JP2007132778A - インピーダンス測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】直流電圧の印加時における測定対象体のインピーダンスを正確に測定する。
【解決手段】交流電圧Ｖａｃに直流電圧Ｖｄｃを重畳させた試験電圧Ｖ１を生成して測定対象体９に印加する信号源２と、試験電圧Ｖ１を印加しているときに測定対象体９に流れる電流Ｉを電圧に変換すると共に変換した電圧に基づいて測定対象体９に流れる電流Ｉに含まれている交流電流成分Ｉａｃを検出する交流電流検出部４と、測定対象体９の一端側と他端側との間に発生する電圧に含まれている交流電圧成分Ｖ４を検出する電圧検出部３と、交流電流成分Ｉａｃおよび交流電圧成分Ｖ４に基づいて測定対象体９のインピーダンスＺを演算する演算制御部６と、交流電流検出部４によって変換された電圧Ｖ２が予め設定された基準電圧Ｖｒを超えているときに検出信号Ｓ２を出力する監視部５とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、直流電圧の印加時における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。

測定対象体に交流電圧を印加してそのインピーダンスを測定するこの種のインピーダンス測定装置は、一般的に、例えば、実開平５−４０８８８号公報に開示された電流−電圧変換回路と、測定対象体の両端間に発生する交流電圧を検出する電圧検出部と、電流−電圧変換回路から出力される電圧に基づいて測定対象体に流れている交流電流を検出すると共にこの交流電流と電圧検出部で検出された交流電圧とに基づいて測定対象体のインピーダンスを算出する演算制御部とを備えて構成されている。この場合、上述した電流−電圧変換回路は、切換可能な複数の電流検出抵抗をフィードバックループ内に有する演算増幅器を備え、複数の測定レンジのうちの１つの測定レンジを選択して電流を電圧に変換可能に構成されている。したがって、このインピーダンス測定装置では、測定対象体のインピーダンスに応じて電流−電圧変換回路の電流検出抵抗を切り換えて適切な測定レンジとすることにより、各測定レンジのフルスケール時における演算増幅器の出力電圧がほぼ一定になるようにして、測定精度を確保している。

ところで、例えば有極性のコンデンサなどの測定対象体では、直流電圧を印加した状態でインピーダンスを測定したいことがある。このため、発明者等は、上記したインピーダンス測定装置における電流−電圧変換回路に直流電源を追加することにより、交流電源から出力される交流電圧に直流電源からの直流電圧を重畳させて測定対象体に印加可能に構成したインピーダンス測定装置を開発している。以下において、このインピーダンス測定装置について、図２を参照して説明する。同図に示すインピーダンス測定装置５１は、信号源５２、電圧検出部３、交流電流検出部５４、演算制御部５６および表示部７を備え、直流電圧印加時における測定対象体８のインピーダンスＺを測定可能に構成されている。

このインピーダンス測定装置５１では、信号源５２に含まれている交流電圧源１１が交流電圧Ｖａｃを生成して測定対象体８の一端側にコンデンサ１２を介して印加すると共に、直流電圧源１３が直流電圧Ｖｄｃを生成して測定対象体８の一端側に抵抗１４を介して印加する。これにより、交流電圧Ｖａｃに直流電圧Ｖｄｃが重畳されてなる試験電圧Ｖ１が測定対象体８に印加されるため、測定対象体８には、交流電圧Ｖａｃに起因して発生する交流電流成分Ｉａｃに、直流電圧Ｖｄｃに起因して発生する直流電流成分Ｉｄｃが重畳されてなる電流Ｉが流れる。交流電流検出部５４では、まず、演算増幅回路２１が、測定対象体８の他端側から入力した電流Ｉを、複数の電流検出抵抗（同図では３つの電流検出抵抗Ｒ１〜Ｒ３）のうちの切換スイッチ（同図では３つの切換スイッチＳＷ１〜ＳＷ３）の切り換えによって選択されている１つの電流検出抵抗Ｒ３で決定される変換利得で電流−電圧変換して電圧Ｖ２を生成する。この場合、演算増幅回路２１の各切換スイッチＳＷ１〜ＳＷ３は、演算制御部５６から出力される制御信号Ｓｃに従って切り換え制御される。次いで、電圧Ｖ２はコンデンサ２２によって直流電圧成分が除去されて、その交流電圧成分のみが抵抗２３に電圧Ｖ３として発生し、この電圧Ｖ３がバッファアンプ２４からＡ／Ｄ変換回路２５に出力される。Ａ／Ｄ変換回路２５は、電圧Ｖ３の電圧値を所定のサンプリング周期でデータＤ２に変換して演算制御部５６に出力する。また、演算制御部５６は、データＤ２によって示される交流電圧成分の大きさに応じて切換スイッチＳＷ１〜ＳＷ３を切り換え制御することによって演算増幅回路２１の測定レンジを適切な測定レンジに設定する。

