JP5717427B2

JP5717427B2 - 抵抗測定装置

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Publication number: JP5717427B2
Application number: JP2010272094A
Authority: JP
Inventors: 政博中沢; 竜太斎藤
Original assignee: Hioki EE Corp
Current assignee: Hioki EE Corp
Priority date: 2010-12-07
Filing date: 2010-12-07
Publication date: 2015-05-13
Anticipated expiration: 2030-12-07
Also published as: JP2012122781A

Description

本発明は、測定対象に交流定電流を供給すると共にこの交流定電流の供給に起因して測定対象に発生する電圧信号を同期整流し、この同期整流によって得られた直流電圧の電圧値と交流定電流の電流値とに基づいて測定対象の抵抗値を測定する抵抗測定装置に関するものである。

この種の抵抗測定装置として、下記特許文献１に開示された抵抗測定モードで動作可能な電流測定装置（以下、抵抗測定装置という）が知られている。この抵抗測定装置は、交流定電流源、コンデンサ、交流アンプ、同期整流回路、Ａ／Ｄ変換器およびＣＰＵを備えている。

この抵抗測定装置では、交流定電流源が、一定の周波数の交流定電流を被測定対象（以下、「測定対象ともいう）に供給する。この交流定電流の供給によって測定対象に発生する電圧降下は、電圧検出端子において電圧信号として検出される。次いで、コンデンサは、検出される電圧信号から交流成分のみを取り出し（直流分を阻止し）、交流アンプが、コンデンサから出力される信号を適宜増幅し、同期整流回路が、この増幅された交流信号を入力すると共に、交流定電流の周波数の半周期ごとにこの交流信号を反転させて平均化することにより、測定対象の直流抵抗分に比例した同期整流出力（直流電圧）を生成する。続いて、Ａ／Ｄ変換器がこの同期整流出力をデジタルデータに変換し、ＣＰＵがこのデジタルデータに基づいて測定対象の直流抵抗を算出する。

特開２０００−２９２４６３号公報（第３−４頁、第１図）

ところが、上記の抵抗測定装置には、以下の解決すべき課題が存在している。すなわち、この抵抗測定装置では、同期整流回路が、入力した交流信号を交流定電流の周波数の半周期ごとに反転させることにより、具体的には、例えば図９に示すように、入力した交流信号Ｓ１を反転させて反転交流信号Ｓ２を生成する。次いで、交流定電流に同期した同期信号Ｓｔに基づき、同期信号ＳｔがＨｉｇｈレベル（同期信号Ｓｔの前半の半周期Ｔ１）のときには、交流信号Ｓ１を出力し、Ｌｏｗレベル（同期信号Ｓｔの後半の半周期Ｔ２）のときには、反転交流信号Ｓ２を出力することにより、同期整流信号Ｓｒｅを生成する。続いて、この同期整流信号Ｓｒｅを平均化して、同期整流電圧（直流電圧）Ｖｒを生成する。この場合、この同期整流電圧Ｖｒは、同期信号Ｓｔと交流信号Ｓ１とがほぼ同期しているとき（位相差が少ないとき）には、測定対象の直流抵抗分に比例した電圧となることから、この同期整流電圧Ｖｒに基づいて、測定対象の直流抵抗（純抵抗）が測定される。

しかしながら、例えば、純抵抗にインダクタンス成分が直列に接続されている測定対象においては、この測定対象に供給している交流定電流と、この測定対象に発生する電圧降下に基づいて生成されて同期整流回路に入力される交流信号との間、つまり、同期信号Ｓｔと交流信号Ｓ１との間に図１０に示すように位相差が生じ、特に、測定すべき純抵抗がインダクタンス成分に対して小さいとき（インダクタンス成分の影響が大きいとき）には、同図に示すように、この位相差が９０°に近くなる。この状態においては、同期整流信号Ｓｒｅは、同期信号Ｓｔの一周期のうちの前半の半周期Ｔ１においては、正側部分Ａ１の積分値と負側部分Ａ２の積分値（斜線を付した部分を参照）とがほぼ同じになり、また後半の半周期Ｔ２においても、正側部分Ａ３の積分値と負側部分Ａ４の積分値（斜線を付した部分を参照）とがほぼ同じになるため、この同期整流信号Ｓｒｅを平均化して得られる同期整流電圧Ｖｒは極めてゼロボルトに近い値となる。

これにより、例えば、接地抵抗検査のときのように、測定した測定対象の抵抗値（測定地点の接地抵抗）と、予め規定されたしきい値とを比較して、測定した抵抗値がしきい値を超えるときには不良であり、測定した抵抗値がしきい値以下のときには正常であると判別する検査において、本来の純抵抗が大きいために不良と判別すべき測定対象の抵抗値を、正常であると判別する虞があるという解決すべき課題が存在している。なお、同様の課題は、純抵抗にキャパシタンス成分が接続されている測定対象においても発生する。

