JPH0346572A - 静電容量測定回路 - 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】 〔概　要〕 電話交換機等における線路測定、特に線路静電容量の測
定に関し、 抵抗と静電容量の間の位相差を検出して演算させる事に
より、静電容量の測定誤差を小さくすることを目的とし
、 被測定物に印加する交流電圧を発生する発振回路と、前
記被測定物に流れる電流を検出する検出抵抗と、前記検
出抵抗により検出した電流を増幅する電流検出手段と、
前記発振回路からの出力と前記電流検出手段からの出力
をそれぞれ入力し、前記両出力の位相差結果を送出する
位相差検出回路と、前記被測定物に印加された交流電圧
を検出する電圧検出手段と、前記電流検出手段からの出
力と前記位相差検出回路からの出力と前記電圧検出手段
から出力とをそれぞれ入力して演算結果を出力する演算
回路とを設けた構成にする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、電話交換機等における線路測定、特に線路静
電容量の測定に関する。

〔従来の技術〕

第３図は従来の静電容量の測定回路を示す図である。図
中、■は被測定物であり、例えば未知の測定静電容量Ｃ
Ｘと抵抗ＲＸからなる線路、１１は測定電圧Ｖｓを出力
する測定回路、Ｃ３は測定のために接続した既知の静電
容量である。

従来は、被測定物（線路）１の静電容量Ｃ８の測定を行
うときは、被測定物〈線路）■に直列に既知の静電容Ｍ
ｃｓを直列接続し、かつその両端に測定回路１１から測
定電圧Ｖ３を加えて測定を行っている。いま被測定物（
線路）１の抵抗ＲＸが無視できる程小さいとき、 Ｃｓ　　：　ＣＸ　＝　Ｖ　Ｉ　　：　Ｖ２　−−−−
−−−−−−−−−−　（１）Ｖ　ｓ　＝　Ｖ　Ｉ＋　
Ｖ　２　　−−−−−−−−−−−−−−−−−　（２
）の関係が成り立ち、 ２ ｃＸ−□　ｃｓ−−−−−−−−〜−＝−−−一−−−
一一一−（３）■ として未知の静電容量ＣＸが求められる。

但し、■、は既知静電容量Ｃ８の両端電圧、■２は未知
静電容量ＣＸの両端電圧、 である。

なお第４図は被測定物（線路）１に抵抗を含む場合にお
いて、被測定物のインピーダンスと電圧・電流の関係図
である。第４図（Ａ）において、（ａ）は被測定物（線
路）１に印加される電圧■２を示し、また（ｂ）は電圧
Ｖ２が被測定物（線路）１に印加された事により流れる
電流■、を示す。

また第４図（Ｂ）は被測定物（線路）１のインピーダン
スと電圧Ｖ２と電流■３の関係を示す図であり、この場
合のωは印加電圧Ｖ２の周波数である。この場合におい
ての被測定物（線路）１のインピーダンスＺは、キャパ
シタンス１　／　ｊωＣＸ（＝−ｊ／ωＣＸ）の他に抵
抗（ＲＸ　）を有したものとなっており、該インピーダ
ンスの絶対値は両者の値のベクトルの合成値で表され、
その位相は印加電圧Ｖよりφだけ位相が遅れたものとな
る。

勿論、図（Ａ）のφと（Ｂ）のφは同一値である。

もしここでＲ，＝Ｏならばφ＝９０６となり、印加電圧
■がそのままＣ８に加わるため上記した（１）、（２）
、（３）の条件が成り立つ。しかしＲＫ≠０の時は、Ｒ
Ｘ　／Ｚ＝ｓ　ｉｎφに相当する誤差を含むようになり
、ＲＸが大であればある程その誤差は大となる。

なお現在、電話交換機に接続される電話機はアナログリ
レーを用いた電鈴式のものから、電子回路を内蔵した電
子式のものに変更されており、このため電話機内の抵抗
ＲＸが大きくなり、逆に静電容量ＣＸが小さくなってい
る。このため上記の（１）〜（３）式で求めた静電容量
は、誤差を含んだ値とならざるを得ない。

〔発明が解決しようとする課題〕

従って、従来の測定回路では電圧比によって被測定物（
線路）の測定を行っているために、直列に抵抗を有して
いる場合の測定は、大きな測定誤差となって表れると言
う問題が生していた。

本発明は、抵抗と静電容量間の位相差を検出して演算さ
せることにより、静電容量の測定誤差を小さくすること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図に示すように、被測定物１に印加する交流電圧を
発生する発振回路２と、前記被測定物１に流れる電流を
検出する検出抵抗Ｒｓと、前記検出抵抗Ｒｓにより検出
した電流を増幅する電流検出手段３と、前記発振回路２
からの出力と前記電流検出手段３からの出力をそれぞれ
入力し、前記両出力の位相差結果を送出する位相差検出
回路４と、前記被測定物１に印加された交流電圧を検出
する電圧検出手段５と、前記電流検出手段３からの出力
と前記位相差検出回路４からの出力と前記電圧検出手段
５から出力をそれぞれ人力して演算結果を出力する演算
回路６とを設けた構成にする。

