JP2010025557A - 抵抗測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノイズの影響を軽減する。
【解決手段】電圧注入部４１は基準信号Ｓｒに同期した検査用交流信号Ｖｘを生成し、電流測定部４２は、反転入力端子に第２巻線２３の一端が接続された第１演算増幅器を有して、第２巻線２３の電流Ｉ１を第１電圧信号Ｖｂ１に変換する第１増幅部６１と、反転入力端子に第２巻線２３の他端が接続された第２演算増幅器を有して、電流Ｉ１を第１電圧信号Ｖｂ１と逆位相の第２電圧信号Ｖｃ１に変換する第２増幅部６４と、各信号Ｖｂ２，Ｖｃ２を基準信号Ｓｒで同期検波して正極性信号Ｖｄを抽出する第１切替部６３と、同様にして負極性信号Ｖｅを抽出する第２切替部６６と、各信号Ｖｄ，Ｖｅの差分信号Ｖｆを出力する第３増幅部６７とを備え、処理部４３は、検査用交流信号Ｖｘの電圧実効値および差分信号Ｖｆに基づく電流実効値を算出して測定対象回路５の抵抗値Ｒｘを算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、測定対象回路の抵抗値を測定する抵抗測定装置に関するものである。

この種の抵抗測定装置として、下記の特許文献１に開示された抵抗測定装置が知られている。この抵抗測定装置は、測定回路網の接続導線をクリップして測定回路網（測定対象）に流れる第１周波数の電流と弁別し得る第２周波数の電流を測定回路網に注入する注入用変成器と、測定回路網に流れている上記の２種類の電流を接続導線にクリップして検出する検出用変成器と、検出用変成器の出力のうち第２周波数の成分を取り出す周波数選択回路と、周波数選択回路の出力を表示する表示手段を具備し、さらに、注入用変成器は、発振器の出力電圧が与えられて第２周波数の電流を測定回路網に注入する注入コイル、および帰還コイルを有し、帰還コイルに誘起する電圧が一定値に制御されるように注入コイルに供給される電圧を可変するようにした帰還ループを備えて構成されている。この抵抗測定装置では、帰還コイルに誘起する電圧を測定回路網の接続導線数（クリップされる本数。１本）に対する帰還コイルの巻線数の比で除算して得られる注入電圧についても一定値に制御されるため、検出用変成器に流れる電流に起因してこの検出用変成器に接続された抵抗に発生する電圧を検出することにより、この検出用変成器に接続された抵抗の抵抗値、この抵抗に発生する電圧、帰還コイルに発生する電圧、注入用変成器の巻数および検出用変成器の巻数に基づいて、測定回路網に接続された抵抗素子の値（被測定抵抗）を測定することが可能となっている。
特公平２−７０３１号公報（第１−４頁、第２図）

ところが、上記の抵抗測定装置には、以下の問題点が存在する。すなわち、この抵抗測定装置では、検出用変成器に形成されている検出用コイルは、一端が接地される構成（シングルエンド）となっているため、外部からの誘導に起因してグランドに流れ込む誘導電流の影響を受け易く、この影響を低減するためには検出用変成器用にシールドを設けると共にこのシールドを接地する必要がある。しかしながら、このようにシールドを接地する構成を採用した場合には、安全規格（例えばＩＥＣ６１０１０国際安全規格などの安全規格）上不利になるという問題点が存在している。

本発明は、かかる問題点を解決すべくなされたものであり、ノイズの影響を軽減し得る抵抗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記載の抵抗測定装置は、測定対象回路に検査用交流信号を注入する電圧注入部と、前記検査用交流信号の注入に起因して前記測定対象回路に流れる交流電流を検出コイルで検出して測定する電流測定部と、前記注入された検査用交流信号および前記測定された交流電流に基づいて前記測定対象回路の抵抗値を算出する処理部とを備えた抵抗測定装置であって、前記電圧注入部は、基準信号に同期した前記検査用交流信号を生成し、前記電流測定部は、反転入力端子に前記検出コイルの一端が接続されると共に非反転入力端子に基準電圧が入力された第１演算増幅器を少なくとも有して、当該検出コイルに流れる電流を第１電圧信号に変換して出力する第１増幅部と、反転入力端子に前記検出コイルの他端が接続されると共に非反転入力端子に前記基準電圧が入力された第２演算増幅器を少なくとも有して、当該検出コイルに流れる電流を前記第１電圧信号と逆位相の第２電圧信号に変換して出力する第２増幅部と、前記基準信号に同期して前記第１電圧信号および前記第２電圧信号を同期検波して、当該第１電圧信号および当該第２電圧信号のうちの正側波形のみで構成される正極性信号を抽出する第１抽出部と、前記基準信号に同期して前記第１電圧信号および前記第２電圧信号を同期検波して、当該第１電圧信号および当該第２電圧信号のうちの負側波形のみで構成される負極性信号を抽出する第２抽出部と、前記正極性信号および前記負極性信号の差分信号を出力する第３増幅部とを備え、前記処理部は、前記検査用交流信号の電圧値、および前記差分信号に基づく電流値を算出すると共に当該電圧値および当該電流値に基づいて前記測定対象回路の抵抗値を算出する。

