JP6304956B2 - 抵抗測定装置および抵抗測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、接地抵抗などの測定対象の抵抗値を測定する抵抗測定装置および抵抗測定方法に関するものである。

この種の抵抗測定装置および抵抗測定方法として、下記の特許文献１に開示された抵抗測定装置（接地抵抗測定装置）および抵抗測定方法が知られている。この抵抗測定装置は、信号発生部と、同期検波測定部（ロックインアンプ部）と、演算部と、表示部とを備えている。また、接地電極と電流補助電極とに接続されて、信号発生部から接地電極と電流補助電極との間に交流信号を印加して電流を流すための電流出力端子と、電流プローブに接続される注入電流測定端子と、電位補助電極と接地電極とに接続される電極間電位差測定端子とを備えている。ここで、電極間電位差測定端子には、高入力インピーダンスとするためのアンプが接続されている。

同期検波測定部は、信号発信部から出力される交流信号を位相基準信号として同期検波を行い、接地電極に流れる電流（注入電流測定端子から入力される電流）の振幅および位相差と、接地電極と電位補助電極との間の電位差（電極間電位差測定端子から入力される電圧）の振幅および位相差とを測定する。

演算部は、同期検波測定部で測定された接地電極に流れる電流と、接地電極と電位補助電極との間の電位差との比をベクトル量として求め、求めた値の実数成分を接地抵抗として出力する。表示部は演算部の演算結果を表示する。

この場合、同期検波測定部において、接地電極に流れる電流の振幅および位相差を検出するためには、位相基準信号とする上記の交流信号と同位相の第１基準信号で接地電極に流れる電流を同期検波して、図６に示すように、この電流Ｉについての交流信号と同位相の成分（同相成分。つまり、実数成分）Ｉｒｅを検出すると共に、上記の交流信号と位相が９０°異なる第２基準信号で接地電極に流れる電流を同期検波して、この電流についての交流信号と位相差が９０°異なる９０°の成分（虚数成分）Ｉｉｍを検出する必要がある。これにより、これらの各成分Ｉｒｅ，Ｉｉｍから、この電流Ｉの振幅｜Ｉ｜（＝√（Ｉｒｅ^２＋Ｉｉｍ^２））および位相差θｉ（＝ｔａｎ^−１（Ｉｉｍ／Ｉｒｅ））を算出することができるが、このようにして同相成分Ｉｒｅ、および同相成分Ｉｒｅと位相が９０°異なる成分Ｉｉｍを検出するためには、通常、同期検波回路が２つ必要になる（抵抗測定方法としては、２つの同期検波処理が必要になる）。

同様にして、同期検波測定部において、接地電極と電位補助電極との間の電位差の振幅および位相差を検出するためには、上記の第１基準信号でこの電位差を同期検波して、図６に示すように、この電位差Ｖについての交流信号と同位相の成分（同相成分。つまり、実数成分）Ｖｒｅを検出すると共に、上記の第２基準信号でこの電位差Ｖを同期検波して、この電位差Ｖについての交流信号と位相差が９０°異なる９０°の成分（虚数成分）Ｖｉｍを検出する必要がある。これにより、これらの各成分Ｖｒｅ，Ｖｉｍから、この電位差Ｖの振幅｜Ｖ｜（＝√（Ｖｒｅ^２＋Ｖｉｍ^２））および位相差θｖ（＝ｔａｎ^−１（Ｖｉｍ／Ｖｒｅ））を算出することができるが、このようにして同相成分Ｖｒｅ、および同相成分Ｖｒｅと位相が９０°異なる成分Ｖｉｍを検出するためには、通常、２つの同期検波回路が必要になる（抵抗測定方法としては、２つの同期検波処理が必要になる）。

なお、接地抵抗は、上記のようにして算出した各値に基づいて、下記式で示されるＲｘとして算出することができる。
Ｒｘ＝｜Ｖ｜／｜Ｉ｜×ｃｏｓ（θｖ−θｉ）

特開平１１−２６５０号公報（第３−５頁、第１−４図）

ところが、上記の抵抗測定装置および抵抗測定方法には、以下のような解決すべき課題が存在している。すなわち、この抵抗測定装置および抵抗測定方法では、上記したように、測定対象（接地電極）に流れる電流の振幅および位相差を検出するために２つの同期検波回路が必要になると共に、測定対象に発生する電圧（接地電極と電位補助電極との間の電位差）の振幅および位相差を検出するために２つの同期検波回路が必要になることから合計で４つの同期検波回路が必要になる。したがって、この抵抗測定装置には、装置を構成する回路の規模が大きいという解決すべき課題が存在している。また、この抵抗測定装置で実施される抵抗測定方法には、４つの同期検波を実行する必要があるため、処理工程が多いという解決すべき課題が存在している。

本発明は、かかる課題を解決すべくなされたものであり、回路の規模を削減し得る抵抗測定装置、および処理工程をより簡略化し得る抵抗測定方法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、交流測定電圧の印加によって測定対象に流れる交流測定電流を検出して当該交流測定電流と同位相の交流検出電圧に変換すると共に当該交流検出電圧を前記交流測定電圧と同位相の第１基準信号および当該交流測定電圧との位相差が９０°の第２基準信号で同期検波することにより前記交流測定電流についての振幅および当該交流測定電流についての前記交流測定電圧との間の第１位相差を検出する電流検出部と、前記交流測定電圧の位相に対して前記第１位相差の分だけ位相をずらした第３基準信号を生成する基準信号生成部と、前記交流測定電流が流れることによって前記測定対象の両端間に発生する両端間電圧を前記第３基準信号で同期検波することにより当該両端間電圧についての当該第３基準信号と同位相の信号成分を検出する電圧検出部と、前記電流検出部で検出された前記交流測定電流についての振幅と前記電圧検出部で検出された前記両端間電圧についての前記同位相の信号成分とに基づいて前記測定対象の抵抗値を算出する算出部とを備えている。

