JP2019020303A - インダクタンスの計測方法、計測システム、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】インダクタの電流依存性を考慮した上で、インダクタのインダクタンスを評価し易くすること。【解決手段】インダクタンスの計測方法は、第１ステップと、第２ステップと、第３ステップと、を有する。第１ステップでは、計測回路１に電圧発生器２から所定の電圧Ｖ１を印加する。計測回路１は、キャパシタ１１と、インダクタンスが未知であるインダクタ１２とを電圧発生器２に対して直列又は並列に接続した回路である。第２ステップでは、計測回路１の共振周波数を求める。第３ステップでは、計測回路１の共振周波数と、キャパシタ１１のキャパシタンスとに基づいて、計測回路１を流れる電流Ｉ１に対応するインダクタ１２のインダクタンスを求める。【選択図】図１

Description

本開示は、一般にインダクタンスの計測方法、計測システム、及びプログラムに関し、より詳細には、インダクタのインダクタンスの計測方法、計測システム、及びプログラムに関する。

従来、測定対象となるコイル相当部品（インダクタ）のインダクタンスを測定する方法が知られており、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に記載のインダクタンス測定方法は、蓄電過程と、放電過程と、検出過程と、を有する。蓄電過程では、コイル相当部品に蓄電手段を直列接続した測定用回路を構築し、蓄電手段と電源との間を接続状態とし、コイル相当部品と蓄電手段との間を切断状態とする。放電過程では、蓄電過程の後、蓄電手段と電源との間を切断状態とし、コイル相当部品と蓄電手段との間を接続状態として蓄電手段からコイル相当部品に電流を流す。検出過程では、コイル相当部品の電圧、電流及びその単位時間当たりの変化率を検出する。

特開２０１６−７５６７３号公報

上記特許文献１に記載されているようなインダクタンス測定方法では、インダクタの電流依存性を考慮した上で、インダクタのインダクタンスを評価することが難しい、という問題があった。

本開示は、上記の点に鑑みてなされており、インダクタの電流依存性を考慮した上で、インダクタのインダクタンスを評価し易いインダクタンスの計測方法、計測システム、及びプログラムを提供することを目的とする。

本開示の一態様に係るインダクタンスの計測方法は、第１ステップと、第２ステップと、第３ステップと、を有する。前記第１ステップは、計測回路に電圧発生器から所定の電圧を印加するステップである。前記計測回路は、キャパシタンスが既知であるキャパシタと、インダクタンスが未知であるインダクタとを前記電圧発生器に対して直列又は並列に電気的に接続した回路である。前記電圧発生器は、交流電圧を発生する。前記第２ステップは、前記所定の電圧が印加されている前記計測回路の共振周波数を求めるステップである。前記第３ステップは、前記計測回路の共振周波数と、前記キャパシタのキャパシタンスとに基づいて、前記計測回路を流れる電流に対応する前記インダクタのインダクタンスを求めるステップである。

本開示の一態様に係る計測システムは、電圧発生器と、取得回路と、制御回路と、を備える。前記電圧発生器は、交流電圧を発生する。前記取得回路は、計測回路を流れる電流を計測する電流計からの計測結果、及び前記計測回路に印加される電圧を計測する電圧計からの計測結果を取得する。前記計測回路は、キャパシタンスが既知であるキャパシタと、インダクタンスが未知であるインダクタとを前記電圧発生器に対して直列又は並列に電気的に接続した回路である。前記制御回路は、第１機能と、第２機能と、第３機能と、を有する。前記第１機能は、前記電圧発生器を制御して前記計測回路に所定の電圧を印加する機能である。前記第２機能は、前記電流計及び前記電圧計の計測結果に基づいて、前記所定の電圧が印加されている前記計測回路の共振周波数を求める機能である。前記第３機能は、前記計測回路の共振周波数と、前記キャパシタのキャパシタンスとに基づいて、前記計測回路を流れる電流に対応する前記インダクタのインダクタンスを求める機能である。

本開示の一態様に係るプログラムは、コンピュータシステムに、上記のインダクタンスの計測方法を実行させるためのプログラムである。

本開示は、インダクタの電流依存性を考慮した上で、インダクタのインダクタンスを評価し易い、という利点がある。

図１は、本開示の一実施形態に係るインダクタンスの計測方法を示す概念図である。 図２は、同上のインダクタンスの計測方法のフローチャートである。 図３は、計測回路のインピーダンスと周波数との相関を表す概念図である。 図４は、インダクタのインダクタンスの実測値と、計測回路を流れる電流の実測値との相関図である。 図５Ａは、同上のインダクタンスの計測方法によりトランスの一次コイルのインダクタンスを計測する場合を示す概念図である。図５Ｂは、同上のインダクタンスの計測方法によりトランスの二次コイルのインダクタンスを計測する場合を示す概念図である。 図６Ａ、図６Ｂは、それぞれ同上のインダクタンスの計測方法によりトランスの相互インダクタンスを計測する場合を示す概念図である。 図７は、本開示の一実施形態に係る計測システムを示す概念図である。

