JPH07198765A - インピーダンス・メータ - Google Patents
インピーダンス・メータInfo
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- JPH07198765A JPH07198765A JP5352012A JP35201293A JPH07198765A JP H07198765 A JPH07198765 A JP H07198765A JP 5352012 A JP5352012 A JP 5352012A JP 35201293 A JP35201293 A JP 35201293A JP H07198765 A JPH07198765 A JP H07198765A
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- impedance
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- measuring
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/08—Measuring resistance by measuring both voltage and current
Abstract
(57)【要約】
【目的】環境試験等により被測定素子が遠隔にあり、か
つ測定周波数が高周波で広帯域の測定条件において、測
定ケーブルの特性変化による誤差の影響を受けないイン
ピーダンス・メータを提示する。 【構成】被測定素子の電圧と電流を測定し、被測定素子
のインピーダンス等を得る測定方式で、被測定素子に測
定信号を供給しかつ被測定素子に流れる電流を検出する
ケーブルをトライアキシャル・ケーブルとし、電圧を検
出するケーブルをコアキシャル・ケーブルとすることを
基本構成とし、前記トライアキシャル・ケーブルおよび
コアキシャル・ケーブルの測定器側端でインピーダンス
整合し、前記トライアキシャル・ケーブルの電流計側端
と電流計とを接続する同軸ケーブルに電流計を浮上させ
るバランを設ける回路構成である。
つ測定周波数が高周波で広帯域の測定条件において、測
定ケーブルの特性変化による誤差の影響を受けないイン
ピーダンス・メータを提示する。 【構成】被測定素子の電圧と電流を測定し、被測定素子
のインピーダンス等を得る測定方式で、被測定素子に測
定信号を供給しかつ被測定素子に流れる電流を検出する
ケーブルをトライアキシャル・ケーブルとし、電圧を検
出するケーブルをコアキシャル・ケーブルとすることを
基本構成とし、前記トライアキシャル・ケーブルおよび
コアキシャル・ケーブルの測定器側端でインピーダンス
整合し、前記トライアキシャル・ケーブルの電流計側端
と電流計とを接続する同軸ケーブルに電流計を浮上させ
るバランを設ける回路構成である。
Description
【０００１】
【発明の技術分野】本発明はインピーダンス等の回路定
数や材料の特性を、特に高周波広帯域で遠隔測定する分
野に関する。なお、本明細書においては、インピーダン
スには、抵抗値、容量値、インダクタンス値等を含むも
のとする。高い周波数帯でかつ広帯域のインピーダンス
・メータに要求される性能は、広いインピーダンス範囲
にわたって精度の良い測定が可能で、しかも遠隔測定が
可能であることである。本発明は、これらの条件を達成
するための方法を述べたものである。特願平３−３１３
８９８でこれらの条件を達成する方法を提案したが、本
提案はさらに遠隔測定能力に改良を加えたものである。
数や材料の特性を、特に高周波広帯域で遠隔測定する分
野に関する。なお、本明細書においては、インピーダン
スには、抵抗値、容量値、インダクタンス値等を含むも
のとする。高い周波数帯でかつ広帯域のインピーダンス
・メータに要求される性能は、広いインピーダンス範囲
にわたって精度の良い測定が可能で、しかも遠隔測定が
