JP6778514B2 - Impedance measuring device and impedance measuring method - Google Patents
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Description
本発明は、インピーダンス測定装置およびインピーダンス測定方法に関する。 The present invention relates to an impedance measuring device and an impedance measuring method.
電気回路を構成する素子がもつ内部インピーダンスを測定する方法として、測定対象である試料に交流信号を与えてその電気応答を測定する交流インピーダンス測定法がある。この方法では、試料がもつ抵抗成分、キャパシタンス成分、インダクタンス成分の大きさを調べることができる。 As a method of measuring the internal impedance of an element constituting an electric circuit, there is an AC impedance measuring method in which an AC signal is given to a sample to be measured and the electric response thereof is measured. In this method, the magnitudes of the resistance component, capacitance component, and inductance component of the sample can be investigated.
このようなインピーダンス測定法として、定電流源から試料に正弦波の測定交流電流を供給し、試料に現れる電圧信号を、供給する測定交流電流に同期する同一周波数の基準信号(または参照信号ともいう)で同期検波することで、試料に現れるノイズ成分の影響を小さくする同期検波を用いたインピーダンス測定方法がある。
同期検波によるインピーダンス測定装置については、以下の先行技術文献がある。
As such an impedance measurement method, a sinusoidal measurement alternating current is supplied from a constant current source to the sample, and the voltage signal appearing on the sample is referred to as a reference signal (or reference signal) having the same frequency that synchronizes with the supplied measurement alternating current. ), There is an impedance measurement method using synchronous detection that reduces the influence of noise components appearing on the sample.
The following prior art documents are available for impedance measuring devices by synchronous detection.
以下同期検波によるインピーダンス測定を説明する。
測定交流電流は、定電流源から、試料(例えば、内部抵抗をもつ電池)に供給される。測定交流電流の電流値を検出するための検出用の抵抗(電流検出用抵抗)は、定電流源、試料に直列に挿入されている。測定交流電流に応じて試料に現れた検出信号(電圧信号)を増幅する第1増幅器と、電流検出用抵抗で検出された電圧信号を増幅する第2増幅器を備え、第1増幅器で増幅された電圧検出信号は、測定周波数を通過させるバンドパスフィルタ(BPF)を通して同期検波器に入力される。また、測定交流電流に同期する基準信号は第2増幅器で増幅され同期検波器に入力される。同期検波器は、電圧検出信号を基準信号で同期検波し、その検波出力は、交流成分を除去するためのローパスフィルタ(LPF)に入力され交流成分が除去されて、アナログデジタルコンバータ(ADC)に入力される。アナログデジタルコンバータは、同期検波出力をデジタル信号に変換する。変換されたデジタル信号は、演算装置に入力され、試料の交流インピーダンス値が演算され、これらの値は表示装置等に表示され、あるいはプリントされて出力される。
Impedance measurement by synchronous detection will be described below.
The measured alternating current is supplied from a constant current source to the sample (eg, a battery with internal resistance). A detection resistor (current detection resistor) for detecting the current value of the measured alternating current is inserted in series with the constant current source and the sample. It is provided with a first amplifier that amplifies the detection signal (voltage signal) appearing in the sample according to the measured AC current and a second amplifier that amplifies the voltage signal detected by the current detection resistor, and is amplified by the first amplifier. The voltage detection signal is input to the synchronous detector through a bandpass filter (BPF) that passes the measurement frequency. Further, the reference signal synchronized with the measured alternating current is amplified by the second amplifier and input to the synchronous detector. The synchronous detector synchronously detects the voltage detection signal with the reference signal, and the detection output is input to the low-pass filter (LPF) for removing the AC component, the AC component is removed, and the analog digital converter (ADC) is used. Entered. The analog-to-digital converter converts the synchronous detection output into a digital signal. The converted digital signal is input to the arithmetic unit, the AC impedance value of the sample is calculated, and these values are displayed on a display device or the like, or printed and output.
このように、試料の両端の電圧検出信号を測定交流電流と同位相の基準信号で同期検波し、ローパスフィルタにより交流成分を除去することにより、直流成分のみが抽出されるので、電池など純抵抗以外の成分を含む測定対象の試料の実効インピーダンスを求めることができる。また、同期検波で現れた交流成分はローパスフィルタで除去されるため、交流であるノイズの影響を除去でき、ノイズに埋もれた微小信号を取り出すことが可能である。 In this way, the voltage detection signals across the sample are synchronously detected with a reference signal in the same phase as the measured AC current, and the AC component is removed by the low-pass filter, so that only the DC component is extracted, so pure resistance such as a battery The effective impedance of the sample to be measured containing components other than the above can be obtained. Further, since the AC component appearing in the synchronous detection is removed by the low-pass filter, the influence of the noise that is the AC can be removed, and a minute signal buried in the noise can be taken out.
測定対象となる試料は、電気回路を構成する要素であるため、ノイズが重畳されるものがあり、そのノイズがインピーダンス測定に影響を与える。例えば、UPS(無停電電源装置)に装備されているバッテリを測定試料とする場合である。UPSは、常時稼働している必要があるため、インバータやコンバータが稼働して充電あるいは放電を行っている。このため、インバータやコンバータから生ずるノイズがバッテリに印加されていることが多い。また、負荷が接続されているため、負荷側からもノイズが入り込むことが多い。このように、UPSのバッテリを試料としてインピーダンス測定しようとすると、測定交流電流が印加された試料からノイズ成分を検出することになる。 Since the sample to be measured is an element constituting an electric circuit, noise may be superimposed on the sample, and the noise affects the impedance measurement. For example, the case where the battery installed in the UPS (uninterruptible power supply) is used as the measurement sample. Since the UPS needs to be constantly operating, an inverter or a converter is operating to charge or discharge the UPS. For this reason, noise generated from the inverter or converter is often applied to the battery. Further, since the load is connected, noise often enters from the load side as well. In this way, when the impedance is measured using the UPS battery as a sample, the noise component is detected from the sample to which the measurement alternating current is applied.
しかしながら、測定交流電流と同位相の基準信号を用いて同期検波を行い、ローパスフィルタで交流成分を除去してもノイズを取りきることができない場合がある。 However, noise may not be completely removed even if synchronous detection is performed using a reference signal having the same phase as the measured AC current and the AC component is removed by a low-pass filter.
例えば、図10に示すような周波数特性を有するローパスフィルタでは、X(Hz)以上の周波数についてはノイズを取り除くことができるが、XHz未満の周波数はほとんど除去できない。
このように、ノイズが測定周波数(例えば図10ではX(Hz))に近い周波数のノイズである場合には、その周波数に対する減衰量がほとんどないような減衰特性を有するローパスフィルタでは、すべてのノイズを除去することは難しい。
For example, a low-pass filter having a frequency characteristic as shown in FIG. 10 can remove noise at frequencies above X (Hz), but can hardly remove frequencies below XHz.