また、請求項２記載の抵抗測定装置は、測定対象回路に検査用交流信号を注入する電圧注入部と、前記検査用交流信号の注入に起因して前記測定対象回路に流れる交流電流を検出コイルで検出して測定する電流測定部と、前記注入された検査用交流信号および前記測定された交流電流に基づいて前記測定対象回路の抵抗値を算出する処理部とを備えた抵抗測定装置であって、前記電圧注入部は、基準信号に同期した前記検査用交流信号を生成し、前記電流測定部は、反転入力端子に前記検出コイルの一端が接続されると共に非反転入力端子に基準電圧が入力された第１演算増幅器を少なくとも有して、当該検出コイルに流れる電流を第１電圧信号に変換して出力する第１増幅部と、反転入力端子に前記検出コイルの他端が接続されると共に非反転入力端子に前記基準電圧が入力された第２演算増幅器を少なくとも有して、当該検出コイルに流れる電流を前記第１電圧信号と逆位相の第２電圧信号に変換して出力する第２増幅部と、前記第１電圧信号および前記第２電圧信号の差分信号を出力する第３増幅部と、前記基準信号に同期して前記差分信号を同期検波して、当該差分信号の正側波形のみまたは負側波形のみで構成される片極性信号を抽出する抽出部とを備え、前記処理部は、前記検査用交流信号の電圧値、および前記片極性信号に基づく電流値を算出すると共に当該電圧値および当該電流値に基づいて前記測定対象回路の抵抗値を算出する。

また、請求項３記載の抵抗測定装置は、請求項１または２記載の抵抗測定装置において、前記第１演算増幅器の後段に配設されて前記第１電圧信号に含まれる直流成分を除去する第１容量性素子と、前記第２演算増幅器の後段に配設されて前記第２電圧信号に含まれる直流成分を除去する第２容量性素子とを備えている。

また、請求項４記載の抵抗測定装置は、請求項３記載の抵抗測定装置において、前記第１電圧信号に含まれる前記検査用交流信号の高調波成分を除去する第１フィルタ部と、前記第２電圧信号に含まれる前記検査用交流信号の高調波成分を除去する第２フィルタ部とを備えている。

請求項１記載の抵抗測定装置では、検出コイルの一端が反転入力端子に接続された第１演算増幅器を有して検出コイルに流れる電流を第１電圧信号に変換して出力する第１増幅部と、検出コイルの他端が反転入力端子に接続された第２演算増幅器を有して検出コイルに流れる電流を第１電圧信号と逆位相の第２電圧信号に変換して出力する第２増幅部と、基準信号に同期して第１電圧信号および第２電圧信号を同期検波して第１電圧信号および第２電圧信号の正側波形のみで構成される正極性信号を抽出する第１抽出部と、基準信号に同期して第１電圧信号および第２電圧信号を同期検波して第１電圧信号および第２電圧信号の負側波形のみで構成される負極性信号を抽出する第２抽出部と、正極性信号および負極性信号の差分信号を出力する第３増幅部とを備えて電流測定部が構成されている。

したがって、この抵抗測定装置によれば、シングルエンドでの検出コイルの使用や、シャント抵抗の使用が回避できるため、十分な検出ゲインを維持しつつ良好な周波数特性を確保することができる。また、第２巻線の各端部に接続された第１増幅部と第２増幅部とが、検出コイルに流れる電流に基づいて、互いの位相が反転する第１電圧信号と第２電圧信号とを出力し、第３増幅部が、これらの信号に基づいて各抽出部で生成される正極性信号および負極性信号の差分信号を出力する構成のため、検出コイルに流れる電流にコモンモードノイズが重畳していたとしても、第３増幅部においてコモンモードノイズをキャンセルすることができる。また、各抽出部が、基準信号に同期して第１および第２電圧信号を同期検波して、正極性信号および負極性信号を抽出する構成のため、検出コイルの電流にノーマルモードノイズが含まれている場合でも、このノーマルモードノイズを除去することができる。

請求項２記載の抵抗測定装置では、検出コイルの一端が反転入力端子に接続された第１演算増幅器を有して検出コイルに流れる電流を第１電圧信号に変換して出力する第１増幅部と、検出コイルの他端が反転入力端子に接続された第２演算増幅器を有して検出コイルに流れる電流を第１電圧信号と逆位相の第２電圧信号に変換して出力する第２増幅部と、第１電圧信号および第２電圧信号の差分信号を出力する第３増幅部と、基準信号に同期して差分信号を同期検波して、差分信号の正側波形のみまたは負側波形のみで構成される片極性信号を抽出する抽出部とを電流測定部が構成されている。

したがって、この抵抗測定装置によれば、シングルエンドでの検出コイルの使用や、シャント抵抗の使用が回避できるため、十分な検出ゲインを維持しつつ良好な周波数特性を確保することができる。また、第２巻線の各端部に接続された第１増幅部と第２増幅部とが、検出コイルに流れる電流に基づいて、互いの位相が反転する第１電圧信号と第２電圧信号とを出力し、第３増幅部が、これらの信号の差分を差分信号として出力する構成のため、検出コイルに流れる電流にコモンモードノイズが重畳していたとしても、第３増幅部においてコモンモードノイズをキャンセルすることができる。また、抽出部が、基準信号に同期して差分信号を同期検波して、片極性信号を抽出する構成のため、検出コイルの電流にノーマルモードノイズが含まれている場合でも、このノーマルモードノイズを除去することができる。

また、請求項３記載の抵抗測定装置によれば、各演算増幅器の後段に容量性素子をそれぞれ配設したことにより、各演算増幅器のオフセット電圧がばらついていたとしても、このオフセット電圧（直流電圧）を除去することができるため、測定対象回路の抵抗値の測定精度を向上させることができる。