可能であることである。本発明は、これらの条件を達成
するための方法を述べたものである。特願平３−３１３
８９８でこれらの条件を達成する方法を提案したが、本
提案はさらに遠隔測定能力に改良を加えたものである。
【０００２】
【従来技術と問題点】遠隔測定では、通常測定器本体と
被測定素子をケーブルで接続するが、このケーブルが誤
差の要因になる。ここで図９に、被測定素子の温度特性
の試験の例を示す。被測定素子９７を試験槽９２内に置
き、試験槽の外部にある測定器本体９１と該被測定素子
との間をｌ本の耐熱ケーブル９３で接続している。この
測定において測定器のなまの測定値は、被測定素子にケ
ーブルの直列インダクタンスＬと並列キャパシタンスＣ
を含めたものである。このなまの測定値から、ケーブル
の直列インダクタンスや並列キャパシタンスを除く補正
により所望の被測定素子のインピーダンスが得られる。
しかし、ケーブルの直列インダクタンスや並列キャパシ
タンスが温度あるいは屈曲などの機械的ストレスによっ
て変化すると、被測定素子のインピーダンス値に誤差が
生じる。
被測定素子をケーブルで接続するが、このケーブルが誤
差の要因になる。ここで図９に、被測定素子の温度特性
の試験の例を示す。被測定素子９７を試験槽９２内に置
き、試験槽の外部にある測定器本体９１と該被測定素子
との間をｌ本の耐熱ケーブル９３で接続している。この
測定において測定器のなまの測定値は、被測定素子にケ
ーブルの直列インダクタンスＬと並列キャパシタンスＣ
を含めたものである。このなまの測定値から、ケーブル
の直列インダクタンスや並列キャパシタンスを除く補正
により所望の被測定素子のインピーダンスが得られる。
しかし、ケーブルの直列インダクタンスや並列キャパシ
タンスが温度あるいは屈曲などの機械的ストレスによっ
て変化すると、被測定素子のインピーダンス値に誤差が
生じる。
【０００３】その単純化した例としてケーブルの直列イ
ンダクタンスが無視できる高いインピーダンスのコンデ
ンサを測定する場合を示す。図１０のように、ケーブル
のキャパシタンスを１００ｐＦとし、被測定素子Ａが１
０００ｐＦ、被測定素子Ｂが１０ｐＦとする。測定器は
被測定素子Ａに対し１１００ｐＦ、被測定素子Ｂに対し
１１０ｐＦを測定し、ケーブルのキャパシタンス１００
ｐＦを差し引く補正を施して、正しい値１０００ｐＦお
よび１０ｐＦを得る。ここで温度の変化や屈曲等により
ケーブルのキャパシタンスが、補正のために予め測定し
ておいた値から、１％即ち１ｐＦ増加したとする。この
時、補正した測定値は被測定素子Ａに対し１００１ｐ
Ｆ、被測定素子Ｂに対し１１ｐＦとなる。前者に対して
誤差は０．１％にすぎないが、後者にとっては１０％に
もなる。即ち測定誤差に及ぼすケーブルの並列キャパシ
タンスの影響は、インピーダンスが高い（キャパシタン
スが小さい）被測定素子ほど大きくなる。同様にケーブ
ルの直列インダクタンスの影響は、インピーダンスの低
い被測定素子ほど大きくなる。これを総合すれば、被測
定素子のインピーダンスＺxに対する誤差の傾向は図１
１に示す様になる。
ンダクタンスが無視できる高いインピーダンスのコンデ
ンサを測定する場合を示す。図１０のように、ケーブル
のキャパシタンスを１００ｐＦとし、被測定素子Ａが１
０００ｐＦ、被測定素子Ｂが１０ｐＦとする。測定器は
被測定素子Ａに対し１１００ｐＦ、被測定素子Ｂに対し
１１０ｐＦを測定し、ケーブルのキャパシタンス１００
ｐＦを差し引く補正を施して、正しい値１０００ｐＦお
よび１０ｐＦを得る。ここで温度の変化や屈曲等により
ケーブルのキャパシタンスが、補正のために予め測定し
ておいた値から、１％即ち１ｐＦ増加したとする。この
時、補正した測定値は被測定素子Ａに対し１００１ｐ
Ｆ、被測定素子Ｂに対し１１ｐＦとなる。前者に対して
誤差は０．１％にすぎないが、後者にとっては１０％に
もなる。即ち測定誤差に及ぼすケーブルの並列キャパシ
タンスの影響は、インピーダンスが高い（キャパシタン