As described above, when the noise is a noise having a frequency close to the measurement frequency (for example, X (Hz) in FIG. 10), the low-pass filter having the attenuation characteristic that there is almost no attenuation with respect to the frequency is all the noise. Is difficult to remove.
このため、ノイズが検出信号に入り込むと測定誤差が生じ、また、測定したインピーダンス値もばらつきが生ずるので、測定値が安定しないという問題が生ずる。 Therefore, when noise enters the detection signal, a measurement error occurs, and the measured impedance value also varies, which causes a problem that the measured value is not stable.
本発明は、ノイズ成分から生ずる影響を抑制して、安定した測定値をより速くかつ確度が高く取得できるインピーダンス測定装置および測定方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an impedance measuring device and a measuring method capable of acquiring a stable measured value faster and with higher accuracy by suppressing the influence generated from a noise component.
上記課題を解決するために、本発明の第1の側面は、インピーダンス測定装置であって、測定対象の試料に所定周波数の測定信号を供給する交流供給部と、測定信号に同期する基準信号を生成する基準信号生成部と、試料に現れる検出信号を基準信号で同期検波する同期検波部と、同期検波部で同期検波された信号が入力され応答特性および減衰特性が異なる複数のローパスフィルタと、複数のローパスフィルタを切り換えていずれか一つを選択する選択手段と、ローパスフィルタの出力データに基づいて演算した測定値が安定であるか否かを判定するとともに選択手段によるローパスフィルタの切り換えおよび演算した測定値の保持を行う演算手段とを備え、基準信号生成部は、位相の異なる二つの基準信号を生成する手段を備え、演算手段は、選択したローパスフィルタの出力データに基づいて演算した測定値のばらつきが所定の許容範囲である場合は、測定値が安定であると判定して、得られた測定値を保持し、測定値のばらつきが所定の許容範囲でない場合は、選択手段で他のローパスフィルタに切り換え、切り換え後のローパスフィルタの出力データに基づいて演算した測定値のばらつきが所定の許容範囲であるかを判定することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the first aspect of the present invention is an impedance measuring device, in which an AC supply unit that supplies a measurement signal of a predetermined frequency to a sample to be measured and a reference signal synchronized with the measurement signal are provided. A reference signal generator to be generated, a synchronous detection unit that synchronously detects the detection signal appearing in the sample with the reference signal, a plurality of low-pass filters that input the synchronously detected signal by the synchronous detection unit and have different response characteristics and attenuation characteristics. A selection means for switching between a plurality of low-pass filters and selecting one of them, and a selection means for determining whether or not the measured value calculated based on the output data of the low-pass filter is stable, and switching and calculation of the low-pass filter by the selection means. The reference signal generation unit is provided with a means for generating two reference signals having different phases, and the calculation means is a measurement calculated based on the output data of the selected low-pass filter. If the variation of the value is within the predetermined allowable range, it is determined that the measured value is stable, the obtained measured value is retained, and if the variation of the measured value is not within the predetermined allowable range, other means are selected. It is characterized by switching to the low-pass filter of the above and determining whether the variation of the measured value calculated based on the output data of the low-pass filter after switching is within a predetermined allowable range.
なお、演算手段が行う測定値のばらつきが所定の許容範囲であるかの判定は、測定値の移動平均が所定の許容範囲になったかの判定であり、ローパスフィルタを切り換えた場合は、切り換え後のローパスフィルタの出力データに基づいて演算した測定値の移動平均で判定することが好ましい。 It should be noted that the determination of whether the variation of the measured values performed by the calculation means is within the predetermined allowable range is the determination of whether the moving average of the measured values is within the predetermined allowable range, and when the low-pass filter is switched, after the switching. It is preferable to make a judgment by the moving average of the measured values calculated based on the output data of the low-pass filter .
また、試料は、電池であって、交流供給部は、定電流源であるが好ましい。 Further, it is preferable that the sample is a battery and the AC supply unit is a constant current source.
本発明の他の側面は、測定対象の試料に所定周波数の測定信号を供給し、試料に現れる検出信号を測定信号に同期する基準信号で同期検波し、同期検波された信号の直流成分を抽出して試料の交流インピーダンスを測定するインピーダンス測定方法であって、測定対象の試料に所定周波数の測定信号を供給するステップと、測定信号に同期する基準信号を生成するステップと、試料に現れる検出信号を基準信号で同期検波するステップと、同期検波された信号を応答特性および減衰特性が異なる複数のローパスフィルタに入力するステップと、複数のローパスフィルタの内のいずれか一つを選択し、選択したローパスフィルタの出力データに基づいて測定値を演算し演算した測定値が安定であるか否かを判定するステップとを有し、測定信号に同期する基準信号を生成するステップは、位相の異なる二つの基準信号を生成するステップを含み、判定するステップは、選択したローパスフィルタの出力データに基づいて演算した測定値のばらつきが所定の許容範囲である場合は、測定値が安定であると判定して、得られた測定値を保持し、前記測定値のばらつきが所定の許容範囲でない場合は、選択手段で他の前記ローパスフィルタに切り換えて、切り換え後の前記ローパスフィルタの出力データに基づいて演算した前記測定値のばらつきが許容範囲であるかを判定するステップを含むことを特徴とする。 Another aspect of the present invention is to supply a measurement signal of a predetermined frequency to a sample to be measured, synchronously detect a detection signal appearing in the sample with a reference signal synchronized with the measurement signal, and extract a DC component of the synchronously detected signal. This is an impedance measurement method for measuring the AC impedance of a sample, in which a step of supplying a measurement signal of a predetermined frequency to the sample to be measured, a step of generating a reference signal synchronized with the measurement signal, and a detection signal appearing on the sample. The step of synchronously detecting with a reference signal, the step of inputting the synchronously detected signal to a plurality of low-pass filters having different response characteristics and attenuation characteristics, and the step of inputting one of a plurality of low-pass filters were selected and selected. The step of calculating the measured value based on the output data of the low-pass filter and determining whether or not the calculated measured value is stable, and the step of generating the reference signal synchronized with the measured signal are two steps having different phases. The determination step , which includes the step of generating one reference signal, determines that the measurement value is stable when the variation of the measurement value calculated based on the output data of the selected low-pass filter is within a predetermined allowable range. If the obtained measured value is retained and the variation of the measured value is not within a predetermined allowable range, the measurement value is switched to another low-pass filter by the selection means, and the calculation is performed based on the output data of the low-pass filter after the switching. It is characterized by including a step of determining whether or not the variation of the measured values is within an allowable range.
