JP6567391B2 - 測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、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所定の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）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、測定部から出力された測定値を、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）および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、現在の測定レンジにおいて、被測定量（具体的には上記の測定電圧）、ゼロ点補正値を取得するための基準電圧（ゼロ点用基準電圧ともいう）およびゲイン補正値を取得するための基準電圧（ゲイン用基準電圧ともいう）をスイッチで切り替えながら、被測定量およびゼロ点用基準電圧、次いで、被測定量およびゲイン用基準電圧、続いて、被測定量およびゼロ点用基準電圧、・・・というように演算増幅器に順次入力することにより、測定レンジに対応した補正値（ゼロ点用の補正値およびゲイン用の補正値）を定期的に取得して更新（キャリブレーション）することで、オフセット電圧およびゲインの変動による影響を除去している。

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、上記した特許文献２に開示されている測定装置には、以下の改善すべき課題が存在する。すなわち、この測定装置では、上記したように、被測定量と、ゼロ点用基準電圧およびゲイン用基準電圧のいずれかとを、スイッチで切り替えながら演算増幅器に入力する構成を採用している。したがって、この測定装置には、スイッチによる電圧の切り替え時に演算増幅器に入力される電圧が急峻に変化するときには、演算増幅器がバーチャルショート（仮想短絡）を維持できなくなることがあり、被測定量や基準電圧の各電圧値（補正値）の測定誤差が増加する（各電圧値を正確に測定できない）という課題が生じる。この課題を改善するため、本願出願人は、スイッチと測定部の演算増幅器との間にフィルタ部（例えば、低域通過型フィルタなどの帯域制限型フィルタ）を介装し、スイッチから出力される信号の変化の度合いをフィルタ部で緩やかにして演算増幅器に出力する構成を採用することを考えた。

しかしながら、この構成を採用した場合に、測定装置で生成する基準電圧については、この測定装置の設計の際に、例えばこの基準電圧を出力する基準電圧源の出力電流容量を予めフィルタ部を過不足無く駆動し得る容量（フィルタ部から出力される電圧を極めて短時間に基準電圧に到達させ得る程に大きくはなく、その一方、フィルタ部から出力される電圧の基準電圧までの到達時間が測定遅延を招く程に大きくならない容量）とすることで、演算増幅器でのバーチャルショートを維持しつつ、所望の応答性を確保して（フィルタ部への入力電圧に対するフィルタ部からの出力電圧の遅延時間を所望の遅延時間として）、基準電圧を速やかに、かつ正確に測定することが可能である。その一方、測定装置の外部から入力される測定電圧については、フィルタ部を駆動する容量は様々であることから、所望の応答性を常に確保することが困難となり、基準電圧から測定電圧に切り替えてから測定電圧を測定し得るまでの時間（待ち時間）が長くなる場合があるという新たな課題が生じる。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、測定部において演算増幅器のバーチャルショートを維持しつつ測定電圧の測定までの待ち時間を短縮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、基準電圧、および測定対象の被測定量を示す測定電圧を入力すると共に当該２つの電圧のうちの選択された１つを選択電圧として出力するスイッチ部、当該選択電圧を入力すると共に増幅して増幅電圧として出力する演算増幅器、および当該増幅電圧をサンプリングして当該増幅電圧の瞬時値を測定値として出力するＡ／Ｄ変換器を備えている測定部と、前記スイッチ部に対して前記基準電圧を前記選択電圧として出力させると共に前記測定部から出力される前記測定値を補正値として取得する補正値取得処理、および前記スイッチ部に対して前記測定電圧を前記選択電圧として出力させると共に前記測定部から出力される前記測定値を取得しかつ当該測定値を前記補正値で補正して前記被測定量を測定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であって、前記測定電圧を入力して第１電圧として出力するバッファアンプと、前記測定部における前記スイッチ部と前記演算増幅器との間に介装されたフィルタ部とを備え、前記スイッチ部は、前記基準電圧および前記測定電圧に加えて前記第１電圧を入力すると共に当該３つの電圧のうちの選択された１つを前記選択電圧として前記フィルタ部を介して前記演算増幅器に出力し、前記処理部は、前記補正値取得処理の実行後、前記測定処理を実行する直前において、前記スイッチ部に対して前記第１電圧を前記選択電圧として出力させる電圧出力処理を実行する。

