JP4293432B2 - 四端子法抵抗測定装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定対象体の抵抗値を四端子法に基づいて測定する四端子法抵抗測定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この種の抵抗測定装置として、特開2001−153903号公報に開示された抵抗測定装置が知られている。この抵抗測定装置は、同公報中の図1に示すように、直流定電流源10、切替器11、電圧測定部20、A/D変換器21、CPU30、入力部31、表示部32およびメモリ33を備えて構成されている。この抵抗測定装置は、切替器11に接続された一対の電流プローブP1,P2を介して被測定抵抗体Xに対する電流供給を行うように構成されて、切替器11内のスイッチ12,13を切り替えることにより、直流定電流源10から供給される定電流Iを、電流プローブP1を経由して被測定抵抗体Xに流れ込む向きと、電流プローブP2を経由して被測定抵抗体Xに流れ込む向きとの2方向から被測定抵抗体Xに供給する機能を備えている。一方、一対の電圧プローブP3,P4は電圧測定部20に接続されており、電圧測定部20は、一対の電圧プローブP3,P4を介して被測定抵抗体Xの電圧を検出する。また、同公報中においては明記されていないが、通常、この種の抵抗測定装置では、一対の電流プローブP1,P2および一対の電圧プローブP3,P4はバナナ端子が取り付けられた単線ケーブルでそれぞれ構成されており、抵抗測定装置のフロントパネルに対応して設けられた各受け側バナナ端子に各プローブP1,P2,P3,P4のバナナ端子を差し込むことにより、各電流プローブP1,P2および各電圧プローブP3,P4が切替器11および電圧測定部20にそれぞれ接続されるように構成されている。
【0003】
この抵抗測定装置では、切替器11内のスイッチ12,13を切り替えることによって被測定抵抗体Xに対して異なる方向から定電流Iを供給すると共に、その都度、被測定抵抗体Xに発生する電圧Va,VbをCPU30が取り込んでメモリ33に記憶する。次いで、CPU30は、各電圧Va,Vbの平均電圧Vcを算出すると共に、この平均電圧Vcと定電流Iとから、被測定抵抗体Xの抵抗値Rを算出して表示部32に表示させる。これにより、熱起電力の影響を簡単かつ確実に排除することが可能となっている。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−153903号公報(第3−4頁、第1図)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
一方、近年では、例えば、高精度でかつ高速に高抵抗値の測定対象体の抵抗値を測定可能に構成された抵抗測定装置が開発されている。この種の抵抗測定装置では、測定対象体に供給する定電流および測定対象体に発生する電圧に対する外来ノイズの漏れ込みを低減するために、上記のような単線ケーブルで構成されたプローブP1,P2,P3,P4に代えて、いわゆる多芯シールドケーブル(具体的には4芯シールドケーブル)を1本用い、この多芯シールドケーブルに含まれている4本の導体の内の一対の導体を電流供給用導体として使用すると共に、他の一対の導体を電圧入力用導体として使用している。この場合、多芯シールドケーブルには1つの多芯(4芯)コネクタが装着されており、この多芯コネクタを抵抗測定装置のフロントパネルに配設された1個の受け側多芯(4芯)コネクタに差し込むことにより、一対の電流供給用導体が直流定電流源に接続されると共に、一対の電圧入力用導体が電圧検出部に接続される構成を採用している。
【0006】
ところで、従来、同じ測定現場において、例えば、電動機内のコイルの抵抗値を測定すると共に、設置された装置内の回路基板に実装されている回路素子の抵抗値を高精度でかつ高速に測定する必要のあるときは、上記した前者の抵抗測定装置および後者の抵抗測定装置の双方を測定現場に搬入して、電動機内のコイルについての抵抗値を前者の抵抗測定装置で測定すると共に、回路素子の抵抗値を後者の抵抗測定装置で測定している。
【0007】
しかしながら、この測定方法では、2種類の抵抗測定装置を測定現場に搬送する作業に手間がかかる点、および2種類の抵抗測定装置を所持する必要があるために抵抗測定装置の購入費や維持費が高額になる点が不都合となる。このため、この点を解決し得る抵抗測定装置の実現が望まれていた。
【0008】
