JP3329555B2 - インピーダンス・メータ - Google Patents
インピーダンス・メータInfo
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- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/08—Measuring resistance by measuring both voltage and current
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- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Description
数や材料の特性を、特に高周波広帯域で遠隔測定する分
野に関する。なお、本明細書においては、インピーダン
スには、抵抗値、容量値、インダクタンス値等を含むも
のとする。高い周波数帯でかつ広帯域のインピーダンス
・メータに要求される性能は、広いインピーダンス範囲
にわたって精度の良い測定が可能で、しかも遠隔測定が
可能であることである。本発明は、これらの条件を達成
するための方法を述べたものである。特願平3−313
898でこれらの条件を達成する方法を提案したが、本
提案はさらに遠隔測定能力に改良を加えたものである。
被測定素子をケーブルで接続するが、このケーブルが誤
差の要因になる。ここで図9に、被測定素子の温度特性
の試験の例を示す。被測定素子97を試験槽92内に置
き、試験槽の外部にある測定器本体91と該被測定素子
との間をl本の耐熱ケーブル93で接続している。この
測定において測定器のなまの測定値は、被測定素子にケ
ーブルの直列インダクタンスLと並列キャパシタンスC
を含めたものである。このなまの測定値から、ケーブル
の直列インダクタンスや並列キャパシタンスを除く補正
により所望の被測定素子のインピーダンスが得られる。
しかし、ケーブルの直列インダクタンスや並列キャパシ
タンスが温度あるいは屈曲などの機械的ストレスによっ
て変化すると、被測定素子のインピーダンス値に誤差が
生じる。
ンダクタンスが無視できる高いインピーダンスのコンデ
ンサを測定する場合を示す。図10のように、ケーブル
のキャパシタンスを100pFとし、被測定素子Aが1
000pF、被測定素子Bが10pFとする。測定器は
被測定素子Aに対し1100pF、被測定素子Bに対し
110pFを測定し、ケーブルのキャパシタンス100
pFを差し引く補正を施して、正しい値1000pFお
よび10pFを得る。ここで温度の変化や屈曲等により
ケーブルのキャパシタンスが、補正のために予め測定し
ておいた値から、1%即ち1pF増加したとする。この
時、補正した測定値は被測定素子Aに対し1001p
F、被測定素子Bに対し11pFとなる。前者に対して
誤差は0.1%にすぎないが、後者にとっては10%に
もなる。即ち測定誤差に及ぼすケーブルの並列キャパシ
タンスの影響は、インピーダンスが高い(キャパシタン
スが小さい)被測定素子ほど大きくなる。同様にケーブ
ルの直列インダクタンスの影響は、インピーダンスの低
い被測定素子ほど大きくなる。これを総合すれば、被測
定素子のインピーダンスZxに対する誤差の傾向は図1
1に示す様になる。
ンピーダンス測定の高低レンジにおける精度の目減りを
防ぐには、被測定素子の両端電圧とそれに流れる電流を
別々に2本以上のケーブルを介して測定し、その比から
被測定素子インピーダンスを得る方法がある。その最も
代表的な方式として4端子対測定法が挙げられる。ま
た、高周波向きに被測定素子の片線接地が可能な3端子
トリオもあるが、いずれも高周波になるにつれ方式の総
合的な効果は減少する。さらに、これら方式では、被測
定素子の電流または電圧をある値に保つための負帰還増
幅器が必需であるが、高周波で動作する該負帰還増幅器
は非常に複雑になり実用上実現困難である。
周波帯域をカバーするために、負帰還増幅器を使用しな
い電圧電流計法(以後V−I法と記述する)が考案さ
れ、実用化されている。その1つはカレントトランスを
用いた方式である。他の方式は、カレントトランスをバ
ランに置き換え、インピーダンス整合も考慮して広帯域
化を図った方式である。しかし、これらのV−I法は測
