JP3283986B2 - インピーダンス測定装置 - Google Patents
インピーダンス測定装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はインピーダンス測定装置
に関し、特に被測定試料と測定端子の接触状態の異常を
検出するインピーダンス測定装置に関する。
に関し、特に被測定試料と測定端子の接触状態の異常を
検出するインピーダンス測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】被測定試料（以下、試料と称する）に電
圧を印加し、または電流を流して試料のインピーダンス
を測定するインピーダンス測定装置においては、測定装
置の端子と試料の端子（リード線）間を接続するケーブ
ルのインピーダンスや、ケーブルと端子との間の接触抵
抗等の影響で測定精度が低下する。このような測定精度
の低下を避けるために、従来、いわゆる４端子接続測定
方法が採用されている。４端子接続測定方法は、試料の
両端子に、それぞれ２つの接続点を設け、１つの端子側
から信号を与え、試料両端の電圧と、試料を流れる電流
を測定することによりインピーダンスを測定するもので
ある。
圧を印加し、または電流を流して試料のインピーダンス
を測定するインピーダンス測定装置においては、測定装
置の端子と試料の端子（リード線）間を接続するケーブ
ルのインピーダンスや、ケーブルと端子との間の接触抵
抗等の影響で測定精度が低下する。このような測定精度
の低下を避けるために、従来、いわゆる４端子接続測定
方法が採用されている。４端子接続測定方法は、試料の
両端子に、それぞれ２つの接続点を設け、１つの端子側
から信号を与え、試料両端の電圧と、試料を流れる電流
を測定することによりインピーダンスを測定するもので
ある。
【０００３】しかしながら、この測定方法では、該接続
点の接触が外れてしまうと、正しい測定結果が得られな
い。そのため、インピーダンス測定に先立って、測定装
置と試料の接続状態を検査する方法が、例えば特開平１
ー２８８７７６号に開示されている。
点の接触が外れてしまうと、正しい測定結果が得られな
い。そのため、インピーダンス測定に先立って、測定装
置と試料の接続状態を検査する方法が、例えば特開平１
ー２８８７７６号に開示されている。
【０００４】図３には、かかる測定装置の概略回路構成
が示されている。図３において、試料Ｚの２つの端子Ｌ
１とＬ２の各端子の２点（接続点）Ｃ１とＣ３及びＣ４
とＣ２のそれぞれは、ケーブルを介して測定装置１に接
続されている。
が示されている。図３において、試料Ｚの２つの端子Ｌ
１とＬ２の各端子の２点（接続点）Ｃ１とＣ３及びＣ４
とＣ２のそれぞれは、ケーブルを介して測定装置１に接
続されている。
【０００５】端子とケーブルとの接続点の接触抵抗や接
触外れ等を検出するために、接続点Ｃ１とＣ３に、信号
源１０１と電流検出部２０１をそれぞれ接続し、接続点
Ｃ４とＣ２に、信号源１０２と電流検出部２０２をそれ
ぞれ接続し、電流検出部２０１と２０２により得られる
電流により接触状態が検出される。すなわち、試料の各
端子に接続される各々２つの測定端子間のインピーダン
スを測定して接触状態が検出される。この装置は、イン
ピーダンスの測定と独立して接触状態を検出しているの
で、試料の１つの端子（リード線）に接触する２つの測
定端子間の、接触抵抗を含んだインピーダンスを、任意
の値で弁別できる利点がある。
触外れ等を検出するために、接続点Ｃ１とＣ３に、信号
源１０１と電流検出部２０１をそれぞれ接続し、接続点
Ｃ４とＣ２に、信号源１０２と電流検出部２０２をそれ
ぞれ接続し、電流検出部２０１と２０２により得られる
電流により接触状態が検出される。すなわち、試料の各
端子に接続される各々２つの測定端子間のインピーダン
スを測定して接触状態が検出される。この装置は、イン
ピーダンスの測定と独立して接触状態を検出しているの
で、試料の１つの端子（リード線）に接触する２つの測
定端子間の、接触抵抗を含んだインピーダンスを、任意
の値で弁別できる利点がある。
【０００６】また、特開平２ー２５９５８１号に開示さ
れているように、接触状態検出器と、本来のインピーダ
ンス測定装置で、信号源と電流検出部を兼用し、切り換
え使用する測定装置も提案されている。
れているように、接触状態検出器と、本来のインピーダ
ンス測定装置で、信号源と電流検出部を兼用し、切り換