本発明は、上記の要望に鑑みてなされたものであり、例えば、単芯ケーブルで構成されたプローブと多芯シールドケーブルで構成されたプローブとの双方を使用して測定対象体の抵抗値を測定でき、しかも安価に構成し得る四端子法抵抗測定装置を提供することを主目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく請求項1記載の四端子法抵抗測定装置は、定電流を測定対象体に供給する定電流生成部と、前記定電流に基づいて当該測定対象体に発生する電圧を検出する電圧検出部と、前記電圧および前記定電流に基づいて前記測定対象体の抵抗値を算出する制御部とを備えて構成された四端子法抵抗測定装置であって、単芯ケーブルで構成されて前記測定対象体に前記定電流を供給するための一対の電流プローブと、前記一対の電流プローブをそれぞれ接続可能な受け側バナナ端子で構成された一対の第1コネクタと、単芯ケーブルで構成されて前記測定対象体に発生する前記電圧を検出するための一対の電圧プローブと、前記一対の電圧プローブをそれぞれ接続可能な受け側バナナ端子で構成された一対の第2コネクタと、少なくとも3本の導体および当該各導体を被覆するシールドを備えた多芯シールドケーブルで構成されて当該3本の導体の内の1本と前記シールドとが前記測定対象体に前記定電流を供給するための一対の電流供給用導体として構成されると共に他の2本が前記測定対象体に発生する前記電圧を検出するための一対の電圧入力用導体として構成された多芯プローブと、前記多芯プローブを接続するために、前記一対の電流供給用導体の内の前記導体で構成された一方の電流供給用導体に接続される電流供給用端子、前記一対の電圧入力用導体に接続される一対の電圧入力用端子、および前記シールドに接続されるシェルを備えて多芯コネクタで構成された第3コネクタと、前記一対の第1コネクタの前記受け側バナナ端子、または前記第3コネクタにおける前記電流供給用端子および前記シェルに前記定電流生成部によって生成された前記定電流を切り替えて供給する第1切替スイッチと、前記一対の第2コネクタの前記受け側バナナ端子間、または前記第3コネクタにおける前記一対の電圧入力用端子間に発生する電圧を切り替えて前記電圧検出部に供給する第2切替スイッチとを備えている。
【0010】
また、請求項2記載の四端子法抵抗測定装置は、請求項1記載の四端子法抵抗測定装置において、前記電圧検出部によって検出された前記測定対象体に発生する電圧に含まれている交流成分を抽出すると共に当該交流成分の振幅が予め設定されている基準電圧を超えたときに前記制御部に報知信号を出力する発振検出部と、発振の発生を報知する報知部とを備え、前記制御部は、前記報知信号を入力したときに、前記報知部に対して前記発振の発生を報知させる。
【0011】
また、請求項3記載の四端子法抵抗測定装置は、請求項1または2記載の四端子法抵抗測定装置において、前記一対の第1コネクタ間に並列接続されると共に静電容量値が変更可能に構成されている発振防止用コンデンサを備えている。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る四端子法抵抗測定装置の好適な実施の形態について説明する。
【0013】
最初に、四端子法抵抗測定装置(以下、「抵抗測定装置」ともいう)1について、図面を参照して説明する。
【0014】
抵抗測定装置1は、図1に示すように、定電流生成部2、切替部3、容量可変コンデンサ部4、電圧検出部5、A/D変換部6、発振検出部7、操作部8、表示部9、一対の第1コネクタ10a,10b、一対の第2コネクタ11a,11b、第3コネクタ12および制御部13を備え、測定対象体14の抵抗値Rを測定可能に構成されている。各第1コネクタ10a,10bおよび各第2コネクタ11a,11bは、それぞれ受け側バナナ端子で構成されて、図2に示すように、抵抗測定装置1のフロントパネル1aにそれぞれ配設されている。第3コネクタ12は、多芯(4芯)コネクタで構成されて、図2に示すように、抵抗測定装置1のフロントパネル1aに配設されている。この場合、第3コネクタ12は、図1,2に示すように、電流供給用の一対の電流供給用端子12a,12b、電圧入力用の一対の電圧入力用端子12c,12d、および金属などの導電性を有する材料で構成されたシェル12eを備え、シェル12eをフロントパネル1aに固定することにより、フロントパネル1aに取り付けられている。また、この取付構造により、シェル12eは、抵抗測定装置1の回路グラウンドに電気的に接続されている。
【0015】
定電流生成部2は、図1に示すように、その出力端子の一方が切替部3に接続されると共に、その他方が第1コネクタ10bおよび第3コネクタ12の電流供給用端子12bに接続されている。また、定電流生成部2は、制御信号S1を入力したときに、所定の電流値に規定された定電流(直流定電流)Iを生成して、その出力端子から出力する。
【0016】