定端子近くにトランスやバランなどを有しており、被測
定素子の温度特性を評価する目的には適しない。なぜな
らば、試験槽内にその部分を放置するために、測定器が
温度の影響を受けるのみならず、100°Cを少し越え
ると磁性体キューリ点に因る絶対的な使用限界があるか
らである。
ンピーダンス範囲を精度良く測れる、片線接地可能な、
耐熱性測定端子部を有するインピーダンス・メータの実
現手段を与えることである。
化の影響を受けないV−I法で、かつ測定端子近くにバ
ラン等の回路部品を有しない回路構成である。測定ケー
ブルにトライアキシャル・ケーブルとコアキシャル・ケ
ーブルを用い、ケーブルの測定器側はそれぞれの特性イ
ンピーダンスに整合し、バランを該トライアキシャル・
ケーブルのさらに測定器側に配置した回路構成である。
施例を図2に示す。同じ機能の構成要素には同じ参照記
号を付してある。図1は低インピーダンス測定に、図2
は高インピーダンス測定に適している方式である。図1
及び図2に示すように、本発明の測定装置は測定器本体
1、中継部2、測定端子部3の3個のブロックと、それ
ぞれを接続するケーブルから構成されている。両実施例
の構成上の相違点は抵抗器10と12の有無、及びケー
ブル13と14、15と16の特性インピーダンス、及
びケーブル13とケーブル15の接続点とケーブル14
とケーブル16の接続点のみである。従って以下、図1
を主に述べ、図2は相違している点のみについて述べ
る。
離れた位置に置かれており、測定端子部3にある測定端
子17と18に接続されている。測定器本体1と中継部
2の間を接続するケーブル7、8、9は通常の同軸ケー
ブルで、その特性インピーダンスはRoである。測定器
本体内にある信号源5の出力インピーダンスは図示する
様にRoで、ケーブル8とインピーダンス整合がとられ
ている。電圧計4、6は高周波複素電圧計で、その入力
インピーダンスはRoで、それぞれケーブル7と9にイ
ンピーダンス整合している。電圧計4が被測定素子の電
圧を、電圧計6が電流を測定し、その測定値の比を計算
してインピーダンス値を得る。
15で接続されている。ケーブル13の特性インピーダ
ンスは、ケーブル7の特性インピーダンスと抵抗10の
和、即ち2Roである。15はトライアキシャル・ケー
ブルで、同軸ケーブルの中心導体と外部導体の間に中間
導体を持つ構造である。中心導体と中間導体で構成する
同軸ケーブルの特性インピーダンス及び、中間導体と外
部導体で構成する同軸ケーブルの特性インピーダンスは
共にRoである。従ってケーブル13と、ケーブル15
の内側の同軸ケーブルの特性インピーダンスの比は2対
1である。電流を測定する電圧計6は片線接地されてい
るが、ケーブル9にバラン11を設置することによっ
て、被測定素子に流れる電流を浮上状態で測定すること
が出来る。
ンスはケーブル7の特性インピーダンスに等しくRoで
ある。トライアキシャル・ケーブル16は見かけの構造
は図1の15と同じであるが、中心導体と中間導体で構
成する同軸ケーブルの特性インピーダンスはRo/2
で、ケーブル9の特性インピーダンスと抵抗12の並列
の抵抗値に等しい。トライアキシャル・ケーブルの中間
導体と外部導体で構成する同軸ケーブルの特性インピー
ダンスはRoである。従ってケーブル14と、ケーブル
16の内側の同軸ケーブルの特性インピーダンスの比は
2対1である。
れた被測定素子の温度特性の測定である。この応用例で
は測定端子部3は試験槽内に置かれる。その測定端子部
3にはバラン等の回路素子は含まれていない。ケーブル
13及び15は温度の変動及び試験槽内外間のケーブル
配置等による屈曲などの機械的なストレスを受けケーブ
ル特性が変化する。しかし、V−I法なのでケーブル特
性の変化の影響を受けない。以上述べた様に測定端子部
にバランの様な回路素子が無いこと、ケーブルの特性変
化の影響を受けないV−I法であるので、温度特性試験
のような遠隔測定に適している。
図2を集中定数回路のV−I法の等価回路に変換する
と、それぞれ図3と図4となる。但しこの等価回路はケ
ーブルを伝達する間の位相の変化を無視しているが、動
作原理を示す上では何等問題はない。図3は被測定素子
のインピーダンスが低い場合に適する回路である。即
ち、いかに被測定素子のインピーダンスが低くとも、そ