本発明は、かかる課題を解決すべくなされたものであり、インダクタンス成分やキャパシタンス成分が純抵抗成分に接続されている測定対象の純抵抗値を誤測定する事態を回避し得る抵抗測定装置を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載の抵抗測定装置は、測定対象に交流電流を供給する電流供給部と、前記交流電流と同一周波数で、かつ位相が一致した同期信号を出力する信号出力部と、前記交流電流が前記測定対象に流れているときに当該測定対象の両端間に発生する交流信号を検出して出力する電圧検出部と、前記同期信号および前記交流信号を入力して、当該同期信号の半周期毎に当該交流信号を反転させて出力することによって同期整流信号を生成すると共に、当該同期整流信号を平滑して同期整流電圧として出力する同期整流部と、前記同期整流電圧に基づいて前記測定対象の純抵抗を表示する表示部とを備え、前記同期整流部は、前記同期整流信号の波形のうちの前記同期信号の前半の半周期および後半の半周期のうちの少なくとも一方における波形についての予め規定された極性側の振幅を当該極性側の交流信号の最大振幅よりも小さい規定値以下に制限する抵抗測定装置であって、前記同期整流部は、入力した前記交流信号を反転して反転交流信号として出力する反転回路と、入力した当該交流信号および当該反転交流信号を前記同期信号の半周期毎に交互に出力することによって前記同期整流信号を生成する切替回路と、当該同期整流信号を平滑して前記同期整流電圧を生成する平滑回路とを備え、前記反転回路における前記予め規定された極性側の電源電圧の絶対値が前記規定値に規定されている。
また、請求項２記載の抵抗測定装置は、測定対象に交流電流を供給する電流供給部と、前記交流電流と同一周波数で、かつ位相が一致した同期信号を出力する信号出力部と、前記交流電流が前記測定対象に流れているときに当該測定対象の両端間に発生する交流信号を検出して出力する電圧検出部と、前記同期信号および前記交流信号を入力して、当該同期信号の半周期毎に当該交流信号を反転させて出力することによって同期整流信号を生成すると共に、当該同期整流信号を平滑して同期整流電圧として出力する同期整流部と、前記同期整流電圧に基づいて前記測定対象の純抵抗を表示する表示部とを備え、前記同期整流部は、前記同期整流信号の波形のうちの前記同期信号の前半の半周期および後半の半周期のうちの少なくとも一方における波形についての予め規定された極性側の振幅を当該極性側の交流信号の最大振幅よりも小さい規定値以下に制限する抵抗測定装置であって、前記同期整流部は、入力した前記交流信号を反転して反転交流信号として出力する反転回路と、当該交流信号および当該反転交流信号の少なくとも一方の信号についての前記予め規定された極性側の振幅を前記規定値以下に制限して出力する電圧制限回路と、当該電圧制限回路から出力された前記一方の信号、並びに前記交流信号および前記反転交流信号のうちの他方を前記同期信号の半周期毎に交互に出力することによって前記同期整流信号を生成する切替回路と、当該同期整流信号を平滑して前記同期整流電圧を生成する平滑回路とを備えている。

また、請求項３記載の抵抗測定装置は、請求項１または２記載の抵抗測定装置において、前記表示部は、目盛が表示された表示パネル上において前記同期整流電圧に基づいて指針を駆動して前記純抵抗を指し示すアナログメータで構成されている。

また、請求項４記載の抵抗測定装置は、請求項１または２記載の抵抗測定装置において、前記同期整流電圧を電圧データに変換するＡ／Ｄ変換部と、前記電圧データで表される前記交流信号の電圧値と前記交流電流の電流値とに基づいて前記測定対象の純抵抗を算出すると共に、当該算出した純抵抗を前記表示部に表示させる処理部とを備えている。

請求項１または２記載の抵抗測定装置では、同期整流部が、同期整流信号の波形のうちの同期信号の前半の半周期および後半の半周期のうちの少なくとも一方における波形についての予め規定された極性側の振幅をその極性側の交流信号の最大振幅よりも小さい規定値以下に制限する。

したがって、これらの抵抗測定装置によれば、測定対象に含まれているインダクタンス成分などが純抵抗に比べて十分に小さく、交流信号が同期信号にほぼ同期した状態となっているときには、測定対象の抵抗値を正確に測定可能としつつ、測定対象に含まれているインダクタンス成分などの純抵抗に対する影響が大きくなり、同期信号に対する交流信号の位相がずれて、両信号間の位相差がほぼ９０°になっている状態であっても、本来ゼロオームではない測定対象の純抵抗の抵抗値をゼロオームに近い値として誤測定する事態を確実に回避することができる。
また、請求項１記載の抵抗測定装置によれば、同期整流部の反転回路に対して作動電圧として供給される電源電圧のうちの予め規定された極性側の電源電圧の絶対値を規定値に規定することにより、特別な回路を追加することなく、同期整流信号の波形のうちの同期信号の前半の半周期および後半の半周期のうちの一方における波形についての振幅を規定値以下に制限して、本来ゼロオームではない測定対象の純抵抗の抵抗値をゼロオームに近い値として誤測定する事態を確実に回避することができる。
また、請求項２記載の抵抗測定装置によれば、反転回路、切替回路および平滑回路という同期整流部の基本構成に、交流信号および反転交流信号の少なくとも一方の信号についての予め規定された極性側の振幅を規定値以下に制限して出力する電圧制限回路を追加するという簡単な構成により、本来ゼロオームではない測定対象の純抵抗の抵抗値をゼロオームに近い値として誤測定する事態を確実に回避することができる。