切替部3は、図1に示すように、それぞれリレーで構成された第1切替スイッチ3aおよび第2切替スイッチ3bを備えている。この場合、第1切替スイッチ3aは、可動接点としての端子aが定電流生成部2の一端に、また固定接点としての端子bが第1コネクタ10aに、また固定接点としての端子cが第3コネクタ12の電流供給用端子12aにそれぞれ接続されている。一方、第2切替スイッチ3bは、可動接点としての端子aが電圧検出部5の入力端子の一方に、また固定接点としての端子bが第2コネクタ11aに、また固定接点としての端子cが第3コネクタ12の電圧入力用端子12cにそれぞれ接続されている。また、各切替スイッチ3a,3bは、制御信号S2を入力しているときには、それぞれの端子aが端子bに接続される接続状態を維持し、制御信号S2を入力していないときには、それぞれの端子aが端子cに接続される接続状態に切り替わる。なお、第1切替スイッチ3aおよび第2切替スイッチ3bにラッチングリレーを使用して、パルス状の制御信号S2を出力することで接続状態を切り替える構成を採用することもできる。また、両切替スイッチ3a,3bが連動する構成を採用することもできるし、それぞれ独立して作動する構成を採用することもできる。
【0017】
容量可変コンデンサ部4は、本発明における発振防止用コンデンサであって、図1に示すように、一対の第1コネクタ10a,10b間に配設(接続)されて、この各第1コネクタ10a,10b間に定電流Iを供給する定電流生成部2における異常発振を軽減または防止する機能を有している。また、容量可変コンデンサ部4は、入力した制御信号S3に基づいてその静電容量値を変更可能に構成されている。一例として、図示はしないが、各第1コネクタ10a,10b間に、リレーとコンデンサとを直列に接続して構成したモジュールを複数並列接続することによって構成されている。この構成により、容量可変コンデンサ部4は、制御信号S3に基づいてオン状態のリレーの数を増減することにより、その静電容量値を増減させる。
【0018】
電圧検出部5は、上記したように、入力端子の一方(一端)が第2切替スイッチ3bの端子aに接続されると共に、図1に示すように、その他方(他端)が第2コネクタ11bおよび第3コネクタ12の電圧入力用端子12dに接続されている。また、電圧検出部5は、第2切替スイッチ3bを介して、一対の第2コネクタ11a,11b間、または第3コネクタ12における一対の電圧入力用端子12c,12d間にそれぞれ発生する電圧Vを検出して、例えば、この電圧Vに比例してその電圧値が増減する検出信号S4を出力する。A/D変換部6は、電圧検出部5から出力された検出信号S4を入力すると共に、その電圧値に対応するディジタルデータD1を出力する。
【0019】
発振検出部7は、図3に示すように、高域通過フィルタ7a、ノイズ除去回路7b、およびコンパレータ7cを備え、図1に示すように、電圧検出部5から出力された検出信号S4を入力して、この検出信号S4に異常発振信号が重畳しているか(含まれているか)否かを検出する。また、発振検出部7は、検出信号S4に異常発振信号が重畳していることを検出したときは、報知信号S5を出力する。この場合、高域通過フィルタ7aは、図3に示すように、コンデンサC1、抵抗R1およびオペアンプA1を備え、1次の高域通過フィルタとして構成されて、検出信号S4に含まれている交流成分を抽出して低インピーダンスで出力する。ノイズ除去回路7bは、抵抗R2およびコンデンサC2を備え、高域通過フィルタ7aによって抽出された交流成分に含まれているノイズ成分を除去する。コンパレータ7cは、ノイズ除去回路7bから出力された交流成分と基準電圧Vrとを比較して、基準電圧Vrを超える交流成分を入力したときに、検出信号S4に異常発振信号が重畳していること(つまり定電流生成部2に異常発振が発生していること)を示す報知信号S5を出力する。なお、高域通過フィルタ7aとノイズ除去回路7bとに代えて、高域通過フィルタ機能とノイズ除去フィルタ機能とを備えたバンドパスフィルタを用いることもできる。
【0020】
操作部8は、図2に示すように、電源スイッチ8a、測定開始スイッチ8b、アップダウンスイッチ8cおよび選択スイッチ8dを備えている。この場合、アップダウンスイッチ8cは、容量可変コンデンサ部4の静電容量値を変更するために使用され、選択スイッチ8dは、第1コネクタ10a,10bおよび第2コネクタ11a,11bの組と、第3コネクタ12とのいずれか一方を選択するために使用される。また、操作部8は、測定開始スイッチ8b、アップダウンスイッチ8cおよび選択スイッチ8dが操作された際は、制御部13に対してその操作内容を示すコマンドデータD2を出力する。表示部9は、一例としてLCD(液晶ディスプレイ)で構成されて、入力した表示データD3を表示する。また、表示部9は、本発明における報知部としても機能する。
【0021】
制御部13は、CPUおよびメモリを備えて構成されて、操作部8から出力されるコマンドデータD2に基づいて、制御信号S1,S2,S3を出力することにより、定電流生成部2、切替部3および容量可変コンデンサ部4を制御する。また、制御部13は、ディジタルデータD1を入力したときは、このディジタルデータD1および定電流生成部2によって生成される定電流Iの電流値(既知)に基づいて、測定対象体14の抵抗値Rを算出すると共に、算出した抵抗値Rを表示データD3に含めて表示部9に出力する。さらに、制御部13は、発振検出部7から報知信号S5を入力したときは、表示部9に対して、現在表示している抵抗値Rをブリンク表示(点滅表示)させるためのデータを表示データD3に含めて出力する。
