JP5012142B2 - Electrical resistance measurement method and apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、金属等、導電性の良好な被測定物の電気抵抗を計測する電気抵抗計測方法及びその装置に関する。   The present invention relates to an electrical resistance measurement method and apparatus for measuring the electrical resistance of an object having good conductivity, such as metal.

従来から、高炉に用いられるカーボン煉瓦等、電気抵抗の低い被測定物の電気抵抗を計測する方法としては、一般的に、被測定物に四本の電極を設置して被測定物の電気抵抗を計測する、4端子法が用いられる場合が多い。
この4端子法は、まず、電流発生源に接続された一対の電流印加用電極を被測定物に設置し、電圧計に接続された一対の電圧検出用電極を、一対の電流印加用電極の間に、一定の間隔を隔てて設置する。
Conventionally, as a method of measuring the electrical resistance of an object to be measured such as a carbon brick used in a blast furnace, generally, four electrodes are installed on the object to be measured, and the electric resistance of the object to be measured is measured. In many cases, a four-terminal method is used.
In this four-terminal method, first, a pair of current application electrodes connected to a current generation source is installed on the object to be measured, and a pair of voltage detection electrodes connected to a voltmeter is connected to a pair of current application electrodes. Install them at regular intervals.

そして、電流発生源で発生した電流を、一対の電流印加用電極を介して被測定物に印加するとともに、一対の電圧検出用電極に生じる電圧を電圧計によって検出して、オームの法則により被測定物の電気抵抗を求める方法である。この方法では、被測定物と各電極との接触電気抵抗が低くなるほど、電気抵抗の計測精度が向上する。
このような方法を用いて被測定物の電気抵抗を計測する場合、被測定物の電気抵抗が低いと、電圧計によって検出される電圧も低くなってしまうため、電気抵抗の測定精度を向上させるためには、被測定物に印加する電流値を大きくする必要がある。
The current generated by the current generation source is applied to the object to be measured via the pair of current application electrodes, and the voltage generated at the pair of voltage detection electrodes is detected by a voltmeter, and the current is detected according to Ohm's law. This is a method for obtaining the electrical resistance of a measurement object. In this method, the measurement accuracy of electrical resistance improves as the contact electrical resistance between the object to be measured and each electrode decreases.
When measuring the electrical resistance of an object to be measured using such a method, if the electrical resistance of the object to be measured is low, the voltage detected by the voltmeter is also reduced, so that the measurement accuracy of the electrical resistance is improved. Therefore, it is necessary to increase the current value applied to the object to be measured.

しかしながら、例えば、金属の電気抵抗を測定する場合、直流電流を印加して、この電流により金属内に生じる電圧を検出するが、電流値が大きいと、ジュール熱により金属が加熱されて、部分的な温度差による熱起電力が発生するおそれがある。
熱起電力が発生すると、熱起電力により、信号成分にノイズ電圧が生じてしまい、ノイズ電圧と信号成分との区別が困難となる。特に、被測定物が金属である場合等、被測定物が温度によって電気抵抗が大きく変化する場合は、電気抵抗の正確な計測が更に困難となるという問題が生じるおそれがある。
However, for example, when measuring the electrical resistance of a metal, a direct current is applied to detect a voltage generated in the metal by this current. If the current value is large, the metal is heated by Joule heat, and a partial current is detected. There is a risk of generating a thermoelectromotive force due to a temperature difference.
When the thermoelectromotive force is generated, a noise voltage is generated in the signal component due to the thermoelectromotive force, and it is difficult to distinguish the noise voltage from the signal component. In particular, when the electrical resistance of the object to be measured varies greatly depending on the temperature, such as when the object to be measured is a metal, there may be a problem that accurate measurement of the electrical resistance becomes more difficult.

そこで、熱起電力により生じるノイズ電圧と信号成分とを区別するために、被測定物へ印加する電流を交流電流とすることが考えられる。この場合、信号成分は交流(正弦波)であり、熱起電力は直流であるため、熱起電力と区別して信号成分のみを検出することが可能となる。
しかしながら、電流は磁束を発生するため、被測定物へ印加する電流を正弦波とした場合では、時間に応じて磁束が変化し、この磁束の時間的な変化が誘導起電力を生じる場合がある。
Therefore, in order to distinguish between the noise voltage generated by the thermoelectromotive force and the signal component, it can be considered that the current applied to the object to be measured is an alternating current. In this case, since the signal component is alternating current (sinusoidal wave) and the thermoelectromotive force is direct current, it is possible to detect only the signal component as distinguished from the thermoelectromotive force.
However, since the current generates a magnetic flux, when the current applied to the object to be measured is a sine wave, the magnetic flux changes according to time, and this temporal change of the magnetic flux may generate an induced electromotive force. .

また、被測定物へ印加する電流値が大きいほど、誘導起電力が大きくなるため、金属等、電気抵抗が低い被測定物の電気抵抗を測定する場合は、検出される電圧が小さくなり、誘導起電力と検出電圧が、同等または異なる値となってしまうことがある。このため、電気抵抗の正確な計測が困難となるという問題が生じるおそれがある。
また、磁束による影響が、装置の分解能よりも小さくなるような低電流を使用した場合、検出される電圧のS/N比を十分確保するためには、増幅器を使用する必要がある。しかしながら、低い電圧を増幅可能な増幅器は比較的高価であるため、このような増幅器を用いると、コストが増加してしまうという問題が生じるおそれがある。
In addition, since the induced electromotive force increases as the current value applied to the object to be measured increases, the voltage detected is reduced when measuring the electric resistance of the object to be measured, such as metal, which has a low electric resistance. The electromotive force and the detected voltage may be the same or different values. For this reason, there exists a possibility that the problem that exact measurement of an electrical resistance becomes difficult may arise.
In addition, when a low current is used so that the influence of the magnetic flux is smaller than the resolution of the apparatus, an amplifier must be used in order to sufficiently secure the S / N ratio of the detected voltage. However, since an amplifier capable of amplifying a low voltage is relatively expensive, the use of such an amplifier may increase the cost.

このような問題を解決するため、例えば、特許文献1に記載されている電気抵抗計測方法が用いられている。
特許文献1に記載されている電気抵抗計測方法は、まず、電流印加用電極に印加する印加信号として擬似ランダム信号を用い、電圧検出用電極間に生じる電圧を、電流信号から変換された電圧信号とともに、信号処理手段へ入力する。
信号処理手段では、電流波形及び電圧波形に対して、擬似ランダム信号の符号の切り替わりにおいて発生する誘導ノイズを除外する処理を行い、さらに、電流波形と電圧波形との相関演算処理を行う。
In order to solve such a problem, for example, an electrical resistance measurement method described in Patent Document 1 is used.
In the electrical resistance measurement method described in Patent Document 1, first, a pseudo-random signal is used as an application signal to be applied to the current application electrode, and the voltage generated between the voltage detection electrodes is converted into a voltage signal converted from the current signal. At the same time, it is input to the signal processing means.
The signal processing means performs a process of excluding inductive noise generated when the pseudo random signal is switched on the current waveform and the voltage waveform, and further performs a correlation calculation process between the current waveform and the voltage waveform.

そして、得られた相関波形中における最大値(ピーク値)が電極間に生じた電圧であるため、オームの法則に基づいて、この電圧を電流値で除算することにより、被測定物の電気抵抗を計測する方法である。
特開2006−177699号公報
Since the maximum value (peak value) in the obtained correlation waveform is the voltage generated between the electrodes, the electric resistance of the object to be measured is obtained by dividing this voltage by the current value based on Ohm's law. It is a method to measure.
JP 2006-177699 A

しかしながら、特許文献1に記載した電気抵抗計測方法では、被測定物が、高温の溶融金属である場合や、加熱された金属等の低電気抵抗体である場合等では、被測定物の内部における温度分布が不均等となるため、被測定物に熱雑音や熱起電力が発生するおそれがある。
被測定物に熱雑音や熱起電力が発生すると、これらの影響により、ホワイトノイズやドリフトノイズ等のノイズ電圧が、検出される信号成分に生じてしまい、電気抵抗の計測精度が低下してしまうという問題が生じるおそれがある。
However, in the electrical resistance measurement method described in Patent Document 1, when the object to be measured is a high-temperature molten metal or a low electrical resistor such as a heated metal, the inside of the object to be measured is used. Since the temperature distribution becomes uneven, there is a risk that thermal noise or thermoelectromotive force may occur in the object to be measured.
When thermal noise or electromotive force is generated in the device under test, noise voltage such as white noise or drift noise is generated in the detected signal component due to these effects, and the measurement accuracy of the electrical resistance is lowered. There is a risk of problems.

また、特許文献1に記載した電気抵抗計測方法では、被測定物が電気的に接地された構造物である場合には、迷走電流ノイズや誘導ノイズの影響により、検出される信号成分にドリフトノイズを含むノイズ電圧が生じるおそれがある。
検出される信号成分にドリフトノイズを含むノイズ電圧が生じると、電圧値または電気抵抗値の正確な測定が困難となるため、電気抵抗の計測精度が低下してしまうという問題が生じるおそれがある。
本発明は、上述したような問題点に着目してなされたもので、被測定物の電気抵抗が低い場合であっても、被測定物の電気抵抗を正確に計測することが可能な、電気抵抗計測方法及びその装置を提供することを課題とする。
Further, in the electrical resistance measurement method described in Patent Document 1, when the object to be measured is an electrically grounded structure, drift noise is added to the detected signal component due to the influence of stray current noise or induced noise. There is a possibility that a noise voltage including
If a noise voltage including drift noise is generated in the detected signal component, it is difficult to accurately measure the voltage value or the electric resistance value, which may cause a problem that the measurement accuracy of the electric resistance is lowered.
The present invention has been made paying attention to the above-described problems, and even when the electrical resistance of the object to be measured is low, the electrical resistance of the object to be measured can be accurately measured. It is an object to provide a resistance measuring method and an apparatus therefor.

前記課題を解決するために、本発明のうち、請求項1に記載した発明は、絶対値が等しく、符号が異なる二値の参照用信号により変調した電流を被測定物に印加し、該印加された電流によって前記被測定物内に生じた電圧を検出し、該検出した電圧と前記参照用信号とを相関演算処理し、該相関演算処理の結果に基づいて、前記被測定物の電気抵抗を計測する電気抵抗計測方法であって、
前記参照用信号が、そのパルス幅を擬似ランダム信号の最短パルス幅の偶数等分した時間とし、且つパルス符号の切り替り順番が、前記擬似ランダム信号の符合に応じて異なり、
数周期の前記参照用信号に関して相関演算処理を行い、各周期における相関関数の最大値の平均を算出し、この算出した最大値の平均を用いて前記被測定物の電気抵抗を算出することを特徴とするものである。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in claim 1 of the present invention applies a current modulated by a binary reference signal having the same absolute value and different signs to the object to be measured. A voltage generated in the object to be measured by the measured current, correlatively calculating the detected voltage and the reference signal, and based on a result of the correlation calculating process, an electric resistance of the object to be measured An electrical resistance measurement method for measuring
Said reference signal, and the pulse width and the time that the even equal the shortest pulse width pseudo-random signal, and switches the order of the pulse code, unlike according to the sign of the pseudo-random signal,
Rukoto performs correlation operation with respect to the reference signals for several cycles, calculates an average of the maximum value of the correlation function in each cycle, to calculate the electrical resistance of the mean the object to be measured using the maximum value thus calculated It is characterized by.

本発明によると、絶対値が等しく、符号が異なる二値の参照用信号を、そのパルス幅を擬似ランダム信号の最短パルス幅の偶数等分した時間とし、且つパルス符号の切り替り順番を、擬似ランダム信号の符合に応じて異ならせている。
このため、検出される信号成分にノイズ電圧が生じている場合であっても、ノイズ電圧の影響を抑制することが可能となるため、被測定物の電気抵抗を正確に計測することが可能となる。
According to the present invention, binary reference signals having the same absolute value but different signs are set to a time obtained by dividing the pulse width by an even number of the shortest pulse width of the pseudo-random signal, and the switching order of the pulse codes is set to pseudo. Different depending on the sign of the random signal.
For this reason, even when a noise voltage is generated in the detected signal component, it is possible to suppress the influence of the noise voltage, and thus it is possible to accurately measure the electrical resistance of the object to be measured. Become.

