JP6625422B2

JP6625422B2 - 測定装置

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Publication number: JP6625422B2
Application number: JP2015242782A
Authority: JP
Inventors: 康良鎌田
Original assignee: Hioki EE Corp
Current assignee: Hioki EE Corp
Priority date: 2015-12-14
Filing date: 2015-12-14
Publication date: 2019-12-25
Anticipated expiration: 2035-12-14
Also published as: JP2017110908A

Description

本発明は、測定用信号の供給時に測定対象に流れる測定電流を検出する電流検出部と、測定電流が流れているときに測定対象の両端間に発生する両端間電圧を検出する電圧検出部とを備え、測定電流と両端間電圧とに基づいて測定対象のインピーダンスを測定する測定装置に関するものである。

この種の測定装置として、本願出願人は下記特許文献１に開示された測定装置（インピーダンス測定装置）を既に提案している。この測定装置は、接続ケーブルを介して測定対象の一端に交流の測定用信号を供給する信号源（信号供給部）と、接続ケーブルを介して測定対象の他端に接続された電流電圧変換回路（電流検出部）と、接続ケーブルをそれぞれ介して測定対象の一端および他端に一対の入力端子が接続された計装アンプ（電圧検出部）と、電流電圧変換回路の出力および計装アンプの出力を用いて測定対象のインピーダンスを演算するＣＰＵとを有している。この場合、接続ケーブルは、外乱の影響を低減させるために、一般的にシールドケーブル（同軸ケーブルを含む）が用いられている。このインピーダンス測定装置では、信号源が測定用信号を測定対象に印加し、電流電圧変換回路がそのときに測定対象に流れる電流（測定電流）を電流電圧変換して電流値を示す電圧を出力し、計装アンプが測定対象に生じる電圧降下（交流電圧）を検出して両端間電圧として出力し、ＣＰＵが電流電圧変換回路および計装アンプから出力される各電圧に基づいてインピーダンスを求めている。

また、この測定装置では、測定対象の他端と電流電圧変換回路との間に配設される接続ケーブルに存在すると共に接続ケーブルの長さに応じて変化する静電容量の影響を低減するために、この接続ケーブルの芯線と電流電圧変換回路を構成するオペアンプの反転入力端子との間に補償インピーダンス（フェライトビーズなど）を配置している。

特開２００９−５０１４号公報（第８−１３頁、第１図）

ところが、上記の測定装置について本願発明者がさらに検討を行った結果、この測定装置には、以下のような改善すべき課題が存在していることを見出した。すなわち、この測定装置では、上記したように、電流電圧変換回路だけではなく、両端間電圧を検出するための計装アンプの一対の入力端子と測定対象との間にも接続ケーブルが接続されているが、計装アンプの各入力端子の入力インピーダンスは極めて高い。このことから、今までは、この計装アンプに接続されている接続ケーブルには電流は殆ど流れず、これによって計装アンプと測定対象との間において電圧降下は殆ど発生しないため、計装アンプは両端間電圧を正確に検出することができると考えられていた。つまり、計装アンプと測定対象との間の接続ケーブルに存在する静電容量（つまり、この接続ケーブルの長さ）は両端間電圧の測定に対して影響を与えないと考えられていた。

しかしながら、本願発明者は、この点について検討を重ねた結果、この測定装置５１では、図３に示すように、計装アンプ等で構成される電圧検出部５２の一対の入力端子と測定対象５３の各端部（電極５３ａ，５３ｂ）との間に接続されている接続ケーブル５４，５５には、信号供給部５６から測定対象５３を経由して電流検出部５７に測定電流Ｉｍが流れている状態において、接続ケーブル５４，５５に存在する静電容量（接続ケーブル５４の芯線５４ａとシールド部材５４ｂとの間に形成される静電容量Ｃ１、接続ケーブル５５の芯線５５ａとシールド部材５５ｂとの間に形成される静電容量Ｃ２）を経由して流れる漏れ電流ＩＬ１，ＩＬ２（交流電流）が僅かながらも生じることを見出した。また、本願発明者は、この漏れ電流ＩＬ１，ＩＬ２は、接続ケーブル５４，５５の芯線５４ａ，５５ａと測定対象５３の各電極５３ａ，５３ｂとの間に存在している接触抵抗や芯線５４ａ，５５ａの直流抵抗成分において電圧降下を生じさせ、電圧検出部５２による測定対象５３の各電極５３ａ，５３ｂ間の両端間電圧Ｖ１の検出に誤差を生じさせることを見出した。

