JP6559540B2 - 測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数種類の測定レンジのうちから選択された測定レンジで測定対象の被測定量を測定可能に構成された測定装置に関するものである。

この種の測定装置は、測定対象の被測定量に応じて変化する測定電圧を選択された測定レンジで測定すると共にこの測定電圧を測定値に変換して出力する測定部を一般的に備えており、この測定部では、測定部を構成する増幅器（演算増幅器（オペアンプ））に存在するオフセット電圧や増幅器のゲイン（増幅率）が測定環境の変化に応じて変動する。このため、この種の測定装置では、下記の特許文献１に開示されている測定装置のように、測定値を補正するための補正値（校正値）を測定レンジ毎に取得して記憶部に記憶しておき、測定部で測定された測定値を、この測定値を測定した測定レンジに対応した補正値で補正して最終的な測定値（被測定量）とすることで、オフセット電圧やゲインの変動による影響を低減するようにしている。

また、この種の測定装置の中には、下記の特許文献２に開示されている測定装置のように、測定値の連続測定中にゼロ点の変動（オフセット電圧の変動）とゲインの変動の補正を自動的に行うようにしているものも存在している。この測定装置では、１種類の測定レンジを備えた構成の場合には、この測定レンジで測定部に測定させてゼロ点用の補正値として出力させるためのゼロ点用基準電圧（ゼロボルトの電圧）とこの測定レンジで測定部に測定させてゲイン用の補正値として出力させるためのゲイン用基準電圧とを出力する基準電圧源を設けて、測定部に対して測定値とこの２つの補正値とを切り替えながら出力させる。また、この２つの補正値については、取得の都度、記憶部に更新記憶させる。このようにしてこの測定装置では、測定値のためのゼロ点用およびゲイン用の各補正値を最新の状態に更新できるため、これらの補正値で補正して得られる最終的な測定値（被測定量）へのオフセット電圧やゲインの変動による影響を除去することが可能となっている。

一方、本願発明者は、特許文献２に開示された測定装置のこの技術を改良することで、複数種類の測定レンジを備えた構成においても、オフセット電圧やゲインの変動による影響を受けないで各測定レンジにおいて最終的な測定値（被測定量）を測定し得る測定装置を開発している。この測定装置は、ゼロ点用基準電圧とすべての測定レンジに個別に対応したゲイン用基準電圧とを出力する基準電圧源を備えており、測定部は、各測定レンジにおいてゼロ点用基準電圧と測定レンジに対応したゲイン用基準電圧とを測定することで、測定値と共に２つの補正値（ゼロ点用の補正値とゲイン用の補正値）を切り替えながら処理部に出力する。処理部は、このようにして出力される各補正値を記憶部に測定レンジ毎に更新記憶させる。したがって、この測定装置では、各測定レンジにおいて、更新記憶される最新の各補正値を用いて最終的な測定値（被測定量）を算出することが可能となっている。

特開２０１４−２２８５０３号公報（第３頁） 特許第３２４４２１２号公報（第１−４頁、第１−８図）

ところが、本願発明者が開発した上記の測定装置では、各測定レンジに対応したゲイン用基準電圧を出力させる基準電圧源が必須となっているが、より少ないゲイン用基準電圧ですべての測定レンジに対応するゲイン用の補正値を取得し得る構成の方がより好ましい。上記の特許文献２には、この構成を備えた測定装置について開示されている。しかしながら、この特許文献２に開示されたこの測定装置では、各補正値を使用して最終的な測定値（被測定量）を算出する際に、基準電圧だけでなくゲインも使用する構成となっている。したがって、この引用文献２に開示された測定装置には、基準電圧の種類を測定レンジの数よりも少なくでき、かつオフセット電圧の変動による影響について除去し得るものの、ゲインの変動による影響については除去することができない、つまり、最終的な測定値を正確に測定できないという解決すべき課題が存在している。

本発明は、かかる改善すべき課題に鑑みてなされたものであり、ゲイン用の補正値を取得するための基準電圧の種類を測定レンジの数よりも少なくしつつ、被測定量を正確に測定し得る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記載の測定装置は、ゲインがα倍（αは０を超え１を下回る定数）、１倍および１／α倍の少なくとも３つの測定レンジのうちから選択された１つの測定レンジで入力電圧を増幅する演算増幅器を有すると共に当該選択された測定レンジに対応する前記ゲインで増幅された前記入力電圧を測定して測定値を出力する測定部と、測定対象の被測定量を示す測定電圧、前記３つの測定レンジのすべてに適合する第１基準電圧、前記ゲインがα倍の前記測定レンジに適合する第２基準電圧および前記ゲインが１倍の前記測定レンジに適合する第３基準電圧を入力すると共にこれらのうちから選択された１つを前記入力電圧として出力するスイッチ部と、前記ゲインがα倍の前記測定レンジを前記選択された測定レンジとして前記測定部に前記入力電圧を測定させている状態において前記スイッチ部に対して前記第１基準電圧および前記第２基準電圧を出力させたときに前記測定部から出力される前記測定値を第１補正値および第２補正値として取得して更新する第１補正値更新処理、前記ゲインが１倍の前記測定レンジを前記選択された測定レンジとして前記測定部に前記入力電圧を測定させている状態において前記スイッチ部に対して前記第１基準電圧および前記第３基準電圧を出力させたときに前記測定部から出力される前記測定値を第３補正値および第４補正値として取得して更新する第２補正値更新処理、前記ゲインが１／α倍の前記測定レンジを前記選択された測定レンジとして前記測定部に前記入力電圧を測定させている状態において前記スイッチ部に対して前記第１基準電圧を出力させたときに前記測定部から出力される前記測定値を第５補正値として取得して更新する第３補正値更新処理、前記ゲインがα倍の前記測定レンジを前記選択された測定レンジとして前記測定部に前記入力電圧を測定させている状態において前記スイッチ部に対して前記測定電圧を出力させたときに前記測定部から出力される前記測定値には前記第１補正値および前記第２補正値を用いて補正して前記被測定量を算出し、前記ゲインが１倍の前記測定レンジを前記選択された測定レンジとして前記測定部に前記入力電圧を測定させている状態において前記スイッチ部に対して前記測定電圧を出力させたときに前記測定部から出力される前記測定値には前記第３補正値および前記第４補正値を用いて補正して前記被測定量を算出し、前記ゲインが１／α倍の前記測定レンジを前記選択された測定レンジとして前記測定部に前記入力電圧を測定させている状態において前記スイッチ部に対して前記測定電圧を出力させたときに前記測定部から出力される前記測定値には前記第１補正値から前記第５補正値のすべての補正値を用いて補正して前記被測定量を算出する測定処理を実行する処理部とを備えている。

請求項１記載の測定装置によれば、ゲイン用の補正値を取得するための基準電圧の種類を測定レンジの数よりも少なくしつつ、すべての測定レンジにおいて測定環境の変化の影響を受け難い状態で被測定量を正確に測定することができる。

測定装置１の構成を示す構成図である。 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。

以下、測定装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

まず、測定装置の一例である図１に示す測定装置１の構成について説明する。この測定装置１は、測定部２、処理部３、記憶部４および出力部５を備え、一対の入力端子６ａ，６ｂ間に入力される不図示の測定対象についての被測定量を示す測定電圧Ｖｉｎ（交流または直流電圧）に基づいて、この被測定量を測定する。この測定装置１では、入力端子６ｂがこの装置における基準電位（グランド）Ｇに規定されている部位に接続されているため、測定電圧Ｖｉｎは、この入力端子６ｂの電位（基準電位Ｇ）を基準として入力端子６ａに入力される。

この場合、測定装置１は、測定電圧Ｖｉｎが測定対象に流れる電流を電圧に変換した信号であるときには、この電流を被測定量として測定し、測定電圧Ｖｉｎが測定対象に生じている電圧を示す信号であるときには、この電圧を被測定量として測定する。また、測定装置１は、測定対象に流れる電流を電圧に変換した信号と、この電流が流れた際に測定対象の両端間に発生する電圧を示す信号とが測定電圧Ｖｉｎとして時分割で入力されるときには、測定対象に流れる電流と測定対象に発生する電圧とを被測定量として測定すると共に、測定した電流および電圧に基づいて算出される電力についても被測定量として測定する。本例では一例として、測定装置１は、測定対象に生じている電圧の電圧値Ｖｍを被測定量として測定する電圧測定装置であるものとし、一例として、測定電圧Ｖｉｎは電圧値Ｖｍと同じ電圧値の信号であるものとする。なお、測定電圧Ｖｉｎは、測定対象に生じている電圧を分圧して得られる信号であったり、測定対象に生じている電圧を昇圧して得られる信号であってもよいのは勿論である。

