動させて、測定対象体Ｍに対する測定用電流Ｉの供給を開始する。続いて、測定部１３を作動させて、Ｔ３端子およびＴ４端子間のインピーダンスＺを測定する。この場合、切替ボックス１１のｂ端子がＣ端子に接続され、かつｃ端子がＣ端子に接続されて、Ｔ３端子およびＴ４端子同士が切替ボックス１１によって短絡された状態となる。このため、差動アンプ１３ａでは、その両入力端子間（Ｔ３端子およびＴ４端子間）の電圧Ｖがゼロボルトになる。その一方で、差動アンプ１３ａは、測定対象体ＭにおけるＨ点とＦ点間のインピーダンス、およびコンタクトプローブＰ２と測定対象体Ｍとの接触抵抗（Ｆ点での接触抵抗）の合成インピーダンスと測定用電流Ｉとによって発生する同相電圧が両入力端子に誘起した（印加された）状態となる。このため、差動アンプ１３ａは、同相電圧にのみ起因する誤差電圧を出力して、演算回路１３ｂは、この誤差電圧と測定用電流Ｉの電流値とに基づいて等価的にインピーダンスＺ（パラメータ値）を算出する。
【００２３】
次いで、演算回路１３ｂは、メモリ１３ｃに予め記憶されている基準インピーダンスＺｒ１と算出したインピーダンスＺとを比較する。この場合、コンタクトプローブＰ２と測定対象体Ｍとの間の接触抵抗が大きいときには、同相電圧が大きくなるため、誤差電圧も大きくなって算出したインピーダンスＺも大きくなる。したがって、インピーダンスＺが基準インピーダンスＺｒ１以上のときには、コンタクトプローブＰ２と測定対象体Ｍとの間の接触抵抗が大きい（接触抵抗による影響が大きい）と判定し、インピーダンスＺが基準インピーダンスＺｒ１未満のときには、その接触抵抗が小さい（接触抵抗による影響が小さい）と判定する。
【００２４】
次いで、上記の判定処理の結果、接触抵抗が大きい（接触抵抗による影響が大きい）と判定したときは、ステップ５２に移行して、その旨をエラー表示する。一方、接触抵抗が小さい（接触抵抗による影響が小さい）と判定したときは、ステップ５３に移行する。
【００２５】
このステップ５３では、コンタクトプローブＰ３，Ｐ４についての接触抵抗の大小を判定する判定処理を実行する。この処理では、まず、切替ボックス１１の内部接続状態を変更する。具体的には、上記した第２の組み合わせでａ端子〜ｄ端子の端子群とＡ端子〜Ｄ端子の端子群とを接続する。次いで、電流源１２を作動させて、測定対象体Ｍに対する測定用電流Ｉの供給を開始する。続いて、測定部１３を作動させて、Ｔ３端子およびＴ４端子間のインピーダンスＺ（パラメータ値）を測定する。この場合、切替ボックス１１のｂ端子とＢ端子とが接続されると共にｃ端子とＣ端子とが接続された状態において、ａ端子がＢ端子に接続され、かつｄ端子がＣ端子に接続されている。したがって、電流源１２によって供給された測定用電流Ｉは、電圧検出用のコンタクトプローブＰ３を介して測定対象体ＭのＧ点に流入し、測定対象体ＭのＨ点からコンタクトプローブＰ４を介してＴ２端子に流入して、さらにはグランドに流入する。この場合、コンタクトプローブＰ３および測定対象体Ｍの間の接触抵抗と、Ｇ点およびＨ点の間の測定対象体ＭのインピーダンスＺと、コンタクトプローブＰ４および測定対象体Ｍの間の接触抵抗との合成インピーダンスに測定用電流Ｉが流れることに起因する電圧Ｖが、Ｔ３端子およびＴ４端子間に発生する。
【００２６】
この際に、差動アンプ１３ａはこの電圧Ｖを検出し、演算回路１３ｂは電圧Ｖに基づいてインピーダンスＺを算出する。この場合、各コンタクトプローブＰ３，Ｐ４の各接触抵抗が増加すれば、差動アンプ１３ａによって検出される電圧Ｖも増加し、それに伴って、演算回路１３ｂによって算出されるインピーダンスＺも増加する。したがって、演算回路１３ｂは、メモリ１３ｃに予め記憶されている基準インピーダンスＺｒ２と算出したインピーダンスＺとを比較して、インピーダンスＺが基準インピーダンスＺｒ２以上のときには、各コンタクトプローブＰ３，Ｐ４の接触抵抗が大きい（接触抵抗による影響が大きい）と判定し、インピーダンスＺが基準インピーダンスＺｒ２未満のときには、接触抵抗が小さい（接触抵抗による影響が小さい）と判定する。
【００２７】
