JP2014010073A - 劣化検査装置および劣化検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バリスタおよびリレーなどの電気部品が劣化したか否かを高精度に判定することができる劣化検査装置および方法を提供する。
【解決手段】劣化検査装置１において、信号印加部１０は、波高値を切り換えながら基本波の正弦波信号を生成し、各波高値を有する基本波の正弦波信号を電気部品ＺＴに印加する。信号検出部２０は、各波高値を有する基本波の正弦波信号の印加によって電気部品ＺＴに生じる電圧信号を検出し、検出した電圧信号の高調波成分を抽出する。劣化判定部３０は、参照用の電気部品と検査用の電気部品の各々について、所定の範囲内の各波高値に対して得られた高調波成分を積算する。そして、劣化判定部３０は、参照用の電気部品についての積算結果と検査用の電気部品についての積算結果との差が所定の閾値を超えている場合に異常と判定する。
【選択図】図１

Description

この発明は、電気部品の劣化を検査する劣化検査装置および劣化検査方法に関し、たとえば、バリスタまたはリレーなどの電気部品の検査に好適に用いられるものである。

ダイオード、ＦＥＴ、およびバリスタなどの電気素子ならびにリレーなどに使われている電気接点において、酸化膜などの絶縁薄膜に起因する不具合の発生が多数報告されている。たとえば、バリスタは絶縁性薄膜で囲まれた多数の結晶粒で形成されており、劣化によって絶縁性薄膜が破壊される。電気接点の場合には、劣化によって絶縁性薄膜に起因する抵抗が増加する。

従来、これらの絶縁性薄膜の抵抗を検出する方法として、抵抗性漏れ電流を測定する方法が知られている。この方法は、絶縁性薄膜を通過する電流を測定するものである。絶縁性薄膜に交流電圧を印加したときに発生する抵抗性漏れ電流には高調波成分を含むことが良く知られている。これまで、この高調波成分を利用した電気部品の劣化検出方法がいくつか提案されている。

たとえば、Hajek等の文献（非特許文献１）は、絶縁性薄膜に発生した電圧の高調波成分を測定する装置を開示する。この測定装置において、周波数ｆ１の正弦波はローパスフィルタを通して、第１のインピーダンス変換トランスに印加される。第１のインピーダンス変換トランスは、評価サンプルのインピーダンスに整合するようにインピーダンスを変換するものである。周波数ｆ１の正弦波の印加によって評価サンプルで発生した電圧は第２のインピーダンス変換トランスでインピーダンス変換され、ハイパスフィルタへ入力される。ハイパスフィルタを通過した信号は、バンドパスフィルタによって３×ｆ１近傍の周波数成分のみが選択される。バンドパスフィルタを通過した信号は、アンプで増幅された後、検出器によって第３高調波として検出される。この文献では、所定の電圧で測定したときの第３高調波の値を劣化前と劣化後とで比較することによって、劣化の程度が評価される。

小宮らの文献（非特許文献２）は、バリスタの劣化検出方法について開示する。具体的にこの文献の方法では、バリスタに流れる全電流をパソコンを使ってフーリエ級数に展開し、その第３高調波成分の位相から線路電圧の位相を求め、これを利用して抵抗性電流の基本波成分の大きさを計算してバリスタの劣化が検出される。

Hajek. K. and Sikula. J., "Testing of Low-Current Contacts Quality and Reliability by Using Third Harmonic Distortion", Proceedings of the Forty-Ninth IEEE Holm Conference on Electrical Contacts, pp.211-213, 2003 小宮 他２名、「調和解析によるバリスタの劣化検出」、T.IEE Japan（電学論Ａ）、Vol.199-A、No.5、pp.574-579、1999

上記のHajek等の文献（非特許文献１）に記載された劣化検査装置は、ある入力条件での高調波成分の電圧値を測定し、その電圧の変化を正常品と比較して劣化程度を判断する。このため、評価サンプルにばらつきがある場合は劣化判定の精度が悪いという問題がある。小宮らの文献（非特許文献２）に記載された方法も同様に、評価サンプルにばらつきがある場合は劣化判定の精度が悪くなる。