請求項１記載の測定装置によれば、処理部がスイッチ部に対する制御を実行して演算増幅器に入力される選択電圧を基準電圧から測定電圧に切り替える際に、バッファアンプからフィルタ部に対して測定電圧に極めて近い電圧である第１電圧が出力され、その後にフィルタ部に測定電圧が出力されるため、フィルタ部から演算増幅器に出力される選択電圧を、演算増幅器のバーチャルショートを維持し得る範囲内で十分に短時間で測定電圧と同じ電圧値にすることができる。これにより、この測定装置によれば、電圧出力処理および測定処理を実行する期間の開始から十分に短い時間で、処理部が、測定部から出力される瞬時値を測定値として取得すると共に測定処理を実行して被測定量を算出することができる。つまり、補正値更新処理の実行後（完了後）、測定処理の実行（被測定量の測定）までの待ち時間を短縮することができる。

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１２、レンジアンプ１３、プリアンプ１４、Ａ／Ｄ変換部１５、バッファアンプ１６およびフィルタ部１７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２つの測定レンジＲａ，Ｒｂ（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の数と同数のゲイン補正（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の数は一例として１０Ｖ，１Ｖの２つであることから、基準電圧出力部１１は、１０Ｖの測定レンジＲａ用の基準電圧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）を基準電圧Ｖｒとして出力する。また、基準電圧出力部１１は、すべての基準電圧Ｖｒにおいて、第１スイッチ部１２を介してフィルタ部１７を駆動するのに過不足のない出力電流容量を備えている。

なお、本例において、フィルタ部１７を駆動するのに過不足のない容量（出力電流容量）とは、フィルタ部１７から出力される電圧（出力電圧）を、入力される電圧（入力電圧）と同じ電圧まで極めて短時間に到達させ得る程に大きくはなく（つまり、後段のレンジアンプ１３の後述するバーチャルショートが維持できなくなる程の短時間で出力電圧を変化させられる程大きくなく）、その一方、この出力電圧が入力電圧と同じ電圧に到達するまでの時間（到達時間または遅延時間）が測定部２での測定遅延を招く程に大きくならない容量をいうものとする。

バッファアンプ１６は、一例としてボルテージフォロワ回路として構成されたオペアンプ（演算増幅器）で構成されて、フィルタ部１７を過不足の無い状態で駆動し得る出力電流容量（上記した基準電圧出力部１１と同等の出力電流容量）を備えている。このバッファアンプ１６は、測定電圧Ｖｉｎを入力して低インピーダンスで第１電圧Ｖ０として出力する。また、バッファアンプ１６は、測定電圧Ｖｉｎを１倍のゲインで正確に増幅して第１電圧Ｖ０として出力するが、固有のオフセット電圧Ｖｏｓ０（一般的には数ｍＶ程度の極めて小さな電圧）が存在しているため、測定電圧Ｖｉｎとの間にこのオフセット電圧Ｖｏｓ０分の差を含む状態で第１電圧Ｖ０を出力する。

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５つのスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５）を備えている。また、第１スイッチ部１２は、入力端子６ａ、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）、およびバッファアンプ１６の不図示の出力端子と、フィルタ部１７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をフィルタ部１７に選択的に選択電圧Ｖ１として出力し、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をフィルタ部１７に選択的に選択電圧Ｖ１として出力し、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をフィルタ部１７に選択的に選択電圧Ｖ１として出力し、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をフィルタ部１７に選択電圧Ｖ１として選択的に出力し、スイッチＳＷ５のみがオン状態に制御されることで第１電圧Ｖ０をフィルタ部１７に選択的に選択電圧Ｖ１として出力する。この第１スイッチ部１２は、例えばアナログスイッチなどで構成されている。