他方、電圧検出部３は、測定対象体８の両端間に発生する電圧に含まれている交流電圧成分Ｖ４、すなわち交流電流成分Ｉａｃが測定対象体８を流れることによって測定対象体８に発生する電圧成分を所定のサンプリング周期（一例としてＡ／Ｄ変換回路２５と同一のサンプリング周期）で検出すると共に、この交流電圧成分Ｖ４の電圧値を示すデータＤ１を演算制御部５６に出力する。演算制御部５６は、このデータＤ１に基づいて測定対象体８に発生している交流電圧成分Ｖ４の電圧値を算出すると共に、演算増幅回路２１の測定レンジおよびデータＤ２に基づいて測定対象体８に流れている交流電流成分Ｉａｃの電流値を算出し、さらに、算出した電圧値および電流値に基づいて、直流電圧が印加されているときの測定対象体８のインピーダンスＺを算出して、表示部７に表示させる。
実開平５−４０８８８号公報（第５−６頁、第１図）

ところが、上記のインピーダンス測定装置５１には、以下の課題が存在している。すなわち、このインピーダンス測定装置５１では、交流電流検出部５４の演算増幅回路２１が、交流電圧Ｖａｃに起因する交流電流成分Ｉａｃと共に直流電圧Ｖｄｃに起因する直流電流成分Ｉｄｃも併せて電流−電圧変換している。このため、測定対象体８の直流抵抗が低いために直流電流成分Ｉｄｃが大きいときには、測定レンジによっては演算増幅回路２１から出力される電圧Ｖ２がクリップされる（つまり、演算増幅回路２１の出力が飽和する）現象が発生し、交流電流成分Ｉａｃを正確に電流−電圧変換できない結果、測定対象体８のインピーダンスＺを正確に測定できない事態が発生するという課題が存在している。この場合、このインピーダンス測定装置５１では、演算制御部５６が、データＤ２によって示される交流電圧成分の大きさに応じて切換スイッチＳＷ１〜ＳＷ３を切り換え制御することによって演算増幅回路２１の測定レンジを適切な測定レンジに設定している。ところが、演算増幅回路２１は、交流電流成分Ｉａｃと共に直流電圧Ｖｄｃに起因する直流電流成分Ｉｄｃも併せて電流−電圧変換している。このため、直流電流成分Ｉｄｃが大きいときには、たとえ交流電圧成分の大きさに応じて適切な測定レンジに設定したとしても、直流電流成分Ｉｄｃによって演算増幅回路２１の出力が飽和することもあり、このようなときには、依然として、測定対象体８のインピーダンスＺを測定するための基本信号である交流電圧Ｖａｃ（または交流電流成分Ｉａｃ）を、Ａ／Ｄ変換回路２５のダイナミックレンジを有効に活用し得るレベルまで増幅できないことも生じる。このため、インピーダンスＺについての測定誤差が大きくなる結果、これを改善するのが好ましい。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、直流電圧の印加時における測定対象体のインピーダンスを正確に測定し得る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。

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、交流電圧に直流電圧を重畳させた試験電圧を生成して測定対象体に印加する信号源と、前記試験電圧を印加しているときに前記測定対象体に流れる電流を電圧に変換すると共に当該変換した電圧に基づいて当該測定対象体に流れる前記電流に含まれている交流電流成分を検出する交流電流検出部と、前記測定対象体の一端側と他端側との間に発生する電圧に含まれている交流電圧成分を検出する電圧検出部と、前記交流電流成分および前記交流電圧成分に基づいて前記測定対象体のインピーダンスを演算する演算部と、前記交流電流検出部によって変換された前記電圧が予め設定された限界値を超えているときに検出信号を出力する監視部とを備えている。

