JPH05249157A

JPH05249157A - 測定プローブの接触検出装置

Info

Publication number: JPH05249157A
Application number: JP4050185A
Authority: JP
Inventors: Fumiaki Ihara; 文明伊原; Takashi Yokoyama; 隆司横山
Original assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Current assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Priority date: 1992-03-09
Filing date: 1992-03-09
Publication date: 1993-09-28
Anticipated expiration: 2013-06-11
Also published as: JP2764773B2

Abstract

(57)【要約】【目的】測定プローブが確実に試料に接触したか否か
を検出する。【構成】耐電圧測定や絶縁抵抗測定を行う測定装置５
に接続した測定プローブ１と、この測定プローブ１に高
周波信号を重畳する重畳手段２と、この重畳手段２によ
って重畳された高周波信号が、測定プローブ１を試料６
に接触させた時に試料６の浮遊容量Ｃ_Dを介して流れる
から、これを検出する高周波信号検出部３と、この高周
波信号検出部３の検出信号と基準値とを比較し、測定プ
ローブ１を試料６に接触させた時の検出信号レベルが大
きくなるから、検出信号が基準値より大きい時に接触し
たと判定する判定部４とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、測定プローブが試料に
接触したか否かを検出する測定プローブの接触検出装置
に関する。耐電圧測定や絶縁抵抗測定に於いては、測定
プローブが確実に試料に接触していない状態で測定を行
うと、試料に高電圧が印加されないので、試料が不良の
場合でも良品と判定されることになる。従って、測定時
に測定プローブが試料に接触していることを検出するこ
とが必要となる。

【０００２】

【従来の技術】各種の装置や電気部品等の試料の耐電圧
測定や絶縁抵抗測定を行う場合、測定装置に測定プロー
ブを接続し、その測定プローブの先端を試料に接触させ
た状態で、測定プローブを介して試料に高電圧を印加
し、試料に流れる微小電流が規定値以内であるか否かを
判定し、規定値以内であれば試料は良品とし、規定値を
超えた場合は不良品とするものである。又測定プローブ
は、中心導体の先端部分のみを露出させて試料に接触で
きるようにし、他の周辺部分を絶縁物を介してシールド
したガード付プローブが一般的である。

【０００３】又測定装置にスキャナリレーを介して複数
の試料を接続し、このスキャナリレーにより切替接続さ
れた試料に、測定装置からスキャナリレーの接点を介し
て高電圧を印加し、試料に流れる微小電流を検出して、
試料が良品か否かを判定し、高電圧を遮断した後、スキ
ャナリレーによる次の試料への切替えを行う装置も知ら
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする問題点】測定プローブと試料
とが確実に試料と接触していない状態に於いて試料に高
電圧を印加した場合、試料には高電圧による電流が流れ
ないので、耐電圧測定及び絶縁抵抗測定に於いて良品と
判定される。又スキャナリレーを用いた場合に、スキャ
ナリレーの接点の接触不良の場合に、測定装置から高電
圧を印加しても、試料に流れる電流が減少するから、こ
の場合も試料は良品と判定される。即ち、試料が実際に
は不良品であっても、良品と判定される問題がある。

【０００５】そこで、高電圧印加時に流れる電流の判定
をウインドコンパレータにより行う構成が提案されてい
る。例えば、耐電圧測定に於いて、高電圧印加時の電流
の下限値と上限値とを設定し、下限値以下の電流の場合
は、測定プローブが試料に接触していないと判断する。
又絶縁抵抗測定に於いても、絶縁抵抗の下限値と上限値
とを設定し、上限値以上の抵抗値の場合は、測定プロー
ブが試料に接触していないと判断する。しかし、このよ
うな構成に於いては、測定環境による影響、特に湿度に
よる影響を受けるものであるから、耐電圧測定に於ける
下限値及び絶縁抵抗測定に於ける上限値の最適設定は実
際上困難であり、測定プローブの接触検出を確実に行う
ことができなかった。本発明は、試料に対する測定プロ
ーブの接触を確実に検出することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の測定プローブの
接触検出装置は、図１を参照して説明すると、測定装置
５と接続して先端を試料６に接触させ、その試料６の耐
電圧や絶縁抵抗等を測定する為の測定プローブ１に、高
周波発振器からの高周波信号をコンデンサＣ₀等を介し
て重畳する重畳手段２と、測定プローブ１から試料６の
浮遊容量Ｃ_Dを介して流れる高周波信号を検出する高周
波信号検出部３と、この高周波信号検出部３の検出信号
と基準値とを比較して測定プローブ１が試料６に接触し
たか否かを判定する判定部４とを備えている。