この発明は上記の問題点を考慮してなされたものであり、その目的は、バリスタおよびリレーなどの電気部品が劣化したか否かを高精度に判定することができる劣化検査装置および方法を提供することである。なお、その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

一実施の形態による電気部品の劣化検査装置は、信号印加部と信号検出部と劣化判定部とを含む。信号印加部は、波高値を切り換えながら基本波の正弦波信号を生成し、各波高値を有する基本波の正弦波信号を電気部品に印加する。信号検出部は、各波高値を有する基本波の正弦波信号の印加によって電気部品に生じる電圧信号を検出し、検出した電圧信号の高調波成分を抽出する。劣化判定部は、参照用の電気部品と検査用の電気部品の各々について、所定の範囲内の各波高値に対して得られた高調波成分を積算する。そして、劣化判定部は、参照用の電気部品についての積算結果と検査用の電気部品についての積算結果との差が所定の閾値を超えている場合に異常と判定する。

上記の実施の形態によれば、電気部品が劣化したか否かを高精度に判定することができる。

一実施の形態による劣化検査装置１の構成を示すブロック図である。 電気部品ＺＴの等価回路図である。 電気部品ＺＴに生じる電流信号および電圧信号の基本波成分についてのベクトル図である。 図１の劣化検査装置１によってバリスタを測定した結果を示す図である。 図４の測定結果においてロックインアンプの出力電圧を積算した結果を示す図である。 図１の劣化検査装置１を用いた電気部品の劣化検査手順を示すフローチャートである。 劣化判定方法の第１の変形例を説明するための図である。 劣化判定方法の第２の変形例を説明するための図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰返さない。

図１は、一実施の形態による劣化検査装置１の構成を示すブロック図である。図１を参照して、劣化検査装置１は、電気部品ＺＴの非線形抵抗の変化を利用して劣化の程度を検出する。電気部品ＺＴは、たとえば、バリスタまたはリレーなどの電気接点である。これらの電気部品ＺＴの非線形抵抗は劣化の進行に伴って変化（増加または減少）する。

［劣化検査装置１の概略構成］
図１の劣化検査装置１は、大別すると、信号印加部１０と、信号検出部２０と、劣化判定部３０とを含む。

信号印加部１０は、基本周波数ｆ１の正弦波信号を生成し、生成した基本周波数ｆ１の正弦波信号を評価用の電気部品ＺＴに印加する。信号印加部１０によって生成される正弦波信号の波高値は切替え可能であり、信号印加部１０は、波高値を切り換えながら（通常、徐々に増加させながら）各波高値を有する基本周波数ｆ１の正弦波信号を評価用の電気部品ＺＴに印加する。

信号検出部２０は、各波高値を有する基本周波数ｆ１の正弦波信号の印加によって電気部品ＺＴに生じる電圧信号を検出し、検出した電圧信号の高調波成分（具体的には、３次高調波成分）を抽出する。

劣化判定部３０は、参照用の正常な電気部品ＺＴと検査用の電気部品ＺＴの各々について、所定の範囲内の各波高値を有する基本周波数ｆ１の正弦波信号の印加によって得られた高調波成分を積算する。そして、劣化判定部３０は、参照用の電気部品ＺＴについての積算結果と検査用の電気部品ＺＴについての積算結果との差が所定の閾値を超えている場合に異常と判定する。

［劣化検査装置１の詳細な構成］
より詳細には、信号印加部１０は、波高値を切替え可能な発振器（交流信号発生装置）１１と、ローパスフィルタ（ＬＰ：Low Pass filter）１２と、インピーダンス整合用のトランス１３と、抵抗素子１４とを含む。発振器１１の周波数ｆ１は、たとえば、１０ｋＨｚである。発振器１１から出力された正弦波信号は、ローパスフィルタ１２を介してトランス１３の一次側に入力される。ローパスフィルタ１２の通過帯域の上限は、基本周波数ｆ１の正弦波信号が減衰無しでローパスフィルタ１２を通過するように、たとえば、基本周波数ｆ１と第２高調波の周波数２×ｆ１との間に設定される。

