JPH03158771A - インピーダンス測定器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は交流電圧を被測定物に印加し、その被測定物
を流れる電流を電流電圧変換器で電圧に変換し、その変
換電圧を検波し、また被測定物の両端間の電圧を電圧検
出器で検出し、その検出電圧を検波し、これら両検波出
力から被測定物のインピーダンスを求めるインピーダン
ス測定器に関する。

「従来の技術」 第３図に従来のこの種のインピーダンス測定器を示す。

交流信号源１１から電圧■。、の交流電圧が出力インピ
ーダンス１２を通じて被測定物１３の一端に印加される
。被測定物１３の他端に電流電圧変換器１４が直列に接
続され、被測定物１３を流れる電流ｉが電圧に変換され
、その変換された電圧はベクトル検波器１５でヘクトル
検波され、実部（同相成分）Ｒ−１と虚部（リアクタン
ス成分）１１とが出力される。被測定物」３の両端間電
圧９が電圧検出器１６で検出され、その検出電圧９は可
変利得増幅器１７で増幅され、その増幅出力はベクトル
検波器１８でベクトル検波され、実部（同相成分）Ｒ，
！と虚部（リアクタンス成分）１１とが出力される。ベ
クトル検波器１５．１８の各検波出力が切替スイフチ１
９により順次切替えられてＡＤ変換器２１へ供給され、
それぞれデジタル値に変換され、これら変換されたデジ
タル値から演算表示部２２でＱ／ｌの演算がなされて被
測定物１３のインピーダンス之が求められ、これが表示
される。

通常は、電流電圧変換器１４の帰還抵抗器２３を選択し
てその抵抗値Ｒｅと、（被測定物１３のインピーダンス
北＋交流信号源１１の出力インピーダンス１２のインピ
ーダンスＺ。、、）とをほぼ等しくし、つまり電流電圧
変換器１４の変換利得をほぼ１にして高い変換精度を得
ている。また被測定物１３がオーブンとされた状態で電
圧検出器１６の検出電圧９は最大で交流信号源１１の出
力電圧■。、と等しくなり、この時のベクトル検波器１
８の出力で過負荷とならないようにつまりベクトル検波
器１８の入力が適正レベルとなるように、可変利得増幅
器１７の利得を設定している。可変利得増幅器１７は可
変分圧回路２４とその後段に接続された高利得の増幅器
２５とにより構成されている。可変利得増幅器１７の利
得制御はＡＤ変換器２１の出力により行っていた。

「発明が解決しようとする課題ｊ 被測定物１３が低インダクタンスの物や高静電容量の物
のように低インピーダンス（ｚ、、、＞　ｌ　ｚ　ｌ　
＞の場合は電圧検出器１６で検出した両端間電圧９は非
常に小さくなり、被測定物１３のオープン時に決めた可
変利得増幅器１７の利得では利得が低く過ぎ、ベクトル
検波器１８の入力端子が小さ過ぎて測定精度が低下する
。

この問題を解決するため、従来ではベクトル検波器１８
の検波出力をＡＤ変換器２１でデジタル値に変換し、そ
のデジタル値に応じて可変利得増幅器１７の利得を自動
的に設定し、つまりレンジ選択を自動的に行ってベクト
ル検波器１８の入力レベルが適正値となるようにしてい
るが、ＡＤ変換器２１の変換出力値により制御するため
、レンジ決定が遅く、測定の高速化に適しない。

また可変利得増幅器１７に高利得の増幅器２５を使用し
ており、これは帰還量が少く、入出力の線形性が悪い欠
点があった。

更に印加交流電圧Ｖ、、を小さくした場合に、被測定物
１３の出力電流ｉが小さくなり、電流電圧変換Ｐ１１４
の出力電圧がベクトル検波器１５の適正入力レベル以下
となると、従来は電流電圧変換器１４の変換利得を上げ
てベクトル検波器１５の入力レベルを適正値としている
が、電流電圧変換器は変換利得を上げると変換精度が下
り、測定精度が下る問題があった。

「課題を解決するための手段」 この発明によれば電流電圧変換器の出力側に第１可変利
得増幅器が直列に挿入される。この第１可変利得増幅器
は比較的利得が小さい複数の増幅器よりなり、これらの
１又は複数を選択的に使用して利得を変化させるもので
ある。その第１可変利得増幅器の出力電圧が所定値を越
えると第１過負荷検出器から第１過負荷信号が出力され
、その第１過負荷信号に第１制御部が応答して、第１制
御部は第１可変利得増幅器又は電流電圧変換器の利得を
制御して第１過負荷信号が停止するようにして後段の検
波器の入力端子が適正値してなるようにする。また電圧
検出器の出力側に第２可変利得増幅器が直列に挿入され
、その第２可変利得増幅器は比較的利得が小さい複数の
増幅器よりなり、これらの１又は複数を選択的に使用し
て利得を変化させるものである。その第２可変利得増幅
器の出力電圧が所定値以下になるとレベル低下信号が出
力され、また第２可変利得増幅器の出力電圧が所定値を
越えると第２過負荷検出器から第２過負荷信号が出力さ
れ、レベル低下信号に第２制御部が応答して、第２制御
部は第２可変利得増幅器の利得を制御して第２過負荷信
号の発生の直前に設定する。