測定部２は、基準電圧出力部１１、第１スイッチ部（スイッチ部）１２、レンジアンプ１３、プリアンプ１４およびＡ／Ｄ変換部１５を備え、測定電圧Ｖｉｎを複数の測定レンジ（本例では一例として後述する３つの測定レンジＲａ，Ｒｂ，Ｒｃ（特に区別しないときには測定レンジＲともいう））のうちから選択（指定）された１つの測定レンジＲで測定して、この測定電圧Ｖｉｎの瞬時値を示す測定値（測定データ）Ｄｍを予め規定された周期Ｔ１（例えば、数百ミリ秒間隔）で処理部３に出力する。

基準電圧出力部１１は、一例として、測定レンジＲの数よりも少ない数のゲイン補正（ゲイン校正）用の基準電圧Ｖｒ（基準電位Ｇを基準とする電圧値が既知の電圧）と、オフセット補正（オフセット校正）用の１つの第１基準電圧としての基準電圧Ｖｒｚ（電圧値が基準電位Ｇと同電位（ゼロボルト）の電圧）とを出力する。本例では、後述するように、測定レンジＲの数が一例として、ゲインＧ１がα（０を超え１を下回る定数。０＜α＜１）の一例である０．１に規定されている１０Ｖの測定レンジＲａ、ゲインＧ１が１に規定されている１Ｖの測定レンジＲｂ、およびゲインＧ１が１／α（上記したαの逆数であるため、１を上回る定数）の一例である１０に規定されている０．１Ｖの測定レンジＲｃの３つであることから、基準電圧出力部１１は、測定レンジＲの数（３つ）よりも１つ少ない２つの基準電圧Ｖｒ、具体的には、１０Ｖの測定レンジＲａ用の第２基準電圧としての基準電圧Ｖｒａ（１０Ｖまたは１０Ｖよりも若干低い電圧。例えば９Ｖ）、および１Ｖの測定レンジＲｂ用の第３基準電圧としての基準電圧Ｖｒｂ（１Ｖまたは１Ｖよりも若干低い電圧。例えば０．９Ｖ）を出力する。

背景技術で説明した測定装置（本願発明者が開発した測定装置）では、上記の２つの測定レンジＲａ，Ｒｂ用の２つの基準電圧Ｖｒａ，Ｖｒｂに加えて、残りの０．１Ｖの測定レンジＲｃ用の基準電圧も必須となっているが、この測定レンジＲｃ用の基準電圧は０．１Ｖまたは０．１Ｖよりも若干低い電圧（例えば０．０９Ｖ）に規定する必要があり、このような低い電圧（例えば０．１Ｖ未満の電圧）を十分な精度で出力する構成を実現するためには高価な電子部品（分圧用の抵抗など）を使用することになって装置コストが上昇する。一方、この測定装置１では、コスト上昇の要因になるゲインが１を超える測定レンジ用の基準電圧を基準電圧出力部１１に出力させない構成のため、高価な電子部品の使用を回避すると共に、基準電圧Ｖｒの数を３つから２つ（基準電圧Ｖｒａ，Ｖｒｂ）に低減できて基準電圧出力部１１の構成を簡略化できることから、測定装置１全体のコストの上昇を回避可能となっている。

第１スイッチ部１２は、処理部３によってオン・オフ制御が行われる複数のスイッチ（本例では４つのスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４）を備えている。また、第１スイッチ部１２は、入力端子６ａおよび基準電圧出力部１１における不図示の出力端子（基準電圧Ｖｒａ，Ｖｒｂ，Ｖｒｚの各出力端子）と、レンジアンプ１３（の非反転入力端子）との間に配設されて、スイッチＳＷ１のみがオン状態に制御されることで測定電圧Ｖｉｎを入力電圧としてレンジアンプ１３に選択的に出力し、スイッチＳＷ２のみがオン状態に制御されることで基準電圧Ｖｒａを入力電圧としてレンジアンプ１３に選択的に出力し、スイッチＳＷ３のみがオン状態に制御されることで基準電圧Ｖｒｂを入力電圧としてレンジアンプ１３に選択的に出力し、スイッチＳＷ４のみがオン状態に制御されることで基準電圧Ｖｒｚを入力電圧としてレンジアンプ１３に選択的に出力する。

レンジアンプ１３は、一例として、オペアンプ（演算増幅器）１３ａ、ゲインＧ１を設定するための２つの抵抗１３ｂ，１３ｃ、および処理部３によってオン・オフ制御が行われる複数のスイッチ（本例では４つのスイッチＳＷ６，ＳＷ７，ＳＷ８，ＳＷ９）を有する第２スイッチ部１３ｄを備えている。オペアンプ１３ａは、その非反転入力端子が第１スイッチ部１２の各出力端子に接続されている。各抵抗１３ｂ，１３ｃは、抵抗１３ｂの他端と抵抗１３ｃの一端とが接続されることで互いに直列接続されている。また、抵抗１３ｂ，１３ｃの直列回路は、抵抗１３ｂの一端がオペアンプ１３ａの出力端子に接続され、抵抗１３ｃの他端が基準電位Ｇに規定されることで、オペアンプ１３ａの出力端子と測定部２における基準電位Ｇに規定された部位との間に配設されている。

また、第２スイッチ部１３ｄの各スイッチＳＷ６〜ＳＷ９は、スイッチＳＷ６がオペアンプ１３ａの出力端子と反転入力端子との間に接続され、スイッチＳＷ７が抵抗１３ｃの一端とオペアンプ１３ａの反転入力端子との間に接続され、スイッチＳＷ８がオペアンプ１３ａの出力端子とプリアンプ１４の入力端子との間に接続され、スイッチＳＷ９が抵抗１３ｃの一端とプリアンプ１４の入力端子との間に接続されている。

この構成により、レンジアンプ１３は、スイッチＳＷ７，ＳＷ８のみがオン状態に制御されることでゲインＧ１がＧ１ｃ（＝１／α。本例では１０）倍に設定（つまり、０．１Ｖの測定レンジＲｃに指定）され、スイッチＳＷ６，ＳＷ８のみがオン状態に制御されることでゲインＧ１がＧ１ｂ（＝１）倍に設定（つまり、１Ｖの測定レンジＲｂに指定）され、スイッチＳＷ６，ＳＷ９のみがオン状態に制御されることでゲインＧ１がＧ１ａ（＝α。本例では０．１）倍に設定（つまり、１０Ｖの測定レンジＲａに指定）されて、第１スイッチ部１２において選択されて第１スイッチ部１２から出力される選択電圧Ｖ１を入力電圧として、設定されたゲインＧ１で増幅して（指定された測定レンジＲで測定して）第１増幅電圧Ｖ２としてプリアンプ１４に出力する。

プリアンプ１４は、レンジアンプ１３から出力される第１増幅電圧Ｖ２を予め規定されたゲインＧ２で増幅して第２増幅電圧Ｖ３としてＡ／Ｄ変換部１５に出力する。このプリアンプ１４のゲインＧ２は、第２増幅電圧Ｖ３の電圧値をＡ／Ｄ変換部１５の入力定格電圧に適合した電圧値とし得るように規定されている。

Ａ／Ｄ変換部１５は、プリアンプ１４から出力される第２増幅電圧Ｖ３を、規定の周期Ｔ２（例えば、上記した周期Ｔ１の１／２）でサンプリングすることにより、第２増幅電圧Ｖ３の瞬時値を示す電圧データＤ１を生成して処理部３に出力する。本例では後述するように、処理部３が、スイッチＳＷ１のみをオン状態に制御して測定電圧Ｖｉｎをレンジアンプ１３に出力させるという第１スイッチ部１２に対する制御（後述する測定処理Ｐｍの実行期間中に行う制御）と、スイッチＳＷ１以外のいずれか１つのスイッチのみをオン状態に制御して１種類の基準電圧Ｖｒ（基準電圧Ｖｒａ，Ｖｒｂ，Ｖｒｚのいずれか１つ）を出力させるという第１スイッチ部１２に対する制御（後述する補正値更新処理Ｐｃの実行期間中に行う制御）とを周期Ｔ２で繰り返し実行する。