え使用する測定装置も提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述のような従来のイ
ンピーダンス測定装置は、接触状態を検出するための専
用回路が必要であり、また、信号経路の切り換え部が必
要となるため、測定装置が複雑化するだけでなく、高価
になるという問題がある。また、インピーダンス測定に
先立って接触状態を検出するので、インピーダンス測定
に時間を要するという問題もある。更に、上記切り換え
部の接触不良や、接触状態検出のために信号電流経路に
入っていないケーブル、例えば、図３のＡ点の断線を検
出できないという問題がある。更にまた、インピーダン
スを測定する時刻と、接触状態を検出する時刻が異なっ
ているため、接触状態が時間とともに変化する場合は、
接触状態を正確に検出できなかった。
ンピーダンス測定装置は、接触状態を検出するための専
用回路が必要であり、また、信号経路の切り換え部が必
要となるため、測定装置が複雑化するだけでなく、高価
になるという問題がある。また、インピーダンス測定に
先立って接触状態を検出するので、インピーダンス測定
に時間を要するという問題もある。更に、上記切り換え
部の接触不良や、接触状態検出のために信号電流経路に
入っていないケーブル、例えば、図３のＡ点の断線を検
出できないという問題がある。更にまた、インピーダン
スを測定する時刻と、接触状態を検出する時刻が異なっ
ているため、接触状態が時間とともに変化する場合は、
接触状態を正確に検出できなかった。
【０００８】そこで、本発明の目的は、測定端子と試料
端子の接触状態を、安価且つ高速に検出可能なインピー
ダンス測定装置を提供することにある。本発明の他の目
的は、接触状態の検出や測定の信頼性を向上せしめたイ
ンピーダンス測定装置を提供することにある。
端子の接触状態を、安価且つ高速に検出可能なインピー
ダンス測定装置を提供することにある。本発明の他の目
的は、接触状態の検出や測定の信頼性を向上せしめたイ
ンピーダンス測定装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明によるインピーダンス測定装置は、第１端子
と第２端子を有する試料の前記第１端子上の第１測定端
子に接続され、出力インピーダンスが既知である、既知
の開放電圧を有する電圧源または既知の短絡電流を有す
る電流源から成る信号源と、前記試料の前記第１端子の
前記第１測定端子とは異なる第２測定端子と、前記試料
の第２端子の第３測定端子間に接続された電圧検出手段
と、前記試料の第２端子の第３測定端子とは異なる第４
測定端子に接続され、前記試料を流れる電流を検出する
電流検出手段と、前記信号源の出力インピーダンスと、
前記定電圧源の電圧値または前記電流源の電流値と、前
記電圧検出手段で実際に測定された電圧値及び前記電流
検出手段で実際に測定された電流値に基づいて前記試料
のインピーダンスを求めるインピーダンス演算手段と、
前記信号源のの出力インピーダンスと、前記電圧源の電
圧値または前記電流源の電流値と、前記インピーダンス
演算手段で求められたインピーダンスに基づいて前記試
料を流れる電流値または前記試料の両端子間の電圧値を
求め、これら電流値または電圧値が、それぞれ前記電流
検出手段で実際に測定された電流値または前記電圧検出
手段で測定された電圧値と異なるとき測定系の異常とし
て異常を検出する異常検出手段とを備えて構成される。
め、本発明によるインピーダンス測定装置は、第１端子
と第２端子を有する試料の前記第１端子上の第１測定端
子に接続され、出力インピーダンスが既知である、既知
の開放電圧を有する電圧源または既知の短絡電流を有す
る電流源から成る信号源と、前記試料の前記第１端子の
前記第１測定端子とは異なる第２測定端子と、前記試料
の第２端子の第３測定端子間に接続された電圧検出手段
と、前記試料の第２端子の第３測定端子とは異なる第４
測定端子に接続され、前記試料を流れる電流を検出する
電流検出手段と、前記信号源の出力インピーダンスと、
前記定電圧源の電圧値または前記電流源の電流値と、前
記電圧検出手段で実際に測定された電圧値及び前記電流
検出手段で実際に測定された電流値に基づいて前記試料
のインピーダンスを求めるインピーダンス演算手段と、
前記信号源のの出力インピーダンスと、前記電圧源の電
圧値または前記電流源の電流値と、前記インピーダンス
演算手段で求められたインピーダンスに基づいて前記試