【０００７】又試料６の浮遊容量Ｃ_Dを介して流れる高
周波信号以外の周波数のノイズ成分を検出するノイズ成
分検出部と、このノイズ成分検出部の検出信号と高周波
信号検出部３の検出信号との差を判定部４に加える差回
路とを設けたものである。

【０００８】

【作用】測定プローブ１に、例えば、１００ｋＨｚ程度
の周波数の高周波信号を発振器からコンデンサＣ₀を介
して重畳する。この測定プローブ１を試料６に接触させ
ると、この試料６の浮遊容量Ｃ_Dを介して高周波電流が
流れるから、この高周波電流をトランス等を介して高周
波信号検出部３によって検出する。又Ｃ₀≫Ｃ_Dの関係
に選定することにより、重畳手段２のコンデンサＣ₀の
インピーダンスを零と見做すことができる。又測定プロ
ーブ１の先端は尖っているから、試料６に近づけても試
料６との間の静電容量は、試料６の浮遊容量Ｃ_Dに比較
して無視できる程度の微小容量となる。従って、測定プ
ローブ１が試料６に確実に接触していない場合に流れる
高周波電流は極微小値となる。判定部４は、試料６の浮
遊容量Ｃ_Dを介して流れる高周波電流と、試料６と測定
プローブ１の非接触状態に於いて流れる高周波電流との
差が非常に大きいので、高周波信号検出部３の検出信号
を基に、測定プローブ１が試料６に接触したか否かを容
易に判定することができる。

【０００９】又試料６の測定環境によっては、測定プロ
ーブ１にノイズ成分が誘導等により流れる場合がある。
このような場合、測定プローブ１に重畳した高周波信号
の周波数以外のノイズ成分をノイズ成分検出部により検
出し、高周波信号検出部３の検出信号との差を差回路に
よって求めると、重畳した高周波信号による検出信号の
みとなるから、ノイズの多い環境に於いても、判定部４
に於いて測定プローブ１が試料６に接触したか否かを確
実に検出することができる。

【００１０】

【実施例】図２は本発明の一実施例の説明図であり、１
１は測定装置の耐電圧測定及び絶縁抵抗測定の為の高電
圧出力部、１２は高周波発振器、１３は試料、１４はガ
ード付の測定プローブ、１５はトランス、１６はローパ
スフィルタ、１７は検出測定部、１８は整流回路、１９
は比較器、２０は電流電圧変換を行う為の演算増幅器、
２１は整流回路、２２は比較器、２３はサンプリングク
ロック発生部、２４は測定タイマーイネーブル信号発生
部、２５はリセット部、２６は良否判定処理部、ＴＰは
接触判定信号、ＰＦは良否判定信号、Ｃ_Dは浮遊容量、
Ｃ₀は結合コンデンサ、Ｃ₁は共振用のコンデンサ、Ｃ
₂は時定数用のコンデンサ、Ｒ_Sは電流検出用の抵抗、
Ｒ₁〜Ｒ₅は抵抗、Ｄ₁はダイオード、Ａ１〜Ａ４はア
ンド回路、Ｆ１〜Ｆ４はフリップフロップ、Ｒはリセッ
ト端子、Ｃはクロック端子、Ｄはデータ端子、Ｑは非反
転出力端子、＊Ｑは反転出力端子、ＳＷはリセットスイ
ッチ、Ｖｒ１，Ｖｒ２は基準電圧、Ｖ_CCは電源電圧であ
る。