「実施例」 第１図にこの発明の実施例を示し、第３図と対応する部
分に同一符号を付けである。この発明に８いては電流電
圧変換器１４の出力側にこれと直列に第１可変利得増幅
器２６が挿入される。第１可変利得増幅器２６は例えば
第２図に示すように、利得が１倍の増幅器２７の出力側
にスイッチ２８を通じて、利得が２倍と５倍とに切替え
ることができる増幅器２９が接続され、その増幅器２９
の出力側にスイッチ３１を通して利得が１０倍の増幅器
３２が接続され、増幅器３２の出力側にスイッチ３３を
介して利得が１０倍の増幅！Ｓ３４が接続され、増幅器
３４の出力側がスイッチ３５を介して出力端子３６に接
続され、増幅器２７の出力側がスイッチ３７を介して出
力端子３Ｇに接続され、増幅器２９の出力側がスイッチ
３８を介して出力端子３６に接続され、増幅器２７の出
力側がスイッチ３９を介して増幅器３２の入力側に接続
され、増幅器３２の出力側がスイッチ４１を介して出力
端子３６に接続される。このようにＩ１１得が比較的小
さい複数の増幅器２７，２９．３２　３４からなり、ス
イッチ２Ｂ、３１，３３，３５．３７゜３８．３９．４
１を選択的に制御することにより、１又は複数の増幅器
を選択的に人、出力端子間に接続して、利得を１倍、２
倍、５倍、１０倍、２０倍、５０倍、ｉｏｏ倍、２００
倍、ＳＯＯ倍の何れかに変化させることができるもので
ある。高利得でも入出力線形性がよいものである。

第１図の説明に戻り、第１可変利得増幅器２６の出力は
ベクトル検波器１５へ供給されると共に第１過負荷検出
器４２へ供給される。第１過負荷検出器４２は第１可変
利得増幅器２６の出力電圧振幅を検出し、これと内部に
設定されているベクトル検波器１５の適正入力電圧値と
を比較し、前者が後者を越えると第１過負荷信号を第１
制御部４３へ供給する。第１制御部４３は第１過負荷信
号に応答して第１可変利得増幅器２６の利得を第１過負
荷信号が発生しなくなるまで低下させる。

また電圧検出器１６の出力側に第２可変利得増幅器４４
が直列に挿入される。第２可変利得増幅器４４も、例え
ば第２図に示したものと同様に構成される。第２可変利
得増幅器４４の出力はベクトル検波器１８へ供給される
と共に第２過負荷検出器４５へも供給される。第２過負
荷検出器４５は第２可変利得増幅器４４の出力電圧振幅
を検出し、これと、内部に設定されているベクトル検波
器１８の適正入力端子とを比較し、前者が後者を越える
と第２過負荷信号を第２制御部４６へ供給する。ＡＤ変
換器２Ｉの出力中のベクトル検波器１８の出力の変換値
が下限値検出器４７へ供給されて、これが予め設定され
た下限値を下回るとレベル低下信号が出力され、このレ
ベル低下信号は第２制御部４６へ供給される。第２制御
部４６はレベル低下信号に応答して第２可変利得増幅器
４４の利得を上げ、第２過負荷信号が第２制御部４６に
入力されると、その１ステツプ前の利得に第２可変利得
増幅器４４を設定する。

交流信号源１１の出力インピーダンスＺ　ｏｕモ被測定
吻１３のインピーダンス乞とほぼ等しい抵抗値の帰還抵
抗器２３を電流電圧変換器１４に接続する。この状態で
最初は交流信号源１１の出力交流信号の電圧■。５が最
小の状態でベクトル検波器１５の入力電圧が適正値にな
るように第１可変利得増幅器２６の利得を大きく設定す
る。また被測定物１３をオーブンとして電圧検出器１６
が交流信号源１１の出力電圧■。、を検出している状態
でベクトル検出器１８の入力電圧が適正値となるように
第２可変利得増幅器４４の利得を小さく設定する。

このような設定状態でベクトル検波器１５の入力電圧が
適正値を越えると、第１過負荷検出器４２から第１過負
荷信号が出力され、第１制御部４３は第１可変利得増幅
器２６の利得を１ステツプずつ下げる制御を行い、第１
過負荷信号が発生しなくなった時に、その利得に設定す
る。従ってベクトル検波器１５の入力電圧は適正値とな
る。

