JP2004507764A - 動的インピーダンス比較器 - Google Patents

Abstract

目、首および精神的緊張を軽くし、またプロービング時間を減らしながら、耳の感覚を利用するために、構成部品、回路、材料、物質などの間の／中のインピーダンス差を可聴音で表す音声フィードバックインピーダンス比較装置。インピーダンスプローブの全ての局面に対して、同時に、しかし集中した注意が払われるのを可能にすることによって、すなわち、視覚フィードバック装置上に目を再び集中しなければならない普通の実践／方法の代わりに、聴覚でフィードバックを監視しながら、プローブの位置決めの視覚−手指運動強調（ｈａｎｄ−ｅｙｅ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ）を行なうことによって、このことが行なわれる。交番信号の使用によって、その中のあるものが静的信号を通さない複数の構成部品が全体のインピーダンスに寄与する、「一貫した」比較が可能になる。装置を使用して、能動回路において、音声信号の存在を取り込み、かつ／または、検出し／追跡することができる。トランスジューサを使って、この装置を他の形態のエネルギーと共に使用することができる。

Description

【０００１】
［発明の背景］
本発明は、インピーダンス変化によって故障を診断する（構成部品の故障は通常インピーダンス変化を反映する）、安価で、単純で、効果的な方法を見つけようとする探求の結果である。
【０００２】
［従来技術の説明］
電子部品において、現行の故障診断方法は、一般に、回路内の個別の構成部品が製造された定格特性を保持していることを確認することである。種々の特性は、通常、異なる方法を必要とし、正確な測定値を得るために全部または一部の取り外し／切り離し（ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）を必要とする場合もある。構成部品の特性を確認するのに最も普通に使用される試験機器は、マルチメータであり、ほとんどのマルチメータがＤ．Ｃ．試験信号で動作するために、マルチメータはリアクタンスを有するインピーダンスを点検することができない。マルチメータからの主なフィードバックは可視による、したがって、マルチメータを用いると、最初に、プローブの位置決め時に可視による注意力を必要とし、その後、値を読むためにディスプレイ上に再び集中することを必要とする。２つの回路の間の比較を行うには、２つのマルチメータか、またはそれぞれの読みを調べて、記録することを必要とする。試験はまた、信号発生器とオシロスコープを用いて行われる場合もある。この方法は、非常に効果的であるが、２台の機器を必要とし、やはり視覚的なフィードバックを使用して、比較的費用がかかる。これら現行の方法は、比較するのに一番適しているわけではない。比較は通常、方法の一選択として検査者によって行われる。
【０００３】
［発明の概要］
本発明は、このデジタル時代においてアナログ構成部品を使用して、このデジタル化された最新版（ｍｏｄｅｒｎ ｐｉｅｃｅｓ）の機器においてさえも故障を迅速に切り離す。
【０００４】
［発明の説明］
動的インピーダンス比較器の動作は、以下の１３の図面を用いて説明される。
【０００５】
図１．
「ＡＣ」と呼ばれる音声周波数電圧発生器であり、その出力は、図２〜図６で「Ｉｎ」と表示される点に印加される。
【０００６】
図２．
（基本回路）抵抗性ブリッジであり、「Ｒ１」は「Ｒ２」に等しく、「ＲＡ」および「ＲＢ」は未知の値である。「Ｒ１」および「Ｒ２」はまた、回路の電流制限器として働く。「ＲＡ」および「ＲＢ」の抵抗の任意の差は電圧を生じて、その電圧は「Ｏｕｔ」で表示される点の両端に現れる。回路は２つの半分からなると言うことができる。一方は「ＲＡ」と「Ｒ１」からなり、他方は「ＲＢ」と「Ｒ２」からなる。
【０００７】
注意．
任意の測定装置が「Ｏｕｔ」と表示される端子の両端に接続された場合、この装置によって引き出される電力が、これらの端子、したがって、以下の構成の両端の電圧を変えるであろう。
【０００８】
図３．
演算増幅器（オペアンプ）「Ａ１」および「Ａ２」ならびに「Ｒ１」および「Ｒ２」に等しい抵抗値を有する抵抗「Ｒ３」および「Ｒ４」が、ここで図２に付加される。オペアンプは、単一利得反転増幅器として構成され、正（＋）入力はグラウンドに接続され、「Ｒ１」および「Ｒ２」は入力として使用される。図２の「Ｒ１」および「Ｒ２」の、物理的にグラウンドに接続された点は、ここで、「Ａ１」の負（−）入力と「Ｒ３」の結合点および「Ａ２」の負（−）入力と「Ｒ４」の結合点でそれぞれ仮想的にグラウンドに接続される。「Ｒ４」とオペアンプ「Ａ２」の出力の結合点と、「Ｒ３」とオペアンプ「Ａ１」の出力の結合点の間の「Ｏｕｔ２」で表される端子の出力は、「ＲＡ」と「Ｒ１」の結合点と、「ＲＢ」と「Ｒ２」の結合点の間で「Ｏｕｔ２」と表示される端子の出力に位相および大きさがそれぞれ等しい。
【０００９】
図４．
図３で「Ｏｕｔ２」と表示されるオペアンプの出力は、ここで、「スピーカ」（Ｓｐｅａｋｅｒ）と表示される音声再生装置に接続される。「Ｒ１」と「Ｒ２」の間の抵抗の任意の差は、この時、「聞き取る」ことができる。
【００１０】
図５．