また、請求項４記載の抵抗測定装置によれば、第１および第２フィルタ部を配設したことにより、第１電圧信号および第２電圧信号に含まれる高調波成分を除去できるため、測定対象回路の抵抗値の測定精度を一層向上させることができる。

以下、本発明に係る抵抗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、本発明に係る抵抗測定装置１の構成について、図面を参照して説明する。

図１に示す抵抗測定装置１は、クランプ部２、およびクランプ部２とケーブル３を介して接続された装置本体部４を備え、測定対象回路５の抵抗（ループ抵抗）の抵抗値Ｒｘを測定可能に構成されている。

クランプ部２は、図１に示すように、注入クランプ部１１、検出クランプ部２１およびハウジング３１を備えて構成されている。一例として、本例では、注入クランプ部１１は、２つに分割された第１環状コア１２、および第１環状コア１２に巻回された注入コイルとしての第１巻線１３（既知のターン数：Ｎ１）を有している。また、検出クランプ部２１は、２つに分割された第２環状コア２２、および第２環状コア２２に巻回された第２巻線２３（本発明における検出コイル（既知のターン数：Ｎ２））を有している。また、注入クランプ部１１および検出クランプ部２１は、先端が開閉自在なクランプ型の樹脂製のハウジング３１に共に収容されて、このハウジング３１の開閉動作に伴い、それぞれの第１環状コア１２および第２環状コア２２が同時に開閉するように構成されている。この構成により、ハウジング３１を開状態としてその内側に測定対象回路５の一部を構成する配線５ａを導入することで、開状態となった第１環状コア１２および第２環状コア２２のそれぞれの内側にも配線５ａが導入され、この状態においてハウジング３１を閉状態とすることで、閉状態となった第１環状コア１２および第２環状コア２２によって配線５ａが同時にクランプされた状態、すなわちクランプ部２によって配線５ａがクランプされた状態となる。この場合、配線５ａは、第１環状コア１２および第２環状コア２２において１ターンの巻線として機能する。

装置本体部４は、図１に示すように、電圧注入部４１、電流測定部４２、処理部４３および出力部４４を備えている。電圧注入部４１は、Ｄ／Ａ変換部５１、電力増幅部５２および注入クランプ部１１を備えて構成されている。この場合、Ｄ／Ａ変換部５１は、処理部４３から出力された交流波形データ（本例では一定の周期Ｔで値が一巡する正弦波波形データ）Ｄｖに基づいて、図３に示すように周期Ｔの交流電圧Ｖａ（周波数ｆ（＝１／Ｔ））を生成して出力する。電力増幅部５２は、この交流電圧Ｖａを所定の増幅率で増幅して予め規定された電圧値（本例では電圧実効値）の交流電圧Ｖ１を生成すると共に、生成した交流電圧Ｖ１を注入クランプ部１１の第１巻線１３に印加する。これにより、注入クランプ部１１を介して測定対象回路５に所定の電流値（本例では電流実効値）の検査用交流信号Ｖｘが注入される。この場合、上記したように配線５ａが第１環状コア１２において１ターンの巻線として機能するため、測定対象回路５に注入される検査用交流信号Ｖｘは、その電圧値が交流電圧Ｖ１をターン数Ｎ１で除算して得られる電圧値（Ｖｘ＝Ｖ１／Ｎ１）となる。また、検査用交流信号Ｖｘは交流電圧Ｖａに基づいて生成されるため、交流電圧Ｖａと同期した信号、つまり後述する基準信号Ｓｒに同期した信号となる。検出クランプ部２１は、第２環状コア２２において配線５ａが１ターンの巻線として機能するため、測定対象回路５に流れる交流電流Ｉｘを検出して、その第２巻線２３に検出電流（本発明における検出コイルに流れる電流）Ｉ１（＝Ｉｘ／Ｎ２）を出力する。

電流測定部４２は、検出クランプ部２１、第１増幅部６１、第１バンドパスフィルタ（以下、「第１ＢＰＦ」ともいう）６２、第１切替部６３、第２増幅部６４、第２バンドパスフィルタ（以下、「第２ＢＰＦ」ともいう）６５、第２切替部６６、第３増幅部６７およびＡ／Ｄ変換部６８を備えている。この場合、第１増幅部６１は、第２巻線２３の一端に接続されて、この一端に発生する検出電流Ｉ１を第１電圧信号Ｖｂ１に変換して出力する。また、第１増幅部６１は、一例として、図２に示すように、第１演算増幅器６１ａ、抵抗６１ｂ，６１ｃ，６１ｄおよび第１コンデンサ６１ｅを備えて構成されている。この場合、第１演算増幅器６１ａは、その反転入力端子が第２巻線２３の一端に直接接続され、反転入力端子と出力端子との間に抵抗６１ｂが帰還抵抗として接続され、非反転入力端子が抵抗６１ｃを介して接地されて（基準電圧（グランド）が入力される一例）、入力した検出電流Ｉ１を電圧信号Ｖｂ（振幅が検出電流Ｉ１の電流値に比例して変化する信号）に変換して出力する。第１コンデンサ６１ｅは、本発明における第１容量性素子の一例であって、第１演算増幅器６１ａの後段に配設されて（本例では、その一端が第１演算増幅器６１ａの出力端子に直接接続されて）、電圧信号Ｖｂに含まれる直流成分を除去する。また、第１コンデンサ６１ｅは、その他端が抵抗６１ｄを介して接地されている。これにより、第１コンデンサ６１ｅにおいて直流成分が除去された電圧信号Ｖｂは、その直流レベルが接地電位（ゼロボルト）に規定されて、ゼロボルトを中心として変化する交流信号である第１電圧信号Ｖｂ１として第１増幅部６１から出力される。