（１）インダクタンスの計測方法
（１．１）詳細
本開示の一実施形態に係るインダクタンスの計測方法は、図１に示すように、計測回路１に対して、電圧発生器２と、電流計３と、電圧計４と、を用いて計測対象のインダクタ１２のインダクタンスを計測する方法である。計測回路１に対する電圧発生器２、電流計３、及び電圧計４の配線は、ユーザ（ここでは、インダクタンスを計測する者）が行う。

計測回路１は、キャパシタンスが既知であるキャパシタ１１と、インダクタンスが未知であるインダクタ１２と、を有している。本実施形態では、キャパシタ１１及びインダクタ１２は、計測回路１に電圧発生器２が電気的に接続されている状態で、電圧発生器２に対して直列に電気的に接続されている。以下の説明では、特に断りの無い限り、「インダクタンス」は「自己インダクタンス」の意味である。

電圧発生器２は、交流電圧を発生する機器である。電圧発生器２は、計測回路１の一対の入力端に電気的に接続される。電圧発生器２は、例えばファンクションジェネレータ、ベクトルネットワークアナライザ等の計測機器の有する機能により実現されてもよい。電圧発生器２は、発生する交流電圧の周波数を変化させることが可能である。また、電圧発生器２は、発生する交流電圧の大きさ（振幅）を変化させることが可能である。電圧発生器２は、計測回路１に電気的に接続されている状態で、計測回路１に所定の電圧Ｖ１を印加する。以下、「所定の電圧Ｖ１」を単に「電圧Ｖ１」ともいう。

電流計３は、計測回路１を流れる電流Ｉ１を計測する。以下、「計測回路１を流れる電流Ｉ１」を単に「電流Ｉ１」ともいう。電流計３は、電圧発生器２に直列に電気的に接続される。本実施形態では、電流計３は、電圧発生器２とキャパシタ１１との間に電気的に接続される。電流計３は、例えばパネルメータ、シャント抵抗器、又は変流器（Current Transformer）などである。また、電流計３は、例えばオシロスコープ等の計測機器の有する機能により実現されてもよい。

電圧計４は、電圧発生器２の両端電圧、つまり計測回路１に印加される電圧を計測する。本実施形態では、電圧計４は、電圧発生器２に並列に電気的に接続される。電圧計４は、例えばパネルメータ、電子電圧計、又は計器用変圧器（Voltage Transformer）などである。また、電圧計４は、例えばオシロスコープ等の計測機器の有する機能により実現されてもよい。

（１．２）インダクタの電気的特性の評価
以下、本実施形態のインダクタンスの計測方法を用いて、インダクタ１２の電気的特性を評価する場合について図２を用いて説明する。以下では、インダクタンスの計測方法は、ユーザが電圧発生器２等を操作することにより、実行される。インダクタンスの計測方法は、第１ステップＳ１０１と、第２ステップＳ１０２と、第３ステップＳ１０３と、を有している。

第１ステップＳ１０１は、電圧発生器２が計測回路１に所定の電圧Ｖ１を印加するステップである。これにより、計測回路１には、所定の電圧Ｖ１及び計測回路１のインピーダンスに応じた電流Ｉ１が流れる。第１ステップＳ１０１は、ユーザが電圧発生器２を操作することにより実行される。

第２ステップＳ１０２は、所定の電圧Ｖ１が印加されている計測回路１の共振周波数ｆ１を求めるステップである。具体的には、第２ステップＳ１０２では、電圧発生器２の発生する交流電圧の周波数を変化させることで、所定の電圧Ｖ１の位相と、計測回路１を流れる電流Ｉ１の位相とが略一致するまで、所定の電圧Ｖ１の周波数を変化させる。ここで、電圧Ｖ１の位相と電流Ｉ１の位相とが略一致するとは、電圧Ｖ１の位相と電流Ｉ１の位相との差分が所定の誤差範囲内に収まることを意味する。そして、第２ステップＳ１０２では、電圧Ｖ１の位相と電流Ｉ１の位相とが略一致するときの電圧Ｖ１の周波数を、計測回路１の共振周波数ｆ１とする。この場合の第２ステップＳ１０２は、例えば電流Ｉ１及び電圧Ｖ１の計測結果を表示可能なモニタを用いて、ユーザがモニタを見ながら電圧発生器２を操作することで実行される。

ここで、図３に示すように、直列共振回路である計測回路１のインピーダンスは、電圧Ｖ１の周波数が共振周波数ｆ１であるときに、極値（ここでは、極小値）となる。そこで、第２ステップＳ１０２では、計測回路１のインピーダンスに着目して、計測回路１の共振周波数ｆ１を求めてもよい。具体的には、第２ステップＳ１０２では、電圧発生器２の発生する交流電圧の周波数を変化させることで、計測回路１のインピーダンスが極値に略等しくなるまで、電圧Ｖ１の周波数を変化させてもよい。ここで、計測回路１のインピーダンスが極値に略等しくなるとは、計測回路１のインピーダンスが極値を含む所定の誤差範囲内に収まることを意味する。そして、第２ステップＳ１０２では、計測回路１のインピーダンスが極値に略等しくなるときの電圧Ｖ１の周波数を、計測回路１の共振周波数ｆ１としてもよい。この場合の第２ステップＳ１０２は、例えば電流Ｉ１及び電圧Ｖ１の計測結果から算出されるインピーダンスを表示可能なモニタを用いて、ユーザがモニタを見ながら電圧発生器２を操作することで実行される。