フィルタ部１７は、例えば、低域通過型フィルタ回路やバンドパス型フィルタ回路などで構成された高域遮断型の帯域通過型フィルタで構成されている。この構成により、フィルタ部１７は、第１スイッチ部１２から出力されて入力端子（不図示）に入力される選択電圧Ｖ１に含まれている高周波成分（ノイズ成分）を除去すると共に、第１スイッチ部１２の各スイッチＳＷ１〜ＳＷ５が処理部３によってオン・オフ制御されたときに（選択電圧Ｖ１が切り替えられたときに）ステップ状に立ち上がったり立ち下がったり変化する選択電圧Ｖ１のこの変化の度合いを急峻でない状態（緩やかに変化する状態）にして出力端子（不図示）からレンジアンプ１３を構成する後述のオペアンプ１３ａに出力する。また、フィルタ部１７は、基準電圧出力部１１から出力される基準電圧Ｖｒａ，Ｖｒｂ，Ｖｒｚのいずれかやバッファアンプ１６から出力される第１電圧Ｖ０が選択電圧Ｖ１として入力されたときには、上記したような基準電圧出力部１１およびバッファアンプ１６の出力電流容量と相俟って、出力される選択電圧Ｖ１の変化の度合いをレンジアンプ１３（具体的にはオペアンプ１３ａ）のバーチャルショート（イマジナリーショート若しくは仮想短絡）が維持され得る程度に緩やかにしつつ、出力される選択電圧Ｖ１が入力される選択電圧Ｖ１と同じ電圧に到達するまでの時間（到達時間）、つまり選択電圧Ｖ１の遅延時間を短時間とすることが可能となっている。以上のことから、フィルタ部１７から選択電圧Ｖ１を入力するレンジアンプ１３は、バーチャルショートが維持された状態で常に作動することが可能となっている。

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２つのスイッチＳＷ６，ＳＷ７）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フィルタ部１７の出力端子に接続されている。また、オペアンプ１３ａは、その反転入力端子が自身の出力端子に接続されてボルテージフォロワに構成されている。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，ＳＷ７は、スイッチＳＷ６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ＳＷ７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ＳＷ６のみがオン状態に制御されることでゲインＧ１がＧ１ａ（＝１）倍に設定（つまり、１Ｖの測定レンジＲａに指定）され、スイッチＳＷ７のみがオン状態に制御されることでゲインＧ１がＧ１ｂ（＝０．１）倍に設定（つまり、１０Ｖの測定レンジＲｂ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からフィルタ部１７を介して出力される選択電圧Ｖ１を、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、Ａ／Ｄ変換器の一例であって、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ＳＷ２〜ＳＷ４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、選択された測定レンジＲにおいて、測定電圧Ｖｉｎの瞬時値を示す電圧データＤ１を測定値Ｄｍとして周期Ｔ１で出力したり、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で出力したりすることが可能となっている。

処理部３は、例えばコンピュータで構成されて、Ａ／Ｄ変換部１５のサンプリング周期Ｔ２に同期した周期Ｔ１のタイミングで（測定部２から新たな測定値Ｄｍが出力される出力タイミングで）、測定値取得処理を実行しこの測定値Ｄｍを取得すると共に、この取得した測定値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。具体的には、処理部３は、この周期Ｔ１のタイミングで開始する期間（周期Ｔ２と同じ長さの期間）内において、この測定処理Ｐｍを実行する。