【0022】
次いで、抵抗測定装置1において使用されるプローブについて、図1を参照して説明する。一対の電流プローブ15,16は、測定対象体14に定電流Iを供給するために使用されるものであり、それぞれ単芯ケーブルで構成され、かつ、各々の一端には、測定対象体14に接続される接触子(同図中において、矢印で表記する)がそれぞれ取り付けられると共に、各々の他端には、第1コネクタ10a,10bに接続されるバナナ端子15a,16aがそれぞれ取り付けられている。一対の電圧プローブ17,18は、測定対象体14の両端に発生する電圧Vを検出するために使用されるものであり、それぞれ単芯ケーブルで構成され、かつ、各々の一端には、測定対象体14に接続される接触子(同図中において、矢印で表記する)がそれぞれ取り付けられると共に、各々の他端には、第2コネクタ11a,11bに接続されるバナナ端子17a,18aがそれぞれ取り付けられている。
【0023】
また、多芯プローブ19は、少なくとも4本の導体(電流供給用導体19a,19bおよび電圧入力用導体19c,19d)およびこれらの導体を被覆するシールド(例えば銅網線)を備えた多芯シールドケーブル(本実施の形態では、一例として4芯シールドケーブル)で構成されると共に、その一端には、測定対象体14に接続される4個の接触子(電流供給用の一対の接触子と電圧検出用の一対の接触子。いずれも同図中において、矢印で表記する)が取り付けられると共に、その他端には、第3コネクタ12に接続される多芯シールドコネクタ20が取り付けられている。この場合、電流供給用の一対の接触子は、一対の電流供給用導体19a,19bを介して多芯シールドコネクタ20の一対の電流供給用端子20a,20bにそれぞれ接続されている。また、電圧検出用の一対の接触子は、一対の電圧入力用導体19c,19dを介して多芯シールドコネクタ20の一対の電圧入力用端子20c,20dにそれぞれ接続されている。また、電流供給用導体19a,19bおよび電圧入力用導体19c,19dを覆うシールド19eは、多芯シールドコネクタ20における金属などの導電性材料で形成されているシェル20eに接続されている。また、多芯シールドコネクタ20は、第3コネクタ12に接続された際に、その各電流供給用端子20a,20bが第3コネクタ12の各電流供給用端子12a,12bにそれぞれ接続され、その各電圧入力用端子20c,20dが第3コネクタ12の各電圧入力用端子12c,12dにそれぞれ接続され、そのシェル20eが第3コネクタ12のシェル12eに連結するように構成されている。
【0024】
続いて、抵抗測定装置1を用いた抵抗測定処理について説明する。なお、最初に、電流プローブ15,16および電圧プローブ17,18を使用した測定対象体14の抵抗値Rについての測定処理について説明し、次いで、多芯プローブ19を使用した測定対象体14の抵抗値Rについての測定処理について説明する。
【0025】
最初に、電流プローブ15,16および電圧プローブ17,18を使用した測定処理について説明する。例えば、電動機内のコイルのように、大きなインダクタンスを有するものを測定対象体14とするときは、電流プローブ15,16および電圧プローブ17,18の組を使用する。
【0026】
まず、抵抗測定装置1におけるフロントパネル1aの第1コネクタ10a,10bおよび第2コネクタ11a,11bに、電流プローブ15,16および電圧プローブ17,18の各バナナ端子15a,16a,17a,18aをそれぞれ接続する。また、電流プローブ15,16および電圧プローブ17,18の各接触子を測定対象体14に接続する。次いで、操作部8の電源スイッチ8aを操作して電源を投入した後に、選択スイッチ8dを操作して第1コネクタ10a,10bおよび第2コネクタ11a,11bを選択すると共に、測定開始スイッチ8bを操作する。これにより、操作部8は、第1コネクタ10a等の選択および測定開始を示すコマンドデータD2を制御部13に出力する。次いで、制御部13は、入力したコマンドデータD2の内容に基づいて、制御信号S2を出力することにより、それぞれの端子aと端子bとが接続される接続状態となるように切替部3の各切替スイッチ3a,3bを切り替える。続いて、制御部13は、制御信号S1を出力して定電流生成部2に対して定電流Iを出力させる。
【0027】
この場合、定電流生成部2から出力された定電流Iは、切替部3の第1切替スイッチ3a、第1コネクタ10aおよび電流プローブ15を経由して測定対象体14に流れ込み、さらに、電流プローブ16および第1コネクタ10bを経由して定電流生成部2に帰還する。一方、電圧検出部5は、電圧プローブ17、第2コネクタ11aおよび第2切替スイッチ3bを経由する経路と、電圧プローブ18および第2コネクタ11bを経由する経路とを介して、定電流Iが流れて測定対象体14の両端に発生した電圧Vを検出して、検出信号S4をA/D変換部6に出力する。次いで、A/D変換部6は、この検出信号S4を入力すると共に、ディジタルデータD1に変換して出力する。制御部13は、入力したディジタルデータD1と定電流Iの電流値とに基づいて測定対象体14の抵抗値Rを算出すると共に、算出した抵抗値Rを表示データD3として表示部9に出力する。表示部9は、入力した表示データD3に基づいて、図2に示すように、測定対象体14の抵抗値Rを表示する。これにより、抵抗測定装置1による四端子法に従った測定対象体14の抵抗値Rの測定処理が完了する。