次に、請求項2に記載した発明は、請求項1に記載した発明であって、前記検出した電圧から、測定上ノイズ成分となる誘導起電力成分と信号成分を時間的に分離して前記信号成分のみを抽出し、前記ノイズ成分を分離した信号成分の導電電圧信号を生成し、該生成した導電電圧信号と前記参照用信号とにより前記相関演算処理を行うことを特徴とするものである。
本発明によると、被測定物内に生じた電圧を検出し、この検出した電圧から、ノイズ成分を分離した信号成分の導電電圧信号を生成し、この生成した導電電圧信号と参照用信号とにより相関演算処理を行う。
このため、高いS/N比で被測定物の電気抵抗を計測することが可能となり、被測定物の電気抵抗を正確に計測することが可能となる。
Next, the invention described in claim 2 is the invention described in claim 1, wherein an induced electromotive force component and a signal component which are noise components in measurement are temporally separated from the detected voltage, and the signal component is temporally separated. Only a signal component is extracted, a conductive voltage signal of a signal component obtained by separating the noise component is generated, and the correlation calculation process is performed using the generated conductive voltage signal and the reference signal. .
According to the present invention, a voltage generated in an object to be measured is detected, a conductive voltage signal of a signal component obtained by separating a noise component is generated from the detected voltage, and the generated conductive voltage signal and the reference signal are used. Perform correlation calculation processing.
For this reason, it becomes possible to measure the electrical resistance of the object to be measured with a high S / N ratio, and it is possible to accurately measure the electrical resistance of the object to be measured.

次に、本発明のうち、請求項3に記載した発明は、絶対値が等しく、符号が異なる二値のパルス列であって、パルス幅を擬似ランダム信号の最短パルス幅の偶数等分した時間とし、且つパルス符号の切り替り順番が、前記擬似ランダム信号の符号に応じて異なったパルス列からなる参照用信号を生成する信号加工手段と、
前記生成された参照用信号により変調した電流を、被測定物に設置した一対の電流印加用電極により印加する電流印加手段と、
前記印加された電流によって前記被測定物内に生じた電圧を、電圧検出用電極により検出する電圧検出手段と、
前記検出した電圧と前記参照用信号とを相関演算処理し、該相関演算処理の結果に基づいて前記被測定物の電気抵抗を算出する信号処理手段と、を備え
前記信号処理手段は、数周期の前記参照用信号に関して相関演算処理を行い、各周期における相関関数の最大値の平均を算出し、この算出した最大値の平均を用いて前記被測定物の電気抵抗を算出することを特徴とする電気抵抗計測装置である。
Next, among the present inventions, the invention described in claim 3 is a binary pulse train having the same absolute value and different signs, and the pulse width is a time obtained by equally dividing the shortest pulse width of the pseudo-random signal. And a signal processing means for generating a reference signal consisting of a pulse train whose pulse code switching order is different depending on the code of the pseudo-random signal;
A current applying means for applying a current modulated by the generated reference signal by means of a pair of current applying electrodes installed on the object to be measured;
Voltage detecting means for detecting a voltage generated in the object to be measured by the applied current by a voltage detecting electrode;
A signal processing means for performing a correlation calculation process on the detected voltage and the reference signal, and calculating an electric resistance of the object to be measured based on a result of the correlation calculation process ;
The signal processing means performs correlation calculation processing on the reference signal of several cycles, calculates an average of the maximum value of the correlation function in each cycle, and uses the average of the calculated maximum values to It is an electrical resistance measuring device characterized by calculating resistance .

本発明によると、電圧検出手段によって検出した電圧と、擬似ランダム信号の符号に応じて異なったパルス列からなる参照用信号とを相関演算処理し、この相関演算処理の結果に基づいて、被測定物の電気抵抗を算出している。
このため、検出される信号成分にノイズ電圧が生じている場合であっても、ノイズ電圧の影響を抑制することが可能となるため、被測定物の電気抵抗を正確に計測することが可能となる。
According to the present invention, the correlation detection process is performed on the voltage detected by the voltage detection unit and the reference signal having a pulse train that differs according to the sign of the pseudo-random signal, and the object to be measured is based on the result of the correlation calculation process. The electrical resistance is calculated.
For this reason, even when a noise voltage is generated in the detected signal component, it is possible to suppress the influence of the noise voltage, and thus it is possible to accurately measure the electrical resistance of the object to be measured. Become.

次に、請求項4に記載した発明は、請求項3に記載した発明であって、前記信号加工手段は、
前記最短パルスの時間幅の、絶対値が等しく、符号が異なる二値のパルスを出力するクロック発生手段と、
絶対値が等しく、符号が異なる二値の擬似ランダム信号を出力する擬似ランダム信号発生手段と、
前記クロック発生手段から出力されるパルスと、前記擬似ランダム信号発生手段から出力される前記擬似ランダム信号とを乗算演算して前記参照用信号を生成する乗算演算手段と、を備えたことを特徴とするものである。
本発明によると、信号加工手段が、クロック発生手段から出力されるパルスと、擬似ランダム信号発生手段から出力される擬似ランダム信号とを乗算演算して、参照用信号を生成する乗算演算手段を備えている。
このため、高いS/N比で被測定物の電気抵抗を計測することが可能となり、被測定物の電気抵抗を正確に計測することが可能となる。
Next, the invention described in claim 4 is the invention described in claim 3, wherein the signal processing means includes:
Clock generating means for outputting binary pulses having the same absolute value and different signs of the time width of the shortest pulse;
Pseudo-random signal generating means for outputting binary pseudo-random signals having the same absolute value and different signs;
Multiplying operation means for generating the reference signal by multiplying the pulse output from the clock generating means and the pseudorandom signal output from the pseudorandom signal generating means, To do.
According to the present invention, the signal processing means includes multiplication operation means for generating a reference signal by multiplying the pulse output from the clock generation means by the pseudo random signal output from the pseudo random signal generation means. ing.
For this reason, it becomes possible to measure the electrical resistance of the object to be measured with a high S / N ratio, and it is possible to accurately measure the electrical resistance of the object to be measured.

次に、請求項5に記載した発明は、請求項3または4に記載した発明であって、前記被測定物は、低電気抵抗体及び電気的に接地されている物体のうち少なくとも一方であり、
前記電圧検出用電極は、前記一対の電流印加用電極の間に複数本が設置されることを特徴とするものである。
本発明によると、被測定物が、例えば、高温の溶融金属である場合や、加熱された金属等である場合等、低電気抵抗体である場合であっても、被測定物の電気抵抗を正確に計測することが可能となる。
また、本発明によると、被測定物が、例えば、カーボン煉瓦の高炉である場合等、電気的に接地されている構造物である場合であっても、被測定物の電気抵抗を正確に計測することが可能となる。
Next, the invention described in claim 5 is the invention described in claim 3 or 4, wherein the object to be measured is at least one of a low electrical resistor and an electrically grounded object. ,
A plurality of the voltage detection electrodes are provided between the pair of current application electrodes.
According to the present invention, even when the object to be measured is a low electric resistance element such as a high-temperature molten metal or a heated metal, the electric resistance of the object to be measured is reduced. It becomes possible to measure accurately.
Further, according to the present invention, even when the object to be measured is a structure that is electrically grounded, such as a carbon brick blast furnace, the electrical resistance of the object to be measured is accurately measured. It becomes possible to do.

本発明によれば、被測定物の電気抵抗が低い場合であっても、被測定物の電気抵抗の計測精度を向上させることが可能となるため、被測定物の電気抵抗を正確に計測することが可能となる。   According to the present invention, even when the electrical resistance of the object to be measured is low, the measurement accuracy of the electrical resistance of the object to be measured can be improved, and therefore the electrical resistance of the object to be measured is accurately measured. It becomes possible.

次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
まず、図1から図7を参照して、本実施形態の電気抵抗計測装置の構成を説明する。
図1は、本実施形態の電気抵抗計測装置1の構成を示す図である。
図1に示すように、本実施形態の電気抵抗計測装置1は、信号生成手段2と、一対の電流印加用電極4a,4bと、一対の電圧検出用電極6a,6bと、相関演算手段8を備えており、例えば、カーボン煉瓦の高炉等の被測定物10に対して、電気抵抗を測定する際に用いるものである。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the configuration of the electrical resistance measurement apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an electrical resistance measurement apparatus 1 according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the electrical resistance measuring apparatus 1 of the present embodiment includes a signal generating unit 2, a pair of current application electrodes 4 a and 4 b, a pair of voltage detection electrodes 6 a and 6 b, and a correlation calculation unit 8. For example, it is used when measuring the electrical resistance of the object to be measured 10 such as a carbon brick blast furnace.

信号生成手段2は、擬似ランダム信号発生手段12と、パルス発生手段14と、信号加工手段16を備えており、二本の電流印加用ケーブル18a,18bを介して、一対の電流印加用電極4a,4bと接続されている。
擬似ランダム信号発生手段12は、発振器(図示せず)が接続されており、発振器による周波数制御に基づいて、擬似ランダム信号S1を発生させ、この発生させた擬似ランダム信号S1を、信号加工手段16へ出力する機能を有している。なお、本実施形態では、擬似ランダム信号S1として、M系列信号を用いた場合を例に挙げて説明する。
The signal generation means 2 includes a pseudo random signal generation means 12, a pulse generation means 14, and a signal processing means 16, and a pair of current application electrodes 4a via two current application cables 18a and 18b. , 4b.
The pseudo-random signal generator 12 is connected to an oscillator (not shown), generates a pseudo-random signal S1 based on frequency control by the oscillator, and generates the pseudo-random signal S1 as a signal processing unit 16. The function to output to. In the present embodiment, a case where an M-sequence signal is used as the pseudo random signal S1 will be described as an example.

図2は、本発明で用いる、擬似ランダム信号発生手段12で発生させた擬似ランダム信号S1を示す図である。
図2に示すように、擬似ランダム信号発生手段12で生成された擬似ランダム信号S1は、互いに絶対値が等しい正及び負の二値符号を有し、二値符号のうち正の符号は「+1」であり、負の符号は「−1」である。なお、図2中では、一例として、擬似ランダム信号S1の符号長を127とした場合を示している。
FIG. 2 is a diagram showing a pseudo random signal S1 generated by the pseudo random signal generating means 12 used in the present invention.
As shown in FIG. 2, the pseudo random signal S1 generated by the pseudo random signal generating means 12 has a positive and negative binary code having the same absolute value, and the positive code of the binary codes is “+1”. ”And the negative sign is“ −1 ”. FIG. 2 shows a case where the code length of the pseudo random signal S1 is 127 as an example.

パルス発生手段14は、擬似ランダム信号発生手段12から出力されるパルスの最小周期に対して、偶数等分した周期のパルス周期を有するパルス信号S2を繰り返し発生させ、この発生させたパルス信号S2を、擬似ランダム信号S1と同期して(パルスの立上がり、立下がりのタイミングが一致)、信号加工手段16へ出力する機能を有している。なお、本実施形態では、一例として、パルス周期が、擬似ランダム信号発生手段12から出力されるパルスの最小周期に対して、二等分した周期とする場合について説明する。   The pulse generating means 14 repeatedly generates a pulse signal S2 having a pulse period of an evenly divided period with respect to the minimum period of the pulses output from the pseudo random signal generating means 12, and the generated pulse signal S2 is generated. In addition, it has a function of outputting to the signal processing means 16 in synchronism with the pseudo-random signal S1 (the pulse rise and fall timings coincide). In the present embodiment, as an example, a case will be described in which the pulse period is divided into two equal parts with respect to the minimum period of the pulses output from the pseudo-random signal generator 12.

信号加工手段16は、擬似ランダム信号S1とパルス信号S2が入力されると、これらの信号を乗算処理して参照用信号S3を生成し、この生成した参照用信号S3を、二本の電流印加用ケーブル18a,18bを介して、一対の電流印加用電極4a,4bから被測定物10に印加する機能を有している。
ここで、生成した参照用信号S3を一対の電流印加用電極4a,4bから被測定物10に印加する際には、図示しない公知のD/Aコンバータを用いて、参照用信号S3を、デジタル信号からアナログ信号に変換し、信号加工手段16から二本の電流印加用ケーブル18a,18bを介して、一対の電流印加用電極4a,4bへ出力する。
When the pseudo random signal S1 and the pulse signal S2 are input, the signal processing means 16 multiplies these signals to generate a reference signal S3, and applies the generated reference signal S3 to two currents. It has a function of applying to the DUT 10 from the pair of current application electrodes 4a and 4b via the cables 18a and 18b.
Here, when the generated reference signal S3 is applied from the pair of current application electrodes 4a and 4b to the device under test 10, the reference signal S3 is digitally converted using a known D / A converter (not shown). The signal is converted into an analog signal, and is output from the signal processing means 16 to the pair of current application electrodes 4a and 4b via the two current application cables 18a and 18b.