この構成により、測定部２は、測定電圧Ｖｉｎの瞬時値を示す電圧データＤ１を測定値Ｄｍとして周期Ｔ１で出力し、この測定値Ｄｍの出力タイミングと周期Ｔ２だけずれたタイミングで、基準電圧Ｖｒを示す電圧データＤ１を補正値Ｄｃとして周期Ｔ１で出力する。

処理部３は、例えばコンピュータで構成されて、測定部２から出力される測定値Ｄｍを、記憶部４に記憶されている各測定レンジＲで使用される個別の補正値Ｄｃ（各測定レンジＲに対応する補正値）のうちのこの測定値Ｄｍの測定に使用された測定レンジＲで使用される補正値Ｄｃで補正して測定電圧Ｖｉｎの電圧値Ｖｍを測定する測定処理Ｐｍ（図２参照）を実行する。

また、処理部３は、測定部２から出力される新たな補正値Ｄｃで、記憶部４に記憶されている各測定レンジＲで使用される個別の補正値Ｄｃのうちの測定部２においてこの新たな補正値Ｄｃの測定に使用された測定レンジＲで使用される補正値Ｄｃを更新する補正値更新処理Ｐｃを実行する。

この補正値Ｄｃとしては、オフセット補正用の基準電圧Ｖｒｚを示す電圧データＤ１が用いられる補正値Ｄｃと、ゲイン補正用の基準電圧Ｖｒａ，Ｖｒｂのうちのいずれかを示す電圧データＤ１が用いられる補正値Ｄｃとがあり、この２つを区別するため、前者を補正値Ｄｃｚとし、後者を補正値Ｄｃｒとする。また、測定レンジＲａで使用される補正値Ｄｃｚ，Ｄｃｒをそれぞれ第１補正値としての補正値Ｄｃｚａ，第２補正値としての補正値Ｄｃｒａとし、さらに補正値Ｄｃｚａを更新する補正値更新処理Ｐｃを第１補正値更新処理としての補正値更新処理Ｐｃｚａとし、補正値Ｄｃｒａを更新する補正値更新処理Ｐｃを同じく第１補正値更新処理としての補正値更新処理Ｐｃｒａとする。同様にして、測定レンジＲｂで使用される補正値Ｄｃｚ，Ｄｃｒをそれぞれ第３補正値としての補正値Ｄｃｚｂ，第４補正値としての補正値Ｄｃｒｂとし、さらに補正値Ｄｃｚｂを更新する補正値更新処理Ｐｃを第２補正値更新処理としての補正値更新処理Ｐｃｚｂとし、補正値Ｄｃｒｂを更新する補正値更新処理Ｐｃを同じく第２補正値更新処理としての補正値更新処理Ｐｃｒｂとする。また測定レンジＲｃで使用される補正値Ｄｃｚを第５補正値としての補正値Ｄｃｚｃとし、さらに補正値Ｄｃｚｃを更新する補正値更新処理Ｐｃを第３補正値更新処理としての補正値更新処理Ｐｃｚｃとする。なお、この測定装置１では、上記したように基準電圧出力部１１は測定レンジＲｃ用の基準電圧を出力しない構成のため、処理部３は、電圧データＤ１に基づいて測定レンジＲｃ固有のゲイン補正用の補正値Ｄｃｒを取得する処理は実行しない。処理部３は、後述するように、測定レンジＲｃで測定された測定値Ｄｍについては、補正値Ｄｃｚｃと共に他の測定レンジＲａ，Ｒｂについての各補正値Ｄｃｒａ，Ｄｃｚａ，Ｄｃｒｂ，Ｄｃｚｂを使用して補正して電圧値Ｖｍを測定する。

また、処理部３は、上記の測定処理Ｐｍおよび上記の各補正値更新処理Ｐｃの開始直後において、第１スイッチ部１２の各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４に対するオン・オフ制御を実行して、測定電圧Ｖｉｎおよび各基準電圧Ｖｒのうちの各処理Ｐｍ，Ｐｃにおいて使用する１つの電圧を選択して選択電圧Ｖ１としてレンジアンプ１３に出力させる。また、処理部３は、測定処理Ｐｍにおいて、算出した測定電圧Ｖｉｎの電圧値Ｖｍと各測定レンジＲの電圧範囲とに基づいて、次の測定処理Ｐｍにおいて電圧値Ｖｍを算出するのに適した１つの測定レンジＲ（測定部２に対して測定値Ｄｍを測定させるための１つの測定レンジ。この測定レンジを以下では第１測定レンジＲともいう）を選択すると共に、レンジアンプ１３の各スイッチＳＷ６〜ＳＷ９に対するオン・オフ制御（レンジアンプ１３についての測定レンジＲの選択）を実行してこの第１測定レンジＲに切り替えるレンジ切替処理Ｐｒ（図２参照）を実行する。

また、処理部３は、このようにして複数種類の測定レンジＲ（本例では３つの測定レンジＲａ，Ｒｂ，Ｒｃ）のうちの１つの測定レンジＲを測定部２に対して測定値Ｄｍを出力させる第１測定レンジＲとして選択したときには、この第１測定レンジＲでの測定処理Ｐｍにおいてこの測定値Ｄｍに基づいて算出される電圧値Ｖｍがこの第１測定レンジＲの電圧範囲内となっている限りは、測定処理Ｐｍの実行時には現在の第１測定レンジＲを変更することなく維持して、測定部２にこの第１測定レンジＲでの測定値Ｄｍを出力させて電圧値Ｖｍを算出（測定）する。一方、補正値更新処理Ｐｃについては、処理部３は、第１測定レンジＲを維持して測定部２にこの第１測定レンジＲでの補正値Ｄｃを新たに出力させて、この新たな補正値Ｄｃで、記憶部４に記憶されているこの第１測定レンジＲで使用される補正値Ｄｃを更新する補正値更新処理（メイン補正値更新処理ともいう）Ｐｃを主として実行しつつ、測定部２に対して複数種類の測定レンジＲ（本例では３つの測定レンジＲａ，Ｒｂ，Ｒｃ）のうちの第１測定レンジＲ以外の第２測定レンジＲで補正値Ｄｃを出力させて（つまり、測定部２に対して第１測定レンジＲを一時的に第２測定レンジＲに切り替えさせると共にこの第２測定レンジＲに対応した基準電圧Ｖｒに一時的に切り替えさせることで、第２測定レンジＲでの補正値Ｄｃを出力させて）、この新たな補正値Ｄｃで、記憶部４に記憶されているこの第２測定レンジＲで使用される補正値Ｄｃを更新する補正値更新処理（サブ補正値更新処理ともいう）Ｐｃについても実行する。

すなわち、処理部３は、第１測定レンジＲでのメイン補正値更新処理Ｐｃおよび測定処理Ｐｍの実行の合間に、サブ補正値更新処理Ｐｃを実行する。

次に、各補正値更新処理Ｐｃにおいて記憶部４に更新記憶される測定レンジＲ毎の補正値Ｄｃと、測定値Ｄｍと、電圧値Ｖｍとの関係について説明する。

この測定装置１では、レンジアンプ１３を構成するオペアンプ１３ａには、オフセット電圧Ｖｏｓ１が存在し、プリアンプ１４には、オフセット電圧Ｖｏｓ２が存在している。この各オフセット電圧Ｖｏｓ１，Ｖｏｓ２、並びにレンジアンプ１３のゲインＧ１およびプリアンプ１４のゲインＧ２は、測定装置１が配置されている測定環境の変化に応じて変動する。