また、請求項２記載の抵抗測定装置は、交流測定電圧の印加によって測定対象に流れる交流測定電流を検出して当該交流測定電流と逆位相の交流検出電圧に変換すると共に当該交流検出電圧を前記交流測定電圧との位相差が１８０°の第４基準信号および当該交流測定電圧との位相差が２７０°の第５基準信号で同期検波することにより前記交流測定電流についての振幅および当該交流測定電流についての前記交流測定電圧との間の第１位相差を検出する電流検出部と、前記交流測定電圧の位相に対して前記第１位相差の分だけ位相をずらした第３基準信号を生成する基準信号生成部と、前記交流測定電流が流れることによって前記測定対象の両端間に発生する両端間電圧を前記第３基準信号で同期検波することにより当該両端間電圧についての当該第３基準信号と同位相の信号成分を検出する電圧検出部と、前記電流検出部で検出された前記交流測定電流についての振幅と前記電圧検出部で検出された前記両端間電圧についての前記同位相の信号成分とに基づいて前記測定対象の抵抗値を算出する算出部とを備えている。

また、請求項３記載の抵抗測定装置は、交流測定電圧の印加によって測定対象に流れる交流測定電流を検出して当該交流測定電流と同位相の交流検出電圧に変換すると共に当該交流検出電圧を前記交流測定電圧との位相差が１８０°の第４基準信号および当該交流測定電圧との位相差が２７０°の第５基準信号で同期検波することにより前記交流測定電流についての実数成分および虚数成分を検出し、当該実数成分および当該虚数成分に基づいて算出した位相差から１８０°を減算して当該交流測定電流についての前記交流測定電圧との間の第１位相差を検出すると共に当該実数成分および当該虚数成分に基づいて当該交流測定電流についての振幅を検出する電流検出部と、前記交流測定電圧の位相に対して前記第１位相差の分だけ位相をずらした第３基準信号を生成する基準信号生成部と、前記交流測定電流が流れることによって前記測定対象の両端間に発生する両端間電圧を前記第３基準信号で同期検波することにより当該両端間電圧についての当該第３基準信号と同位相の信号成分を検出する電圧検出部と、前記電流検出部で検出された前記交流測定電流についての振幅と前記電圧検出部で検出された前記両端間電圧についての前記同位相の信号成分とに基づいて前記測定対象の抵抗値を算出する算出部とを備えている。

また、請求項４記載の抵抗測定装置は、交流測定電圧の印加によって測定対象に流れる交流測定電流を検出して当該交流測定電流と逆位相の交流検出電圧に変換すると共に当該交流検出電圧を前記交流測定電圧と同位相の第１基準信号および当該交流測定電圧との位相差が９０°の第２基準信号で同期検波することにより前記交流測定電流についての実数成分および虚数成分を検出し、当該実数成分および当該虚数成分に基づいて算出した位相差から１８０°を減算して当該交流測定電流についての前記交流測定電圧との間の第１位相差を検出すると共に当該実数成分および当該虚数成分に基づいて当該交流測定電流についての振幅を検出する電流検出部と、前記交流測定電圧の位相に対して前記第１位相差の分だけ位相をずらした第３基準信号を生成する基準信号生成部と、前記交流測定電流が流れることによって前記測定対象の両端間に発生する両端間電圧を前記第３基準信号で同期検波することにより当該両端間電圧についての当該第３基準信号と同位相の信号成分を検出する電圧検出部と、前記電流検出部で検出された前記交流測定電流についての振幅と前記電圧検出部で検出された前記両端間電圧についての前記同位相の信号成分とに基づいて前記測定対象の抵抗値を算出する算出部とを備えている。

また、請求項５記載の抵抗測定方法は、交流測定電圧の印加によって測定対象に流れる交流測定電流を検出して当該交流測定電流と同位相の交流検出電圧に変換すると共に当該交流検出電圧を前記交流測定電圧と同位相の第１基準信号および当該交流測定電圧との位相差が９０°の第２基準信号で同期検波することにより前記交流測定電流についての振幅および当該交流測定電流についての前記交流測定電圧との間の第１位相差を検出し、前記交流測定電圧の位相に対して前記第１位相差の分だけ位相をずらした第３基準信号を生成し、前記交流測定電流が流れることによって前記測定対象の両端間に発生する両端間電圧を前記第３基準信号で同期検波することにより当該両端間電圧についての当該第３基準信号と同位相の信号成分を検出し、前記電流検出部で検出された前記交流測定電流についての振幅と前記電圧検出部で検出された前記両端間電圧についての前記同位相の信号成分とに基づいて前記測定対象の抵抗値を算出する。

また、請求項６記載の抵抗測定方法は、交流測定電圧の印加によって測定対象に流れる交流測定電流を検出して当該交流測定電流と逆位相の交流検出電圧に変換すると共に当該交流検出電圧を前記交流測定電圧との位相差が１８０°の第４基準信号および当該交流測定電圧との位相差が２７０°の第５基準信号で同期検波することにより前記交流測定電流についての振幅および当該交流測定電流についての前記交流測定電圧との間の第１位相差を検出し、前記交流測定電圧の位相に対して前記第１位相差の分だけ位相をずらした第３基準信号を生成し、前記交流測定電流が流れることによって前記測定対象の両端間に発生する両端間電圧を前記第３基準信号で同期検波することにより当該両端間電圧についての当該第３基準信号と同位相の信号成分を検出し、前記電流検出部で検出された前記交流測定電流についての振幅と前記電圧検出部で検出された前記両端間電圧についての前記同位相の信号成分とに基づいて前記測定対象の抵抗値を算出する。

また、請求項７記載の抵抗測定方法は、交流測定電圧の印加によって測定対象に流れる交流測定電流を検出して当該交流測定電流と同位相の交流検出電圧に変換すると共に当該交流検出電圧を前記交流測定電圧との位相差が１８０°の第４基準信号および当該交流測定電圧との位相差が２７０°の第５基準信号で同期検波することにより前記交流測定電流についての実数成分および虚数成分を検出し、当該実数成分および当該虚数成分に基づいて算出した位相差から１８０°を減算して当該交流測定電流についての前記交流測定電圧との間の第１位相差を検出すると共に当該実数成分および当該虚数成分に基づいて当該交流測定電流についての振幅を検出し、前記交流測定電圧の位相に対して前記第１位相差の分だけ位相をずらした第３基準信号を生成し、前記交流測定電流が流れることによって前記測定対象の両端間に発生する両端間電圧を前記第３基準信号で同期検波することにより当該両端間電圧についての当該第３基準信号と同位相の信号成分を検出し、前記電流検出部で検出された前記交流測定電流についての振幅と前記電圧検出部で検出された前記両端間電圧についての前記同位相の信号成分とに基づいて前記測定対象の抵抗値を算出する。