また、請求項３記載の抵抗測定装置によれば、測定対象の抵抗値を表示する表示部をアナログメータで構成したことにより、簡易な構成で抵抗値を表示させることができる。

また、請求項４記載の抵抗測定装置によれば、同期整流電圧を電圧データに変換するＡ／Ｄ変換部と、電圧データで表される交流信号の電圧値と交流電流の電流値とに基づいて測定対象の純抵抗を算出して表示部に表示させる処理部を備えたことにより、表示部をＬＣＤなどのデジタル表示器で構成することができ、測定した抵抗値を確認の容易な数値で表示させることができる。

抵抗測定装置１の構成図である。交流信号Ｓ１が同期信号Ｓｔに同期しているときの抵抗測定装置１の動作を説明するためのタイミングチャートである。交流信号Ｓ１が同期信号Ｓｔに対してほぼ９０°進んでいるときの抵抗測定装置１の動作を説明するためのタイミングチャートである。同期整流信号Ｓｒｅの波形のうちの同期信号Ｓｔの前半の半周期における波形についての負極性の振幅を負電源電圧Ｖｄに制限する構成での抵抗測定装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。同期整流部４Ａの構成図である。同期整流部４Ｂの構成図である。同期整流部４Ｂを備えた抵抗測定装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。抵抗測定装置１Ａの構成図である。交流信号Ｓ１が同期信号Ｓｔに同期しているときの従来の抵抗測定装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。交流信号Ｓ１が同期信号Ｓｔに対してほぼ９０°進んでいるときの従来の抵抗測定装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。

以下、添付図面を参照して、抵抗測定装置の実施の形態について説明する。

抵抗測定装置１は、図１に示すように、電流供給部２、電圧検出部３、同期整流部４、Ａ／Ｄ変換部５、処理部６および表示部７を備え、測定対象８における純抵抗Ｒの抵抗値Ｒｘを一例として四端子法によって測定する。

電流供給部２は、予め規定された一定の電流値（既知）の交流電流Ｉ（つまり、交流定電流、本例では、振幅が一定の正弦波電流。以下では、交流定電流Ｉともいう。）を生成して、測定対象８に供給する。また、電流供給部２は、交流定電流Ｉと同一周波数で、かつ位相が一致した同期信号Ｓｔを生成して出力する。これにより、電流供給部２は、同期信号Ｓｔを出力する信号出力部としても機能する。電圧検出部３は、一例として、不図示の交流増幅回路で構成されて、交流定電流Ｉが供給されたときに測定対象８の両端間に発生する交流信号としての交流電圧Ｖを検出して出力する（本例では、交流信号Ｓ１として出力する）。

同期整流部４は、同期信号Ｓｔおよび交流信号Ｓ１を入力して、同期信号Ｓｔの半周期毎に交流信号Ｓ１を反転させて出力することによって同期整流信号Ｓｒｅを生成すると共に、生成された同期整流信号Ｓｒｅを平滑して同期整流電圧（直流電圧）Ｖｒを出力する。これにより、同期整流部４は、同期検波回路として機能する。

本例では一例として、同期整流部４は、反転回路１１、切替回路１２および平滑回路１３を備えて構成されている。反転回路１１は、一例として、入力抵抗１１ａを介して反転入力端子に交流信号Ｓ１が入力されると共に、非反転入力端子が基準電位（グランド電位）に接続されて、入力抵抗１１ａの抵抗値と帰還抵抗１１ｂの抵抗値とで規定される増幅率で交流信号Ｓ１を反転増幅して、反転交流信号Ｓ２として出力する演算増幅器１１ｃを備えて構成されている。本例では、入力抵抗１１ａの抵抗値と帰還抵抗１１ｂの抵抗値とが同一に規定されて、増幅率が１に規定されている。また、演算増幅器１１ｃに対して作動電圧として供給される正電源電圧（正極性側の電源電圧）Ｖｃおよび負電源電圧（負極性側の電源電圧）Ｖｄのうちのいずれか一方（この例では、正電源電圧Ｖｃ）の絶対値が、交流信号Ｓ１の最大振幅よりも高い値に規定され、かつ他方（この例では、負電源電圧Ｖｄ）の絶対値が、交流信号Ｓ１の最大振幅よりも低い規定値（Ｖｄ１）に規定されている。つまり、負電源電圧Ｖｄは、電圧値（−Ｖｄ１）に規定されている。

この構成により、反転回路１１は、図２，３に示すように、入力した交流信号Ｓ１の負側の波形については、等倍で反転増幅して反転交流信号Ｓ２の正側の波形として出力する。一方、反転回路１１は、入力した交流信号Ｓ１の正側の波形については、反転増幅して負極性の反転交流信号Ｓ２を生成する際に、絶対値が負電源電圧Ｖｄの絶対値（規定値Ｖｄ１）以上となる増幅動作が制限されている。このため、反転回路１１は、正極性側の波形が交流信号Ｓ１の負側の波形の反転波形となり、負極性側（予め規定された極性側）の波形の振幅が規定値（Ｖｄ１）以下に制限（リミット）された反転交流信号Ｓ２を生成して出力する。なお、負電源電圧Ｖｄが上記の電圧値（−Ｖｄ１）に規定されている反転回路１１では、出力される反転交流信号Ｓ２の負側の波形の振幅は、実際にはこの電圧値（−Ｖｄ１）の絶対値（つまり規定値（Ｖｄ１））よりも反転回路１１の構成によって定まる値だけ若干小さい値以下に制限されるが、本例では発明の理解を容易にするため、規定値（Ｖｄ１）以下に制限されるものとして説明する。