なお、測定値のばらつきが所定の許容範囲であるかの判定は、測定値の移動平均が所定の許容範囲になったかの判定であり、ローパスフィルタを切り換えた場合は、切り換え後のローパスフィルタの出力データに基づいて演算した測定値の移動平均で判定することができる。
The determination of whether the variation of the measured values is within the predetermined allowable range is the determination of whether the moving average of the measured values is within the predetermined allowable range. When the low-pass filter is switched, the output of the low-pass filter after the switching is performed. It can be determined by the moving average of the measured values calculated based on the data .
ノイズ成分から生ずる影響を抑制して、安定した測定値をより速く取得することができる。また、確度の高い測定値を得ることができる。 It is possible to suppress the influence generated by the noise component and obtain a stable measured value faster. In addition, highly accurate measured values can be obtained.
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1は、本発明の一実施の形態に係る同期検波によるインピーダンス測定装置の構成を示す図である。インピーダンス測定装置1は、定電流源10、増幅器15,16、バンドパスフィルタ(BPF)17、同期検波器20、複数のローパスフィルタ(LPF)22−1,22−2,・・・22−n、アナログデジタルコンバータ(ADC)23を備えて構成されている。なお、定電流源10は請求項1の交流供給部に相当し、同期検波器20は請求項1の同期検波部に相当する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an impedance measuring device by synchronous detection according to an embodiment of the present invention. The
出願人は、特性の異なる複数のローパスフィルタを並列に動作させ、ローパスフィルタの一つを選択して安定した測定値を取得するインピーダンス測定装置および測定方法の発明を特願2015−214019として出願した。本実施の形態は、この特願2015−214019の発明の構成を用いている。 The applicant has applied for the invention of an impedance measuring device and a measuring method in which a plurality of low-pass filters having different characteristics are operated in parallel and one of the low-pass filters is selected to obtain a stable measured value as Japanese Patent Application No. 2015-214019. .. This embodiment uses the configuration of the invention of Japanese Patent Application No. 2015-214019.
定電流源10は一対の出力端子(図示せず)を介して測定対象の試料(DUT)11に接続されている。本実施の形態では、試料11は、電池であり、内部抵抗としてRxをもつ。定電流源10と試料11の間には電流検出用抵抗Rsが挿入(接続)され、試料11の検出信号は、増幅器15を介して測定周波数を通過させるバンドパスフィルタ(BPF)17に入力される。なお、電流検出用抵抗Rsは請求項1の基準信号生成部に相当する。
The constant
増幅器15は定電流源10から供給される測定交流電流iに応じて試料11に現れた検出信号(電圧信号)を増幅し、増幅器16は電流検出用抵抗Rsで検出された電圧信号を増幅する。増幅器15で増幅された電圧検出信号v1は、測定周波数を通過させるバンドパスフィルタ(BPF)17を介して同期検波器20に入力される。また、測定交流電流iに同期する基準信号v2は増幅器16で増幅され同期検波器20に入力される。
The
バンドパスフィルタ(BPF)17の出力部は、同期検波器20の入力部に接続され、バンドパスフィルタ(BPF)17の出力は同期検波器20に入力される。電流検出用抵抗Rsは、増幅器16に接続され、増幅器16の出力部は、同期検波器20の入力部に接続され、増幅器16の出力は同期検波器20に入力される。
The output unit of the bandpass filter (BPF) 17 is connected to the input unit of the
同期検波器20の出力部はローパスフィルタ(LPF)22−1,22−2,・・・22−nの入力部に接続される。同期検波器20は、電圧検出信号v1を基準信号v2で同期検波し、その検波出力は、交流成分を除去するためのローパスフィルタ(LPF)22−1,22−2,・・・22−nに入力される。
The output section of the
ローパスフィルタ22−1,22−2,・・・22−nの出力部は、SW1を介してアナログデジタルコンバータ(ADC)23に接続され、ローパスフィルタ22−1,22−2,・・・22−nの出力VAD1,VAD2,・・・VADnは、SW1を介してアナログデジタルコンバータ(ADC)23に入力される。なお、ローパスフィルタ22−1,22−2,・・・22−nは互いに並列に接続されている。なお、SW1は請求項1の選択手段に相当する。
The output section of the low-pass filter 22-1,22-2, ... 22-n is connected to the analog-to-digital converter (ADC) 23 via SW1, and the low-pass filter 22-1,22-2, ... 22 The -n outputs V AD1 , V AD2 , ... V ADn are input to the analog-to-digital converter (ADC) 23 via SW1. The low-pass filters 22-1,22-2, ... 22-n are connected in parallel with each other. SW1 corresponds to the selection means of
各ローパスフィルタ(LPF)22−1,22−2,・・・22−nにおいてフィルタ処理(交流成分除去)は並列で行われ、その出力は後述する所定のルールに基づいて選択出力され、選択された出力はアナログデジタルコンバータ(ADC)23に入力される。アナログデジタルコンバータ23は、同期検波出力をデジタル信号に変換する。変換されたデジタル信号は、図示されない演算装置に入力され、試料11の交流インピーダンス値が演算され、これらの値は、図示されない表示装置等に表示され、あるいはプリントされて出力される。
Filter processing (AC component removal) is performed in parallel in each low-pass filter (LPF) 22-1,22-2, ... 22-n, and the output is selected and output based on a predetermined rule described later. The output is input to the analog-to-digital converter (ADC) 23. The analog-
ここで、ローパスフィルタ(LPF)22−1,22−2,・・・22−nは、それぞれ応答特性、減衰特性が異なっている。応答特性とはローパスフィルタ(LPF)22−1,22−2,・・・22−nに入力を与えた場合、その時間的変化に応じて出力が時間的に変化する性質をいう。例えば応答特性がよいとは、出力が100%になるまでの応答時間が短い場合をいう。減衰特性とはカットオフ周波数よりも低い周波数を通し、それより高い周波数を通さないという性質をいう。後述する図3の示すように減衰傾度が減衰特性を表す。 Here, the low-pass filters (LPF) 22-1,22-2, ... 22-n have different response characteristics and attenuation characteristics, respectively. The response characteristic refers to the property that when an input is given to the low-pass filter (LPF) 22-1,22-2, ... 22-n, the output changes with time according to the time change. For example, good response characteristics mean that the response time until the output reaches 100% is short. Attenuation characteristics refer to the property of passing frequencies lower than the cutoff frequency and not passing frequencies higher than that. As shown in FIG. 3 described later, the damping gradient represents the damping characteristic.