また、請求項８記載の抵抗測定方法は、交流測定電圧の印加によって測定対象に流れる交流測定電流を検出して当該交流測定電流と逆位相の交流検出電圧に変換すると共に当該交流検出電圧を前記交流測定電圧と同位相の第１基準信号および当該交流測定電圧との位相差が９０°の第２基準信号で同期検波することにより前記交流測定電流についての実数成分および虚数成分を検出し、当該実数成分および当該虚数成分に基づいて算出した位相差から１８０°を減算して当該交流測定電流についての前記交流測定電圧との間の第１位相差を検出すると共に当該実数成分および当該虚数成分に基づいて当該交流測定電流についての振幅を検出し、前記交流測定電圧の位相に対して前記第１位相差の分だけ位相をずらした第３基準信号を生成し、前記交流測定電流が流れることによって前記測定対象の両端間に発生する両端間電圧を前記第３基準信号で同期検波することにより当該両端間電圧についての当該第３基準信号と同位相の信号成分を検出し、前記電流検出部で検出された前記交流測定電流についての振幅と前記電圧検出部で検出された前記両端間電圧についての前記同位相の信号成分とに基づいて前記測定対象の抵抗値を算出する。

請求項１から４のいずれかに記載の抵抗測定装置および請求項５から８のいずれかに２記載の抵抗測定方法によれば、電圧検出部において、１つの第３基準信号を用いた同期検波を実行するだけでよいため、従来の２つの基準信号（位相基準信号）を用いた同期検波を実行する抵抗測定装置および抵抗測定方法とは異なり、この抵抗測定装置では、電圧検出部を構成する同期検波回路が１つで済む分だけ、回路の規模を削減することができ、抵抗測定方法では、同期検波処理の工程が１つで済む分だけ、処理工程を簡略化することができる。

抵抗測定装置１の構成図である。 抵抗測定装置１の動作を説明するための交流測定電流Ｉについてのベクトル図である。 抵抗測定装置１の動作を説明するための交流測定電流Ｉおよび両端間電圧Ｖについてのベクトル図である。 電流電圧変換部３の一の回路例を示す構成図である。 電流電圧変換部３の他の回路例を示す構成図である。 従来の抵抗測定装置の動作を説明するための電流Ｉおよび電位差Ｖについてのベクトル図である。

以下、抵抗測定装置および抵抗測定方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

最初に、抵抗測定装置１の構成について、図１を参照して説明する。

抵抗測定装置１は、図１に示すように、一例として、電圧源２、電流電圧変換部３、第１同期検波部４、第２同期検波部５、第３同期検波部６、信号切替部７、第１Ａ／Ｄ変換部８、第２Ａ／Ｄ変換部９、処理部１０および出力部１１を備え、測定対象（例えば、接地抵抗）１２の抵抗値Ｒｘを測定可能に構成されている。

電圧源２は、処理部１０によって制御されることにより、交流測定電圧Ｖａｃを生成すると共に、生成した交流測定電圧Ｖａｃを出力端子２ａから測定対象１２に出力する。本例では一例として、電圧源２は、処理部１０から出力される同期信号Ｓｓ１（第１基準信号）に基づいて、同期信号Ｓｓ１と同じ周波数で、かつ同じ位相の交流測定電圧Ｖａｃを生成して出力する。

電流電圧変換部３は、測定対象１２に直列に接続された状態で、電圧源２の出力端子２ａと基準電位（本例ではグランド電位Ｇ）との間に接続されている。この構成により、電圧源２から出力された交流測定電圧Ｖａｃは、測定対象１２および電流電圧変換部３の直列回路に印加される。また、電流電圧変換部３は、測定対象１２を基準として基準電位側に配設されることにより、交流測定電圧Ｖａｃの印加によって測定対象１２および電流電圧変換部３を流れる交流測定電流Ｉを検出する。また、電流電圧変換部３は、検出した交流測定電流Ｉを、交流測定電流Ｉの電流値に比例して電圧値が変化すると共に、交流測定電流Ｉと同じ位相の交流検出電圧Ｖｉに変換して出力する。

また、電流電圧変換部３は、例えば、図４に示すように、電流検出抵抗３ａと、その両端間に発生する電圧を検出して出力するアンプ（非反転アンプ）３ｂとで構成することにより、交流測定電流Ｉと同じ位相の交流検出電圧Ｖｉを出力する。また、電流電圧変換部３は、例えば、図４の構成においてアンプ３ｂとして反転アンプを使用する構成を採用したり、また、図５に示すように、帰還回路として抵抗３ｃが反転入力端子に接続されると共に、非反転入力端子が基準電位（本例ではグランド電位Ｇ）に接続された演算増幅器３ｄを使用する構成を採用することにより、交流測定電流Ｉと逆位相の交流検出電圧Ｖｉを出力する。この例では、電流電圧変換部３は、例えば上記の図４に示す構成を採用して、交流測定電流Ｉと同じ位相の交流検出電圧Ｖｉを出力するものとする。

第１同期検波部４（以下では、「同期検波部４」ともいう）は、交流検出電圧Ｖｉおよび同期信号Ｓｓ１を入力すると共に、交流検出電圧Ｖｉを同期信号Ｓｓ１で同期検波することにより、交流検出電圧Ｖｉについての同期信号Ｓｓ１と同位相の信号成分を検出して出力する。この場合、交流検出電圧Ｖｉは、上記したように、その電圧値が交流測定電流Ｉの電流値に比例して変化すると共に、交流測定電流Ｉと同じ位相の電圧信号であるため、交流測定電流Ｉを表す電圧信号である。したがって、図２に示すように、この同期検波部４で検出される上記の信号成分は、この交流測定電流Ｉの実数成分Ｉｒｅを表していることから、以下では、「実数成分Ｉｒｅ」ともいう。

第２同期検波部５（以下では、「同期検波部５」ともいう）は、交流検出電圧Ｖｉおよび同期信号Ｓｓ２（第２基準信号）を入力すると共に、交流検出電圧Ｖｉを同期信号Ｓｓ２で同期検波することにより、交流検出電圧Ｖｉについての同期信号Ｓｓ２と同位相の信号成分を検出して出力する。この場合、同期信号Ｓｓ２は、後述するように同期信号Ｓｓ１に対して位相が９０°異なる信号である。このため、同期検波部５から出力される交流検出電圧Ｖｉについての同期信号Ｓｓ２と同位相の信号成分は、図２に示すように、この交流測定電流Ｉの虚数成分Ｉｉｍを表していることから、以下では、「虚数成分Ｉｉｍ」ともいう。