そして、本願発明者は、電圧検出部５２での両端間電圧Ｖ１の検出に際して漏れ電流ＩＬ１，ＩＬ２に起因して生じる上記の誤差は測定対象５３のインピーダンスをより高い精度で測定しようとする場合には無視できないものであることを見出した。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、電圧検出部と測定対象との間をシールドケーブルで接続しつつ測定対象のインピーダンスの測定精度を向上させ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、測定対象の一端に測定用信号を供給する信号供給部と、前記測定対象の他端に接続されて前記測定用信号の供給に起因して当該測定対象に流れる測定電流を検出する電流検出部と、前記測定対象の前記一端に第１電圧検出用ケーブルを介して接続されると共に当該測定対象の他端に第２電圧検出用ケーブルを介して接続されて当該測定対象の両端間電圧を検出する電圧検出部とを備え、前記測定電流と前記両端間電圧とに基づいて前記測定対象のインピーダンスを測定する測定装置であって、前記第１電圧検出用ケーブルおよび前記第２電圧検出用ケーブルのうちの少なくとも一方は、シールド部材が基準電位に規定されたシールドケーブルで構成され、
前記第１電圧検出用ケーブルおよび前記第２電圧検出用ケーブルのうちの前記シールドケーブルで構成されている少なくとも一方の電圧検出用ケーブルの芯線と前記基準電位との間に配設されて当該電圧検出用ケーブルの当該芯線および前記シールド部材の間の静電容量と相まって前記測定用信号の周波数とほぼ等しい共振周波数を有する並列共振回路を構成するコイル部を備え、当該コイル部は、前記測定用信号に含まれている直流成分の当該コイル部を介しての前記基準電位への流出を規制するコンデンサを備えている。

また、請求項２記載の測定装置は、請求項１記載の測定装置において、前記第１電圧検出用ケーブルおよび前記第２電圧検出用ケーブルは共に前記シールドケーブルで構成され、前記第１電圧検出用ケーブルの芯線と前記基準電位との間に配設されて当該第１電圧検出用ケーブルの前記静電容量と相まって前記共振周波数を有する並列共振回路を構成する前記コイル部としての第１コイル部、および前記第２電圧検出用ケーブルの芯線と前記基準電位との間に配設されて当該第２電圧検出用ケーブルの前記静電容量と相まって前記共振周波数を有する並列共振回路を構成する前記コイル部としての第２コイル部を備えている。

また、請求項３記載の測定装置は、請求項１または２記載の測定装置において、前記コイル部は、インダクタンス値を無段階的および段階的のいずれかに調整可能なコイルを備えている。

請求項１記載の測定装置では、第１電圧検出用ケーブルおよび第２電圧検出用ケーブルのうちのシールドケーブルで構成されている少なくとも一方の電圧検出用ケーブルの芯線と基準電位との間の静電容量と相俟って測定用信号の周波数とほぼ等しい共振周波数を有する並列共振回路を構成するコイル部を備えている。

したがって、この測定装置によれば、測定対象から電圧検出用プローブの芯線、および電圧検出用プローブの芯線とシールド部材との間の静電容量を介して基準電位に流出する漏れ電流を殆ど発生させないようにすることができ、これにより、電圧検出部での両端間電圧の検出精度を高めて測定誤差を極めて少ない状態にすることができる。つまり、この測定装置によれば、電圧検出部と測定対象との間をシールドケーブルである電圧検出用プローブで接続しつつ、測定誤差の極めて少ない両端間電圧に基づいて、測定対象のインピーダンスを高い精度で測定することができる。また、コイル部が測定用信号に含まれている直流成分のコイル部を介しての基準電位への流出を規制するコンデンサを備えたことにより、この直流成分に起因した漏れ電流が並列共振回路を構成するコイル部を介して基準電位への直流成分の流出を規制することを、このコンデンサが防止することから、測定対象のインピーダンスを高い精度で測定することができる。

