JP2016180692A - 周波数決定装置、周波数決定方法、プログラム、測定装置、及び歪計 - Google Patents
周波数決定装置、周波数決定方法、プログラム、測定装置、及び歪計 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016180692A JP2016180692A JP2015061154A JP2015061154A JP2016180692A JP 2016180692 A JP2016180692 A JP 2016180692A JP 2015061154 A JP2015061154 A JP 2015061154A JP 2015061154 A JP2015061154 A JP 2015061154A JP 2016180692 A JP2016180692 A JP 2016180692A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- capacitor
- frequency
- capacitance
- loss factor
- measurement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
【課題】 コンデンサを測定する際、適切な測定周波数の範囲を簡便に設定する。【解決手段】 コンデンサの特性を測定するために前記コンデンサに印加される交流信号の周波数の範囲を決定する周波数決定装置であって、前記コンデンサの静電容量、等価並列抵抗、及び等価直列インダクタンスを含む等価回路モデルを用いて、前記交流信号の周波数と前記コンデンサの損失係数との関係を示すデータを算出する算出部と、前記周波数と前記損失係数との関係を示すデータに基づいて、前記損失係数の所定値に応じて前記周波数の範囲を決定する設定部と、を備える。【選択図】 図4
Description
本発明は、周波数決定装置、周波数決定方法、プログラム、測定装置、及び歪計に関する。
配管等の被測定物の歪による物理量の変化をコンデンサの静電容量の変化量として検出することで歪み量を測定する歪計が知られている。そして、コンデンサの静電容量を算出するべくコンデンサのインピーダンスを測定する手法として、I-V法や、自動平衡ブリッジ法が知られている(特許文献1を参照)。
コンデンサには、漏れ抵抗、リード・インダクタンス、リード抵抗などの寄生成分が存在することが知られている。したがって、コンデンサの静電容量ないしインピーダンスを正確に測定するためには、上述した寄生成分が測定結果に及ぼす影響を考慮する必要がある。寄生成分の影響度合いは、コンデンサに印加する交流信号の周波数(以下、「測定周波数」という)によって変化することから、測定の際、寄生成分の影響を抑制するべく、測定周波数を適切に設定することが求められている。
しかし、初めて測定される被測定物に対して、適切な測定周波数を簡便に設定することは困難である。この点、例えば、様々な周波数の下で実測を繰り返することで最適な測定周波数を決定することはできるものの、手間暇が掛かる。また、経年劣化や測定環境の変化に伴ってコンデンサの静電容量や寄生成分の値が変化することがあるので、前回の測定周波数が新たな測定においても適切かどうかは定かでない。
そこで、本発明は、コンデンサを測定する際、適切な測定周波数の範囲を簡便に設定することを目的とする。
前述した課題を解決する主たる本発明は、コンデンサの特性を測定するために前記コンデンサに印加される交流信号の周波数の範囲を決定する周波数決定装置であって、前記コンデンサの静電容量、等価並列抵抗、及び等価直列インダクタンスを含む等価回路モデルを用いて、前記交流信号の周波数と前記コンデンサの損失係数との関係を示すデータを算出する算出部と、前記周波数と前記損失係数との関係を示すデータに基づいて、前記損失係数の所定値に応じて前記周波数の範囲を決定する設定部と、を備える。
本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。
本発明によれば、コンデンサの測定を行う際、適切な測定周波数の範囲を簡便に設定することができる。
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
本実施形態では、追って詳述するように、高温に曝される配管(被測定物)の歪みを測定するために、コンデンサのインピーダンス及び静電容量が測定される。そして、測定にあたって、適切な測定周波数の範囲が設定される。以下、本実施形態において測定周波数の決定に用いられる等価回路モデルについて述べたうえで、インピーダンス及び静電容量の測定手法を説明し、次いで、被測定物の歪みを求める手法を説明することとする。なお、本実施形態における測定周波数の決定手法は、配管の歪み測定に限定されない。
<第1実施形態>
===等価回路モデル===
図1A、図1Bを参照して、コンデンサのインピーダンス及び静電容量を測定するために用いられる等価回路モデルを説明する。図1A、図1Bは、本発明の第1及び第2実施形態において用いられるコンデンサの等価回路モデルの例を示す。
===等価回路モデル===
図1A、図1Bを参照して、コンデンサのインピーダンス及び静電容量を測定するために用いられる等価回路モデルを説明する。図1A、図1Bは、本発明の第1及び第2実施形態において用いられるコンデンサの等価回路モデルの例を示す。
上記のとおり、コンデンサは、漏れ抵抗、リード抵抗、リード・インダクタンスなどの寄生成分を有している。したがって、コンデンサは、図1Bに示されるように、静電容量C、等価並列抵抗Rp、等価直列抵抗ESR、及び等価直列インダクタンスESLを用いた等価回路モデルで表すことができる。
もっとも、1nF以下の静電容量のコンデンサでは、等価直列抵抗ESRがコンデンサのインピーダンスZに及ぼす影響が比較的小さいことから、図1Bの等価回路において等価直列抵抗ESRを無視し、図1Aの等価回路を用いても差し支えないと言える。
そこで、本実施形態では、測定周波数の範囲を決定するために図1A及び図1Bに示す等価回路モデルのいずれかを用いることとする。なお、測定されたインピーダンスZから静電容量Cを求める際には、等価直列インダクタンスESLの影響が比較的小さいと考えられることから、図1Aのモデルを更に簡略化した図1Cのモデルを用いることとする。
===歪計のハードウェア構成===
図2を参照して、本実施形態における歪計を説明する。図2は、歪計の機能を示すブロック図である。歪計1は、図2に示されるように、制御部100、記憶部200、表示部300、インピーダンス測定部400、及び入力部500を有している。
図2を参照して、本実施形態における歪計を説明する。図2は、歪計の機能を示すブロック図である。歪計1は、図2に示されるように、制御部100、記憶部200、表示部300、インピーダンス測定部400、及び入力部500を有している。
制御部100は、CPUであり、バス600を介して、記憶部200、表示部300、インピーダンス測定部400、及び入力部500と接続されている。そして、制御部100は、記憶部200に記憶されたコンピュータプログラムに基づいて、記憶部200、表示部300、インピーダンス測定部400、及び入力部500とデータ通信を行うとともに、それらの動作を制御する。
制御部100は、後述するように、第1算出部、設定部、測定部、及び第2算出部の機能を実行する。第1算出部は、コンデンサの静電容量C、等価並列抵抗Rp、及び等価直列インダクタンスESLを含む等価回路モデルを用いて、交流信号の周波数fとコンデンサの損失係数Dとの関係を示すデータを算出する。設定部は、周波数fと損失係数Dとの関係を示すデータに基づいて、損失係数Dの所定値に応じて周波数fの範囲を決定する。測定部は、設定部によって決定された周波数fの範囲内の周波数fdを有する交流信号を用いて静電容量Cの測定値を求める。第2算出部は、測定部の測定結果に基づいて、被測定物の歪みを算出する。そして、第1算出部と設定部とは、周波数決定装置として機能する。また、インピーダンス測定部400が付加されることで、コンデンサMのインピーダンスZの測定装置としての機能が実現される。更に測定部が付加されることで、コンデンサMの静電容量Cの測定装置としての機能が実現される。