このため、この測定装置１では、処理部３は、測定処理Ｐｍにおいて、ゲインＧ１ａ（α倍。本例では０．１倍）の測定レンジＲａ（本例では１０Ｖの測定レンジＲ）を第１測定レンジＲとして測定部２に入力電圧を測定させている状態において第１スイッチ部１２に対して測定電圧Ｖｉｎを出力させたときに測定部２から出力される測定値Ｄｍには各補正値Ｄｃｚａ，Ｄｃｒａ（第１補正値および第２補正値）を用いて補正して電圧値Ｖｍを算出する。また、処理部３は、測定処理Ｐｍにおいて、ゲインＧ１ｂ（１倍）の測定レンジＲｂ（本例では１Ｖの測定レンジＲ）を第１測定レンジＲとして測定部２に入力電圧を測定させている状態において第１スイッチ部１２に対して測定電圧Ｖｉｎを出力させたときに測定部２から出力される測定値Ｄｍには各補正値Ｄｃｚｂ，Ｄｃｒｂ（第３補正値および第４補正値）を用いて補正して電圧値Ｖｍを算出する。また、処理部３は、測定処理Ｐｍにおいて、ゲインＧ１ｃ（１／α倍。本例では１０倍）の測定レンジＲｃ（本例では０．１Ｖの測定レンジＲ）を第１測定レンジＲとして測定部２に入力電圧を測定させている状態において第１スイッチ部１２に対して測定電圧Ｖｉｎを出力させたときに測定部２から出力される測定値Ｄｍには、補正値Ｄｃｚｃ（第５補正値）と共に各補正値Ｄｃｚａ，Ｄｃｒａ，Ｄｃｚｂ，Ｄｃｒｂを用いて補正して電圧値Ｖｍを算出する。これにより、処理部３は、各測定レンジＲａ〜Ｒｃにおいて、測定環境の変化に応じて変動する各オフセット電圧Ｖｏｓ１，Ｖｏｓ２および各ゲインＧ１，Ｇ２の影響を受けない状態（影響を排除した状態）で測定電圧Ｖｉｎの電圧値Ｖｍを算出する。

具体的には、測定レンジＲａ（レンジアンプ１３のゲインＧ１がＧ１ａ（＝α））のときにおいて、第１スイッチ部１２のスイッチＳＷ１のみがオン状態に制御されたときには、プリアンプ１４からＡ／Ｄ変換部１５に出力される第２増幅電圧Ｖ３（このときの第２増幅電圧Ｖ３をＶ３ｍａとする）は、下記式（１）で表される。
Ｖ３ｍａ＝｛（Ｖｉｎ＋Ｖｏｓ１）×Ｇ１ａ＋Ｖｏｓ２｝×Ｇ２
＝｛（Ｖｉｎ＋Ｖｏｓ１）×α＋Ｖｏｓ２｝×Ｇ２ ・・・（１）

また、この測定レンジＲａのときにおいて、第１スイッチ部１２のスイッチＳＷ４のみがオン状態に制御されたときには、プリアンプ１４からＡ／Ｄ変換部１５に出力される第２増幅電圧Ｖ３（このときの第２増幅電圧Ｖ３をＶ３ｚａとする）は、下記式（２）で表される。
Ｖ３ｚａ＝｛（Ｖｒｚ＋Ｖｏｓ１）×Ｇ１ａ＋Ｖｏｓ２｝×Ｇ２
＝｛（Ｖｒｚ＋Ｖｏｓ１）×α＋Ｖｏｓ２｝×Ｇ２ ・・・（２）

また、この測定レンジＲａのときにおいて、第１スイッチ部１２のスイッチＳＷ２のみがオン状態に制御されたときには、プリアンプ１４からＡ／Ｄ変換部１５に出力される第２増幅電圧Ｖ３（このときの第２増幅電圧Ｖ３をＶ３ｒａとする）は、下記式（３）で表される。
Ｖ３ｒａ＝｛（Ｖｒａ＋Ｖｏｓ１）×Ｇ１ａ＋Ｖｏｓ２｝×Ｇ２
＝｛（Ｖｒａ＋Ｖｏｓ１）×α＋Ｖｏｓ２｝×Ｇ２ ・・・（３）

この場合、（Ｖ３ｍａ−Ｖ３ｚａ）／（Ｖ３ｒａ−Ｖ３ｚａ）の式に上記式（１）〜（３）を代入して整理すると、
（Ｖ３ｍａ−Ｖ３ｚａ）／（Ｖ３ｒａ−Ｖ３ｚａ）
＝（Ｖｉｎ−Ｖｒｚ）／（Ｖｒａ−Ｖｒｚ）
となり、この式を変形すると、測定レンジＲａのときの測定電圧Ｖｉｎについての下記式（４）が導出される。
Ｖｉｎ＝（Ｖ３ｍａ−Ｖ３ｚａ）／（Ｖ３ｒａ−Ｖ３ｚａ）×（Ｖｒａ−Ｖｒｚ）＋Ｖｒｚ ・・・（４）

この式（４）は、各基準電圧Ｖｒａ，Ｖｒｚが測定環境の変化の影響を受けないもの（定電圧）であるときには、処理部３が、第１スイッチ部１２の各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４に対するオン・オフ制御を実行して上記の２つの第２増幅電圧Ｖ３ｚａ，Ｖ３ｒａについての電圧データＤ１を取得すると共にこの２つの電圧データＤ１をこの測定レンジＲａで使用される補正値Ｄｃ（補正値Ｄｃｚ，Ｄｃｒ、具体的には補正値Ｄｃｚａ，Ｄｃｒａ）として記憶部４に記憶し（つまり、補正値更新処理Ｐｃを実行し）、この各補正値Ｄｃｚａ，Ｄｃｒａの取得のときから測定環境の変化が無視できるとみなせる短期間内に、第１スイッチ部１２の各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４に対するオン・オフ制御を実行して上記の第２増幅電圧Ｖ３ｍａについての電圧データＤ１を測定値Ｄｍとして取得し（つまり、測定処理Ｐｍを実行し）、かつこの取得した測定値Ｄｍおよび各補正値Ｄｃｚａ，Ｄｃｒａを上記の式（４）に、対応する第２増幅電圧Ｖ３ｍａ，Ｖ３ｚａ，Ｖ３ｒａとして各基準電圧Ｖｒａ，Ｖｒｚと共に代入することにより、各オフセット電圧Ｖｏｓ１，Ｖｏｓ２および各ゲインＧ１，Ｇ２の影響を受けない状態（影響を排除した状態）で、測定レンジＲａのときの測定電圧Ｖｉｎ（つまり、測定電圧Ｖｉｎの電圧値Ｖｍ）を算出できることを示している。

また、測定レンジＲｂ（レンジアンプ１３のゲインＧ１がＧ１ｂ（＝１））のときにおいては、第１スイッチ部１２のスイッチＳＷ１のみがオン状態に制御されたときの第２増幅電圧Ｖ３（このときの第２増幅電圧Ｖ３をＶ３ｍｂとする）は、下記式（５）で表される。
Ｖ３ｍｂ＝｛（Ｖｉｎ＋Ｖｏｓ１）×Ｇ１ｂ＋Ｖｏｓ２｝×Ｇ２
＝｛Ｖｉｎ＋Ｖｏｓ１＋Ｖｏｓ２｝×Ｇ２ ・・・（５）

また、この測定レンジＲｂのときにおいて、第１スイッチ部１２のスイッチＳＷ４のみがオン状態に制御されたときの第２増幅電圧Ｖ３（このときの第２増幅電圧Ｖ３をＶ３ｚｂとする）は、下記式（６）で表される。
Ｖ３ｚｂ＝｛（Ｖｒｚ＋Ｖｏｓ１）×Ｇ１ｂ＋Ｖｏｓ２｝×Ｇ２
Ｖ３ｚｂ＝｛Ｖｒｚ＋Ｖｏｓ１＋Ｖｏｓ２｝×Ｇ２ ・・・（６）

また、この測定レンジＲｂのときにおいて、第１スイッチ部１２のスイッチＳＷ３のみがオン状態に制御されたときの第２増幅電圧Ｖ３（このときの第２増幅電圧Ｖ３をＶ３ｒｂとする）は、下記式（７）で表される。
Ｖ３ｒｂ＝｛（Ｖｒｂ＋Ｖｏｓ１）×Ｇ１ｂ＋Ｖｏｓ２｝×Ｇ２
＝｛Ｖｒｂ＋Ｖｏｓ１＋Ｖｏｓ２｝×Ｇ２ ・・・（７）

この場合、（Ｖ３ｍｂ−Ｖ３ｚｂ）／（Ｖ３ｒｂ−Ｖ３ｚｂ）の式に上記式（５）〜（７）を代入して整理すると、
（Ｖ３ｍｂ−Ｖ３ｚｂ）／（Ｖ３ｒｂ−Ｖ３ｚｂ）
＝（Ｖｉｎ−Ｖｒｚ）／（Ｖｒｂ−Ｖｒｚ）
となり、この式を変形すると、測定レンジＲｂのときの測定電圧Ｖｉｎについての下記式（８）が導出される。
Ｖｉｎ＝（Ｖ３ｍｂ−Ｖ３ｚｂ）／（Ｖ３ｒｂ−Ｖ３ｚｂ）×（Ｖｒｂ−Ｖｒｚ）＋Ｖｒｚ ・・・（８）