【0028】
ところで、例えば、測定対象体14が誘導性負荷や容量性負荷のときには、定電流生成部2による定電流制御のフィードバックループ内における位相が大きく遅れたり、逆に進んだりすることにより、異常発振が発生して直流成分の定電流Iに交流成分の異常発振信号が重畳することがある。一例として誘導性負荷のときには、位相が遅れて定電流Iに異常発振信号が重畳することがある。このような場合、測定対象体14に供給される定電流Iに異常発振信号が重畳していることに起因して、測定対象体14の両端に発生する電圧Vにも同様に異常発振信号が重畳する。この際に、発振検出部7は、入力した検出信号S4に予め決められた振幅(基準電圧Vr)を超える交流成分が重畳しているときは、定電流生成部2に異常発振が発生していることを示す報知信号S5を出力する。制御部13は、ディジタルデータD1の入力時に、発振検出部7から報知信号S5が出力されているか否かも判別して、報知信号S5が出力されているときには、算出した抵抗値Rと共にこの抵抗値Rをブリンク表示させるデータも表示データD3に含めて表示部9に出力する。次いで、表示部9は、表示データD3を入力して、測定対象体14の抵抗値Rをブリンクさせて表示させる(報知する)。したがって、表示部9において、異常発振が発生していない通常時の表示形態とは異なる表示形態(ブリンクする表示形態)で抵抗値Rが表示される結果、定電流生成部2の発振が明確に報知される。
【0029】
一方、このような異常発振を停止させる場合、表示部9における抵抗値Rの表示形態がブリンク表示から通常表示(ブリンクしていない表示形態)に移行するまでアップダウンスイッチ8cを操作する。例えば、測定対象体14が誘導性負荷で位相が遅れることに起因して異常発振が生じた場合、アップダウンスイッチ8cの内のダウンスイッチを操作する。操作部8は、この操作内容(アップダウンスイッチ8cの内のダウンスイッチが操作された事実)を示すコマンドデータD2を制御部13に出力する。制御部13は、入力したコマンドデータD2の内容に基づいて、制御信号S3を出力して容量可変コンデンサ部4の静電容量を増加させる。これにより、誘導性負荷に起因する位相遅れを増加させた容量可変コンデンサ部4の静電容量でキャンセルさせることができる結果、定電流生成部2における異常発振が停止または軽減される。
【0030】
次に、多芯プローブ19を使用した測定処理について説明する。例えば、装置内部に配設された回路基板に実装されている抵抗素子のようにインダクタンス成分を殆ど有していない測定対象体14を高精度でかつ高速に測定するときや、高抵抗値の測定対象体14の抵抗値を測定するときには、外来ノイズの影響の少ない多芯プローブ19を使用する。
【0031】
まず、フロントパネル1aの第3コネクタ12に多芯プローブ19の多芯シールドコネクタ20を接続する。これにより、多芯プローブ19の各電流供給用導体19a,19bが電流供給用端子20a,20bを介して第3コネクタ12の電流供給用端子12a,12bにそれぞれ接続され、その各電圧入力用導体19c,19dが電圧入力用端子20c,20dを介して第3コネクタ12の電圧入力用端子12c,12dにそれぞれ接続される。また、多芯プローブ19の各接触子を測定対象体14に接続する。次いで、操作部8の電源スイッチ8aを操作して電源を投入した後に、選択スイッチ8dを操作して多芯プローブ19を選択すると共に、測定開始スイッチ8bを操作する。これにより、操作部8は、多芯プローブ19の選択および測定開始を示すコマンドデータD2を制御部13に出力する。次いで、制御部13は、入力したコマンドデータD2の内容に基づいて、制御信号S2の出力を停止する。この結果、切替部3は、端子aと端子cとがそれぞれ接続される接続状態となるように各切替スイッチ3a,3bの接続状態を切り替える。次いで、制御部13は、制御信号S1を出力して定電流生成部2に対して定電流Iを出力させる。
【0032】