記憶部200は、RAMとROMとを含む。記憶部200には、歪計1を制御するためのコンピュータプログラム、測定条件に対応したインピーダンス測定部400の制御データが記憶されている。また、記憶部200には、後述するコンデンサのインピーダンス測定の測定結果から被測定物の歪を算出する算出モデルが記憶されている。
表示部300は、例えば、各種の情報を表示する液晶ディスプレイであり、後述する被測定物の歪を表示する。
インピーダンス測定部400は、コンデンサのインピーダンスを測定する。インピーダンス測定部400は、例えば、自動平衡ブリッジ法による測定を行うべく、発振器410、電流電圧変換部420、ベクトル比検出部430を有する。
入力部500は、例えばスイッチ、タッチパネルなどの、使用者との間のインターフェイスであって、歪計1の使用者の操作指示を受付ける。使用者は、入力部500を介して、例えば、インピーダンス測定における測定条件や、コンデンサの電極間の等価並列抵抗Rp、静電容量C、等価直列抵抗ESR、等価直列インダクタンスESLの値などを入力する。
===インピーダンスの測定手法===
図3を参照して、本実施形態においてコンデンサのインピーダンスを測定する手法の一例を説明する。図3は、インピーダンス測定手法の一種である自動平衡ブリッジ法で用いられる回路構成を示す。なお、本実施形態において、インピーダンスの測定手法は、自動平衡ブリッジ法に限られず、例えばI−V法などでもよい。
図3を参照して、本実施形態においてコンデンサのインピーダンスを測定する手法の一例を説明する。図3は、インピーダンス測定手法の一種である自動平衡ブリッジ法で用いられる回路構成を示す。なお、本実施形態において、インピーダンスの測定手法は、自動平衡ブリッジ法に限られず、例えばI−V法などでもよい。
図3に示されるように、自動平衡ブリッジ法では、被測定物DUT(Device Under Test)のインピーダンスを測定するために、発振器410、電流電圧変換部420、及びベクトル比検出部430を備えた装置が用いられる。かかる装置は、インピーダンス測定部400に相当する。また、被測定物DUTは、ここではコンデンサMである。
本実施形態では、測定対象として、静電容量が1nF以下のコンデンサが用いられるが、このような容量のコンデンサに限定されるわけではない。コンデンサMの2つのリード線のうち一方のリード線は、端子Hc(High-current)及びHp(High-potential)に接続され、他方のリード線は、端子Lc(Low-current)及びLp(Low-potential)に接続されている。
発振器410は、被測定物DUTに印加する交流信号を発生する。発振器410は、一端において接地され、他端において端子Hcに接続されている。よって、交流信号は、端子Hcを介してコンデンサMに印加される。本実施形態では、交流信号は、後述する手順により算出された範囲内の周波数を有する正弦波信号である。なお、発振器410が発生し得る交流信号の周波数の範囲は、例えば40Hzから100MHzである。
電流電圧変換部420は、端子Lcに接続されており、コンデンサMに流れる電流を電圧信号に変換してベクトル比検出部430に出力する。電流電圧変換部420は、レンジ抵抗421、零位検出器422を含む。具体的には、電流電圧変換部420の零位検出器422は、零位検出器422の反転入力端子に流れ込む電流を零とするように、レンジ抵抗421に流れる電流とコンデンサMに流れる電流とを平衡させている。これによって、コンデンサMに流れる電流をレンジ抵抗421に流し、電流を電圧信号に変換している。
ベクトル比検出部430は、コンデンサMの両端のベクトル電圧V1、及び電流電圧変換部420により変換されたベクトル電圧(レンジ抵抗Rの両端のベクトル電圧)V2をそれぞれ測定し、測定結果に基づいてコンデンサMのインピーダンスZを算出する。具体的には、ベクトル比検出部430は、ベクトル電圧計431を含み、ベクトル電圧V1を測定するべく端子Hp、Lpに接続されるとともに、ベクトル電圧V2を測定するべくレンジ抵抗Rの両端に接続されている。電圧変換部420は、ベクトル電圧V1,V2を測定すると、既知のレンジ抵抗Rの値を用いて、(式1)によりコンデンサMのベクトル・インピーダンスZを算出する。
そして、後述するように、かかるベクトル・インピーダンスZから、コンデンサMの静電容量及び寄生成分が算出される。
そして、後述するように、かかるベクトル・インピーダンスZから、コンデンサMの静電容量及び寄生成分が算出される。
上述したように、本実施形態では、コンデンサの静電容量Cを算出するために、静電容量C、及び等価並列抵抗Rpを用いて図1Cに示される等価回路モデルが採用されている。したがって、コンデンサMのインピーダンスZは、角周波数をω[rad/s]として、次の(式2)で表すことができる。
本実施形態の歪計1は、このようなインピーダンスZの測定結果と、発振器410から出力される交流信号の周波数fdと、を用いて、(式2)からコンデンサMの静電容量Cの測定値を算出する。
本実施形態の歪計1は、このようなインピーダンスZの測定結果と、発振器410から出力される交流信号の周波数fdと、を用いて、(式2)からコンデンサMの静電容量Cの測定値を算出する。
もっとも、コンデンサの測定周波数の範囲を決定するためには、上述したように、図1A又は図1Bの等価回路モデルが採用される。静電容量C、等価並列抵抗Rp、及び等価直列インダクタンスESLを用いた図1Aの等価回路モデルにおいて、コンデンサMのインピーダンスZは、次の(式3.1)で表される。
また、更に等価直列抵抗ESRを加えた図1Bの等価回路モデルでは、コンデンサMのインピーダンスZは、次の(式3.2)で表すことができる。
===コンデンサの測定及び歪みの算出の手順===
図4−図6を参照して、本実施形態において、コンデンサMの静電容量を測定し、被測定物の歪みを算出する手順について説明する。図4は、コンデンサの測定及び歪み算出の手順を示すフローチャートである。図5は、損失係数を説明する図である。図6A、図6Bは、図1A、図1Bの等価回路モデルについて測定周波数と損失係数との関係の例を示す図である。
また、更に等価直列抵抗ESRを加えた図1Bの等価回路モデルでは、コンデンサMのインピーダンスZは、次の(式3.2)で表すことができる。
===コンデンサの測定及び歪みの算出の手順===
図4−図6を参照して、本実施形態において、コンデンサMの静電容量を測定し、被測定物の歪みを算出する手順について説明する。図4は、コンデンサの測定及び歪み算出の手順を示すフローチャートである。図5は、損失係数を説明する図である。図6A、図6Bは、図1A、図1Bの等価回路モデルについて測定周波数と損失係数との関係の例を示す図である。
図4に示されるように、本実施形態では、ステップS1において測定周波数fと損失係数Dとの間の関係を求め、ステップS2において測定周波数fdを決定し、ステップS3においてコンデンサMのインピーダンスZを測定し、ステップS4においてコンデンサMの静電容量Cを算出し、そして、ステップS5において被測定物の歪みを算出する。以下、ステップS1−S5について詳述する。
− ステップS1: 測定周波数fと損失係数Dとの間の関係の算出