図３の抵抗「ＲＡ」および「ＲＢ」が、インピーダンス「ＺＡ」および「ＺＢ」と置き換えられると、インピーダンス差が可聴音にされる。インピーダンス「ＺＡ」および「ＺＢ」は、電子回路または電気回路あるいは構成部品の抵抗性、容量性、誘導性または半導体特性、または物質および材料の抵抗の誘電率（ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ）、磁気の浸透性（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ、透磁率）などの電気特性の反映からなってもよい。
【００１１】
図６．
図５への等しい抵抗「Ｒ５」および「Ｒ６」の付加によって、インピーダンス「ＺＡ」および「ＺＢ」のそれぞれを通る電流の増加が生じ、その時、オペアンプに流れる電流は増加しないが、それでもスピーカの両端に、「ＺＡ」と「ＺＢ」の「個別の」端子の両端の電圧に等しい電圧を生成する。
【００１２】
図７．
図６の未知インピーダンス「ＺＡ」および「ＺＢ」は、ここで、残りの回路から分離された。未知インピーダンスの（図６で「Ｉｎ」と表示される）結合点、および未知インピーダンスの自由端は、３つの端子を提供する。図１は、ここで、残りの回路に一体にされ、グラウンド接続する必要をなくす。グラウンドは、図１を図２〜図６へ結合するための基準として使用される。「Ｒ５」および「Ｒ６」は、同時作動するスイッチ「ＳＡ」および「ＳＢ」を付加することによって、選択可能にすることができた。「Ｒ１」および「Ｒ２」の自由端でそれぞれ「Ａ」および「Ｂ」と表示されるコネクタと共に、「Ｃ」（コモン）と表示されるコネクタ（前は「ＡＣ」と呼ばれた）はまた、３つの端子を提供する。これらは、動的インピーダンス比較器と呼ばれる、この（基本版の）試験装置の端子である。
【００１３】
注意．等しいとして紹介されたが、「Ｒ１」〜「Ｒ４」の抵抗値の比は、「Ｒ５」および「Ｒ６」の値と共に、変えることができ、あるいは複素インピーダンスまたはインピーダンスネットワークと置き換えることさえできて、
１．比例するインピーダンスに対応するか、または、
２．増幅器の利得を変えて感度が増減する。
【００１４】
オペアンプはまた、工業利用のために、高電圧／電力周波数増幅器「アンプ」と置き換えることができ、アンプは同様に機能し、ラベル「Ａ１」および「Ａ２」のままである。「スピーカ」はまた、必要な場合には、回路から切り離される。この概念は、電気および電気インピーダンスを用いてしか実証されない。しかし、他の形態のエネルギー、たとえば、音、運動、光などに対するインピーダンスは、そのいくつかが以下で述べられるエネルギー変換／適応によって、監視し、比較することができる。「ＡＣ」によって生成されるエネルギーが、音、運動、光などの形態である時、適当なトランスジューサを使用して、エネルギーの流れ、すなわち、このエネルギーに対する反応が音に変換される。
【００１５】
図８〜図１３は、種々の未知インピーダンスに対応する変更形態および／または構成を説明する。
【００１６】
図８．
コネクタ「Ｃ」は２つの端子に分割されて、個別のインピーダンスの比較を行なうことができる。
【００１７】
図９．
抵抗「Ｒ１」〜「Ｒ６」はインピーダンス「Ｚ１」〜「Ｚ６」と置き換えられて、複合インピーダンスの特定の特徴的な差が増強される。
【００１８】
図１０．
インピーダンス「Ｚ１」、「Ｚ２」、「Ｚ５」、「Ｚ６」は図９の回路から取り除かれ、未知インピーダンスが、動的インピーダンス比較器の変形形態に直接接続される。この構成によって、未知インピーダンスが、回路のそれぞれの半分における係数を決定する唯一の電流（インピーダンスに逆比例する）決定要因となる。この電流は次に、スピーカの両端の電圧のもとになる。
【００１９】
図１１．
注意．インピーダンス「Ｚ３」および「Ｚ４」は簡単のために取り除かれている。この構成において、インピーダンス「Ｚ１」および「Ｚ２」は反転増幅器の入力を形成する。この構成は、動的インピーダンス比較器の別の変形形態においてインピーダンス「ＺＡ」および「ＺＢ」への電流を制限する。「Ｚ１」および「Ｚ２」の場合、電流は等しくなり、スピーカの両端の電圧（直接電流に関連する）が「ＺＡ」と「ＺＢ」の間のインピーダンス差に基づくだけになる。
【００２０】
図１２．
多数の可能な構成があるため、未知インピーダンスがネットワークの構成部品として取り付けられているインピーダンスネットワーク（Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）として回路が示される。
【００２１】
図１３．
シングルインピーダンスの点検のために、シミュレートされた、または事前に記録された信号と比較が行なわれる。
【００２２】
［変形形態の要約］
入力
変更形態は、運動、光、音、圧力などの非電気特性を検出するトランスジューサを含む。
【００２３】
ＡＣ
変更形態は、可変の、掃引の、パルスの、断続的な、専用の、可聴より高い周波数を有する高いか、または低い電力を含む。事前に記録した「ＡＣ」および出力信号は、スタンドアロン検査用の基準として使われることになる。
【００２４】
回路
変更形態は、専用インピーダンスを有する、高いかまたは低い電力／周波数操作増幅器である。
【００２５】
出力
変形形態は、スピーカを、増幅器、減衰器、トランスジューサ、絶縁器、記録器、メータ整流器、オシロスコープ、コンピュータと置き換えることを含む。
【００２６】
構成
反転増幅器だけが、回路を実証するのに使用されが、非反転または他の構成もまた使用できる。

