JP2889264B2 - 四端子測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は被測定物の第１電極に第１接触子を通じて
信号源を接続し、その被測定物の第２電極に第２接触子
を通じて電流測定手段を接続し、第１電極及び第２電極
間に第3,第４接触子を通じて電圧測定手段を接続した四
端子測定装置に関する。

「従来の技術」 第４図に従来の四端子測定装置を示す。コンデンサの
被測定物11の第１電極12に第１接触子13を通じて信号源
14が接続され、被測定物11の第２電極15に第２接触子16
を通じて電流電圧変換器17が接続される。第１電極12、
第２電極15にそれぞれ第３接触子18、第４接触子19を通
じて高入力インピーダンスの電圧バッファ増幅器21,22
が接続される。電圧バッファ増幅器21,22の各出力側は
差動増幅器23の両入力側に接続される。電流電圧変換器
17、差動増幅器23の各出力側はベクトル検波器24に接続
され、ベクトル検波器24は演算・表示部25に接続され
る。

被測定物11に信号源14より交流電圧を印加し、被測定
物11を流れる電流を電流電圧変換器17により電圧情報と
した後、ベクトル検波器24で複素数情報として検出し、
被測定物11の両端の電圧を電圧検出差動増幅器23により
電圧情報とした後、ベクトル検波器24で複素数情報とし
て検出し、ベクトル検波器24の両出力を演算処理して被
測定物11の静電容量値やtanδ値を表示する。

「発明が解決しようとする課題」 第１接触子13、第２接触子16の接触が不充分の場合は
所定の電流を被測定物11に流すことができないため測定
値が誤ったものとなる。また第６接触子18、第４接触子
19の接触が不充分の場合は実際の被測定物11の両端電圧
が測定されないため測定値が誤ったものとなる。

被測定物11として高電圧に充電されたコンデンサが接
続された場合、信号源14、電流電圧変換器17に大きな電
流が流れ、電圧検出バッファ増幅器21,22に高電圧がか
かってこれらを損傷するおそれがあった。

「課題を解決するための手段」 この発明による四端子測定装置は、被測定物の第１電
極に第１接触子を通じて信号源を接続し、その被測定物
の第２電極の第２接触子を通じて電流測定手段を接続
し、上記第１電極及び第２電極間に第３、第４接触子を
通じて電圧測定手段を接続した四端子測定装置におい
て、 第１のトランスの２次側の両端を上記第１接触子と上
記第３接触子にそれぞれ接続し、上記第１のトランスの
１次側の１端を接触検出用信号源の一端に接続し、上記
第１のトランスの１次側の他端と接触検出用信号源の他
端との間に接続され、上記第１のトランスの１次側に流
れる電流を検出することにより、上記第１接触子と上記
第３接触子間の接触不良を検出する第１電流検出手段
と、第２のトランスの２次側の両端を上記第２接触子と
上記第４接触子にそれぞれ接続し、上記第２のトランス
の１次側の１端を上記接触検出用信号源の一端に接続
し、上記第２のトランスの１次側の他端と上記接触検出
用信号源の他端との間に接続され、上記第２のトランス
の１次側に流れる電流を検出することにより、上記第２
接触子と上記第４接触子の接触不良を検出する第２電流
検出手段と、上記第１接触子と上記第２接触子又は上記
第４接触子との間の電圧差、又は上記第３接触子と上記
第２接触子又は上記第４接触子との間の電圧差を検出す
る電圧検出手段と、上記第２接触子と上記電流測定手段
との間、及び上記第３、第４接触子と上記電圧測定手段
との間に設けられ、それぞれの接続をオン・オフするス
イッチと、上記第１電流検出手段、上記第２電流検出手
段及び上記電圧検出手段のいずれかが上記接触不良又は
上記電圧差を検出した時は、上記スイッチをオフとする
手段と、を具備する。

「実施例」 第１図はこの発明の実施例を示し、第４図と対応する
部分には同一符号を付けてある。この発明によれば第１
接触子13及び第３接触子18間の導通を検出する手段と、
第２接触子16及び第４接触子19間の導通を検出する手段
とが設けられる。このため第１図においては信号源14の
周波数と異なる周波数の接触検出用信号源31が設けら
れ、接触検出用信号源31の一端は接地され、他端はトラ
ンス32,33の１次側の各一端に接続される。トランス32
の２次側の両端は第１接触子13、第３接触子18に接続さ
れ、トランス33の２次側の両端は第２接触子16、第４接
触子19に接続される。トランス32の１次側の他端は抵抗
器34を通じて接地されると共にダイオード35の一端に接
続され、ダイオード35の他端はコンデンサ36、抵抗器37
をそれぞれ通じて接地され、ダイオード35、コンデンサ
36の接続点38はインバータ39に接続される。トランス33
の１次側の他端は抵抗器41を通じて接地されると共にダ
イオード42の一端に接続され、ダイオード42の他端はコ
ンデンサ43及び抵抗器44をそれぞれ通じて接地され、ダ
イオード42、コンデンサ43の接続点45はインバータ46に
接続される。