請求項２記載の測定装置では、第１電圧検出用ケーブルおよび第２電圧検出用ケーブルが共にシールドケーブルで構成され、第１電圧検出用ケーブルの芯線と基準電位との間に配設されて第１電圧検出用ケーブルの静電容量と相まって測定用信号の周波数とほぼ等しい共振周波数を有する並列共振回路を構成するコイル部としての第１コイル部、および第２電圧検出用ケーブルの芯線と基準電位との間に配設されて第２電圧検出用ケーブルの静電容量と相まって測定用信号の周波数とほぼ等しい共振周波数を有する並列共振回路を構成するコイル部としての第２コイル部を備えている。

したがって、この測定装置によれば、電圧検出部と測定対象との間をシールドケーブルである第１および第２電圧検出用プローブで接続しつつ、測定誤差の極めて少ない両端間電圧に基づいて、測定対象のインピーダンスを高い精度で測定することができる。

請求項３記載の測定装置によれば、コイル部がインダクタンス値を無段階的および段階的のいずれかに調整可能なコイルを備えたことにより、電圧検出用プローブの静電容量の容量値が電圧検出用プローブの構造や長さ、さらには使用環境によって若干変わったとしても、並列共振回路の共振周波数を測定用信号の周波数とほぼ等しい状態に確実に調整することができる。

測定装置１の構成図である。測定装置１における各コイル部５，６の他の構成を説明するための部分構成図である。従来の測定装置５１の構成図である。

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

測定装置の一例としての測定装置１は、図１に示すように、一例として、信号供給部２、電流検出部３、電圧検出部４、第１コイル部５、第２コイル部６、処理部７および出力部８を備え、測定対象１１のインピーダンスＺを測定する。測定対象１１としては、抵抗、キャパシタおよびインダクタなどの電子部品や、回路基板に形成された配線（導体パターン）などが挙げられる。

信号供給部２は、一例として、測定用信号としての交流電圧Ｖｍ（一定の振幅で、かつ一定の周波数（ｆ１）の交流電圧）を生成すると共に信号供給用プローブＰＬ１を介して測定対象１１の一端（一方の電極１１ａ）に供給する。

電流検出部３は、測定対象１１の他端（他方の電極１１ｂ）に信号供給用プローブＰＬ２を介して接続されて、交流電圧Ｖｍの測定対象１１への供給（印加）に起因して測定対象１１に流れる測定電流Ｉｍを検出する。本例では一例として、電流検出部３は、非反転入力端子が測定装置１における基準電位（ゼロボルト）に規定された部位（グランドＧ）に接続され、反転入力端子が信号供給用プローブＰＬ２を介して測定対象１１の電極１１ｂに接続される演算増幅器３ａと、演算増幅器３ａの反転入力端子と出力端子との間に接続された抵抗３ｂ（抵抗値Ｒ）とを備えて構成されている。この構成により、電流検出部３は、測定電流Ｉｍを電圧信号である電流検出信号Ｖｉ（＝Ｉｍ×Ｒ）に変換して出力する。なお、電流検出部３はこの構成に限定されず、電流電圧変換用の抵抗だけで構成することもできる等、種々の公知の回路を適用することができる。

電圧検出部４は、測定対象１１の電極１１ａに第１電圧検出用ケーブル（電圧検出用プローブＰＬ３）を介して接続されると共に測定対象１１の電極１１ｂに第２電圧検出用ケーブル（電圧検出用プローブＰＬ４）を介して接続されて、測定対象１１の両端間に発生する両端間電圧Ｖ１を検出すると共に、電圧値が両端間電圧Ｖ１の電圧値に応じて変化する電圧検出信号Ｖｖを出力する。