Claims (26)

1. 適当なトランスジューサを用いて、電気／光／音／振動／運動などの種々の形態のエネルギーに対する２つ以上の回路／構成部品／物質／材料の間の動的インピーダンス差の大きさを、音の大きさで可聴音で表す、電気的／電子的インピーダンス／透過率／反射率／構造的安定度／質量／形状などの種々の特性を比較する装置。
2. ２つ以上の電子構成部品／回路の間の／中の電気的な動的インピーダンス差の大きさを、音の大きさで可聴音で表す装置。
3. ２つ以上の電気構成部品／回路の間の／中の電気的な動的インピーダンス差の大きさを、音の大きさで可聴音で表す装置。
4. 音および音声トランスジューサを使用することによって、２つ以上の物理構造の間の音エネルギーに対する動的インピーダンス差の大きさを、音の大きさで可聴音で表して、距離または音伝導物質／材料を比較するようにする装置。
5. 振動および振動トランスジューサを使用することによって、２つ以上の物理構造の間の振動エネルギーに対する動的インピーダンス差の大きさを、音の大きさで可聴音で表して、構造的安定度を比較するようにする装置。
6. 振動および運動トランスジューサを使用することによって、２つ以上の物理構造の間の振動／運動エネルギーに対する動的インピーダンス差の大きさを、音の大きさで可聴音で表して、構造的安定度を比較するようにする装置。
7. 光および光トランスジューサを使用することによって、２つ以上の透過質量または反射質量の間の光に対する動的インピーダンス差の大きさを、音の大きさで可聴音で表して、透過率および反射率を比較するようにする装置。
8. 同時に、種々でかつ複数のインピーダンスの「一貫した」比較を可能にすることによって、種々の形態の複雑な／複合の構成のエネルギーに対する動的インピーダンス差の大きさを、音の大きさで可聴音で表して、電気的／電子的インピーダンス／透過率／反射率／構造的安定度／質量／形状などの特性のより全体的な比較を提供するようにする装置。
9. 試験下にある回路／構成部品／物質／材料／構造の、種々の形態のエネルギーに対する動的インピーダンス差の大きさを、音の大きさで可聴音で表して、予想されるもののシミュレートしたフィードバックにするようにする装置。
10. 試験下にある物質／材料構造の、種々の形態のエネルギーに対する動的インピーダンス差の大きさを、音の大きさで可聴音で表して、実際にそうであるべきものを記録するようにする装置。
11. 一方のチャンネルにエネルギーを印加することもバイパスすることもしないことによる、単一ユニットモードでトランスジューサを用いて、他方のチャネルに取り付けられた回路／物質／材料／構造の動的インピーダンスが、印加されたエネルギーを完全に妨げるか、または完全に流れ出させるかどうかを、可聴音で表すことができて、前記回路／物質／材料／構造が、「オープン回路」状態かまたは「ショート回路」状態かをそれぞれ示すのを確認するようにする装置。
12. 一方のチャンネルにおいて電流を印加することもバイパスすることもしないことによる、単一ユニットモードで、他方のチャネルに取り付けられた回路の動的インピーダンスが、印加された電力を完全に妨げるか、または完全に流れ出させるかどうかを、大きさで可聴音で表すことができて、前記回路が、「オープン回路」状態かまたは「ショート回路」状態かをそれぞれ示すのを確認するようにする装置。