次に図1のインピーダンス測定装置におけるインピーダンス測定動作を説明する。定電流源10からは、測定交流電流として、i=Isin(ω1t)の正弦波が試料11に印加される。試料11の両端には、電池の内部抵抗Rxに対応した電圧が発生し、その電圧は増幅器15で増幅されてv1=iRxとして出力される。また、増幅器16からは、電流検出用抵抗Rsに対応したv2=iRsが出力され、同期検波器20で同期検波される。ここで、v1、v2は、
v1=Vsin(ω1t)=IRxsin(ω1t)
v2=iRs=IRssin(ω1t)=ksin(ω1t)
である。なお、kは定数とする(IとRsは一定であるとする)
Next, the impedance measurement operation in the impedance measurement device of FIG. 1 will be described. From the constant
v 1 = Vsin (ω 1 t ) = IR x sin (ω 1 t)
v 2 = iRs = IR s sin (ω 1 t) = k sin (ω 1 t)
Is. In addition, k is a constant (I and Rs are constant).
同期検波出力は、
v1×v2=kIRxsin(ω1t)sin(ω1t)
=1/2・kIRx[cos(0)−cos(2ω1t)]
となる。
Synchronous detection output is
v 1 x v 2 = kIR x sin (ω 1 t) sin (ω 1 t)
= 1/2 · kIR x [cos (0) -cos (2ω 1 t)]
Will be.
この同期検波出力は、減衰特性(カットオフ周波数、減衰量)、応答特性(応答時間)の異なるローパスフィルタ(LPF)22−1,22−2,・・・22−nに入力される。最初は、スイッチSW1によってローパスフィルタ(LPF)22−1が選択される。即ち、スイッチSW1でローパスフィルタ(LPF)22−1の出力VAD1が選択され、所定の交流成分が遮断された出力がアナログデジタルコンバータ23に入力される。
This synchronous detection output is input to a low-pass filter (LPF) 22-1,22-2, ... 22-n having different attenuation characteristics (cutoff frequency, attenuation amount) and response characteristics (response time). Initially, the switch SW1 selects the low pass filter (LPF) 22-1. That is, the output V AD1 of the low-pass filter (LPF) 22-1 is selected by the switch SW1, and the output from which the predetermined AC component is cut off is input to the analog-
アナログデジタルコンバータ23の入力は、
VAD=1/2・kIRxcos(0)=1/2・kIRx
となり、これにより、測定値である試料の内部抵抗の抵抗値Rxは、
Rx=2/k・(VAD/I)
により求めることができる。
The input of the analog-to-
V AD = 1/2 · kIR x cos (0) = 1/2 · kIR x
As a result, the resistance value Rx of the internal resistance of the sample, which is the measured value, becomes
R x = 2 / k · ( VAD / I)
Can be obtained by.
ここで、求めた測定値がノイズの影響で安定しない場合には、スイッチSW1でローパスフィルタ(LPF)22−2に切り換える。それでもノイズの影響で測定値が安定しない場合には、スイッチSW1でローパスフィルタ(LPF)22−3に切り換える。このように測定値が安定するまでスイッチSW1でローパスフィルタ(LPF)を順に切り換える。 Here, if the obtained measured value is not stable due to the influence of noise, the switch SW1 switches to the low-pass filter (LPF) 22-2. If the measured value is still unstable due to the influence of noise, switch to the low-pass filter (LPF) 22-3 with switch SW1. In this way, the low-pass filter (LPF) is sequentially switched by the switch SW1 until the measured value becomes stable.
次に、図2及び図3を参照してローパスフィルタ(LPF)の切り換え動作について詳細に説明する。測定値の算出において、測定値の出力が安定し、しかも測定時間を短くするために上記したローパスフィルタ(LPF)の選択(切り換え)をどのように行うのかについて図2及び図3を参照して具体的に説明する。図2は3種類のローパスフィルタ(LPF)の応答特性を示した図である。図3は3種類のローパスフィルタ(LPF)の減衰特性を示した図である。 Next, the switching operation of the low-pass filter (LPF) will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3. Refer to FIGS. 2 and 3 for how to select (switch) the above-mentioned low-pass filter (LPF) in order to stabilize the output of the measured value and shorten the measurement time in the calculation of the measured value. This will be described in detail. FIG. 2 is a diagram showing the response characteristics of three types of low-pass filters (LPF). FIG. 3 is a diagram showing the attenuation characteristics of three types of low-pass filters (LPF).
ローパスフィルタ(1),(2),(3)の応答特性については、図2に示すようにローパスフィルタ(1)の応答時間が一番速く、ローパスフィルタ(3)の応答時間が一番遅い。ローパスフィルタ(1),(2),(3)の減衰特性については、図3に示すようにローパスフィルタ(1)の減衰量が一番小さく、ローパスフィルタ(3)の減衰量が一番大きい。本実施の形態では、このような特性を有するローパスフィルタを3種類用意した。 Regarding the response characteristics of the low-pass filters (1), (2), and (3), as shown in FIG. 2, the response time of the low-pass filter (1) is the fastest, and the response time of the low-pass filter (3) is the slowest. .. Regarding the attenuation characteristics of the low-pass filters (1), (2), and (3), as shown in FIG. 3, the attenuation of the low-pass filter (1) is the smallest and the attenuation of the low-pass filter (3) is the largest. .. In this embodiment, three types of low-pass filters having such characteristics are prepared.
最初に所定の測定周波数を選び、スイッチSW1でローパスフィルタ(1)を選択する。ローパスフィルタ(1)は図2及び図3に示すように応答速度が最も速く、減衰量が最も小さいローパスフィルタである。そして得られた測定値が安定していた場合にはここでその測定周波数におけるインピーダンス測定は終了する。 First, a predetermined measurement frequency is selected, and the low-pass filter (1) is selected with the switch SW1. As shown in FIGS. 2 and 3, the low-pass filter (1) is a low-pass filter having the fastest response speed and the smallest attenuation. If the obtained measured value is stable, the impedance measurement at that measurement frequency ends here.
しかし、得られた測定値が安定していない場合には、スイッチSW1でローパスフィルタ(2)を選択(切り換え)する。ローパスフィルタ(2)は図2及び図3に示すように応答速度がローパスフィルタ(1)よりも遅く、減衰量もローパスフィルタ(1)よりも大きい。そして得られた測定値が安定していた場合にはここでその測定周波数におけるインピーダンス測定は終了する。
しかし、得られた測定値が安定していない場合には、スイッチSW1でローパスフィルタ(3)を選択(切り換え)する。ローパスフィルタ(3)は図2及び図3に示すように応答速度がローパスフィルタ(2)よりも遅く、減衰量もローパスフィルタ(2)よりも大きい。そして得られた測定値が安定していた場合にはここでその測定周波数におけるインピーダンス測定は終了する。
However, when the obtained measured value is not stable, the low-pass filter (2) is selected (switched) by the switch SW1. As shown in FIGS. 2 and 3, the low-pass filter (2) has a slower response speed than the low-pass filter (1) and a larger attenuation than the low-pass filter (1). If the obtained measured value is stable, the impedance measurement at that measurement frequency ends here.