料を流れる電流値または前記試料の両端子間の電圧値を
求め、これら電流値または電圧値が、それぞれ前記電流
検出手段で実際に測定された電流値または前記電圧検出
手段で測定された電圧値と異なるとき測定系の異常とし
て異常を検出する異常検出手段とを備えて構成される。
【００１０】
【作用】本発明においては、電圧源または電流源と出力
インピーダンスから成る信号源の出力インピーダンス
と、電圧源の電圧値または電流源の電流値と、電圧検出
手段で実際に測定された電圧値及び電流検出手段で実際
に測定された電流値から得られる試料のインピーダンス
と、に基づいて試料を流れる電流値または試料の両端子
間の電圧値を求め、求められた電流または電圧の値が、
それぞれ上記電流検出手段で実際に測定された電流値ま
たは上記電圧検出手段で実際に測定された電圧値と異な
るとき測定系の異常として異常を検出している。
インピーダンスから成る信号源の出力インピーダンス
と、電圧源の電圧値または電流源の電流値と、電圧検出
手段で実際に測定された電圧値及び電流検出手段で実際
に測定された電流値から得られる試料のインピーダンス
と、に基づいて試料を流れる電流値または試料の両端子
間の電圧値を求め、求められた電流または電圧の値が、
それぞれ上記電流検出手段で実際に測定された電流値ま
たは上記電圧検出手段で実際に測定された電圧値と異な
るとき測定系の異常として異常を検出している。
【００１１】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。図１は、本発明によるインピーダンス
測定装置の一実施例を示す構成図である。被測定対象で
ある試料Ｚの両端の各端子Ｌ１とＬ２には、それぞれ測
定装置からのケーブルが接続点Ｃ１とＣ３、Ｃ４とＣ２
に接続されている。接続点Ｃ１には、電圧Ｅと出力イン
ピーダンスＺｓから成る信号源１１が接続され、増幅器
１２１とＡ／Ｄ変換器１２２から成る電圧検出部１２が
接続点Ｃ３とＣ４に接続され、レンジ抵抗１３１、誤差
増幅器１３２、差動増幅器１３３、Ａ／Ｄ変換器１３
４、飽和検出部１３５から成る電流検出部１３が接続点
Ｃ４とＣ２に接続されている。更に、電圧検出部１２の
Ａ／Ｄ変換器１２２の出力Ｘ２と、電流検出部１３のＡ
／Ｄ変換器１３４の出力Ｘ１は、演算部１４に供給され
る。演算部１４は、記憶部１５に記憶されている後述す
る各種のパラメータからの情報を用いてインピーダンス
を求める。
ながら説明する。図１は、本発明によるインピーダンス
測定装置の一実施例を示す構成図である。被測定対象で
ある試料Ｚの両端の各端子Ｌ１とＬ２には、それぞれ測
定装置からのケーブルが接続点Ｃ１とＣ３、Ｃ４とＣ２
に接続されている。接続点Ｃ１には、電圧Ｅと出力イン
ピーダンスＺｓから成る信号源１１が接続され、増幅器
１２１とＡ／Ｄ変換器１２２から成る電圧検出部１２が
接続点Ｃ３とＣ４に接続され、レンジ抵抗１３１、誤差
増幅器１３２、差動増幅器１３３、Ａ／Ｄ変換器１３
４、飽和検出部１３５から成る電流検出部１３が接続点
Ｃ４とＣ２に接続されている。更に、電圧検出部１２の
Ａ／Ｄ変換器１２２の出力Ｘ２と、電流検出部１３のＡ
／Ｄ変換器１３４の出力Ｘ１は、演算部１４に供給され
る。演算部１４は、記憶部１５に記憶されている後述す
る各種のパラメータからの情報を用いてインピーダンス
を求める。
【００１２】本実施例では、信号源の特性を既知として
利用することにより、演算のみで接触状態を検出してい
る。通常のインピーダンス測定装置では、装置を構成す
る部品の公称値から信号源の特性は十分な精度で求めら
れることが多いが、測定により簡単に求めることもでき
る。
利用することにより、演算のみで接触状態を検出してい
る。通常のインピーダンス測定装置では、装置を構成す
る部品の公称値から信号源の特性は十分な精度で求めら
れることが多いが、測定により簡単に求めることもでき
る。
【００１３】一般に、信号源は、電圧源と出力インピー
ダンスの直列回路、または電流源と出力インピーダンス
の並列回路で近似できる。これらの電圧源の電圧値、電
流源の電流値、及び出力インピーダンスは、前もって、
例えば製造時に求めて、インピーダンス測定装置に記憶
させることができる。各パラメータの値を求める一例を
示せば次のようになる。信号源に所定の値を設定し、イ
ンピーダンス測定装置の前記第１及び第３測定端子を接
続して第１ノードとし、第２及び第４測定端子を接続し