第３ステップＳ１０３は、第２ステップＳ１０２で求めた計測回路１の共振周波数ｆ１と、キャパシタ１１のキャパシタンスとに基づいて、計測回路１を流れる電流Ｉ１に対応するインダクタ１２のインダクタンスを求めるステップである。具体的には、第３ステップＳ１０３では、以下の数式に、第２ステップＳ１０２で求めた計測回路１の共振周波数ｆ１と、既知であるキャパシタ１１のキャパシタンスとを代入することにより、インダクタ１２のインダクタンスを算出する。以下の数式では、キャパシタ１１のキャパシタンスを“Ｃ”、インダクタ１２のインダクタンスを“Ｌ”、計測回路１の共振周波数ｆ１を“ｆ”で表している。第３ステップＳ１０３は、ユーザが実行してもよいし、コンピュータに実行させてもよい。

第１ステップＳ１０１〜第３ステップＳ１０３により、計測回路１を流れる電流Ｉ１に対応するインダクタ１２のインダクタンスが求まる。以下、第１ステップＳ１０１〜第３ステップＳ１０３の一連の処理を「計測処理」という。ここで、計測処理の回数“ｎ”（“ｎ”は０以上の整数）は、ユーザが計測処理を１回実行することにより、１回増える（ステップＳ１０４）。例えば、ユーザが計測処理を１度も実行していない状態では、計測処理の回数“ｎ”は“０”であり、ユーザが計測処理を実行することにより“１”となる。

そして、本実施形態では、ユーザは、計測処理の回数“ｎ”が所定の回数“Ｐ”（“Ｐ”は自然数）以上となるまで計測処理を繰り返す。つまり、計測処理の回数“ｎ”が所定の回数“Ｐ”以上になると（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、ユーザがインダクタンスの計測方法を終了する。一方、計測処理の回数“ｎ”が所定の回数“Ｐ”未満であれば（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、ユーザは、電圧発生器２の発生する交流電圧を変化させることで所定の電圧Ｖ１を変化させた後に（ステップＳ１０６）、計測処理を繰り返す。

ここで、所定の電圧Ｖ１が変化すると、計測回路１を流れる電流Ｉ１も変化する。つまり、ステップＳ１０６は、所定の電圧Ｖ１を変化させて計測回路１を流れる電流Ｉ１を変化させる電流変化ステップである。そして、本実施形態では、計測処理の回数“ｎ”が所定の回数“Ｐ”以上になるまで、第１ステップＳ１０１、第２ステップＳ１０２、及び第３ステップＳ１０３は、ステップＳ１０６にて計測回路１を流れる電流Ｉ１を変化させるごとに実行される。

このように、本実施形態では、ユーザは、電流Ｉ１を変化させるごとに計測処理を実行することで、インダクタ１２の電流依存性を評価することが可能である。インダクタ１２の電流依存性を評価する場合には、計測処理は、電流計３を用いて計測回路１を流れる電流Ｉ１を計測するステップを更に有しているのが好ましい。例えば、図４に示すように、計測処理を複数回（ここでは、７回）実行することで、電流Ｉ１が“ｉ１”から“ｉ７”まで変化する場合のインダクタ１２のインダクタンスの変化をプロットすることが可能である。図４に示す例では、インダクタ１２のインダクタンスの単位は［μＨ（マイクロヘンリー）］であり、電流Ｉ１の単位は［Ａ（アンペア）］である。

このようにして、本実施形態では、インダクタ１２のインダクタンスと、計測回路１を流れる電流Ｉ１（つまり、インダクタ１２を流れる電流）との相関を求めることで、インダクタ１２の電流依存性を評価することが可能である。そして、この相関に近似したインダクタ１２のインダクタンスの関数を用いれば、部品（インダクタ１２）の電流依存性を考慮したコンピュータ・シミュレーションによる伝導ノイズの解析モデルの実現が期待できる。このような解析モデルでは、部品の電流依存性を考慮しない解析モデルと比較して、例えば瞬時的に比較的大きな電流が流れる回路の解析精度の向上が期待できる。

（１．３）トランスの電気的特性の評価
以下、本実施形態のインダクタンスの計測方法を用いて、インダクタ１２としてのトランス１３の電気的特性を評価する場合について図５Ａ〜図６Ｂを用いて説明する。本実施形態では、ユーザは、トランス１３の一次コイル１３１のインダクタンス、二次コイル１３２のインダクタンス、及び相互インダクタンスを計測することで、トランス１３の電気的特性を評価する。