本例では一例として、電圧検出部４は差動アンプで構成され、各電圧検出用プローブＰＬ３，ＰＬ４は１芯のシールドケーブル（同軸ケーブルを含む概念のケーブル）で構成されている。また、電圧検出用プローブＰＬ３は、その芯線ＰＬ３ａの一端が電圧検出部４を構成する差動アンプの一対の入力端子のうちの一方の入力端子に接続され、芯線ＰＬ３ａの他端が電極１１ａに接続（接触）可能に構成されている。また、電圧検出用プローブＰＬ４は、その芯線ＰＬ４ａの一端が電圧検出部４を構成する差動アンプの一対の入力端子のうちの他方の入力端子に接続され、芯線ＰＬ４ａの他端が電極１１ｂに接続（接触）可能に構成されている。また、各電圧検出用プローブＰＬ３，ＰＬ４は、それぞれの芯線ＰＬ３ａ，ＰＬ４ａを覆うそれぞれのシールド部材ＰＬ３ｂ，ＰＬ４ｂ（例えば、金属製の編組線やアルミ箔テープなど）が共にグランドＧ（基準電位の一例）に接続されている。

また、このようにしてシールドケーブルで構成された電圧検出用プローブＰＬ３では、芯線ＰＬ３ａは、その周囲に配設されたシールド部材ＰＬ３ｂと容量結合した状態にあり、電圧検出用プローブＰＬ４でも同様にして、芯線ＰＬ４ａは、その周囲に配設されたシールド部材ＰＬ４ｂと容量結合した状態にある。以下では、発明の理解を容易にするために、芯線ＰＬ３ａは、静電容量Ｃ１を介してシールド部材ＰＬ３ｂと容量結合し、芯線ＰＬ４ａは、静電容量Ｃ２を介してシールド部材ＰＬ４ｂと容量結合しているものとする。

第１コイル部５は、電圧検出用プローブＰＬ３の芯線ＰＬ３ａとグランドＧとの間に配設されて、芯線ＰＬ３ａおよびシールド部材ＰＬ３ｂの間の静電容量Ｃ１と相まって交流電圧Ｖｍの周波数ｆ１とほぼ等しい共振周波数ｆｃ１（ｆｃ１＝ｆ１の場合も含む）を有する並列共振回路１２を構成する。本例では一例として、第１コイル部５は、電圧検出用プローブＰＬ３の芯線ＰＬ３ａにおける電圧検出部４側の端部とグランドＧとの間に配設されたコイル５ａで構成されている。第２コイル部６は、電圧検出用プローブＰＬ４の芯線ＰＬ４ａとグランドＧとの間に配設されて、芯線ＰＬ４ａおよびシールド部材ＰＬ４ｂの間の静電容量Ｃ２と相まって交流電圧Ｖｍの周波数ｆ１とほぼ等しい共振周波数ｆｃ２（ｆｃ２＝ｆ１の場合も含む）を有する並列共振回路１３を構成する。本例では一例として、第２コイル部６は、電圧検出用プローブＰＬ４の芯線ＰＬ４ａにおける電圧検出部４側の端部とグランドＧとの間に配設されたコイル６ａで構成されている。

本例では一例として、各コイル５ａ，６ａは、対応する静電容量Ｃ１，Ｃ２との共振周波数ｆｃ１，ｆｃ２が上記したように周波数ｆ１とほぼ等しくなるように、対応する静電容量Ｃ１，Ｃ２の容量値を考慮したインダクタンス値の固定型のコイルで構成されているが、静電容量Ｃ１，Ｃ２の容量値は電圧検出用プローブＰＬ３，ＰＬ４の構造（芯線ＰＬ３ａ，ＰＬ４ａの太さや、芯線ＰＬ３ａ，ＰＬ４ａとシールド部材ＰＬ３ｂ，ＰＬ４ｂ間の絶縁材料の誘電率など）や長さによって変わることから、共振周波数ｆｃ１，ｆｃ２を周波数ｆ１とほぼ等しい状態に調整し得るようにインダクタンス値を、無段階的および段階的のいずれかに調整可能な（変更可能な）可変型のコイルで構成するのが好ましい。

処理部７は、例えば、Ａ／Ｄ変換器、コンピュータおよびメモリ（いずれも図示せず）を備えて構成されて、電圧検出信号Ｖｖおよび電流検出信号Ｖｉを入力すると共に、電圧検出信号Ｖｖをサンプリングすることによってその瞬時値を示す電圧波形データに変換し、かつ電流検出信号Ｖｉをサンプリングすることによってその瞬時値を示す電流波形データに変換して、少なくとも電圧検出信号Ｖｖの一周期分の電圧波形データおよび電流波形データをメモリに記憶させる波形データ取得処理を実行する。また、処理部７は、メモリに記憶させた電圧波形データおよび電流波形データに基づいて、測定対象１１のインピーダンスＺを測定（算出）すると共に出力部８に出力する測定処理を実行する。