また、請求項２記載のインピーダンス測定装置は、請求項１記載のインピーダンス測定装置において、前記監視部は、前記限界値を示す基準電圧と前記交流電流検出部によって変換された前記電圧とを比較して前記検出信号を出力するコンパレータを備えて構成されている。

また、請求項３記載のインピーダンス測定装置は、交流電圧に直流電圧を重畳させた試験電圧を生成して測定対象体に印加する信号源と、前記試験電圧を印加しているときに前記測定対象体に流れる電流を電圧に変換すると共に当該変換した電圧に基づいて当該測定対象体に流れる前記電流に含まれている交流電流成分を検出する交流電流検出部と、前記測定対象体の一端側と他端側との間に発生する電圧に含まれている交流電圧成分を検出する電圧検出部と、前記交流電流成分および前記交流電圧成分に基づいて前記測定対象体のインピーダンスを演算する演算部と、前記交流電流検出部によって変換された前記電圧の波形に歪みが発生しているときに検出信号を出力する監視部とを備えている。

また、請求項４記載のインピーダンス測定装置は、請求項１から３のいずれかに記載のインピーダンス測定装置において、前記検出信号が出力されたときに前記交流電流検出部の前記電流を前記電圧に変換する利得をより低い利得に設定する制御部を備えている。

また、請求項５記載のインピーダンス測定装置は、請求項１から４のいずれかに記載のインピーダンス測定装置において、前記交流電流検出部は、前記電流を前記電圧に変換する利得を設定するための抵抗群および当該抵抗群のうちのいずれか１つ以上の抵抗を含んでフィードバックループが形成された演算増幅器を有する電流−電圧変換回路を備え、前記抵抗群のうちからいずれか１つ以上の抵抗を選択して前記フィードバックループを形成することによって前記利得を設定する。

請求項１記載のインピーダンス測定装置によれば、交流電流検出部によって変換された電圧が予め設定された限界値を超えているときに監視部が検出信号を出力することにより、検出信号が出力されたときに交流電流検出部の利得をより低い利得に設定し直すことができる。したがって、交流電流検出部での電圧のクリップの発生を解消できるため、測定対象体を流れる交流電流成分を交流電流検出部が正確に検出することができる結果、測定対象体のインピーダンスを正確に測定することができる。

また、請求項２記載のインピーダンス測定装置によれば、限界値を示す基準電圧と交流電流検出部によって変換された電圧とを比較して検出信号を出力するコンパレータを備えて監視部を構成したことにより、監視部を簡易に構成することができる。このため、インピーダンス測定装置の装置コストを安価に維持しつつ、正確なインピーダンスの測定を可能とすることができる。

また、請求項３記載のインピーダンス測定装置によれば、交流電流検出部によって変換された電圧の波形に歪みが発生しているときに監視部が検出信号を出力することにより、検出信号が出力されたときに交流電流検出部の利得をより低い利得に設定し直すことができる。このため、交流電流検出部における電圧のクリップの発生を解消できる結果、測定対象体を流れる交流電流成分を交流電流検出部が正確に検出することができる。したがって、測定対象体のインピーダンスを正確に測定することができる。

また、請求項４記載のインピーダンス測定装置によれば、検出信号が出力されたときに、制御部が交流電流検出部の利得をより低い利得に設定し直すことにより、交流電流検出部における電圧のクリップの発生を自動的に解消することができるため、測定対象体のインピーダンスの正確な測定を確実に実行することができる。

また、請求項５記載のインピーダンス測定装置によれば、電流−電圧変換の利得を設定するための抵抗群およびこの抵抗群のうちのいずれか１つ以上の抵抗を含んでフィードバックループが形成された演算増幅器を有する電流−電圧変換回路を備えて交流電流検出部を構成したことにより、交流電流検出部を簡易に構成することができるため、より低コストでインピーダンス測定装置を実現することができる。

以下、本発明に係るインピーダンス測定装置の最良の形態について、添付図面を参照して説明する。

最初に、インピーダンス測定装置１の構成について、図面を参照して説明する。図１に示すインピーダンス測定装置１は、信号源２、電圧検出部３、交流電流検出部４、監視部５、演算制御部６および表示部７を備えて構成されて、例えばプローブなどを介して接続された測定対象体８のインピーダンスＺを測定レンジを切り換えて測定可能に構成されている。