先ず、図５Ａに示すように、ユーザは、トランス１３の一次側の一対の入力端１３３，１３４に電圧発生器２が電気的に接続され、トランス１３の二次側の一対の出力端１３５，１３６が開放された回路を用いて、一次コイル１３１のインダクタンスを計測する。ここでは、計測回路１は、キャパシタンスが既知であるキャパシタ１１と、トランス１３の一次コイル１３１と、抵抗器１４と、を有する直列共振回路である。

ユーザは、電圧発生器２等を操作して上述の計測処理（第１ステップＳ１０１〜第３ステップＳ１０３）を実行することで、一次コイル１３１のインダクタンスを計測する。また、ユーザは、電流変化ステップ（ステップＳ１０６）にて計測回路１を流れる電流Ｉ１を変化させながら複数回の計測処理を実行することで、一次コイル１３１の電流依存性を評価してもよい。

次に、図５Ｂに示すように、ユーザは、トランス１３の二次側の一対の出力端１３５，１３６に電圧発生器２が電気的に接続され、トランス１３の一次側の一対の入力端１３３，１３４が開放された回路を用いて、二次コイル１３２のインダクタンスを計測する。ここでは、計測回路１は、キャパシタンスが既知であるキャパシタ１１と、トランス１３の二次コイル１３２と、抵抗器１５と、を有する直列共振回路である。

ユーザは、電圧発生器２等を操作して上述の計測処理（第１ステップＳ１０１〜第３ステップＳ１０３）を実行することで、二次コイル１３２のインダクタンスを計測する。また、ユーザは、電流変化ステップ（ステップＳ１０６）にて計測回路１を流れる電流Ｉ１を変化させながら複数回の計測処理を実行することで、二次コイル１３２の電流依存性を評価してもよい。

次に、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、ユーザは、トランス１３の相互インダクタンスを計測する。ここでは、計測回路１は、キャパシタンスが既知であるキャパシタ１１と、トランス１３と、抵抗器１４，１５と、を有する直列共振回路である。計測回路１では、一次コイル１３１及び二次コイル１３２が抵抗器１４，１５を介して電気的に接続されている。また、図６Ａに示す計測回路１では、一次コイル１３１で発生する誘導起電力の向きと、二次コイル１３２で発生する誘導起電力の向きとが異なるように、一次コイル１３１及び二次コイル１３２の導線が巻かれている。一方、図６Ｂに示す計測回路１では、一次コイル１３１で発生する誘導起電力の向きと、二次コイル１３２で発生する誘導起電力の向きとが同じになるように、一次コイル１３１及び二次コイル１３２の導線が巻かれている。

先ず、ユーザは、図６Ａに示す計測回路１において、電圧発生器２等を操作して上述の計測処理（第１ステップＳ１０１〜第３ステップＳ１０３）を実行することで、トランス１３のインダクタンスを計測する。以下、このインダクタンスを“Ｌ１”とする。次に、ユーザは、図６Ｂに示す計測回路１において、電圧発生器２等を操作して上述の計測処理（第１ステップＳ１０１〜第３ステップＳ１０３）を実行することで、トランス１３のインダクタンスを計測する。以下、このインダクタンスを“Ｌ２”とする。

そして、ユーザは、以下の数式に、求めたインダクタンス“Ｌ１”、“Ｌ２”を代入することにより、トランス１３の相互インダクタンスを算出することができる。以下の数式では、相互インダクタンスを“Ｍ”で表している。

ユーザは、電圧発生器２等を操作して上述の計測処理（第１ステップＳ１０１〜第３ステップＳ１０３）を実行することで、トランス１３の相互インダクタンスを計測する。また、ユーザは、電流変化ステップ（ステップＳ１０６）にて計測回路１を流れる電流Ｉ１を変化させながら複数回の計測処理を実行することで、トランス１３の電流依存性を評価してもよい。

ここで、インダクタ１２のインダクタンスを計測する方法としては、例えばベクトルネットワークアナライザを用いた方法がある。この方法では、ベクトルネットワークアナライザによりインダクタ１２を含む回路のＳパラメータ（Scattering parameters）を計測し、計測したＳパラメータに基づいてインダクタ１２のインダクタンスを算出する。

ベクトルネットワークアナライザを用いた手法では、比較的小さい電力（例えば、数ミリワット）を回路に印加した場合におけるインダクタ１２の電気的特性を評価することは可能である。しかしながら、ベクトルネットワークアナライザを用いた手法では、インダクタ１２の電流依存性を考慮せずにインダクタ１２のインダクタンスを求めている。このため、この手法では、比較的大きい電力（例えば、数十ワット）を回路に印加した場合におけるインダクタ１２の電気的特性を評価し難い、という問題があった。つまり、この手法では、インダクタ１２を流れる電流に応じてインダクタ１２のインダクタンスが変化するにも関わらず、インダクタンスの変化を考慮せずにインダクタ１２のインダクタンスを計測してしまう、という問題があった。