て第２ノードとして、これら第１、第２ノード間を接続
しないときに電圧検出部で検出される電圧は、前記電圧
源の電圧Ｅｓに等しい。ただし、電圧検出部の入力イン
ピーダンスは十分に大きいとする。
ダンスの直列回路、または電流源と出力インピーダンス
の並列回路で近似できる。これらの電圧源の電圧値、電
流源の電流値、及び出力インピーダンスは、前もって、
例えば製造時に求めて、インピーダンス測定装置に記憶
させることができる。各パラメータの値を求める一例を
示せば次のようになる。信号源に所定の値を設定し、イ
ンピーダンス測定装置の前記第１及び第３測定端子を接
続して第１ノードとし、第２及び第４測定端子を接続し
て第２ノードとして、これら第１、第２ノード間を接続
しないときに電圧検出部で検出される電圧は、前記電圧
源の電圧Ｅｓに等しい。ただし、電圧検出部の入力イン
ピーダンスは十分に大きいとする。
【００１４】また、信号源を同じ設定にして、第１、第
２ノード間を短絡したときに電流検出部で検出される電
流は、前記電流源の電流Ｉｓに等しい。
２ノード間を短絡したときに電流検出部で検出される電
流は、前記電流源の電流Ｉｓに等しい。
【００１５】インピーダンス測定装置の信号源の電圧値
または電流値をゼロに設定し、別の信号源Ｅｏから、直
列接続された既知のインピーダンスＺ１を介して、イン
ピーダンス測定装置の信号源出力に信号電流を注入した
とき得られる既知のインピーダンスＺ１の両端電圧Ｅ１
と、インピーダンス測定装置の信号源出力電圧Ｅ２の比
を、電圧計やベクトル電圧比測定装置で測定すれば、信
号源の出力インピーダンスＺｓは次式で求まる。 Ｚｓ＝Ｚ１・（Ｅ２／Ｅ１）
または電流値をゼロに設定し、別の信号源Ｅｏから、直
列接続された既知のインピーダンスＺ１を介して、イン
ピーダンス測定装置の信号源出力に信号電流を注入した
とき得られる既知のインピーダンスＺ１の両端電圧Ｅ１
と、インピーダンス測定装置の信号源出力電圧Ｅ２の比
を、電圧計やベクトル電圧比測定装置で測定すれば、信
号源の出力インピーダンスＺｓは次式で求まる。 Ｚｓ＝Ｚ１・（Ｅ２／Ｅ１）
【００１６】通常のインピーダンス測定装置では、わざ
わざ測定しなくても、装置を構成する部品の公称値か
ら、Ｚｓの値を十分な精度で求められることも多い。な
お、パラメータＥｓ、Ｉｓ、Ｚｓの間には、 Ｅｓ＝Ｉｓ・Ｚｓ （１） の関係があるので、この内の２つが分かれば、残りのひ
とつは計算で求めることができる。
わざ測定しなくても、装置を構成する部品の公称値か
ら、Ｚｓの値を十分な精度で求められることも多い。な
お、パラメータＥｓ、Ｉｓ、Ｚｓの間には、 Ｅｓ＝Ｉｓ・Ｚｓ （１） の関係があるので、この内の２つが分かれば、残りのひ
とつは計算で求めることができる。
【００１７】さて、測定端子と試料端子が正常に接触し
ている場合、インピーダンス測定装置の各パラメータの
間には次の関係がある。 Ｖｍ＝Ｅｓ・｛Ｚｍ／（Ｚｓ＋Ｚｍ）｝ （２） Ｉｍ＝Ｅｓ／（Ｚｓ＋Ｚｍ） （３） Ｖｍ＝Ｅｓ−Ｚｓ・Ｉｍ （４） Ｚｍ＝Ｖｍ／Ｉｍ （５） ここで、 Ｅｓ：信号源の開放時電圧（信号源を構成する電圧源の
電圧） Ｉｓ：信号源の短絡時電流（信号源を構成する電流源の
電流） Ｚｓ：信号源の出力インピーダンス Ｚｍ：試料のインピーダンス Ｖｍ：試料にかかる電圧 Ｉｍ：試料を流れる電流 であり、Ｅｓ、Ｉｓ、Ｚｓは前述のように既知である。
Ｚｍ、Ｖｍ及びＩｍは測定値であり、Ｖｍは電圧検出部
から、Ｉｍは電流検出部からそれぞれ得られ、Ｚｍは
（５）式から得られる。
ている場合、インピーダンス測定装置の各パラメータの
間には次の関係がある。 Ｖｍ＝Ｅｓ・｛Ｚｍ／（Ｚｓ＋Ｚｍ）｝ （２） Ｉｍ＝Ｅｓ／（Ｚｓ＋Ｚｍ） （３） Ｖｍ＝Ｅｓ−Ｚｓ・Ｉｍ （４） Ｚｍ＝Ｖｍ／Ｉｍ （５） ここで、 Ｅｓ：信号源の開放時電圧（信号源を構成する電圧源の
電圧） Ｉｓ：信号源の短絡時電流（信号源を構成する電流源の
電流） Ｚｓ：信号源の出力インピーダンス Ｚｍ：試料のインピーダンス Ｖｍ：試料にかかる電圧 Ｉｍ：試料を流れる電流 であり、Ｅｓ、Ｉｓ、Ｚｓは前述のように既知である。
Ｚｍ、Ｖｍ及びＩｍは測定値であり、Ｖｍは電圧検出部
から、Ｉｍは電流検出部からそれぞれ得られ、Ｚｍは
（５）式から得られる。
【００１８】測定端子と試料端子の接触が不良になる
と、（２）〜（４）式の関係が成り立たなくなるので、
接触不良を検出できる。
と、（２）〜（４）式の関係が成り立たなくなるので、