However, when the obtained measured value is not stable, the low-pass filter (3) is selected (switched) by the switch SW1. As shown in FIGS. 2 and 3, the low-pass filter (3) has a slower response speed than the low-pass filter (2) and a larger attenuation than the low-pass filter (2). If the obtained measured value is stable, the impedance measurement at that measurement frequency ends here.
上記した例では3種類のローパスフィルタを用いた例であるが、さらに異なる特性をもつローパスフィルタを用意して行えば、3種類の場合に比較してより安定した測定値をできる限り速く算出することができる。なお、ローパスフィルタの数は、安定性と測定時間のバランスを考慮して決定するのが好ましい。 In the above example, three types of low-pass filters are used, but if low-pass filters with different characteristics are prepared, more stable measured values can be calculated as quickly as possible compared to the three types. be able to. The number of low-pass filters is preferably determined in consideration of the balance between stability and measurement time.
また、ローパスフィルタの選択(切り換え)については、上記した実施の形態ではローパスフィルタ(1),(2),(3)の順に切り換えたが、図1には図示されないメモリに記憶された順番にしたがって行うこともできるし、図示されない表示部に表示された測定値に応じて切り換えるようにしてもよい。 Regarding the selection (switching) of the low-pass filter, in the above-described embodiment, the low-pass filters (1), (2), and (3) were switched in this order, but in the order stored in the memory (not shown in FIG. 1). Therefore, it may be performed, or it may be switched according to the measured value displayed on the display unit (not shown).
次に、図4に、測定値が安定したかを判定する判定手段を含んだインピーダンス測定装置の構成を示して説明する。図4の構成は、図1のアナログデジタルコンバータ(ADC)23以降での構成をさらに示している。図1に示されたインピーダンス測定装置の定電流源10の交流電流は試料11に与えられる。試料11に現れた検出出力は、電圧検出部30に入力される。電圧検出部30は、図1の電流検出抵抗Rs、増幅器15、16、バンドパスフィルタ(BPF)17、同期検波器20、ローパスフィルタ(LPF)22、スイッチSW1、アナログデジタルコンバータ(ADC)23を含むものであり、その電圧検出出力は、CPUを含んだ演算部32に入力される。また、電流検出部31は、電流検出抵抗Rsを含むものであり、インピーダンス演算のための電流iを検出し、その出力は演算部32に入力される。演算部32は、CPUを具備したものであり、電圧検出部30、電流検出部31の出力が入力され、また、表示部33、操作部34、記憶部35と接続されている。演算部32は、電圧検出部30の測定値が安定したか否かの判定、あるいはローパスフィルタの切り換え制御、試料のインピーダンスの演算、測定したインピーダンス値のホールド制御等の測定制御を行う。表示部33は、測定値や操作画面が表示され、操作部34は、インピーダンス測定装置の操作が行われる。記憶部35には、アナログデジタルコンバータ(ADC)23の出力データや演算された抵抗値や測定条件などのパラメータ等が記憶される。
Next, FIG. 4 shows and describes a configuration of an impedance measuring device including a determining means for determining whether or not the measured value is stable. The configuration of FIG. 4 further shows the configuration of the analog-to-digital converter (ADC) 23 or later of FIG. The alternating current of the constant
次に、ホールド機能について説明する。ホールド機能は、インピーダンス測定を行って、その測定値が安定したときに、測定を止める機能である。測定中は、測定交流電流を供給された試料に現れた検出信号(ここでは電圧信号)のサンプリングし、このサンプリングは、所定周期、例えば100msecごとに行われる。このサンプリングごとに試料の抵抗値Rxを求めると、所定時間間隔ごとに試料の抵抗値を得ることができる。
このサンプリングごとの測定値には、ばらつきがあり、アナログデジタルコンバータ(ADC)23の出力が安定状態になることを使用者が監視することで試料の抵抗値を得ることができる。使用者が表示値を監視する作業を省くために、インピーダンス測定装置においては演算された抵抗値や電圧の検出信号が安定したと判定して、自動的に測定を止めるホールド機能が備わっている。
演算部32は、演算した試料の抵抗値あるいは検出信号が安定したかを判定して、ホールドを行う。この抵抗値や検出信号が安定したかの判定は、抵抗値や検出信号(電圧)の移動平均をとることによって判定することができる。
Next, the hold function will be described. The hold function is a function that performs impedance measurement and stops the measurement when the measured value becomes stable. During the measurement, the detection signal (here, the voltage signal) appearing in the sample supplied with the measurement AC current is sampled, and this sampling is performed at a predetermined cycle, for example, every 100 msec. By obtaining the resistance value Rx of the sample for each sampling, the resistance value of the sample can be obtained at predetermined time intervals.
The measured value for each sampling varies, and the resistance value of the sample can be obtained by the user monitoring that the output of the analog-to-digital converter (ADC) 23 becomes stable. In order to save the user from monitoring the displayed value, the impedance measuring device is equipped with a hold function that determines that the calculated resistance value or voltage detection signal is stable and automatically stops the measurement.
The
図5に、抵抗値や電圧の測定値が安定したか否かを移動平均をとって判定するフローチャートを示して説明する。ここでは、前回、前々回と今回の抵抗値との差分が所定の許容範囲か否かで測定値が安定か否かを判断している例を示している。 FIG. 5 shows and describes a flowchart for determining whether or not the measured resistance value and the voltage are stable by taking a moving average. Here, an example is shown in which whether or not the measured value is stable is determined based on whether or not the difference between the resistance value of the previous time, the time before the previous time, and the resistance value of this time is within a predetermined allowable range.
まず、サンプリングで取得した今回の抵抗値Rnと前々回(2回前の抵抗値)Rn−2との差が第一の許容範囲であるか否かを判断する(ステップS11)。そして、第一の許容範囲内である場合には、前回の抵抗値Rn−1と今回の抵抗値Rnとの差分が第二の許容範囲であるか否かを判断する(ステップS12)。この二つの差分が許容範囲である場合には、測定値が安定と判断し(ステップS13)、測定をホールドする。二つの差分のいずれかが許容範囲でない場合には、測定値が不安定と判断し、サンプリングを続行して、次回の移動平均の処理を行う。
この測定値が安定したか否かの判定は、前々回、前回、今回の3回のサンプリングの移動平均をとって判定しているが、さらに多くの回数のサンプリングで判定することが可能である。5回のサンプリングの移動平均で判定すると、サンプリングの周期が100msecであれば、最低0.5sec間ホールドまでかかる。
First, it is determined whether or not the difference between the current resistance value R n acquired by sampling and the previous two times (two times previous resistance value) R n-2 is within the first allowable range (step S11). Then, if it is within the first allowable range, it is determined whether or not the difference between the previous resistance value R n-1 and the current resistance value R n is within the second allowable range (step S12). .. When the difference between the two is within the allowable range, it is determined that the measured value is stable (step S13), and the measurement is held. If either of the two differences is not within the permissible range, it is determined that the measured value is unstable, sampling is continued, and the next moving averaging process is performed.