次いで、上記の接触抵抗の大小に関する判定処理の結果、接触抵抗が大きい（接触抵抗による影響が大きい）と判定したときは、ステップ５２に移行して、その旨をエラー表示する。一方、接触抵抗が小さい（接触抵抗による影響が小さい）と判定したときは、ステップ５４に移行する。
【００２８】
ステップ５４では、四端子法による測定対象体Ｍのインピーダンス測定処理を実行する。この処理では、まず、切替ボックス１１の内部接続状態を変更する。具体的には、上記した第３の組み合わせでａ端子〜ｄ端子の端子群とＡ端子〜Ｄ端子の端子群とを接続する。次いで、電流源１２を作動させて、測定対象体Ｍに対する測定用電流Ｉの供給を開始する。続いて、測定部１３を作動させて、Ｔ３端子およびＴ４端子間のインピーダンスＺを測定する。具体的には、差動アンプ１３ａがコンタクトプローブＰ３，Ｐ４を介してＴ３端子およびＴ４端子間に発生する電圧Ｖを検出し、演算回路１３ｂが電圧Ｖに基づいてインピーダンスＺを算出する。この場合、上記したステップ５３における接触抵抗に関する判定処理の結果、コンタクトプローブＰ３，Ｐ４の接触抵抗が小さいと判定されているため、Ｔ３端子およびＴ４端子間の電圧Ｖは、主として測定対象体ＭのＧ点およびＨ点間のインピーダンスに起因して発生する。また、上記したステップ５１における接触抵抗に関する判定処理では、コンタクトプローブＰ３，Ｐ４の接触抵抗が小さいと判定されている。このため、コンタクトプローブＰ２の接触抵抗に起因して差動アンプ１３ａに発生する誤差は十分に小さい状態に維持されている。したがって、このインピーダンス測定装置１では、測定対象体ＭのＧ点およびＨ点間のインピーダンスＺが精度良く測定される。
【００２９】
続いて、演算回路１３ｂは、測定したインピーダンスＺと、予め記憶されている測定対象体Ｍに関する断面積Ｓおよび端子間距離Ｌとに基づき、上記（１）式に従って導電率σを算出する（ステップ５５）。次いで、演算回路１３ｂは、算出した導電率σを表示部１４に表示させて（ステップ５６）、この導電率の測定（算出）処理を完了する。
【００３０】
このように、このインピーダンス測定装置１によれば、四端子法による測定対象体Ｍのインピーダンス測定に先立って、コンタクトプローブＰ２〜Ｐ４についての接触抵抗の大小を判定し、これらの影響が小さいと判定したときにのみインピーダンスの測定を実行することにより、コンタクトプローブＰの接触抵抗による影響を排除して高い精度でインピーダンスを測定することができる。したがって、測定対象体Ｍの導電率も精度良く算出することができる。また、構造の簡易な切替ボックス１１を従来のインピーダンス測定装置５１に設けるだけの簡易な構成のため、特開平１１−３８０５３号公報に記載のインピーダンス測定装置と比較して、回路部品数を十分に低減できるため、製品コストの上昇を十分に抑制することができる。また、各コンタクトプローブＰの接触抵抗が大きいと判定したときには、その旨を表示部１４にエラー表示させることにより、各コンタクトプローブＰの接触不良についての改善を作業者に喚起することができる。したがって、コンタクトプローブＰの測定対象体Ｍへの接触状態を再調整する機会が与えられる結果、接触抵抗が小さい正常状態でのインピーダンス測定および導電率測定を実現可能となる。
【００３１】
なお、本発明は、上記した本発明の実施の形態に示した構成に限定されない。例えば、本発明の実施の形態では、コンタクトプローブＰ２についての接触抵抗の大小を判定した後に、コンタクトプローブＰ３，Ｐ４についての接触抵抗の大小を判定する例を挙げて説明したが、逆の順序で判定する構成を採用することもできるし、いずれか一方のみを判定する構成を採用することもできる。また、本発明の実施の形態では、コンタクトプローブＰ２についての接触抵抗の大小の判定処理において、切替ボックス１１の接続状態を、ｃ端子とＣ端子を接続した状態において、ｂ端子をＣ端子に接続した例を挙げて説明したが、ｂ端子とＢ端子を接続した状態において、ｃ端子をＢ端子に接続する構成を採用することもできる。
【００３２】