【００１１】高電圧出力部１１は、例えば、耐電圧測定
時に５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの交流５ｋＶを出力し、絶縁
抵抗測定時に直流１ｋＶを出力する。又高周波発振器１
２は、例えば、１００ｋＨｚの周波数の高周波信号を出
力し、コンデンサＣ₀を介して測定プローブ１４に重畳
する。即ち、コンデンサＣ₀を含めて図１の重畳手段２
を構成している。又試料１３は、例えば、スイッチング
トランスの場合、一次巻線と二次巻線との間，一次巻線
とコアとの間，又は二次巻線とコアとの間で、数ｐＦ〜
１０数ｐＦの浮遊容量Ｃ_Dを有し、又リレーの接点と接
点との間又は接点とコイルとの間は、０．５ｐＦ〜３ｐ
Ｆ程度の浮遊容量Ｃ_Dを有するものである。これに対し
て、測定プローブ１４の先端と試料１３との間が接触し
ていない状態に於ける静電容量は、試料１３の浮遊容量
Ｃ_Dの数１０分の１〜数１００分の１或いはそれ以下と
なる。

【００１２】前述のように、Ｃ₀≫Ｃ_Dとし、高周波発
振器１２より周波数１００ｋＨｚ、出力電圧１Ｖｒｍｓ
（実効電圧）の高周波信号を出力すると、トランス１５
の一次巻線に流れる電流Ｉ_Dは、Ｃ_D＝１ｐＦとする
と、Ｉ_D≒２πｆＣ_D＝０．６２〔μＡ〕となる。トランス１５の二次巻線のインダクタンスとコ
ンデンサＣ₁とにより、１００ｋＨｚの並列共振周波数
となるように構成し、又一次巻線と二次巻線との巻数比
は、二次側に必要とする電流に従って選定することがで
きるが、例えば、１：０．６２とすると、二次巻線には
１μＡ流れることになる。

【００１３】演算増幅器２０と抵抗Ｒ₁〜Ｒ₃とにより
電流電圧変換回路を構成しており、出力電圧Ｖｏｕｔ
は、トランス１５の二次巻線に流れる電流をＩｉｎとし
て、Ｖｏｕｔ＝−Ｉｉｎ・Ｒ₂ となるから、出力電圧Ｖｏｕｔを０．１Ｖとする為に
は、Ｉｉｎ＝１μＡであるから、Ｒ₂＝１００ｋΩとす
れば良いことになる。なお、トランス１５とコンデンサ
Ｃ₁とによる共振回路のＱを高くすることが容易である
から、耐電圧測定時に測定プローブ１４を介して試料１
３に印加される５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの交流電流は、電
流電圧変換回路の演算増幅器２０には入力されないこと
になる。即ち、測定プローブ１４から試料１３に流れる
高周波信号のみを検出する、図１の高周波信号検出部３
に相当する構成となる。

【００１４】又整流回路２１は、理想ダイオードにより
構成され、電流電圧変換回路の出力電圧Ｖｏｕｔを整流
して正極性の直流電圧に変換するものであり、この直流
電圧と基準電圧Ｖｒ１とを比較器２２により比較し、基
準電圧Ｖｒ１以上の場合に、測定プローブ１４が試料１
３に接触したと判定する。この比較器２２が図１の判定
部４に相当する。例えば、前述の場合に、測定プローブ
１４が試料１３に接触すると、高周波電流は０．６２μ
Ａ流れることになるが、非接触状態では、測定プローブ
１４の先端と試料１３との間の静電容量と試料１３の浮
遊容量Ｃ_Dとの直列回路に高周波信号が加えられるか
ら、接触時の高周波信号の数１０分の１又は数１００分
の１となる。従って、比較器２２により測定プローブ１
４の接触，非接触を容易に判定することができる。