Whether or not this measured value is stable is determined by taking the moving average of the three samplings of the previous time, the previous time, and the current time, but it is possible to judge by sampling a larger number of times. Judging by the moving average of 5 samplings, if the sampling cycle is 100 msec, it takes at least 0.5 sec to hold.
ここで、図1に戻って、ローパスフィルタ22−1、ローパスフィルタ22−2、・・・ローパスフィルタ22−nには、同期検波器20の出力が並列して与えられる。ローパスフィルタ22−1は、応答速度が速いが減衰量が小さく、ローパスフィルタ22−2は、ローパスフィルタ22−1より応答速度は遅いが減衰量は大きい。
Here, returning to FIG. 1, the output of the
演算部32の判定手段は、図5に示すように、この複数のローパスフィルタのいずれかの出力の移動平均をとることにより、測定値が安定したか否かを判定している。
ここで、ローパスフィルタ22−1(以下これをLPF1とする)の出力について移動平均をとって測定値が安定しないと判断した場合、ローパスフィルタ22−2(以下これをLPF2とする)の出力側にスイッチSW1を切り換えて、その出力の移動平均をとって測定値が安定したか否かを判定することになる。
このとき、測定値は、LPF1の出力による測定値は、ノイズの影響によりばらついており、LPF2に切り換えた場合に、その出力の測定値のばらつきは、LPF1とLPF2とでは当然異なる。
As shown in FIG. 5, the determination means of the
Here, when it is determined that the measured value is not stable by taking a moving average for the output of the low-pass filter 22-1 (hereinafter referred to as LPF1), the output side of the low-pass filter 22-2 (hereinafter referred to as LPF2). The switch SW1 is switched to, and the moving average of the output is taken to determine whether or not the measured value is stable.
At this time, the measured value due to the output of LPF1 varies due to the influence of noise, and when switching to LPF2, the variation in the measured value of the output is naturally different between LPF1 and LPF2.
図6に、その様子を示す。測定周波数に近いノイズ成分が存在すると、LPF1ではノイズ除去ができずにその測定値はばらついてしまう。ノイズに強い特性のLPF2に切り換えた場合、安定した測定値が得られる場合がある。このとき、ローパスフィルタの測定値の移動平均をLPF1の出力データをそのまま継続して用いて移動平均をとれば、LPF1の測定値に引きずられて確度保証範囲外の測定値で安定したと判定してホールドしてしまう可能性がある。このため、ローパスフィルタを応答速度が速いものから遅いものに切り換えた場合には、移動平均についても、初期化する必要がある。 FIG. 6 shows the situation. If a noise component close to the measurement frequency is present, the LPF1 cannot remove the noise and the measured value varies. When switching to LPF2, which has characteristics that are resistant to noise, stable measured values may be obtained. At this time, if the moving average of the measured values of the low-pass filter is continuously used as the output data of LPF1 and the moving average is taken, it is determined that the measured values are stable at the measured values outside the guaranteed accuracy range due to being dragged by the measured values of LPF1. There is a possibility of holding it. Therefore, when the low-pass filter is switched from one having a fast response speed to one having a slow response speed, it is necessary to initialize the moving average as well.
図7は、ローパスフィルタを切り換えたときの移動平均処理の初期化の動作を説明するフローチャートである。最初にLPF1で測定を開始する(ステップS21)、LPF1の出力をサンプリングし(ステップS22)、移動平均処理を行う(ステップS23)、移動平均のサンプリング数を満たしていれば、測定値が安定しているかを判定し(ステップS24)、安定している場合には、ホールド機能が有効であれば、測定を止めて測定値をホールドする(ステップS25、S26)。移動平均処理を行って測定値が安定していない場合は、測定回数(サンプリング回数)をカウントアップし(ステップS27)、測定回数とサンプリング周期との積(測定回数×サンプリング周期)がLPF2の応答時間になったかを判定する(ステップS28)。測定回数×サンプリング期間がLPF2の応答時間を満たしていない場合には、次のサンプリングに移行し、測定回数×サンプリング周期がLPF2の応答時間を満たし、測定値が安定していない場合にはスイッチSW1でLPF1からLPF2に切り換え、移動平均処理の初期化を行って、LPF2に切り換え、LPF2の出力のサンプリングに移行する(ステップS30、S31)。測定回数×サンプリング周期がLPF2の応答時間を満たしており、測定値が安定している場合には、移動平均初期化を行わずにスイッチSW1でLPF1からLPF2に切り換えて、LPF2の出力のサンプリングに移行する(ステップS29、S31)。 FIG. 7 is a flowchart illustrating the operation of initializing the moving average processing when the low-pass filter is switched. First, the measurement is started in LPF1 (step S21), the output of LPF1 is sampled (step S22), the moving average processing is performed (step S23), and if the number of samples of the moving average is satisfied, the measured value is stable. If it is stable, if the hold function is effective, the measurement is stopped and the measured value is held (steps S25 and S26). If the measured value is not stable after performing the moving average processing, the number of measurements (number of samplings) is counted up (step S27), and the product of the number of measurements and the sampling cycle (number of measurements x sampling cycle) is the response of LPF2. It is determined whether the time has come (step S28). If the number of measurements x sampling period does not meet the response time of LPF2, the process proceeds to the next sampling, and if the number of measurements x sampling cycle satisfies the response time of LPF2 and the measured value is not stable, switch SW1 In, the LPF1 is switched to the LPF2, the moving average processing is initialized, the LPF2 is switched to, and the sampling of the output of the LPF2 is performed (steps S30 and S31). When the number of measurements x the sampling cycle satisfies the response time of LPF2 and the measured value is stable, the switch SW1 switches from LPF1 to LPF2 with the switch SW1 to sample the output of LPF2 without performing the moving average initialization. Transition (steps S29, S31).
ローパスフィルタがさらにあり、LPF2でも安定しない場合には、次のローパスフィルタ22−3の応答時間になると、ローパスフィルタ22−3に切り換え、出力のサンプリングを行い、移動平均の初期化を行う。 If there are more low-pass filters and the LPF2 is not stable, the response time of the next low-pass filter 22-3 is reached, the low-pass filter 22-3 is switched to, the output is sampled, and the moving average is initialized.