信号源２は、図１に示すように、交流電圧源１１、コンデンサ１２、直流電圧源１３および抵抗１４を備えて構成されて、例えばプローブを介して測定対象体８の一端側（同図中の左端側）に接続される。この場合、交流電圧源１１は、交流電圧Ｖａｃを生成すると共に、生成している交流電圧Ｖａｃを測定対象体８の一端側にコンデンサ１２を介して印加する。直流電圧源１３は、直流電圧Ｖｄｃを生成すると共に、生成している直流電圧Ｖｄｃを測定対象体８の一端側に抵抗１４を介して印加する。この構成により、信号源２は、交流電圧Ｖａｃに直流電圧Ｖｄｃを重畳させた試験電圧Ｖ１を測定対象体８の一端側に印加可能に構成されている。なお、コンデンサ１２は交流電圧源１１に直流電圧Ｖｄｃが印加される事態を回避するために、また抵抗１４は交流電圧源１１から測定対象体８に印加された交流電圧Ｖａｃが短絡する（ゼロボルトになる）事態を回避するためにそれぞれ配設されている。電圧検出部３は、測定対象体８に接続されて、測定対象体８の両端間（一端と他端との間）に発生する電圧に含まれている交流電圧成分Ｖ４を所定のサンプリング周期で検出すると共に、この交流電圧成分Ｖ４の電圧値を示すデータＤ１を演算制御部６に出力する。

交流電流検出部４は、図１に示すように、演算増幅回路２１、コンデンサ２２、抵抗２３、バッファアンプ２４およびＡ／Ｄ変換回路２５を備え、例えばプローブを介して測定対象体８の他端側（同図中の右端側）に接続される。この場合、演算増幅回路２１は、反転型演算増幅器２１ａおよび抵抗群２１ｂを備えて、本発明における電流−電圧変換回路として構成されている。抵抗群２１ｂは、対応する測定レンジ設定用の切換スイッチ（本例では切換スイッチＳＷ１〜ＳＷ３）と直列に接続されて反転型演算増幅器２１ａのフィードバックループを構成可能な複数（本例では一例として３本）の電流検出抵抗Ｒ１〜Ｒ３を含んで構成されている。この抵抗群２１ｂでは、演算制御部６から出力される制御信号Ｓｃに従ってオン・オフ制御される各切換スイッチＳＷ１〜ＳＷ３によって電流検出抵抗Ｒ１〜Ｒ３の接続が切り換えられて、抵抗群２１ｂ（つまりフィードバックループ）全体としての抵抗値が設定される。この構成により、演算増幅回路２１は、その利得（増幅率）が測定レンジに対応して設定されて、測定対象体８から入力した電流Ｉをこの設定された利得で電圧Ｖ２に変換して出力する。コンデンサ２２は電圧Ｖ２の直流成分を除去する。抵抗２３の両端には、電圧Ｖ２の交流成分が電圧Ｖ３として発生し、バッファアンプ２４は、この電圧Ｖ３をＡ／Ｄ変換回路２５に出力する。Ａ／Ｄ変換回路２５は、所定のサンプリング周期（電圧検出部３と同じサンプリング周期）で電圧Ｖ３の電圧値をデータＤ２に変換して演算制御部６に出力する。以上の構成により、交流電流検出部４は、測定対象体８に流れる電流Ｉに含まれている交流電流成分を検出すると共に、この交流電流成分の電流値を示すデータＤ２を出力する。

監視部５は、交流電流検出部４において電流−電圧変換によって生成された電圧Ｖ２が予め設定された限界値を超えているときに検出信号Ｓ２を出力する。一例として、監視部５は、この限界値を示す基準電圧Ｖｒと電圧Ｖ２とを比較して、電圧Ｖ２が基準電圧Ｖｒを超えているときに検出信号Ｓ２を出力するコンパレータ５ａを備えて構成されている。監視部５によって監視される演算増幅回路２１は、電圧Ｖ２がクリップされているとき、つまりその出力が飽和しているときに、電流Ｉを正確に電流−電圧変換できていない状態にある。このため、基準電圧Ｖｒは、電圧Ｖ２がクリップされる直前の電圧値に設定されている。演算制御部６は、本発明における演算部として機能してインピーダンス算出処理を実行すると共に、本発明における制御部として機能して演算増幅回路２１に対する利得制御処理を実行する。また、演算制御部６は、データＤ２によって示される交流電圧成分の大きさに応じて切換スイッチＳＷ１〜ＳＷ３を切り換え制御することによって演算増幅回路２１の測定レンジを適切な測定レンジに設定する。表示部７は、例えばＬＣＤで構成されて、演算制御部６によって算出された測定対象体８のインピーダンスＺを表示する。