第１ＢＰＦ６２は、本発明における第１フィルタ部であって、一例としてバンドパスフィルタに構成されて、入力した第１電圧信号Ｖｂ１に含まれている交流電圧Ｖａの高調波成分を除去して（フィルタリング処理して）、第１電圧信号Ｖｂ２として出力する。具体的には、第１ＢＰＦ６２は、第１電圧信号Ｖｂ１に含まれている交流電圧Ｖａの基本周波数成分（周波数ｆの成分。検査用交流信号Ｖｘの基本周波数成分でもある）を選択的に（主として）通過させることで、第１電圧信号Ｖｂ２を出力する。第１切替部６３は、本発明における第１抽出部の一例であって、第１電圧信号Ｖｂ２の正側波形および第２ＢＰＦ６５から出力される後述の第２電圧信号Ｖｃ２の正側波形で構成される脈流信号である正極性信号Ｖｄを抽出して出力する。具体的には、第１切替部６３は、例えばアナログスイッチで構成されて、処理部４３から出力される基準信号Ｓｒ（図３に示すように交流電圧Ｖａに同期し、かつデューティ比が０．５のクロック信号）に同期して、同図に示すように、第１電圧信号Ｖｂ２と第２電圧信号Ｖｃ２とを半周期ずつ切り替えて出力する（同期検波動作する）ことにより、正極性信号Ｖｄを出力する。

第２増幅部６４は、第２巻線２３の他端に接続されて、この他端に発生する検出電流Ｉ１を第２電圧信号Ｖｃ１に変換して出力する。また、第２増幅部６４は、一例として、図２に示すように、第２演算増幅器６４ａ、抵抗６４ｂ，６４ｃ，６４ｄおよび第２コンデンサ６４ｅを備えて、第１増幅部６１と同一に構成されている。この場合、第２演算増幅器６４ａは、その反転入力端子が第２巻線２３の他端に直接接続され、反転入力端子と出力端子との間に抵抗６４ｂが帰還抵抗として接続され、非反転入力端子が抵抗６４ｃを介して接地されて（基準電圧（グランド）が入力される一例）、入力した検出電流Ｉ１を電圧信号Ｖｃ（振幅が検出電流Ｉ１の電流値に比例して変化し、かつ電圧信号Ｖｂと逆極性の信号）に変換して出力する。第２コンデンサ６４ｅは、本発明における第２容量性素子の一例であって、第２演算増幅器６４ａの後段に配設されて（本例では、その一端が第２演算増幅器６４ａの出力端子に直接接続されて）、電圧信号Ｖｃに含まれる直流成分を除去する。また、第２コンデンサ６４ｅは、その他端が抵抗６４ｄを介して接地されている。これにより、第２コンデンサ６４ｅにおいて直流成分が除去された電圧信号Ｖｃは、その直流レベルが接地電位（ゼロボルト）に規定されて、ゼロボルトを中心として変化する交流信号である第２電圧信号Ｖｃ１として第２増幅部６４から出力される。ここで、第２巻線２３の他端に発生する検出電流Ｉ１は、一端に発生する検出電流Ｉ１と位相が反転したものとなる。このため、第２演算増幅器６４ａは、入力した検出電流Ｉ１を電圧信号Ｖｂと位相が反転した電圧信号Ｖｃに変換して出力する。これにより、第２増幅部６４は、ゼロボルトを中心として変化し、かつ第１電圧信号Ｖｂ１と位相が反転した交流信号である第２電圧信号Ｖｃ１を生成して出力する。

第２ＢＰＦ６５は、本発明における第２フィルタ部であって、一例として第１ＢＰＦ６２と同様のバンドパスフィルタに構成されて、入力した第２電圧信号Ｖｃ１に含まれている交流電圧Ｖａの高調波成分を除去して（フィルタリング処理して）、第２電圧信号Ｖｃ２として出力する。第２切替部６６は、本発明における第２抽出部の一例であって、第１切替部６３と同一の構成を備えて、第１電圧信号Ｖｂ２の負側波形および第２電圧信号Ｖｃ２の負側波形で構成される脈流信号である負極性信号Ｖｅを抽出して出力する。具体的には、第２切替部６６は、例えばアナログスイッチで構成されて、基準信号Ｓｒに同期して、図３に示すように、第１電圧信号Ｖｂ２と第２電圧信号Ｖｃ２とを半周期ずつ切り替えて出力する（同期検波動作する）ことにより、負極性信号Ｖｅを出力する。