一方、本実施形態のインダクタンスの計測方法では、キャパシタンスが既知のキャパシタ１１と、インダクタンスが未知のインダクタ１２との共振現象を利用してインダクタ１２のインダクタンスを計測している。このため、本実施形態のインダクタンスの計測方法では、インダクタ１２を流れる電流に応じてインダクタ１２のインダクタンスが変化することを考慮して、インダクタ１２のインダクタンスを計測することが可能である。言い換えれば、本実施形態のインダクタンス計測方法は、インダクタ１２の電流依存性を考慮した上で、インダクタ１２のインダクタンスを評価し易い、という利点がある。したがって、本実施形態のインダクタンスの計測方法では、比較的大きい電力を回路に印加した場合におけるインダクタ１２の電気的特性も評価し易い、という利点がある。

（２）計測システム
本開示の一実施形態に係る計測システム１０は、図７に示すように、電圧発生器２と、取得回路５と、制御回路６と、筐体７と、を備えている。計測システム１０は、計測回路１に電気的に接続されている。計測回路１は、キャパシタンスが既知であるキャパシタ１１と、インダクタンスが未知であるインダクタ１２と、を電圧発生器２に対して直列に電気的に接続した直列共振回路である。計測システム１０と計測回路１との間には、計測回路１を流れる電流Ｉ１を計測する電流計３が電気的に接続されている。また、計測システム１０の一対の入力端には、電圧発生器２の両端電圧、つまり計測回路１に印加される電圧を計測する電圧計４が電気的に接続されている。計測回路１に対する計測システム１０、電流計３、及び電圧計４の配線は、ユーザが行う。

取得回路５は、電流計３で計測した計測回路１を流れる電流Ｉ１の計測結果、及び電圧計４で計測した計測回路１に印加される電圧（つまり、所定の電圧Ｖ１）の計測結果を取得する回路である。取得回路５は、例えば電流計３からのケーブルのプラグが電気的に接続されるレセプタクル、及び電圧計４からのケーブルのプラグが電気的に接続されるレセプタクルを有する。取得回路５は、取得した電流計３の計測結果及び電圧計４の計測結果を制御回路６に与える。

制御回路６は、例えば、プロセッサ及びメモリを主構成とするマイクロコンピュータにて構成されている。言い換えれば、制御回路６は、プロセッサ及びメモリを有するコンピュータにて実現されており、プロセッサがメモリに格納されているプログラムを実行することにより、コンピュータが制御回路６として機能する。プログラムは、ここでは制御回路６のメモリに予め記録されているが、インターネット等の電気通信回線を通じて、又はメモリカード等の非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよい。

制御回路６は、第１機能と、第２機能と、第３機能と、を有している。第１機能は、電圧発生器２を制御して計測回路１に所定の電圧Ｖ１を印加する機能である。第１機能は、上述のインダクタンスの計測方法における第１ステップＳ１０１に相当する。第２機能は、取得回路５で取得した電流計３及び電圧計４の計測結果に基づいて、所定の電圧Ｖ１が印加されている計測回路１の共振周波数ｆ１を求める機能である。第２機能は、上述のインダクタンスの計測方法における第２ステップＳ１０２に相当する。第３機能は、第２機能で求めた計測回路１の共振周波数ｆ１と、キャパシタ１１のキャパシタンスとに基づいて、計測回路１を流れる電流Ｉ１に対応するインダクタ１２のインダクタンスを求める機能である。第３機能は、上述のインダクタンスの測定方法における第３ステップＳ１０３に相当する。

筐体７は、箱状であって、電圧発生器２、取得回路５、及び制御回路６を収納する。筐体７に収納された状態において、電圧発生器２、取得回路５、及び制御回路６は、電気的に接続されている。

本実施形態において、ユーザは、計測システム１０を操作して制御回路６に第１機能、第２機能、及び第３機能を実行させることにより、上述のインダクタンスの計測方法と同様に、インダクタ１２のインダクタンスの計測を行うことが可能である。そして、ユーザは、インダクタ１２のインダクタンスの計測結果を表示するモニタを見ることで、計測結果を確認することが可能である。モニタは、計測システム１０が備えていてもよいし、計測システム１０に電気的に接続されていてもよい。また、制御回路６は、ユーザの１回の操作（計測の開始を指示する操作）を受け付けると、第１機能、第２機能、及び第３機能を自動的に実行する構成であってもよい。

本実施形態において、制御回路６は、上述のインダクタンスの計測方法における電流変化ステップに相当する機能（以下、「第４機能」という）を更に有していてもよい。第４機能は、電圧発生器２を制御して所定の電圧Ｖ１を変化させ、計測回路１を流れる電流Ｉ１を変化させる機能である。第１機能、第２機能、及び第３機能は、第４機能にて計測回路１を流れる電流Ｉ１を変化させるごとに実行される。この場合、ユーザは、計測システム１０を操作して制御回路６に第１機能、第２機能、第３機能、及び第４機能を実行させることにより、上述のインダクタンスの計測方法と同様に、インダクタ１２の電流依存性を評価することが可能である。