【００１５】又耐電圧測定時又は絶縁抵抗測定時に於け
る高電圧印加により、試料１３に流れるリーク電流は抵
抗Ｒ_Sにより検出し、ローパスフィルタ１６により高周
波信号成分を除去し、検出測定部１７に於いて耐電圧測
定時のリーク電流を測定し、又絶縁抵抗測定時にリーク
電流を基に絶縁抵抗を測定する。耐電圧測定時の検出値
は交流となるから、理想ダイオードによる正極性の整流
回路１８により整流し、比較器１９により基準電圧Ｖｒ
２と比較する。この基準電圧Ｖｒ２は、耐電圧測定時の
リーク電流規格又は絶縁抵抗測定時の抵抗規格に従って
設定するものである。

【００１６】良否判定処理部２６のリセット部２５のリ
セットスイッチＳＷをオンとすると、フリップフロップ
Ｆ１〜Ｆ４のリセット端子Ｒに“０”が加えられて、フ
リップフロップＦ１〜Ｆ４はリセットされる。なお、リ
セット部２５の抵抗Ｒ₄とコンデンサＣ₂とによる時定
数回路は、フリップフロップＦ１〜Ｆ４のリセット端子
Ｒを電源電圧Ｖ_CC投入時にイニシャルリセットし、フリ
ップフロップＦ１〜Ｆ４の電源電圧Ｖ_CCが正常電圧に達
した後にリセット解除して、フリップフロップＦ１〜Ｆ
４の初期動作を確実にする為の遅延回路である。又測定
開始操作等により測定タイマーイネーブル信号発生部２
４からイネーブル信号（“１”）がアンド回路Ａ２に加
えられる。

【００１７】サンプリングクロック発生部２３は常時サ
ンプリングクロック信号を出力しているもので、“１”
のイネーブル信号がアンド回路Ａ２に加えられると、サ
ンプリングクロック信号は、アンド回路Ａ２を介してア
ンド回路Ａ３に加えられる。この時、フリップフロップ
Ｆ３，Ｆ４はリセット状態であるから、その反転出力端
子＊Ｑは“１”となり、アンド回路Ａ３，Ａ４を介して
サンプリングクロック信号がフリップフロップＦ１，Ｆ
２のクロック端子Ｃに加えられる。

【００１８】そして、測定プローブ１４を試料１３に接
触させると、前述のように、高周波信号が試料１３の浮
遊容量Ｃ_Dを介して流れるから、比較器２２の出力は
“１”となる。この比較器２２の出力信号はフリップフ
ロップＦ１のデータ端子Ｄに加えられるから、クロック
端子Ｃにサンプリングクロック信号が加えられた時に反
転動作し、非反転出力端子Ｑからの接触判定信号ＴＰは
“１”となる。又耐電圧測定又は絶縁抵抗測定に於い
て、試料１３が良品の場合は、比較器１９の出力信号が
“１”となるから、比較器２２の出力が“１”の時、ア
ンド回路Ａ１の出力信号が“１”となり、フリップフロ
ップＦ２のデータ端子Ｄに加えられるから、サンプリン
グクロック信号がクロック端子Ｃに加えられた時にフリ
ップフロップＦ２がセットされ、良否判定信号ＰＦは良
品を示す“１”となる。

【００１９】図３は本発明の一実施例の動作説明図であ
り、（ａ）は試験電圧、（ｂ）は測定時間、（ｃ）は高
周波電流Ｉ_D、（ｄ）は比較器２２への入力信号、
（ｅ）は比較器２２の出力信号、（ｆ）はリーク電流Ｉ
_M、（ｇ）は比較器１９への入力信号、（ｈ）は比較器
１９の出力信号、（ｉ）は測定タイマーイネーブル信
号、（ｊ）はサンプリングクロック信号、（ｋ）は接触
判定信号ＴＰ、（ｌ）は良否判定信号ＰＦ、（ｍ）はリ
セット信号、（ｎ）は判定結果読み取りタイミング信号
の一例を示す。