また、処理部３は、図２において破線で表した円形の拡大図で示すように、測定処理Ｐｍを実行する期間（周期Ｔ２と同じ長さの期間）の開始直後であって測定処理Ｐｍを実行する直前に、第１スイッチ部１２に対してスイッチＳＷ５のみをオン状態にする制御を行うことで第１電圧Ｖ０を選択電圧Ｖ１として出力させる電圧出力処理Ｐｖを実行する。なお、図２では、一例として、補正値更新処理Ｐｃｒａの実行後の周期Ｔ２と同じ長さの期間の開始直後であって測定処理Ｐｍを実行する直前に処理部３が電圧出力処理Ｐｖを実行する例を示しているが、図示はしないが、補正値更新処理Ｐｃｒａ以外の補正値更新処理Ｐｃの実行後の周期Ｔ２と同じ長さの各期間の開始直後であって測定処理Ｐｍの直前においても、処理部３は電圧出力処理Ｐｖを実行する。つまり、処理部３は、すべての補正値更新処理Ｐｃの実行後の測定処理Ｐｍを実行する各期間（周期Ｔ２と同じ長さの期間）の開始直後であって測定処理Ｐｍを実行する直前において（言い換えれば、すべての補正値更新処理Ｐｃの実行後であって測定処理Ｐｍを実行する直前において）、常に電圧出力処理Ｐｖを実行する。また、処理部３がこの電圧出力処理Ｐｖを実行する時間長（つまり、第１電圧Ｖ０を選択電圧Ｖ１として出力させる時間長）については、その後に実行する測定処理Ｐｍのための時間（この期間内に測定処理Ｐｍを完了し得る時間）を十分に確保し得る短時間に予め規定されている。

このようにして、処理部３が測定処理Ｐｍを実行する直前に電圧出力処理Ｐｖを実行することで、フィルタ部１７を過不足の無い状態で駆動し得る出力電流容量を備えているバッファアンプ１６からの第１電圧Ｖ０が、第１スイッチ部１２を介してフィルタ部１７に選択電圧Ｖ１として出力される。この第１電圧Ｖ０は、バッファアンプ１６のオフセット電圧Ｖｏｓ０分だけ測定電圧Ｖｉｎと異なるものの、測定電圧Ｖｉｎに極めて近い電圧である。このため、フィルタ部１７からレンジアンプ１３に出力される選択電圧Ｖ１は、レンジアンプ１３のバーチャルショートが維持される範囲内で十分に短時間で測定電圧Ｖｉｎに極めて近い電圧に達する。したがって、処理部３が引き続き実行する測定処理Ｐｍにおいて第１スイッチ部１２に対してスイッチＳＷ１のみをオン状態に制御して測定電圧Ｖｉｎを選択電圧Ｖ１としてフィルタ部１７に出力したときに、フィルタ部１７からレンジアンプ１３に出力される選択電圧Ｖ１は、極めて短時間に測定電圧Ｖｉｎと同じ電圧に移行する。

また、処理部３は、Ａ／Ｄ変換部１５のサンプリング周期Ｔ２に同期した周期Ｔ１のタイミングであって、上記した測定処理Ｐｍの実行開始のタイミングとは周期Ｔ２だけずれたタイミングで（測定部２から新たな補正値Ｄｃが出力される出力タイミングで）、補正値取得処理を実行しこの補正値Ｄｃを取得すると共に、この取得した新たな補正値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。具体的には、処理部３は、この周期Ｔ１のタイミングで開始する期間（周期Ｔ２と同じ長さの期間）内において、この補正値更新処理Ｐｃを実行する。つまり、処理部３は、本例では、サンプリング周期Ｔ２に同期して、補正値更新処理Ｐｃと測定処理Ｐｍを交互に実行する。

なお、補正値Ｄｃとしては、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、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とがあり、この２つを区別するため、前者を補正値Ｄｃｒとし、後者を補正値Ｄｃｚとする。また、測定レンジＲａで使用される補正値Ｄｃｒ，Ｄｃｚをそれぞれ補正値Ｄｃｒａ，Ｄｃｚａとし、さらに補正値Ｄｃｒａを更新する補正値更新処理Ｐｃを補正値更新処理Ｐｃｒａとし、補正値Ｄｃｚａを更新する補正値更新処理Ｐｃを補正値更新処理Ｐｃｚａとする。同様にして、測定レンジＲｂで使用される補正値Ｄｃｒ，Ｄｃｚをそれぞれ補正値Ｄｃｒｂ，Ｄｃｚｂとし、さらに補正値Ｄｃｒｂを更新する補正値更新処理Ｐｃを補正値更新処理Ｐｃｒｂとし、補正値Ｄｃｚｂを更新する補正値更新処理Ｐｃを補正値更新処理Ｐｃｚｂとする。