この場合、定電流生成部2から出力された定電流Iは、切替部3の第1切替スイッチ3a、第3コネクタ12の電流供給用端子12aおよび多芯プローブ19の電流供給用導体19aを経由して測定対象体14に流れ込み、さらに、多芯プローブ19の電流供給用導体19bおよび第3コネクタ12の電流供給用端子12bを経由して定電流生成部2に帰還する。一方、電圧検出部5は、多芯プローブ19の電圧入力用導体19c、第3コネクタ12の電圧入力用端子12cおよび第2切替スイッチ3bを経由する経路と、多芯プローブ19の電圧入力用導体19dおよび第3コネクタ12の電圧入力用端子12dを経由する経路とを介して、定電流Iが流れて測定対象体14の両端に発生した電圧Vを検出して、検出信号S4をA/D変換部6に出力する。次いで、A/D変換部6は、この検出信号S4を入力すると共に、ディジタルデータD1に変換して出力する。制御部13は、入力したディジタルデータD1と定電流Iの電流値とに基づいて測定対象体14の抵抗値Rを算出すると共に、算出した抵抗値Rを表示データD3として表示部9に出力する。表示部9は、入力した表示データD3に基づいて、図2に示すように、測定対象体14の抵抗値Rを表示する。これにより、抵抗測定装置1による四端子法に従った測定対象体14の抵抗値Rの測定処理が完了する。
【0033】
このように、この抵抗測定装置1では、測定対象体14に定電流Iを供給する一対の電流プローブ15をそれぞれ接続するための一対の第1コネクタ10a,10bと、測定対象体14の両端に発生する電圧Vを検出する一対の電圧プローブ17,18をそれぞれ接続するための一対の第2コネクタ11a,11bとを備えると共に、測定対象体14に定電流Iを供給するための一対の電流供給用導体19a,19b、測定対象体14の両端に発生する電圧Vを検出するための一対の電圧入力用導体19c,19d、並びに一対の電流供給用導体19a,19bおよび一対の電圧入力用導体19c,19dを被覆するシールド19eを備えた多芯プローブ19を接続するために、一対の電流供給用導体19a,19bに接続される一対の電流供給用端子12a,12b、一対の電圧入力用導体19c,19dに接続される一対の電圧入力用端子12c,12d、およびシールド19eに接続されるシェル12eを備えた第3コネクタ12と、一対の第1コネクタ10a,10bまたは第3コネクタ12における一対の電流供給用端子12a,12bに定電流生成部2によって生成された定電流Iを切り替えて供給する第1切替スイッチ3aと、一対の第2コネクタ11a,11b間または第3コネクタ12における一対の電圧入力用端子12c,12d間に発生する電圧を切り替えて電圧検出部5に供給する第2切替スイッチ3bとを備えたことにより、例えば、電動機内のコイルの抵抗値については、バナナ端子と単芯ケーブルとで安価に構成された電流プローブ15,16および電圧プローブ17,18を用いて測定することができる。また、回路基板に実装されている回路素子のようなインダクタンス成分を殆ど有していない測定対象体14については、電流プローブ15,16および電圧プローブ17,18に代えて、多芯ケーブルで構成された多芯プローブ19を用いることにより、その抵抗値を高精度でかつ高速に測定することができる。したがって、従来の測定方法とは異なり、バナナ端子と単芯ケーブルとで構成された電流プローブおよび電圧プローブを用いる抵抗測定装置と、多芯プローブ19のような多芯シールドケーブルで構成されたプローブを用いる抵抗測定装置の双方を用意する必要が無くなるため、購入費および維持費を削減することができると共に、装置を搬送(搬入)する際の手間を軽減することができる。また、2種類の抵抗測定装置を合わせた製品コストと比較して、測定系を兼用することができる分だけ、抵抗測定装置1を安価に構成することができる。
【0034】
また、電圧検出部5によって検出された測定対象体14に発生する電圧Vに含まれている交流成分を抽出すると共にこの交流成分の振幅が予め設定されている基準電圧Vrを超えたときに発振検出部7が制御部13に報知信号S5を出力すると共に、制御部13が、この報知信号S5を入力したときに表示部9に対して測定値(抵抗値)を点滅させて異常発振が発生した旨を表示させることにより、定電流生成部2において異常発振が発生したことを確実に報知することができる。したがって、表示されている抵抗値Rの測定が無効であることを明確に認識させることができる結果、抵抗値Rの誤った測定を回避することができる。
【0035】
また、一対の第1コネクタ10a,10b間に並列接続されると共に静電容量値が変更可能に構成された容量可変コンデンサ部4を備えたことにより、定電流生成部2における異常発振を見つけたときに、容量可変コンデンサ部4の静電容量値を変更して異常発振を停止または軽減することができる。したがって、測定処理を引き続いて行うことができるため、測定対象体14の抵抗値を確実に測定することができる。
【0036】