第１接触子13と第２接触子16又は第４接触子19との間
の電位差の有無を検出する手段と、第３接触子18と第２
接触子16又は第４接触子19との間の電位差の有無を検出
する手段とが設けられる。このため第1,第2,第3,第４接
触子13,16,18,19はそれぞれ、抵抗器47,48,49,51の各一
端に接続され、抵抗器47、48,49,51の各他端はそれぞれ
ツエナダイオード52,53,54,55を通じて接地される。抵
抗器47、ツエナダイオード52の接続点はダイオード56の
陽極に接続され、抵抗器48、ツエナダイオード53の接続
点はダイオード57の陽極に接続され、抵抗器49、ツエナ
ダイオード54の接続点はダイオード58の陽極に接続さ
れ、抵抗器51、ツエナダイオード55の接続点はダイオー
ド59の陽極に接続される。ダイオード56,57,58,59の各
陰極は互いに接続され、その接続点61はトランジスタ62
のベースに接続され、トランジスタ62のエミッタは接地
され、コレクタは抵抗器63を通じて電源端子64に接続さ
れると共にインバータ65に接続される。

インバータ39,46,65の各出力はノア回路66へ供給さ
れ、ノア回路66の出力はトランジスタ67のベースへ供給
される。トランジスタ67のコレクタはリレー68,69,71,7
2を通じて電源端子64に接続され、エミッタは接地され
る。リレー68の接点68aは第１接触子13と信号源14との
間に挿入され、リレー69の接点69aは第２接触子16と電
流電圧変換器17との間に挿入され、リレー71の接点71a
は第３接触子18と電圧バッファ増幅器21との間に挿入さ
れ、リレー72の接点72aは第４接触子19と電圧バッファ
増幅器22との間に挿入される。

インバータ39,46の各出力はノア回路73にも供給さ
れ、ノア回路73の出力と、インバータ65の出力と、自動
指令とがアンド回路74へ供給され、アンド回路74の出力
はトランジスタ75のベースに供給され、トランジスタ75
のコレクタはリレー76を通じて電源端子64に接続され、
エミッタは接地される。リレー76の接点76aが第３接触
子18と第４接触子19との間に接続される。

上述した構成において、第１接触子13及び第３接触子
18間の抵抗が減少すると、トランス32の２次側に大きな
電流が流れ、トランス32の１次側、抵抗器34に大きな電
流が流れ、その電流がダイオード35で検波されて抵抗器
37に流れる。従って接続点38の電位が上り、インバータ
39の出力は高レベルから低レベルに変化する。同様に第
２接触子16及び第４接触子19間の抵抗が減少するとイン
バータ46の出力は高レベルから低レベルに変化する。こ
のようにして第１接触子13、第３接触子18間の導通、第
２接触子16、第４接触子19間の導通が検出される。

被測定物11の第１電極12、第２電極15に接触する第1,
第2,第3,第４接触子13,16,18,19の内少なくとも２つの
接触子間にある程度、例えば3V以上の電位差がある場合
は接続点61の電位が上りトランジスタ62が導通してイン
バータ65の出力が低レベルから高レベルに変化する。例
えば第１接触子13と第４接触子19との間に10Vの電位差
（第１接触子13が正、第４接触子19が負）があると、電
流が抵抗器47−ツエナダイオード52−ツエナダイオード
55−抵抗器51と流れ、２つのツエナダイオード52,55の
内、逆方向のツエナダイオード52にのみツエナ電圧、例
えば3Vが発生する。この両端電圧はダイオード56を順バ
イアスして接続点61の電位を上げる。よってトランジス
タ62が導通し、インバータ65の出力が高レベルになる。

次に逆方向に電圧がかかった場合、つまり第１接触子
13が負で第４接触子19が正の場合、電流は抵抗器51−ツ
エナダイオード55−ツエナダイオード52−抵抗器47と流
れ、２つのツエナダイオード52,55の内、逆方向のツエ
ナダイオード55にのみツエナ電圧が発生し、そのツエナ
電圧はダイオード59を順バイアスし、接続点61の電位を
上げ、トランジスタ62が導通し、インバータ65の出力が
高レベルになる。同様にして全ての接触子間に発生する
高電圧を四端子接続が成立する前に検出できる。