切替回路１２は、同期信号Ｓｔに同期して、入力端子ａに入力される交流信号Ｓ１と入力端子ｂに入力される反転交流信号Ｓ２とを、同期信号Ｓｔの半周期毎に交互に出力端子ｃから同期整流信号Ｓｒｅとして出力する。

以上の構成により、同期整流部４は、交流信号Ｓ１を同期信号Ｓｔの半周期毎に反転させると共に、同期信号Ｓｔの後半の半周期における波形についての負極性側（予め規定された極性側）の振幅を負電源電圧Ｖｄ（予め規定された定電圧の一例）以下に制限して、同期整流信号Ｓｒｅを出力する。

平滑回路１３は、一例としてローパスフィルタで構成されて、同期整流信号Ｓｒｅを平滑することにより、図１，２，３に示すように、同期整流電圧Ｖｒを出力する。この場合、同期整流電圧Ｖｒは、図２に示すように、交流信号Ｓ１が同期信号Ｓｔに同期しているときには、電流供給部２から測定対象８に交流定電流Ｉが供給される構成と相まって、測定対象８の純抵抗Ｒの抵抗値Ｒｘに比例した電圧となる。

Ａ／Ｄ変換部５は、同期整流電圧Ｖｒを入力すると共に、その電圧値の絶対値を示す電圧データＤｖ（測定対象８の両端間に発生する交流電圧Ｖを示すデータでもある）に変換して、処理部６に出力する。処理部６は、ＣＰＵおよびメモリ（いずれも図示せず）を備えて構成されて、電圧データＤｖに基づいて測定対象８の純抵抗Ｒの抵抗値Ｒｘを算出する。また、処理部６は、算出した純抵抗Ｒの抵抗値Ｒｘを表示部７に表示させる。本例では一例として、表示部７は、数値表示可能なＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などのデジタル表示器で構成されている。このため、処理部６は、純抵抗Ｒの抵抗値Ｒｘを示す数値を表示部７の画面上に表示させる。

次に、抵抗測定装置１の動作について、図面を参照して説明する。

この抵抗測定装置１では、電流供給部２が、測定対象８に対して交流定電流Ｉを供給すると共に、同期信号Ｓｔを生成して同期整流部４の切替回路１２に出力する。この状態において、電圧検出部３が、測定対象８の両端間に発生する交流電圧Ｖを検出して、交流信号Ｓ１として出力する。

同期整流部４では、反転回路１１の演算増幅器１１ｃが、上記したように負電源電圧Ｖｄの絶対値が交流信号Ｓ１の最大振幅よりも低い電圧に規定された状態で、交流信号Ｓ１を反転増幅することにより、正極性側の波形が、交流信号Ｓ１の負極性側の波形の反転波形となり、負極性側の波形が、負電源電圧Ｖｄで制限された交流信号Ｓ１の正極性側の波形の反転波形となる反転交流信号Ｓ２を生成して出力する（図２，３参照）。

切替回路１２は、同期信号Ｓｔに同期して入力端子ａと入力端子ｂとを出力端子ｃに交互に接続することにより、入力端子ａに入力される交流信号Ｓ１と入力端子ｂに入力される反転交流信号Ｓ２とを、同期信号Ｓｔの半周期毎に交互に出力端子ｃから同期整流信号Ｓｒｅとして出力する。本例では一例として、切替回路１２は、図２，３に示すように、同期信号ＳｔがＨｉｇｈレベル（同期信号Ｓｔの前半の半周期）Ｔ１のときには、交流信号Ｓ１を同期整流信号Ｓｒｅとして出力し、Ｌｏｗレベル（同期信号Ｓｔの後半の半周期）Ｔ２のときには、反転交流信号Ｓ２を同期整流信号Ｓｒｅとして出力する。また、平滑回路１３は、この同期整流信号Ｓｒｅを平滑して、同期整流電圧Ｖｒを出力する。次いで、Ａ／Ｄ変換部５が、この同期整流電圧Ｖｒを電圧データＤｖに変換し、処理部６が、この電圧データＤｖに基づいて純抵抗Ｒの抵抗値Ｒｘを算出して、表示部７に表示させる。

この場合、本例では、反転回路１１から出力される反転交流信号Ｓ２は、負極性側の波形の振幅が負電源電圧Ｖｄの絶対値（規定値Ｖｄ１）で制限されているが、測定対象８に含まれているインダクタンス成分が純抵抗Ｒに比べて十分に小さい（インダクタンス成分の影響が極めて小さい）ときには、図２に示すように、交流信号Ｓ１が同期信号Ｓｔに同期する（つまり、交流信号Ｓ１および同期信号Ｓｔの位相が一致している。位相差がゼロとなっている）状態となっている。これにより、切替回路１２から出力される同期整流信号Ｓｒｅは、交流信号Ｓ１および反転交流信号Ｓ２の正側の波形のみが交互に同期整流信号Ｓｒｅとして出力される（交流信号Ｓ１を全波整流したときと同じ波形の信号として出力される）。このため、同期整流部４から出力される同期整流電圧Ｖｒは、測定対象８についての純抵抗Ｒの抵抗値Ｒｘに比例した電圧となる。したがって、表示部７に表示されている抵抗値Ｒｘを確認することにより、測定対象８の抵抗値Ｒｘを正確に測定することが可能となる。