図3は、参照用信号S3の生成手順を示す図である。なお、図3(a)は、擬似ランダム信号S1の一部を示す図であり、図3(b)は、パルス信号S2の一部を示す図、図3(c)は、参照用信号S3の一部を示す図である。
信号加工手段16では、図3(a)に示すような、最小パルス幅をWminとする擬似ランダム信号S1と、図3(b)に示すような、最小パルス幅Wminを二等分したパルス幅のパルス信号S2とを乗算処理し、図3(c)に示すような、参照用信号S3を生成している。
FIG. 3 is a diagram showing a procedure for generating the reference signal S3. 3A shows a part of the pseudo-random signal S1, FIG. 3B shows a part of the pulse signal S2, and FIG. 3C shows the reference signal S3. It is a figure which shows a part of.
In the signal processing means 16, a pseudo random signal S1 having a minimum pulse width Wmin as shown in FIG. 3A and a pulse width obtained by dividing the minimum pulse width Wmin into two equal parts as shown in FIG. And a reference signal S3 as shown in FIG. 3C is generated.

このとき、パルス信号S2の周期はWmin/2であり、パルス信号S2の符号の切り替りタイミングと、擬似ランダム信号S1の符号の切り替りタイミングが一致するように、同期をとられている。
したがって、擬似ランダム信号S1とパルス信号S2とを乗算処理することにより、図3(c)に示すような、参照用信号S3が生成される。具体的には、擬似ランダム信号S1の符号が「+1」である場合は、この擬似ランダム信号S1の符号が、「+1」から「−1」の順番で時間的に偶数等分される。一方、擬似ランダム信号S1の符号が「−1」である場合は、この擬似ランダム信号S1の符号が、「−1」から「+1」の順番で時間的に偶数等分される。
At this time, the cycle of the pulse signal S2 is Wmin / 2, and synchronization is performed so that the code switching timing of the pulse signal S2 coincides with the code switching timing of the pseudo-random signal S1.
Therefore, by multiplying the pseudo random signal S1 and the pulse signal S2, a reference signal S3 as shown in FIG. 3C is generated. Specifically, when the code of the pseudo random signal S1 is “+1”, the code of the pseudo random signal S1 is evenly divided in time in the order of “+1” to “−1”. On the other hand, when the code of the pseudo-random signal S1 is “−1”, the code of the pseudo-random signal S1 is evenly divided in time in the order of “−1” to “+1”.

なお、図3(c)中では、パルス幅の長い箇所が存在するが、これは、擬似ランダム信号S1の符号が、「+1」から「−1」または「−1」から「+1」へ変化するタイミングの箇所である。これは、擬似ランダム信号S1の符号が変化するタイミングの箇所では、擬似ランダム信号S1とパルス信号S2との乗算処理を行うと、同じ符号が連続することとなるためである。   In FIG. 3C, there is a portion with a long pulse width. This is because the sign of the pseudo-random signal S1 changes from “+1” to “−1” or from “−1” to “+1”. This is the timing point. This is because, when the pseudo random signal S1 and the pulse signal S2 are multiplied at the timing at which the code of the pseudo random signal S1 changes, the same code is continuous.

信号生成手段2によって生成された参照用信号S3が、二本の電流印加用ケーブル18a,18bを介して、一対の電流印加用電極4a,4bに印加されると、被測定物10に電流が流れる。被測定物10に電流が流れると、被測定物10の内部では、被測定物10の電気抵抗に応じた電圧が発生し、この発生した電圧が、一対の電圧検出用電極6a,6bによって検出される。   When the reference signal S3 generated by the signal generating means 2 is applied to the pair of current application electrodes 4a and 4b via the two current application cables 18a and 18b, a current is supplied to the device under test 10. Flowing. When a current flows through the device under test 10, a voltage corresponding to the electrical resistance of the device under test 10 is generated inside the device under test 10, and the generated voltage is detected by the pair of voltage detection electrodes 6a and 6b. Is done.

ここで、一対の電流印加用電極4a,4bは、電気抵抗の測定対象となる被測定物10に対して、被測定物10との接触電気抵抗が低くなるように、被測定物10に直接繋げるか、導電性の高い接着剤等を用いて設置されている。
また、一対の電圧検出用電極6a,6bは、共に、一対の電流印加用電極4a,4b間において、電流印加用電極4と同様、被測定物10に対して、被測定物10との接触電気抵抗が低くなるように、被測定物10に直接繋げるか、導電性の高い接着剤等を用いて設置されている。
Here, the pair of current application electrodes 4a and 4b is directly connected to the device under test 10 so that the contact electrical resistance with the device under test 10 is lower than the device under test 10 whose electrical resistance is to be measured. They are connected or installed using a highly conductive adhesive or the like.
In addition, the pair of voltage detection electrodes 6a and 6b is in contact with the device under test 10 with respect to the device under test 10 between the pair of current application electrodes 4a and 4b, like the current application electrode 4. It is directly connected to the object to be measured 10 or installed using a highly conductive adhesive or the like so that the electric resistance is lowered.

相関演算手段8は、例えば、コンピュータによって形成され、信号抽出部20と、相関演算部22と、抵抗演算部24を備えており、二本の電圧検出用ケーブル26a,26bを介して、一対の電圧検出用電極6a,6bと接続されている。
信号抽出部20は、二本の電圧検出用ケーブル26a,26bを介して、一対の電圧検出用電極6a,6bが検出した電圧が入力されると、この電圧に導電電圧信号と過渡的誘導ノイズが含まれているか否かを判定する。そして、一対の電圧検出用電極6a,6bが検出した電圧に、導電電圧信号と過渡的誘導ノイズが含まれている場合、この電圧に含まれる導電電圧信号と過渡的誘導ノイズのうち、導電電圧信号のみを時間的に分離して抽出し、この抽出した導電電圧信号を、相関演算部22へ出力する機能を有している。
The correlation calculation means 8 is formed by, for example, a computer, and includes a signal extraction unit 20, a correlation calculation unit 22, and a resistance calculation unit 24. A pair of voltage detection cables 26a and 26b are used as a pair. The voltage detection electrodes 6a and 6b are connected.
When the voltage detected by the pair of voltage detection electrodes 6a and 6b is input via the two voltage detection cables 26a and 26b, the signal extraction unit 20 receives the conductive voltage signal and the transient induction noise. Whether or not is included is determined. When the voltage detected by the pair of voltage detection electrodes 6a and 6b includes a conduction voltage signal and transient induction noise, the conduction voltage of the conduction voltage signal and the transient induction noise included in the voltage is included. Only the signal is temporally separated and extracted, and the extracted conductive voltage signal is output to the correlation calculation unit 22.

電圧検出用電極6が検出した電圧に導電電圧信号と過渡的誘導ノイズが含まれている状況は、電流印加用電極4に印加される電流値が大きい場合や、被測定物10の周囲に金属製の構造物が存在する場合に多く発生する。
以下、電圧検出用電極6が検出した電圧から、導電電圧信号のみを時間的に分離して抽出する手順について説明する。
電圧検出用電極6が検出した電圧をV0(t)とし、導電電圧信号をS、過渡的誘導ノイズをN0とすると、電圧V0(t)は、以下に示す式(1)で算出される。
The voltage detected by the voltage detection electrode 6 includes a conductive voltage signal and transient inductive noise when the current value applied to the current application electrode 4 is large or there is a metal around the object to be measured 10. This often occurs when a manufactured structure is present.
Hereinafter, a procedure for temporally separating and extracting only the conductive voltage signal from the voltage detected by the voltage detection electrode 6 will be described.
When the voltage detected by the voltage detection electrode 6 is V 0 (t), the conductive voltage signal is S, and the transient induction noise is N 0 , the voltage V 0 (t) is calculated by the following equation (1). Is done.

Figure 0005012142
Figure 0005012142

また、導電電圧信号Sは、以下に示す式(2)で算出される。   The conductive voltage signal S is calculated by the following equation (2).

Figure 0005012142
Figure 0005012142

なお、式(2)中に示すrは被測定物10の電気抵抗であり、iは電流印加用電極4に印加される電流である。
また、過渡的誘導ノイズN0は、以下に示す式(3)で算出される。
In addition, r shown in Formula (2) is an electrical resistance of the DUT 10 and i is a current applied to the current application electrode 4.
Further, the transient induction noise N 0 is calculated by the following equation (3).

Figure 0005012142
Figure 0005012142

なお、式(3)中に示すφは、電流印加用ケーブル18及び電圧検出用ケーブル26を含めた、測定系全体を貫く磁束である。
以下、図4を参照して、信号抽出部20における処理について説明する。
図4(a)は、電圧検出用電極6が検出した電圧の波形の一例を示す図である。
図4(a)に示されるように、電圧検出用電極6が検出した電圧に生じる過渡的誘導ノイズは、検出した電圧の符号が切り替わる瞬間に発生し、図4(b)に示されるように、電圧の時間変化率ΔV/Δtの絶対値は、符号が切り替わった瞬間、非常に大きい値となり、徐々に減少して0Vに近い値となる。
Note that φ shown in Equation (3) is a magnetic flux penetrating the entire measurement system including the current application cable 18 and the voltage detection cable 26.
Hereinafter, the processing in the signal extraction unit 20 will be described with reference to FIG.
FIG. 4A is a diagram illustrating an example of a waveform of a voltage detected by the voltage detection electrode 6.
As shown in FIG. 4A, the transient induction noise generated in the voltage detected by the voltage detection electrode 6 is generated at the moment when the sign of the detected voltage is switched, as shown in FIG. 4B. The absolute value of the time change rate ΔV / Δt of the voltage becomes a very large value at the moment when the sign is switched, and gradually decreases to a value close to 0V.

このとき、検出した電圧の時間変化率ΔV/Δtの絶対値に対して閾値を設定し、その閾値に対して、ΔV/Δtの絶対値が大きい時間の区間を誘導ノイズ区間と設定し、ΔV/Δtの絶対値が小さい時間の区間を信号成分区間と設定する。
過渡的誘導ノイズが減衰する時間は、計測を行う際の検出系の構成で決まるので、過渡的誘導ノイズが減衰する時間は、検出系のケーブルや電極の構成を変更しない限り、各符号において、符号の切り替わり後に同じ時間だけ表れる。このような場合は、図4のように、電圧の時間変化率ΔV/Δtの絶対値の値を閾値で比較しなくても、符号の切り替り時点からの時刻で、誘導ノイズと信号成分の区間を区別できる。
At this time, a threshold value is set for the absolute value of the detected voltage time change rate ΔV / Δt, and a time interval in which the absolute value of ΔV / Δt is larger than the threshold value is set as an induction noise interval, and ΔV A time interval in which the absolute value of / Δt is small is set as a signal component interval.
The time for which transient induced noise is attenuated is determined by the configuration of the detection system when performing measurement, so the time for which transient induced noise is attenuated is the same for each symbol unless the configuration of the detection system cable or electrode is changed. It appears for the same time after the sign change. In such a case, as shown in FIG. 4, even if the absolute value of the voltage time change rate ΔV / Δt is not compared with a threshold value, the induced noise and the signal component are changed at the time from the time of switching the sign. The section can be distinguished.

したがって、図5(a)に示すように、上記設定した誘導ノイズ区間の一定時間Toを、電圧検出用電極6が検出した電圧の波形における各符号の切り替わり時点から除去し、信号成分区間に対応する検出電圧を、信号成分として抽出し、この抽出した信号成分を、導電電圧信号とする。この場合、後述する相関演算処理を容易にするために、誘導ノイズ区間の電圧を0Vとする。また、誘導ノイズ区間の電圧を0Vとしたデータ数nをカウントして記録しておく。なお、図5(b)は、ノイズ成分を除去した後の信号成分の電圧を示す波形図である。
相関演算部22は、電流印加用電極4に印加した参照用信号S3を参照信号として、この参照信号と検出電圧信号との相関演算処理を行い、この処理結果を抵抗演算部24へ出力する機能を有している。
Therefore, as shown in FIG. 5 (a), the fixed time To of the set induction noise interval is removed from the switching point of each sign in the voltage waveform detected by the voltage detection electrode 6, and corresponds to the signal component interval. The detected voltage to be extracted is extracted as a signal component, and the extracted signal component is used as a conductive voltage signal. In this case, in order to facilitate the correlation calculation process described later, the voltage in the induction noise section is set to 0V. In addition, the number of data n where the voltage in the induction noise section is 0 V is counted and recorded. FIG. 5B is a waveform diagram showing the voltage of the signal component after removing the noise component.
The correlation calculation unit 22 uses the reference signal S3 applied to the current application electrode 4 as a reference signal, performs a correlation calculation process between the reference signal and the detection voltage signal, and outputs the processing result to the resistance calculation unit 24. have.