スが小さい）被測定素子ほど大きくなる。同様にケーブ
ルの直列インダクタンスの影響は、インピーダンスの低
い被測定素子ほど大きくなる。これを総合すれば、被測
定素子のインピーダンスＺxに対する誤差の傾向は図１
１に示す様になる。
【０００４】このようなケーブルの特性の変化によるイ
ンピーダンス測定の高低レンジにおける精度の目減りを
防ぐには、被測定素子の両端電圧とそれに流れる電流を
別々に２本以上のケーブルを介して測定し、その比から
被測定素子インピーダンスを得る方法がある。その最も
代表的な方式として４端子対測定法が挙げられる。ま
た、高周波向きに被測定素子の片線接地が可能な３端子
トリオもあるが、いずれも高周波になるにつれ方式の総
合的な効果は減少する。さらに、これら方式では、被測
定素子の電流または電圧をある値に保つための負帰還増
幅器が必需であるが、高周波で動作する該負帰還増幅器
は非常に複雑になり実用上実現困難である。
ンピーダンス測定の高低レンジにおける精度の目減りを
防ぐには、被測定素子の両端電圧とそれに流れる電流を
別々に２本以上のケーブルを介して測定し、その比から
被測定素子インピーダンスを得る方法がある。その最も
代表的な方式として４端子対測定法が挙げられる。ま
た、高周波向きに被測定素子の片線接地が可能な３端子
トリオもあるが、いずれも高周波になるにつれ方式の総
合的な効果は減少する。さらに、これら方式では、被測
定素子の電流または電圧をある値に保つための負帰還増
幅器が必需であるが、高周波で動作する該負帰還増幅器
は非常に複雑になり実用上実現困難である。
【０００５】それ故に、１ＭＨｚから１ＧＨｚ程度の高
周波帯域をカバーするために、負帰還増幅器を使用しな
い電圧電流計法（以後Ｖ−Ｉ法と記述する）が考案さ
れ、実用化されている。その１つはカレントトランスを
用いた方式である。他の方式は、カレントトランスをバ
ランに置き換え、インピーダンス整合も考慮して広帯域
化を図った方式である。しかし、これらのＶ−Ｉ法は測
定端子近くにトランスやバランなどを有しており、被測
定素子の温度特性を評価する目的には適しない。なぜな
らば、試験槽内にその部分を放置するために、測定器が
温度の影響を受けるのみならず、１００°Ｃを少し越え
ると磁性体キューリ点に因る絶対的な使用限界があるか
らである。
周波帯域をカバーするために、負帰還増幅器を使用しな
い電圧電流計法（以後Ｖ−Ｉ法と記述する）が考案さ
れ、実用化されている。その１つはカレントトランスを
用いた方式である。他の方式は、カレントトランスをバ
ランに置き換え、インピーダンス整合も考慮して広帯域
化を図った方式である。しかし、これらのＶ−Ｉ法は測
定端子近くにトランスやバランなどを有しており、被測
定素子の温度特性を評価する目的には適しない。なぜな
らば、試験槽内にその部分を放置するために、測定器が
温度の影響を受けるのみならず、１００°Ｃを少し越え
ると磁性体キューリ点に因る絶対的な使用限界があるか
らである。
【０００６】
【発明の目的】本発明の目的は、高周波帯域で、広いイ
ンピーダンス範囲を精度良く測れる、片線接地可能な、
耐熱性測定端子部を有するインピーダンス・メータの実
現手段を与えることである。
ンピーダンス範囲を精度良く測れる、片線接地可能な、
耐熱性測定端子部を有するインピーダンス・メータの実
現手段を与えることである。
【０００７】
【発明の概要】本発明の一実施例は、ケーブルの特性変
化の影響を受けないＶ−Ｉ法で、かつ測定端子近くにバ
ラン等の回路部品を有しない回路構成である。測定ケー
ブルにトライアキシャル・ケーブルとコアキシャル・ケ
ーブルを用い、ケーブルの測定器側はそれぞれの特性イ
ンピーダンスに整合し、バランを該トライアキシャル・
ケーブルのさらに測定器側に配置した回路構成である。
化の影響を受けないＶ−Ｉ法で、かつ測定端子近くにバ
ラン等の回路部品を有しない回路構成である。測定ケー
ブルにトライアキシャル・ケーブルとコアキシャル・ケ