なお、例えば、上記した抵抗測定装置1では、第1コネクタ10bと第3コネクタ12の電流供給用端子12bとを抵抗測定装置1の内部で接続すると共に、第2コネクタ11bと、第3コネクタ12の電圧入力用端子12dとを抵抗測定装置1の内部で接続する構成を採用して、電流プローブ15等を使用したときの定電流Iの帰還経路と、多芯プローブ19を使用したときの定電流Iの帰還経路とが常に接続された状態となるようにして、切替スイッチの削減と配線の簡略化を図っているが、これに限定されない。具体的には、これらの各帰還経路にも第1切替スイッチ3aおよび第2切替スイッチ3bと同様の切替スイッチを配設して、各帰還経路も同時に切り替える構成を採用することもできる。また、上記した抵抗測定装置1では、容量可変コンデンサ部4における静電容量値の変更を手動で実施する構成について説明したが、自動的に変更する構成を採用することもできる。具体的には、制御部13が、報知信号S5を入力したときに、制御信号S3を出力して容量可変コンデンサ部4の静電容量を増減して定電流生成部2における異常発振が停止または軽減させる。また、定電流生成部2における異常発振を検出したときに、表示部9に表示する抵抗値Rをブリンク表示させて異常発振の発生を報知する構成について説明したが、報知方法はこれに限定されるものではなく、異常発振の発生を表示するための専用の表示器(LEDなど)をフロントパネル1aに配設する構成を採用することもできるし、光以外の方法、例えば音で報知する構成を採用することもできる。さらには、発振検出機能や、電流プローブ15,16間の静電容量値の可変機能が不要なときには、いずれか一方または双方を省くことにより、より安価に抵抗測定装置を構成することも可能である。
【0037】
また、上記した抵抗測定装置1では、少なくとも4本の導体(電流供給用導体19a,19bおよび電圧入力用導体19c,19d)およびこれらの各導体19a〜19dを被覆するシールド19eを備えた多芯プローブ19を用いた例について説明したが、図4に示す抵抗測定装置1Aのように、少なくとも3本の導体(例えば、電流供給用導体19aおよび電圧入力用導体19c,19d)およびこれらの各導体19a,19c,19dを被覆するシールド19eを備えた3芯シールドケーブルによって構成された多芯プローブ19−1を用いることもできる。なお、抵抗測定装置1Aについての説明において、上記した抵抗測定装置1と同一の構成要素については、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。この抵抗測定装置1Aでは、多芯プローブ19−1におけるシールド19eの先端部に他の接触子が接続されることにより、シールド19eが他の電流供給用導体として用いられる。このため、同図に示すように、第3コネクタ12−1は、電流供給用端子12a、一対の電圧入力用端子12c,12dおよびシェル12eを備えて構成され、シェル12eに第1コネクタ10bおよび図外の定電流生成部2のグラウンド電位側電流出力部が接続される。一方、多芯シールドコネクタ20−1は、電流供給用端子20a、一対の電圧入力用端子20c,20dおよびシェル20eを備えて構成されて、シェル20eにシールド19eが接続されている。この構成により、この抵抗測定装置1Aでは、4本の導体19a〜19dを備えた多芯プローブ19を用いている上記の抵抗測定装置1と比較して、多芯プローブ19−1の導体(芯線)数、および各コネクタ12−1,20−1の端子数を減少させることができるため、各部品費の削減および配線作業量の低減を実現できる結果、抵抗測定装置1Aのコスト低減を図ることができる。
【0038】
【発明の効果】
以上のように、請求項1記載の四端子法抵抗測定装置によれば、一対の電流プローブをそれぞれ接続可能な一対の第1コネクタと、一対の電圧プローブをそれぞれ接続可能な一対の第2コネクタと、少なくとも3本の導体およびシールドを備えてこの3本の導体の内の1本とシールドとが一対の電流供給用導体として構成されると共に他の2本が一対の電圧入力用導体として構成された多芯プローブを接続するための1つの電流供給用端子、一対の電圧入力用端子およびシェルを備えた第3コネクタと、一対の第1コネクタの受け側バナナ端子、または第3コネクタにおける電流供給用端子およびシェルに定電流生成部によって生成された定電流を切り替えて供給する第1切替スイッチと、一対の第2コネクタの前記受け側バナナ端子間または第3コネクタにおける一対の電圧入力用端子間に発生する電圧を切り替えて電圧検出部に供給する第2切替スイッチとを備えて、多芯プローブのシールドを一対の電流供給用導体の内の一方として使用するようにしたことにより、例えば、電動機内のコイルの抵抗値については、バナナ端子と単芯ケーブルとで安価に構成された電流プローブおよび電圧プローブを用いて測定することができる。また、回路基板に実装されている回路素子のようなインダクタンス成分を殆ど有していない測定対象体については、電流プローブおよび電圧プローブに代えて、多芯シールドケーブルで構成された多芯プローブを用いることにより、その抵抗値を高精度でかつ高速に測定することができる。したがって、従来の測定方法とは異なり、バナナ端子と単芯ケーブルとを用いた電流プローブおよび電圧プローブを用いる四端子法抵抗測定装置と、多芯プローブのような多芯シールドケーブルで構成されたプローブを用いる四端子法抵抗測定装置の双方を用意する必要が無くなるため、購入費および維持費を削減することができると共に、装置を搬送(搬入)する際の手間を軽減することができる。また、2種類の四端子法抵抗測定装置を合わせた製品コストと比較して、測定系を兼用することができる分だけ、四端子法抵抗測定装置を安価に構成することができる。また、この四端子法抵抗測定装置によれば、多芯プローブの導体数、および第3コネクタの端子数を減少させることができるため、各部品費の削減および配線作業量の低減を実現できる結果、四端子法抵抗測定装置のコスト低減を図ることができる。