トランス１３の二次側には、抵抗素子１４と評価用の電気部品ＺＴとが直列に接続される。通常、トランス１３の一次巻線と二次巻線との巻数比は、ｎ１を１より大きい数としてｎ１：１であり、トランス１３によって正弦波信号がより小さな振幅の正弦波信号に変換される。変換後の基本波の正弦波信号は、抵抗素子１４を介して電気部品ＺＴに入力される。すなわち、図１に示すように、トランス１３の２次側のノードＮ３と接地ノードＧＮＤとの間の電圧を分圧した電圧が電気部品ＺＴに印加される。

信号検出部２０は、インピーダンス整合用のトランス２１と、ハイパスフィルタ（ＨＰ：High Pass filter）２２と、バンドパスフィルタ（ＢＰ：Band Pass filter）２３と、ロックインアンプ２４と、位相差検出部２５と、発振器（参照波発生部）２６とを含む。トランス２１の一次側には評価用の電気部品ＺＴが接続される。トランス２１の一次巻線と二次巻線との巻数比は、ｎ２を１より大きい数として１：ｎ２であり、トランス２１によって電気部品ＺＴに生じた電圧信号はより大きな振幅の電圧信号に変換される。

トランス２１の二次電圧（出力電圧）は、ハイパスフィルタ２２およびバンドパスフィルタ２３をこの順に通過し、第１の入力信号としてロックインアンプ２４に入力される。ハイパスフィルタ２２の通過帯域の下限は、基本周波数ｆ１の正弦波信号がハイパスフィルタ２２を通過せず、第３高調波（３×ｆ１）の正弦波信号が減衰無しでハイパスフィルタ２２を通過するように、たとえば、第２高調波の周波数２×ｆ１と第３高調波の周波数３×ｆ１との間に設定される。バンドパスフィルタ２３の通過帯域は、第３高調波の周波数３×ｆ１の近傍に設定される。

なお、トランス２１の出力電圧がハイパスフィルタ２２の入力インピーダンスの影響を受けないように、トランス２１の２次側とハイパスフィルタ２２との間に、ボルテッジフォロアなどのインピーダンス変換器を設けることが望ましい。

発振器２６は、第３高調波（周波数：３×ｆ１）の正弦波信号を生成する。生成された第３高調波の正弦波信号の位相は、トランス２１の出力電圧（ノードＮ２の電圧）の基本波成分の位相に基づいて設定される。トランス２１とハイパスフィルタ２２との間にインピーダンス変換器を設けた場合には、インピーダンス変換器の出力電圧に基づいて位相が設定される。

具体的に、トランス２１の出力電圧（ノードＮ２の電圧）の基本波成分の位相をθｅとすると、発振器２６から出力された第３高調波の正弦波信号の位相は、３×θｅ＋πに設定される（πは円周率）。なお、基本波と第３高調波とは位相がπだけずれている点に注意する必要がある（たとえば、小宮らの文献（非特許文献２）の図２を参照）。

発振器２６で生成された第３高調波の正弦波信号は、第２の入力信号としてロックインアンプ２４に入力される。ロックインアンプ２４は、上記の第１および第２の入力信号を掛け合わせた信号の直流成分を出力する。これによって、ロックインアンプ２４は、基本波の正弦波信号の印加によって電気部品ＺＴに生じた電圧信号のうち抵抗性漏れ電流と同位相の第３高調波成分を抽出する。以下、上記の手順によって、抵抗性漏れ電流と同位相の高調波成分が精度良く抽出できる原理について説明する。

図２は、電気部品ＺＴの等価回路図である。図３は、電気部品ＺＴに生じる電流信号および電圧信号の基本波成分についてのベクトル図である。

図２、図３を参照して、一般に、電気部品ＺＴに３次高調波成分が含まれる理由は、酸化膜や硫化膜などを通して電流が流れるからである。したがって、電気部品ＺＴは等価的にキャパシタンスＣｖと非線形抵抗Ｒｖとの並列接続として表わすことができる。図２において、非線形抵抗Ｒｖを流れる抵抗性漏れ電流の基本波成分をＩｒとし、キャパシタンスＣｖを流れる容量性漏れ電流の基本波成分をＩｃとする。そうすると、図３に示すように、抵抗素子１４に流れる全漏れ電流の基本波成分ＩｔはＩｒとＩｃとのベクトル和になる。なお、全漏れ電流の第３高調波成分は抵抗性電流のみである。