ステップS1では、上述した等価回路モデル(図1A、図1B参照)のいずれかを用いて、測定周波数fと損失係数D値との関係を示すデータを算出する。上記のとおり、コンデンサの静電容量Cを正確に測定するためには、寄生成分による影響が小さくなるように測定周波数fを決定する必要があることから、本実施形態では、損失係数D値を基準として測定周波数fの範囲を決定している。そのための準備がステップS1で行われる。
ステップS1では、上述した等価回路モデル(図1A、図1B参照)のいずれかを用いて、測定周波数fと損失係数D値との関係を示すデータを算出する。上記のとおり、コンデンサの静電容量Cを正確に測定するためには、寄生成分による影響が小さくなるように測定周波数fを決定する必要があることから、本実施形態では、損失係数D値を基準として測定周波数fの範囲を決定している。そのための準備がステップS1で行われる。
ここで、損失係数D値(tanδとも呼ばれる)は、図5に図示され、次の(式4)で表されるように、ベクトル・インピーダンスZの抵抗成分(実部)に対するリアクタンス成分(虚部)の比で表される。
D値は、寄生成分によるエネルギー損失の度合いを示す。つまり、小さなD値は、寄生成分の影響が小さいことを意味し、ひいては、純粋な静電容量Cに近い測定値が得られることを示す。
D値は、寄生成分によるエネルギー損失の度合いを示す。つまり、小さなD値は、寄生成分の影響が小さいことを意味し、ひいては、純粋な静電容量Cに近い測定値が得られることを示す。
そして、静電容量C、等価並列抵抗Rp、及び等価直列インダクタンスESLで表される等価回路モデル(図1A)を用いれば、(式3.1)のベクトル・インピーダンスZの実部と虚部から、D値は、次の(式5)によって算出される。
図6Aに、静電容量C=1.5pF、等価並列抵抗Rp=100MΩ、及び等価直列インダクタンスESL=0.1mH又は0.01mHに設定したときの、周波数f(=ω/2π)と損失係数D値との関係を示す。図6Aから、D値は、周波数fの値が増大するにつれて減少すること、また、周波数fが一定値に近づくとD値は急増(+∞に発散)することが分かる。図6Aから、等価直列インダクタンスESLの値が大きいほど、D値の+∞への発散に対応する周波数の値は小さいことが分かる。
図6Aに、静電容量C=1.5pF、等価並列抵抗Rp=100MΩ、及び等価直列インダクタンスESL=0.1mH又は0.01mHに設定したときの、周波数f(=ω/2π)と損失係数D値との関係を示す。図6Aから、D値は、周波数fの値が増大するにつれて減少すること、また、周波数fが一定値に近づくとD値は急増(+∞に発散)することが分かる。図6Aから、等価直列インダクタンスESLの値が大きいほど、D値の+∞への発散に対応する周波数の値は小さいことが分かる。
あるいは、更に等価直列抵抗ESRを付加した等価回路モデル(図1B参照)を用いると、(式3.2)のベクトル・インピーダンスZから、D値は次の(式6)によって算出される。
図6Bに、静電容量C=1.5pF、等価並列抵抗Rp=100MΩ、等価直列インダクタンスESL=0.1mH、及び直列等価抵抗ESR=3kΩ又は10Ωに設定したときの、周波数fと損失係数D値との関係を示す。図6Bから、直列等価抵抗ESRの値に関わらず、D値が+∞に発散するときの周波数の値はほぼ一定であることが分かる。また、直列等価抵抗ESRの値が小さいほど、D値が+∞に発散するに至るまでのD値の変化の度合いは急激である。なお、図6A、図6Bのいずれの場合でも、およそ0.1−0.001の範囲にある任意のD値に対して、高低2つの周波数fH、fLが求められる。
図6Bに、静電容量C=1.5pF、等価並列抵抗Rp=100MΩ、等価直列インダクタンスESL=0.1mH、及び直列等価抵抗ESR=3kΩ又は10Ωに設定したときの、周波数fと損失係数D値との関係を示す。図6Bから、直列等価抵抗ESRの値に関わらず、D値が+∞に発散するときの周波数の値はほぼ一定であることが分かる。また、直列等価抵抗ESRの値が小さいほど、D値が+∞に発散するに至るまでのD値の変化の度合いは急激である。なお、図6A、図6Bのいずれの場合でも、およそ0.1−0.001の範囲にある任意のD値に対して、高低2つの周波数fH、fLが求められる。
このようにして、周波数fと損失係数D値との関係を示すデータが算出される。なお、D値の算出に必要なコンデンサMの静電容量Cの値として、コンデンサMの設計値より予測される基準値C0を用いてもよいし、前回の測定により得られた値や、コンデンサの使用開始時の測定値を用いてもよい。また、等価並列抵抗Rpの値として、コンデンサMの設計値から予測される電極間の絶縁抵抗Rp’の値でもよいし、あるいは、試験によって得られた値や経験的に知られている値でもよい。更に、等価直列インダクタンスESL及び等価直列抵抗ESRの値も、設計値より予測される基準値でもよいし、試験によって得られた値や経験的に知られている値でもよい。これらの必要な値は、使用者によって入力されてもよいし、予め設定されていてもよい。本実施形態のように測定対象物が高温に曝される場合、静電容量C=1.5pF、等価並列抵抗Rp=100MΩ、等価直列インダクタンスESL=0.1mH、直列等価抵抗ESR=3kΩは基準値として用いられてよい。
ちなみに、上述したコンデンサMの設計値から予測される静電容量の基準値C0及び絶縁抵抗Rp’は、コンデンサMの設計値(誘電体の電気抵抗率ρ[Ω・m]、円柱状電極の半径a[m]、円筒状電極の内半径b[m]、誘電体の比誘電率εr)を用いて、次の(式7)、(式8)から予測されてもよい。
また、適切な測定周波数fの範囲を算出することができる限り、損失係数D値の代わりに、例えばD値の逆数など、損失係数D値に対応するその他の値を算出してもよい。また、特定の損失係数D値(例えばD=0.1、D=0.05など)に対する高低2つの周波数fの値だけを算出してもよい。
また、適切な測定周波数fの範囲を算出することができる限り、損失係数D値の代わりに、例えばD値の逆数など、損失係数D値に対応するその他の値を算出してもよい。また、特定の損失係数D値(例えばD=0.1、D=0.05など)に対する高低2つの周波数fの値だけを算出してもよい。
− ステップS2: 測定周波数の決定
ステップS2は、ステップS1で算出した測定周波数fと損失係数D値の関係を示すデータに基づいて、測定周波数fdを決定する工程である。かかる工程は、制御部100によって実行される。
ステップS2は、ステップS1で算出した測定周波数fと損失係数D値の関係を示すデータに基づいて、測定周波数fdを決定する工程である。かかる工程は、制御部100によって実行される。
本実施形態では、損失係数D=0.1〜0.001のいずれかの値に対応する高低2つの周波数fH、fLをそれぞれ上限、下限とする任意の周波数でコンデンサMを測定すると、寄生成分による影響が小さいと判断している。例えば、図1Aの等価回路モデルに対応する損失係数D値と周波数の関係(図6A参照)では、D=0.05に対して、等価直列インダクタンスESL=0.1mHに対する周波数の範囲WESL0.1は、50kHz−12.8MHzほどであり、ESL=0.01mHに対する周波数の範囲WESL0.01は、50kHz−39MHzほどである。つまり、より小さいD値に対する周波数の範囲Wは狭くなり、また、等価直列インダクタンスESLの値が大きいほど、一定のD値に対する周波数の範囲Wは狭くなる傾向にある。同様に、図1Bの等価回路モデルに対応する損失係数D値と周波数の関係(図6B参照)では、D=0.05に対して、等価直列抵抗ESR=3kΩに対する周波数の範囲WESR3000は、50kHz−1.7MHzほどであり、また、ESR=10Ωに対する周波数の範囲WESR10は、50kHz−12.8MHzほどである。つまり、等価直列抵抗ESRの値が小さいと、一定のD値に対する周波数の範囲Wは広がる傾向にある。このように、採用されるD値に応じて決まる範囲W内のいずれかの周波数fdを用いてコンデンサMの測定を行うことが適切であると判断される。