以下、参照信号と検出電圧信号との相関演算処理を行う手順について説明する。
まず、信号成分区間と誘導ノイズ区間の合計期間、すなわち、擬似ランダム信号S1の一周期で検出した(サンプリングした)電圧のデータ数をNとし、このデータ数Nから、信号抽出部20において0Vとして記録されたデータ数nを減算し、相関演算用のデータ数N−n個を算出する。また、参照用信号S3も、検出電圧の誘導ノイズ区間で0Vとしたデータに対応する区間を0Vとする。
Hereinafter, a procedure for performing correlation calculation processing between the reference signal and the detection voltage signal will be described.
First, the total period of the signal component section and the induction noise section, that is, the number of voltage data detected (sampled) in one cycle of the pseudo-random signal S1 is N, and from this data number N, the signal extraction unit 20 sets 0V The number n of recorded data is subtracted to calculate N−n number of data for correlation calculation. Also, the reference signal S3 is set to 0V in the section corresponding to the data set to 0V in the induced noise section of the detection voltage.

その後、検出電圧信号と参照信号は、共に0Vの区間は除去し、残った信号を結合した信号として、それらの相関演算処理を行う。したがって、検出電圧信号は、図5(c)に示すように、導電電圧信号のみがつながった信号となる。
このとき、算出された参照信号波形のi番目のデータをf(i)、導電電圧信号の電圧波形におけるi番目のデータをg(i)とすると、相関関数V(j)は、以下に示す式(4)で算出される。
Thereafter, both the detection voltage signal and the reference signal are removed from the 0V section, and the correlation calculation process is performed as a signal obtained by combining the remaining signals. Therefore, as shown in FIG. 5C, the detection voltage signal is a signal in which only the conduction voltage signal is connected.
At this time, assuming that the i-th data of the calculated reference signal waveform is f (i) and the i-th data in the voltage waveform of the conductive voltage signal is g (i), the correlation function V (j) is as follows. Calculated by equation (4).

Figure 0005012142
Figure 0005012142

この式(4)において、jが電流の伝播経路に相当する値となった時点で、V(j)は最大値となり、その最大値が電圧値に相当する。しかし、電流が伝播する経路は多様であり、その距離を特定することは困難であるため、jの値を変化させることにより、相関値がどの値になるか算出する。
したがって、整数jを0〜(N−n)の間で変化させたときの相関関数V(j)の最大値が、被測定物10の電気抵抗を算出する際に必要な電圧となる。
In this equation (4), when j becomes a value corresponding to the current propagation path, V (j) becomes the maximum value, and the maximum value corresponds to the voltage value. However, since the paths through which the current propagates are various and it is difficult to specify the distance, it is calculated which value the correlation value will be by changing the value of j.
Therefore, the maximum value of the correlation function V (j) when the integer j is changed between 0 and (N−n) is a voltage necessary for calculating the electrical resistance of the DUT 10.

抵抗演算部24は、相関演算部22における相関関数処理の結果に基づいて、被測定物10の電気抵抗を計測する機能を有している。具体的には、整数jを0〜(N−n)の間で変化させたときの相関関数V(j)の最大値が入力されると、この最大値の相関関数V(j)を電圧とし、この電圧と参照信号の電流に基づいて、被測定物10の電気抵抗を算出する。
ここで、数周期の参照信号(参照用信号S3)に関して相関演算処理を行い、各周期における相関関数V(j)の最大値の平均を算出し、この算出した最大値の平均を用いることによって、更にS/N比を向上させることが可能である。
The resistance calculation unit 24 has a function of measuring the electrical resistance of the DUT 10 based on the result of the correlation function processing in the correlation calculation unit 22. Specifically, when the maximum value of the correlation function V (j) when the integer j is changed between 0 and (N−n) is input, the correlation function V (j) of this maximum value is converted into a voltage. Based on this voltage and the current of the reference signal, the electrical resistance of the DUT 10 is calculated.
Here, correlation calculation processing is performed on the reference signal (reference signal S3) of several cycles, the average of the maximum values of the correlation function V (j) in each cycle is calculated, and the average of the calculated maximum values is used. Further, it is possible to further improve the S / N ratio.

以下、信号加工手段16において、擬似ランダム信号S1とパルス信号S2を乗算処理して、参照用信号S3を生成し、この生成した参照用信号S3を一対の電流印加用電極4a,4bに印加した理由を、図6を用いて説明する。
信号加工手段16において生成した参照用信号S3を電流印加用電極4に印加した場合、電圧検出用電極6によって検出される電圧には、参照用信号S3の電流値に比例した大きさの振幅で、参照用信号S3の電流波形と同一パターンの波形が表れる。
Thereafter, the signal processing means 16 multiplies the pseudo random signal S1 and the pulse signal S2 to generate a reference signal S3, and the generated reference signal S3 is applied to the pair of current application electrodes 4a and 4b. The reason will be described with reference to FIG.
When the reference signal S3 generated in the signal processing means 16 is applied to the current application electrode 4, the voltage detected by the voltage detection electrode 6 has an amplitude proportional to the current value of the reference signal S3. A waveform having the same pattern as the current waveform of the reference signal S3 appears.

しかしながら、被測定物10が、カーボン煉瓦等、電気抵抗値の低い物である場合、被測定物10に電流が流れることにより、被測定物10の内部で発生した電圧が小さくなるため、検出された電圧の波形には、多くのノイズが重畳する。
ここで、検出された電圧の波形に生じるノイズとしては、被測定物10が、高温の低電気抵抗体である場合は、ホワイトノイズ、ドリフトノイズ、1/fノイズ等が挙げられる。これらのノイズは、熱雑音や熱起電力に起因して発生する。
また、被測定物10が、電気的に接地された構造物である場合において、検出された電圧の波形に生じるノイズとしては、迷走ノイズ、誘導ノイズ等が挙げられる。これらのノイズは、構造物の接地された部分から流入する電流に起因して発生する。
However, when the object to be measured 10 is a low electric resistance value such as a carbon brick, the voltage generated inside the object to be measured 10 is reduced due to the current flowing through the object 10 to be detected. A lot of noise is superimposed on the waveform of the voltage.
Here, as noise generated in the waveform of the detected voltage, white noise, drift noise, 1 / f noise, and the like can be cited when the DUT 10 is a high temperature low electrical resistor. These noises are generated due to thermal noise and thermoelectromotive force.
Further, when the DUT 10 is a structure that is electrically grounded, examples of noise generated in the detected voltage waveform include stray noise and induction noise. These noises are caused by the current flowing from the grounded part of the structure.

擬似ランダム信号S1とパルス信号S2を乗算処理せずに、擬似ランダム信号S1のみを電流印加用電極4に印加した場合、ホワイトノイズや1/fノイズが、検出された電圧の波形に生じることを抑制することが可能となる。しかしながら、擬似ランダム信号S1のみを電流印加用電極4に印加した場合では、ドリフトノイズのような、時間的に波形全体がドリフトするようなノイズに対しては、検出された電圧の波形に生じることを抑制することが不可能である。したがって、被測定物10の電気抵抗を、正確に計測することが困難である。   When only the pseudo-random signal S1 is applied to the current application electrode 4 without multiplying the pseudo-random signal S1 and the pulse signal S2, white noise or 1 / f noise is generated in the detected voltage waveform. It becomes possible to suppress. However, when only the pseudo-random signal S1 is applied to the current application electrode 4, noise that drifts in the waveform over time, such as drift noise, occurs in the waveform of the detected voltage. It is impossible to suppress. Therefore, it is difficult to accurately measure the electrical resistance of the DUT 10.

これに対し、本実施形態の電気抵抗計測装置1では、参照用信号S3を電流印加用電極4に印加しているため、相関関数処理を行うことにより、ホワイトノイズや1/fノイズだけでなく、ドリフトノイズに対しても、検出された電圧の波形に生じることを抑制することが可能となる。
これは、擬似ランダム信号S1の一周期相当の総クロック(符号長)が奇数個であるのに対し、参照用信号S3は、各クロック(各符号)で時間的に偶数等分しているために、総クロック(符号長)が偶数個となっているためである。
On the other hand, in the electrical resistance measuring apparatus 1 of this embodiment, since the reference signal S3 is applied to the current application electrode 4, not only white noise and 1 / f noise can be obtained by performing correlation function processing. Also, it is possible to suppress the occurrence of a detected voltage waveform even with respect to drift noise.
This is because the total number of clocks (code length) corresponding to one period of the pseudo-random signal S1 is an odd number, whereas the reference signal S3 is evenly divided in time by each clock (each code). This is because the total number of clocks (code length) is an even number.

ここで、擬似ランダム信号S1の波形をm0(t)、擬似ランダム信号S1を印加した際に検出される、ノイズが生じた電圧の波形をm´0(t)とし、ドリフトノイズ以外にノイズが生じた電圧の波形をV0(t)、ドリフトノイズをδ(t)とする。なお、ドリフトノイズδ(t)は、擬似ランダム信号S1の一周期T内で変化するものとする。
上記の定義を適用すると、ノイズが生じた電圧の波形m´0(t)は、以下に示す式(5)で算出される。
Here, the waveform of the m 0 of the pseudo-random signal S1 (t), is detected when a pseudo-random signal S1 is applied, the waveform of the voltage noise caused by the m'0 (t), noise in addition to drift noise Let V 0 (t) be the waveform of the voltage where the occurrence of δ and δ (t) the drift noise. It is assumed that the drift noise δ (t) changes within one period T of the pseudo random signal S1.
When the above definition is applied, the waveform m ′ 0 (t) of the voltage in which noise occurs is calculated by the following equation (5).

Figure 0005012142
Figure 0005012142

また、擬似ランダム信号S1の波形m0(t)とノイズが生じた電圧の波形m´0(t)との相関関数Φ(τ)は、以下に示す式(6)で算出される。 Moreover, the correlation function between the waveform m'0 (t) the waveform m 0 (t) and the voltage noise occurs pseudo random signal S1 [Phi (tau) is calculated by equation (6) shown below.

Figure 0005012142
Figure 0005012142

なお、式(6)中に示すTは、擬似ランダム信号S1(M系列信号)の周期であり、τは遅れ時間である Note that T shown in Equation (6) is the period of the pseudo-random signal S1 (M-sequence signal), and τ is the delay time .

似ランダム信号S1のみを電流印加用電極4に印加した場合、擬似ランダム信号S1の総クロックが奇数個であるため、正負の符号が互いに異なる数となり、ノイズ項が消えずに残ってしまうこととなる。 Pseudo case of applying only the random signal S1 to the current supply electrode 4, since the total clock pseudorandom signal S1 is an odd number, it is the number of positive and negative signs are different from each other, that the noise term may remain without disappearing It becomes.

これに対し、参照用信号S3では、図6に示すように、各クロックを時間的に偶数等分しているために、総クロックが偶数個となっている。このため、正負の符号が同数となり、上記の式(6)によって相関関数Φ(τ)を算出すると、局所的に参照する参照用信号S3の正負の同じ値と、ドリフトノイズδ(t)とを乗算することとなり、一周期に亘って、ドリフトノイズδ(t)を打ち消すことが可能となる。なお、図6は、参照信号と電圧検出用電極6によって検出される電圧信号との関係を表す図であり、参照信号の一部と、電圧検出用電極6によって検出される電圧信号の一部と、検出される電圧に生じるノイズのうち、ドリフトノイズとの相関演算での対応関係を示す図である。
したがって、信号加工手段16において生成した参照用信号S3を、電流印加用電極4に印加することにより、ドリフトノイズによる影響を抑制することが可能となるため、被測定物10の正確な電気抵抗を計測することが可能となる。
On the other hand, in the reference signal S3, as shown in FIG. 6, each clock is evenly divided in time, so that the total number of clocks is even. For this reason, when the positive and negative signs are the same and the correlation function Φ (τ) is calculated by the above equation (6), the same positive and negative values of the reference signal S3 to be locally referred to and the drift noise δ (t) The drift noise δ (t) can be canceled over one period. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the reference signal and the voltage signal detected by the voltage detection electrode 6, and a part of the reference signal and a part of the voltage signal detected by the voltage detection electrode 6. FIG. 6 is a diagram illustrating a correspondence relationship in correlation calculation with drift noise among noises generated in detected voltage.
Therefore, by applying the reference signal S3 generated by the signal processing means 16 to the current application electrode 4, it is possible to suppress the influence of drift noise, so that the accurate electrical resistance of the DUT 10 can be reduced. It becomes possible to measure.