また、本発明における第１および第２の電流供給端子と第１および第２の電圧検出端子については、必ずしも専用の端子である必要はなく、任意の接続部位で形成することができるし、第１および第２の電流供給端子については切替ボックス１１のａ端子およびｄ端子がその機能を兼用し、第１および第２の電圧検出端子については切替ボックス１１のｂ端子およびｃ端子がその機能を兼用することもできる。さらに、本発明の実施の形態では、インピーダンスＺをパラメータ値として、インピーダンスＺと、そのインピーダンスＺに対応して予め設定された基準インピーダンスＺｒ１，Ｚｒ２（基準値）とを比較してコンタクトプローブＰ２〜Ｐ４と測定対象体Ｍとの間の接触抵抗の大小を判定する例について説明したが、これに限定されない。例えば、差動アンプ１３ａによって検出された電圧Ｖ自体の大きさで各コンタクトプローブＰと測定対象体Ｍとの間の接触抵抗の大小を判定することもできる。ただし、インピーダンスＺをパラメータ値とする構成によれば、たとえ測定用電流Ｉの電流値が変化したとしてもインピーダンスＺ自体が変化しないため、精度良く各コンタクトプローブＰと測定対象体Ｍとの間の接触抵抗の大小を判定することができる。また、本発明の実施の形態では、測定対象体Ｍとして、固体電解質を例に挙げて説明したが、固体電解質以外の材料で形成されたものを測定対象体とすることができる。特に、コンタクトプローブとの接触抵抗が大きくなる可能性の高い固体電解質のような物質で構成された測定対象体ＭのインピーダンスＺや導電率σを測定する際に、本発明を適用することによって接触抵抗の影響を有効に排除することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載のインピーダンス測定装置によれば、各電流供給端子および各電圧検出端子と各コンタクトプローブとの接続状態を切り替え可能な切替部を各電流供給端子および各電圧検出端子と各コンタクトプローブとの間に配設し、測定部が、測定対象体のインピーダンス測定に先立ち、切替部によって第３または第４のコンタクトプローブのいずれか一方に各電圧検出端子が接続された接続状態において、各電圧検出端子間の電圧を測定することによっていずれか一方のコンタクトプローブに誘起する同相電圧に応じて発生する誤差電圧を測定し、その誤差電圧、およびその誤差電圧に基づいて算出されるパラメータ値のいずれか一方と、その一方に対応して予め設定された基準値とを比較して第２のコンタクトプローブと測定対象体との間の接触抵抗の大小を判定することにより、接触抵抗が小さいと判定したときにのみ、インピーダンスの測定を実行することができる。このため、接触抵抗が大きいときのインピーダンス測定を回避できる結果、精度の高いインピーダンス測定を実行することができる。また、構造の簡単な切替部を設けるだけの簡易な構成のため、回路部品数の増加を最低限に抑えることができる結果、製品コストの上昇を抑制することができる。
【００３４】
また、請求項２記載のインピーダンス測定装置によれば、各電流供給端子および各電圧検出端子と各コンタクトプローブとの接続状態を切り替え可能な切替部を各電流供給端子および各電圧検出端子と各コンタクトプローブとの間に配設し、測定部が、測定対象体のインピーダンス測定に先立ち、切替部によって第１の電流供給端子および第１の電圧検出端子が第３のコンタクトプローブに接続されると共に第２の電流供給端子および第２の電圧検出端子が第４のコンタクトプローブに接続された状態において、各電圧検出端子間の電圧を測定し、測定した電圧、およびその測定した電圧に基づいて算出されるパラメータ値のいずれか一方と、その一方に対応して予め設定された基準値とを比較して第３および第４のコンタクトプローブと測定対象体との間の接触抵抗の大小を判定することにより、接触抵抗が小さいと判定したときにのみ、インピーダンスの測定を実行することができる。このため、接触抵抗が大きいときのインピーダンス測定を回避できる結果、精度の高いインピーダンス測定を実行することができる。また、構造の簡単な切替部を設けるだけの簡易な構成のため、回路部品数の増加を最低限に抑えることができる結果、製品コストの上昇を抑制することができる。
【００３５】
さらに、請求項３記載のインピーダンス測定装置によれば、測定誤差の原因となる接触抵抗が小さい状態において高精度で測定したインピーダンスに基づいて測定対象体の導電率を算出することにより、高い精度で導電率を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るインピーダンス測定装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】インピーダンス測定装置１による導電率測定処理を説明するためのフローチャートである。