第３同期検波部６（以下では、「同期検波部６」ともいう）は、測定対象１２に交流測定電流Ｉが流れることによって測定対象１２の両端間に発生する両端間電圧Ｖ、および同期信号Ｓｓ３（第３基準信号）を入力すると共に、両端間電圧Ｖを同期信号Ｓｓ３で同期検波することにより、両端間電圧Ｖについての同期信号Ｓｓ３と同位相の信号成分を検出して出力する。この場合、図２に示すように交流測定電流Ｉについての同期信号Ｓｓ１を基準としたときの位相差（第１位相差）をθｉとした場合、同期信号Ｓｓ３は、後述するように、同期信号Ｓｓ１からこの位相差θｉだけ位相がずれた信号として生成される。つまり、同期信号Ｓｓ３は、交流測定電流Ｉと同位相の信号として生成される。

このため、同期検波部６から出力される両端間電圧Ｖについての同期信号Ｓｓ３と同位相の信号成分は、図３に示すように、破線で示す複素平面の実軸および虚軸を、原点Ｏを中心として、位相差θｉ分だけ回転させた実線で示す複素平面での両端間電圧Ｖの実数成分Ｖｒｅ’を表している（以下では、「実数成分Ｖｒｅ’」ともいう）。

信号切替部７は、同期検波部４から出力される実数成分Ｉｒｅ、同期検波部５から出力される虚数成分Ｉｉｍ、および処理部１０から出力される切替信号Ｓｓｗを入力すると共に、切替信号Ｓｓｗに基づいて実数成分Ｉｒｅと虚数成分Ｉｉｍとを切り替えて交互に出力する。本例では一例として、信号切替部７は、切替信号Ｓｓｗの１周期毎に、実数成分Ｉｒｅと虚数成分Ｉｉｍとを切り替えて交互に出力する。なお、後述するように、切替信号Ｓｓｗは、その周期が交流測定電圧Ｖａｃの周期よりも十分に短い一定の時間に規定されている。

第１Ａ／Ｄ変換部８（以下では、「Ａ／Ｄ変換部８」ともいう）は、信号切替部７から交互に出力される実数成分Ｉｒｅおよび虚数成分Ｉｉｍを、切替信号Ｓｓｗと同じ周期のサンプリングクロックでサンプリングすることにより、交流測定電流Ｉの実数成分Ｉｒｅについての瞬時値を示す実数成分データＤｉｒｅ、および交流測定電流Ｉの虚数成分Ｉｉｍについての瞬時値を示す虚数成分データＤｉｉｍに変換して出力する。

第２Ａ／Ｄ変換部９（以下では、「Ａ／Ｄ変換部９」ともいう）は、同期検波部６から出力される実数成分Ｖｒｅ’を、一例としてＡ／Ｄ変換部８と同じサンプリングクロックでサンプリングすることにより、両端間電圧Ｖの実数成分Ｖｒｅ’についての瞬時値を示す実数成分データＤｖｒｅに変換して出力する。

処理部１０は、一例としてＣＰＵおよびメモリ（いずれも図示せず）を備えて構成されて、第１同期信号生成処理（具体的には、同期信号Ｓｓ１，Ｓｓ２および切替信号Ｓｓｗを生成して出力する処理）、電流算出処理（交流測定電流Ｉの振幅｜Ｉ｜および位相差θｉを算出する処理）、第２同期信号生成処理（具体的には同期信号Ｓｓ３を生成して出力する処理）、電圧算出処理（両端間電圧Ｖの実効値を算出する処理）、抵抗算出処理（測定対象１２の抵抗値Ｒｘを算出する処理）、および出力処理を実行する。

出力部１１は、一例として、液晶ディスプレイなどの表示装置で構成されて、処理部１０で算出された抵抗値Ｒｘを画面上に表示する。なお、出力部１１は、表示装置に代えて、外部装置とデータ通信を行うインターフェース装置で構成して、この外部装置に抵抗値Ｒｘを出力する構成を採用することもできる。

以上の構成の抵抗測定装置１では、上記したように、電流電圧変換部３、各同期検波部４，５、信号切替部７、Ａ／Ｄ変換部８および処理部１０により、交流測定電圧Ｖａｃの印加によって測定対象１２に流れる交流測定電流Ｉを検出してこの交流測定電流Ｉと同位相の交流検出電圧Ｖｉに変換すると共にこの交流検出電圧Ｖｉを交流測定電圧Ｖａｃと同位相の同期信号Ｓｓ１および交流測定電圧Ｖａｃとの位相差が９０°の同期信号Ｓｓ２で同期検波することにより、交流測定電流Ｉについての振幅｜Ｉ｜および交流測定電流Ｉについての交流測定電圧Ｖａｃとの間の位相差θｉを検出する電流検出部ＩＤＥＴが構成される。

また、抵抗測定装置１では、上記したように、第２同期信号生成処理を実行する処理部１０が、交流測定電圧Ｖａｃの位相に対して位相差θｉの分だけ位相をずらした同期信号Ｓｓ３を生成する基準信号生成部として機能すると共に、電流検出部ＩＤＥＴで検出された交流測定電流Ｉについての振幅｜Ｉ｜と後述する電圧検出部ＶＤＥＴで検出された両端間電圧Ｖの実数成分Ｖｒｅ’とに基づいて測定対象１２の抵抗値Ｒｘを算出する算出部として機能する。

また、抵抗測定装置１では、上記したように、同期検波部６、Ａ／Ｄ変換部９および処理部１０により、交流測定電流Ｉが流れることによって測定対象１２の両端間に発生する両端間電圧Ｖを同期信号Ｓｓ３で同期検波することにより両端間電圧Ｖの実数成分Ｖｒｅ’を検出する電圧検出部ＶＤＥＴが構成される。

次に、抵抗測定装置１による測定対象１２の抵抗値Ｒｘの測定動作について、抵抗測定方法と共に図面を参照して説明する。なお、抵抗測定装置１には、図１に示す状態で測定対象１２が予め接続されているものとする。