出力部８は、一例として液晶ディスプレイ装置などの表示装置で構成されて、処理部７から出力されたインピーダンスＺを画面に表示する。なお、外部装置にデータを送信するインタフェース装置で出力部８を構成して、測定されたインピーダンスＺを出力部８を介して外部装置に出力する構成を採用することもできるし、リムーバブルメディアにデータを記憶するインターフェース装置で出力部８を構成して、測定されたインピーダンスＺを出力部８を介してリムーバブルメディアに記憶する構成を採用することもできる。

次に、測定装置１の動作と併せて、測定方法について、図面を参照して説明する。

信号供給部２が信号供給用プローブＰＬ１を介して測定対象１１の電極１１ａに接続され、電流検出部３が信号供給用プローブＰＬ２を介して測定対象１１の電極１１ｂに接続され、かつ電圧検出部４が電圧検出用プローブＰＬ３，ＰＬ４を介して測定対象１１の両端（電極１１ａ，１１ｂ）に接続されている状態において、信号供給部２が交流電圧Ｖｍ（周波数ｆ１）を生成して、信号供給用プローブＰＬ１を介して測定対象１１の電極１１ａに供給する。これにより、測定電流Ｉｍ（周波数ｆ１）が測定対象１１に流れ、電流検出部３は、この測定電流Ｉｍを検出すると共に電流検出信号Ｖｉに変換して処理部７に出力する。

また、電圧検出部４は、測定電流Ｉｍが流れることによって測定対象１１の両端（電極１１ａ，１１ｂ）間に発生する両端間電圧Ｖ１を検出して、電圧検出信号Ｖｖを処理部７に出力する。

この場合、交流電圧Ｖｍ（周波数ｆ１）の印加によって測定対象１１の各電極１１ａ，１１ｂのグランドＧに対する電位についても周波数ｆ１で変化する。なお、測定対象１１の電極１１ｂについては、グランドＧにバーチャルショートされた演算増幅器３ａの反転入力端子に信号供給用プローブＰＬ２を介して接続されているため、ほぼグランドＧの電位（基準電位）に規定されてはいるものの、信号供給用プローブＰＬ２の直流抵抗での電圧降下および信号供給用プローブＰＬ２と測定対象１１の電極１１ｂとの間での接触抵抗での電圧降下を考慮すると、若干ではあるものの周波数ｆ１で電位が変化する。

従来の測定装置の構成では、各電極１１ａ，１１ｂにおける周波数ｆ１での電位の変化に起因して、図１に示すように、信号供給部２、信号供給用プローブＰＬ１、測定対象１１の電極１１ａ、電圧検出用プローブＰＬ３の芯線ＰＬ３ａ、および電圧検出用プローブＰＬ３の芯線ＰＬ３ａとシールド部材ＰＬ３ｂとの間の静電容量Ｃ１を介してグランドＧに流出する漏れ電流ＩＬ１が発生し、また、信号供給部２、信号供給用プローブＰＬ１、測定対象１１、測定対象１１の電極１１ｂ、電圧検出用プローブＰＬ４の芯線ＰＬ４ａ、および電圧検出用プローブＰＬ４の芯線ＰＬ４ａとシールド部材ＰＬ４ｂとの間の静電容量Ｃ２を介してグランドＧに流出する漏れ電流ＩＬ２が発生し、これによって電圧検出部４で検出される両端間電圧Ｖ１、ひいては電圧検出部４から出力される電圧検出信号Ｖｖに誤差を生じさせていた。