（３）変形例
上記実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。上記実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。また、インダクタンスの計測方法と同等の機能は、コンピュータプログラム、又はプログラムを記録した記録媒体等で具現化されてもよい。

一実施形態に係るプログラムは、コンピュータシステムに、上記のインダクタンスの計測方法を実行させるためのプログラムである。

以下、実施形態の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。

本開示における計測システム１０の実行主体は、コンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、本開示における計測システム１０の実行主体としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されていてもよいが、電気通信回線を通じて提供されてもよい。また、プログラムは、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路（ＩＣ）又は大規模集積回路（ＬＳＩ）を含む１乃至複数の電子回路で構成される。複数の電子回路は、１つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、１つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。

本実施形態の計測システム１０では、取得回路５及び制御回路６は、それぞれ１つの回路で実現されているが、２以上の回路で実現されていてもよい。例えば、取得回路５及び制御回路６の機能が、２以上の回路に分散して設けられていてもよい。また、例えば取得回路５及び制御回路６の機能が、１つの筐体に収まる１つの装置に設けられていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。その他、取得回路５及び制御回路６の少なくとも一部の機能は、例えばクラウド（クラウドコンピューティング）によって実現されていてもよい。

本実施形態の計測システム１０では、１つの筐体７に電圧発生器２、取得回路５、及び制御回路６が収納されているが、これに限定する趣旨ではない。例えば、電圧発生器２、取得回路５、及び制御回路６は、２以上の筐体７に分散して収納されていてもよい。

本実施形態の計測システム１０は、キャパシタ１１を備えていてもよい。この場合、計測システム１０は、測定対象のインダクタ１２の想定されるインダクタンスの大きさに応じて、キャパシタンスの異なる複数のキャパシタ１１から計測回路１に用いるキャパシタ１１を選択可能に構成されているのが好ましい。また、この場合、キャパシタ１１は筐体７に収納されていてもよい。

本実施形態の計測システム１０は、電流計３及び電圧計４を備えていてもよい。そして、筐体７には、電圧発生器２、取得回路５、及び制御回路６のみならず、電流計３及び電圧計４も収納されていてもよい。この構成では、ユーザが計測回路１に電流計３及び電圧計４を接続する手間が省ける、という利点がある。また、この構成では、ユーザが電流計３及び電圧計４を計測回路１に対して誤って配線することでインダクタ１２のインダクタンスを計測できないといった事態を防ぎ易い、という利点がある。

本実施形態のインダクタンスの計測方法は、インダクタ１２の電流依存性を評価する場合に限らず、電流計３を用いて計測回路１を流れる電流Ｉ１を計測するステップを有していてもよい。この場合、計測回路１を流れる電流Ｉ１と、インダクタ１２のインダクタンスとを対応付けて計測することが可能になる、という利点がある。

本実施形態のインダクタンスの計測方法を実行する前に、例えばベクトルネットワークアナライザ等の計測機器を用いて、予め計測回路１の共振周波数を推測してもよい。例えば、ベクトルネットワークアナライザでは、比較的小さい電力を計測回路１に印加した場合における計測回路１の共振周波数を求めることが可能である。この共振周波数は、インダクタ１２の電流依存性を考慮した周波数ではないが、この共振周波数を計測回路１の共振周波数ｆ１を求める際の目安とすることが可能である。

本実施形態のインダクタンスの計測方法及び計測システム１０では、計測回路１は、キャパシタ１１及びインダクタ１２を電圧発生器２に対して直列に電気的に接続した直列共振回路であるが、これに限定する趣旨ではない。例えば、計測回路１は、キャパシタ１１及びインダクタ１２を電圧発生器２に対して並列に電気的に接続した並列共振回路であってもよい。この場合、計測回路１のインピーダンスは、所定の電圧Ｖ１の周波数が共振周波数ｆ１であるときに極大値となる。この場合でも、第２ステップＳ１０２（又は第２機能）において、計測回路１のインピーダンスに着目して計測回路１の共振周波数ｆ１を求めることが可能である。つまり、計測回路１のインピーダンスが極大値に略等しくなるときの電圧Ｖ１の周波数を、計測回路１の共振周波数ｆ１とすればよい。

また、計測回路１が並列共振回路である場合、計測回路１は、測定対象のインダクタ１２を２つ以上有していてもよい。この場合、計測回路１は、２以上のインダクタ１２ごとに共振周波数ｆ１を有することになる。したがって、この場合、インダクタンスの計測方法又は計測システム１０を用いて、２以上の共振周波数ｆ１を求めることにより、２以上のインダクタ１２のインダクタンスを個別に計測することが可能である。

本実施形態のインダクタンスの計測方法及び計測システム１０において、計測回路１には、電圧発生器２の内部抵抗、トランス１３の一次コイル１３１又は二次コイル１３２の抵抗成分などが含まれていてもよい。また、計測回路１には、例えば図５Ａ、図５Ｂに示すように、計測回路１が有する抵抗成分の他に、更に抵抗器１４，１５が含まれていてもよい。これらの場合でも、本実施形態のインダクタンスの計測方法又は計測システム１０により、計測回路１の共振周波数ｆ１、及びインダクタ１２（又は一次コイル１３１、二次コイル１３２）のインダクタンスを計測することが可能である。