【００２０】試験電圧は、耐電圧測定時、例えば、５０
Ｈｚ，５ｋＶの交流電圧、絶縁抵抗測定時、例えば、直
流１０００Ｖであり、それに、１００ｋＨｚ，１Ｖｒｍ
ｓの高周波信号が重畳されるもので、（ａ）に於いては
高周波信号を誇張して表示している。又（ｂ）に示す耐
電圧測定時間及び絶縁抵抗測定時間は、一般に数秒〜１
分間程度である。測定プローブ１４を試料１３に接触さ
せることにより、高周波電流Ｉ_Dは（ｃ）に示すように
流れる。この場合、測定時間内のみに連続して流れるよ
うに構成した場合を示す。なお、測定時間以外に於いて
も測定プローブ１４に高周波信号を重畳して試料１３に
接触させた場合は、連続的に高周波電流Ｉ_Dが流れるこ
とになる。

【００２１】このような高周波電流Ｉ_Dが流れることに
より、比較器２２には、（ｄ）に示すように基準電圧Ｖ
ｒ１より大きいレベルの検出信号が入力され、比較器２
２の出力信号は（ｅ）に示すように、測定プローブ１４
が試料１３に接触していることを示す“１”の信号とな
る。又リーク電流Ｉ_Mは、（ｆ）に示すように、耐電圧
測定時は交流となり、絶縁抵抗測定時は直流となる。耐
電圧測定時及び絶縁抵抗測定時に比較器１９に入力され
るリーク電流Ｉ_Mの検出信号が、（ｇ）に示す場合、基
準電圧Ｖｒ２以下であるから、その比較器１９の出力信
号は（ｈ）に示すように“１”となる。

【００２２】又測定タイマーイネーブル信号発生部２４
から（ｉ）に示す“１”の測定時間を決めるイネーブル
信号が出力されると、サンプリングクロック発生部２３
からアンド回路Ａ２を介して出力されるサンプリングク
ロック信号は、（ｊ）に示すものとなる。従って、フリ
ップフロップＦ１からの接触判定信号ＴＰは、（ｋ）に
示すように“１”となり、又フリップフロップＦ２から
の良否判定信号ＰＦは、（ｌ）に示すように“１”とな
る。又（ｍ）に示すリセット信号がフリップフロップＦ
１〜Ｆ４に加えられることにより、フリップフロップＦ
１〜Ｆ４はリセットされるが、その直前のフリップフロ
ップＦ１，Ｆ２の出力の接触判定信号ＴＰと良否判定信
号ＰＦとを（ｎ）のタイミング信号により読み取ること
によって、測定結果を出力することができる。

【００２３】図４は本発明の一実施例の動作説明図であ
り、（ａ）〜（ｎ）は、図３と同様である。耐電圧測定
時に、（ｄ），（ｅ）に示すように、測定プローブ１４
は試料１３に接触した状態を示したが、（ｆ），（ｇ）
に示すように、リーク電流が増加し、その検出信号が基
準電圧Ｖｒ２を超えると、比較器１９の出力信号は、
（ｈ）に示すように“０”となる。このように試料１３
が不良品の場合、図示を省略した制御回路によって高電
圧出力部１１の出力を停止させて、高電圧出力部１１を
保護すると共に、測定タイマーイネーブル信号発生部２
４からのイネーブル信号を、（ｉ）に示すように“０”
とする。なお、Ｔｄは、比較器１９の出力信号が“０”
となってから、イネーブル信号が測定中止を示す“０”
になるまでの遅延時間を示す。