なお、損失係数D値が0.1より大きいと、コンデンサMの寄生成分の影響を無視できなくなるため適切ではない。D値が0.1以下であるとき、コンデンサの位相角はθ=−84.3度〜−90度となり、理想的なコンデンサに近い特性が得られるので、ここでは、D=0.1以下に対応する周波数の範囲Wを基準とすることが適切である。もっとも、損失係数D値が0.001より小さいと、コンデンサの測定のために選択できる周波数の範囲が限定されすぎるため、やはり適切とは言えない。よって、本実施形態では、D=0.1−0.001のいずれかの値に対応する周波数の範囲W内で、測定周波数fdを適宜決定することとしている。
− ステップS3: インピーダンスの測定
ステップS3は、ステップS2で決定した測定周波数fdを用いて、インピーダンスを測定する工程である。インピーダンスの測定は、上述したようにインピーダンス測定部400により実行される。
ステップS3は、ステップS2で決定した測定周波数fdを用いて、インピーダンスを測定する工程である。インピーダンスの測定は、上述したようにインピーダンス測定部400により実行される。
具体的には、発振器410の測定周波数を、ステップS2で決定した測定周波数fdに設定し、コンデンサMのインピーンダンス測定を行う。インピーンダンス測定の測定結果として、コンデンサMのベクトル・インピーダンスZが計測される。
− ステップS4: 静電容量Cの算出
ステップS4は、ステップS3のインピーダンス測定の測定結果に基づいて、コンデンサの静電容量Cの測定値を算出する工程である。かかる工程は、制御部100によって実行される。
ステップS4は、ステップS3のインピーダンス測定の測定結果に基づいて、コンデンサの静電容量Cの測定値を算出する工程である。かかる工程は、制御部100によって実行される。
本実施形態では、コンデンサMの静電容量の値を算出するために、図1Cの等価回路モデルが用いられる。したがって、インピーダンス測定の測定結果であるベクトル・インピーダンスZと、入力ないし設定された等価並列抵抗Rpと、測定周波数fdと、に基づいて、(式2)からコンデンサMの静電容量Cの測定値を算出する。
− ステップS5: 被測定物の歪みの算出
ステップS5は、ステップS4で算出したコンデンサMの静電容量の測定値に基づいて、被測定物の歪を算出する工程である。かかる工程は、制御部100によって実行される。
ステップS5は、ステップS4で算出したコンデンサMの静電容量の測定値に基づいて、被測定物の歪を算出する工程である。かかる工程は、制御部100によって実行される。
本実施形態では、以上のように、円柱状電極M32と円筒状電極M72とが対向する領域で、大気を誘電体とする同軸円筒状のコンデンサMが形成される。したがって、コンデンサMの静電容量Cの値は、第1装置M800と第2装置M200との間の距離D1に応じて決まる。つまり、コンデンサMの静電容量Cの測定値と次の(式9)とを用いて、円柱状電極M32において円筒状電極M72の開口面から内側に入り込んでいる部分の長さdを求めることができる。
このようにして求められた長さdと、歪計が設置された時又は前回に測定された長さd0と、の差分Δdから、歪みが算出される。
このようにして求められた長さdと、歪計が設置された時又は前回に測定された長さd0と、の差分Δdから、歪みが算出される。
あるいは、コンデンサMが、互いに平行な2枚の平板電極が部分的に対向することで形成されている場合、両電極における対向する部分の面積Sは、d’を電極間距離として、次の(式10)から算出することができる。
このようにして求められた面積Sと、歪計が設置された時又は前回に測定された面積と、の差分を両電極の幅で除することで、歪みが算出される。
このようにして求められた面積Sと、歪計が設置された時又は前回に測定された面積と、の差分を両電極の幅で除することで、歪みが算出される。
上記のようにして算出された歪は表示部300に表示されるとともに、記憶部200に記憶される。例えば、測定日と歪とが対応するように測定結果が表示部300に表示されてもよい。また、歪の値が所定の上限値を超えると、使用者に注意を促すべく表示部300に警告が表示されてもよい。
===被測定物及び歪計の構成===
図7A、図7B、図8を参照して、本実施形態における被測定物及び歪計を説明する。図7Aは、歪計を構成するコンデンサが被測定物に取り付けられた様子の一例を示す図であり、図7Bは、図7Aの断面図である。図8は、歪計を模式的に示す図である。図7A、図7Bにおいては、次のように座標軸を定める。つまり、X軸は、配管Pの長手方向であり、Z軸は、コンデンサを形成する第1装置M800及び第2装置M200が設置された高さ方向(垂直方向)であり、Y軸は、X軸及びZ軸に対して直交する方向である。以下の説明では、それぞれ単に「X方向」、「Y方向」、「Z方向」と表し、矢印の示す方向を+方向、矢印と逆の方向を−方向を表す。
図7A、図7B、図8を参照して、本実施形態における被測定物及び歪計を説明する。図7Aは、歪計を構成するコンデンサが被測定物に取り付けられた様子の一例を示す図であり、図7Bは、図7Aの断面図である。図8は、歪計を模式的に示す図である。図7A、図7Bにおいては、次のように座標軸を定める。つまり、X軸は、配管Pの長手方向であり、Z軸は、コンデンサを形成する第1装置M800及び第2装置M200が設置された高さ方向(垂直方向)であり、Y軸は、X軸及びZ軸に対して直交する方向である。以下の説明では、それぞれ単に「X方向」、「Y方向」、「Z方向」と表し、矢印の示す方向を+方向、矢印と逆の方向を−方向を表す。
本実施形態における被測定物は配管Pである。配管Pは、例えば、火力発電所に設けられたボイラ、タービン等に用いられる配管であり、高温に晒されて歪を生じやすい環境下にある。このような配管Pの歪みが歪計により測定される。
歪計は、第1装置M800と第2装置M200とによって形成されるコンデンサMのインピーダンスZ及び静電容量Cを測定し、測定結果に基づいて配管Pの歪みを算出する。つまり、第1装置M800が有する円筒状電極M72と、第2装置M200が有する円柱状電極M32とは、X軸に沿って同軸状に配置されており、円柱状電極M32の先端部が円筒状電極M72の内側に挿入されることでコンデンサMが形成されている。
第1装置M800と第2装置M200とは、それぞれ配管Pに固定されている。ただし、円柱状電極M32と円筒状電極M72とは互いに独立して配管Pに固定されているから、円筒状電極M72の内側に挿入される円柱状電極M32の先端部の長さ(X軸方向の長さ)dは変わり得る。配管PがX方向に歪むと、第1装置M800(円筒状電極M72)と第2装置M200(円柱状電極M32)との距離D1及び円柱状電極M32の先端部の長さdが変化し、かかる変化に伴ってコンデンサMの静電容量Cが変化する。そこで、本実施形態では、コンデンサMのインピーダンスZ及び静電容量Cを測定し、所定の関係式から、円筒状電極M72の内側に挿入された円柱状電極M32の先端部の長さdを求め、この長さdを所定の基準値と比較することで、歪の測定を行っている。
以下に、第1装置M800、第2装置M200の具体的構成について説明する。
以下に、第1装置M800、第2装置M200の具体的構成について説明する。
=第1装置=
第1装置M800は、第1取付装置M8、第1電極体M7から構成される。
第1取付装置M8は、第1電極体M7を配管Pに対して取り付けるための装置であり、脚M85を介して配管Pに固定されている。具体的には、第1取付装置M8は、X方向に円柱形状の穴を有する第1金属部材M81と、第1金属部材M81の円柱形状の穴の内周面に固定された第1絶縁部材M82、M83と、から構成される箱体であり、第1絶縁部材M82、M83の内周側には、第1電極体M7が挿入されている。
第1装置M800は、第1取付装置M8、第1電極体M7から構成される。