（まとめ）
以上述べたように、第１の態様に係るインダクタンスの計測方法は、第１ステップ（Ｓ１０１）と、第２ステップ（Ｓ１０２）と、第３ステップ（Ｓ１０３）と、を有する。第１ステップ（Ｓ１０１）は、計測回路（１）に電圧発生器（２）から所定の電圧（Ｖ１）を印加するステップである。計測回路（１）は、キャパシタンスが既知であるキャパシタ（１１）と、インダクタンスが未知であるインダクタ（１２）とを電圧発生器（２）に対して直列又は並列に電気的に接続した回路である。電圧発生器（２）は、交流電圧を発生する。第２ステップ（Ｓ１０２）は、所定の電圧（Ｖ１）が印加されている計測回路（１）の共振周波数（ｆ１）を求めるステップである。第３ステップ（Ｓ１０３）は、計測回路（１）の共振周波数（ｆ１）と、キャパシタ（１１）のキャパシタンスとに基づいて、計測回路（１）を流れる電流（Ｉ１）に対応するインダクタ（１２）のインダクタンスを求めるステップである。

この態様によれば、インダクタ（１２）の電流依存性を考慮した上で、インダクタ（１２）のインダクタンスを評価し易い、という利点がある。

第２の態様に係るインダクタンスの計測方法では、第１の態様において、第２ステップ（Ｓ１０２）は、所定の電圧（Ｖ１）の周波数を変化させるステップを有する。第２ステップ（Ｓ１０２）は、所定の電圧（Ｖ１）の位相と、計測回路（１）を流れる電流（Ｉ１）の位相との差分が所定の誤差範囲内に収まるときの所定の電圧（Ｖ１）の周波数を計測回路（１）の共振周波数（ｆ１）として求めるステップである。

この態様によれば、簡易な手法により計測回路（１）の共振周波数（ｆ１）を求めることができる、という利点がある。

第３の態様に係るインダクタンスの計測方法では、第１の態様において、第２ステップ（Ｓ１０２）は、所定の電圧（Ｖ１）の周波数を変化させるステップである。第２ステップ（Ｓ１０２）は、計測回路（１）のインピーダンスが極値を含む所定の誤差範囲内に収まるときの所定の電圧（Ｖ１）の周波数を計測回路（１）の共振周波数（ｆ１）として求めるステップである。

この態様によれば、簡易な手法により計測回路（１）の共振周波数（ｆ１）を求めることができる、という利点がある。

第４の態様に係るインダクタンスの計測方法は、第１〜第３のいずれかの態様において、電流計（３）を用いて計測回路（１）を流れる電流（Ｉ１）を計測するステップを更に有する。

この態様によれば、計測回路（１）を流れる電流（Ｉ１）と、インダクタ（１２）のインダクタンスとを対応付けて計測することが可能になる、という利点がある。

第５の態様に係るインダクタンスの計測方法では、第１〜第４のいずれかの態様において、所定の電圧（Ｖ１）を変化させて計測回路（１）を流れる電流（Ｉ１）を変化させる電流変化ステップ（Ｓ１０６）を更に有する。第１ステップ（Ｓ１０１）、第２ステップ（Ｓ１０２）、及び第３ステップ（Ｓ１０３）は、電流変化ステップ（Ｓ１０６）にて計測回路（１）を流れる電流（Ｉ１）を変化させるごとに実行される。

この態様によれば、計測回路（１）を流れる電流（Ｉ１）と、インダクタ（１２）のインダクタンスとの相関を求めることで、インダクタ（１２）の電流依存性を評価し易い、という利点がある。

第６の態様に係る計測システム（１０）は、電圧発生器（２）と、取得回路（５）と、制御回路（６）と、を備える。電圧発生器（２）は、交流電圧を発生する。取得回路（５）は、計測回路（１）を流れる電流を計測する電流計（３）からの計測結果、及び計測回路（１）に印加される電圧を計測する電圧計（４）からの計測結果を取得する。計測回路（１）は、キャパシタンスが既知であるキャパシタ（１１）と、インダクタンスが未知であるインダクタ（１２）とを電圧発生器（２）に対して直列又は並列に電気的に接続した回路である。制御回路（６）は、第１機能と、第２機能と、第３機能と、を有する。第１機能は、電圧発生器（２）を制御して計測回路（１）に所定の電圧（Ｖ１）を印加する機能である。第２機能は、取得回路（５）で取得した電流計（３）及び電圧計（４）の計測結果に基づいて、所定の電圧（Ｖ１）が印加されている計測回路（１）の共振周波数（ｆ１）を求める機能である。第３機能は、計測回路（１）の共振周波数（ｆ１）と、キャパシタ（１１）のキャパシタンスとに基づいて、計測回路（１）を流れる電流（Ｉ１）に対応するインダクタ（１２）のインダクタンスを求める機能である。