図7は、このように相関演算処理を行った結果の一例を示す図である。
図7は、電圧検出用電極6によって検出された電圧が、参照用信号S3の波形と時間遅れなく時間的にパターンが一致している場合の相関演算結果を示したものであり、相関関数Φ(τ)は、時間τ=0において最大値となり、その値は「+1」となる。なお、両波形が時間τaだけずれて一致する(例えば、検出される電圧波形が時間τa遅れる)場合は、相関関数Φ(τa)=1となる。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a result of performing the correlation calculation processing in this way.
FIG. 7 shows a correlation calculation result when the voltage detected by the voltage detection electrode 6 is temporally coincident with the waveform of the reference signal S3 without time delay. (Τ) has a maximum value at time τ = 0, and its value is “+1”. Note that when both waveforms are shifted by the time τa and coincide (for example, the detected voltage waveform is delayed by the time τa), the correlation function Φ (τa) = 1.

すなわち、電流印加用電極4に印加する電流(参照信号に相当)が、1A(アンペア)であり、参照用信号S3の参照信号として、「+1A」及び「−1A」の二値を用いる場合、被測定物10の電気抵抗が1Ωであれば、オームの法則に基づき、相関関数の最大値Φ(τa)は、1V(ボルト)となる。
しかしながら、実際の低電気抵抗体の測定においては、検出された電圧が低く、その波形にノイズ電圧の波形が重畳することが多いため、印加する電流は1Aより大きい値とすることが好適である。この場合には、算出される相関関数の最大値は、印加電流(参照信号)をI(A)とし、検出電圧(検出信号)がV(V)であれば、I×Vとなる。したがって、相関関数の最大値IVを、電流値Iで除算したものが電圧値Vとなり、この電圧値Vをさらに電流値Iで除算すると、被測定物10の電気抵抗R(Ω)が算出されることとなる。
That is, when the current applied to the current application electrode 4 (corresponding to the reference signal) is 1A (ampere) and the binary values “+ 1A” and “−1A” are used as the reference signal of the reference signal S3, If the electrical resistance of the device under test 10 is 1Ω, the maximum value Φ (τa) of the correlation function is 1V (volt) based on Ohm's law.
However, in the actual measurement of the low electric resistance body, the detected voltage is low, and the waveform of the noise voltage is often superimposed on the waveform. Therefore, it is preferable that the applied current has a value larger than 1A. . In this case, the maximum value of the calculated correlation function is I × V when the applied current (reference signal) is I (A) and the detection voltage (detection signal) is V (V). Therefore, the voltage value V is obtained by dividing the maximum value IV of the correlation function by the current value I, and when this voltage value V is further divided by the current value I, the electric resistance R (Ω) of the DUT 10 is calculated. The Rukoto.

なお、上記のような、二本の電流印加用ケーブル18a,18bは、信号生成手段2によって生成された参照用信号S3を、被測定物10に設置した一対の電流印加用電極4a,4bに印加して、被測定物10へ電流を流す電流印加手段を構成している。
また、上記のような、二本の電圧検出用ケーブル26a,26bは、被測定物10へ電流を流すことによって被測定物10に生じる電圧を、一対の電流印加用電極4a,4b間に設置した複数の電圧検出用電極6を介して検出する電圧検出手段を構成している。
Note that the two current application cables 18a and 18b as described above allow the reference signal S3 generated by the signal generation means 2 to be applied to the pair of current application electrodes 4a and 4b installed on the DUT 10. A current applying unit is configured to apply and apply a current to the DUT 10.
In addition, the two voltage detection cables 26a and 26b as described above are configured so that a voltage generated in the device under test 10 when a current flows through the device under test 10 is placed between the pair of current application electrodes 4a and 4b. Thus, voltage detecting means for detecting via the plurality of voltage detecting electrodes 6 is constructed.

次に、図1から図7に基づき、図8を参照しつつ、本実施形態の電気抵抗計測装置1を用いて、被測定物10の電気抵抗を計測する方法の作用・効果等を説明する。
図8は、本実施形態の電気抵抗計測装置1を用いて、被測定物10の電気抵抗を計測する方法(以下、「電気抵抗計測方法」と記載する)を示すフローチャートである。
図8のフローチャートは、擬似ランダム信号発生手段12において擬似ランダム信号S1が発生し、パルス発生手段14においてパルス信号S2が発生し、これらの信号が信号加工手段16において乗算処理された時点、すなわち、信号生成手段2において参照用信号S3が生成されるところからスタートする(ステップS10)。
Next, based on FIGS. 1 to 7, the operation and effect of the method for measuring the electrical resistance of the DUT 10 using the electrical resistance measuring device 1 of the present embodiment will be described with reference to FIG. 8. .
FIG. 8 is a flowchart showing a method of measuring the electrical resistance of the DUT 10 using the electrical resistance measurement device 1 of the present embodiment (hereinafter referred to as “electrical resistance measurement method”).
In the flowchart of FIG. 8, the pseudo-random signal S1 is generated in the pseudo-random signal generating means 12, the pulse signal S2 is generated in the pulse generating means 14, and these signals are multiplied in the signal processing means 16, that is, The process starts from the point where the signal generating means 2 generates the reference signal S3 (step S10).

信号生成手段2において参照用信号S3が生成されると、この生成された参照用信号S3が、二本の電流印加用ケーブル18a,18bを介して、一対の電流印加用電極4a,4bに印加され、被測定物10に電流が流れる(ステップS20)。
また、ステップS20では、信号生成手段2において生成された参照用信号S3が、相関演算部22へ出力される(ステップS50、ステップS60)。
When the reference signal S3 is generated in the signal generating means 2, the generated reference signal S3 is applied to the pair of current application electrodes 4a and 4b via the two current application cables 18a and 18b. Then, a current flows through the device under test 10 (step S20).
In step S20, the reference signal S3 generated by the signal generator 2 is output to the correlation calculation unit 22 (steps S50 and S60).

被測定物10に電流が流れると、被測定物10の内部では、被測定物10の電気抵抗に応じた電圧が発生し、この発生した電圧が、一対の電圧検出用電極6a,6bによって検出される(ステップS30)。
一対の電圧検出用電極6a,6bによって検出された電圧は、二本の電圧検出用ケーブル26a,26bを介して信号抽出部20へ入力され、信号抽出部20では、電圧検出用電極6が検出した電圧に過渡的誘導ノイズが含まれているか否かを判定する(ステップS40)。
When a current flows through the device under test 10, a voltage corresponding to the electrical resistance of the device under test 10 is generated inside the device under test 10, and the generated voltage is detected by the pair of voltage detection electrodes 6a and 6b. (Step S30).
The voltages detected by the pair of voltage detection electrodes 6a and 6b are input to the signal extraction unit 20 via the two voltage detection cables 26a and 26b. In the signal extraction unit 20, the voltage detection electrode 6 detects the voltage detection electrodes 6a and 6b. It is determined whether or not transient induced noise is included in the measured voltage (step S40).

ステップS40において、電圧検出用電極6が検出した電圧に過渡的誘導ノイズが含まれていると判定された場合、ステップS42へ移行する。
ステップS42では、検出した電圧の時間変化率ΔV/Δtの絶対値に対して閾値を設定し、その閾値に対して、ΔV/Δtの絶対値が大きい時間の区間を誘導ノイズ区間と設定し、ΔV/Δtの絶対値が小さい時間の区間を信号成分区間と設定、すなわち、誘導ノイズ区間と信号成分区間とを分離して、ステップS46へ移行する。
If it is determined in step S40 that the voltage detected by the voltage detection electrode 6 includes transient induction noise, the process proceeds to step S42.
In step S42, a threshold value is set for the absolute value of the detected voltage change rate ΔV / Δt, and a time interval in which the absolute value of ΔV / Δt is larger than the threshold value is set as an induction noise interval. The time interval in which the absolute value of ΔV / Δt is small is set as the signal component interval, that is, the induced noise interval and the signal component interval are separated, and the process proceeds to step S46.

ステップS46では、ステップS42で設定した誘導ノイズ区間の一定時間を、電圧検出用電極6が検出した電圧の波形における各符号の切り替わり時点から除去する。そして、信号成分区間に対応する検出電圧を信号成分として抽出して、この抽出した信号成分を導電電圧信号として相関演算部22へ出力し、ステップS48へ移行する。
また、ステップS50では、信号生成手段2において生成された参照用信号S3が、導電電圧信号と同一パターンの信号であると推定し、導電電圧信号で0Vとしたデータに対応する区間を参照用信号S3においても0Vとし、相関演算用のデータ信号数として信号抽出部20において記録されたデータ数nを、信号成分区間と誘導ノイズ区間の合計のデータ数Nから除外して、ステップS48へ移行する。
In step S46, the fixed time of the induction noise section set in step S42 is removed from the switching time of each code in the voltage waveform detected by the voltage detection electrode 6. Then, the detection voltage corresponding to the signal component section is extracted as a signal component, and the extracted signal component is output as a conductive voltage signal to the correlation calculation unit 22, and the process proceeds to step S48.
In step S50, the reference signal S3 generated by the signal generating means 2 is estimated to be a signal having the same pattern as the conductive voltage signal, and the section corresponding to the data set to 0 V by the conductive voltage signal is used as the reference signal. In S3, the voltage is set to 0 V, and the number of data n recorded in the signal extraction unit 20 as the number of data signals for correlation calculation is excluded from the total number of data N of the signal component section and the induction noise section, and the process proceeds to step S48. .

ステップS48では、算出された参照信号波形のデータと、導電電圧信号の電圧波形におけるデータに基づいて、被測定物10の電気抵抗を算出する際に必要な電圧を算出して、ステップS70へ移行する。
一方、ステップS40において、電圧検出用電極6が検出した電圧に過渡的誘導ノイズが含まれていないと判定された場合、ステップS44へ移行する。
ステップS44では、電圧検出用電極6が検出した電圧が入力され、この入力された電圧信号を相関演算部22へ出力して、ステップS60へ移行する。
ステップS60では、算出された参照信号波形のデータと、電圧検出用電極6が検出した電圧波形におけるデータに基づいて、被測定物10の電気抵抗を算出する際に必要な電圧を算出して、ステップS70へ移行する。
In step S48, based on the calculated reference signal waveform data and the data in the voltage waveform of the conductive voltage signal, a voltage required for calculating the electrical resistance of the DUT 10 is calculated, and the process proceeds to step S70. To do.
On the other hand, when it is determined in step S40 that the voltage detected by the voltage detection electrode 6 does not include transient induction noise, the process proceeds to step S44.
In step S44, the voltage detected by the voltage detection electrode 6 is input, the input voltage signal is output to the correlation calculation unit 22, and the process proceeds to step S60.
In step S60, based on the calculated reference signal waveform data and the data in the voltage waveform detected by the voltage detection electrode 6, the voltage required for calculating the electrical resistance of the DUT 10 is calculated. Control goes to step S70.

ステップS70では、ステップS48またはステップS60で算出された電圧に基づいて、被測定物10の電気抵抗を算出して、処理を終了する。
したがって、本実施形態の電気抵抗計測方法であれば、参照用信号S3を、互いに絶対値が等しい正及び負の二値符号を有する擬似ランダム信号S1を、正から負または負から正の順番で時間的に偶数等分して生成している。
また、擬似ランダム信号S1の符号が正である場合と負である場合における、擬似ランダム信号S1の符合を時間的に偶数等分する順番を、互いに異ならせている。
このため、検出される信号成分にノイズ電圧が生じている場合であっても、ノイズ電圧の影響を抑制することが可能となるため、被測定物の電気抵抗を正確に計測することが可能となる。
In step S70, the electrical resistance of the device under test 10 is calculated based on the voltage calculated in step S48 or step S60, and the process ends.
Therefore, according to the electrical resistance measurement method of the present embodiment, the reference signal S3 is converted to the pseudo random signal S1 having positive and negative binary signs having the same absolute value, in the order from positive to negative or from negative to positive. They are generated evenly in time.
Further, the order in which the sign of the pseudo-random signal S1 is evenly divided in time when the sign of the pseudo-random signal S1 is positive and negative is different from each other.
For this reason, even when a noise voltage is generated in the detected signal component, it is possible to suppress the influence of the noise voltage, and thus it is possible to accurately measure the electrical resistance of the object to be measured. Become.