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〜ＳＷ５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，ＳＷ７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２つの測定レンジＲａ，Ｒｂ）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２つの測定レンジＲａ，Ｒｂ）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Ｐｃについても実行する。

すなわち、この第１測定レンジＲにおいて主として実行する上記の補正値更新処理Ｐｃを第１補正値更新処理Ｐｃとし、一時的に第２測定レンジＲに切り替えて実行する上記の補正値更新処理Ｐｃを第２補正値更新処理Ｐｃとしたときに、処理部３は、第１測定レンジＲでの第１補正値更新処理Ｐｃおよび測定処理Ｐｍの実行の合間に、第２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、測定部２から出力される測定値Ｄｍを、この測定値Ｄｍが測定された測定レンジＲで使用される補正値Ｄｃで補正することにより、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）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 ・・・（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、第１スイッチ部１２から出力される基準電圧Ｖｒｚが本例ではゼロボルトであることを考慮すると、下記式（２）で表される。
Ｖ３ｚａ＝｛（Ｖｒｚ＋Ｖｏｓ１）×Ｇ１ａ＋Ｖｏｓ２｝×Ｇ２
＝｛Ｖｏｓ１×Ｇ１ａ＋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 ・・・（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／Ｖｒａ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 ・・・（４）

この式（４）は、基準電圧Ｖｒａ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として基準電圧Ｖｒａ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）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 ・・・（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、第１スイッチ部１２から出力される基準電圧Ｖｒｚが本例ではゼロボルトであることを考慮すると、下記式（６）で表される。
Ｖ３ｚｂ＝｛（Ｖｒｚ＋Ｖｏｓ１）×Ｇ１ｂ＋Ｖｏｓ２｝×Ｇ２
＝｛Ｖｏｓ１×Ｇ１ｂ＋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 ・・・（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、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 ・・・（８）

したがって、測定レンジＲｂのときにおいても、基準電圧Ｖｒｂ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。

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，Ｒｂに対応した測定電圧Ｖｉｎについての各式（４），（８）、および各基準電圧Ｖｒａ，Ｖｒｂの既知の電圧値Ｖｒａ，Ｖｒｂ（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。また、記憶部４には、各測定レンジＲで使用される個別の補正値Ｄｃ（具体的には、上記したような、測定レンジＲａで使用される補正値Ｄｃｚａ，Ｄｃｒａ、測定レンジＲｂで使用される補正値Ｄｃｚｂ，Ｄｃｒｂ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。なお、本例では、基準電圧Ｖｒｚの電圧値Ｖｒｚはゼロボルトであることから、記憶部４に電圧値Ｖｒｚを記憶させず、また電圧値Ｖｒｚを消去した上記のＶ３ｚａ，Ｖ３ｚｂについての各式（２），（６）を用いて上記の各式（４），（８）を導出しているが、電圧値Ｖｒｚはゼロボルト以外の電圧値であってもよい。この場合には、電圧値Ｖｒｚは記憶部４に記憶され、また上記の各式（４），（８）は、基準電圧Ｖｒｚを含む上記したＶ３ｚａ，Ｖ３ｚｂについての各式を用いて導出されたものとなる。

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）に同期して、補正値更新処理Ｐｃを周期Ｔ２と同じ長さの期間で実行し、測定処理Ｐｍ（具体的には、電圧出力処理Ｐｖおよび測定処理Ｐｍ）を周期Ｔ２と同じ長さの期間で実行するという動作を繰り返す。この場合、処理部３は、測定処理Ｐｍを実行する期間を開始する際（つまり、直前に実行していた補正値更新処理Ｐｃを終了させて電圧出力処理Ｐｖを開始する際）には、第１スイッチ部１２に対する制御を実行して、この補正値更新処理Ｐｃにおいて選択電圧Ｖ１としてフィルタ部１７に出力させていた基準電圧Ｖｒに代えてバッファアンプ１６から出力されている第１電圧Ｖ０を選択電圧Ｖ１として出力させる。このとき、第１スイッチ部１２からフィルタ部１７に出力される選択電圧Ｖ１はステップ状に立ち上がったり立ち下がったり急峻に変化するが、フィルタ部１７が、選択電圧Ｖ１のこの急峻な変化を緩やかにしてレンジアンプ１３に選択電圧Ｖ１として出力する。