電気部品ＺＴに流れる全漏れ電流を測定すると、キャパシタンスＣｖと非線形抵抗Ｒｖとの合成インピーダンスを流れる電流を検出することになり、抵抗性漏れ電流の大きさを厳密に検出したことにはならない。そこで、この実施の形態では、電気部品ＺＴに生じる電圧の位相が抵抗性漏れ電流の位相に等しいことを利用して、電気部品ＺＴに生じる電圧の第３高調波成分を抽出している。なお、電気部品ＺＴに生じる電圧の基本波成分Ｖｏｕｔの位相θｒは、抵抗素子１４に生じる電圧の基本波成分Ｖｔの位相θｔと異なり、ノードＮ３と接地ノードＧＮＤとの間に入力される正弦波信号Ｖｉｎの位相θｉｎとも異なる。

ここで、ロックインアンプによって第３高調波成分を抽出する際には、測定回路に付随する寄生容量および寄生インダクタンスによって、電気部品ＺＴに生じた電圧信号の位相がロックインアンプ２４に入力されるまでに変化する点に注意する必要がある。特に、図１の測定回路の場合には、トランス２１による位相変化に注意する必要がある。このため、発振器２６で発生する第３高調波の正弦波信号の位相は、トランス２１の出力電圧（ノードＮ２の電圧）の基本波成分の位相θｅに基づいて設定される。電気部品ＺＴに生じる電圧（ノードＮ１における電圧）の大きさよりもトランス２１の出力電圧の大きさのほうが大きいので、基本波成分の位相の検出が容易になるというメリットもある。

具体的に、トランス２１の出力電圧（ノードＮ２の電圧）の基本波成分を、
Ｖｅ×sin（2π×f1×t＋θe） …(1)
とすると、発振器２６によって生成される第３高調波の正弦波信号は、
Ｖｏ×sin（3×2π×f1×t＋3×θe＋π） …(2)
と表わされる。ただし、Ｖｅ，Ｖｏは信号強度（振幅）、ｔは時間を表わす。

再び図１を参照して、劣化判定部３０は、積分器３１と記憶装置３２と比較器３３とを含む。積分器３１は、まず、参照用の正常な電気部品ＺＴについて、所定の範囲内の各波高値を有する基本周波数ｆ１の正弦波信号の印加によって検出された高調波成分を積算する。積算結果は記憶装置３２に記憶される。次に、積分器３１は、検査用の電気部品ＺＴについて、所定の範囲内の各波高値を有する基本周波数ｆ１の正弦波信号の印加によって検出された高調波成分を積算する。劣化判定部３０は、検査用の電気部品ＺＴについての積算結果を記憶装置３２に予め記憶されている参照用の電気部品ＺＴについての積算結果と比較し、両者の積算結果の差が所定の閾値を超えている場合に異常と判定する。

劣化判定部３０を構成する積分器３１および比較器３３の機能は、単独の部品によって実現してもよいし、コンピュータによって実現してもよい。後者の場合、ロックインアンプ２４の出力はＡＤ（Analog-to-Digital）変換器によってデジタル値に変換されてコンピュータに取り込まれる。

［劣化検査装置１の動作］
次に、上記の構成の劣化検査装置１の動作を、信号の流れに沿って説明する。まず、発振器１１は、周波数ｆ１の正弦波信号を発生する。発生した正弦波信号は、ローパスフィルタ１２を通過し、インピーダンス変換用のトランス１３で評価用の電気部品ＺＴのインピーダンスに整合するようにその波高値が調整される。基本周波数ｆ１の正弦波信号の印加によって評価用の電気部品ＺＴから出力された電圧信号は、インピーダンス変換用のトランス２１でその波高値が拡大された後、ハイパスフィルタ２２へ入力される。ハイパスフィルタ２２を通過した電圧信号のうち第３高調波（周波数：３×ｆ１）近傍の周波数成分が、バンドパスフィルタ２３を通過する。