第３増幅部６７は、正極性信号Ｖｄおよび負極性信号Ｖｅを入力して、これらの信号Ｖｄ，Ｖｅの差分である差分信号Ｖｆを出力する。本例では、第３増幅部６７は、一例として、図２に示すように、演算増幅器６７ａ、第１切替部６３と演算増幅器６７ａの非反転入力端子との間に接続された抵抗６７ｂ、第２切替部６６と演算増幅器６７ａの反転入力端子との間に接続された抵抗６７ｃ、演算増幅器６７ａの反転入力端子と出力端子との間に接続された抵抗６７ｄ、および演算増幅器６７ａの非反転入力端子と基準電圧（この例ではグランド）との間に接続された抵抗６７ｅとを備えて、差動増幅部として構成されている。この構成により、第３増幅部６７は、図３に示すように、正極性信号Ｖｄおよび負極性信号Ｖｅに同期する脈流信号（本例では一例として正側波形で構成される脈流信号であるが、負側波形で構成される脈流信号でもよい）である差分信号Ｖｆを、信号Ｖｄ，Ｖｅの上記差分として演算して出力する。この差分信号Ｖｆは、振幅が検出電流Ｉ１の電流値にそれぞれ比例する電圧信号Ｖｂ，Ｖｃに基づいて上記のように生成されるため、差分信号Ｖｆの振幅も検出電流Ｉ１の電流値に比例したものとなっている。Ａ／Ｄ変換部６８は、この差分信号Ｖｆをデジタルデータに変換して電流データＤｉとして出力する。したがって、Ａ／Ｄ変換部６８から出力される電流データＤｉは、検出電流Ｉ１を表すデータとなる。

処理部４３は、ＣＰＵおよびメモリ（いずれも図示せず）を備えて構成されて、抵抗測定処理を実行する。出力部４４は、一例としてモニタ装置などで構成されて、抵抗測定処理の結果を表示する。

次に、抵抗測定装置１による抵抗測定処理１００について、図４を参照して説明する。

この抵抗測定処理１００では、処理部４３は、まず、所定の周波数ｆの検査用交流信号Ｖｘを測定対象回路５に注入する注入処理を実行する（ステップ１０１）。具体的には、この注入処理において、処理部４３は、周波数ｆの交流電圧Ｖａを生成させるための交流波形データＤｖの電圧注入部４１への出力を開始する。これにより、電圧注入部４１では、Ｄ／Ａ変換部５１が、この交流波形データＤｖを交流電圧（アナログ信号）Ｖａに変換して出力し、電力増幅部５２が、この交流電圧Ｖａを交流電圧Ｖ１に増幅して注入クランプ部１１の第１巻線１３に印加する。これにより、注入クランプ部１１から測定対象回路５に検査用交流信号Ｖｘ（周波数ｆ）が注入される。このため、測定対象回路５には、検査用交流信号Ｖｘの注入に起因して、周波数ｆの交流電流Ｉｘが流れる。また、処理部４３は、交流波形データＤｖの出力開始と同時に、交流波形データＤｖの一巡するタイミングに同期し、かつ周波数がｆに規定された基準信号Ｓｒの各切替部６３，６６への出力も開始する。

この周波数ｆの検査用交流信号Ｖｘが測定対象回路５へ注入されている状態において、電流測定部４２は、交流電流Ｉｘを検出して電流データＤｉを生成する処理を実行する。具体的には、電流測定部４２では、検出クランプ部２１が、測定対象回路５に流れる交流電流Ｉｘを検出して、その第２巻線２３から検出電流Ｉ１を出力し、第１および第２増幅部６１，６４が、この検出電流Ｉ１を第１および第２電圧信号Ｖｂ１，Ｖｃ１に変換して出力する。この場合、この電流測定部４２では、従来の構成（検出コイルとしての第２巻線２３をシングルエンドで使用し、電流検出のための抵抗を直列に接続する構成）とは異なり、第２巻線２３の各端部を演算増幅器６１ａ，６４ａの反転入力端子に接続する構成としたことにより、ゲインの低下や周波数特性の劣化を招くおそれのある電流検出用の抵抗（シャント抵抗）を不要とすることができ、十分な検出ゲインを維持しつつ良好な周波数特性が確保されている。

次いで、第１および第２ＢＰＦ６２，６５が、対応する電圧信号Ｖｂ１，Ｖｃ１に含まれている高調波成分を除去して、第１および第２電圧信号Ｖｂ２，Ｖｃ２として出力し、各切替部６３，６６が、この第１および第２電圧信号Ｖｂ２，Ｖｃ２を基準信号Ｓｒに同期して切り替えることにより、正極性信号Ｖｄおよび負極性信号Ｖｅを生成して出力する。この場合、ノーマルモードノイズが検出電流Ｉ１に含まれていたとしても、各切替部６３，６６による基準信号Ｓｒに同期した各信号Ｖｂ２，Ｖｃ２に対する上記の切替動作により、このノーマルモードノイズが除去される。

続いて、第３増幅部６７が、この正極性信号Ｖｄおよび負極性信号Ｖｅの差分を演算して差分信号Ｖｆを生成し、Ａ／Ｄ変換部６８が、この差分信号Ｖｆをデジタルデータに変換して電流データＤｉとして処理部４３に出力する。この場合、電流測定部４２では、第２巻線２３の各端部に接続された第１増幅部６１と第２増幅部６４とが、それぞれが接続された第２巻線２３の端部に発生する検出電流Ｉ１に基づいて、互いの位相が反転する第１電圧信号Ｖｂ１と第２電圧信号Ｖｃ１とを出力し、第３増幅部６７が、これらの信号Ｖｂ１，Ｖｃ１に基づいて各切替部６３，６６で生成される正極性信号Ｖｄおよび負極性信号Ｖｅの差分を演算して差分信号Ｖｆを生成する。このため、検出電流Ｉ１にコモンモードノイズが重畳していたとしても、第３増幅部６７が差分演算を行うことにより、このノイズがキャンセルされる。