の両端電圧はインピーダンス値に比例するものとして電
圧計4で高感度に測定されるからである。一方図4は被
測定素子のインピーダンスが高い場合の測定に適する回
路である。即ち、いかに被測定素子のインピーダンスが
高くとも、その電流はアドミッタンス値に比例するもの
として電流計6で高感度に測定されるからである。図3
で、信号源5と電流計用電圧計6が直列で、その抵抗値
は2Roである。被測定素子からみた測定器側のインピ
ーダンスをRoとするために電圧計4に直列に抵抗10
が入れられている。また図4では信号源5と電圧計4が
並列になるため抵抗10はなく、電流計用電圧計6に並
列に抵抗12が接続され、被測定素子からみた測定器側
のインピーダンスはRoになっている。本実施例は、こ
のように低インピーダンス用と高インピーダンス用共に
測定器側のインピーダンスがRoであることが特徴であ
る。この特徴が必要ない使用条件ならば、インピーダン
ス整合用の抵抗10、12は不要で、ケーブル13およ
びケーブル16の内側の同軸ケーブルの特性インピーダ
ンスがRoでよいことは明かである。
に示す。インピーダンス整合されたケーブルの入力イン
ピーダンスおよび振幅伝達特性は、ケーブルの長さに係
わらず、それぞれ特性インピーダンスおよび1となるの
で、ケーブル7、8、9は無いものと見なせ、図1を図
5に変換出来る。インピーダンス整合されたケーブルの
入力インピーダンスおよび伝達振幅特性は、ケーブルの
長さに係わらず、それぞれ特性インピーダンスおよび1
となることと、バランによる浮上効果により、電流測定
用電圧計6の部分は図6の様に変換できる。図7に示す
様に、トライアキシャル・ケーブル15の中間導体を2
0と21の2つの仮想導体に分離し、トライアキシャル
・ケーブルが、中心導体と20で構成する同軸ケーブル
と21と外部導体で構成する同軸ケーブルから成ると見
なすことができる。外側の同軸ケーブルによって伝送さ
れる信号に何の干渉を与えることなく、内側の同軸ケー
ブルは円筒導体21の内側で伸縮自在である。また内側
の同軸ケーブルは電流測定用電圧計6で整合終端されて
いるので、他端から見たインピーダンス及び振幅特性を
変化させることなく伸縮自在である。これを短縮した極
限が図8である。図8でケーブル13および15の左端
はそれぞれインピーダンス整合終端されているので、前
記と同様に伸縮自在でその極限として図3が得られる。
図4も、図2から同様の過程でもとめられる。
ルは、その長さを変えても入力インピーダンスや振幅の
伝達特性には変わり無い。位相を除いて、図1と図3、
図2と図4は等価であり、ケーブルの延長にかかわらず
純抵抗的な特性を保持し、ケーブル共振による測定端子
電圧や、測定電圧のうねりは無いことがわかる。高周波
では、片線接地(不平衡)測定がトレーサビリティ的に
も実用、応用的にも便利であるが、このためには電位的
に浮上した電流計がV−I法には不可欠である。バラン
で浮上した電流計がトライアキシャル・ケーブルで測定
端子部へ無理なく導かれていることが、本発明の特徴で
ある。
ンス、低インピーダンスそれぞれに応じたV−I法の2
つの基本的回路の特徴を損なわぬままケーブル延長を実
現している。測定端子部にトランス、バラン、抵抗等を
含まない結果、耐熱温度はケーブルの材質のみに依存す
る。従ってケーブルの絶縁物にテフロンを用いれば20
0°Cまで測定可能になる。測定端子から測定器側をみ
たインピーダンスは、純抵抗(例えば50Ω)に出来
る。また全体に整合された回路構成は、ケーブル長に対
し被測定素子の励振電圧、測定電圧、測定電流のいずれ
にも平坦な周波数特性を提供するので、ケーブル長の制
約が無い。これらの特徴により1MHzから1GHz以
上の周波数帯域で実用化が可能となった。
特性、広いインピーダンス測定レンジを有する遠隔測定
が可能になり、特に高周波部品や材料の温度特性評価の
分野において実用に共し有益である。なお、必要に応じ
て本発明の要旨を失うことなく構造、構成要素の変形も
許容される。
である。
路図である。
図である。
である。
傾向を示す図である。
スは内側、外側共にRo) 16:トライアキシャル・ケーブル(特性インピーダン
スは内側がRo/2、外側がRo) 17:測定端 18:測定端 19:被測定素子 20:トライアキシャル・ケーブルの中間導体の仮想導