したがって、測定レンジＲｂのときにおいても、各基準電圧Ｖｒｂ，Ｖｒｚが測定環境の変化の影響を受けないもの（定電圧）であるときには、上記した測定レンジＲａのときと同様にして取得した測定値Ｄｍおよび各補正値Ｄｃｚ，Ｄｃｒ（具体的には補正値Ｄｃｚｂ，Ｄｃｒｂ）を上記の式（８）に、対応する第２増幅電圧Ｖ３ｍｂ，Ｖ３ｚｂ，Ｖ３ｒｂとして基準電圧Ｖｒｂ，Ｖｒｚと共に代入することにより、各オフセット電圧Ｖｏｓ１，Ｖｏｓ２および各ゲインＧ１，Ｇ２の影響を受けない状態（影響を排除した状態）で、測定レンジＲｂのときの測定電圧Ｖｉｎ（つまり、測定電圧Ｖｉｎの電圧値Ｖｍ）を算出できることを示している。

また、測定レンジＲｃ（レンジアンプ１３のゲインＧ１がＧ１ｃ（＝１／α））のときにおいては、第１スイッチ部１２のスイッチＳＷ１のみがオン状態に制御されたときの第２増幅電圧Ｖ３（このときの第２増幅電圧Ｖ３をＶ３ｍｃとする）は、下記式（９）で表される。
Ｖ３ｍｃ＝｛（Ｖｉｎ＋Ｖｏｓ１）×Ｇ１ｃ＋Ｖｏｓ２｝×Ｇ２
＝｛（Ｖｉｎ＋Ｖｏｓ１）×（１／α）＋Ｖｏｓ２｝×Ｇ２ ・・・（９）

また、この測定レンジＲｃのときにおいて、第１スイッチ部１２のスイッチＳＷ４のみがオン状態に制御されたときの第２増幅電圧Ｖ３（このときの第２増幅電圧Ｖ３をＶ３ｚｃとする）は、下記式（１０）で表される。
Ｖ３ｚｃ＝｛（Ｖｒｚ＋Ｖｏｓ１）×Ｇ１ｃ＋Ｖｏｓ２｝×Ｇ２
＝｛（Ｖｒｚ＋Ｖｏｓ１）×（１／α）＋Ｖｏｓ２｝×Ｇ２ ・・・（１０）

この場合、（Ｖ３ｍｃ−Ｖ３ｚｃ）の式に上記式（９），（１０）を代入して整理すると下記式（１１）が導出される。
（Ｖ３ｍｃ−Ｖ３ｚｃ）＝Ｇ２／α×（Ｖｉｎ−Ｖｒｚ） ・・・（１１）
また、（Ｖ３ｒａ−Ｖ３ｚａ）の式に上記式（２），（３）を代入して整理すると下記式（１２）が導出される。
（Ｖ３ｒａ−Ｖ３ｚａ）＝Ｇ２×α×（Ｖｒａ−Ｖｒｚ） ・・・（１２）
また、（Ｖ３ｒｂ−Ｖ３ｚｂ）の式に上記式（６），（７）を代入して整理すると下記式（１３）が導出される。
（Ｖ３ｒｂ−Ｖ３ｚｂ）＝Ｇ２×（Ｖｒｂ−Ｖｒｚ） ・・・（１３）

また、上記式（１１），（１２）の左辺同士、および右辺同士を乗算することにより、下記式（１４）に示すようにαを消去し、
（Ｖ３ｍｃ−Ｖ３ｚｃ）×（Ｖ３ｒａ−Ｖ３ｚａ）
＝Ｇ２／α×（Ｖｉｎ−Ｖｒｚ）×Ｇ２×α×（Ｖｒａ−Ｖｒｚ）
＝Ｇ２^２×（Ｖｉｎ−Ｖｒｚ）×（Ｖｒａ−Ｖｒｚ） ・・・（１４）
さらに、上記式（１３）の両辺を二乗して得られる式の左辺で上記式（１４）の左辺を除算すると共に、上記式（１３）の両辺を二乗して得られる式の右辺で上記式（１４）の右辺を除算することで、下記（１５）に示すようにＧ２を消去する。
（Ｖ３ｍｃ−Ｖ３ｚｃ）×（Ｖ３ｒａ−Ｖ３ｚａ）／（Ｖ３ｒｂ−Ｖ３ｚｂ）^２
＝（Ｖｉｎ−Ｖｒｚ）×（Ｖｒａ−Ｖｒｚ）／（Ｖｒｂ−Ｖｒｚ）^２ ・・・（１５）
この式（１５）を変形すると、測定レンジＲｃのときの測定電圧Ｖｉｎについての下記式（１６）が導出される。
Ｖｉｎ＝（Ｖ３ｍｃ−Ｖ３ｚｃ）×（Ｖ３ｒａ−Ｖ３ｚａ）／（Ｖ３ｒｂ−Ｖ３ｚｂ）^２×（Ｖｒｂ−Ｖｒｚ）^２／（Ｖｒａ−Ｖｒｚ）＋Ｖｒｚ ・・・（１６）

したがって、測定レンジＲｃのときにおいても、各基準電圧Ｖｒａ，Ｖｒｂ，Ｖｒｚが測定環境の変化の影響を受けないもの（定電圧）であるときには、上記した測定レンジＲａのときと同様にして取得した測定値Ｄｍおよび各補正値Ｄｃｚ，Ｄｃｒ（具体的には補正値Ｄｃｚａ，Ｄｃｒａ，Ｄｃｚｂ，Ｄｃｒｂ，Ｄｃｚｃ）を上記の式（１６）に、対応する第２増幅電圧Ｖ３ｍｃ，Ｖ３ｚａ，Ｖ３ｒａ，Ｖ３ｚｂ，Ｖ３ｒｂ，Ｖ３ｚｃとして基準電圧Ｖｒａ，Ｖｒｂ，Ｖｒｚと共に代入することにより、各オフセット電圧Ｖｏｓ１，Ｖｏｓ２および各ゲインＧ１，Ｇ２の影響を受けない状態（影響を排除した状態）で、測定レンジＲｃのときの測定電圧Ｖｉｎ（つまり、測定電圧Ｖｉｎの電圧値Ｖｍ）を算出できることを示している。

記憶部４は、例えば、ＲＡＭなどの半導体メモリやハードディスク装置で構成されて、上記した各測定レンジＲａ〜Ｒｃに対応した測定電圧Ｖｉｎについての各式（４），（８），（１６）、および各基準電圧Ｖｒａ，Ｖｒｂ，Ｖｒｚの既知の電圧値Ｖｒａ，Ｖｒｂ，Ｖｒｚ（対応する電圧と同じ符号を付すものとする）が記憶されている。なお、本例では、電圧値Ｖｒｚは、ゼロ点の変動（オフセット電圧の変動）の補正のための電圧であることから、基準電位Ｇと同電位の電圧（ゼロボルト）に規定される好ましい構成となっているが、ゼロボルト以外の電圧であってもよい。また、記憶部４には、各測定レンジＲで使用される補正値Ｒｃ（具体的には、上記したような、測定レンジＲａ，Ｒｃで使用される補正値Ｄｃｚａ，Ｄｃｒａ、測定レンジＲｂ，Ｒｃで使用される補正値Ｄｃｚｂ，Ｄｃｒｂ、測定レンジＲｃで使用される補正値Ｄｃｚｃ）が更新記憶される。また、記憶部４には、測定値Ｄｍおよび電圧値Ｖｍが記憶される。

出力部５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３で測定された測定電圧Ｖｉｎの電圧値Ｖｍを画面上に表示させる。なお、出力部５については、表示装置とする構成に代えて、外部装置とデータ通信するインターフェース回路やリムーバブルメディアを装着し得るインターフェース回路とする構成として、この電圧値Ｖｍを外部装置に送信したり、リムーバブルメディアに記憶させたりすることもできる。

次に、測定装置１の動作について図２を参照して説明する。

処理部３は、上記したように、Ａ／Ｄ変換部１５のサンプリング周期（周期Ｔ２）に同期した周期Ｔ１で測定処理Ｐｍを実行して、測定部２に対して測定電圧Ｖｉｎの瞬時値を示す電圧データＤ１を測定値Ｄｍとして出力させると共に、既に選択した第１測定レンジＲで使用される補正値Ｄｃとこの第１測定レンジＲで使用される測定電圧Ｖｉｎ（電圧値Ｖｍ）を算出するための式（上記の式（４），（８），（１６）のいずれか）とを読み出して、電圧値Ｖｍを算出して記憶部４に記憶させる。