抵抗値Ｒｘの測定に際して、抵抗測定装置１では、処理部１０が、まず、第１同期信号生成処理を実行する。この第１同期信号生成処理では、処理部１０は、予め規定された一定の周波数（例えば、商用周波数）の同期信号Ｓｓ１を生成すると共に、この同期信号Ｓｓ１に対して位相が９０°異なる同期信号Ｓｓ２を生成する。また、処理部１０は、予め規定された一定の周波数（例えば、数十ｋＨｚ）の切替信号Ｓｓｗを生成する。また、処理部１０は、生成した同期信号Ｓｓ１を電圧源２および同期検波部４に出力し、生成した同期信号Ｓｓ２を同期検波部５に出力し、かつ生成した切替信号Ｓｓｗを信号切替部７に出力する。また、処理部１０は、例えば切替信号Ｓｓｗを各Ａ／Ｄ変換部８，９にサンプリングクロックとして出力する。

これにより、電圧源２は、この同期信号Ｓｓ１に基づいて、同期信号Ｓｓ１と同じ周波数で、かつ同じ位相の電圧信号である交流測定電圧Ｖａｃを生成して、測定対象１２に出力する。また、この電圧源２による測定対象１２への交流測定電圧Ｖａｃの出力（印加）により、測定対象１２および電流電圧変換部３には、交流測定電流Ｉが流れる。

一方、電流検出部ＩＤＥＴでは、まず、電流電圧変換部３が、この交流測定電流Ｉを検出すると共に、交流検出電圧Ｖｉに変換して各同期検波部４，５に出力する。次いで、同期検波部４が、交流検出電圧Ｖｉを同期信号Ｓｓ１で同期検波することにより、交流測定電流Ｉの実数成分Ｉｒｅを信号切替部７に出力すると共に、同期検波部５が、交流検出電圧Ｖｉを同期信号Ｓｓ２で同期検波することにより、交流測定電流Ｉの虚数成分Ｉｉｍを信号切替部７に出力する。

続いて、信号切替部７が、同期検波部４から出力される実数成分Ｉｒｅと、同期検波部５から出力される虚数成分Ｉｉｍとを切替信号Ｓｓｗの１周期毎に切り替えて交互にＡ／Ｄ変換部８に出力する。また、Ａ／Ｄ変換部８は、信号切替部７から交互に出力される実数成分Ｉｒｅおよび虚数成分Ｉｉｍを、サンプリングクロック（本例では切替信号Ｓｓｗ）でサンプリングすることにより、交流測定電流Ｉの実数成分Ｉｒｅについての瞬時値を示す実数成分データＤｉｒｅ、および交流測定電流Ｉの虚数成分Ｉｉｍについての瞬時値を示す虚数成分データＤｉｉｍに変換して処理部１０に出力する。

次いで、電流算出処理を実行する。この電流算出処理では、処理部１０は、Ａ／Ｄ変換部８から取得した実数成分データＤｉｒｅおよび虚数成分データＤｉｉｍに基づいて、交流測定電流Ｉの振幅｜Ｉ｜および位相差θｉを算出する。

具体的には、処理部１０は、取得した実数成分データＤｉｒｅから交流測定電流Ｉの実数成分Ｉｒｅを算出すると共に、取得した虚数成分データＤｉｉｍから交流測定電流Ｉの虚数成分Ｉｉｍを算出して、下記の式（１），（２）に代入することにより、図２に示す交流測定電流Ｉの振幅｜Ｉ｜および位相差θｉを算出する。
振幅｜Ｉ｜（＝√（Ｉｒｅ^２＋Ｉｉｍ^２）） ・・・・・ （１）
位相差θｉ（＝ｔａｎ^−１（Ｉｉｍ／Ｉｒｅ）） ・・・ （２）

続いて、処理部１０は、第２同期信号生成処理を実行する。この第２同期信号生成処理では、処理部１０は、基準信号生成部として機能して、交流測定電圧Ｖａｃの位相（同期信号Ｓｓ１と同位相）に対して、算出した位相差θｉの分だけ位相をずらした同期信号Ｓｓ３を生成して、同期検波部６に出力する。

これにより、同期検波部６は、交流測定電流Ｉが測定対象１２に流れることによって測定対象１２の両端間に発生する両端間電圧Ｖを入力すると共に、この両端間電圧Ｖを同期信号Ｓｓ３で同期検波することにより、図３に示す両端間電圧Ｖの実数成分Ｖｒｅ’を検出して、Ａ／Ｄ変換部９に出力する。また、Ａ／Ｄ変換部９は、この実数成分Ｖｒｅ’を、サンプリングクロック（本例では切替信号Ｓｓｗ）でサンプリングすることにより、両端間電圧Ｖの実数成分Ｖｒｅ’についての瞬時値を示す実数成分データＤｖｒｅに変換して処理部１０に出力する。

次いで、処理部１０は、電圧算出処理を実行する。この電圧算出処理では、処理部１０は、Ａ／Ｄ変換部９から取得した実数成分データＤｖｒｅに基づいて、両端間電圧Ｖの実数成分Ｖｒｅ’を算出する。

続いて、処理部１０は、抵抗算出処理を実行する。この抵抗算出処理では、処理部１０は、電流算出処理で算出した交流測定電流Ｉの振幅｜Ｉ｜と、電圧算出処理で算出した両端間電圧Ｖの実数成分Ｖｒｅ’とを、下記の式（３）に代入することにより、測定対象１２の抵抗値Ｒｘを算出する。
Ｒｘ＝｜Ｖｒｅ’｜／｜Ｉ｜ ・・・ （３）

以下、このＲｘを算出するための式の導出根拠について説明する。

従来の抵抗測定装置と同様にして、両端間電圧Ｖについても、交流測定電流Ｉと同じように同期信号Ｓｓ１および同期信号Ｓｓ２でそれぞれ同期検波して、両端間電圧Ｖの振幅｜Ｖ｜と位相差θｖを算出したときには、この振幅｜Ｖ｜と位相差θｖは、図３において破線で示す交流測定電流Ｉと同じ複素平面において、同図のように、長さが｜Ｖ｜でこの複素平面の実軸からの角度が位相差θｖのベクトルとして表される。この場合、測定対象１２の抵抗値Ｒｘは、背景技術で述べた通り、下記の式（４）で算出される。
Ｒｘ＝｜Ｖ｜／｜Ｉ｜×ｃｏｓ（θｖ−θｉ） ・・・ （４）