〔作　用〕

本発明では第１図に示すように、電圧検出回路５におい
て被測定物１の印加電圧を、また電流検出回路３におい
て被測定物１に流れる電流をそれぞれ検出し、かつこれ
らの電圧と電流との間の位相差を位相差検出回路４を用
いて求めるようにしている。

従って、この求めた電圧と電流と位相差とを演算回路６
に入力して演算させる事により、被測定物の静電容量の
高精度な測定が可能となる。

〔実　施　例〕

第２図は本発明の静電容量の測定回路の一例を示す図で
ある。図中、１は被測定物であり、例えば静電容量ＣＸ
と抵抗ＲＸからなる線路である。

２は発振回路、また３は電流検出回路であり、例えばオ
ペアンプからなるもの、なお４は位相差検出回路、５は
電圧検出回路であり、例えばオペアンプからなるもの、
６は演算回路である。更にＲｓは流れる電流を検出する
ための検出抵抗、Ｒ，〜Ｒ８はそれぞれの回路に接続さ
れた抵抗である。

発振回路２は、例えば周波数が約２０Ｈｚでかつ実効値
Ｖの振幅の正弦波電圧を発振し、Ｖｓｉｎωｔの電圧を
位相差検出回路４に加える。ただしωｔは正弦波の位相
角である。また一方、発振回路２からは、例えばＶｓｉ
ｎωｔの電圧から９０６位相の進んだＶｃｏ！８ωｔの
電圧を検出抵抗Ｒｓを介して被測定物（線路）■に加え
ている。なおこの場合の検出抵抗Ｒｓは、被測定物（線
路）１のインピーダンスに対して十分に小さく選び、得
られる測定結果の誤差が無視できる程度となるようにし
ている。従って被測定物（線路〉　１の両端においては
、発振回路の出力電圧Ｖｃｏｓωｔがそのまま印加され
た電圧と同一の値になる。この場合の被測定物（線路）
１に流れる電流■は、被測定物（線路）１のインピーダ
ンスの位相角をφとする時、前記印加電圧のＶｃｏｓω
ｔから位相φだけ進んでいるＩＣＯ３ω（ｔ＋φ）の電
流となる。この電圧検出回路５において被測定物（線路
）１に印加された電圧のＶｃｏｓωｔを検出し、得られ
た出力を演算回路６に加える。さらにまた電流検出回路
３においては検出抵抗Ｒｓに流れたＩｃｏｓω（ｔ＋φ
）の電流を検出し、得られた出力を位相差検出回路４と
演算回路６に出力する。

なお位相差検出回路４では、該発振回路２からのＶｓｉ
ｎωｔと電流検出回路３からの出力であるｃｏｓ　　（
ωｔ＋φ）の位相差を検出して、ｓｉｎφの値を出力す
る。

この結果、演算回路６において、電圧検出回路５の出力
の実効値Ｖと電流検出回路３の出力の実効値Ｉと位相差
検出回路４の出力のｓｉｎφの値とから下記の演算を行
う。

Ｃｘ　　＝ ｊω　　　ｓｉｎφ ■ このようにして求めた値を、Ｃｘの測定結果とするので
ある。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように本発明によれば、抵抗と
静電容量が直列に接続されていても、電圧と電流と位相
差を求めて演算する方法であるため、高精度の静電容量
の測定結果が得ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成を示す図、 第２図は本発明の静電容量の測定回路の一例を示す図、 第３図は従来の静電容量の測定回路を示す図、第４図は
被測定物のインピーダンスと電圧・電流■の関係図、 である。 図において、 ｌは被測定物（例えば線路）、 ２は発振回路、 ３は電流検出手段（電流検出回路） ４は位相差検出回路、 ５は電圧検出手段（電圧検出回路） ０ ６は演算回路、 Ｒｓは検出抵抗、 Ｃｘは被測定物（線路）１の静電容量、Ｒｘは被測定物
（線路）■の抵抗、 を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　被測定物（１）に印加する交流電圧を発生する発振回
   路（２）と、 前記被測定物（１）に流れる電流を検出する検出抵抗（
   Ｒｓ）と、 前記検出抵抗（Ｒｓ）により検出した電流を増幅する電
   流検出手段（３）と、 前記発振回路（２）からの出力と前記電流検出手段（３
   ）からの出力をそれぞれ入力し、前記両出力の位相差結
   果を送出する位相差検出回路（４）と、前記被測定物（
   １）に印加された交流電圧を検出する電圧検出手段（５
   ）と、 前記電流検出手段（３）からの出力と前記位相差検出回
   路（４）からの出力と前記電圧検出手段（５）から出力
   とをそれぞれ入力して演算結果を出力する演算回路（６
   ）と、 を設けて静電容量を求めることを特徴とする静電容量測
   定回路。