ロックインアンプ２４は、バンドパスフィルタ２３を通過した信号のうち、発振器２６で生成した第３高調波の正弦波信号と同期した成分の波高値を検出する。ここで、抵抗性漏れ電流の波高値の変化を正確に検出するために、発振器２６で発生する信号の位相は、トランス２１の出力電圧の基本波成分の位相に基づいて設定される（トランス２１の出力電圧（ノードＮ２の電圧）の基本波成分の位相をθｅとすると、３×θｅ＋πに設定される）。これにより、ロックインアンプ２４は、抵抗性漏れ電流と同位相の第３高調波成分の波高値を正確に測定することができる。

上記の手順は、発振器１１で発生する周波数ｆ１の波高値を切替えながら（徐々に増加させながら）繰り返し実行される。積分器３１は、各波高値に対するロックインアンプ２４の出力電圧を積算する。比較器３３は、積分器３１の積算結果と、予め測定し記憶装置３２に記憶されている参照用の正常な電気部品ＺＴについての積算結果とを比較し、評価用の電気部品ＺＴの劣化の程度を判定する。

［劣化検査装置１による測定例］
以下、上記の劣化検査装置１によって電気部品ＺＴとしてバリスタを測定した結果について説明する。

図４は、図１の劣化検査装置１によってバリスタを測定した結果を示す図である。図４のグラフは、図１の発振器１１で生成した入力電圧（周波数ｆ１）の波高値と、ロックインアンプ２４の出力電圧との関係を示す。曲線Ａは劣化したサンプルについての測定結果であり、曲線Ｂは劣化前のサンプル（正常品）についての測定結果である。劣化前のサンプルＢおよび劣化後のサンプルＡのいずれについても入力電圧が増加するほどロックインアンプの出力電圧（すなわち、３次高調波電圧）が増加する。さらに、劣化したサンプルＡは、入力電圧の波高値が比較的低い領域においても、抵抗性漏れ電流に起因して３次高調波電圧が増加している。

サンプルごとの特性ばらつきのために、図４のグラフを単純に比較するだけでは、劣化したか否かの判定が困難である。たとえば、入力電圧の波高値がＶｉｎ１のときには、劣化前のサンプルＢと劣化後のサンプルＡとで、ロックインアンプの出力電圧にほとんど差がない。

図５は、図４の測定結果においてロックインアンプの出力電圧を積算した結果を示す図である。図５のグラフにおいて、たとえば、入力電圧の波高値がある値Ｖｉｎ１の場合には、波高値の最小値からＶｉｎ１までの範囲において得られたロックインアンプの出力電圧が積算される。積算結果（劣化前のサンプルＢの場合に積算値ＩＬ１、劣化後のサンプルＡの場合に積算値ＩＬ２）は、波高値Ｖｉｎ１に対応する点としてプロットされている。

図５に示すように、劣化前の正常サンプルＢの積算値ＩＬ１と劣化後のサンプルＡの積算値ＩＬ２との差を閾値ＴＨと比較することによって、劣化したか否かの判定が正確に行なえる。

閾値ＴＨは、複数の正常品の測定結果を用いることによって統計的に決めることができる。たとえば、複数の正常品について、波高値Ｖｉｎ１までの範囲においてロックインアンプの出力電圧を積算し、これらの積算結果の標準偏差をσとする。この場合、閾値ＴＨを３σと設定することができ、±３σから外れたサンプルが不良品と判断される。

［劣化検査手順を示すフローチャート］
図６は、図１の劣化検査装置１を用いた電気部品の劣化検査手順を示すフローチャートである。以下、図１、図６を参照してこれまでの説明を総括する。

まず、発振器１１によって生成される基本波の正弦波信号の波高値が設定される（ステップＳ１０１）。通常、波高値の初期値は、波高値を変化させる範囲の最小値に設定される。発振器１１によって生成された基本波の正弦波信号は参照用の正常な電気部品ＺＴに印加され、電気部品ＺＴに生じた電圧の第３高調波成分がロックインアンプ２４によって検出される（ステップＳ１０２）。以上のステップＳ１０１，Ｓ１０２は、発振器１１の生成する正弦波信号の波高値を切替えながら（徐々に増加させながら）繰り返される（ステップＳ１０３でＹＥＳ）。この場合、ロックインアンプの応答速度よりも緩やかな変化率で波高値を連続的に変化させるようにしてもよい。