また、第１電圧Ｖ０はフィルタ部１７を過不足の無い状態で駆動し得る出力電流容量を備えているバッファアンプ１６から出力されるため、バッファアンプ１６を介さずに測定電圧Ｖｉｎをフィルタ部１７に最初から直接入力する構成とは異なり、フィルタ部１７から出力される選択電圧Ｖ１は、レンジアンプ１３（具体的にはオペアンプ１３ａ）のバーチャルショートを維持し得る範囲内で十分に短時間で測定電圧Ｖｉｎの電圧値に近い電圧値に達することが可能となっている。このため、この選択電圧Ｖ１を入力しているレンジアンプ１３（具体的にはオペアンプ１３ａ）は、バーチャルショートを維持した状態で、選択されている測定レンジＲに対応したゲインＧ１でこの選択電圧Ｖ１（測定電圧Ｖｉｎに近い電圧値の第１電圧Ｖ０）を正確に増幅して次段のプリアンプ１４に出力する。

続く測定処理Ｐｍでは、処理部３は、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）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。

この測定部２に対して測定値Ｄｍとして出力させる際には、処理部３は、第１スイッチ部１２に対する制御を実行して、直前の電圧出力処理Ｐｖにおいて選択電圧Ｖ１としてフィルタ部１７に出力させていた第１電圧Ｖ０に代えて、測定電圧Ｖｉｎを選択電圧Ｖ１として出力させるが、フィルタ部１７はバッファアンプ１６から出力されている第１電圧Ｖ０によって既に測定電圧Ｖｉｎに極めて近い電圧で駆動されて、測定電圧Ｖｉｎに極めて近い電圧である第１電圧Ｖ０を出力している。このため、フィルタ部１７は、第１電圧Ｖ０に代えて測定電圧Ｖｉｎが選択電圧Ｖ１として入力されてから極めて短時間に、この測定電圧Ｖｉｎを選択電圧Ｖ１としてレンジアンプ１３に出力する。これにより、レンジアンプ１３は、第１スイッチ部１２を介して選択電圧Ｖ１として入力されている測定電圧Ｖｉｎを選択された測定レンジＲに対応したゲインＧ１で、バーチャルショートを常に維持しつつ正確に増幅して次段のプリアンプ１４に出力する。したがって、測定部２は、電圧出力処理Ｐｖの開始時点から十分に短い時間で、測定電圧Ｖｉｎの瞬時値を示す電圧データＤ１を正確に出力する。よって、処理部３は、周期Ｔ２と同じ長さの期間（測定処理Ｐｍを実行するための期間）の開始から十分に短い待ち時間で、測定処理Ｐｍを実行することが可能となっている。

また、この電圧値Ｖｍの算出に際して処理部３が使用する補正値Ｄｃ（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第１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。これにより、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での第１補正値更新処理Ｐｃおよび測定処理Ｐｍの実行の合間に、第１補正値更新処理Ｐｃに代えて第２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。この第２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。

具体的に、図２に示す測定レンジＲａを測定処理Ｐｍのための第１測定レンジＲとした最初の期間での動作を例に挙げて説明すると、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第１補正値更新処理Ｐｃ（補正値更新処理Ｐｃｚａ，Ｐｃｒａ）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Ｄｃｚａ，Ｄｃｒａ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Ｒａに対応する基準電圧Ｖｒａの電圧値Ｖｒａおよび測定電圧Ｖｉｎ（電圧値Ｖｍ）の算出式（４）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、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、第１補正値更新処理Ｐｃおよび第２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，Ｒｂ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、一例として、第２補正値更新処理Ｐｃとしての補正値更新処理Ｐｃｒｂ（補正値Ｄｃｒｂを更新する処理）、第１補正値更新処理Ｐｃとしての補正値更新処理Ｐｃｚａ（補正値Ｄｃｚａを更新する処理）、第１補正値更新処理Ｐｃとしての補正値更新処理Ｐｃｒａ（補正値Ｄｃｒａを更新する処理）、第２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）、第１補正値更新処理Ｐｃとしての補正値更新処理Ｐｃｚａ、第１補正値更新処理Ｐｃとしての補正値更新処理Ｐｃｒａ、・・・というように、第１補正値更新処理Ｐｃと共に、第２補正値更新処理Ｐｃを第１補正値更新処理Ｐｃよりも一例として低い頻度で実行して、すべての測定レンジＲａ，Ｒｂで使用する補正値Ｄｃを更新記憶する。