第1取付装置M8は、第1電極体M7を配管Pに対して取り付けるための装置であり、脚M85を介して配管Pに固定されている。具体的には、第1取付装置M8は、X方向に円柱形状の穴を有する第1金属部材M81と、第1金属部材M81の円柱形状の穴の内周面に固定された第1絶縁部材M82、M83と、から構成される箱体であり、第1絶縁部材M82、M83の内周側には、第1電極体M7が挿入されている。
第1金属部材M81は、−Y方向側の側面(長手方向に沿う側面)にX方向に伸びたスリットM8Bを有している。また、第1金属部材M81は、上面のスリットM8Bが設けられている側において、上面からスリットM8B部分を介在して底面付近まで−Z方向に伸びた螺子孔(図示せず)を有している。そして、螺子孔に螺子を挿入し、スリットM8BのZ方向の幅を調整することで、第1電極体M7を第1取付装置M8に対して固定させることが可能となっている。
また、第1絶縁部材M82、M83は、例えばセラミックス等の絶縁部材であり、配管Pに対して第1電極体M7を電気的に絶縁している。そして、第1絶縁部材M82は第1金属部材M81の円柱形状の穴の内周面の上側に沿うように、第1絶縁部材M83は第1金属部材M81の円柱形状の穴の内周面の下側に沿うように、一対となって第1金属部材M81の内周面に固定されている。
また、第1絶縁部材M82、M83は、例えばセラミックス等の絶縁部材であり、配管Pに対して第1電極体M7を電気的に絶縁している。そして、第1絶縁部材M82は第1金属部材M81の円柱形状の穴の内周面の上側に沿うように、第1絶縁部材M83は第1金属部材M81の円柱形状の穴の内周面の下側に沿うように、一対となって第1金属部材M81の内周面に固定されている。
また、第1絶縁部材M82、M83の内周面と、円筒状電極M72の外周面と、の間には、第1ケースM71、第1支持部材M73が介在している。第1ケースM71は、内部に中空構造を有する金属製の筐体であって、絶縁性の第1支持部材M73と、円筒状電極M72と、を収容する。第1ケースM71は、+X側の側面(第2装置と対向する側面と反対側の側面)に、第1同軸ケーブルLを挿通するための第1開口M74を有している。そして、第1同軸ケーブルLの一端は、円筒状電極M72リード線と接続されている。また、第1ケースM71は、−X側の側面(第2装置に対向する側の側面)に、円柱状電極M32の径よりも大きい径の第2開口M75を有している。そして、第2開口M75には、円筒状電極M72の内部に至るまで、円柱状電極M32の一端が挿入されており、円柱状電極M32がX軸に沿って進退自在となっている。
第1支持部材M73は、絶縁性の部材であり、円筒状電極M72が第1ケースM71に接触しないように、第1ケースM71の内部において円筒状電極M72を支持している。第1支持部材M73もまた、第1同軸ケーブルLを挿通するための開口(図示せず)を有している。
そして、円筒状電極M72は、円柱状電極M32と共にコンデンサを形成する金属部材である。円筒状電極M72は、配管PのX方向に沿って延在し、第2装置に向かって開口する円筒状の形状を呈している。円筒状電極M72の開口から円柱状電極M32が挿入され、円筒状電極M72と円柱状電極M32が対向する部分において、大気を誘電体とするコンデンサMが形成されている。
=第2装置=
第2装置M200は、第2取付装置M2、第2電極体M3から構成される。第2取付装置M2は、第2電極体M3を配管Pに対して取り付けるための装置であり、脚M25を介して配管Pに固定されている。
第2装置M200は、第2取付装置M2、第2電極体M3から構成される。第2取付装置M2は、第2電極体M3を配管Pに対して取り付けるための装置であり、脚M25を介して配管Pに固定されている。
第2取付装置M2は、第1取付装置M8と同様の構成となっている。つまり、第2取付装置M2は、X方向に円柱形状の穴を有する第2金属部材M21と、第2金属部材M21の円柱形状の穴の内周面に固定された第2絶縁部材M22、M23と、から構成される箱体である。第2絶縁部材M22、M23の内周側には、第2電極体M3が挿入されている。
したがって、第2取付装置M2の外側から内側に向かって第2ケースM31、第2支持部材M33、円柱状電極M32が配置されている。すなわち、内部の円柱状電極M32の外周面と第2絶縁部材M22、M23の内周面との間に、第2ケースM31、第2支持部材M33を介在させる構造となっている。
第2ケースM31は、内部に中空構造を呈する金属製の筐体であり、絶縁性の第2支持部材M33と、円柱状電極M32の一部とを収容する。また、第2ケースM31は、−X側の側面(第1装置と対向する側面と反対側の側面)に、側面を貫通する第1開口M34を有している。そして、第2同軸ケーブルHの一端が、第1開口M34から挿入され、円柱状電極M32の−X側(第1装置と対向する端部と反対側)の端部と接続されている。また、第2ケースM31は、+X側の側面(第1装置と対向の側面)に、円柱状電極M32を挿通するための第2開口M35を有している。
第2支持部材M33は、絶縁性の部材であり、円柱状電極M32が、第2ケースM31に接触しないように、第2ケースM31の内部において円柱状電極M32を支持している。第2支持部材M33もまた、第2同軸ケーブルHを挿通するための開口(図示せず)を有している。
円柱状電極M32は、円柱形状を呈する金属部材であって、円筒状電極M72と共にコンデンサMを形成するべく第2装置M200から第1装置M800側に向かってX方向に沿って突出している。
このような第1装置M800及び第2装置M200は、図8に示されるように、それぞれ第1同軸ケーブルL及び第2同軸ケーブルLを介して、インピーダンス測定部(LCRメーター)400の端子Lc、Lp及び端子Hc、Hpにそれぞれ接続されている。また、第1同軸ケーブルL及び第2同軸ケーブルHは、それぞれ同軸ケーブルの外皮部分を第1ケースM71及び第2ケースM31に接続されている。第1ケースM71と第2ケースM31は、図示しない導電ケーブルで電気的に接続されており、歪計1がコンデンサの静電容量を測定するときに、第2ケースM31、導電ケーブル、第1ケースM71に自動平衡ブリッジからのガード電流を流し、測定時のノイズを低減する。
このように、本実施形態では、円柱状電極M32と円筒状電極M72とが対向する領域が、大気を誘電体としてコンデンサMを形成している。したがって、コンデンサMの静電容量Cの値は、第1装置M800と第2装置M200との間の距離D1(円筒状電極M72の内側に挿入される円柱状電極M32の先端部の長さd)に応じて定められる。このことから、コンデンサMの静電容量Cの測定値に基づき、上述した(式9)を用いて、歪みを求めることが可能となる。
なお、コンデンサMは、互いに平行な2枚の平板電極が部分的に対向することで形成されてもよい。この場合、両電極における対向する部分の面積Sは、上述した(式10)から算出することができる。
以上のように、本実施形態では、配管Pの歪による物理量の変化を、コンデンサの静電容量の測定値Cを所定の基準値と比較することで算出している。かかる実施形態によれば、コンデンサの測定において、コンデンサに印加する交流電圧の測定周波数を簡易、かつ、正確に設定することができる。これによって、使用者は、サンプルチェックとして、適当な測定周波数でコンデンサの測定を繰り返し行い、当該測定周波数が適切な値か否かを判断するという煩雑な作業を行う必要がなくなる。
<第2実施形態>
第2実施形態における歪みの測定手法は、ステップS1で電極間の等価並列抵抗Rp、等価直列インダクタンスESL(及び、必要に応じて等価直列抵抗ESR)を設定する際に、これら寄生成分の実測値を用いる点で、第1実施形態と異なっている。コンデンサの寄生成分は、環境(温度等)や経年劣化に伴って変化することが知られている。本実施形態は、高温等の過酷な環境下で使用されるコンデンサの測定に特に有用である。