ーブルを用い、ケーブルの測定器側はそれぞれの特性イ
ンピーダンスに整合し、バランを該トライアキシャル・
ケーブルのさらに測定器側に配置した回路構成である。
【０００８】
【発明の実施例】本発明の一実施例を図１に、第２の実
施例を図２に示す。同じ機能の構成要素には同じ参照記
号を付してある。図１は低インピーダンス測定に、図２
は高インピーダンス測定に適している方式である。図１
及び図２に示すように、本発明の測定装置は測定器本体
１、中継部２、測定端子部３の３個のブロックと、それ
ぞれを接続するケーブルから構成されている。両実施例
の構成上の相違点は抵抗器１０と１２の有無、及びケー
ブル１３と１４、１５と１６の特性インピーダンス、及
びケーブル１３とケーブル１５の接続点とケーブル１４
とケーブル１６の接続点のみである。従って以下、図１
を主に述べ、図２は相違している点のみについて述べ
る。
施例を図２に示す。同じ機能の構成要素には同じ参照記
号を付してある。図１は低インピーダンス測定に、図２
は高インピーダンス測定に適している方式である。図１
及び図２に示すように、本発明の測定装置は測定器本体
１、中継部２、測定端子部３の３個のブロックと、それ
ぞれを接続するケーブルから構成されている。両実施例
の構成上の相違点は抵抗器１０と１２の有無、及びケー
ブル１３と１４、１５と１６の特性インピーダンス、及
びケーブル１３とケーブル１５の接続点とケーブル１４
とケーブル１６の接続点のみである。従って以下、図１
を主に述べ、図２は相違している点のみについて述べ
る。
【０００９】被測定素子１９は測定器本体１と物理的に
離れた位置に置かれており、測定端子部３にある測定端
子１７と１８に接続されている。測定器本体１と中継部
２の間を接続するケーブル７、８、９は通常の同軸ケー
ブルで、その特性インピーダンスはＲｏである。測定器
本体内にある信号源５の出力インピーダンスは図示する
様にＲｏで、ケーブル８とインピーダンス整合がとられ
ている。電圧計４、６は高周波複素電圧計で、その入力
インピーダンスはＲｏで、それぞれケーブル７と９にイ
ンピーダンス整合している。電圧計４が被測定素子の電
圧を、電圧計６が電流を測定し、その測定値の比を計算
してインピーダンス値を得る。
離れた位置に置かれており、測定端子部３にある測定端
子１７と１８に接続されている。測定器本体１と中継部
２の間を接続するケーブル７、８、９は通常の同軸ケー
ブルで、その特性インピーダンスはＲｏである。測定器
本体内にある信号源５の出力インピーダンスは図示する
様にＲｏで、ケーブル８とインピーダンス整合がとられ
ている。電圧計４、６は高周波複素電圧計で、その入力
インピーダンスはＲｏで、それぞれケーブル７と９にイ
ンピーダンス整合している。電圧計４が被測定素子の電
圧を、電圧計６が電流を測定し、その測定値の比を計算
してインピーダンス値を得る。
【００１０】測定端子部３と中継部２はケーブル１３と
１５で接続されている。ケーブル１３の特性インピーダ
ンスは、ケーブル７の特性インピーダンスと抵抗１０の
和、即ち２Ｒｏである。１５はトライアキシャル・ケー
ブルで、同軸ケーブルの中心導体と外部導体の間に中間
導体を持つ構造である。中心導体と中間導体で構成する
同軸ケーブルの特性インピーダンス及び、中間導体と外
部導体で構成する同軸ケーブルの特性インピーダンスは
共にＲｏである。従ってケーブル１３と、ケーブル１５
の内側の同軸ケーブルの特性インピーダンスの比は２対
１である。電流を測定する電圧計６は片線接地されてい
るが、ケーブル９にバラン１１を設置することによっ
て、被測定素子に流れる電流を浮上状態で測定すること
が出来る。
１５で接続されている。ケーブル１３の特性インピーダ
ンスは、ケーブル７の特性インピーダンスと抵抗１０の
和、即ち２Ｒｏである。１５はトライアキシャル・ケー
ブルで、同軸ケーブルの中心導体と外部導体の間に中間
導体を持つ構造である。中心導体と中間導体で構成する
同軸ケーブルの特性インピーダンス及び、中間導体と外