13. 一方のチャンネルにおいてエネルギーを印加することもバイパスすることもしないことによる、単一ユニットモードで適当なトランスジューサを用いて、他方のチャネル上の試験下の物質の動的インピーダンスが、印加されたエネルギーを完全に妨げるか、または完全に流れ出させるかどうかを、音の大きさで可聴音で表すことができて、前記回路が、「オープン回路」／不在状態かまたは「ショート回路」／存在状態かをそれぞれ示すのを確認するようにする装置。
14. 一方のチャンネルにおいてエネルギーを印加することもバイパスすることもしないことによる、単一ユニットモードで適当なトランスジューサを用いて、他方のチャネル上の試験下の材料の動的インピーダンスが、印加されたエネルギーを完全に妨げるか、または完全に流れ出させるかどうかを、大きさで可聴音で表すことができて、前記回路が、「オープン回路」／取り外しかまたは「ショート回路」／取り付けかをそれぞれ示すのを確認するようにする装置。
15. １つのチャンネルにおいてエネルギーを印加することもバイパスすることもしないことによる、単一ユニットモードで適当なトランスジューサを用いて、他方のチャネル上の試験下の構造の動的インピーダンスが、印加されたエネルギーを完全に妨げるか、または完全に流れ出させるかどうかを、大きさで可聴音で表すことができて、前記回路が、「オープン回路」／隔離状態かまたは「ショート回路」／固定状態かをそれぞれ示すのを確認する装置。
16. 個別の回路／構成部品／物質／材料に対する基本点検に使用することができる、大きさでわかる音声フィードバックをほとんど習熟せずに生成することができる装置。
17. 適当なトランスジューサを用いて、「ＡＣ」を印加せずに、能動デバイスまたは回路におけるエネルギーの存在を可聴音で表すのに使用することができる装置。
18. 「ＡＣ」を印加せずに、適当に増幅／減衰させて、能動デバイスまたは回路における音声信号の存在を可聴音で表す装置。
19. マイクロフォンを使用して、「ＡＣ」を印加せずに、適当に増幅／減衰させて、媒体内の音の存在を可聴音で表す装置。
20. 光トランスジューサを用いて、「ＡＣ」を印加せずに、適当に増幅／減衰させて、光の音声周波数変調を可聴音で表す装置。
21. 振動トランスジューサを用いて、「ＡＣ」を印加せずに、適当に増幅／減衰させて、材料／物質の音声周波数振動を可聴音で表す装置。
22. 適当なトランスジューサを用いて、能動デバイスまはた回路を通る、別の信号源からのエネルギーの流れを可聴音で追跡するのに使用することができる装置。
23. 適当なトランスジューサを使用して、「ＡＣ」基準「グラウンド」を再導入して、信号の処理／処理過程を取り入れ、かつ追跡するように、能動回路において使用することができる装置。
24. 「ＡＣ」基準「グラウンド」を再導入して、音声周波数信号の処理／処理過程を取り入れて、かつ追跡するように、能動電子回路において使用することができる装置。
25. 適当なトランスジューサを使用して、「ＡＣ」基準「グラウンド」を再導入して、複数の性能を整合させるように、複数のデバイス／回路において信号の処理／処理過程を取り入れて、かつ追跡するように、能動回路において使用することができる装置。
26. 適当なトランスジューサを用いて、組み立てのために、構成部品を可聴音で事前に整合させるのに使用できる装置。

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