一方、図３において破線で示す複素平面の実軸および虚軸を、その原点Ｏを中心として、交流測定電流Ｉについての位相差θｉ分だけ回転させた実線で示す新たな複素平面（同図に示すように、）では、両端間電圧Ｖの実数成分Ｖｒｅ’は、下記の式（５）で算出される。
｜Ｖｒｅ’｜＝｜Ｖ｜×ｃｏｓ（θｖ−θｉ） ・・・ （５）

したがって、上記の式（５）を上記の式（４）に代入することにより、上記した式（３）が導出される。

最後に、処理部１０は、出力処理を実行して、算出した抵抗値Ｒｘを出力部１１の画面上に表示させる。以上により、測定対象１２の抵抗値Ｒｘについての測定が完了する。

このように、この抵抗測定装置１および抵抗測定方法では、電流検出部ＩＤＥＴが、交流測定電圧Ｖａｃの印加によって測定対象１２に流れる交流測定電流Ｉを検出して交流測定電流Ｉと同位相の交流検出電圧Ｖｉに変換すると共に交流検出電圧Ｖｉを交流測定電圧Ｖａｃと同位相の同期信号Ｓｓ１および交流測定電圧Ｖａｃとの位相差が９０°の同期信号Ｓｓ２で同期検波することにより交流測定電流Ｉについての振幅｜Ｉ｜および位相差θｉを検出し、基準信号生成部（上記の例では処理部１０）が、交流測定電圧Ｖａｃの位相に対して位相差θｉの分だけ位相をずらした同期信号Ｓｓ３を生成し、電圧検出部ＶＤＥＴが、交流測定電流Ｉが流れることによって測定対象１２の両端間に発生する両端間電圧Ｖを同期信号Ｓｓ３で同期検波することにより両端間電圧Ｖの実数成分Ｖｒｅ’を検出し、算出部（上記の例では処理部１０）が、交流測定電流Ｉについての振幅｜Ｉ｜と両端間電圧Ｖの実数成分Ｖｒｅ’とに基づいて上記式（３）から測定対象１２の抵抗値Ｒｘを算出する。

したがって、この抵抗測定装置１および抵抗測定方法によれば、電圧検出部ＶＤＥＴにおいて、１つの同期信号Ｓｓ３を用いた同期検波を実行するだけでよいため、従来の２つの同期信号（第１基準信号および第２基準信号）を用いた同期検波を実行する抵抗測定装置および抵抗測定方法とは異なり、この抵抗測定装置１では、電圧検出部ＶＤＥＴを構成する同期検波回路が１つで済む分だけ、回路の規模を削減することができ、抵抗測定方法では、同期検波処理の工程が１つで済む分だけ、処理工程を簡略化することができる。

なお、上記したように、抵抗測定装置１では、電流電圧変換部３として図４に示す構成に代えて図５に示す構成を採用することもできるが、このときの交流検出電圧Ｖｉは、図４に示す構成を採用したときの交流検出電圧Ｖｉに対して位相が反転した逆位相の信号（つまり、位相が１８０°ずれた信号）になる。したがって、この構成では、処理部１０は、同期信号Ｓｓ１との位相差（つまり、交流測定電圧Ｖａｃとの位相差）が１８０°の同期信号Ｓｓ４（第４基準信号）および同期信号Ｓｓ１との位相差（つまり、交流測定電圧Ｖａｃとの位相差）が２７０°の同期信号Ｓｓ５（第５基準信号）を生成すると共に、同期信号Ｓｓ１に代えて同期信号Ｓｓ４を同期検波部４に出力し、同期信号Ｓｓ２に代えて同期信号Ｓｓ５を同期検波部５に出力する。

これにより、同期検波部４は、交流検出電圧Ｖｉを同期信号Ｓｓ４で同期検波することで、同期信号Ｓｓ１を入力していたときと同様にして、交流測定電流Ｉの実数成分Ｉｒｅを信号切替部７に出力し、同期検波部５は、交流検出電圧Ｖｉを同期信号Ｓｓ５で同期検波することで、同期信号Ｓｓ２を入力していたときと同様にして、交流測定電流Ｉの虚数成分Ｉｉｍを出力する。したがって、処理部１０は、上記の位相差θｉを算出することができ、基準信号生成部として機能して、交流測定電圧Ｖａｃの位相（同期信号Ｓｓ１と同位相）に対して、算出した位相差θｉの分だけ位相をずらした同期信号Ｓｓ３を生成して、同期検波部６に出力することができる。

これにより、この構成を採用した抵抗測定装置１および抵抗測定方法においても、電流電圧変換部３が交流検出電圧Ｖｉに対して同位相の交流検出電圧Ｖｉを生成し、同期検波部４がこの交流検出電圧Ｖｉを同期信号Ｓｓ１で同期検波し、かつ同期検波部５がこの交流検出電圧Ｖｉを同期信号Ｓｓ２で同期検波する構成を採用したときと同様の効果を奏することができる。

また、電流電圧変換部３として図４に示す構成を採用した場合において、同期信号Ｓｓ１に代えて同期信号Ｓｓ４を同期検波部４に出力し、同期信号Ｓｓ２に代えて同期信号Ｓｓ５を同期検波部５に出力する構成を採用することもできる。この場合、同期検波部４から出力される実数成分Ｉｒｅの極性は、交流測定電流Ｉと同位相の交流検出電圧Ｖｉを同期信号Ｓｓ１で同期検波したときとは逆の極性になり、かつ同期検波部５から出力される虚数成分Ｉｉｍの極性も、交流測定電流Ｉと同位相の交流検出電圧Ｖｉを同期信号Ｓｓ２で同期検波したときとは逆の極性になる。このため、実数成分Ｉｒｅを示す実数成分データＤｉｒｅおよび虚数成分Ｉｉｍを示す虚数成分データＤｉｉｍに基づいて処理部１０が算出する位相差は、上記の位相差θｉよりも１８０°だけ進んだ位相になる。このため、処理部１０は、この算出した位相差から１８０°を減算することにより、位相差θｉを算出する。したがって、処理部１０は、基準信号生成部として機能して、交流測定電圧Ｖａｃの位相（同期信号Ｓｓ１と同位相）に対して、算出した位相差θｉの分だけ位相をずらした同期信号Ｓｓ３を生成して、同期検波部６に出力することができる。