一方、本例の測定装置１では、静電容量Ｃ１については、この静電容量Ｃ１に対して並列に接続された第１コイル部５と共に、漏れ電流ＩＬ１の周波数ｆ１とほぼ等しい共振周波数ｆｃ１を有する並列共振回路１２（共振周波数ｆｃ１においてインピーダンスが極めて大きな値（理想的には無限大）となる回路）を構成しているため、漏れ電流ＩＬ１は殆ど発生しない。同様にして、静電容量Ｃ２についても、第２コイル部６と共に、漏れ電流ＩＬ２の周波数ｆ１とほぼ等しい共振周波数ｆｃ２を有する並列共振回路１３（共振周波数ｆｃ１においてインピーダンスが極めて大きな値（理想的には無限大）となる回路）を構成しているため、漏れ電流ＩＬ２は殆ど発生しない。

この構成により、電圧検出部４は、両端間電圧Ｖ１を高い精度で検出して、測定誤差の極めて少ない状態で電圧検出信号Ｖｖを処理部７に出力する。

このようにして、電流検出部３から電流検出信号Ｖｉが出力され、かつ電圧検出部４から電圧検出信号Ｖｖが出力されている状態において、処理部７は、まず、波形データ取得処理を実行する。この波形データ取得処理では、処理部７は、電圧検出信号Ｖｖおよび電流検出信号Ｖｉを入力してサンプリングすることによって電圧波形データおよび電流波形データに変換し、この各波形データについて電圧検出信号Ｖｖの一周期分をメモリに記憶する。

続いて、処理部７は、測定処理を実行する。この測定処理では、処理部７は、一例として、メモリに記憶されている電圧波形データおよび電流波形データに基づいて、両端間電圧Ｖ１の実効値Ｖｒ１と測定電流Ｉｍの実効値Ｉｒｍとを算出する。次いで、処理部７は、算出した各実効値Ｖｒｍ，Ｉｒｍに基づいて、測定対象１１のインピーダンスＺ（＝Ｖｒｍ／Ｉｒｍ）を算出（測定）する。また、処理部７は、電圧波形データおよび電流波形データに基づいて、両端間電圧Ｖ１と測定電流Ｉｍとの間の位相差θについても算出（測定）する。また、処理部７は、算出したインピーダンスＺおよび位相差θを出力部８に出力して表示させる。これにより、測定対象１１のインピーダンスＺの測定が完了する。なお、位相差θの算出および表示は行わず、インピーダンスＺの算出および表示のみを実行する構成であってもよい。

このように、この測定装置１では、シールドケーブルで構成されている電圧検出用プローブＰＬ３の芯線ＰＬ３ａとグランドＧ（基準電位）との間の静電容量Ｃ１と相俟って交流電圧Ｖｍの周波数ｆ１とほぼ等しい共振周波数ｆｃ１を有する並列共振回路１２を構成する第１コイル部５と、シールドケーブルで構成されている電圧検出用プローブＰＬ４の芯線ＰＬ４ａとグランドＧ（基準電位）との間の静電容量Ｃ２と相俟って周波数ｆ１とほぼ等しい共振周波数ｆｃ２を有する並列共振回路１３を構成する第２コイル部６とを備えている。

したがって、この測定装置１によれば、上記の漏れ電流ＩＬ１，ＩＬ２を殆ど発生させないようにすることができ、これにより、電圧検出部４での両端間電圧Ｖ１の検出精度を高めて、電圧検出部４から出力される電圧検出信号Ｖｖの測定誤差を極めて少ない状態にすることができる。つまり、この測定装置１によれば、電圧検出部４と測定対象１１との間をシールドケーブルである電圧検出用プローブＰＬ３，ＰＬ４で接続しつつ、測定誤差の極めて少ない電圧検出信号Ｖｖに基づいて、測定対象１１のインピーダンスＺを高い精度で測定（算出）することができる。

なお、電圧検出部４と測定対象１１とを接続する２本の電圧検出用プローブＰＬ３，ＰＬ４の双方にコイル部５，６を配設する好ましい構成を採用した例について上記したが、電圧検出用プローブＰＬ３，ＰＬ４のうちのいずれか一方の電圧検出用プローブにのみコイル部を配設する構成（第１電圧検出用ケーブルおよび第２電圧検出用ケーブルのうちの少なくとも一方の電圧検出用ケーブルが１つの例）を採用することもでき、この構成においても、この一方の電圧検出用プローブの芯線を介してグランドＧに流れる漏れ電流の発生を抑制することができるため、その分だけに電圧検出部４での両端間電圧Ｖ１の検出精度を高めて、電圧検出部４から出力される電圧検出信号Ｖｖの測定誤差を極めて少ない状態にすることができ、この電圧検出信号Ｖｖに基づいて測定対象１１のインピーダンスＺを高い精度で測定（算出）することができる。この場合、他方の電圧検出用ケーブルについては、非シールドケーブル（例えば単芯絶縁ケーブル）で構成することもできる。