第2実施形態における歪みの測定手法は、ステップS1で電極間の等価並列抵抗Rp、等価直列インダクタンスESL(及び、必要に応じて等価直列抵抗ESR)を設定する際に、これら寄生成分の実測値を用いる点で、第1実施形態と異なっている。コンデンサの寄生成分は、環境(温度等)や経年劣化に伴って変化することが知られている。本実施形態は、高温等の過酷な環境下で使用されるコンデンサの測定に特に有用である。
以下、図9−図11を参照して、第2実施形態について説明する。図9は、第2実施形態におけるコンデンサの測定及び歪み算出の手順を示すフローチャートである。図10は、測定装置の機能を示すブロック図である。図11は、コンデンサの直流電流特性を示す図である。なお、第2実施形態において第1実施形態と共通する構成及び手順には、第1実施形態と同様の符号を付すとともに、詳細な説明は省略される。
第2実施形態では、ステップS0においてコンデンサMの絶縁抵抗Rp’を測定し、ステップS1において測定周波数fと損失係数Dとの間の関係を求め、ステップS2において測定周波数を決定し、ステップS3においてコンデンサMのインピーダンスZを測定し、ステップS4においてコンデンサMの静電容量を算出し、そして、ステップS5において被測定物の歪みを算出する。第2実施形態におけるステップS1−S5は、第1実施形態のステップS1−S5と同様であり、更にステップS0が追加されている。
ステップS0では、コンデンサMの電極間に直流電圧を印加し、そのときコンデンサMに流れる漏れ電流の値により、電極間の絶縁抵抗Rp’を測定する。図11に示されるように、コンデンサに直流電圧を印加すると、時系列に充電電流、漏れ電流が流れる。充電電流は、コンデンサの充電に伴って流れる電流であるのに対して、漏れ電流は、一定時間の経過後に流れる一定の電流であって、電極間の絶縁抵抗Rp’に応じた値を示す。本実施形態では、かかる漏れ電流を測定し、印加した直流電圧を漏れ電流の測定値で除した値を、電極間の絶縁抵抗Rp’とする。そして、ステップS1において、ステップS0で測定した電極間の絶縁抵抗Rp’を等価並列抵抗Rpとして用いて、測定周波数fと損失係数D値の関係を示すデータを算出する。
このようなステップS0に対応して、第2実施形態の歪計1’は、図10に示すように絶縁抵抗測定部700を更に有している。絶縁抵抗測定部700は、一定の直流電圧を出力する電源と電流計からなり、コンデンサMに直流電圧を印加し、コンデンサMの電極間の絶縁抵抗Rp’を測定する。なお、絶縁抵抗測定部700は、インピーダンス測定部400において、コンデンサに直流電圧を印加できる構成を追加して、インピーダンス測定部400と一体として構成されていてもよい。
以上のように、第2実施形態によれば、等価並列抵抗Rpとして、実測した電極間の絶縁抵抗Rp’を用いることによって、コンデンサの測定を行うための測定周波数をより適切な値に設定することができる。特に、上記のような長年の高温環境に曝される配管の歪を測定する場合、コンデンサの絶縁抵抗が変化していると、測定周波数の設定が煩雑である。しかし、本実施形態によれば、そのような場合であっても、適切な測定周波数の設定が可能である。
なお、ステップS0において、コンデンサの絶縁抵抗Rp’を、インピーダンス及び静電容量の測定における温度条件と略同一の温度条件下で測定するようにしてもよい。電極間の絶縁抵抗Rp’(等価並列抵抗)は、温度に依存して変化する場合があるためである。特に、第1実施形態で説明した配管P及び歪計1のコンデンサMは、高温環境下(500℃程度)にあるため、コンデンサの絶縁抵抗Rp’が平温環境と比して変動する傾向がある。よって、上述のように温度条件を合わせることは、適切な測定周波数を設定するために有効である。
<その他の変形例>
上述した第1及び第2実施形態では、コンデンサMの誘電体を大気としたが、誘電体として、高温に耐え得る任意の絶縁材料を採用することができる。
上述した第1及び第2実施形態では、コンデンサMの誘電体を大気としたが、誘電体として、高温に耐え得る任意の絶縁材料を採用することができる。
また、第1及び第2実施形態では、コンデンサMを第1装置M800、第2装置M200により形成したが、歪による物理量の変化をコンデンサの静電容量の測定結果に基づいて算出することができる構造であれば、コンデンサの構造は任意である。
また、第1及び第2実施形態で説明した静電容量の基準値の設定方法、及び等価並列抵抗等の設定方法は、任意に組み合わせ可能である。
また、本発明の歪計は、配管以外の任意の対象物に適用し得る。
また、第1及び第2実施形態では、インピーダンス測定部400は、自動平衡ブリッジ法により、コンデンサのインピーダンス測定を行っている。もっとも、本発明は、任意のインピーダンス測定方法に用いることができ、例えば、IV法、交流ブリッジ法、共振法にも適用することができる。
また、第1及び第2実施形態では、コンデンサからなる静電容量型センサを、物体の歪の測定に用いる場合について説明したが、歪の測定以外にも、圧力の変化の測定や、加速度の変化の測定を行う静電容量型センサにも用いることができる。
以上説明したように、コンデンサMの特性を測定するためにコンデンサMに印加される交流信号の周波数fの範囲を決定する周波数決定装置は、コンデンサMの静電容量C、等価並列抵抗Rp、及び等価直列インダクタンスESLを含む等価回路モデルを用いて、交流信号の周波数fとコンデンサMの損失係数D値との関係を示すデータを算出する算出部と、周波数fと損失係数D値との関係を示すデータに基づいて、損失係数D値の所定値に応じて周波数fの範囲を決定する設定部と、を備える。かかる実施形態によれば、コンデンサMを測定するために適切な測定周波数を簡便に設定することができる。これによって、使用者は、サンプルチェックとして、適当な測定周波数でコンデンサの測定を繰り返し行い、当該測定周波数が適切な値か否かを判断するという煩雑な作業を行う必要がなくなる。
また、等価回路モデルがコンデンサCの等価直列抵抗ESRを更に含むことで、実際のコンデンサの周波数特性に即して測定周波数の範囲を精度よく設定することが可能となる。
また、損失係数D値の所定値が0.1から0.001までのいずれかの値であることで、寄生成分による影響度合いが比較的小さくなるような測定周波数の範囲を適切に決定することができる。
他の実施形態では、コンデンサMのインピーダンスを測定する測定装置は、コンデンサMの静電容量C、等価並列抵抗Rp、及び等価直列インダクタンスESLを含む等価回路モデルを用いて、交流信号の周波数fとコンデンサの損失係数D値との関係を示すデータを算出する算出部と、周波数fと損失係数D値との関係を示すデータに基づいて、損失係数D値の所定値に応じて周波数fの範囲を決定する設定部と、設定部によって決定された周波数fの範囲内の周波数fdを有する交流信号を用いてコンデンサMのインピーダンスZを測定する測定部と、を備える。かかる実施形態によれば、適切な周波数の範囲で簡便にコンデンサMのインピーダンスZを測定することができる。
別の実施形態では、コンデンサMの静電容量Cを測定する測定装置は、コンデンサMの静電容量C、等価並列抵抗Rp、及び等価直列インダクタンスESLを含む等価回路モデルを用いて、交流信号の周波数fとコンデンサMの損失係数D値との関係を示すデータを算出する算出部と、周波数fと損失係数D値との関係を示すデータに基づいて、損失係数D値の所定値に応じて周波数fの範囲を決定する設定部と、設定部によって決定された周波数fの範囲内の周波数fdを有する交流信号を用いて静電容量Cの測定値を求める測定部と、を備える。かかる実施形態によれば、適切な周波数の範囲で簡便にコンデンサMの静電容量Cを測定することができる。