接触不良を検出できる。
【００１９】なお、一般に電圧検出部で得られるのは試
料にかかる電圧に比例した量Ｘｖであり、Ｖｍそのもの
ではない。また、電流検出部で得られる電流も試料を流
れる電流に比例した量Ｘｉであり、Ｉｍそのものではな
い。例えば、正確な電圧計を試料Ｚとすることで試料に
かかる電圧Ｖｍ１を、正確な電流計を試料Ｚとすること
で試料に流れる電流Ｉｍ１を求めることができるので、
ＸｖからＶｍを求めるための補正係数Ｋｖと、Ｘｉから
Ｉｍを求めるための補正係数Ｋｉを次式により求めるこ
とができる。 Ｋｖ＝Ｖｍ１／Ｘｖ （６） Ｋｉ＝Ｉｍ１／Ｘｉ （７） これらの補正係数は、前もって、例えば製造時に求め
て、インピーダンス測定装置に記憶させておくことがで
きる。実際に測定を行う場合は、次式によりＶｍとＩｍ
を求めればよい。 Ｖｍ＝Ｋｖ・Ｘｖ （８） Ｉｍ＝Ｋｉ・Ｘｉ （９）
料にかかる電圧に比例した量Ｘｖであり、Ｖｍそのもの
ではない。また、電流検出部で得られる電流も試料を流
れる電流に比例した量Ｘｉであり、Ｉｍそのものではな
い。例えば、正確な電圧計を試料Ｚとすることで試料に
かかる電圧Ｖｍ１を、正確な電流計を試料Ｚとすること
で試料に流れる電流Ｉｍ１を求めることができるので、
ＸｖからＶｍを求めるための補正係数Ｋｖと、Ｘｉから
Ｉｍを求めるための補正係数Ｋｉを次式により求めるこ
とができる。 Ｋｖ＝Ｖｍ１／Ｘｖ （６） Ｋｉ＝Ｉｍ１／Ｘｉ （７） これらの補正係数は、前もって、例えば製造時に求め
て、インピーダンス測定装置に記憶させておくことがで
きる。実際に測定を行う場合は、次式によりＶｍとＩｍ
を求めればよい。 Ｖｍ＝Ｋｖ・Ｘｖ （８） Ｉｍ＝Ｋｉ・Ｘｉ （９）
【００２０】図１において、電流検出部に接続されるノ
ードと接地間の漏れインピーダンスＺ0に電流が流れて
電流測定誤差が生じるのを避けるために、演算増幅器１
３２により、電流検出部１３の入力電位がほぼゼロにな
るように常に制御している。
ードと接地間の漏れインピーダンスＺ0に電流が流れて
電流測定誤差が生じるのを避けるために、演算増幅器１
３２により、電流検出部１３の入力電位がほぼゼロにな
るように常に制御している。
【００２１】演算部１４を構成するマイクロプロセッサ
は、測定手順や表示、外部とのインターフェースを制御
し、接触状態検出のための手順を実行するプログラムが
組み込まれている。記憶部１５には、前記信号源のパラ
メータＥｓ、Ｚｓ、更に、必要であれば、前記電流及び
電圧検出における補正係数Ｋｖ、Ｋｉが記憶されてい
る。なお、測定信号Ｘ１、Ｘ２を演算部１４で処理し
て、試料のインピーダンスや電圧、電流を求める方法は
従来と同様である。
は、測定手順や表示、外部とのインターフェースを制御
し、接触状態検出のための手順を実行するプログラムが
組み込まれている。記憶部１５には、前記信号源のパラ
メータＥｓ、Ｚｓ、更に、必要であれば、前記電流及び
電圧検出における補正係数Ｋｖ、Ｋｉが記憶されてい
る。なお、測定信号Ｘ１、Ｘ２を演算部１４で処理し
て、試料のインピーダンスや電圧、電流を求める方法は
従来と同様である。
【００２２】図２は、電流検出部１３の他の構成例を示
す。本例では、誤差増幅器１３１の―入力端子に接続点
Ｃ２の信号を入力している。
す。本例では、誤差増幅器１３１の―入力端子に接続点
Ｃ２の信号を入力している。
【００２３】以下、本実施例における接触不良状態の検
出原理について説明する。第１測定端子Ｃ１と試料端子
Ｌ１との接触部（接続部）の接触インピーダンスが大き
くなると、信号源の出力インピーダンスＺｓが大きくな
ったのと等価になる。このため、正常時より試料にかか
る電圧と試料を流れる電流が共に小さくなる。接触不良
であっても、端子間の浮遊容量などを通してある程度の
電流が流れるので、正しい値ではないが試料のインピー
ダンスＺｍとしての値は測定できる。この場合、パラメ
ータとしてＺｓを含む（２）、（３）、（４）式はいず
れも成り立たなくなるので、接触不良が検出できる。
出原理について説明する。第１測定端子Ｃ１と試料端子
Ｌ１との接触部（接続部）の接触インピーダンスが大き
くなると、信号源の出力インピーダンスＺｓが大きくな
ったのと等価になる。このため、正常時より試料にかか
る電圧と試料を流れる電流が共に小さくなる。接触不良
であっても、端子間の浮遊容量などを通してある程度の
電流が流れるので、正しい値ではないが試料のインピー