【００２４】又前述のように、試料１３が不良品である
ことにより、比較器１９の出力信号が“１”から“０”
となった時、アンド回路Ａ４を介してフリップフロップ
Ｆ２のクロック端子Ｃにサンプリングクロック信号が加
えられ、フリップフロップＦ２の出力端子Ｑは“０”と
なる。そして、反転出力端子＊Ｑは“１”となるから、
フリップフロップＦ４はセットされ、その反転出力端子
＊Ｑは“０”となる。従って、フリップフロップＦ２の
クロック端子Ｃにはサンプリングクロック信号が加えら
れなくなり、フリップフロップＦ２の出力信号の良否判
定信号ＰＦは不良品を示す“０”を継続する。そして、
（ｎ）に示す読み取りタイミング信号に従ってフリップ
フロップＦ１，Ｆ２の出力信号の接触判定信号ＴＰと良
否判定信号ＰＦとを読み取ることにより、測定プローブ
１４は試料１３に接触しているが、試料１３が不良品で
あることが判る。

【００２５】又絶縁抵抗測定時に、測定プローブ１４が
試料１３からＴ₀の時間、離れた場合、（ｃ）に示すよ
うに、高周波電流Ｉ_Dの中断が生じる。この高周波電流
Ｉ_Dの中断に対応して比較器２２の出力信号も（ｅ）に
示すように“１”から“０”になり、“０”になった時
に、フリップフロップＦ１，Ｆ２のクロック端子Ｃにサ
ンプリングクロック信号が加えられると、フリップフロ
ップＦ１，Ｆ２は反転動作し、それぞれの反転出力端子
＊Ｑが“１”となる。それによって、フリップフロップ
Ｆ３，Ｆ４は反転動作し、反転出力端子＊Ｑは“０”と
なるから、フリップフロップＦ１，Ｆ２のクロック端子
Ｃへのサンプリングクロック信号の供給は停止される。
そして、次の測定の為のリセット信号が加えられるま
で、その状態が継続するから、（ｎ）に示す読み取りタ
イミング信号に従ってフリップフロップＦ１，Ｆ２の出
力信号の接触判定信号ＴＰを読み取ると、測定プローブ
１４が接触していない状態であることが判る。即ち、測
定時間中に継続して測定プローブ１４が接触していない
場合は、接触無しと判定することになる。

【００２６】図５は本発明の他の実施例の要部の説明図
であり、図２と同一符号は同一部分を示す。又３０，３
２は演算増幅器、３１は整流回路、３３はトランス、３
４はノイズ源、Ｒ₆〜Ｒ₁₂は抵抗、Ｃ₃はコンデンサで
あり、点線で囲った部分が図２の構成に対して追加した
構成となる。

【００２７】前述のように、測定プローブ１４を接触さ
せて試料１３の耐電圧測定又は絶縁抵抗測定を行う場合
に、ノイズ源３４からのノイズが接触判定の為の高周波
信号と共に試料１３の浮遊容量Ｃ_Dを介して流れること
になる。前述の実施例と同様に、試料１３の浮遊容量Ｃ
_Dを１ｐＦ、高周波信号の周波数を１００ｋＨｚ、電圧
を１Ｖｒｍｓとすると、測定プローブ１４から試料１３
を介して流れる高周波電流Ｉ_Dは、約０．６２μＡとな
る。又トランス１５のインピーダンスは約１ｋΩ、リー
ク電流検出用の抵抗Ｒ_Sは、Ｒ_S≪１ｋΩ、高電圧出力
部１１の出力インピーダンスも１ｋΩに比較して無視で
きる程度であるから、ノイズ源３４から０．６２ｍＶの
ノイズ電圧が加えられると、０．６２μＡの電流が流れ
ることになる。即ち、測定プローブ１４が試料１３に接
触したことによって流れる高周波電流Ｉ_Dと同じ電流が
流れることになり、接触判定が誤ることになる。