更に別の実施形態では、被測定物の一例としての配管Pの歪みに由来する物理量の変化をコンデンサMの静電容量Cの変化として検出する歪計は、コンデンサMの静電容量C、等価並列抵抗Rp、及び等価直列インダクタンスESLを含む等価回路モデルを用いて、交流信号の周波数fとコンデンサMの損失係数D値との関係を示すデータを算出する第1算出部と、周波数fと損失係数D値との関係を示すデータに基づいて、損失係数D値の所定値に応じて周波数fの範囲を決定する設定部と、設定部によって決定された周波数fの範囲内の周波数fdを有する交流信号を用いて静電容量Cの測定値を求める測定部と、測定部の測定結果に基づいて、配管Pの歪みを算出する第2算出部と、を備える。かかる実施形態によれば、コンデンサMを用いて、適切な測定周波数の範囲で簡便に配管の歪みを測定することができる。
なお、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
1 歪計
100 制御部
200 記憶部
300 表示部
400 インピーダンス測定部
500 入力部
M コンデンサ
C コンデンサの静電容量
Rp 等価並列抵抗
ESL 等価直列インダクタンス
ESR 等価直列抵抗
100 制御部
200 記憶部
300 表示部
400 インピーダンス測定部
500 入力部
M コンデンサ
C コンデンサの静電容量
Rp 等価並列抵抗
ESL 等価直列インダクタンス
ESR 等価直列抵抗
Claims (9)
- コンデンサの特性を測定するために前記コンデンサに印加される交流信号の周波数の範囲を決定する周波数決定装置であって、
前記コンデンサの静電容量、等価並列抵抗、及び等価直列インダクタンスを含む等価回路モデルを用いて、前記交流信号の周波数と前記コンデンサの損失係数との関係を示すデータを算出する算出部と、
前記周波数と前記損失係数との関係を示すデータに基づいて、前記損失係数の所定値に応じて前記周波数の範囲を決定する設定部と、
を備えることを特徴とする周波数決定装置。 - 前記等価回路モデルは、前記コンデンサの等価直列抵抗を更に含む
ことを特徴とする請求項1に記載の周波数決定装置。 - 前記所定値は、0.1から0.001までのいずれかの値である
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の周波数決定装置。 - コンデンサの特性を測定するために前記コンデンサに印加される交流信号の周波数の範囲を決定する設定方法であって、
前記コンデンサの静電容量、等価並列抵抗、及び等価直列インダクタンスを含む等価回路モデルを用いて、前記交流信号の周波数と前記コンデンサの損失係数との関係を示すデータを算出し、
前記周波数と前記損失係数との関係を示すデータに基づいて、前記損失係数の所定値に応じて前記周波数の範囲を決定する
ことを特徴とする周波数決定方法。 - コンデンサの特性を測定するために前記コンデンサに印加される交流信号の周波数の範囲を決定するべく、コンピュータに対して、
前記コンデンサの静電容量、等価並列抵抗、及び等価直列インダクタンスを含む等価回路モデルを用いて、前記交流信号の周波数と前記コンデンサの損失係数との関係を示すデータを算出する第1機能と、
前記周波数と前記損失係数との関係を示すデータに基づいて、前記損失係数の所定値に応じて前記周波数の範囲を決定する第2機能と、
を実行させるプログラム。 - コンデンサのインピーダンスを測定する測定装置であって、
前記コンデンサの静電容量、等価並列抵抗、及び等価直列インダクタンスを含む等価回路モデルを用いて、前記交流信号の周波数と前記コンデンサの損失係数との関係を示すデータを算出する算出部と、
前記周波数と前記損失係数との関係を示すデータに基づいて、前記損失係数の所定値に応じて前記周波数の範囲を決定する設定部と、
前記設定部によって決定された前記周波数の範囲内の周波数を有する交流信号を用いて前記コンデンサのインピーダンスを測定する測定部と、
を備えることを特徴とする測定装置。 - コンデンサの静電容量を測定する測定装置であって、
前記コンデンサの静電容量、等価並列抵抗、及び等価直列インダクタンスを含む等価回路モデルを用いて、前記交流信号の周波数と前記コンデンサの損失係数との関係を示すデータを算出する算出部と、
前記周波数と前記損失係数との関係を示すデータに基づいて、前記損失係数の所定値に応じて前記周波数の範囲を決定する設定部と、
前記設定部によって決定された前記周波数の範囲内の周波数を有する交流信号を用いて前記静電容量の測定値を求める測定部と、
を備えることを特徴とする測定装置。 - 前記等価回路モデルは、前記コンデンサの等価直列抵抗を更に含む
ことを特徴とする請求項6又は7に記載の測定装置。 - 被測定物の歪みに由来する物理量の変化をコンデンサの静電容量の変化として検出する歪計であって、
前記コンデンサの静電容量、等価並列抵抗、及び等価直列インダクタンスを含む等価回路モデルを用いて、前記交流信号の周波数と前記コンデンサの損失係数との関係を示すデータを算出する第1算出部と、
前記周波数と前記損失係数との関係を示すデータに基づいて、前記損失係数の所定値に応じて前記周波数の範囲を決定する設定部と、
前記設定部によって決定された前記周波数の範囲内の周波数を有する交流信号を用いて前記静電容量の測定値を求める測定部と、
前記測定部の測定結果に基づいて、前記被測定物の歪みを算出する第2算出部と、
を備えることを特徴とする歪計。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015061154A JP2016180692A (ja) | 2015-03-24 | 2015-03-24 | 周波数決定装置、周波数決定方法、プログラム、測定装置、及び歪計 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015061154A JP2016180692A (ja) | 2015-03-24 | 2015-03-24 | 周波数決定装置、周波数決定方法、プログラム、測定装置、及び歪計 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016180692A true JP2016180692A (ja) | 2016-10-13 |
Family
ID=57131360
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015061154A Pending JP2016180692A (ja) | 2015-03-24 | 2015-03-24 | 周波数決定装置、周波数決定方法、プログラム、測定装置、及び歪計 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2016180692A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7302922B1 (ja) * | 2023-03-09 | 2023-07-04 | 株式会社岩崎電機製作所 | 検査装置、検査方法、および、検査プログラム |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5427480A (en) * | 1977-08-03 | 1979-03-01 | Fujitsu Ltd | Electrostatic capacity loss measuring cricuit |
US4710550A (en) * | 1985-05-01 | 1987-12-01 | Kranbuehl David E | Method of using a dielectric probe to monitor the characteristics of a medium |
JP2002076079A (ja) * | 2000-08-25 | 2002-03-15 | Toshiba Corp | キャパシタの容量測定方法 |