この際に、現在の第１測定レンジＲで使用される補正値Ｄｃについては、処理部３が測定処理Ｐｍを実行する周期Ｔ１に対して周期Ｔ２の期間分の時間だけずれたタイミングでメイン補正値更新処理Ｐｃを周期Ｔ１で実行するため、最新の状態に定期的に更新されている。このため、処理部３は、測定レンジＲの切り替え直後に実行される測定処理Ｐｍにおいて電圧値Ｖｍを算出する場合を除き、この後の測定処理Ｐｍでは、測定値Ｄｍとこの最新の補正値Ｄｃとに基づいて、測定環境の変化の影響を極めて受け難い状態で、電圧値Ｖｍを正確に算出することが可能となっている。

また、処理部３は、測定処理Ｐｍを実行する周期Ｔ２の期間内において、この算出した電圧値Ｖｍを出力部５に出力して表示させると共に、現在の第１測定レンジＲの電圧範囲と比較して、必要なときにはレンジ切替処理Ｐｒを実行して、第１測定レンジＲとして選択している現在の測定レンジＲ以外の他の測定レンジＲを新たな第１測定レンジＲとして選択する（測定部２に対する測定レンジＲの切替制御を実行する）。

また、処理部３は、上記したように、第１測定レンジＲでのメイン補正値更新処理Ｐｃおよび測定処理Ｐｍの実行の合間に、メイン補正値更新処理Ｐｃに代えてサブ補正値更新処理Ｐｃ（図２中において破線の枠で囲まれた状態で示されている処理）を実行する。このサブ補正値更新処理Ｐｃでは、処理部３は、測定部２に対して複数種類の測定レンジＲのうちの第１測定レンジＲ以外の第２測定レンジＲで補正値Ｄｃを出力させて（つまり、測定部２に対して第１測定レンジＲを一時的に第２測定レンジＲに切り替えさせると共にこの第２測定レンジＲに対応した基準電圧Ｖｒに一時的に切り替えさせることで、第２測定レンジＲでの補正値Ｄｃを出力させて）、この新たな補正値Ｄｃで、記憶部４に記憶されているこの第２測定レンジＲで使用される補正値Ｄｃを更新する。これにより、第１測定レンジＲで測定処理Ｐｍを実行している期間において、この第１測定レンジＲで使用される補正値Ｄｃだけでなく、第１測定レンジＲ以外の第２測定レンジＲで使用される補正値Ｄｃについても更新される。

なお、第１測定レンジＲとして測定レンジＲｃが選択されているときには、上記したように、他の測定レンジＲａが第１測定レンジとして選択されたときに使用される補正値Ｄｃｚａ，Ｄｃｒａおよび他の測定レンジＲｂが第１測定レンジとして選択されたときに使用される補正値Ｄｃｚｂ，Ｄｃｒｂについても使用される。このため、図２の測定レンジＲｃが第１測定レンジＲとして選択されているにおける補正値Ｄｃｚａ，Ｄｃｒａ，Ｄｃｚｂ，Ｄｃｒｂを算出する処理については、破線の枠で囲むことでサブ補正値更新処理Ｐｃとして示しているが、メイン補正値更新処理Ｐｃでもある。

具体的に、図２に示す測定レンジＲｃを測定処理Ｐｍのための第１測定レンジＲとした期間（図２中の最初の期間）では、処理部３は、同図中の最初の測定処理Ｐｍ（斜線を付した測定処理Ｐｍ）を実行する周期Ｔ２の期間では、この測定処理Ｐｍよりも前に実行された各補正値更新処理Ｐｃ（メイン補正値更新処理Ｐｃである補正値更新処理Ｐｃｚｃ、およびサブ補正値更新処理Ｐｃであると共にメイン補正値更新処理Ｐｃでもある補正値更新処理Ｐｃｚａ，Ｐｃｒａ，Ｐｃｚｂ，Ｐｃｒｂ）において記憶部４に更新記憶された最新の補正値Ｄｃとしての補正値Ｄｃｚｃ，Ｄｃｚａ，Ｄｃｒａ，Ｄｃｚｂ，Ｄｃｒｂと、この測定処理Ｐｍにおいて測定部２から取得した測定値Ｄｍと、記憶部４に記憶されている各基準電圧Ｖｒａ，Ｖｒｂ，Ｖｒｚの電圧値Ｖｒａ，Ｖｒｂ，Ｖｒｚおよび測定電圧Ｖｉｎ（電圧値Ｖｍ）の算出式（１６）とに基づいて、電圧値Ｖｍを算出して記憶部４に記憶させる。また、処理部３は、この測定処理Ｐｍを実行する周期Ｔ２の期間において、算出（測定）した電圧値Ｖｍを出力部５に出力して表示させる。以後、処理部３は、この測定レンジＲｃを測定処理Ｐｍのための第１測定レンジＲとする期間において、周期Ｔ１でこの測定処理Ｐｍを繰り返し実行する。

また、処理部３は、上記の測定処理Ｐｍを実行する周期Ｔ２の期間の間に位置する周期Ｔ２の期間（周期Ｔ１で到来する周期Ｔ２の期間）において、メイン補正値更新処理Ｐｃおよびサブ補正値更新処理Ｐｃのいずれかを実行して、記憶部４に記憶されているすべての測定レンジＲａ〜Ｒｃで使用する補正値Ｄｃを更新記憶する。この図２に示す例では、処理部３は、上記した最初の測定処理Ｐｍ（斜線を付した測定処理Ｐｍ）の実行後において、補正値更新処理Ｐｃｒｂ（補正値Ｄｃｒｂを更新する処理）、補正値更新処理Ｐｃｚｃ（補正値Ｄｃｚｃを更新する処理）、補正値更新処理Ｐｃｚａ（補正値Ｄｃｚａを更新する処理）、補正値更新処理Ｐｃｒａ（補正値Ｄｃｒａを更新する処理）、補正値更新処理Ｐｃｚｂ（補正値Ｄｃｚｂを更新する処理）、補正値更新処理Ｐｃｒｂ（補正値Ｄｃｒｂを更新する処理）、補正値更新処理Ｐｃｚｃ、・・・というように、各補正値更新処理Ｐｃｚｃ，Ｐｃｚａ，Ｐｃｒａ，Ｐｃｚｂ，Ｐｃｒｂを順次繰り返し実行して（つまり、この例では、各補正値更新処理Ｐｃｚｃ，Ｐｃｚａ，Ｐｃｒａ，Ｐｃｚｂ，Ｐｃｒｂを同じ頻度で繰り返し実行して）、測定レンジＲｃで使用するすべての補正値Ｄｃ（すべての測定レンジＲａ〜Ｒｃで使用する補正値Ｄｃでもある）を更新記憶する。

このようにして、測定処理Ｐｍと補正値更新処理Ｐｃとを繰り返し実行している状態において、処理部３が、この測定レンジＲｃを測定処理Ｐｍのための第１測定レンジＲとする期間における斜線を付した２つ目の測定処理Ｐｍを実行する周期Ｔ２の期間内において、算出した電圧値Ｖｍと現在の第１測定レンジＲの電圧範囲との比較の結果、第１測定レンジＲとして選択している現在の測定レンジＲｃを他の測定レンジＲｂに切り替える必要が生じたと判断したときには、レンジ切替処理Ｐｒを実行して新たな測定レンジＲｂに切り替える。これにより、この測定レンジＲｂを新たに測定処理Ｐｍのための第１測定レンジＲとする期間が開始する。