【0039】
また、請求項2記載の四端子法抵抗測定装置によれば、発振検出部が電圧検出部によって検出された測定対象体に発生する電圧に含まれている交流成分を抽出すると共に交流成分の振幅が予め設定されている基準電圧を超えたときに制御部に報知信号を出力し、報知信号を入力したときに、制御部が報知部に対して発振の発生を報知させることにより、定電流生成部において異常発振が発生したことを確実に報知することができる。したがって、表示されている抵抗値の測定が無効であることを明確に認識させることができる結果、抵抗値の誤った測定を回避することができる。
【0040】
また、請求項3記載の四端子法抵抗測定装置によれば、一対の第1コネクタ間に並列接続されると共に静電容量値が変更可能に構成されている発振防止用コンデンサを備えたことにより、定電流生成部における異常発振を見つけたときに、発振防止用コンデンサの静電容量値を変更して異常発振を停止または軽減することができる。したがって、測定処理を引き続いて行うことができるため、測定対象体の抵抗値を確実に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 抵抗測定装置1の構成を示す構成図である。
【図2】 抵抗測定装置1の正面図である。
【図3】 発振検出部7の回路図である。
【図4】 抵抗測定装置1Aにおける多芯プローブ19−1、および各コネクタ12−1,20−1の構成を示す構成図である。
【符号の説明】
1,1A 四端子法抵抗測定装置
2 定電流生成部
3 切替部
3a 第1切替スイッチ
3b 第2切替スイッチ
5 電圧検出部
10a,10b 第1コネクタ
11a,11b 第2コネクタ
12,12−1 第3コネクタ
12a,12b 電流供給用端子
12c,12d 電圧入力用端子
12e シェル
13 制御部
14 測定対象体
15,16 電流プローブ
17,18 電圧プローブ
19,19−1 多芯プローブ
19a,19b 電流供給用導体
19c,19d 電圧入力用導体
19e シールド
I 定電流
R 抵抗値
V 電圧
Claims (3)
- 定電流を測定対象体に供給する定電流生成部と、前記定電流に基づいて当該測定対象体に発生する電圧を検出する電圧検出部と、前記電圧および前記定電流に基づいて前記測定対象体の抵抗値を算出する制御部とを備えて構成された四端子法抵抗測定装置であって、
単芯ケーブルで構成されて前記測定対象体に前記定電流を供給するための一対の電流プローブと、
前記一対の電流プローブをそれぞれ接続可能な受け側バナナ端子で構成された一対の第1コネクタと、
単芯ケーブルで構成されて前記測定対象体に発生する前記電圧を検出するための一対の電圧プローブと、
前記一対の電圧プローブをそれぞれ接続可能な受け側バナナ端子で構成された一対の第2コネクタと、
少なくとも3本の導体および当該各導体を被覆するシールドを備えた多芯シールドケーブルで構成されて当該3本の導体の内の1本と前記シールドとが前記測定対象体に前記定電流を供給するための一対の電流供給用導体として構成されると共に他の2本が前記測定対象体に発生する前記電圧を検出するための一対の電圧入力用導体として構成された多芯プローブと、
前記多芯プローブを接続するために、前記一対の電流供給用導体の内の前記導体で構成された一方の電流供給用導体に接続される電流供給用端子、前記一対の電圧入力用導体に接続される一対の電圧入力用端子、および前記シールドに接続されるシェルを備えて多芯コネクタで構成された第3コネクタと、
前記一対の第1コネクタの前記受け側バナナ端子、または前記第3コネクタにおける前記電流供給用端子および前記シェルに前記定電流生成部によって生成された前記定電流を切り替えて供給する第1切替スイッチと、
前記一対の第2コネクタの前記受け側バナナ端子間、または前記第3コネクタにおける前記一対の電圧入力用端子間に発生する電圧を切り替えて前記電圧検出部に供給する第2切替スイッチとを備えている四端子法抵抗測定装置。 - 前記電圧検出部によって検出された前記測定対象体に発生する電圧に含まれている交流成分を抽出すると共に当該交流成分の振幅が予め設定されている基準電圧を超えたときに前記制御部に報知信号を出力する発振検出部と、発振の発生を報知する報知部とを備え、
前記制御部は、前記報知信号を入力したときに、前記報知部に対して前記発振の発生を報知させる請求項1記載の四端子法抵抗測定装置。 - 前記一対の第1コネクタ間に並列接続されると共に静電容量値が変更可能に構成されている発振防止用コンデンサを備えている請求項1または2記載の四端子法抵抗測定装置。
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