その結果、被測定物10の電気抵抗が低い場合であっても、被測定物10の電気抵抗の計測精度を向上させることが可能となるため、被測定物10の電気抵抗を正確に計測することが可能となる。
また、本実施形態の電気抵抗計測方法であれば、相関演算処理として、検出した電圧から導電電圧信号Sのみを時間的に分離して抽出し、参照用信号S3を参照信号として、抽出された導電電圧信号と参照信号との相関演算処理を行っている。
As a result, even if the electrical resistance of the device under test 10 is low, the measurement accuracy of the electrical resistance of the device under test 10 can be improved, so the electrical resistance of the device under test 10 is accurately measured. It becomes possible.
In the electrical resistance measurement method of the present embodiment, as the correlation calculation process, only the conductive voltage signal S is temporally separated from the detected voltage and extracted, and the reference signal S3 is extracted as the reference signal. Correlation calculation processing between the conductive voltage signal and the reference signal is performed.

その結果、高いS/N比で被測定物の電気抵抗を計測することが可能となり、被測定物10の電気抵抗の計測精度を向上させることが可能となるため、被測定物10の電気抵抗を正確に計測することが可能となる。
さらに、本実施形態の電気抵抗計測方法であれば、参照用信号S3を構成する二値符号のうち正の符号を「+1」とし、負の符号を「−1」としているため、参照用信号S3の符合を、容易に時間的に偶数等分することが可能となる。
As a result, it is possible to measure the electrical resistance of the device under test with a high S / N ratio, and it is possible to improve the measurement accuracy of the electrical resistance of the device under test 10. Can be measured accurately.
Furthermore, in the electrical resistance measurement method of the present embodiment, the positive sign is “+1” and the negative sign is “−1” among the binary codes constituting the reference signal S3. It is possible to easily divide the sign of S3 into even numbers in time.

また、本実施形態の電気抵抗計測方法であれば、被測定物10が、例えば、高温の溶融金属である場合や、加熱された金属等である場合等、低電気抵抗体である場合であっても、被測定物10の電気抵抗を正確に計測することが可能となる。
また、本実施形態の電気抵抗計測方法であれば、被測定物10が、例えば、高炉に用いられるカーボン煉瓦等、電気的に接地されている構造物である場合であっても、被測定物10の電気抵抗を正確に計測することが可能となる。
In the electrical resistance measurement method of the present embodiment, the object to be measured 10 is a low electrical resistance body such as a high-temperature molten metal or a heated metal. However, the electrical resistance of the DUT 10 can be accurately measured.
In the electrical resistance measurement method of the present embodiment, even if the device under test 10 is a structure that is electrically grounded, such as a carbon brick used in a blast furnace, for example, It becomes possible to accurately measure the electric resistance of 10.

なお、本実施形態の電気抵抗計測方法では、参照用信号S3を、擬似ランダム信号S1の符号が「+1」である場合は、符号が「+1」から「−1」の順番で時間的に偶数等分し、一方、擬似ランダム信号S1の符号が「−1」である場合は、符号が「−1」から「+1」の順番で時間的に偶数等分しているが、これに限定されるものではない。すなわち、参照用信号S3を、擬似ランダム信号S1の符号が「+1」である場合は、符号が「−1」から「+1」の順番で時間的に偶数等分し、一方、擬似ランダム信号S1の符号が「−1」である場合は、符号が「+1」から「−1」の順番で時間的に偶数等分してもよい。要は、擬似ランダム信号S1の符号が正である場合における、擬似ランダム信号S1の符合を時間的に偶数等分する順番と、擬似ランダム信号S1の符号が負である場合における、擬似ランダム信号S1の符合を時間的に偶数等分する順番が、互いに異なっていればよい。   In the electrical resistance measurement method of the present embodiment, the reference signal S3 is an even number in time in the order of the sign from “+1” to “−1” when the sign of the pseudo random signal S1 is “+1”. On the other hand, when the code of the pseudo-random signal S1 is “−1”, the code is evenly divided in time in the order of “−1” to “+1”, but is not limited thereto. It is not something. That is, when the code of the pseudo random signal S1 is “+1”, the reference signal S3 is equally divided in time in the order of “−1” to “+1”, while the pseudo random signal S1. If the code of “−1” is “−1”, the code may be evenly divided in time in the order of “+1” to “−1”. In short, when the sign of the pseudo-random signal S1 is positive, the order of equally dividing the sign of the pseudo-random signal S1 in time and the pseudo-random signal S1 when the sign of the pseudo-random signal S1 is negative The order in which the codes are evenly divided is only required to be different from each other.

また、本実施形態の電気抵抗計測方法で用いた電気抵抗計測装置1は、一対の電圧検出用電極6a,6bを備えた構成、すなわち、二つの電圧検出用電極6を備えた構成としたが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、三つ以上の電圧検出用電極6を備え、これらの電圧検出用電極6が、全て、一対の電流印加用電極4a,4b間において、被測定物10に設置されている構成としてもよい。要は、電圧検出用電極6を複数備えており、これらの電圧検出用電極6が、一対の電流印加用電極4a,4b間において、被測定物10に設置されている構成であればよい。   The electrical resistance measuring device 1 used in the electrical resistance measuring method of the present embodiment has a configuration including a pair of voltage detection electrodes 6 a and 6 b, that is, a configuration including two voltage detection electrodes 6. However, the present invention is not limited to this. That is, for example, three or more voltage detection electrodes 6 are provided, and these voltage detection electrodes 6 are all installed on the DUT 10 between the pair of current application electrodes 4a and 4b. Also good. The point is that a plurality of voltage detection electrodes 6 are provided, and these voltage detection electrodes 6 may be configured to be installed on the DUT 10 between the pair of current application electrodes 4a and 4b.

さらに、本実施形態の電気抵抗計測方法では、参照用信号S3が有する互いに絶対値が等しい正及び負の二値符号を、「+1」及び「−1」としたが、これに限定されるものではない。すなわち、参照用信号S3が有する互いに絶対値が等しい正及び負の二値符号を、実際に電流印加用電極4に印加される電流値である、「+I」及び「−I」としてもよい。   Furthermore, in the electrical resistance measurement method of the present embodiment, the positive and negative binary signs having the same absolute value in the reference signal S3 are “+1” and “−1”, but the present invention is not limited to this. is not. That is, the positive and negative binary codes having the same absolute value in the reference signal S3 may be “+ I” and “−I”, which are current values actually applied to the current application electrode 4.

また、本実施形態の電気抵抗計測方法では、コンピュータ内部でソフトウェアによって生成した参照用信号S3を、一対の電流印加用電極4a,4bに印加する際に、公知のD/Aコンバータを用いて、参照用信号S3を、信号加工手段16から二本の電流印加用ケーブル18a,18bを介して、一対の電流印加用電極4a,4bへ出力したが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、電気回路で生成した擬似ランダム信号S1と、擬似ランダム信号S1の最短パルス幅相当のクロック周波数を二等分した周波数の矩形波を、符号の切り替わりタイミングを一致させてミキシング(乗算演算)してもよい。
また、本実施形態の電気抵抗計測方法では、擬似ランダム信号S1としてM系列信号を用いたが、これに限定されるものではなく、M系列信号以外の信号を、擬似ランダム信号S1として用いてもよい。
In the electrical resistance measurement method of the present embodiment, when a reference signal S3 generated by software inside the computer is applied to the pair of current application electrodes 4a and 4b, a known D / A converter is used. The reference signal S3 is output from the signal processing means 16 to the pair of current application electrodes 4a and 4b via the two current application cables 18a and 18b. However, the present invention is not limited to this. That is, for example, a pseudo-random signal S1 generated by an electric circuit and a rectangular wave having a frequency obtained by dividing the clock frequency corresponding to the shortest pulse width of the pseudo-random signal S1 into two equal parts are mixed (multiplication operation) with matching timings of code switching )
In the electrical resistance measurement method of the present embodiment, the M-sequence signal is used as the pseudo-random signal S1, but the present invention is not limited to this, and a signal other than the M-sequence signal may be used as the pseudo-random signal S1. Good.

以下、本実施形態の電気抵抗計測方法で用いた電気抵抗計測装置1と同様の電気抵抗計測装置を用いて、溶融亜鉛めっきラインが備えるめっき浴槽内において電気抵抗を計測した実験結果と、高炉において電気抵抗を計測した実験結果を、それぞれ示す。なお、両実験では、共に、本実施形態の電気抵抗計測方法と同様、擬似ランダム信号としてM系列信号を用いた。   Hereinafter, in the blast furnace, the experimental results of measuring the electrical resistance in the plating bath provided in the hot dip galvanizing line using the electrical resistance measuring device similar to the electrical resistance measuring device 1 used in the electrical resistance measuring method of the present embodiment, The experimental results of measuring electrical resistance are shown respectively. In both experiments, an M-sequence signal was used as a pseudo-random signal, as in the electrical resistance measurement method of the present embodiment.

まず、めっき浴槽内において電気抵抗を計測した実験結果について説明する。
図9は、めっき浴槽内における電気抵抗の計測を説明する図である。
図9に示すように、本実験では、めっき浴槽28内に、電気抵抗測定用のプローブ30を設置している。
めっき浴槽28内は、約450℃の溶融亜鉛で満たされている。
First, the experimental results of measuring the electrical resistance in the plating bath will be described.
FIG. 9 is a diagram for explaining measurement of electrical resistance in the plating bath.
As shown in FIG. 9, in this experiment, a probe 30 for measuring electrical resistance is installed in the plating bath 28.
The plating bath 28 is filled with molten zinc at about 450 ° C.

このようなめっき浴槽28を備える溶融亜鉛めっきラインでは、めっき浴槽28内で、鋼板から溶出したFeが、AlやZnと合金化して、FeZn7等のドロスとなり、めっき浴槽28の底部に堆積するボトムドロスが生成される。ボトムドロスが多量になると、めっき浴槽28内に鋼板を通板させた際に、このボトムドロスが巻き上げられ、めっき浴槽28内を通板する鋼板にボトムドロスが付着し、その鋼板が圧延されてしまうと欠陥が生じるおそれがあるため、めっき浴槽28内におけるボトムドロスの量を管理する必要がある。 In the hot dip galvanizing line including such a plating bath 28, Fe eluted from the steel plate in the plating bath 28 is alloyed with Al or Zn to become dross such as FeZn 7 and is deposited on the bottom of the plating bath 28. A bottom dross is generated. When the bottom dross becomes large, when the steel plate is passed through the plating bath 28, the bottom dross is rolled up, the bottom dross adheres to the steel plate passing through the plating bath 28, and the steel plate is rolled. Therefore, it is necessary to manage the amount of bottom dross in the plating bath 28.

プローブ30は、一対の電流印加用電極4a,4bと、一対の電流印加用電極4a,4b間に配置された四本の電圧検出用電極6a,6b,6c,6d、すなわち、全六本の電極から構成されている。
各電流印加用電極4及び各電圧検出用電極6は、共に、電極となる電線が耐熱絶縁ケース32内を通過して先端が外部へ突出しており、各先端部34は、被膜等の絶縁層が除去されて導通可能な状態で、めっき浴槽28内の溶融亜鉛、ボトムドロスなどを含むめっき浴に浸漬されている。
The probe 30 includes a pair of current application electrodes 4a and 4b and four voltage detection electrodes 6a, 6b, 6c and 6d disposed between the pair of current application electrodes 4a and 4b, that is, all six electrodes. It consists of electrodes.
Each of the current application electrode 4 and each voltage detection electrode 6 has an electric wire serving as an electrode passing through the heat-resistant insulating case 32 and the tip projecting to the outside, and each tip portion 34 is an insulating layer such as a coating film. Is immersed in a plating bath containing molten zinc, bottom dross, and the like in the plating bath 28 in a state where it can be removed and conducted.