一方、測定対象８に含まれているインダクタンス成分の純抵抗Ｒに対する影響が大きくなり、例えば、図３に示すように、交流信号Ｓ１が同期信号Ｓｔに対してほぼ９０°進んだ状態のときには、同期整流電圧Ｖｒは測定対象８についての純抵抗Ｒの抵抗値Ｒｘに比例した電圧とはならないため、測定対象８の抵抗値Ｒｘを正確に測定することはできない。しかしながら、この状態であっても、本例では、反転交流信号Ｓ２の負極性側の波形の振幅が規定値Ｖｄ１に制限されているため（つまり、反転交流信号Ｓ２の負極性側の波形の最小値が電圧値−Ｖｄ１に制限されているため）、切替回路１２から出力される同期整流信号Ｓｒｅは、その波形のうちの同期信号Ｓｔの後半の半周期Ｔ２における波形（同期信号ＳｔがＬｏｗレベルのときの波形）についての予め規定された極性（負極性）での振幅だけが規定値Ｖｄ１以下に制限された状態となる。

これにより、同期整流信号Ｓｒｅは、同期信号Ｓｔの一周期のうちの前半の半周期Ｔ１においては、正側部分Ａ１の積分値と負側部分Ａ２の積分値（斜線を付した部分を参照）とがほぼ同じになるものの、後半の半周期Ｔ２においては、正側部分Ａ３の積分値と負側部分Ａ４の積分値（斜線を付した部分を参照）とが相違する状態（正側部分Ａ３の積分値＞負側部分Ａ４の積分値）となる。このため、同期整流部４の平滑回路１３から出力される同期整流電圧Ｖｒは、正側部分Ａ３の積分値から負側部分Ａ４の積分値を減算した値を２で除した値となることから、図３に示すように、ゼロボルトでない電圧として出力される。したがって、この抵抗測定装置１では、測定対象８に含まれているインダクタンス成分の純抵抗Ｒに対する影響が大きいときには、測定対象８の純抵抗Ｒの抵抗値Ｒｘについて正確には測定できないものの、本来ゼロオームではない測定対象８の純抵抗Ｒの抵抗値Ｒｘがインダクタンス成分の影響を受けてゼロオームに近い値として測定される事態が回避されている。

このように、この抵抗測定装置１では、同期整流部４が、同期整流信号Ｓｒｅの波形のうちの同期信号Ｓｔの後半の半周期Ｔ２における波形についての予め規定された極性（本例では負極性）の振幅を規定値Ｖｄ１（負電源電圧Ｖｄの絶対値）以下に制限する。

したがって、この抵抗測定装置１によれば、測定対象８に含まれているインダクタンス成分が純抵抗Ｒに比べて十分に小さく、交流信号Ｓ１が同期信号Ｓｔにほぼ同期した状態となっているときには、測定対象８の抵抗値Ｒｘを正確に測定可能としつつ、測定対象８に含まれているインダクタンス成分の純抵抗Ｒに対する影響が大きくなり、同期信号Ｓｔに対する交流信号Ｓ１の位相がずれて、両信号Ｓｔ，Ｓ１間の位相差がほぼ９０°になっている状態であっても、本来ゼロオームではない測定対象８の純抵抗Ｒの抵抗値Ｒｘをゼロオームに近い値として誤測定する事態を確実に回避することができる。

また、この抵抗測定装置１によれば、同期整流部４の反転回路１１（具体的には、反転回路１１の演算増幅器１１ｃ）に対して作動電圧として供給される正電源電圧Ｖｃおよび負電源電圧Ｖｄのうちの、上記した予め規定された極性（本例では負極性）の電源電圧（つまり、負電源電圧）Ｖｄの絶対値を交流信号Ｓ１の最大振幅よりも小さい値に規定することにより、特別な回路を追加することなく、同期整流信号Ｓｒｅの波形のうちの同期信号Ｓｔの後半の半周期Ｔ２における波形についての負極性側（予め規定された極性）の振幅を規定値Ｖｄ１以下に制限することができる。

また、この抵抗測定装置１によれば、同期整流電圧Ｖｒを電圧データＤｖに変換するＡ／Ｄ変換部５と、電圧データＤｖに基づいて測定対象８の純抵抗Ｒの抵抗値Ｒｘを算出して表示部７に表示させる処理部６とを備えたことにより、表示部７をＬＣＤなどのデジタル表示器で構成することができ、測定した抵抗値Ｒｘを確認の容易な数値で表示させることができる。