【００２８】そこで、トランス３３の一次巻線をトラン
ス１５の一次巻線と直列に接続し、トランス３３の二次
巻線にコンデンサＣ₃を接続して、例えば、２００ｋＨ
ｚに同調させる。演算増幅器３０と抵抗Ｒ₆〜Ｒ₈とに
より電流電圧変換回路を構成し、トランス３３の二次巻
線に流れる電流を電圧に変換し、整流回路３１により負
極性の直流電圧となるように整流し、整流回路２１から
の正極性の直流電圧とを、演算増幅器３２と抵抗Ｒ₉〜
Ｒ₁₂とからなる加算回路により加算する。即ち、接触判
定の為の高周波信号の検出信号には、ノイズ成分も含ま
れているから、この検出信号から、ノイズ成分を示す検
出信号を減算して、接触判定を行うものである。

【００２９】この場合、トランス１５，コンデンサ
Ｃ₁，演算増幅器２０による電流電圧変換回路，整流回
路２１による１００ｋＨｚの高周波電流の検出構成と、
トランス３３，コンデンサＣ₃，演算増幅器３０による
電流電圧変換回路，整流回路３１による２００ｋＨｚの
高周波電流の検出構成とに於ける利得等は同一とするも
のである。

【００３０】ノイズ源３４からのノイズは、例えば、図
６に示すような周波数特性を有するものであり、１００
ｋＨｚと２００ｋＨｚとに於けるレベルはほぼ同一とな
る。そこで、測定プローブ１４に高周波発振器１２から
の１００ｋＨｚの高周波信号を重畳した時に、この高周
波信号の周波数以外の２００ｋＨｚの周波数のノイズ成
分を検出し、ノイズ成分による誤判定を防止するもので
ある。

【００３１】図７は本発明の他の実施例の動作説明図で
あり、（ａ）は測定プローブ１４に重畳した１００ｋＨ
ｚの高周波信号によって流れる高周波電流、（ｂ）はノ
イズ電流の中の２００ｋＨｚのノイズ成分電流、（ｃ）
は整流回路２１の出力電圧、（ｄ）は整流回路３１の出
力電圧、（ｅ）は演算増幅器３２の出力電圧、（ｆ）は
測定プローブ１４が試料１３に接触していない時の演算
増幅器３２の出力電圧、（ｇ）は、測定プローブ１４が
試料１３に接触していない時の整流回路２１の出力電圧
を示す。

【００３２】例えば、試料１３の浮遊容量Ｃ_Dを１ｐＦ
として、測定プローブ１４の接触判定を行うように、比
較器２２の基準電圧Ｖｒ１を設定した時、実際の試料１
３の浮遊容量Ｃ_Dが１．６ｐＦであったとすると、前述
の条件による高周波信号を測定プローブ１４を介して試
料１３に印加すると、トランス１５，３３の一次巻線に
は約１μＡの高周波電流が流れる。又ノイズ源３４から
のノイズレベルが、例えば、−６０ｄＢＶ（１ｍＶ）で
あり、トランス１５，３３の一次巻線のインピーダンス
の合計が約１ｋΩであると、その一次巻線には１μＡの
ノイズ電流が流れる。従って、１００ｋＨｚの高周波信
号による１μＡと、ノイズ電流の１μＡとが、演算増幅
器２０による電流電圧変換回路に入力され、整流回路２
１の出力電圧は、（ｃ）に示すように、＋２Ｖ₀〔Ｖ〕
となる。

【００３３】又ノイズ電流が演算増幅器３０による電流
電圧変換回路に入力され、整流回路３１の出力電圧は、
（ｄ）に示すように、−Ｖ₀〔Ｖ〕となる。演算増幅器
３２による加算回路に於いては、（＋２Ｖ₀）＋（−Ｖ
₀）＝Ｖ₀の（ｅ）に示す加算出力を比較器２２に入力
することになる。基準電圧Ｖｒ１は浮遊容量Ｃ_Dを１ｐ
Ｆとして設定したものであるから、Ｖ₀／１．６＝０．
６３Ｖ₀〔Ｖ〕に相当したものとなり、Ｖｒ１＜Ｖ₀に
より、比較器２２の出力信号は“１”となる。即ち、測
定プローブ１４は試料１３に接触していると判定するこ
とになる。