この構成により、この測定レンジ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、処理部３が、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Ｒａ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てレンジ切替処理Ｐｒを実行したときには、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の期間において第１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、直前に実行された第１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実行された第１補正値更新処理Ｐｃ（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、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，Ｒｂのうちのいずれかに切り替えつつ、測定レンジＲａ，Ｒｂ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、電圧出力処理Ｐｖおよび測定処理Ｐｍと共に、第１補正値更新処理Ｐｃおよび第２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，Ｒｂ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、測定電圧Ｖｉｎを入力して第１電圧Ｖ０として出力するバッファアンプ１６と、測定部２における第１スイッチ部１２とレンジアンプ１３（具体的にはレンジアンプ１３を構成するオペアンプ１３ａ）との間に介装されたフィルタ部１７とを備えると共に、第１スイッチ部１２は、基準電圧Ｖｒａ，Ｖｒｂ，Ｖｒｚおよび測定電圧Ｖｉｎに加えて第１電圧Ｖ０を入力すると共にこれら３つの電圧のうちの選択された１つを選択電圧Ｖ１としてフィルタ部１７を介してレンジアンプ１３に出力し、処理部３は、補正値取得処理（つまり、補正値更新処理Ｐｃ）の実行後、測定処理Ｐｍを実行する直前（つまり、測定処理Ｐｍにおいて第１スイッチ部１２に対して測定電圧Ｖｉｎを選択電圧Ｖ１として出力させる直前）に、第１スイッチ部１２に対して第１電圧Ｖ０を選択電圧Ｖ１として出力させる電圧出力処理Ｐｖを実行する。

したがって、この測定装置１によれば、処理部３が第１スイッチ部１２に対する制御を実行してレンジアンプ１３に入力される選択電圧Ｖ１を基準電圧Ｖｒから測定電圧Ｖｉｎに切り替える際に、バッファアンプ１６からフィルタ部１７に対して測定電圧Ｖｉｎに極めて近い電圧である第１電圧Ｖ０が出力され、その後にフィルタ部１７に測定電圧Ｖｉｎが出力されるため、フィルタ部１７からレンジアンプ１３に出力される選択電圧Ｖ１を、レンジアンプ１３（具体的にはオペアンプ１３ａ）のバーチャルショートを維持し得る範囲内で十分に短時間で測定電圧Ｖｉｎの電圧値にすることができる。これにより、この測定装置１によれば、電圧出力処理Ｐｖおよび測定処理Ｐｍを実行する期間（周期Ｔ２と同じ長さの期間）の開始から十分に短い時間で、処理部３が、測定部２から出力される電圧データＤ１を測定値Ｄｍとして取得すると共に測定処理Ｐｍを実行して電圧値Ｖｍを算出することができる。つまり、補正値更新処理Ｐｃの実行後（完了後）、測定処理Ｐｍの実行（電圧値Ｖｍの測定）までの待ち時間を短縮することができる。

また、この測定装置１によれば、処理部３が、第１測定レンジでの第１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に対して複数種類の測定レンジ（本例では２つの測定レンジＲａ，Ｒｂ）のうちのこの第１測定レンジ以外の第２測定レンジ（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を更新する第２補正値更新処理Ｐｃを実行することにより、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を算出することができる。

なお、２つの測定レンジＲａ，Ｒｂを備えた構成を例に挙げて説明したが、測定レンジＲの種類としてこの例に限定されず、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。