次に、インピーダンス測定装置１による測定対象体８のインピーダンス測定動作について、図面を参照して説明する。

まず、図１に示すように、測定対象体８をインピーダンス測定装置１に接続する。次いで、インピーダンス測定装置１を作動させる。これにより、信号源２が測定対象体８に対して試験電圧Ｖ１の印加を開始するため、測定対象体８には電流Ｉが流れ始める。この場合、電流Ｉは、交流電圧Ｖａｃに起因して発生する交流電流成分Ｉａｃに、直流電圧Ｖｄｃに起因して発生する直流電流成分Ｉｄｃが重畳された電流となる。また、電流Ｉは、測定対象体８を介して交流電流検出部４に流入する。一方、演算制御部６は、Ａ／Ｄ変換回路２５から出力されるデータＤ２によって示される交流電圧成分の大きさに応じて切換スイッチＳＷ１〜ＳＷ３を切り換え制御することによって演算増幅回路２１の測定レンジを適切な測定レンジに自動設定する。この場合、一例として、切換スイッチＳＷ３のみがオン状態となる測定レンジに設定されているものとする。

交流電流検出部４では、まず、演算増幅回路２１が、設定されている所定の利得で電流Ｉを電圧Ｖ２に変換して出力する。この場合、電流Ｉは電流検出抵抗Ｒ３に流れるため、電圧Ｖ２の電圧値は、電流検出抵抗Ｒ３の抵抗値に電流Ｉの電流値を乗算した値となる。次いで、コンデンサ２２が、電圧Ｖ２に含まれている直流成分を除去する。これにより、抵抗２３の両端には、電圧Ｖ２の交流成分が電圧Ｖ３として発生する。続いて、バッファアンプ２４がこの電圧Ｖ３をＡ／Ｄ変換回路２５に出力し、Ａ／Ｄ変換回路２５が所定のサンプリング周期で電圧Ｖ３の電圧値をデータＤ２に変換して演算制御部６に出力する。このように、交流電流検出部４では、電圧Ｖ２に含まれている直流成分がコンデンサ２２によって除去されるため、電流Ｉに直流成分が重畳されていたとしても、Ａ／Ｄ変換回路２５から出力されるデータＤ２は、測定対象体８に流れている交流電流成分Ｉａｃの電流値を示すことになる。

一方、演算増幅回路２１から出力される電圧Ｖ２がクリップされている状況下では、電流Ｉに含まれている交流電流成分Ｉａｃが歪んでいるため、Ａ／Ｄ変換回路２５から出力されるデータＤ２は交流電流成分Ｉａｃの正確な電流値を示していない。このように電圧Ｖ２がクリップされている状況においては、電圧Ｖ２が基準電圧Ｖｒを超えた値となっているため、監視部５は検出信号Ｓ２を演算制御部６に出力する。演算制御部６は、この検出信号Ｓ２を入力したときには、演算増幅回路２１に対する利得制御処理を実行して、測定レンジを低下させる。具体的には、演算制御部６は、制御信号Ｓｃを出力して抵抗群２１ｂの全体としての抵抗値を１段階下げることにより、演算増幅回路２１の利得を１段階下げる。演算制御部６は、監視部５から検出信号Ｓ２が出力されなくなるまで、この利得制御処理を繰り返し実行する。この利得制御処理が演算制御部６によって実行されることにより、演算増幅回路２１における電圧Ｖ２のクリップ現象が解消される。このため、交流電流検出部４からは、測定対象体８に流れている交流電流成分Ｉａｃの正確な電流値を示すデータＤ２が出力される。なお、演算制御部６は、監視部５から検出信号Ｓ２を入力していないときには、利得制御処理を実行することなく後述するインピーダンス算出処理を実行する。