次いで、処理部４３は、周波数がｆのときの測定対象回路５の抵抗値Ｒｘを算出する算出処理を実行する（ステップ１０２）。具体的には、この算出処理において、処理部４３は、まず、電流データＤｉに基づいて検出電流Ｉ１の電流値（本例では電流実効値）を算出し、次いで、交流電圧Ｖ１の電圧実効値および第１巻線１３のターン数（Ｎ１）に基づいて検査用交流信号Ｖｘの電圧実効値を算出すると共に、算出した検出電流Ｉ１の電流実効値および第２巻線２３のターン数（Ｎ２）に基づいて交流電流Ｉｘの電流値（本例では電流実効値）を算出する。続いて、処理部４３は、算出した検査用交流信号Ｖｘおよび交流電流Ｉｘの各実効値に基づいて、交流電圧Ｖ１の周波数がｆのときの測定対象回路５の抵抗値Ｒｘを算出すると共に、算出した抵抗値Ｒｘを周波数ｆに対応させてメモリに記憶する。本例では一例として、処理部４３は、この抵抗値Ｒｘの算出に際して、抵抗値Ｒｘを複数回算出すると共に、これらの平均（一例として移動平均）を算出して、最終的な抵抗値Ｒｘとする。これにより、抵抗値Ｒｘの算出処理が完了する。最後に、処理部４３は、算出した抵抗値Ｒｘを出力部４４に出力させる（ステップ１０３）。これにより、抵抗測定処理が完了する。

このように、この抵抗測定装置１では、第２巻線２３の一端が反転入力端子に接続された第１演算増幅器６１ａを有して第２巻線２３に流れる電流Ｉ１を第１電圧信号Ｖｂ１に変換して出力する第１増幅部６１と、第２巻線２３の他端が反転入力端子に接続された第２演算増幅器６４ａを有して第２巻線２３に流れる電流Ｉ１を第１電圧信号Ｖｂ１と位相が反転した（第１電圧信号Ｖｂ１と逆位相の）第２電圧信号Ｖｃ１に変換して出力する第２増幅部６４と、基準信号Ｓｒに同期して第１電圧信号Ｖｂ２および第２電圧信号Ｖｃ２を同期検波して（半周期ずつ切り替えて）第１電圧信号Ｖｂ２および第２電圧信号Ｖｃ２の正側波形のみで構成される正極性信号Ｖｄを出力する第１切替部６３と、基準信号Ｓｒに同期して第１電圧信号Ｖｂ２および第２電圧信号Ｖｃ２を同期検波して（半周期ずつ切り替えて）第１電圧信号Ｖｂ２および第２電圧信号Ｖｃ２の負側波形のみで構成される負極性信号Ｖｅを出力する第２切替部６６と、正極性信号Ｖｄおよび負極性信号Ｖｅの差分を演算して差分信号Ｖｆとして出力する第３増幅部６７とを備えて電流測定部４２が構成されている。

したがって、この抵抗測定装置１によれば、シングルエンドでの第２巻線２３の使用や、シャント抵抗の使用が回避できるため、十分な検出ゲインを維持しつつ良好な周波数特性を確保することができる。また、第２巻線２３の各端部に接続された第１増幅部６１と第２増幅部６４とが、第２巻線２３に発生する検出電流Ｉ１に基づいて、互いの位相が反転する第１電圧信号Ｖｂ１と第２電圧信号Ｖｃ１とを出力し、第３増幅部６７が、これらの信号Ｖｂ１，Ｖｃ１に基づいて各切替部６３，６６で生成される正極性信号Ｖｄおよび負極性信号Ｖｅの差分を演算して差分信号Ｖｆを生成する構成のため、検出電流Ｉ１にコモンモードノイズが重畳していたとしても、第３増幅部６７での差分演算において、コモンモードノイズをキャンセルすることができる。また、各切替部６３，６６が、第１および第２電圧信号Ｖｂ２，Ｖｃ２を基準信号Ｓｒに同期して切り替えて（同期検波して）、正極性信号Ｖｄおよび負極性信号Ｖｅを生成して出力する構成のため、ノーマルモードノイズが検出電流Ｉ１に含まれている場合でも、このノーマルモードノイズを除去することができる。

また、この抵抗測定装置１によれば、各演算増幅器６１ａ，６４ａの後段にコンデンサ６１ｅ，６４ｅをそれぞれ配設したことにより、各演算増幅器６１ａ，６４ａのオフセット電圧がばらついていたとしても、このオフセット電圧（直流電圧）を除去することができるため、交流電流Ｉｘの電流実効値、ひいては抵抗値Ｒｘの測定精度を向上させることができる。

また、この抵抗測定装置１によれば、コンデンサ６１ｅ，６４ｅの各後段にＢＰＦ６２，６５をそれぞれ配設したことにより、第１電圧信号Ｖｂ１および第２電圧信号Ｖｃ１に含まれる高調波成分を除去できるため、交流電流Ｉｘの電流実効値、ひいては抵抗値Ｒｘの測定精度を一層向上させることができる。