また、各電流印加用電極4及び各電圧検出用電極6は、めっき浴槽28の深さ方向に沿って配置されており、一対の電流印加用電極4a,4bのうち上方に配置される電極は、予め設定された、ボトムドロスの堆積によって問題が生じる高さの上限値付近に設置する。なお、図9中では、一対の電流印加用電極4a,4bのうち上方に配置される電極を、電流印加用電極4aとして記載している。
このような電気抵抗計測装置を用いて、めっき浴槽28内における電気抵抗を計測する際には、各電圧検出用電極6によって検出される電圧に基づいて算出される電気抵抗を観察することにより、電気抵抗が一定値を超えた時に、めっき浴槽28内におけるボトムドロスの堆積量が、問題が生じる高さの上限値を超えたと判定する。
Further, each current application electrode 4 and each voltage detection electrode 6 are arranged along the depth direction of the plating bath 28, and the electrode arranged above the pair of current application electrodes 4a and 4b is Installed in the vicinity of a preset upper limit of the height at which a problem occurs due to accumulation of bottom dross. In FIG. 9, the electrode disposed above the pair of current application electrodes 4a and 4b is described as the current application electrode 4a.
When measuring the electrical resistance in the plating bath 28 using such an electrical resistance measuring device, by observing the electrical resistance calculated based on the voltage detected by each voltage detection electrode 6, When the electrical resistance exceeds a certain value, it is determined that the amount of bottom dross accumulated in the plating bath 28 has exceeded the upper limit of the height at which the problem occurs.

以下、その理由について説明する。
図10は、各電圧検出用電極6間に存在する亜鉛の成分と、めっき浴槽28内におけるボトムドロスの堆積量との関係を示す図である。なお、図中の縦軸は電気抵抗R(単位は10-7Ωm)を示し、図中の横軸はめっき浴槽28内に堆積したボトムドロス中の溶融亜鉛の割合を示している。
図10に示されるように、各電圧検出用電極6間に存在するめっき浴中の割合が、ほぼボトムドロスのみである場合は、めっき浴中の割合が、ほぼ溶融亜鉛である場合と比較して、その電気抵抗値が五倍以上大きくなっている。なお、めっき浴中の電気抵抗値は、めっき浴中のボトムドロスや溶融亜鉛の割合によって変化する。
The reason will be described below.
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the zinc component existing between the voltage detection electrodes 6 and the amount of bottom dross deposited in the plating bath 28. The vertical axis in the figure represents the electric resistance R (unit: 10 −7 Ωm), and the horizontal axis in the figure represents the ratio of molten zinc in the bottom dross deposited in the plating bath 28.
As shown in FIG. 10, when the ratio in the plating bath existing between the voltage detection electrodes 6 is almost only the bottom dross, the ratio in the plating bath is almost equal to that in the case of molten zinc. The electrical resistance value is more than five times larger. The electric resistance value in the plating bath varies depending on the ratio of bottom dross and molten zinc in the plating bath.

したがって、各電圧検出用電極6間に存在するめっき浴が、溶融亜鉛の割合が多い場合とボトムドロスの割合が多い場合では、電気抵抗の大きさが明確に異なるため、算出される電気抵抗が一定値を超えた時に、めっき浴槽28内におけるボトムドロスの堆積量が、問題が生じる高さの上限値に達したと判定すればよい。
また、本実験では、各電流印加用電極4が熱起電力を発生すると、この発生した熱起電力がドリフトノイズとなるため、擬似ランダム信号としてM系列信号を用いることにより、ドリフトノイズの影響を抑制している。ここで、擬似ランダム信号として用いたM系列信号は、総クロック数(符号長)を127とし、クロック周波数を0.5Hzとした。
Therefore, since the magnitude of the electrical resistance is clearly different between the case where the ratio of molten zinc and the percentage of bottom dross are large in the plating bath existing between the voltage detection electrodes 6, the calculated electrical resistance is constant. When the value is exceeded, it may be determined that the amount of bottom dross accumulated in the plating bath 28 has reached the upper limit of the height at which the problem occurs.
Further, in this experiment, when each current application electrode 4 generates a thermoelectromotive force, the generated thermoelectromotive force becomes drift noise. Therefore, by using an M-sequence signal as a pseudo-random signal, the influence of drift noise is reduced. Suppressed. Here, the M-sequence signal used as the pseudo-random signal has a total clock number (code length) of 127 and a clock frequency of 0.5 Hz.

そして、このM系列信号を、M系列信号の符号が「+1」である場合は、周波数を1Hzで、符合が「−1」から「+1」の順番で変わる矩形波を生成し、一方、M系列信号の符号が「−1」である場合は、周波数を1Hzで、符合が「+1」から「−1」の順番で変わる矩形波を生成した。これにより、加工した信号は、総クロック数が254となり、クロック周波数が1Hzとなった。なお、加工前のM系列信号はコンピュータ内部で発生させ、発生させたM系列信号の加工もコンピュータ内部で行った。   When the code of the M-sequence signal is “+1”, the M-sequence signal is generated as a rectangular wave whose frequency is 1 Hz and whose sign is changed from “−1” to “+1”. When the code of the sequence signal is “−1”, a rectangular wave whose frequency is 1 Hz and whose sign changes in the order of “+1” to “−1” is generated. As a result, the processed signal has a total clock number of 254 and a clock frequency of 1 Hz. The M-sequence signal before processing was generated inside the computer, and the generated M-sequence signal was also processed inside the computer.

図11は、本実験において、各電流印加用電極4に印加された電流の波形と、各電圧検出用電極6によって検出された電圧の波形を示す図であり、図11(a)が電流の波形の一部を示し、図11(b)が電圧の波形の一部を示している。
図11(a)に示すように、各電流印加用電極4に±1Aの符号を有する電流を印加した場合、各電圧検出用電極6によって検出された電圧の波形は、図11(b)に示すような波形となる。
FIG. 11 is a diagram showing the waveform of the current applied to each current application electrode 4 and the voltage waveform detected by each voltage detection electrode 6 in this experiment, and FIG. A part of the waveform is shown, and FIG. 11B shows a part of the voltage waveform.
As shown in FIG. 11 (a), when a current having a sign of ± 1A is applied to each current application electrode 4, the waveform of the voltage detected by each voltage detection electrode 6 is shown in FIG. 11 (b). The waveform is as shown.

検出された電圧の波形には、熱起電力によって生じるドリフトノイズが発生しているが、擬似ランダム信号としてM系列信号を用いているため、図11(b)に示されるように、ドリフトノイズの影響が抑制されている。
ここで、図11(b)中に示す領域Xのように、検出された電圧の波形に過渡的誘導ノイズの影響が表れた場合は、本実施形態の電気抵抗計測方法と同様に、相関演算手段による処理(図8のフローチャートのステップS42〜S48の処理)を行えばよい。
In the detected voltage waveform, drift noise caused by the thermoelectromotive force is generated, but since an M-sequence signal is used as a pseudo-random signal, as shown in FIG. The impact is suppressed.
Here, as in the region X shown in FIG. 11B, when the influence of the transient induction noise appears in the detected voltage waveform, the correlation calculation is performed in the same manner as the electrical resistance measurement method of the present embodiment. Processing by means (processing in steps S42 to S48 in the flowchart of FIG. 8) may be performed.

このような電気抵抗計測方法によって、めっき浴内における電気抵抗を計測した結果、各電圧検出用電極6間を、ほぼ溶融亜鉛が占める場合には、電気抵抗の計測値が3.2(μΩ)となった。一方、各電圧検出用電極6間を、ほぼボトムドロスが占める場合では、電気抵抗の計測値が11.2(μΩ)となった。
したがって、各電圧検出用電極6間に存在する溶融亜鉛、ボトムドロスの割合によって、電気抵抗の大きさの差異が明確と異なることが確認され、計測された電気抵抗が一定値を超えた時に、めっき浴槽28内におけるボトムドロスの堆積量が、問題が生じる高さの上限値に達したと判定することが有効であることが確認された。
As a result of measuring the electric resistance in the plating bath by such an electric resistance measuring method, when the molten zinc occupies between the voltage detection electrodes 6, the measured value of the electric resistance is 3.2 (μΩ). It became. On the other hand, when the bottom dross occupies between the voltage detection electrodes 6, the measured value of the electrical resistance was 11.2 (μΩ).
Therefore, it is confirmed that the difference in the magnitude of the electric resistance is clearly different depending on the ratio of the molten zinc and the bottom dross existing between the voltage detecting electrodes 6, and when the measured electric resistance exceeds a certain value, the plating is performed. It was confirmed that it was effective to determine that the amount of bottom dross accumulated in the bath 28 reached the upper limit of the height at which the problem occurred.

次に、高炉において電気抵抗を計測した実験結果について説明する。
本実験では、高炉の炉下部に、電気抵抗測定用のプローブを設置している。
プローブは、一対の電流印加用電極と、一対の電流印加用電極間に配置された一対の電圧検出用電極、すなわち、全四本の電極から構成されている。
各電流印加用電極及び各電圧検出用電極は、炉下部に、垂直方向に沿って一直線に並ぶように配置されており、鉄皮及びスタンプ材(耐火物)に開口して設置され、その先端部は、炉壁レンガに接触している。
Next, experimental results of measuring electrical resistance in a blast furnace will be described.
In this experiment, a probe for measuring electrical resistance is installed at the bottom of the blast furnace.
The probe is composed of a pair of current application electrodes and a pair of voltage detection electrodes arranged between the pair of current application electrodes, that is, all four electrodes.
Each current application electrode and each voltage detection electrode are arranged in a straight line along the vertical direction in the lower part of the furnace, and are opened to the iron skin and stamp material (refractory), and the tip thereof The part is in contact with the furnace wall brick.

一対の電流印加用電極のうち上方に配置される電極と一対の電圧検出用電極は、高炉の羽口よりも下方であるとともに出銑口よりも上方に設置されており、一対の電流印加用電極のうち下方に配置される電極は、炉底部の側面に設置されている。
なお、本実験に用いた電気抵抗計測装置では、電流印加用電極に印加される電流値を4Aとしており、また、電圧検出用電極を、公知のAD変換器を介して、相関演算手段を構成するコンピュータに接続している。
Of the pair of current application electrodes, the electrode disposed above and the pair of voltage detection electrodes are disposed below the tuyere of the blast furnace and above the outlet, The electrode arranged below among the electrodes is installed on the side surface of the furnace bottom.
In the electrical resistance measurement apparatus used in this experiment, the current value applied to the current application electrode is 4 A, and the voltage detection electrode is configured as a correlation calculation means via a known AD converter. Connected to a computer.

また、本実験では、擬似ランダム信号として用いたM系列信号を、総クロック数(符号長)を127とし、クロック周波数を3Hzとした。そして、このM系列信号を加工し、M系列信号の符号が「+1」である場合は、周波数6Hzで、符合が「−1」から「+1」の順番で変わる矩形波を生成し、一方、M系列信号の符号が「−1」である場合は、周波数6Hzで、符合が「+1」から「−1」の順番で変わる矩形波を生成した。これにより、加工した参照信号は、総クロック数が254となり、クロック周波数が6Hzとなった。なお、加工前のM系列信号はコンピュータ内部で発生させ、発生させたM系列信号の加工もコンピュータ内部で行った。
ここで、加工前のM系列信号としては、測定時間に余裕がある場合等は、総クロック数が511や2047等の長周期のM系列信号を用いてもよい。また、クロック周波数を、過渡的誘導ノイズの減衰率を参照して決定してもよい。
Further, in this experiment, the M-sequence signal used as the pseudo-random signal has a total clock number (code length) of 127 and a clock frequency of 3 Hz. Then, this M-sequence signal is processed, and when the sign of the M-sequence signal is “+1”, a rectangular wave is generated at a frequency of 6 Hz and the sign changes in the order of “−1” to “+1”, When the sign of the M-sequence signal is “−1”, a rectangular wave with a frequency of 6 Hz and a sign that changes in order from “+1” to “−1” is generated. As a result, the processed reference signal has a total clock number of 254 and a clock frequency of 6 Hz. The M-sequence signal before processing was generated inside the computer, and the generated M-sequence signal was also processed inside the computer.
Here, as an M-sequence signal before processing, an M-sequence signal having a long period such as 511 or 2047 may be used when there is a margin in measurement time. Further, the clock frequency may be determined with reference to the attenuation rate of transient induction noise.