第１接触子13及び第３接触子18間が低抵抗であり、第
２接触子16及び第４接触子19が低抵抗であり、かつ第１
電極12及び第２電極15間に高電圧が発生していない場合
はインバータ39,46,65の各出力は共に低レベルであっ
て、ノア回路66の出力は高レベルとなり、トランジスタ
67が導通し、リレー68,69,71,72が共に動作して、信号
源14の測定信号が被測定物11に印加され、被測定物11を
流れる電流が電流電圧変換器17で検出され、被測定物11
の両端間の電圧が差動増幅器23で検出され、被測定物11
のキャパシタンスが測定される。

四端子接続が成立した状態、つまり第１接触子13及び
第３接触子18間、第２接触子16及び第４接触子19間が共
に低抵抗でインバータ39,46の出力が共に低レベルの状
態において、第１電極12及び第２電極15間に高電圧が発
生している場合は接続点61の電位が上がり、インバータ
65の出力が高レベルとなり、ノア回路73の出力も高レベ
ルであるから自動指令が与えられているとアンド回路74
の出力が高レベルとなり、トランジスタ75がオンし、リ
レー76が動作して、リレー接点76aを通じて第１電極12
及び第２電極15間が接続され、被測定物11の電荷はイン
バータ65の出力が低レベルになるまで自動放電される。

四端子接触検出は第２図に示すように構成してもよ
い。第１接触子13及び第３接触子18間が低抵抗になると
リレー77が動作し、リレー77の接点77aにより論理回路7
8の入力側が接地され、論理回路78の出力が高レベルよ
り低レベルになる。同様に第２接触子16及び第４接触子
19間が低抵抗になるとリレー79が動作し、その接点79a
がオンして論理回路81の入力側が接地され、論理回路81
の出力が高レベルより低レベルになる。第３図に示すよ
うにリレー77,79の代りにフォトカプラ82,83を用いても
よい。

「発明の効果」 以上述べたように、この発明によれば各接触子の接触
状態を検出でき、被測定物に所定電流を流すことがで
き、かつ被測定物の両端電圧を正しく測定することがで
き、正しい測定値が得られる。高電圧に充電されている
被測定物が接続されると、インバータ65の出力が高レベ
ルとなって、そのことが検出される。この検出を利用し
て被測定物の電荷を自動放電させることも可能であり、
その場合は信号源、電流電圧変換器、電圧検出用バッフ
ァ増幅器などを損傷するおそれはない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す接続図、第２図及び第
３図はそれぞれその一部変形を示す接続図、第４図は従
来の四端子測定装置を示す接続図である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定物の第１電極に第１接触子を通じて
   信号源を接続し、その被測定物の第２電極の第２接触子
   を通じて電流測定手段を接続し、上記第１電極及び第２
   電極間に第３、第４接触子を通じて電圧測定手段を接続
   した四端子測定装置において、 第１のトランスの２次側の両端を上記第１接触子と上記
   第３接触子にそれぞれ接続し、第１のトランスの１次側
   の１端を接触検出用信号源の一端に接続し、上記第１の
   トランスの１次側の他端と接触検出用信号源の他端との
   間に接続され、上記第１のトランスの１次側に流れる電
   流を検出することにより、上記第１接触子と上記第３接
   触子間の接触不良を検出する第１電流検出手段と、 第２のトランスの２次側の両端を上記第２接触子と上記
   第４接触子にそれぞれ接続し、上記第２のトランスの１
   次側の１端を上記接触検出用信号源の一端に接続し、上
   記第２のトランスの１次側の他端と上記接触検出用信号
   源の他端との間に接続され、上記第２のトランスの１次
   側に流れる電流を検出することにより、上記第２接触子
   と上記第４接触子間の接触不良を検出する第２電流検出
   手段と、 上記第１接触子と上記第２接触子又は上記第４接触子と
   の間の電圧差、又は上記第３接触子と上記第２接触子又
   は上記第４接触子との間の電圧差を検出する電圧検出手
   段と、 上記第２接触子と上記電流測定手段との間、及び上記第
   ３、第４接触子と上記電圧測定手段との間に設けられ、
   それぞれの接続をオン・オフするスイッチと、 上記第１電流検出手段、上記第２電流検出手段及び上記
   電圧検出手段のいずれかが上記接触不良又は上記電圧差
   を検出した時は、上記スイッチをオフとする手段と、 を具備する四端子測定装置。