また被測定物１３として低インダクタンス物や高静電容
量物などの低インピーダンスのものが接続され、被測定
物１３の両端間電圧９が著しく小さくなると、下限値検
出器４７からレベル低下信号が発生し、これにより第２
制御部４６は第２可変利得増幅器４４の利得を１ステツ
プずつ上げて行く、この状態で第２過負荷検出器４５か
ら第２過負荷信号が検出されると、第２制御部４６はそ
の時の利得より１ステップ低い利得に第２可変利得増幅
器４４を設定する。従ってベクトル検波器１８の入力電
圧は適正値となる。

あるいは第１可変利得増幅器２６に電圧■。、の交流信
号を人力した時に、ベクトル検波器１５の入力電圧が適
正値となるように第１可変利得増幅器２６の利得を設定
し、この関係が保持されるように、電圧■。、を変更す
ればこれに応じて第１可変利得増幅器２６の利得も自動
的に変更されるようにしておき、被測定物１３の測定時
に、第１過負荷検出器４２から第１過負荷信号が出力さ
れると、第１制御部４３により電流電圧変換器１４の利
得を１ステツプずつ下げ、つまり接続する帰還抵抗器２
３の抵抗値を順次下げ、第１過負荷信号が停止すると、
その時の利得に電流電圧変換器１４を保持する。この時
、電流電圧変換器１４の利得はほぼ１となり、つまり変
換精度が最も高くなり、しかも印加交流信号の電圧■。

、が第１可変利得増幅器２６に入力され、従ってメクト
ル検波器１５の入力電圧も適正値となる。

下限値検出器４７を省略して、第２可変利得増幅器４４
の出力電圧が所定値以下になると、レベル低下信号を発
生するようにしてもよい。第１、第２可変利得増幅器２
６．４４の各出力の検波はベクトル検波方式に限らない
、またこれら両増幅器の出力に対し、１つの検波器を切
替え使用してもよい。第２図に示した可変利得増幅器は
利得を変化すると伝達特性が変化するが、これに応じて
ヘクトル補正するようにしてもよい。

「発明の効果」 以上述べたように、この発明によれば、被測定物のイン
ピーダンスが非常に小さい場合でも、電圧検出器１６の
出力電圧を増幅する第２可変利得増幅器４４の利得が自
動的に大とされて、正しく測定することができる。この
場合第２可変利得増幅器４４の利得設定はＡＤ変換器２
１の出力ではなく、第２可変利得増幅器４４の出力を第
２過負荷検出器４５でチエツクして行うため、高速度に
行うことができる。第２可変利得増幅器４４は利得が比
較的低い増幅器を複数用いて構成しているため、その各
増幅器にそれぞれ充分負帰還をかけることができ、全体
として高利得に設定しても入出力線形性がよいものが得
られる。

電流電圧変換器１４の出力側に第１可変利得増幅器２６
を設けたため、電流電圧変換器１４の利得を小さ（して
、変換精度を大とし、電流電圧変換器１４の出力電圧が
小さい場合は第１可変利得増幅器２６で増幅して後段の
検波器に対し適正な値の入力電圧とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示すブロック図、第２図は
その可変利得増幅器の具体例を示すブロック図、第３図
は従来のインピーダンス測定器を示すブロック図である
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）交流電圧を被測定物に印加し、その被測定物を流
   れる電流を電流電圧変換器で電圧に変換し、その変換電
   圧を検波し、上記被測定物の両端間電圧を電圧検出器で
   検出し、その検出電圧を検波し、これら両検波出力から
   上記被測定物のインピーダンスを求めるインピーダンス
   測定器において、上記電流電圧変換器の出力側に直列に
   挿入され、比較的利得が小さい複数の増幅器よりなり、
   これらを選択的に使用して利得を変化させることができ
   る第１可変利得増幅器と、 その第１可変利得増幅器の出力電圧が所定値を越えると
   第１過負荷信号を出力する第１過負荷検出器と、 その第１過負荷信号に応答して上記第１可変利得増幅器
   又は上記電流電圧変換器の利得を、上記第１過負荷信号
   が得られなくなるまで制御する第１制御部と、 上記電圧検出器の出力側に直列に挿入され、比較的利得
   が小さい複数の増幅器よりなり、これらを選択的に使用
   して利得を変化させることができる第２可変利得増幅器
   と、 その第２可変利得増幅器の出力電圧が所定値以下になる
   とレベル低下信号を出力する手段と、上記第２可変利得
   増幅器の出力電圧が所定値を越えると、第２過負荷信号
   を出力する第２過負荷検出器と、 上記レベル低下信号に応答して上記第２可変利得増幅器
   の利得を、上記第２過負荷信号の検出の直前に設定する
   第２制御部と、 を具備するインピーダンス測定器。