【００３４】又測定プローブ１４が試料１３に接触して
いない場合は、試料１３側の浮遊容量Ｃ_Dは零に近い値
となるから、１００ｋＨｚの高周波信号による高周波電
流も零に近い値となり、無視できるものとなる。又ノイ
ズの中の１００ｋＨｚの成分がトランス１５を介して検
出され、２００ｋＨｚの成分がトランス３３を介して検
出されて、何れも前述のように、整流回路２１の出力電
圧は＋Ｖ₀、整流回路３１の出力電圧は−Ｖ₀となるか
ら、（ｆ）に示すように、演算増幅器３２による加算回
路の出力電圧は０となる。従って、比較器２２の基準電
圧Ｖｒ１以下となるから、非接触状態であると判定する
ことになる。

【００３５】これに対して、ノイズ成分の打ち消しを行
わない場合、整流回路２１の出力電圧をそのまま比較器
２２に入力することになる。即ち、（ｇ）に示すよう
に、比較器２２の基準電圧Ｖｒ１以上の電圧Ｖ₀となる
から、実際には接触していないにも拘らず、測定プロー
ブ１４は試料１３に接触していると判定する。即ち、誤
判定が生じることになる。

【００３６】本発明は、前述の各実施例のみに限定され
るものではなく、例えば、接触判定の為の高周波信号の
周波数は、１００ｋＨｚ以外の他の周波数とすることも
可能であり、又ノイズ成分検出の為の周波数は２００ｋ
Ｈｚの１周波数のみでなく、複数周波数帯のノイズ成分
検出を行って、ノイズによる誤判定を防止することも可
能である。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、測定プ
ローブ１に１００ｋＨｚ等の高周波信号を重畳し、測定
プローブ１を試料６に接触した時に、その試料６の浮遊
容量を介して流れる高周波電流を検出することにより、
測定プローブ１の接触判定を行うものであり、接触，非
接触時に於ける高周波電流の差が大きいので、容易に且
つ正確に測定プローブ１の試料６に対する接触の有無の
判定を行うことができる利点がある。

【００３８】又ノイズの多い測定環境に於いては、測定
プローブ１に重畳する高周波信号の周波数以外のノイズ
成分を検出して、ノイズ成分を打ち消すことにより、正
確な測定プローブ１の接触判定が可能となる利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図である。

【図２】本発明の一実施例の説明図である。

【図３】本発明の一実施例の動作説明図である。

【図４】本発明の一実施例の動作説明図である。

【図５】本発明の他の実施例の要部の説明図である。

【図６】ノイズの周波数特性説明図である。

【図７】本発明の他の実施例の動作説明図である。

【符号の説明】

１測定プローブ２重畳手段３高周波信号検出部４判定部５測定装置６試料Ｃ_D浮遊容量

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測定装置（５）と接続して先端を試料
（６）に接触させ、該試料（６）の測定を行う為の測定
プローブ（１）に、高周波信号を重畳する重畳手段
（２）と、前記測定プローブ（１）から前記試料（６）の浮遊容量
を介して流れる前記高周波信号を検出する高周波信号検
出部（３）と、該高周波信号検出部（３）の検出信号と基準値とを比較
して前記測定プローブ（１）が前記試料（６）に接触し
たか否かを判定する判定部（４）とを備えたことを特徴
とする測定プローブの接触検出装置。
【請求項２】前記試料（６）の浮遊容量を介して流れ
る前記高周波信号以外の周波数のノイズ成分を検出する
ノイズ成分検出部と、前記高周波信号検出部（３）の検
出信号と前記ノイズ成分検出部の検出信号との差を前記
判定部（４）に加える差回路とを設けたことを特徴とす
る請求項１記載の測定プローブの接触検出装置。