他方、電圧検出部３は、測定対象体８の両端間に発生する電圧に含まれている交流電圧成分Ｖ４、すなわち交流電流成分Ｉａｃが測定対象体８を流れることによって測定対象体８に発生する電圧成分を所定のサンプリング周期で検出すると共に、この交流電圧成分Ｖ４の電圧値を示すデータＤ１を演算制御部６に出力する。演算制御部６は、このデータＤ１、および交流電流検出部４から入力しているデータＤ２に基づいてインピーダンス算出処理を実行する。このインピーダンス算出処理では、演算制御部６は、データＤ１に基づいて測定対象体８に発生している交流電圧成分Ｖ４の電圧値を算出すると共に、交流電流検出部４から出力されているデータＤ２および現在の測定レンジに基づいて測定対象体８に流れている交流電流成分Ｉａｃの電流値を算出する。次いで、演算制御部６は、算出した電圧値および電流値に基づいて交流電圧成分Ｖ４と交流電流成分Ｉａｃの振幅比を算出する。また、演算制御部６は、データＤ１およびデータＤ２に基づいて、交流電圧成分Ｖ４と交流電流成分Ｉａｃとの間の位相差を算出する。最後に、演算制御部６は、算出した振幅比と位相差とに基づいて、測定対象体８のインピーダンスＺを算出し、算出したインピーダンスＺを所望の直流電圧が印加されているときの測定対象体８のインピーダンスとして表示部７に表示させる。この場合、インピーダンスＺと共に、算出した交流電圧成分Ｖ４の電圧値や交流電流成分Ｉａｃの電流値を併せて表示部７に表示させることもできる。以上により、インピーダンス測定装置１による測定対象体８のインピーダンス測定動作が完了する。

このように、このインピーダンス測定装置１によれば、交流電流検出部４の演算増幅回路２１によって変換された電圧Ｖ２が予め設定された限界値を超えているときに監視部５が検出信号Ｓ２を出力することにより、検出信号Ｓ２が出力されたときに交流電流検出部４の利得をより低い利得に設定し直すことができる。したがって、交流電流検出部４の演算増幅回路２１での電圧Ｖ２のクリップの発生を解消できるため、交流電流検出部４において測定対象体８を流れる交流電流成分Ｉａｃを正確に検出することができる結果、測定対象体８のインピーダンスＺを正確に測定することができる。

また、このインピーダンス測定装置１によれば、限界値を示す基準電圧Ｖｒと電圧Ｖ２とを比較して検出信号Ｓ２を出力するコンパレータ５ａで監視部５を構成したことにより、監視部５を簡易に構成することができる。このため、インピーダンス測定装置１の装置コストを安価に維持しつつ、正確なインピーダンスＺの測定を可能とすることができる。

また、このインピーダンス測定装置１によれば、検出信号Ｓ２が出力されたときに、演算制御部６が交流電流検出部４の演算増幅回路２１の利得をより低い利得に設定し直すことにより、交流電流検出部４における電圧Ｖ２のクリップの発生を自動的に解消することができるため、測定対象体８のインピーダンスＺの正確な測定を確実に実行することができる。

また、このインピーダンス測定装置１によれば、電流−電圧変換の利得を設定するための抵抗群２１ｂおよびこの抵抗群２１ｂでフィードバックループが形成された反転型演算増幅器２１ａを有する演算増幅回路２１（電流−電圧変換回路）を備えて交流電流検出部４を構成したことにより、交流電流検出部４を簡易に構成することができるため、より低コストでインピーダンス測定装置１を実現できる。

なお、本発明は、上記の構成に限定されない。例えば、コンパレータ５ａを用いて監視部５を構成する例について説明したが、電圧Ｖ２に含まれている交流電圧成分の波形に歪みが発生しているか否かを検出して、歪みの発生を検出したときに検出信号Ｓ２を出力する構成を採用することもできる。この場合、演算増幅回路２１において電圧Ｖ２がクリップされているときには、電圧Ｖ２に含まれている交流電圧成分の波形も必ずクリップされて、その波形には歪みが発生している。したがって、例えば、演算制御部６がデータＤ２に含まれている交流電圧Ｖａｃの周波数の高調波成分をＦＦＴ演算によって検出して電圧Ｖ３の波形の歪みを検出することで、電圧Ｖ２がクリップされているとき、または電圧Ｖ２がクリップされる前に、交流電流検出部４の利得をより低い利得に設定し直すことができるため、交流電流検出部４の演算増幅回路２１での電圧Ｖ２のクリップの発生を解消できる結果、上記のコンパレータ５ａを用いた構成と同様にして、測定対象体８のインピーダンスＺを正確に測定することができる。