【図３】従来のインピーダンス測定装置５１の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ インピーダンス測定装置
１１ 切替ボックス
１２ 電流源
１３ 測定部
Ｉ 測定用電流Ｉ
Ｍ 測定対象体
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４ コンタクトプローブ
Ｔ１，Ｔ２ 端子（電流供給端子）
Ｔ３，Ｔ４ 端子（電圧検出端子）
Ｖ 電圧
Ｚ インピーダンス
Ｚｒ１，Ｚｒ２ 基準インピーダンス
Claims (3)
- 第１および第２の電流供給端子に接続可能な第１および第２のコンタクトプローブと、第１および第２の電圧検出端子に接続可能な第３および第４のコンタクトプローブと、測定対象体にそれぞれ接触させた前記第１のコンタクトプローブから第２のコンタクトプローブに向けて測定用電流を供給した状態において、前記測定対象体にそれぞれ接触させた前記第３および第４のコンタクトプローブを介して前記各電圧検出端子間に発生する電圧を四端子法によって測定すると共に前記測定した電圧の電圧値と前記測定用電流の電流値とに基づいて前記測定対象体のインピーダンスを測定する測定部とを備えたインピーダンス測定装置であって、
前記各電流供給端子および前記各電圧検出端子と前記各コンタクトプローブとの間に配設されて当該各電流供給端子および当該各電圧検出端子と当該各コンタクトプローブとの接続状態を切り替え可能な切替部を備え、
前記測定部は、前記測定対象体のインピーダンス測定に先立ち、前記切替部によって前記第３または第４のコンタクトプローブのいずれか一方に前記各電圧検出端子が接続された接続状態において、前記各電圧検出端子間の電圧を測定することによって前記いずれか一方のコンタクトプローブに誘起する同相電圧に応じて発生する誤差電圧を測定し、当該誤差電圧、および当該誤差電圧に基づいて算出されるパラメータ値のいずれか一方と、当該一方に対応して予め設定された基準値とを比較して前記第２のコンタクトプローブと前記測定対象体との間の接触抵抗の大小を判定するインピーダンス測定装置。 - 第１および第２の電流供給端子に接続可能な第１および第２のコンタクトプローブと、第１および第２の電圧検出端子に接続可能な第３および第４のコンタクトプローブと、測定対象体にそれぞれ接触させた前記第１のコンタクトプローブから第２のコンタクトプローブに向けて測定用電流を供給した状態において、前記測定対象体にそれぞれ接触させた前記第３および第４のコンタクトプローブを介して前記各電圧検出端子間に発生する電圧を四端子法によって測定すると共に前記測定した電圧の電圧値と前記測定用電流の電流値とに基づいて前記測定対象体のインピーダンスを測定する測定部とを備えたインピーダンス測定装置であって、
前記各電流供給端子および前記各電圧検出端子と前記各コンタクトプローブとの間に配設されて当該各電流供給端子および当該各電圧検出端子と当該各コンタクトプローブとの接続状態を切り替え可能な切替部を備え、
前記測定部は、前記測定対象体のインピーダンス測定に先立ち、前記切替部によって前記第１の電流供給端子および前記第１の電圧検出端子が前記第３のコンタクトプローブに接続されると共に前記第２の電流供給端子および前記第２の電圧検出端子が前記第４のコンタクトプローブに接続された状態において、前記各電圧検出端子間の電圧を測定し、当該測定した電圧、および当該測定した電圧に基づいて算出されるパラメータ値のいずれか一方と、当該一方に対応して予め設定された基準値とを比較して前記第３および第４のコンタクトプローブと前記測定対象体との間の接触抵抗の大小を判定するインピーダンス測定装置。 - 前記測定部は、前記測定したインピーダンスに基づいて前記測定対象体の導電率を算出する請求項１または２記載のインピーダンス測定装置。
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