この態様によれば、インダクタ（１２）の電流依存性を考慮した上で、インダクタ（１２）のインダクタンスを評価し易い、という利点がある。

第７の態様に係る計測システム（１０）は、第６の態様において、電流計（３）と、電圧計（４）と、筐体（７）と、を更に備える。筐体（７）は、電圧発生器（２）、取得回路（５）、制御回路（６）、電流計（３）、及び電圧計（４）を収納する。

この態様によれば、ユーザが電流計（３）及び電圧計（４）を計測回路（１）に対して誤って配線することでインダクタ（１２）のインダクタンスを計測できないといった事態を防ぎ易い、という利点がある。

第８の態様に係るプログラムは、コンピュータシステムに、第１〜第５のいずれかの態様のインダクタンスの計測方法を実行させるためのプログラムである。

この態様によれば、インダクタ（１２）の電流依存性を考慮した上で、インダクタ（１２）のインダクタンスを評価し易い、という利点がある。

第２〜第５の態様に係るステップについては、インダクタンスの計測方法に必須のステップではなく、適宜省略可能である。また、コンピュータシステムが実行する第４の態様に係るステップは、コンピュータシステムが、電流計（３）を用いて計測された計測回路（１）を流れる電流（Ｉ１）を取得するステップに相当する。

第７の態様に係る構成については、計測システム（１０）に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。

１ 計測回路
１０ 計測システム
１１ キャパシタ
１２ インダクタ
２ 電圧発生器
３ 電流計
４ 電圧計
５ 取得回路
６ 制御回路
７ 筐体
Ｉ１ 計測回路を流れる電流
ｆ１ 計測回路の共振周波数
Ｓ１０１ 第１ステップ
Ｓ１０２ 第２ステップ
Ｓ１０３ 第３ステップ
Ｓ１０６ 電流変化ステップ
Ｖ１ 所定の電圧

Claims (8)

1. キャパシタンスが既知であるキャパシタと、インダクタンスが未知であるインダクタとを交流電圧を発生する電圧発生器に対して直列又は並列に電気的に接続した計測回路に、前記電圧発生器から所定の電圧を印加する第１ステップと、
   前記所定の電圧が印加されている前記計測回路の共振周波数を求める第２ステップと、
   前記計測回路の共振周波数と、前記キャパシタのキャパシタンスとに基づいて、前記計測回路を流れる電流に対応する前記インダクタのインダクタンスを求める第３ステップと、を有する
   インダクタンスの計測方法。
2. 前記第２ステップは、前記所定の電圧の周波数を変化させるステップを有し、
   前記第２ステップは、前記所定の電圧の位相と、前記計測回路を流れる電流の位相との差分が所定の誤差範囲内に収まるときの前記所定の電圧の周波数を前記計測回路の共振周波数として求めるステップである
   請求項１記載のインダクタンスの計測方法。
3. 前記第２ステップは、前記所定の電圧の周波数を変化させるステップを有し、
   前記第２ステップは、前記計測回路のインピーダンスが極値を含む所定の誤差範囲内に収まるときの前記所定の電圧の周波数を前記計測回路の共振周波数として求めるステップである
   請求項１記載のインダクタンスの計測方法。
4. 電流計を用いて前記計測回路を流れる電流を計測するステップを更に有する
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインダクタンスの計測方法。
5. 前記所定の電圧を変化させて前記計測回路を流れる電流を変化させる電流変化ステップを更に有し、
   前記第１ステップ、前記第２ステップ、及び前記第３ステップは、前記電流変化ステップにて前記計測回路を流れる電流を変化させるごとに実行される
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインダクタンスの計測方法。
6. 交流電圧を発生する電圧発生器と、
   キャパシタンスが既知であるキャパシタとインダクタンスが未知であるインダクタとを前記電圧発生器に対して直列又は並列に電気的に接続した計測回路を流れる電流を計測する電流計からの計測結果、及び前記計測回路に印加される電圧を計測する電圧計からの計測結果を取得する取得回路と、
   制御回路と、を備え、
   前記制御回路は、
   前記電圧発生器を制御して前記計測回路に所定の電圧を印加する第１機能と、
   前記取得回路で取得した前記電流計及び前記電圧計の計測結果に基づいて、前記所定の電圧が印加されている前記計測回路の共振周波数を求める第２機能と、
   前記計測回路の共振周波数と、前記キャパシタのキャパシタンスとに基づいて、前記計測回路を流れる電流に対応する前記インダクタのインダクタンスを求める第３機能と、を有する
   計測システム。
7. 前記電流計と、
   前記電圧計と、
   前記電圧発生器、前記取得回路、前記制御回路、前記電流計、及び前記電圧計を収納する筐体と、を更に備える
   請求項６記載の計測システム。
8. コンピュータシステムに、
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載のインダクタンスの計測方法を実行させるための
   プログラム。

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