所定範囲内の各波高値に対する測定が完了すると（ステップＳ１０３でＮＯ）、積分器３１は、所定範囲内の各波高値に対して得られたロックインアンプ２４の出力電圧（第３高調波成分）を積算する。積算結果は、検査用のサンプルとの比較のために記憶装置３２に記憶される（ステップＳ１０４）。なお、複数の正常品について上記のステップＳ１０１〜Ｓ１０４を実行することによって積算結果の平均値を算出し、算出した平均値を検査用のサンプルとの比較に用いたほうが望ましい。

次に検査用のサンプルについての測定が実行される。上記と同様に、まず、発振器１１によって生成される基本波の正弦波信号の波高値が設定される（ステップＳ１０５）。通常、波高値の初期値は、波高値を変化させる範囲の最小値に設定される。発振器１１によって生成された基本波の正弦波信号は検査用の電気部品ＺＴに印加され、電気部品ＺＴに生じた電圧の第３高調波成分がロックインアンプ２４によって検出される（ステップＳ１０６）。以上のステップＳ１０５，Ｓ１０６は、発振器１１の生成する正弦波信号の波高値を切替えながら（徐々に増加させながら）繰り返される（ステップＳ１０７でＹＥＳ）。

所定範囲内の各波高値に対する測定が完了すると（ステップＳ１０７でＮＯ）、積分器３１は、所定範囲内の各波高値に対して得られたロックインアンプ２４の出力電圧（第３高調波成分）を積算する（ステップＳ１０８）。比較器３３は、検査用の電気部品ＺＴについての積算結果と、記憶装置３２に記憶されている参照用の電気部品ＺＴ（正常品）についての積算結果（の平均値）との差を所定の閾値と比較する。比較器３３は、検査用部品と参照用部品との積算結果の差が閾値を超えている場合に検査用の電気部品が劣化したと判定する。

［劣化判定方法の変形例］
図５で説明したロックインアンプの出力電圧の積算値を利用する方法とは異なる方法で電気部品ＺＴの劣化判定を行なうことができる。以下、具体的に説明する。

図７は、劣化判定方法の第１の変形例を説明するための図である。図４のグラフにおいて、互いに隣接する入力電圧の波高値を順にＶｉｎ１，Ｖｉｎ２としたとき、各波高値にそれぞれ対応するロックインアンプの出力電圧をＶｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２とする。図７の縦軸には、（Ｖｏｕｔ２−Ｖｏｕｔ１）／ΔＶｉｎが示されている（「差分商」と称する）。ΔＶｉｎは隣接するデータの電圧差（ΔＶｉｎ＝Ｖｉｎ２−Ｖｉｎ１）である。図７に示すように、入力電圧の波高値が比較的低い範囲では、劣化したサンプルＡの出力電圧の差分商のほうが、正常なサンプルＢの出力電圧の差分商よりも大きくなる。したがって、この特徴を利用してサンプルが劣化したか否かを判定することができる。

図８は、劣化判定方法の第２の変形例を説明するための図である。図８のグラフは、図４のグラフを書き換えたものである。すなわち、図８の横軸には、正常品Ｂのロックインアンプの出力電圧が示され、図８の縦軸は、検査用サンプルＡおよび正常品Ｂの両方のロックインアンプの出力電圧が示される。