ダンスＺｍとしての値は測定できる。この場合、パラメ
ータとしてＺｓを含む（２）、（３）、（４）式はいず
れも成り立たなくなるので、接触不良が検出できる。
【００２４】第３測定端子Ｃ３と試料端子Ｌ１との接触
インピーダンスが大きくなると、接触インピーダンスと
第３測定端子の入力インピーダンスで試料端子の電圧が
分圧され、電圧検出部１２で検出される電圧Ｖｍは小さ
くなる。電流検出部１３で検出される電流Ｉｍは変わら
ないので、Ｚｍは本来の試料のインピーダンスより小さ
い値が測定される。したがって、Ｖｍ、Ｚｍを（２）、
（３）、（４）式が成り立たないので、接触不良を検出
できる。
インピーダンスが大きくなると、接触インピーダンスと
第３測定端子の入力インピーダンスで試料端子の電圧が
分圧され、電圧検出部１２で検出される電圧Ｖｍは小さ
くなる。電流検出部１３で検出される電流Ｉｍは変わら
ないので、Ｚｍは本来の試料のインピーダンスより小さ
い値が測定される。したがって、Ｖｍ、Ｚｍを（２）、
（３）、（４）式が成り立たないので、接触不良を検出
できる。
【００２５】第４測定端子Ｃ４と試料端子Ｌ２の接触イ
ンピーダンスが大きくなると、接触インピーダンスと第
４測定端子の入力インピーダンスで試料端子の電圧が分
圧され、見かけの電圧が小さくなる。第４測定端子の接
触インピーダンスが極めて大きいと、図１では、第４測
定端子の電位をゼロに保つ制御ループが開放されたのと
等価になるので、演算増幅器１３２の入力にある僅かな
雑音や直流オフセットによってこの演算増幅器１３２の
出力が飽和する。このため、演算増幅器の出力が正常な
範囲を越えたことを検出する電圧比較器を含む飽和検出
部１３５で、この状態を検出すれば、接触不良と判定で
きる。ノイズの誘導などでも、このような飽和が起こ
り、そのような場合は、電流検出が正常に行われないの
で、接触不良の検出が不要の場合であっても、飽和検出
部は必要である。したがって、接触不良を検出するため
に新たに飽和検出部を設ける必要はない。
ンピーダンスが大きくなると、接触インピーダンスと第
４測定端子の入力インピーダンスで試料端子の電圧が分
圧され、見かけの電圧が小さくなる。第４測定端子の接
触インピーダンスが極めて大きいと、図１では、第４測
定端子の電位をゼロに保つ制御ループが開放されたのと
等価になるので、演算増幅器１３２の入力にある僅かな
雑音や直流オフセットによってこの演算増幅器１３２の
出力が飽和する。このため、演算増幅器の出力が正常な
範囲を越えたことを検出する電圧比較器を含む飽和検出
部１３５で、この状態を検出すれば、接触不良と判定で
きる。ノイズの誘導などでも、このような飽和が起こ
り、そのような場合は、電流検出が正常に行われないの
で、接触不良の検出が不要の場合であっても、飽和検出
部は必要である。したがって、接触不良を検出するため
に新たに飽和検出部を設ける必要はない。
【００２６】なお、図２に示す電流検出部を採用してい
る場合には、上述の接触不良による飽和は起こらないの
で、飽和による接触不良の検出はできない。実際のイン
ピーダンス測定装置では、第２測定端子または第４測定
端子の電位が、ほぼゼロになるように制御されるので、
測定された電圧Ｖｍから第４測定端子の接触不良を検出
するのは困難である。しかし、試料のインピーダンスが
ある程度大きければ、試料にかかる電圧は第４測定端子
の電位に比べて十分大きいので、第４測定端子の電位が
ゼロでもインピーダンス測定上は問題がない。
る場合には、上述の接触不良による飽和は起こらないの
で、飽和による接触不良の検出はできない。実際のイン
ピーダンス測定装置では、第２測定端子または第４測定
端子の電位が、ほぼゼロになるように制御されるので、
測定された電圧Ｖｍから第４測定端子の接触不良を検出
するのは困難である。しかし、試料のインピーダンスが
ある程度大きければ、試料にかかる電圧は第４測定端子
の電位に比べて十分大きいので、第４測定端子の電位が
ゼロでもインピーダンス測定上は問題がない。
【００２７】第２測定端子Ｃ２と試料端子Ｌ２の接触が
異常になると、接触インピーダンスが試料を流れる電流
の経路に直列に挿入されるので、信号源の出力インピー
ダンスＺｓが大きくなったのと等価になり、試料にかか
る電圧と試料を流れる電流が減少する。電圧検出部１２
により得られるＶｍと、電流検出部１３により得られる
Ｉｍは正しいので、Ｚｓを含む（２）、（３）、（４）
式は成り立たなくなり、接触不良を検出できる。更に、