図12は、本実験において、電圧検出用電極によって検出された電圧の波形の一部を示す図である。
図12に示されるように、電圧検出用電極によって検出された電圧の波形には、オフセットノイズが発生している。このオフセットノイズは、高炉周囲の環境等によって時間的に変化する。なお、図12中では、電圧の波形の平均値を破線によって示しており、この破線と電圧0mVを示す線との差によって、オフセットノイズを表している。
図13は、電圧検出用電極によって検出された電圧の波形と、参照信号の波形との相関演算処理結果を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a part of the waveform of the voltage detected by the voltage detection electrode in this experiment.
As shown in FIG. 12, offset noise occurs in the waveform of the voltage detected by the voltage detection electrode. This offset noise changes with time depending on the environment around the blast furnace. In FIG. 12, the average value of the voltage waveform is indicated by a broken line, and offset noise is represented by the difference between the broken line and a line indicating a voltage of 0 mV.
FIG. 13 is a diagram illustrating a correlation calculation processing result between the waveform of the voltage detected by the voltage detection electrode and the waveform of the reference signal.

図13に示すように、電圧検出用電極によって検出された電圧の波形と、参照信号の波形との相関演算処理結果は、波形によって表されており、この波形は、相関関数の最大値を、電流値で除算したものである。したがって、図13に表した波形の最大値を電圧値とし、この電圧値を電流値で除算して、高炉の電気抵抗を算出した。なお、電圧値を算出する際は、検出された電圧の波形を複数周期取り込み、周期毎に表れる最大値を平均することによって、より高精度な計測を行うことが可能である。   As shown in FIG. 13, the correlation calculation processing result between the waveform of the voltage detected by the voltage detection electrode and the waveform of the reference signal is represented by the waveform, and this waveform represents the maximum value of the correlation function, Divided by the current value. Therefore, the maximum value of the waveform shown in FIG. 13 was taken as the voltage value, and this voltage value was divided by the current value to calculate the electrical resistance of the blast furnace. When calculating the voltage value, it is possible to measure with higher accuracy by taking a plurality of cycles of the waveform of the detected voltage and averaging the maximum values appearing in each cycle.

検出された電圧の波形には、過渡的誘導ノイズの影響が表れているため、本実施形態の電気抵抗計測方法と同様に、相関演算手段による処理を行うことにより、過渡的誘導ノイズの除去処理を行った。このとき、電圧の時間変化率の絶対値に関する閾値を、1(V/sec)とした。
このような電気抵抗計測方法によって、高炉の電気抵抗を計測した結果、電気抵抗の計測値が12.3(μΩ)となった。高炉の炉下部における電気抵抗の時間的な推移は、炉内の残銑滓レベルを表すと考えられるが、本実験では、擬似ランダム信号として用いたM系列信号を加工し、この加工したM系列信号を電流印加用電極へ印加しているため、高炉周囲の環境等によって時間的に変化するオフセットノイズの影響を抑制することが可能である。
Since the detected voltage waveform shows the influence of transient induced noise, the transient induced noise is removed by performing processing by the correlation calculation means, as in the electrical resistance measurement method of the present embodiment. Went. At this time, the threshold regarding the absolute value of the time change rate of the voltage was set to 1 (V / sec).
As a result of measuring the electric resistance of the blast furnace by such an electric resistance measuring method, the measured value of the electric resistance was 12.3 (μΩ). The temporal transition of the electrical resistance at the bottom of the blast furnace is considered to represent the residual level in the furnace, but in this experiment, the M series signal used as a pseudo-random signal was processed, and this processed M series Since the signal is applied to the current application electrode, it is possible to suppress the influence of offset noise that changes with time depending on the environment around the blast furnace.

本実施形態の電気抵抗計測装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electrical resistance measuring apparatus of this embodiment. 擬似ランダム信号発生手段で発生させた擬似ランダム信号を示す図である。It is a figure which shows the pseudo random signal generated by the pseudo random signal generation means. 参照用信号の生成手順を示す図であり、図3(a)は、擬似ランダム信号の一部を示す図、図3(b)は、パルス信号の一部を示す図、図3(c)は、参照用信号の一部を示す図である。FIG. 3A is a diagram illustrating a procedure for generating a reference signal, FIG. 3A is a diagram illustrating a part of a pseudo-random signal, FIG. 3B is a diagram illustrating a part of a pulse signal, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing a part of a reference signal. 誘導ノイズ区間と信号成分区間の設定方法を表す図である。It is a figure showing the setting method of an induction noise area and a signal component area. ノイズ成分を除去した後の信号成分の電圧を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the voltage of the signal component after removing a noise component. 参照信号と電圧検出用電極によって検出される電圧信号との対応関係を表す図である。It is a figure showing the correspondence of a reference signal and the voltage signal detected by the electrode for voltage detection. 参照信号と電圧信号の相関演算結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the correlation calculation result of a reference signal and a voltage signal. 電気抵抗計測方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an electrical resistance measuring method. 実施例において、めっき浴槽内における電気抵抗の計測を説明する図である。In an Example, it is a figure explaining the measurement of the electrical resistance in a plating bath. 実施例において、めっき浴内の溶融亜鉛の割合と、その時の電気抵抗との関係を示す図である。In an Example, it is a figure which shows the relationship between the ratio of the molten zinc in a plating bath, and the electrical resistance at that time. 実施例において、各電流印加用電極に印加された電流の波形と、各電圧検出用電極によって検出された電圧の波形を示す図であり、図11(a)は、印加電流の波形の一部を示し、図11(b)は、電圧の波形の一部を示す図である。In an Example, it is a figure which shows the waveform of the electric current applied to each electrode for current application, and the waveform of the voltage detected by each electrode for voltage detection, Fig.11 (a) is a part of waveform of the applied current FIG. 11B shows a part of the voltage waveform. 実施例において、電圧検出用電極によって検出された電圧の波形の一部を示す図である。In an Example, it is a figure which shows a part of waveform of the voltage detected by the electrode for voltage detection. 実施例において、電圧検出用電極によって検出された電圧の波形と、参照信号の波形との相関演算処理結果を示す図である。In an Example, it is a figure which shows the correlation calculation process result of the waveform of the voltage detected by the electrode for voltage detection, and the waveform of a reference signal.

符号の説明Explanation of symbols

1 電気抵抗計測装置
2 信号生成手段
4 電流印加用電極
6 電圧検出用電極
8 相関演算手段
10 被測定物
12 擬似ランダム信号発生手段
14 パルス発生手段
16 信号加工手段
18 電流印加用ケーブル
20 信号抽出部
22 相関演算部
24 抵抗演算部
26 電圧検出用ケーブル
28 めっき浴槽
30 プローブ
32 耐熱絶縁ケース
34 先端部
S1 擬似ランダム信号
S2 パルス信号
S3 参照用信号
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrical resistance measuring device 2 Signal generation means 4 Current application electrode 6 Voltage detection electrode 8 Correlation calculation means 10 Measured object 12 Pseudorandom signal generation means 14 Pulse generation means 16 Signal processing means 18 Current application cable 20 Signal extraction section 22 Correlation Calculation Unit 24 Resistance Calculation Unit 26 Voltage Detection Cable 28 Plating Bath 30 Probe 32 Heat-resistant Insulation Case 34 Tip S1 Pseudorandom Signal S2 Pulse Signal S3 Reference Signal

Claims (5)

絶対値が等しく、符号が異なる二値の参照用信号により変調した電流を被測定物に印加し、該印加された電流によって前記被測定物内に生じた電圧を検出し、該検出した電圧と前記参照用信号とを相関演算処理し、該相関演算処理の結果に基づいて、前記被測定物の電気抵抗を計測する電気抵抗計測方法であって、
前記参照用信号が、そのパルス幅を擬似ランダム信号の最短パルス幅の偶数等分した時間とし、且つパルス符号の切り替り順番が、前記擬似ランダム信号の符合に応じて異なり、
数周期の前記参照用信号に関して相関演算処理を行い、各周期における相関関数の最大値の平均を算出し、この算出した最大値の平均を用いて前記被測定物の電気抵抗を算出することを特徴とする電気抵抗計測方法。
A current modulated by binary reference signals having the same absolute value and different signs is applied to the device under test, a voltage generated in the device under test by the applied current is detected, and the detected voltage and An electrical resistance measurement method for performing a correlation calculation process on the reference signal and measuring an electrical resistance of the object to be measured based on a result of the correlation calculation process,
Said reference signal, and the pulse width and the time that the even equal the shortest pulse width pseudo-random signal, and switches the order of the pulse code, unlike according to the sign of the pseudo-random signal,
Rukoto performs correlation operation with respect to the reference signals for several cycles, calculates an average of the maximum value of the correlation function in each cycle, to calculate the electrical resistance of the mean the object to be measured using the maximum value thus calculated An electrical resistance measuring method characterized by the above.
前記検出した電圧から、測定上ノイズ成分となる誘導起電力成分と信号成分を時間的に分離して前記信号成分のみを抽出し、前記ノイズ成分を分離した信号成分の導電電圧信号を生成し、該生成した導電電圧信号と前記参照用信号とにより前記相関演算処理を行うことを特徴とする請求項1に記載した電気抵抗計測方法。 From the detected voltage, an induced electromotive force component and a signal component that are noise components in measurement are temporally separated to extract only the signal component, and a conductive voltage signal of the signal component obtained by separating the noise component is generated, The electrical resistance measurement method according to claim 1, wherein the correlation calculation process is performed using the generated conductive voltage signal and the reference signal. 絶対値が等しく、符号が異なる二値のパルス列であって、パルス幅を擬似ランダム信号の最短パルス幅の偶数等分した時間とし、且つパルス符号の切り替り順番が、前記擬似ランダム信号の符号に応じて異なったパルス列からなる参照用信号を生成する信号加工手段と、
前記生成された参照用信号により変調した電流を、被測定物に設置した一対の電流印加用電極により印加する電流印加手段と、
前記印加された電流によって前記被測定物内に生じた電圧を、電圧検出用電極により検出する電圧検出手段と、
前記検出した電圧と前記参照用信号とを相関演算処理し、該相関演算処理の結果に基づいて前記被測定物の電気抵抗を算出する信号処理手段と、を備え
前記信号処理手段は、数周期の前記参照用信号に関して相関演算処理を行い、各周期における相関関数の最大値の平均を算出し、この算出した最大値の平均を用いて前記被測定物の電気抵抗を算出することを特徴とする電気抵抗計測装置。
It is a binary pulse train having the same absolute value and different signs, and the pulse width is set to a time evenly divided by the shortest pulse width of the pseudo-random signal, and the switching order of the pulse codes is the code of the pseudo-random signal. And a signal processing means for generating a reference signal consisting of different pulse trains,
A current applying means for applying a current modulated by the generated reference signal by means of a pair of current applying electrodes installed on the object to be measured;
Voltage detecting means for detecting a voltage generated in the object to be measured by the applied current by a voltage detecting electrode;
A signal processing means for performing a correlation calculation process on the detected voltage and the reference signal, and calculating an electric resistance of the object to be measured based on a result of the correlation calculation process ;
The signal processing means performs correlation calculation processing on the reference signal of several cycles, calculates an average of the maximum value of the correlation function in each cycle, and uses the average of the calculated maximum values to An electrical resistance measuring device that calculates resistance.
前記信号加工手段は、
前記最短パルスの時間幅の、絶対値が等しく、符号が異なる二値のパルスを出力するクロック発生手段と、
絶対値が等しく、符号が異なる二値の擬似ランダム信号を出力する擬似ランダム信号発生手段と、
前記クロック発生手段から出力されるパルスと、前記擬似ランダム信号発生手段から出力される前記擬似ランダム信号とを乗算演算して前記参照用信号を生成する乗算演算手段と、を備えたことを特徴とする請求項3に記載した電気抵抗計測装置。
The signal processing means includes
Clock generating means for outputting binary pulses having the same absolute value and different signs of the time width of the shortest pulse;
Pseudo-random signal generating means for outputting binary pseudo-random signals having the same absolute value and different signs;
Multiplying operation means for generating the reference signal by multiplying the pulse output from the clock generating means and the pseudorandom signal output from the pseudorandom signal generating means, The electrical resistance measuring device according to claim 3.
前記被測定物は、低電気抵抗体及び電気的に接地されている物体のうち少なくとも一方であり、
前記電圧検出用電極は、前記一対の電流印加用電極の間に複数本が設置されることを特徴とする請求項3または4に記載した電気抵抗計測装置。
The object to be measured is at least one of a low electrical resistance body and an electrically grounded object,
5. The electrical resistance measuring apparatus according to claim 3, wherein a plurality of the voltage detection electrodes are installed between the pair of current application electrodes. 6.
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