また、上記の構成では、演算制御部６が監視部５からの検出信号Ｓ２に基づいて交流電流検出部４における演算増幅回路２１の利得をより低い利得に設定し直すことにより、交流電流検出部４における電圧Ｖ２のクリップの発生を自動的に解消する構成について説明したが、これに限らない。例えば、演算制御部６が、検出信号Ｓ２を入力したときに、交流電流検出部４において電圧Ｖ２のクリップが発生した旨の警告表示を表示部７に表示させて測定者に対して利得の再設定を促したり注意を促す構成を採用することもできる。

また、上記の構成では、演算増幅回路２１から出力されている電圧Ｖ２を監視部５で監視しているが、この電圧Ｖ２がクリップされているときには、反転型演算増幅器２１ａに対するフィードバックが正常に行われなくなる結果、反転型演算増幅器２１ａにおいて反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧と一致しなくなる（正常時のゼロ電位から、異常時には正の電位に上昇する）。このため、監視部５がこの反転型演算増幅器２１ａの反転入力端子の電圧を監視する構成を採用することで、電圧Ｖ２がクリップされているか否かを検出することができる。

本発明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。 発明者等が提案している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
２ 信号源
３ 電圧検出部
４ 交流電流検出部
５ 監視部
６ 演算制御部
８ 測定対象体
Ｉ 電流
Ｉａｃ 交流電流成分
Ｓ２ 検出信号
Ｖ１ 試験電圧
Ｖ２ 電圧（交流電流検出部４によって変換された電圧）
Ｖ４ 交流電圧成分
Ｖａｃ 交流電圧
Ｖｄｃ 直流電圧
Ｖｒ 基準電圧
Ｚ インピーダンス

Claims (5)

1. 交流電圧に直流電圧を重畳させた試験電圧を生成して測定対象体に印加する信号源と、
   前記試験電圧を印加しているときに前記測定対象体に流れる電流を電圧に変換すると共に当該変換した電圧に基づいて当該測定対象体に流れる前記電流に含まれている交流電流成分を検出する交流電流検出部と、
   前記測定対象体の一端側と他端側との間に発生する電圧に含まれている交流電圧成分を検出する電圧検出部と、
   前記交流電流成分および前記交流電圧成分に基づいて前記測定対象体のインピーダンスを演算する演算部と、
   前記交流電流検出部によって変換された前記電圧が予め設定された限界値を超えているときに検出信号を出力する監視部とを備えているインピーダンス測定装置。
2. 前記監視部は、前記限界値を示す基準電圧と前記交流電流検出部によって変換された前記電圧とを比較して前記検出信号を出力するコンパレータを備えて構成されている請求項１記載のインピーダンス測定装置。
3. 交流電圧に直流電圧を重畳させた試験電圧を生成して測定対象体に印加する信号源と、
   前記試験電圧を印加しているときに前記測定対象体に流れる電流を電圧に変換すると共に当該変換した電圧に基づいて当該測定対象体に流れる前記電流に含まれている交流電流成分を検出する交流電流検出部と、
   前記測定対象体の一端側と他端側との間に発生する電圧に含まれている交流電圧成分を検出する電圧検出部と、
   前記交流電流成分および前記交流電圧成分に基づいて前記測定対象体のインピーダンスを演算する演算部と、
   前記交流電流検出部によって変換された前記電圧の波形に歪みが発生しているときに検出信号を出力する監視部とを備えているインピーダンス測定装置。
4. 前記検出信号が出力されたときに前記交流電流検出部の前記電流を前記電圧に変換する利得をより低い利得に設定する制御部を備えている請求項１から３のいずれかに記載のインピーダンス測定装置。
5. 前記交流電流検出部は、前記電流を前記電圧に変換する利得を設定するための抵抗群および当該抵抗群のうちのいずれか１つ以上の抵抗を含んでフィードバックループが形成された演算増幅器を有する電流−電圧変換回路を備え、前記抵抗群のうちからいずれか１つ以上の抵抗を選択して前記フィードバックループを形成することによって前記利得を設定する請求項１から４のいずれかに記載のインピーダンス測定装置。

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