なお、上記の抵抗測定装置１では、反転回路１１を電圧検出部３と切替回路１２の入力端子ｂとの間に配設することで、同期整流信号Ｓｒｅの波形のうちの同期信号Ｓｔの後半の半周期Ｔ２における波形についての負極性の振幅を規定値Ｖｄ１（負電源電圧Ｖｄの絶対値）以下に制限する構成を採用しているが、図示はしないが、この構成に代えて、電圧検出部３と切替回路１２の入力端子ａとの間に増幅率が１倍の非反転回路を配設して、この非反転回路に対して作動電圧として供給される正電源電圧および負電源電圧のうちの、上記した予め規定された極性（本例では負極性）の電源電圧（つまり、負電源電圧Ｖｄ）の絶対値を交流信号Ｓ１の最大振幅よりも低い値（例えば規定値Ｖｄ１）に規定することにより、図４に示すように、同期整流信号Ｓｒｅの波形のうちの同期信号Ｓｔの前半の半周期Ｔ１における波形についての負極性の振幅を規定値Ｖｄ１（負電源電圧Ｖｄの絶対値）以下に制限する構成を採用することもでき、この構成によっても、両信号Ｓｔ，Ｓ１間の位相差がほぼ９０°になっている状態であっても、本来ゼロオームではない測定対象８の純抵抗Ｒの抵抗値Ｒｘをゼロオームに近い値として誤測定する事態を確実に回避することができる。なお、以下の説明において、上記した抵抗測定装置１の構成要素と同一の機能を有するものについては同一の符号を付して重複した説明を省略する。

また、上記の例では、反転回路１１や非反転回路に供給される正電源電圧Ｖｃおよび負電源電圧Ｖｄのうちの、上記した予め規定された極性（本例では負極性）の電源電圧（負電源電圧Ｖｄ）の絶対値を交流信号Ｓ１の最大振幅よりも小さい規定値（本例ではＶｄ１）に規定することにより、同期整流信号Ｓｒｅの波形のうちの同期信号Ｓｔの前半の半周期Ｔ１または後半の半周期Ｔ２における波形についての予め規定された極性（負極性）の振幅を規定値Ｖｄ１以下に制限する構成を採用しているが、図５に示す同期整流部４Ａのように、反転回路１１に供給される負電源電圧Ｖｄの絶対値を正電源電圧Ｖｃの絶対値と同じように交流信号Ｓ１の最大振幅よりも高い値（一例として、正電源電圧Ｖｃの絶対値｜Ｖｃ｜と同じ値。つまり、負電源電圧Ｖｄ＝−｜Ｖｃ｜）に規定して、反転回路１１から反転交流信号Ｓ２を交流信号Ｓ１の反転信号としてそのまま出力させつつ、この反転交流信号Ｓ２における上記の予め規定された極性（負極性）の振幅を電圧制限回路１４を用いて規定値Ｖａ以下に制限する構成（つまり、反転交流信号Ｓ２の負極性側の波形が電圧値−Ｖａを超えて低下しないように制限する構成）を採用することもできる。

この電圧制限回路１４は、一例として、図５に示すように、反転回路１１の出力（演算増幅器１１ｃの出力端子）と切替回路１２の入力端子ｂとの間に直列に接続された抵抗１４ａ、入力端子ｂにカソード端子が接続されたダイオード１４ｂ、およびダイオード１４ｂのアノード端子と基準電位（グランド電位）との間に高電位側が基準電位に接続された状態で配設された定電圧源１４ｃ（電圧値Ｖａ）を備えている。ここで、電圧値Ｖａは、交流信号Ｓ１の最大振幅よりも小さい値に規定されている。

この構成により、この電圧制限回路１４は、ダイオード１４ｂの順方向電圧を無視すれば、反転交流信号Ｓ２における正極性側の波形についてはそのまま出力し、負極性側の波形については、その振幅を規定値Ｖａ以下に制限して出力することが可能となっている。このため、反転交流信号Ｓ２に代えて、この電圧制限回路１４から出力される新たな反転交流信号Ｓ２ａ（図２，３参照）を切替回路１２の入力端子ｂに入力することで、この同期整流部４Ａを備えた抵抗測定装置１によれば、電圧制限回路１４の分だけ回路部品が増加するものの比較的簡単な回路構成により、反転回路１１に供給される負電源電圧Ｖｄの絶対値を交流信号Ｓ１の最大振幅よりも小さい規定値Ｖｄ１に規定する上記の構成と同様にして、同期整流信号Ｓｒｅの波形のうちの同期信号Ｓｔの後半の半周期Ｔ２における波形についての負極性の振幅を規定値Ｖａ以下に制限することができる。したがって、この抵抗測定装置１によれば、反転回路１１、切替回路１２および平滑回路１３という同期整流部４Ａの基本構成に電圧制限回路１４を追加するという簡単な構成で、両信号Ｓｔ，Ｓ１間の位相差がほぼ９０°になっている状態であっても、本来ゼロオームではない測定対象８の純抵抗Ｒの抵抗値Ｒｘをゼロオームに近い値として誤測定する事態を確実に回避することができる。

また、この電圧制限回路１４を反転交流信号Ｓ２側に配設する構成に代えて、図示はしないが、交流信号Ｓ１側、つまり、図５における切替回路１２の入力端子ａの前段に配設することもできる。この構成では、電圧検出部３と切替回路１２の入力端子ａとの間に非反転回路（負電源電圧Ｖｄの絶対値を交流信号Ｓ１の最大振幅よりも小さい値に規定した非反転回路）を配設した上記の構成と同様にして、電圧制限回路１４が、入力した交流信号Ｓ１の正極性側の波形についてはそのまま出力し、交流信号Ｓ１の負極性側の波形については、その振幅を規定値Ｖａ以下に制限して出力する。したがって、この構成によれば、図４に示すように、同期整流信号Ｓｒｅの波形のうちの同期信号Ｓｔの前半の半周期Ｔ１における波形についての負極性側の振幅を規定値Ｖａ以下に制限できるため、上記した構成の作用効果と同様の作用効果を奏することができる。