なお、本発明は、上記の構成に限定されない。例えば、上記の構成では、電流測定部４２を２つの切替部６３，６６を有する構成としたが、図５に示す抵抗測定装置１Ａの電流測定部４２Ａのように、１つの切替部６９を有する構成を採用することもできる。以下、抵抗測定装置１Ａについて、図５〜図７を参照して説明する。なお、抵抗測定装置１Ａは、電流測定部４２Ａの第３増幅部６７および切替部６９以外の構成については抵抗測定装置１と同一に構成されている。このため、同一の構成については同一の符号を付して重複する説明を省略し、相違する電流測定部４２Ａの構成についてのみ説明する。

電流測定部４２Ａは、検出クランプ部２１、第１増幅部６１、第１ＢＰＦ６２、第２増幅部６４、第２ＢＰＦ６５、第３増幅部６７、切替部６９およびＡ／Ｄ変換部６８を備えている。第３増幅部６７は、第１ＢＰＦ６２から出力される第１電圧信号Ｖｂ２と第２ＢＰＦ６５から出力される第２電圧信号Ｖｃ２とを入力して、これらの信号Ｖｂ２，Ｖｃ２の差分信号Ｖｇを出力する。本例では、第３増幅部６７は、一例として、図６に示すように、抵抗測定装置１と同じ差動増幅部として構成されている。この構成により、第３増幅部６７は、図７に示すように、第１電圧信号Ｖｂ２と第２電圧信号Ｖｃ２の差分を検出して、差分信号Ｖｇとして出力する。この差分信号Ｖｇは、その振幅が検出電流Ｉ１の電流値に比例する交流信号となる。

切替部６９は、本発明における抽出部の一例であって、基準信号Ｓｒに同期して差分信号Ｖｇを同期検波して、差分信号Ｖｇの正側波形のみまたは負側波形のみ（本例では、図７に示すように一例として正側波形のみ）で構成される片極性信号Ｖｈを抽出して出力する。具体的には、切替部６９は、例えばアナログスイッチで構成されて、処理部４３から出力される基準信号Ｓｒに同期して、同図に示すように、差分信号Ｖｇと基準電圧（グランド電位）とを半周期ずつ切り替えて出力する（同期検波動作する）ことにより、正極性信号である片極性信号Ｖｈを出力する。Ａ／Ｄ変換部６８は、この片極性信号Ｖｈをデジタルデータに変換して電流データＤｉとして出力する。この場合、この電流データＤｉは、検出電流Ｉ１を表すデータとなる。

したがって、この抵抗測定装置１Ａにおいても、抵抗測定装置１と同様にして、処理部４３が、電流データＤｉに基づいて検出電流Ｉ１の電流値（本例では電流実効値）を算出し、次いで、交流電圧Ｖ１の電圧実効値および第１巻線１３のターン数（Ｎ１）に基づいて検査用交流信号Ｖｘの電圧実効値を算出すると共に、算出した検出電流Ｉ１の電流実効値および第２巻線２３のターン数（Ｎ２）に基づいて交流電流Ｉｘの電流値（本例では電流実効値）を算出し、最後に、これら検査用交流信号Ｖｘおよび交流電流Ｉｘの各実効値に基づいて測定対象回路５の抵抗値Ｒｘを算出することができる。また、この抵抗測定装置１Ａも、抵抗測定装置１と同様にして、シングルエンドでの第２巻線２３の使用や、シャント抵抗の使用が回避できるため、十分な検出ゲインを維持しつつ良好な周波数特性を確保することができる。また、第３増幅部６７が第１ＢＰＦ６２から出力される第１電圧信号Ｖｂ２と第２ＢＰＦ６５から出力される第２電圧信号Ｖｃ２との差分信号Ｖｇを算出して出力する構成のため、検出電流Ｉ１にコモンモードノイズが重畳していたとしても、第３増幅部６７での差分演算において、コモンモードノイズをキャンセルすることができる。また、切替部６９が差分信号Ｖｇを同期検波する構成のため、ノーマルモードノイズが検出電流Ｉ１に含まれている場合でも、このノーマルモードノイズを除去することができる。

また、例えば、上記の抵抗測定装置１，１Ａでは、各演算増幅器６１ａ，６４ａの後段にコンデンサ６１ｅ，６４ｅをそれぞれ配設しているが、各演算増幅器６１ａ，６４ａのオフセット電圧が極めて小さなときには、コンデンサ６１ｅ，６４ｅを配設しない構成を採用することもできる。この構成では、各抵抗６１ｄ，６４ｄについても不要とすることができる。また、抵抗値Ｒｘの測定精度の向上のために第１および第２ＢＰＦ６２，６５を使用する構成について上記したが、必要とされる測定精度が確保できるときには、第１および第２ＢＰＦ６２，６５を配設しない構成を採用することもできる。また、本発明における抽出部の一例として、各切替部６３，６６や、切替部６９を使用した例について上記したが、乗算器を使用して同期検波する構成を採用することもできる。また、検査用交流信号Ｖｘの電圧値としての電圧実効値と交流電流Ｉｘの電流値としての電流実効値とに基づいて抵抗値Ｒｘを算出する例について上記したが、電圧値は電圧実効値に限定されるものではなく、また電流値も電流実効値に限定されるものではない。具体的には、検査用交流信号Ｖｘの電圧値としての電圧平均値と交流電流Ｉｘの電流値としての電流平均値とに基づいて抵抗値Ｒｘを算出する構成や、検査用交流信号Ｖｘの電圧値としてのピークｔｏピーク値（電圧振幅）と交流電流Ｉｘの電流値としてのピークｔｏピーク値（電流振幅）とに基づいて抵抗値Ｒｘを算出する構成や、検査用交流信号Ｖｘの電圧値としての電圧ピーク値と交流電流Ｉｘの電流値としての電流ピーク値とに基づいて抵抗値Ｒｘを算出する構成を採用することもできる。