JP2002534179A (ja) * | 1999-01-05 | 2002-10-15 | カイク・リミテッド | 身体物質のインピーダンス測定 |
JP2008521017A (ja) * | 2004-11-22 | 2008-06-19 | エレクトロ サイエンティフィック インダストリーズ インコーポレーテッド | 電気部品を繰り返し試験するための方法及び機械 |
JP2013036849A (ja) * | 2011-08-08 | 2013-02-21 | Hioki Ee Corp | 等価回路解析装置及び等価回路解析方法 |
JP2013047613A (ja) * | 2011-08-29 | 2013-03-07 | Hioki Ee Corp | 等価回路パラメータ測定装置および等価回路パラメータ測定方法 |
JP2013156074A (ja) * | 2012-01-27 | 2013-08-15 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 歪測定装置 |
-
2015
- 2015-03-24 JP JP2015061154A patent/JP2016180692A/ja active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5427480A (en) * | 1977-08-03 | 1979-03-01 | Fujitsu Ltd | Electrostatic capacity loss measuring cricuit |
US4710550A (en) * | 1985-05-01 | 1987-12-01 | Kranbuehl David E | Method of using a dielectric probe to monitor the characteristics of a medium |
JP2002534179A (ja) * | 1999-01-05 | 2002-10-15 | カイク・リミテッド | 身体物質のインピーダンス測定 |
JP2002076079A (ja) * | 2000-08-25 | 2002-03-15 | Toshiba Corp | キャパシタの容量測定方法 |
JP2008521017A (ja) * | 2004-11-22 | 2008-06-19 | エレクトロ サイエンティフィック インダストリーズ インコーポレーテッド | 電気部品を繰り返し試験するための方法及び機械 |
JP2013036849A (ja) * | 2011-08-08 | 2013-02-21 | Hioki Ee Corp | 等価回路解析装置及び等価回路解析方法 |
JP2013047613A (ja) * | 2011-08-29 | 2013-03-07 | Hioki Ee Corp | 等価回路パラメータ測定装置および等価回路パラメータ測定方法 |
JP2013156074A (ja) * | 2012-01-27 | 2013-08-15 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 歪測定装置 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7302922B1 (ja) * | 2023-03-09 | 2023-07-04 | 株式会社岩崎電機製作所 | 検査装置、検査方法、および、検査プログラム |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20170227582A1 (en) | Non-contact ac voltage measurement device | |
US10267702B2 (en) | Force sensor with compensation | |
JP2011158444A (ja) | 二次電池の残存容量検出方法および装置 | |
US20130221986A1 (en) | Method for Calibrating a Conductivity Measuring Cell | |
JP6768784B2 (ja) | バスバーの電圧を測定するためのシステム | |
JP5917583B2 (ja) | インピーダンス測定方法、インピーダンス測定装置 | |
JP2016180692A (ja) | 周波数決定装置、周波数決定方法、プログラム、測定装置、及び歪計 | |
CN105259425B (zh) | 低频正弦激励下变压器油隙相对介电常数的测试方法 | |
US9121878B2 (en) | Method for contactless determination of electrical potential using oscillating electrode, and device | |
CN102768334A (zh) | 电路分析仪的分析方法 | |
EP2805154A1 (en) | Low-conductivity contacting-type conductivity measurement | |
CN107569229B (zh) | 一种生物阻抗测量方法、装置及电子设备 | |
TWI504905B (zh) | 非侵入式負載監測方法及裝置 | |
Avramov-Zamurovic et al. | A high-stability capacitance sensor system and its evaluation | |
KR101729974B1 (ko) | 유수분 측정 장치 | |
Shibata et al. | Property Measurement Errors Based on Application of an Estimation Equation Using the Coaxial Probe Method | |
CN203949741U (zh) | 具石英晶体温度感测器的温度感测系统及其温度感测装置 | |
Aslam et al. | Differential capacitive sensor based interface circuit design for accurate measurement of water content in crude oil | |
CN110412393B (zh) | 用于交流耐压测试的线路补偿方法 | |
JP2014145729A (ja) | 液体検出装置 | |
Mikhal et al. | Influence of AC field distribution on impedance of the conductivity cell | |
KR102014511B1 (ko) | 커패시터의 손실 계수 측정 장치 및 방법 | |
CN204064291U (zh) | 一种平面差分电容倾角传感器探头 | |
RU119894U1 (ru) | Автоматический стенд для измерения диэлектрических параметров пьезоэлектрических материалов | |
CN108535548B (zh) | 高值电阻测量方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180308 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20181114 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20181204 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20190604 |