また、上記の例では、同期整流信号Ｓｒｅの波形のうちの同期信号Ｓｔの前半の半周期Ｔ１における波形、または後半の半周期Ｔ２における波形のうちの一方の半周期における波形についての負極性側の振幅を規定値（Ｖｄ１またはＶａ）以下に制限する構成を採用しているが、同期整流信号Ｓｒｅの波形のうちの同期信号Ｓｔの前半および後半の各半周期Ｔ１，Ｔ２における波形についての負極性側の振幅を共に規定値（Ｖｄ１またはＶａ）以下に制限する構成を採用することもできる。

この構成は、例えば、図１に示す同期整流部４の構成においては、この構成に加えて、上記したように切替回路１２の入力端子ａの前段に上記の非反転回路を追加することで実現することができる。また、図５に示す構成においては、この構成に加えて、上記したように切替回路１２の入力端子ａの前段に別の電圧制限回路１４を追加することで実現することができる。また、他の例として、図６に示す同期整流部４Ｂのように、切替回路１２の後段に電圧制限回路１４を配設することでも実現することができる。

このように、同期整流信号Ｓｒｅの波形のうちの同期信号Ｓｔの前半および後半の各半周期Ｔ１，Ｔ２における波形についての負極性側の振幅を規定値（Ｖｄ１またはＶａ）以下にそれぞれ制限する構成を採用することにより、同期信号Ｓｔの前半および後半のうちの一方の半周期（Ｔ１またはＴ２）における波形についての負極性側の振幅のみをこの定電圧以下に制限する構成と比較して、図７に示すように、負側部分の積分値をさらに減少させることができるため、同期整流部４Ｂが、同期信号Ｓｔおよび交流信号Ｓ１間の位相差がほぼ９０°になっている状態での同期整流電圧Ｖｒをより高い電圧で出力することができる。したがって、この構成によれば、本来ゼロオームではない測定対象８の純抵抗Ｒの抵抗値Ｒｘをゼロオームに近い値として誤測定する事態をより一層確実に回避することができる。

また、上記の例では、電流供給部２が信号出力部としても機能して、同期信号Ｓｔを出力する構成を採用しているが、この機能を電流供給部２から削除して、同期信号Ｓｔを出力する信号出力部を電流供給部２とは別個に配設する構成を採用することもできる。また、電流供給部２が予め規定された一定の電流値（既知）の交流定電流Ｉを生成して測定対象８に供給し、処理部６が測定対象８の両端間に発生する交流電圧Ｖの電圧値を示す電圧データＤｖに基づいて測定対象８の純抵抗Ｒの抵抗値Ｒｘを算出する構成を採用しているが、この構成に代えて、電流供給部２が未知の電流値の交流電流を生成して測定対象８に供給し、この交流電流の電流値を別途設けた電流計で測定し、処理部６が、この電流計で測定された電流値と、上記の電圧データＤｖに基づいて測定対象８の純抵抗Ｒの抵抗値Ｒｘを算出する構成を採用することもできる。

また、上記の例では、同期整流部４内で生成される同期整流信号Ｓｒｅの波形のうちの同期信号Ｓｔの前半および／または後半の半周期（Ｔ１および／またはＴ２）における波形についての予め規定された極性（負極性）側の振幅を、この極性側の交流信号Ｓ１の最大振幅よりも小さい規定値（Ｖｄ１またはＶａ）に制限する構成を採用しているが、図示はしないが、反転回路１１の正極性の電源電圧（つまり、正電源電圧）Ｖｃの絶対値を交流信号Ｓ１の振幅よりも小さい値（Ｖｃ１）に規定する構成や、電圧制限回路１４におけるダイオード１４ｂおよび定電圧源１４ｃ（電圧Ｖａ）の極性を反対にして接続する構成を採用することにより、同期整流部４内で生成される同期整流信号Ｓｒｅの波形のうちの同期信号Ｓｔの前半および／または後半の半周期（Ｔ１および／またはＴ２）における波形についての予め規定された極性（正極性）側の振幅を予め規定された規定値（Ｖｃ１またはＶａ）以下に制限する構成を採用することもできる。

また、上記の抵抗測定装置１では、同期整流電圧ＶｒをＡ／Ｄ変換部５で電圧データＤｖに変換し、処理部６がこの電圧データＤｖに基づいて測定対象８の純抵抗Ｒの抵抗値Ｒｘを算出して、ＬＣＤなどで構成された表示部７に表示させる構成を採用しているが、アナログメータで表示部７を構成することにより、図８に示す抵抗測定装置１Ａのように、同期整流部４に表示部７を直接接続して、Ａ／Ｄ変換部５および処理部６を省いた簡易な構成とすることもできる。この場合、アナログメータとは、可動コイル型電圧計や可動鉄片型電圧計などのように、目盛が表示されている表示パネル上において指針が入力電圧に応じた角度だけ回動する電圧計をいうものとする。なお、抵抗測定装置１Ａについては、抵抗測定装置１と同一の構成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においても、同期整流部４から出力される同期整流電圧Ｖｒは、図２に示すように、交流信号Ｓ１が同期信号Ｓｔに同期しているときには、電流供給部２から測定対象８に交流定電流Ｉが供給される構成と相まって、測定対象８の純抵抗Ｒの抵抗値Ｒｘに比例した電圧となることから、測定対象８の純抵抗Ｒの抵抗値Ｒｘがアナログメータで構成された表示部７に表示される（指針で指し示される）ため、測定対象８の純抵抗Ｒの抵抗値Ｒｘを測定することができる。