なお、測定値が安定したか否かの判定は、上述の例では、移動平均による例で説明したが、他にも例えば測定値の分散等により測定値が安定したか否かを統計的に判断する、あるいは、測定値の傾き等で安定したか否かを判断することができ、その場合でも、ローパスフィルタを切り換えたときに、測定値の安定判断のための初期化を行う。 In the above example, the determination of whether or not the measured value is stable has been described by using a moving average, but in addition to this, for example, whether or not the measured value is stable due to the dispersion of the measured value is statistically determined. It can be judged, or it can be judged whether or not it is stable by the inclination of the measured value, and even in that case, when the low-pass filter is switched, the initialization for the stability judgment of the measured value is performed.
図1は、同期検波器20として測定交流電流に同期する一つの基準信号で同期検波する一つの同期検波器20を用いる例で説明したが、基準信号として、異なる位相、例えば45°、あるいは90°位相が異なる基準信号を生成して、試料11に現れる検出信号を同期検波することも可能である。
図8は、45°異なる位相の基準信号により、試料11に現れる検出信号を同期検波し、それぞれの検波信号を特性の異なる複数のローパスフィルタに入力して、アナログデジタルコンバータ(ADC)に入力するインピーダンス測定装置の構成を示すものである。
一つの位相の基準信号により同期検波を行うと、ノイズの位相が不明であって、ノイズの位相によりそのノイズレベルが小さくなってしまうことが生ずる。異なる位相の基準信号により同期検波を行うことで、正確なノイズレベルを測定でき、検出信号に現れるノイズの影響を小さくできる。また、バンドパスフィルタや周辺デバイスによるゲインの変動や位相回転による位相変動を検出してインピーダンス測定を行うことで測定誤差を少なくして安定した測定が可能となる。
FIG. 1 has described an example in which one
In FIG. 8, the detection signals appearing in the
When synchronous detection is performed using a reference signal of one phase, the phase of noise is unknown, and the noise level may be reduced depending on the phase of noise. By performing synchronous detection with reference signals of different phases, accurate noise level can be measured and the influence of noise appearing in the detection signal can be reduced. In addition, by detecting gain fluctuations due to bandpass filters and peripheral devices and phase fluctuations due to phase rotation and performing impedance measurement, measurement errors can be reduced and stable measurement can be performed.
(本発明による効果)
本発明では、複数の異なる特性(応答特性、減衰特性)を有するローパスフィルタを並列に動作させた上で、ローパスフィルタの切り換えを、ノイズの影響が最も受けにくく、かつ応答速度が最も速いローパスフィルタが見つかるまで行っているので、最もノイズの影響のない安定した測定値が速くに得られる。例えば、負荷電流や充電電流が流れていない電池のようにノイズの影響が少ないような場合には、上記した図2及び図3の例でいうとローパスフィルタ(1)が選択され測定後に実施した測定周波数におけるインピーダンス測定は終了する。
(Effect of the present invention)
In the present invention, a low-pass filter having a plurality of different characteristics (response characteristics, attenuation characteristics) is operated in parallel, and then the low-pass filter is switched, which is the least affected by noise and has the fastest response speed. Since we continue until we find, we can quickly obtain stable measurements that are least affected by noise. For example, in the case where the influence of noise is small like a battery in which no load current or charging current is flowing, the low-pass filter (1) in the above examples of FIGS. 2 and 3 is selected and performed after measurement. Impedance measurement at the measurement frequency ends.
つまり、ノイズの影響の少ない試料であってもノイズの影響の大きい試料、例えばUPSのバッテリなど、検出信号にノイズが重畳しているような試料における測定であっても、最も早い応答速度で、かつ減衰量の最も少ないローパスフィルタが選択されるので、ノイズの影響の少ない安定的なインピーダンスの測定値がより速く求められる。 That is, even if the measurement is performed on a sample having a small influence of noise or a sample having a large influence of noise, for example, a sample in which noise is superimposed on a detection signal such as a UPS battery, the response speed is the fastest. Moreover, since the low-pass filter with the least amount of attenuation is selected, a stable impedance measurement value that is less affected by noise can be obtained more quickly.
また、図9を参照して本発明による他の効果について述べる。所定の測定周波数が例えばY(Hz)であって図9に示すようなノイズが現れており、Y(Hz)の測定周波数でインピーダンス測定をする場合に、ノイズの影響を受ける範囲はその測定周波数から左右a(Hz)までの範囲である。この場合左右a(Hz)までの範囲にあるノイズは上記した選択(切り換え)処理によって減衰するので、ノイズに影響されない範囲を広げることができる(ノイズに影響されない範囲が広がる)。
そして、ローパスフィルタを切り換えたときの、測定値が安定したかの判定も、ローパスフィルタの切り換えごとに初期化が行われて判定されるので、仮に前のローパスフィルタでノイズの影響によりその出力にばらつきがあっても、次のローパスフィルタの出力が安定したか否かの判定に影響を与えないので、より正確な測定値のホールドを行うことが可能である。
In addition, other effects according to the present invention will be described with reference to FIG. When the predetermined measurement frequency is, for example, Y (Hz) and noise as shown in FIG. 9 appears, and the impedance is measured at the measurement frequency of Y (Hz), the range affected by the noise is the measurement frequency. It is a range from left and right a (Hz). In this case, since the noise in the range up to the left and right a (Hz) is attenuated by the selection (switching) process described above, the range not affected by the noise can be expanded (the range not affected by the noise is expanded).
Then, when the low-pass filter is switched, whether the measured value is stable is also determined by initializing each time the low-pass filter is switched, so that the output is temporarily affected by noise in the previous low-pass filter. Even if there is a variation, it does not affect the determination of whether or not the output of the next low-pass filter is stable, so that it is possible to hold the measured value more accurately.
上記した実施の形態は、定電流源10から試料11に交流定電流を供給してインピーダンスを測定する例で説明したが、電圧によるインピーダンス測定も可能である。たとえば、電圧源から試料に交流定電圧を供給して同期検波によりインピーダンスを測定するものでもよい。測定対象が電池の場合には、定電流によりインピーダンス測定を行うことが好ましいが、例えば、電気回路に組み込まれてノイズが現れる可能性のあるコンデンサの場合には、交流定電圧によるインピーダンス測定でもよい。
The above-described embodiment has been described with an example in which an AC constant current is supplied from the constant
以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されることはなく、これ以外にも種々変形可能である。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment and can be modified in various ways.