この測定レンジＲｂを測定処理Ｐｍのための第１測定レンジＲとする期間でも、処理部３は、この期間の最初の周期Ｔ２の期間においてメイン補正値更新処理Ｐｃとしての補正値更新処理Ｐｃｚｂ（補正値Ｄｃｚｂを更新する処理）を実行し、次の周期Ｔ２の期間において実行する測定処理Ｐｍでは、直前に実行されたメイン補正値更新処理Ｐｃ（補正値更新処理Ｐｃｚｂ）において記憶部４に更新記憶された最新の補正値Ｄｃとしての補正値Ｄｃｚｂと、直前の測定レンジＲｃを測定処理Ｐｍのための第１測定レンジＲとする期間において実行された補正値更新処理Ｐｃｒｂ（直近の補正値更新処理Ｐｃｒｂ）において記憶部４に更新記憶された補正値Ｄｃとしての補正値Ｄｃｒｂと、この測定処理Ｐｍにおいて測定部２から取得した測定値Ｄｍと、記憶部４に記憶されている測定レンジＲｂに対応する基準電圧Ｖｒｂの電圧値Ｖｒｂおよび測定電圧Ｖｉｎ（電圧値Ｖｍ）の算出式（８）とに基づいて、電圧値Ｖｍを算出して記憶部４に記憶させる。また、処理部３は、この測定処理Ｐｍを実行する周期Ｔ２の期間において、算出（測定）した電圧値Ｖｍを出力部５に出力して表示させる。

以後、処理部３は、この測定レンジＲｂを測定処理Ｐｍのための第１測定レンジＲとする期間において、測定処理Ｐｍの実行期間内に、算出した電圧値Ｖｍと現在の第１測定レンジＲの電圧範囲とを比較して、第１測定レンジＲとして選択している現在の測定レンジＲｂを他の測定レンジＲに切り替える必要が生じているか否かを判断しつつ、測定処理Ｐｍと交互に補正値更新処理Ｐｃ（メイン補正値更新処理Ｐｃおよびサブ補正値更新処理Ｐｃのいずれか）を実行して、記憶部４に記憶されているすべての測定レンジＲａ〜Ｒｃで使用する補正値Ｄｃを更新記憶する。この例では、メイン補正値更新処理Ｐｃｒｂ，サブ補正値更新処理Ｐｃｚａ，メイン補正値更新処理Ｐｃｚｂ，メイン補正値更新処理Ｐｃｒｂ，サブ補正値更新処理Ｐｃｒａ，メイン補正値更新処理Ｐｃｚｂ，メイン補正値更新処理Ｐｃｒｂ，サブ補正値更新処理Ｐｃｚｃ，・・・というように、第１測定レンジＲとして選択している現在の測定レンジＲｂにおいて使用する補正値Ｄｃｚｂ，Ｄｃｒｂの更新頻度が、他の測定レンジＲａ，Ｒｃにおいて使用される補正値Ｄｃｚａ，Ｄｃｒａ，Ｄｃｚｃよりも高くなる状態（言い換えれば、他の測定レンジＲａ，Ｒｃにおいて使用される補正値Ｄｃｚａ，Ｄｃｒａ，Ｄｃｚｃの更新頻度が低くなる状態）で各補正値更新処理Ｐｃを実行する。

また、図２に示すように、その後の測定レンジＲａを測定処理Ｐｍのための第１測定レンジＲとする期間においても、測定処理Ｐｍの実行期間内に、算出した電圧値Ｖｍと現在の第１測定レンジＲの電圧範囲とを比較して、第１測定レンジＲとして選択している現在の測定レンジＲａを他の測定レンジＲに切り替える必要が生じているか否かを判断しつつ、測定処理Ｐｍと交互に補正値更新処理Ｐｃ（メイン補正値更新処理Ｐｃおよびサブ補正値更新処理Ｐｃのいずれか）を実行して、記憶部４に記憶されているすべての測定レンジＲａ〜Ｒｃで使用する補正値Ｄｃを更新記憶する。この例では、メイン補正値更新処理Ｐｃｚａ，メイン補正値更新処理Ｐｃｒａ，サブ補正値更新処理Ｐｃｚｂ，メイン補正値更新処理Ｐｃｚａ，メイン補正値更新処理Ｐｃｒａ，サブ補正値更新処理Ｐｃｒｂ，メイン補正値更新処理Ｐｃｚａ，メイン補正値更新処理Ｐｃｒａ，サブ補正値更新処理Ｐｃｚｃ，・・・というように、第１測定レンジＲとして選択している現在の測定レンジＲａにおいて使用する補正値Ｄｃｚａ，Ｄｃｒａの更新頻度が、他の測定レンジＲｂ，Ｒｃにおいて使用される補正値Ｄｃｚｂ，Ｄｃｒｂ，Ｄｃｚｃよりも高くなる状態（言い換えれば、他の測定レンジＲｂ，Ｒｃにおいて使用される補正値Ｄｃｚｂ，Ｄｃｒｂ，Ｄｃｚｃの更新頻度が低くなる状態）で各補正値更新処理Ｐｃを実行する。

このようにして、処理部３は、必要に応じてレンジ切替処理Ｐｒを実行することで測定処理Ｐｍのための第１測定レンジＲを測定レンジＲａ〜Ｒｃのうちのいずれかに切り替えつつ、測定レンジＲａ〜Ｒｃのうちのいずれが測定処理Ｐｍのための第１測定レンジＲとなる期間においても、測定処理Ｐｍと共に、メイン補正値更新処理Ｐｃおよびサブ補正値更新処理Ｐｃを実行して、記憶部４に記憶されているすべての測定レンジＲａ〜Ｒｃで使用する補正値Ｄｃを更新記憶する。

このため、この測定装置１では、測定処理Ｐｍのための第１測定レンジＲを新たな測定レンジＲに切り替えた直後に実行される測定処理Ｐｍにおいても、処理部３は、測定値Ｄｍの補正のための補正値Ｄｃとして、最新ではないことがあるものの古くとも直前の測定レンジＲを測定処理Ｐｍのための第１測定レンジＲとしていた期間において更新されていた補正値Ｄｃを使用することが可能となっている。これにより、処理部３は、直前の測定レンジＲを測定処理Ｐｍのための第１測定レンジＲとしていた期間において他の測定レンジＲで使用される補正値Ｄｃについて全く更新しない構成、つまり、測定処理Ｐｍのための第１測定レンジＲとして選択されている測定レンジＲにおいてはこの測定レンジＲで使用される補正値Ｄｃだけしか更新しない構成と比較して、測定レンジＲの切り替え直後に実行される測定処理Ｐｍにおいて、より新しい補正値Ｄｃを使用することができる結果、測定環境の変化の影響をより受け難い状態で、より正確な電圧値Ｖｍを算出することが可能となっている。なお、この電圧値Ｖｍの算出に際しては、区間平均（区間単純平均）を実行して電圧値Ｖｍを算出することもできる。

このように、この測定装置１では、測定部２における３つの測定レンジＲａ，Ｒｂ，Ｒｃのゲインをα（０＜α＜１），１，１／αとし、かつすべての測定レンジＲａ〜Ｒｃに適合する基準電圧Ｖｒｚ（第１基準電圧）と、測定レンジＲａに適合する基準電圧Ｖｒａ（第２基準電圧）と、測定レンジＲｂに適合する基準電圧Ｖｒｂ（第３基準電圧）とを備えた構成としたことにより、入力される測定電圧Ｖｉｎの電圧範囲が最も小さい測定レンジＲｃに適応する基準電圧（高い電圧精度で出力させるためにはコスト上昇を伴う基準電圧）を備えることなく、処理部３は、測定レンジＲａを第１測定レンジとして選択したときには、この測定レンジＲａにおいて更新される測定レンジＲａ用の補正値Ｄｃｚａ，Ｄｃｒａと、既知の基準電圧Ｖｒａ，Ｖｒｚとで、測定処理Ｐｍにおいて測定部２から取得した測定値Ｄｍを補正して（具体的には、記憶部４に記憶されている式（４）を使用して）、各オフセットＶｏｓ１，Ｖｏｓ２および各ゲインＧ１，Ｇ２の影響を受けることなく測定電圧Ｖｉｎの電圧値Ｖｍを測定する。また、処理部３は、測定レンジＲｂを第１測定レンジとして選択したときにも、この測定レンジＲｂにおいて更新される測定レンジＲｂ用の補正値Ｄｃｚｂ，Ｄｃｒｂと、既知の基準電圧Ｖｒｂ，Ｖｒｚとで、測定処理Ｐｍにおいて測定部２から取得した測定値Ｄｍを補正して（具体的には、記憶部４に記憶されている式（８）を使用して）、各オフセットＶｏｓ１，Ｖｏｓ２および各ゲインＧ１，Ｇ２の影響を受けることなく測定電圧Ｖｉｎの電圧値Ｖｍを測定する。また、処理部３は、測定レンジＲｃを第１測定レンジとして選択したときにも、この測定レンジＲｃにおいて更新される各測定レンジＲａ〜Ｒｃ用の各補正値Ｄｃｚａ，Ｄｃｒａ，Ｄｃｚｂ，Ｄｃｒｂ，Ｄｃｚｃと、既知の基準電圧Ｖｒａ，Ｖｒｂ，Ｖｒｚとで、測定処理Ｐｍにおいて測定部２から取得した測定値Ｄｍを補正して（具体的には、記憶部４に記憶されている式（１６）を使用して）、各オフセットＶｏｓ１，Ｖｏｓ２および各ゲインＧ１，Ｇ２の影響を受けることなく測定電圧Ｖｉｎの電圧値Ｖｍを測定する。