第４測定端子Ｃ４の電位をゼロに保つ図１の回路では、
試料を流れる電流が非常に小さい場合を除いて、演算増
幅器１３２の出力が飽和するので、飽和検出部１３５に
よっても接触不良を検出できる。
異常になると、接触インピーダンスが試料を流れる電流
の経路に直列に挿入されるので、信号源の出力インピー
ダンスＺｓが大きくなったのと等価になり、試料にかか
る電圧と試料を流れる電流が減少する。電圧検出部１２
により得られるＶｍと、電流検出部１３により得られる
Ｉｍは正しいので、Ｚｓを含む（２）、（３）、（４）
式は成り立たなくなり、接触不良を検出できる。更に、
第４測定端子Ｃ４の電位をゼロに保つ図１の回路では、
試料を流れる電流が非常に小さい場合を除いて、演算増
幅器１３２の出力が飽和するので、飽和検出部１３５に
よっても接触不良を検出できる。
【００２８】以上、各測定端子で試料端子との接触不良
が生じた場合の接触状態検出動作を説明したが、測定値
のばらつきや信号源の経時変化を考慮すると、実用上
（２）、（３）、（４）式からのずれを、ある程度許容
する必要がある。例えば、ずれが「（測定された試料イ
ンピーダンスの概略確度仕様値）＋５％）」以上なら接
触不良と判断する。ある程度のずれを許容するので、接
触状態検出のための演算はそれほど精度を要求されない
ため、高速な演算が可能である。
が生じた場合の接触状態検出動作を説明したが、測定値
のばらつきや信号源の経時変化を考慮すると、実用上
（２）、（３）、（４）式からのずれを、ある程度許容
する必要がある。例えば、ずれが「（測定された試料イ
ンピーダンスの概略確度仕様値）＋５％）」以上なら接
触不良と判断する。ある程度のずれを許容するので、接
触状態検出のための演算はそれほど精度を要求されない
ため、高速な演算が可能である。
【００２９】上述実施例によるインピーダンス測定装置
は、特別な回路を追加することなく、インピーダンス測
定と同時に、演算のみで試料の端子と測定装置の測定端
子間の接触不良を検出できるので、極めて安価且つ高速
な接触状態検出が可能になる。また、信号源や電流検出
部の故障、測定ケーブルの途中に設けられた信号切り換
え部や信号接続部の接触不良、測定ケーブルの断線も同
時に検出でき、測定の信頼度を向上させるのに有用であ
る。更に、測定端子と試料端子の接触インピーダンスを
任意の値で弁別できる従来の接触状態検出装置と組み合
わせて用いれば、互いに欠点を補い合って、更に測定の
信頼度を高めることができる。
は、特別な回路を追加することなく、インピーダンス測
定と同時に、演算のみで試料の端子と測定装置の測定端
子間の接触不良を検出できるので、極めて安価且つ高速
な接触状態検出が可能になる。また、信号源や電流検出
部の故障、測定ケーブルの途中に設けられた信号切り換
え部や信号接続部の接触不良、測定ケーブルの断線も同
時に検出でき、測定の信頼度を向上させるのに有用であ
る。更に、測定端子と試料端子の接触インピーダンスを
任意の値で弁別できる従来の接触状態検出装置と組み合
わせて用いれば、互いに欠点を補い合って、更に測定の
信頼度を高めることができる。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるイン
ピーダンス測定装置は、測定端子と試料端子の接触状態
を、高信頼度で、安価且つ高速に検出可能である。
ピーダンス測定装置は、測定端子と試料端子の接触状態
を、高信頼度で、安価且つ高速に検出可能である。
【図１】本発明によるインピーダンス測定装置の一実施
例を示す構成図である。
例を示す構成図である。
【図２】図１に示す実施例の電流検出部１３の他の構成
例を示す図である。
例を示す図である。
【図３】従来のインピーダンス測定装置の概略回路構成
図である。
図である。
１１ 信号源 １２ 電圧検出部 １３ 電流検出部 １４ 演算部 １５ 記憶部 Ｚ 被測定試料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01R 27/02 G01R 35/00
Claims (2)
- 【請求項１】第１端子と第２端子を有する試料の前記第
１端子上の第１測定端子に接続され、出力インピーダン
スが既知である、既知の開放電圧を有する電圧源または
既知の短絡電流を有する電流源から成る信号源と、 前記試料の前記第１端子の前記第１測定端子とは異なる
第２測定端子と、前記試料の第２端子の第３測定端子間