体 21:トライアキシャル・ケーブルの中間導体の仮想導
体 91:インピーダンス測定器 92:試験槽 93:耐熱延長ケーブル 94:信号源 95:電流計 96:電圧計 L:ケーブルの直列インダクタンス C:ケーブルの並列キャパシタンス Zx:被測定素子のインピーダンス Cx:被測定素子のキャパシタンス
Claims (4)
- 【請求項1】 被測定素子の両端電圧と電流とを測定する
インピーダンス・メータであって、 (1)第1、第2の端と、中心導体と外部導体と、該中
心導体と該外部導体との間にある中間導体とを有するト
ライアキシャル・ケーブルと、 (2)前記トライアキシャル・ケーブルの前記第2の端
において、前記中心導体と前記外部導体との間に前記被
測定素子を接続するための接続手段と、 (3)前記トライアキシャル・ケーブルの前記第1の端
において、前記中間導体と前記外部導体との間に接続さ
れ前記被測定素子に測定用の信号を供給するための信号
源と、 (4)前記トライアキシャル・ケーブルの前記第1の端
において、前記中心導体と前記中間導体との間に接続さ
れた電流測定手段と、 (5)第1、第2の端と、中心導体と外部導体とを有
し、該中心導体と該外部導体とは該第2の端において、
前記トライアキシャル・ケーブルの前記中心導体と前記
外部導体とにそれぞれ接続された同軸ケーブルと、 (6)前記同軸ケーブルの前記第1の端において、該同
軸ケーブルの前記中心導体と前記外部導体との間に接続
され、前記信号源からの信号により生じた前記被測定素
子の両端電圧を測定用するための電圧測定手段と、 を備えたインピーダンス・メータ。 - 【請求項2】前記トライアキシャル・ケーブルと前記同
軸ケーブルとはそれぞれの前記第1の端においてそれぞ
れインピーダンス整合して接続されていることを特徴と
する請求項1に記載のインピーダンス・メータ。 - 【請求項3】前記トライアキシャル・ケーブルの前記中
心導体と前記外部導体とが有する特性インピーダンスが
前記同軸ケーブルの特性インピーダンスの2分の1であ
ることを特徴とする請求項1あるいは請求項2のいずれ
かに記載のインピーダンス・メータ。 - 【請求項4】前記電流測定手段と前記トライアキシャル
・ケーブルの前記第1の端との間にバランを接続したこ
とを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載
のインピーダンス・メータ。
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US5793640A (en) * | 1996-12-26 | 1998-08-11 | Vlsi Technology, Inc. | Capacitance measurement using an RLC circuit model |
JP3452456B2 (ja) * | 1997-01-30 | 2003-09-29 | 松下電器産業株式会社 | 電子機器間の接続方法と接続ケーブル |
JP3402274B2 (ja) * | 1999-08-05 | 2003-05-06 | 株式会社村田製作所 | 電子部品のインピーダンス測定装置 |
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JP2001242204A (ja) * | 2000-02-28 | 2001-09-07 | Nippon Chemicon Corp | コンデンサの直流抵抗測定方法及びその装置 |
US6784671B2 (en) * | 2002-02-04 | 2004-08-31 | Mississippi State University | Moisture and density detector (MDD) |
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US7119547B2 (en) * | 2004-02-10 | 2006-10-10 | Advantest Corporation | Testing apparatus |
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