抵抗測定装置１の構成を示す構成図である。 Ａ／Ｄ変換部６８を除く電流測定部４２の回路図である。 電流測定部４２の動作を説明するための波形図である。 抵抗測定装置１による抵抗測定処理を説明するためのフローチャートである。 抵抗測定装置１Ａの構成を示す構成図である。 Ａ／Ｄ変換部６８を除く電流測定部４２Ａの回路図である。 電流測定部４２Ａの動作を説明するための波形図である。

符号の説明

１，１Ａ 抵抗測定装置
５ 測定対象回路
２３ 第２巻線（検出コイル）
４１ 電圧注入部
４２，４２Ａ 電流測定部
４３ 処理部
６１ 第１増幅部
６２ 第１ＢＰＦ
６３ 第１切替部
６４ 第２増幅部
６５ 第２ＢＰＦ
６６ 第２切替部
６７ 第３増幅部
６９ 切替部
Ｉｘ 交流電流
Ｒｘ 抵抗
Ｓｒ 基準信号
Ｖｂ１，Ｖｂ２ 第１電圧信号
Ｖｃ１，Ｖｃ２ 第２電圧信号
Ｖｄ 正極性信号
Ｖｅ 負極性信号
Ｖｆ，Ｖｇ 差分信号
Ｖｈ 片極性信号
Ｖｘ 検査用交流信号

Claims (4)

1. 測定対象回路に検査用交流信号を注入する電圧注入部と、前記検査用交流信号の注入に起因して前記測定対象回路に流れる交流電流を検出コイルで検出して測定する電流測定部と、前記注入された検査用交流信号および前記測定された交流電流に基づいて前記測定対象回路の抵抗値を算出する処理部とを備えた抵抗測定装置であって、
   前記電圧注入部は、基準信号に同期した前記検査用交流信号を生成し、
   前記電流測定部は、
   反転入力端子に前記検出コイルの一端が接続されると共に非反転入力端子に基準電圧が入力された第１演算増幅器を少なくとも有して、当該検出コイルに流れる電流を第１電圧信号に変換して出力する第１増幅部と、
   反転入力端子に前記検出コイルの他端が接続されると共に非反転入力端子に前記基準電圧が入力された第２演算増幅器を少なくとも有して、当該検出コイルに流れる電流を前記第１電圧信号と逆位相の第２電圧信号に変換して出力する第２増幅部と、
   前記基準信号に同期して前記第１電圧信号および前記第２電圧信号を同期検波して、当該第１電圧信号および当該第２電圧信号のうちの正側波形のみで構成される正極性信号を抽出する第１抽出部と、
   前記基準信号に同期して前記第１電圧信号および前記第２電圧信号を同期検波して、当該第１電圧信号および当該第２電圧信号のうちの負側波形のみで構成される負極性信号を抽出する第２抽出部と、
   前記正極性信号および前記負極性信号の差分信号を出力する第３増幅部とを備え、
   前記処理部は、前記検査用交流信号の電圧値、および前記差分信号に基づく電流値を算出すると共に当該電圧値および当該電流値に基づいて前記測定対象回路の抵抗値を算出する抵抗測定装置。
2. 測定対象回路に検査用交流信号を注入する電圧注入部と、前記検査用交流信号の注入に起因して前記測定対象回路に流れる交流電流を検出コイルで検出して測定する電流測定部と、前記注入された検査用交流信号および前記測定された交流電流に基づいて前記測定対象回路の抵抗値を算出する処理部とを備えた抵抗測定装置であって、
   前記電圧注入部は、基準信号に同期した前記検査用交流信号を生成し、
   前記電流測定部は、
   反転入力端子に前記検出コイルの一端が接続されると共に非反転入力端子に基準電圧が入力された第１演算増幅器を少なくとも有して、当該検出コイルに流れる電流を第１電圧信号に変換して出力する第１増幅部と、
   反転入力端子に前記検出コイルの他端が接続されると共に非反転入力端子に前記基準電圧が入力された第２演算増幅器を少なくとも有して、当該検出コイルに流れる電流を前記第１電圧信号と逆位相の第２電圧信号に変換して出力する第２増幅部と、
   前記第１電圧信号および前記第２電圧信号の差分信号を出力する第３増幅部と、
   前記基準信号に同期して前記差分信号を同期検波して、当該差分信号の正側波形のみまたは負側波形のみで構成される片極性信号を抽出する抽出部とを備え、
   前記処理部は、前記検査用交流信号の電圧値、および前記片極性信号に基づく電流値を算出すると共に当該電圧値および当該電流値に基づいて前記測定対象回路の抵抗値を算出する抵抗測定装置。
3. 前記第１演算増幅器の後段に配設されて前記第１電圧信号に含まれる直流成分を除去する第１容量性素子と、
   前記第２演算増幅器の後段に配設されて前記第２電圧信号に含まれる直流成分を除去する第２容量性素子とを備えている請求項１または２記載の抵抗測定装置。
4. 前記第１電圧信号に含まれる前記検査用交流信号の高調波成分を除去する第１フィルタ部と、
   前記第２電圧信号に含まれる前記検査用交流信号の高調波成分を除去する第２フィルタ部とを備えている請求項３記載の抵抗測定装置。

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