したがって、この測定装置１によれば、ゲイン用の補正値Ｄｃを取得するための基準電圧Ｖｒの種類（本例では、基準電圧Ｖｒａ，Ｖｒｂの２つ）を測定レンジＲの数（本例では測定レンジＲａ〜Ｒｃの３つ）よりも少なくしつつ、すべての測定レンジＲａ〜Ｒｃにおいて測定環境の変化の影響を受け難い状態で最終的な測定値Ｖｍを正確に測定することができる。

なお、この測定装置１では、上記したように、処理部３が、測定レンジＲａや測定レンジＲｂを測定処理Ｐｍのための第１測定レンジＲとする期間（測定レンジＲｃを測定処理Ｐｍのための第１測定レンジＲとする期間以外の期間）において、メイン補正値更新処理Ｐｃおよび測定処理Ｐｍの実行の合間に、測定部２に対して現在の第１測定レンジとしている測定レンジＲ以外の第２測定レンジで補正値Ｄｃを出力させると共にこの補正値Ｄｃで記憶部４に記憶されているこの第２測定レンジの補正値Ｄｃを更新するサブ補正値更新処理Ｐｃを実行するという好ましい構成を採用して、いずれの測定レンジＲが第１測定レンジとして選択された場合であっても、測定レンジＲの切り替え直後に実行される測定処理Ｐｍにおいて、より新しい補正値Ｄｃを常に使用することができ、測定環境の変化の影響をより受け難い状態で、より正確な電圧値Ｖｍを算出することができるようにしているが、この構成に限定されない。

例えば、第１測定レンジとして選択されている測定レンジＲを除くすべての測定レンジＲを第２測定レンジとして測定部２に対して補正値Ｄｃを出力させることで、第１測定レンジとして選択されている測定レンジＲを除くすべての測定レンジＲで使用される補正値Ｄｃを更新する上記の好ましい構成に代えて、第１測定レンジとして選択されている測定レンジＲの両隣の測定レンジＲ（測定レンジＲｂが現在選択されている測定レンジのときには測定レンジＲａ，Ｒｃ、測定レンジＲａが現在選択されている測定レンジのときには本例では測定レンジＲｂしかないことからこの測定レンジＲｂ、測定レンジＲｃが現在選択されている測定レンジのときにも本例では測定レンジＲｂしかないことからこの測定レンジＲｂ）だけを第２測定レンジとして測定部２に対して補正値Ｄｃを出力させることで、この両隣の測定レンジＲで使用される補正値Ｄｃだけを更新する構成を採用することもできる。この構成においても、第１測定レンジとして選択されている測定レンジＲの次に第１測定レンジとして選択される可能性の高い両隣の測定レンジＲで使用される補正値Ｄｃを更新することができる結果、第１測定レンジとして選択されている測定レンジＲを新たな測定レンジＲに切り替えた直後に実行される測定処理Ｐｍにおいて、より新しい補正値Ｄｃを使用できる可能性を高めることができる結果、測定環境の変化の影響をより受け難い状態で、より正確な電圧値Ｖｍを算出し得る可能性を高めることができる。

また、測定レンジＲａや測定レンジＲｂを測定処理Ｐｍのための第１測定レンジとする期間において、サブ補正値更新処理Ｐｃを実行せずに、測定処理Ｐｍと共にメイン補正値更新処理Ｐｃだけを実行して、現在第１測定レンジとしている測定レンジＲで使用される補正値Ｄｃだけを更新する構成とすることもできる。

また、測定レンジＲの数をゲインがα，１，１／αの３つとした例について説明したが、ゲインがそれぞれβ（β＜αで、かつ０＜β＜１），α，１，１／α，１／βとなる測定レンジＲの数が５つの構成や、ゲインがそれぞれγ（γ＜βで、かつ０＜γ＜１），β，α，１，１／α，１／β，１／γとなる測定レンジＲの数が７つの構成などのように、より多くの測定レンジＲにおいても、ゲインβ，１，１／βの組や、ゲインγ，１，１／γの組に対して、上記したゲインα，１，１／αの組の場合と同様の基準電圧Ｖｒ（ゲイン補正用の基準電圧Ｖｒａ，Ｖｒｂであって、測定レンジＲの数よりも１つ少ない数の基準電圧）を設けると共に上記した各式（４），（８），（１６）と同様のＶｉｎ（つまりＶｍ）を算出するための式を記憶部４に記憶させることで、ゲイン用の補正値Ｄｃを取得するための基準電圧Ｖｒの種類を測定レンジＲの数よりも少なくしつつ（例えば、上記した測定レンジＲの数が５つのときには、基準電圧Ｖｒの種類は２つ少ない３つとし、測定レンジＲの数が７つのときには、基準電圧Ｖｒの種類は３つ少ない４つとしつつ）、測定環境の変化の影響を受け難い状態で最終的な測定値Ｖｍを正確に測定可能とすることができる。

１ 測定装置
２ 測定部
３ 処理部
４ 記憶部
１２ 第１スイッチ部
Ｄｃ 補正値
Ｄｍ 測定値
Ｖｉｎ 測定電圧
Ｖｍ 電圧値
Ｖｒ，Ｖｒａ，Ｖｒｂ，Ｖｒｚ 基準電圧

Claims (1)

1. ゲインがα倍（αは０を超え１を下回る定数）、１倍および１／α倍の少なくとも３つの測定レンジのうちから選択された１つの測定レンジで入力電圧を増幅する演算増幅器を有すると共に当該選択された測定レンジに対応する前記ゲインで増幅された前記入力電圧を測定して測定値を出力する測定部と、
   測定対象の被測定量を示す測定電圧、前記３つの測定レンジのすべてに適合する第１基準電圧、前記ゲインがα倍の前記測定レンジに適合する第２基準電圧および前記ゲインが１倍の前記測定レンジに適合する第３基準電圧を入力すると共にこれらのうちから選択された１つを前記入力電圧として出力するスイッチ部と、
   前記ゲインがα倍の前記測定レンジを前記選択された測定レンジとして前記測定部に前記入力電圧を測定させている状態において前記スイッチ部に対して前記第１基準電圧および前記第２基準電圧を出力させたときに前記測定部から出力される前記測定値を第１補正値および第２補正値として取得して更新する第１補正値更新処理、前記ゲインが１倍の前記測定レンジを前記選択された測定レンジとして前記測定部に前記入力電圧を測定させている状態において前記スイッチ部に対して前記第１基準電圧および前記第３基準電圧を出力させたときに前記測定部から出力される前記測定値を第３補正値および第４補正値として取得して更新する第２補正値更新処理、前記ゲインが１／α倍の前記測定レンジを前記選択された測定レンジとして前記測定部に前記入力電圧を測定させている状態において前記スイッチ部に対して前記第１基準電圧を出力させたときに前記測定部から出力される前記測定値を第５補正値として取得して更新する第３補正値更新処理、前記ゲインがα倍の前記測定レンジを前記選択された測定レンジとして前記測定部に前記入力電圧を測定させている状態において前記スイッチ部に対して前記測定電圧を出力させたときに前記測定部から出力される前記測定値には前記第１補正値および前記第２補正値を用いて補正して前記被測定量を算出し、前記ゲインが１倍の前記測定レンジを前記選択された測定レンジとして前記測定部に前記入力電圧を測定させている状態において前記スイッチ部に対して前記測定電圧を出力させたときに前記測定部から出力される前記測定値には前記第３補正値および前記第４補正値を用いて補正して前記被測定量を算出し、前記ゲインが１／α倍の前記測定レンジを前記選択された測定レンジとして前記測定部に前記入力電圧を測定させている状態において前記スイッチ部に対して前記測定電圧を出力させたときに前記測定部から出力される前記測定値には前記第１補正値から前記第５補正値のすべての補正値を用いて補正して前記被測定量を算出する測定処理を実行する処理部とを備えている測定装置。

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