図８を参照して、検査用サンプルＡが劣化していない場合は、検査用サンプルＡのグラフと正常品Ｂのグラフが一致する（検査用サンプルＡのグラフは原点を通る直線のグラフになる）。検査用サンプルＡの劣化の程度は、検査用サンプルＡのグラフと正常品Ｂのグラフとの離れ具合によって評価される。具体的には、図８において検査用サンプルＡのグラフと正常品Ｂのグラフの縦軸方向の差をδとしたとき、この離れ具合は各点におけるδの２乗で評価できる。たとえば、図８の各点での縦軸方向の差をδとし、常用対数をｌｏｇとしたとき、次式のηの値：
η＝１０×ｌｏｇ（１／（δの２乗の和）） …(3)
を計算する。検査用サンプルＡのグラフと正常品Ｂのグラフとのずれが小さいほど、すなわちδの２乗の和が小さいほど、ηが大きくなる。したがって、ηの値が小さいほどサンプルの劣化が進行していると判定する。上記において劣化したか否かを判定するために用いる、傾きの程度の閾値およびηの値の閾値は評価するサンプルごとに決定される。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 劣化検査装置、１０ 信号印加部、１１，２６ 発振器、１２ ローパスフィルタ、１３，２１ トランス、１４ 抵抗素子、２０ 信号検出部、２２ ハイパスフィルタ、２３ バンドパスフィルタ、２４ ロックインアンプ、３０ 劣化判定部、３１ 積分器、３２ 記憶装置、３３ 比較器、ＺＴ 電気部品、ｆ１ 基本周波数。

Claims (5)

1. 電気部品の劣化を検査する劣化検査装置であって、
   前記電気部品の非線形抵抗は劣化の進行に伴って増加または減少し、
   波高値を切り換えながら基本波の正弦波信号を生成し、各波高値を有する前記基本波の正弦波信号を前記電気部品に印加する信号印加部と、
   各波高値を有する前記基本波の正弦波信号の印加によって前記電気部品に生じる電圧信号を検出し、検出した電圧信号の高調波成分を抽出する信号検出部と、
   参照用の電気部品と検査用の電気部品の各々について、所定の範囲内の各波高値に対して得られた前記高調波成分を積算し、前記参照用の電気部品についての積算結果と前記検査用の電気部品についての積算結果との差が所定の閾値を超えている場合に異常と判定する劣化判定部とを備えた劣化検査装置。
2. 前記信号検出部は、
   高調波の正弦波信号を生成する信号生成部と、
   前記電気部品から検出した電圧信号と前記高調波の正弦波信号とを乗算することによって、前記検出した電圧信号の高調波成分を抽出するロックインアンプとを含み、
   前記信号生成部で生成される高調波の正弦波信号の位相は、前記検出した電圧信号の基本波成分の位相に基づいて設定される、請求項１に記載の劣化検査装置。
3. 前記信号検出部は、前記電気部品に生じた電圧信号をより大きな電圧信号に変換するトランスをさらに含み、
   前記ロックインアンプは、前記トランスの出力電圧に基づく信号と前記高調波の正弦波信号とを乗算することによって高調波成分を抽出し、
   前記信号生成部で生成される高調波の正弦波信号の位相は、前記トランスの出力電圧の基本波成分に基づいて設定される、請求項２に記載の劣化検査装置。
4. 前記トランスの出力電圧の基本波成分の位相がθｅであるとき、
   前記信号生成部は、位相が３×θｅ＋πである第３高調波の正弦波信号を生成して前記ロックインアンプに出力する、請求項３に記載の劣化検査装置。
5. 電気部品の劣化を検査する劣化検査方法であって、
   前記電気部品の非線形抵抗は劣化の進行に伴って増加または減少し、
   波高値を切り換えながら基本波の正弦波信号を生成し、各波高値を有する前記基本波の正弦波信号を参照用の電気部品に印加することによって、前記参照用の電気部品に生じた電圧信号を検出し、検出した電圧信号の高調波成分を抽出するステップと、
   前記参照用の電気部品について、前記所定の範囲内の各波高値に対して得られた前記高調波成分を積算するステップと、
   波高値を切り換えながら前記基本波の正弦波信号を生成し、各波高値を有する前記基本波の正弦波信号を検査用の電気部品に印加することによって、前記検査用の電気部品に生じた電圧信号を検出し、検出した電圧信号の高調波成分を抽出するステップと、
   前記検査用の電気部品について、前記所定の範囲内の各波高値に対して得られた前記高調波成分を積算するステップと、
   前記参照用の電気部品についての積算結果と前記検査用の電気部品についての積算結果との差が所定の閾値を超えている場合に異常と判定するステップとを備える、劣化検査方法。

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