また、補正値Ｄｃの更新については、第１測定レンジとして選択されている測定レンジＲでの測定電圧Ｖｉｎの測定中に、測定部２に対して、この測定レンジＲで使用する補正値Ｄｃと共に、この測定レンジＲ以外の測定レンジＲ（第２測定レンジとしての測定レンジＲ）で使用する補正値Ｄｃについても出力させて記憶部４に更新記憶させ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で使用する補正値Ｄｃだけを測定部２に対して出力させて更新記憶する構成を採用することもできる。

また、第１測定レンジとして選択されている測定レンジＲでの測定電圧Ｖｉｎの測定中に、測定部２に対して、この測定レンジＲで使用する補正値Ｄｃと共に、この測定レンジＲ以外の測定レンジＲ（第２測定レンジとしての測定レンジＲ）で使用する補正値Ｄｃについても出力させて記憶部４に更新記憶させる際におけるこの第２測定レンジとしての測定レンジＲで使用する補正値Ｄｃの更新頻度は上記の例に限定されず、任意の頻度とすることができる。また、処理部３が補正値更新処理Ｐｃと測定処理Ｐｍを交互に実行する例を挙げて説明したが、交互に実行しない構成、例えば、補正値更新処理Ｐｃとしての補正値更新処理Ｐｃｚ（補正値更新処理Ｐｃｚａ，Ｐｃｚｂ）および補正値更新処理Ｐｃｒ（補正値更新処理Ｐｃｒａ，Ｐｃｒｂ）を連続して実行し、次いで測定処理Ｐｍを１回実行するという順番を繰り返す構成や、補正値更新処理Ｐｃとしての補正値更新処理Ｐｃｚ（補正値更新処理Ｐｃｚａ，Ｐｃｚｂ）および補正値更新処理Ｐｃｒ（補正値更新処理Ｐｃｒａ，Ｐｃｒｂ）を連続して実行し、次いで測定処理Ｐｍを２回以上実行するという構成を採用することもできる。

１ 測定装置
２ 測定部
３ 処理部
１２ 第１スイッチ部
１３ａ オペアンプ
１５ Ａ／Ｄ変換部
１６ バッファアンプ
１７ フィルタ部
Ｄｃ 補正値
Ｄｍ 測定値
Ｐｃ 補正値更新処理（第１補正値更新処理、第２補正値更新処理）
Ｐｍ 測定処理
Ｐｖ 電圧出力処理
Ｒ，Ｒａ，Ｒｂ 測定レンジ
Ｖ０ 第１電圧
Ｖ１ 選択電圧
Ｖｉｎ 測定電圧
Ｖｍ 電圧値
Ｖｒ，Ｖｒａ，Ｖｒｂ，Ｖｒｚ 基準電圧

Claims (1)

1. 基準電圧、および測定対象の被測定量を示す測定電圧を入力すると共に当該２つの電圧のうちの選択された１つを選択電圧として出力するスイッチ部、当該選択電圧を入力すると共に増幅して増幅電圧として出力する演算増幅器、および当該増幅電圧をサンプリングして当該増幅電圧の瞬時値を測定値として出力するＡ／Ｄ変換器を備えている測定部と、
   前記スイッチ部に対して前記基準電圧を前記選択電圧として出力させると共に前記測定部から出力される前記測定値を補正値として取得する補正値取得処理、および前記スイッチ部に対して前記測定電圧を前記選択電圧として出力させると共に前記測定部から出力される前記測定値を取得しかつ当該測定値を前記補正値で補正して前記被測定量を測定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であって、
   前記測定電圧を入力して第１電圧として出力するバッファアンプと、前記測定部における前記スイッチ部と前記演算増幅器との間に介装されたフィルタ部とを備え、
   前記スイッチ部は、前記基準電圧および前記測定電圧に加えて前記第１電圧を入力すると共に当該３つの電圧のうちの選択された１つを前記選択電圧として前記フィルタ部を介して前記演算増幅器に出力し、
   前記処理部は、前記補正値取得処理の実行後、前記測定処理を実行する直前において、前記スイッチ部に対して前記第１電圧を前記選択電圧として出力させる電圧出力処理を実行する測定装置。

Images