また、測定対象８に含まれているインダクタンス成分の純抵抗Ｒに対する影響が大きくなり、同期信号Ｓｔに対する交流信号Ｓ１の位相がずれて、両信号Ｓｔ，Ｓ１間の位相差がほぼ９０°になっている状態であっても、図３に示すように、同期整流電圧Ｖｒはゼロボルトでない電圧として出力されることから、アナログメータで構成された表示部７はゼロオームを指し示すことはない。したがって、この抵抗測定装置１Ａにおいても、測定対象８に含まれているインダクタンス成分の純抵抗Ｒに対する影響が大きいときには、測定対象８の純抵抗Ｒの抵抗値Ｒｘについて正確には測定できないものの、本来ゼロオームではない測定対象８の純抵抗Ｒの抵抗値Ｒｘがインダクタンス成分の影響を受けてゼロオームに近い値として測定される事態を回避することができる。

また、この抵抗測定装置１Ａにおいても、同期整流部４に代えて、同期整流部４Ａ，４Ｂなどの上記した他の構成の同期整流部を使用してもよいのは勿論である。

１，１Ａ抵抗測定装置
２電流供給部
３電圧検出部
４同期整流部
５Ａ／Ｄ変換部
６処理部
８測定対象
１３平滑回路
１４電圧制限回路
Ｉ交流定電流
Ｒ純抵抗
Ｓ１交流信号
Ｓ２反転交流信号
Ｓｒｅ同期整流信号
Ｓｔ同期信号
Ｖａ，Ｖｃ１，Ｖｄ１規定値
Ｖｒ同期整流電圧

Claims

測定対象に交流電流を供給する電流供給部と、
前記交流電流と同一周波数で、かつ位相が一致した同期信号を出力する信号出力部と、
前記交流電流が前記測定対象に流れているときに当該測定対象の両端間に発生する交流信号を検出して出力する電圧検出部と、
前記同期信号および前記交流信号を入力して、当該同期信号の半周期毎に当該交流信号を反転させて出力することによって同期整流信号を生成すると共に、当該同期整流信号を平滑して同期整流電圧として出力する同期整流部と、
前記同期整流電圧に基づいて前記測定対象の純抵抗を表示する表示部とを備え、前記同期整流部は、前記同期整流信号の波形のうちの前記同期信号の前半の半周期および後半の半周期のうちの少なくとも一方における波形についての予め規定された極性側の振幅を当該極性側の交流信号の最大振幅よりも小さい規定値以下に制限する抵抗測定装置であって、
前記同期整流部は、入力した前記交流信号を反転して反転交流信号として出力する反転回路と、入力した当該交流信号および当該反転交流信号を前記同期信号の半周期毎に交互に出力することによって前記同期整流信号を生成する切替回路と、当該同期整流信号を平滑して前記同期整流電圧を生成する平滑回路とを備え、前記反転回路における前記予め規定された極性側の電源電圧の絶対値が前記規定値に規定されている抵抗測定装置。
測定対象に交流電流を供給する電流供給部と、
前記交流電流と同一周波数で、かつ位相が一致した同期信号を出力する信号出力部と、
前記交流電流が前記測定対象に流れているときに当該測定対象の両端間に発生する交流信号を検出して出力する電圧検出部と、
前記同期信号および前記交流信号を入力して、当該同期信号の半周期毎に当該交流信号を反転させて出力することによって同期整流信号を生成すると共に、当該同期整流信号を平滑して同期整流電圧として出力する同期整流部と、
前記同期整流電圧に基づいて前記測定対象の純抵抗を表示する表示部とを備え、前記同期整流部は、前記同期整流信号の波形のうちの前記同期信号の前半の半周期および後半の半周期のうちの少なくとも一方における波形についての予め規定された極性側の振幅を当該極性側の交流信号の最大振幅よりも小さい規定値以下に制限する抵抗測定装置であって、
前記同期整流部は、入力した前記交流信号を反転して反転交流信号として出力する反転回路と、当該交流信号および当該反転交流信号の少なくとも一方の信号についての前記予め規定された極性側の振幅を前記規定値以下に制限して出力する電圧制限回路と、当該電圧制限回路から出力された前記一方の信号、並びに前記交流信号および前記反転交流信号のうちの他方を前記同期信号の半周期毎に交互に出力することによって前記同期整流信号を生成する切替回路と、当該同期整流信号を平滑して前記同期整流電圧を生成する平滑回路とを備えている抵抗測定装置。
前記表示部は、目盛が表示された表示パネル上において前記同期整流電圧に基づいて指針を駆動して前記純抵抗を指し示すアナログメータで構成されている請求項１または２記載の抵抗測定装置。
前記同期整流電圧を電圧データに変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記電圧データで表される前記交流信号の電圧値と前記交流電流の電流値とに基づいて前記測定対象の純抵抗を算出すると共に、当該算出した純抵抗を前記表示部に表示させる処理部とを備えている請求項１または２記載の抵抗測定装置。