これにより、この構成を採用した抵抗測定装置１および抵抗測定方法においても、電流電圧変換部３が交流検出電圧Ｖｉに対して同位相の交流検出電圧Ｖｉを生成し、同期検波部４がこの交流検出電圧Ｖｉを同期信号Ｓｓ１で同期検波し、かつ同期検波部５がこの交流検出電圧Ｖｉを同期信号Ｓｓ２で同期検波する構成を採用したときと同様の効果を奏することができる。

また、電流電圧変換部３として図５に示す構成を採用した場合において、同期信号Ｓｓ１を同期検波部４に出力し、同期信号Ｓｓ２を同期検波部５に出力する構成を採用することもできる。この構成においても、同期検波部４から出力される実数成分Ｉｒｅの極性は、交流測定電流Ｉと同位相の交流検出電圧Ｖｉを同期信号Ｓｓ１で同期検波したときとは逆の極性になり、かつ同期検波部５から出力される虚数成分Ｉｉｍの極性も、交流測定電流Ｉと同位相の交流検出電圧Ｖｉを同期信号Ｓｓ２で同期検波したときとは逆の極性になる。このため、実数成分Ｉｒｅを示す実数成分データＤｉｒｅおよび虚数成分Ｉｉｍを示す虚数成分データＤｉｉｍに基づいて処理部１０が算出する位相差は、上記の位相差θｉよりも１８０°だけ進んだ位相になる。このため、処理部１０は、この算出した位相差から１８０°を減算することにより、位相差θｉを算出する。したがって、処理部１０は、基準信号生成部として機能して、交流測定電圧Ｖａｃの位相（同期信号Ｓｓ１と同位相）に対して、算出した位相差θｉの分だけ位相をずらした同期信号Ｓｓ３を生成して、同期検波部６に出力することができる。

これにより、この構成を採用した抵抗測定装置１および抵抗測定方法においても、電流電圧変換部３が交流検出電圧Ｖｉに対して同位相の交流検出電圧Ｖｉを生成し、同期検波部４がこの交流検出電圧Ｖｉを同期信号Ｓｓ１で同期検波し、かつ同期検波部５がこの交流検出電圧Ｖｉを同期信号Ｓｓ２で同期検波する構成を採用したときと同様の効果を奏することができる。

なお、上記の抵抗測定装置１では、同期信号Ｓｓ１，Ｓｓ２，Ｓｓ３をすべて処理部１０が生成する構成を採用しているが、同期信号Ｓｓ１，Ｓｓ２，Ｓｓ３の少なくとも１つを生成する信号生成部を処理部１０とは別体に設ける構成を採用することができる。例えば、電圧源２が交流測定電圧Ｖａｃと共にこの交流測定電圧Ｖａｃと同位相の同期信号Ｓｓ１を生成して、処理部１０および同期検波部４に出力する構成や、電圧源２が交流測定電圧Ｖａｃと共にこの交流測定電圧Ｖａｃと同位相の同期信号Ｓｓ１および位相が９０°異なる同期信号Ｓｓ２を生成して、処理部１０および同期検波部４，５に出力する構成を採用することもできる。また、交流測定電圧Ｖａｃの位相に対して位相差θｉの分だけ位相をずらした同期信号Ｓｓ３を生成する基準信号生成部をＤＳＰ（Digital Signal Processor）などで構成することもできる。

１ 抵抗測定装置
１０ 処理部
１２ 測定対象
Ｉ 交流測定電流
ＩＤＥＴ 電流検出部
Ｓｓ１，Ｓｓ２，Ｓｓ３，Ｓｓ４，Ｓｓ５ 同期信号
Ｖａｃ 交流測定電圧
ＶＤＥＴ 電圧検出部
Ｖｉ 交流検出電圧
θｉ 位相差

Claims (8)