10 定電流源
11 試料(DUT)
15、16 増幅器
17 バンドパスフィルタ(BPF)
20 同期検波器
22-1、22−2、・・・・、22−n ローパスフィルタ(LPF)
23 アナログデジタルコンバータ(ADC)
30 電圧検出部
31 電流検出部
32 演算部
33 表示部
34 操作部
35 記憶部
Rs 電流検出用抵抗
SW1 スイッチ
10 constant current source
11 Sample (DUT)
15, 16
20 Synchronous detector 22-1, 22-2, ..., 22-n low-pass filter (LPF)
23 Analog-to-digital converter (ADC)
30
Claims (5)
前記測定信号に同期する基準信号を生成する基準信号生成部と、
前記試料に現れる検出信号を前記基準信号で同期検波する同期検波部と、
前記同期検波部で同期検波された信号が入力され応答特性および減衰特性が異なる複数のローパスフィルタと、
前記複数のローパスフィルタを切り換えていずれか一つを選択する選択手段と、
前記ローパスフィルタの出力データに基づいて演算した測定値が安定であるか否かを判定するとともに前記選択手段によるローパスフィルタの切り換えおよび演算した測定値の保持を行う演算手段と
を備え、
前記基準信号生成部は、位相の異なる二つの基準信号を生成する手段を備え、
前記演算手段は、
選択した前記ローパスフィルタの出力データに基づいて演算した前記測定値のばらつきが所定の許容範囲である場合は、測定値が安定であると判定して、得られた測定値を保持し、前記測定値のばらつきが所定の許容範囲でない場合は、前記選択手段で他の前記ローパスフィルタに切り換え、切り換え後の前記ローパスフィルタの出力データに基づいて演算した前記測定値のばらつきが所定の許容範囲であるかを判定する
ことを特徴とするインピーダンス測定装置。 An AC supply unit that supplies a measurement signal of a predetermined frequency to the sample to be measured,
A reference signal generator that generates a reference signal synchronized with the measurement signal,
A synchronous detection unit that synchronously detects the detection signal appearing in the sample with the reference signal,
A plurality of low-pass filters in which signals synchronously detected by the synchronous detection unit are input and have different response characteristics and attenuation characteristics,
A selection means for switching the plurality of low-pass filters and selecting one of them, and
It is provided with a calculation means for determining whether or not the measured value calculated based on the output data of the low-pass filter is stable, switching the low-pass filter by the selection means, and holding the calculated measured value.
The reference signal generation unit includes means for generating two reference signals having different phases.
The calculation means is
When the variation of the measured value calculated based on the output data of the selected low-pass filter is within a predetermined allowable range, it is determined that the measured value is stable, the obtained measured value is held, and the measurement is performed. When the variation of the value is not within the predetermined allowable range, the variation of the measured value calculated based on the output data of the low-pass filter after switching to another low-pass filter by the selection means is the predetermined allowable range. An impedance measuring device characterized by determining whether or not.
前記演算手段が行う前記測定値のばらつきが所定の許容範囲であるかの判定は、前記測定値の移動平均が所定の許容範囲になったかの判定であり、
前記ローパスフィルタを切り換えた場合は、切り換え後のローパスフィルタの出力データに基づいて演算した前記測定値の移動平均で判定する
ことを特徴とするインピーダンス測定装置。 The impedance measuring device according to claim 1.
The determination of whether or not the variation of the measured values performed by the calculation means is within a predetermined allowable range is a determination of whether or not the moving average of the measured values is within a predetermined allowable range.
An impedance measuring device characterized in that when the low-pass filter is switched, it is determined by a moving average of the measured values calculated based on the output data of the low-pass filter after switching.
前記試料は、電池であって、前記交流供給部は、定電流源である
ことを特徴とするインピーダンス測定装置。 The impedance measuring device according to claim 1 or 2 .
An impedance measuring device, wherein the sample is a battery, and the AC supply unit is a constant current source.
測定対象の試料に所定周波数の測定信号を供給するステップと、
前記測定信号に同期する基準信号を生成するステップと、
前記試料に現れる検出信号を前記基準信号で同期検波するステップと、
同期検波された信号を応答特性および減衰特性が異なる複数のローパスフィルタに入力するステップと、
前記複数のローパスフィルタの内のいずれか一つを選択し、選択したローパスフィルタの出力データに基づいて測定値を演算し演算した測定値が安定である否かを判定するステップと
を有し、
前記測定信号に同期する基準信号を生成するステップは、位相の異なる二つの基準信号を生成するステップを含み、
前記判定するステップは、
選択した前記ローパスフィルタの出力データに基づいて演算した測定値のばらつきが所定の許容範囲である場合は、測定値が安定であると判定して、得られた測定値を保持し、前記測定値のばらつきが所定の許容範囲でない場合は、選択手段で他の前記ローパスフィルタに切り換えて、切り換え後の前記ローパスフィルタの出力データに基づいて演算した前記測定値のばらつきが許容範囲であるかを判定するステップを含む
ことを特徴とするインピーダンス測定方法。 A measurement signal of a predetermined frequency is supplied to the sample to be measured, the detection signal appearing in the sample is synchronously detected by a reference signal synchronized with the measurement signal, and the DC component of the synchronously detected signal is extracted to convert the sample. It is an impedance measurement method that measures impedance.
A step of supplying a measurement signal of a predetermined frequency to a sample to be measured, and
A step of generating a reference signal synchronized with the measurement signal, and
A step of synchronously detecting the detection signal appearing in the sample with the reference signal, and
The step of inputting the synchronously detected signal to multiple low-pass filters with different response characteristics and attenuation characteristics,
It has a step of selecting any one of the plurality of low-pass filters, calculating a measured value based on the output data of the selected low-pass filter, and determining whether or not the calculated measured value is stable.
The step of generating a reference signal synchronized with the measurement signal includes a step of generating two reference signals having different phases.
The determination step is
When the variation of the measured value calculated based on the output data of the selected low-pass filter is within a predetermined allowable range, it is determined that the measured value is stable, the obtained measured value is retained, and the measured value is retained. If the variation of is not a predetermined allowable range is switched to the other of the low-pass filter selected means, whether the variation allowable range of the measurement value calculated on the basis of the output data of the low-pass filter after the switching An impedance measurement method comprising a determination step.
前記測定値のばらつきが所定の許容範囲であるかの判定は、前記測定値の移動平均が所定の許容範囲になったかの判定であり、
前記ローパスフィルタを切り換えた場合は、切り換え後の前記ローパスフィルタの出力データに基づいて演算した測定値の移動平均で判定する
ことを特徴とするインピーダンス測定方法。 The impedance measuring method according to claim 4.
The determination of whether the variation of the measured values is within the predetermined allowable range is the determination of whether the moving average of the measured values is within the predetermined allowable range.
When the low-pass filter is switched, it is determined by the moving average of the measured values calculated based on the output data of the low-pass filter after switching.
An impedance measurement method characterized by this .
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