部導体で構成する同軸ケーブルの特性インピーダンスは
共にＲｏである。従ってケーブル１３と、ケーブル１５
の内側の同軸ケーブルの特性インピーダンスの比は２対
１である。電流を測定する電圧計６は片線接地されてい
るが、ケーブル９にバラン１１を設置することによっ
て、被測定素子に流れる電流を浮上状態で測定すること
が出来る。
【００１１】図２では、ケーブル１４の特性インピーダ
ンスはケーブル７の特性インピーダンスに等しくＲｏで
ある。トライアキシャル・ケーブル１６は見かけの構造
は図１の１５と同じであるが、中心導体と中間導体で構
成する同軸ケーブルの特性インピーダンスはＲｏ／２
で、ケーブル９の特性インピーダンスと抵抗１２の並列
の抵抗値に等しい。トライアキシャル・ケーブルの中間
導体と外部導体で構成する同軸ケーブルの特性インピー
ダンスはＲｏである。従ってケーブル１４と、ケーブル
１６の内側の同軸ケーブルの特性インピーダンスの比は
２対１である。
ンスはケーブル７の特性インピーダンスに等しくＲｏで
ある。トライアキシャル・ケーブル１６は見かけの構造
は図１の１５と同じであるが、中心導体と中間導体で構
成する同軸ケーブルの特性インピーダンスはＲｏ／２
で、ケーブル９の特性インピーダンスと抵抗１２の並列
の抵抗値に等しい。トライアキシャル・ケーブルの中間
導体と外部導体で構成する同軸ケーブルの特性インピー
ダンスはＲｏである。従ってケーブル１４と、ケーブル
１６の内側の同軸ケーブルの特性インピーダンスの比は
２対１である。
【００１２】本発明の代表的応用例は、試験槽内に置か
れた被測定素子の温度特性の測定である。この応用例で
は測定端子部３は試験槽内に置かれる。その測定端子部
３にはバラン等の回路素子は含まれていない。ケーブル
１３及び１５は温度の変動及び試験槽内外間のケーブル
配置等による屈曲などの機械的なストレスを受けケーブ
ル特性が変化する。しかし、Ｖ−Ｉ法なのでケーブル特
性の変化の影響を受けない。以上述べた様に測定端子部
にバランの様な回路素子が無いこと、ケーブルの特性変
化の影響を受けないＶ−Ｉ法であるので、温度特性試験
のような遠隔測定に適している。
れた被測定素子の温度特性の測定である。この応用例で
は測定端子部３は試験槽内に置かれる。その測定端子部
３にはバラン等の回路素子は含まれていない。ケーブル
１３及び１５は温度の変動及び試験槽内外間のケーブル
配置等による屈曲などの機械的なストレスを受けケーブ
ル特性が変化する。しかし、Ｖ−Ｉ法なのでケーブル特
性の変化の影響を受けない。以上述べた様に測定端子部
にバランの様な回路素子が無いこと、ケーブルの特性変
化の影響を受けないＶ−Ｉ法であるので、温度特性試験
のような遠隔測定に適している。
【００１３】次に、この測定原理を以下に示す。図１と
図２を集中定数回路のＶ−Ｉ法の等価回路に変換する
と、それぞれ図３と図４となる。但しこの等価回路はケ
ーブルを伝達する間の位相の変化を無視しているが、動
作原理を示す上では何等問題はない。図３は被測定素子
のインピーダンスが低い場合に適する回路である。即
ち、いかに被測定素子のインピーダンスが低くとも、そ
の両端電圧はインピーダンス値に比例するものとして電
圧計４で高感度に測定されるからである。一方図４は被
測定素子のインピーダンスが高い場合の測定に適する回
路である。即ち、いかに被測定素子のインピーダンスが
高くとも、その電流はアドミッタンス値に比例するもの
として電流計６で高感度に測定されるからである。図３
で、信号源５と電流計用電圧計６が直列で、その抵抗値
は２Ｒｏである。被測定素子からみた測定器側のインピ
ーダンスをＲｏとするために電圧計４に直列に抵抗１０
が入れられている。また図４では信号源５と電圧計４が
並列になるため抵抗１０はなく、電流計用電圧計６に並
列に抵抗１２が接続され、被測定素子からみた測定器側
のインピーダンスはＲｏになっている。本実施例は、こ
のように低インピーダンス用と高インピーダンス用共に