1. 交流測定電圧の印加によって測定対象に流れる交流測定電流を検出して当該交流測定電流と同位相の交流検出電圧に変換すると共に当該交流検出電圧を前記交流測定電圧と同位相の第１基準信号および当該交流測定電圧との位相差が９０°の第２基準信号で同期検波することにより前記交流測定電流についての振幅および当該交流測定電流についての前記交流測定電圧との間の第１位相差を検出する電流検出部と、
   前記交流測定電圧の位相に対して前記第１位相差の分だけ位相をずらした第３基準信号を生成する基準信号生成部と、
   前記交流測定電流が流れることによって前記測定対象の両端間に発生する両端間電圧を前記第３基準信号で同期検波することにより当該両端間電圧についての当該第３基準信号と同位相の信号成分を検出する電圧検出部と、
   前記電流検出部で検出された前記交流測定電流についての振幅と前記電圧検出部で検出された前記両端間電圧についての前記同位相の信号成分とに基づいて前記測定対象の抵抗値を算出する算出部とを備えている抵抗測定装置。
2. 交流測定電圧の印加によって測定対象に流れる交流測定電流を検出して当該交流測定電流と逆位相の交流検出電圧に変換すると共に当該交流検出電圧を前記交流測定電圧との位相差が１８０°の第４基準信号および当該交流測定電圧との位相差が２７０°の第５基準信号で同期検波することにより前記交流測定電流についての振幅および当該交流測定電流についての前記交流測定電圧との間の第１位相差を検出する電流検出部と、
   前記交流測定電圧の位相に対して前記第１位相差の分だけ位相をずらした第３基準信号を生成する基準信号生成部と、
   前記交流測定電流が流れることによって前記測定対象の両端間に発生する両端間電圧を前記第３基準信号で同期検波することにより当該両端間電圧についての当該第３基準信号と同位相の信号成分を検出する電圧検出部と、
   前記電流検出部で検出された前記交流測定電流についての振幅と前記電圧検出部で検出された前記両端間電圧についての前記同位相の信号成分とに基づいて前記測定対象の抵抗値を算出する算出部とを備えている抵抗測定装置。
3. 交流測定電圧の印加によって測定対象に流れる交流測定電流を検出して当該交流測定電流と同位相の交流検出電圧に変換すると共に当該交流検出電圧を前記交流測定電圧との位相差が１８０°の第４基準信号および当該交流測定電圧との位相差が２７０°の第５基準信号で同期検波することにより前記交流測定電流についての実数成分および虚数成分を検出し、当該実数成分および当該虚数成分に基づいて算出した位相差から１８０°を減算して当該交流測定電流についての前記交流測定電圧との間の第１位相差を検出すると共に当該実数成分および当該虚数成分に基づいて当該交流測定電流についての振幅を検出する電流検出部と、
   前記交流測定電圧の位相に対して前記第１位相差の分だけ位相をずらした第３基準信号を生成する基準信号生成部と、
   前記交流測定電流が流れることによって前記測定対象の両端間に発生する両端間電圧を前記第３基準信号で同期検波することにより当該両端間電圧についての当該第３基準信号と同位相の信号成分を検出する電圧検出部と、
   前記電流検出部で検出された前記交流測定電流についての振幅と前記電圧検出部で検出された前記両端間電圧についての前記同位相の信号成分とに基づいて前記測定対象の抵抗値を算出する算出部とを備えている抵抗測定装置。
4. 交流測定電圧の印加によって測定対象に流れる交流測定電流を検出して当該交流測定電流と逆位相の交流検出電圧に変換すると共に当該交流検出電圧を前記交流測定電圧と同位相の第１基準信号および当該交流測定電圧との位相差が９０°の第２基準信号で同期検波することにより前記交流測定電流についての実数成分および虚数成分を検出し、当該実数成分および当該虚数成分に基づいて算出した位相差から１８０°を減算して当該交流測定電流についての前記交流測定電圧との間の第１位相差を検出すると共に当該実数成分および当該虚数成分に基づいて当該交流測定電流についての振幅を検出する電流検出部と、
   前記交流測定電圧の位相に対して前記第１位相差の分だけ位相をずらした第３基準信号を生成する基準信号生成部と、
   前記交流測定電流が流れることによって前記測定対象の両端間に発生する両端間電圧を前記第３基準信号で同期検波することにより当該両端間電圧についての当該第３基準信号と同位相の信号成分を検出する電圧検出部と、
   前記電流検出部で検出された前記交流測定電流についての振幅と前記電圧検出部で検出された前記両端間電圧についての前記同位相の信号成分とに基づいて前記測定対象の抵抗値を算出する算出部とを備えている抵抗測定装置。
5. 交流測定電圧の印加によって測定対象に流れる交流測定電流を検出して当該交流測定電流と同位相の交流検出電圧に変換すると共に当該交流検出電圧を前記交流測定電圧と同位相の第１基準信号および当該交流測定電圧との位相差が９０°の第２基準信号で同期検波することにより前記交流測定電流についての振幅および当該交流測定電流についての前記交流測定電圧との間の第１位相差を検出し、
   前記交流測定電圧の位相に対して前記第１位相差の分だけ位相をずらした第３基準信号を生成し、
   前記交流測定電流が流れることによって前記測定対象の両端間に発生する両端間電圧を前記第３基準信号で同期検波することにより当該両端間電圧についての当該第３基準信号と同位相の信号成分を検出し、
   前記電流検出部で検出された前記交流測定電流についての振幅と前記電圧検出部で検出された前記両端間電圧についての前記同位相の信号成分とに基づいて前記測定対象の抵抗値を算出する抵抗測定方法。
6. 交流測定電圧の印加によって測定対象に流れる交流測定電流を検出して当該交流測定電流と逆位相の交流検出電圧に変換すると共に当該交流検出電圧を前記交流測定電圧との位相差が１８０°の第４基準信号および当該交流測定電圧との位相差が２７０°の第５基準信号で同期検波することにより前記交流測定電流についての振幅および当該交流測定電流についての前記交流測定電圧との間の第１位相差を検出し、
   前記交流測定電圧の位相に対して前記第１位相差の分だけ位相をずらした第３基準信号を生成し、
   前記交流測定電流が流れることによって前記測定対象の両端間に発生する両端間電圧を前記第３基準信号で同期検波することにより当該両端間電圧についての当該第３基準信号と同位相の信号成分を検出し、
   前記電流検出部で検出された前記交流測定電流についての振幅と前記電圧検出部で検出された前記両端間電圧についての前記同位相の信号成分とに基づいて前記測定対象の抵抗値を算出する抵抗測定方法。
7. 交流測定電圧の印加によって測定対象に流れる交流測定電流を検出して当該交流測定電流と同位相の交流検出電圧に変換すると共に当該交流検出電圧を前記交流測定電圧との位相差が１８０°の第４基準信号および当該交流測定電圧との位相差が２７０°の第５基準信号で同期検波することにより前記交流測定電流についての実数成分および虚数成分を検出し、当該実数成分および当該虚数成分に基づいて算出した位相差から１８０°を減算して当該交流測定電流についての前記交流測定電圧との間の第１位相差を検出すると共に当該実数成分および当該虚数成分に基づいて当該交流測定電流についての振幅を検出し、
   前記交流測定電圧の位相に対して前記第１位相差の分だけ位相をずらした第３基準信号を生成し、
   前記交流測定電流が流れることによって前記測定対象の両端間に発生する両端間電圧を前記第３基準信号で同期検波することにより当該両端間電圧についての当該第３基準信号と同位相の信号成分を検出し、
   前記電流検出部で検出された前記交流測定電流についての振幅と前記電圧検出部で検出された前記両端間電圧についての前記同位相の信号成分とに基づいて前記測定対象の抵抗値を算出する抵抗測定方法。
8. 交流測定電圧の印加によって測定対象に流れる交流測定電流を検出して当該交流測定電流と逆位相の交流検出電圧に変換すると共に当該交流検出電圧を前記交流測定電圧と同位相の第１基準信号および当該交流測定電圧との位相差が９０°の第２基準信号で同期検波することにより前記交流測定電流についての実数成分および虚数成分を検出し、当該実数成分および当該虚数成分に基づいて算出した位相差から１８０°を減算して当該交流測定電流についての前記交流測定電圧との間の第１位相差を検出すると共に当該実数成分および当該虚数成分に基づいて当該交流測定電流についての振幅を検出し、
   前記交流測定電圧の位相に対して前記第１位相差の分だけ位相をずらした第３基準信号を生成し、
   前記交流測定電流が流れることによって前記測定対象の両端間に発生する両端間電圧を前記第３基準信号で同期検波することにより当該両端間電圧についての当該第３基準信号と同位相の信号成分を検出し、
   前記電流検出部で検出された前記交流測定電流についての振幅と前記電圧検出部で検出された前記両端間電圧についての前記同位相の信号成分とに基づいて前記測定対象の抵抗値を算出する抵抗測定方法。

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