に接続された電圧検出手段と、 前記試料の第２端子の第３測定端子とは異なる第４測定
端子に接続され、前記試料を流れる電流を検出する電流
検出手段と、 前記信号源の出力インピーダンスと、前記定電圧源の電
圧値または前記電流源の電流値と、前記電圧検出手段で
実際に測定された電圧値及び前記電流検出手段で実際に
測定された電流値に基づいて前記試料のインピーダンス
を求めるインピーダンス演算手段と、 前記信号源のの出力インピーダンスと、前記電圧源の電
圧値または前記電流源の電流値と、前記インピーダンス
演算手段で求められたインピーダンスに基づいて前記試
料を流れる電流値または前記試料の両端子間の電圧値を
求め、これら電流値または電圧値が、それぞれ前記電流
検出手段で実際に測定された電流値または前記電圧検出
手段で測定された電圧値と異なるとき測定系の異常とし
て異常を検出する異常検出手段と、を備えて成ることを
特徴とするインピーダンス測定装置。 - 【請求項２】前記異常検出手段は、前記信号源の開放電
圧、短絡電流、出力インピーダンスの各値を既知とし、
前記信号源の出力インピーダンスと、前記電圧源の開放
電圧値または前記電流源の短絡電流値と、前記インピー
ダンス演算手段で求められたインピーダンスに基づい
て、前記試料を流れる電流値または前記試料の両端子間
の電圧値を求め、これら電流または電圧の値に予め許容
範囲を設定し、測定した値が前記許容範囲を越えたとき
に測定系の異常であると判断することを特徴とする請求
項１に記載のインピーダンス測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34177193A JP3283986B2 (ja) | 1993-12-10 | 1993-12-10 | インピーダンス測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34177193A JP3283986B2 (ja) | 1993-12-10 | 1993-12-10 | インピーダンス測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07159459A JPH07159459A (ja) | 1995-06-23 |
| JP3283986B2 true JP3283986B2 (ja) | 2002-05-20 |
Family
ID=18348643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34177193A Expired - Lifetime JP3283986B2 (ja) | 1993-12-10 | 1993-12-10 | インピーダンス測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3283986B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6327545B1 (en) * | 1998-10-09 | 2001-12-04 | Agilent Technologies, Inc. | Method and apparatus for board model correction |
| JP2007333598A (ja) * | 2006-06-15 | 2007-12-27 | Nidec-Read Corp | 基板検査装置 |
| JP2009002857A (ja) * | 2007-06-22 | 2009-01-08 | Hioki Ee Corp | 回路素子測定装置 |
| JP2011038969A (ja) * | 2009-08-17 | 2011-02-24 | Hioki Ee Corp | インピーダンス測定装置 |
| CN102841258B (zh) * | 2012-09-12 | 2015-05-20 | 北京东方计量测试研究所 | 一种直流电源输出阻抗测量装置及其测量方法 |
-
1993
- 1993-12-10 JP JP34177193A patent/JP3283986B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07159459A (ja) | 1995-06-23 |
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