このように、いずれか一方の電圧検出用プローブにのみコイル部を配設する構成を採用する場合、本例の測定装置１の構成においては、測定対象１１の各電極１１ａ，１１ｂのうちの電極１１ｂについては、上記したようにグランドＧにバーチャルショートされた演算増幅器３ａを有する電流検出部３に信号供給用プローブＰＬ２を介して接続されることで電位の変化が小さいものとなっている一方で、電極１１ａについては、信号供給用プローブＰＬ１を介して信号供給部２に接続されることで交流電圧Ｖｍとほぼ同じ電位で変化している。したがって、電極１１ａ側の方においてより大きな漏れ電流が発生することになることから、この電極１１ａに接続される電圧検出用プローブＰＬ３にコイル部５を配設するのが好ましい。

また、電圧検出用プローブＰＬ３，ＰＬ４の各芯線ＰＬ３ａ，ＰＬ４ａにおける電圧検出部４側に各コイル部５，６を設ける例について説明したが、これに限らず、電圧検出用プローブＰＬ３，ＰＬ４の各芯線ＰＬ３ａ，ＰＬ４ａの少なくとも一方について、測定対象１１の電極１１ａ（または１１ｂ）側に設けることもできる。

また、上記したように、各コイル部５，６を構成するコイル５ａ，６ａについて、インダクタンス値を無段階的および段階的のいずれかに調整可能な（変更可能な）可変型のコイルで構成することにより、電圧検出用プローブＰＬ３，ＰＬ４の静電容量Ｃ１，Ｃ２の容量値が電圧検出用プローブＰＬ３，ＰＬ４の構造や長さ、さらには使用環境によって若干変わったとしても、各並列共振回路１２，１３の共振周波数ｆｃ１，ｆｃ２を周波数ｆ１とほぼ等しい状態に確実に調整することができる。したがって、この構成を採用した測定装置１によれば、より確実に測定対象１１のインピーダンスＺを高い精度で測定（算出）することができる。この場合、無段階的に調整可能なコイルとして可変型コイルを用いることができる。また、段階的に調整可能なコイルとしては、コイルとスイッチとを直列接続した複数の直列回路を並列接続して構成し、いずれかのスイッチをオン状態（接続状態）に切り替えることにより、各並列共振回路１２，１３の共振周波数ｆｃ１，ｆｃ２を周波数ｆ１とほぼ等しい状態に調整することができる。この場合、各コイルのインダクタンス値としては、電圧検出用プローブＰＬ３，ＰＬ４の構造や長さ等に応じて変化する静電容量Ｃ１，Ｃ２と相まって交流電圧Ｖｍの周波数ｆ１とほぼ等しい共振周波数ｆｃ１（ｆｃ１＝ｆ１の場合も含む）を有する並列共振回路１２，１３を構成可能なインダクタンス値に規定する。

また、各コイル部５，６については、図２に示す測定装置１Ａのように、コイル５ａ，６ａに対して直列にコンデンサ５ｂ，６ｂを接続する構成を採用することもできる。この場合、第１コイル部５では、コイル５ａとコンデンサ５ｂの直列回路が、静電容量Ｃ１に対して並列接続される。また、第２コイル部６では、コイル６ａとコンデンサ６ｂの直列回路が、静電容量Ｃ２に対して並列接続される。なお、コイル５ａとコンデンサ５ｂの直列回路およびコイル６ａとコンデンサ６ｂの直列回路においては、コイルとコンデンサのいずれがグランドＧ側に配置される構成であってもよい。また、各コンデンサ５ｂ，６ｂの容量値については静電容量Ｃ１，Ｃ２に対して十分に大きな値となるように予め規定されており、コンデンサ５ｂ，６ｂは各並列共振回路１２，１３の共振周波数ｆｃ１，ｆｃ２に影響を与えないものとなっている（共振周波数ｆｃ１は、コイル５ａのインダクタンス値と静電容量Ｃ１の容量値とで規定され、共振周波数ｆｃ２は、コイル６ａのインダクタンス値と静電容量Ｃ２の容量値とで規定される）ものとする。なお、測定装置１の構成要素と同一に機能する構成要素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。

この構成を採用することにより、信号供給部２から供給される交流電圧Ｖｍに直流成分が含まれていたとしても、この直流成分に起因した漏れ電流（直流の漏れ電流）が各並列共振回路１２，１３を構成するコイル５ａ，６ａに流れること、つまり各コイル部５，６を介してグランドＧ（基準電位）への直流成分の流出を規制することを、各コンデンサ５ｂ，６ｂが防止することから、測定対象１１のインピーダンスＺを高い精度で測定（算出）することができる。

また、信号供給部２が測定用信号としての交流電圧Ｖｍ（周波数ｆ１の交流電圧）を生成して供給する構成を採用した例を挙げて説明したが、信号供給部２が測定用信号としての交流電流（周波数ｆ１の交流電流）を生成して供給する構成を採用することもできる。

１，１Ａ測定装置
２信号供給部
３電流検出部
４電圧検出部
５第１コイル部
５ａ，６ａコイル
５ｂ，６ｂコンデンサ
６第２コイル部
７処理部
１１測定対象
１１ａ電極（測定対象１１の一端）
１１ｂ電極（測定対象１１の他端）
１２，１３並列共振回路
Ｃ１，Ｃ２静電容量
ｆ１周波数
Ｇグランド（基準電位）
Ｉｍ測定電流
ＰＬ３，ＰＬ４電圧検出用プローブ
ＰＬ３ａ，ＰＬ４ａ芯線
ＰＬ３ｂ，ＰＬ４ｂシールド部材
Ｖ１両端間電圧
Ｖｍ交流電圧

Claims

測定対象の一端に測定用信号を供給する信号供給部と、
前記測定対象の他端に接続されて前記測定用信号の供給に起因して当該測定対象に流れる測定電流を検出する電流検出部と、
前記測定対象の前記一端に第１電圧検出用ケーブルを介して接続されると共に当該測定対象の他端に第２電圧検出用ケーブルを介して接続されて当該測定対象の両端間電圧を検出する電圧検出部とを備え、前記測定電流と前記両端間電圧とに基づいて前記測定対象のインピーダンスを測定する測定装置であって、
前記第１電圧検出用ケーブルおよび前記第２電圧検出用ケーブルのうちの少なくとも一方は、シールド部材が基準電位に規定されたシールドケーブルで構成され、
前記第１電圧検出用ケーブルおよび前記第２電圧検出用ケーブルのうちの前記シールドケーブルで構成されている少なくとも一方の電圧検出用ケーブルの芯線と前記基準電位との間に配設されて当該電圧検出用ケーブルの当該芯線および前記シールド部材の間の静電容量と相まって前記測定用信号の周波数とほぼ等しい共振周波数を有する並列共振回路を構成するコイル部を備え、当該コイル部は、前記測定用信号に含まれている直流成分の当該コイル部を介しての前記基準電位への流出を規制するコンデンサを備えている測定装置。
前記第１電圧検出用ケーブルおよび前記第２電圧検出用ケーブルは共に前記シールドケーブルで構成され、
前記第１電圧検出用ケーブルの芯線と前記基準電位との間に配設されて当該第１電圧検出用ケーブルの前記静電容量と相まって前記共振周波数を有する並列共振回路を構成する前記コイル部としての第１コイル部、および前記第２電圧検出用ケーブルの芯線と前記基準電位との間に配設されて当該第２電圧検出用ケーブルの前記静電容量と相まって前記共振周波数を有する並列共振回路を構成する前記コイル部としての第２コイル部を備えている請求項１記載の測定装置。
前記コイル部は、インダクタンス値を無段階的および段階的のいずれかに調整可能なコイルを備えている請求項１または２記載の測定装置。