測定器側のインピーダンスがＲｏであることが特徴であ
る。この特徴が必要ない使用条件ならば、インピーダン
ス整合用の抵抗１０、１２は不要で、ケーブル１３およ
びケーブル１６の内側の同軸ケーブルの特性インピーダ
ンスがＲｏでよいことは明かである。
図２を集中定数回路のＶ−Ｉ法の等価回路に変換する
と、それぞれ図３と図４となる。但しこの等価回路はケ
ーブルを伝達する間の位相の変化を無視しているが、動
作原理を示す上では何等問題はない。図３は被測定素子
のインピーダンスが低い場合に適する回路である。即
ち、いかに被測定素子のインピーダンスが低くとも、そ
の両端電圧はインピーダンス値に比例するものとして電
圧計４で高感度に測定されるからである。一方図４は被
測定素子のインピーダンスが高い場合の測定に適する回
路である。即ち、いかに被測定素子のインピーダンスが
高くとも、その電流はアドミッタンス値に比例するもの
として電流計６で高感度に測定されるからである。図３
で、信号源５と電流計用電圧計６が直列で、その抵抗値
は２Ｒｏである。被測定素子からみた測定器側のインピ
ーダンスをＲｏとするために電圧計４に直列に抵抗１０
が入れられている。また図４では信号源５と電圧計４が
並列になるため抵抗１０はなく、電流計用電圧計６に並
列に抵抗１２が接続され、被測定素子からみた測定器側
のインピーダンスはＲｏになっている。本実施例は、こ
のように低インピーダンス用と高インピーダンス用共に
測定器側のインピーダンスがＲｏであることが特徴であ
る。この特徴が必要ない使用条件ならば、インピーダン
ス整合用の抵抗１０、１２は不要で、ケーブル１３およ
びケーブル１６の内側の同軸ケーブルの特性インピーダ
ンスがＲｏでよいことは明かである。
【００１４】では図１から図３へ至る変換の過程を以下
に示す。インピーダンス整合されたケーブルの入力イン
ピーダンスおよび振幅伝達特性は、ケーブルの長さに係
わらず、それぞれ特性インピーダンスおよび１となるの
で、ケーブル７、８、９は無いものと見なせ、図１を図
５に変換出来る。インピーダンス整合されたケーブルの
入力インピーダンスおよび伝達振幅特性は、ケーブルの
長さに係わらず、それぞれ特性インピーダンスおよび１
となることと、バランによる浮上効果により、電流測定
用電圧計６の部分は図６の様に変換できる。図７に示す
様に、トライアキシャル・ケーブル１５の中間導体を２
０と２１の２つの仮想導体に分離し、トライアキシャル
・ケーブルが、中心導体と２０で構成する同軸ケーブル
と２１と外部導体で構成する同軸ケーブルから成ると見
なすことができる。外側の同軸ケーブルによって伝送さ
れる信号に何の干渉を与えることなく、内側の同軸ケー
ブルは円筒導体２１の内側で伸縮自在である。また内側
の同軸ケーブルは電流測定用電圧計６で整合終端されて
いるので、他端から見たインピーダンス及び振幅特性を
変化させることなく伸縮自在である。これを短縮した極
限が図８である。図８でケーブル１３および１５の左端
はそれぞれインピーダンス整合終端されているので、前
記と同様に伸縮自在でその極限として図３が得られる。
図４も、図２から同様の過程でもとめられる。
に示す。インピーダンス整合されたケーブルの入力イン
ピーダンスおよび振幅伝達特性は、ケーブルの長さに係
わらず、それぞれ特性インピーダンスおよび１となるの
で、ケーブル７、８、９は無いものと見なせ、図１を図
５に変換出来る。インピーダンス整合されたケーブルの
入力インピーダンスおよび伝達振幅特性は、ケーブルの
長さに係わらず、それぞれ特性インピーダンスおよび１
となることと、バランによる浮上効果により、電流測定
用電圧計６の部分は図６の様に変換できる。図７に示す
様に、トライアキシャル・ケーブル１５の中間導体を２
０と２１の２つの仮想導体に分離し、トライアキシャル
・ケーブルが、中心導体と２０で構成する同軸ケーブル
と２１と外部導体で構成する同軸ケーブルから成ると見
なすことができる。外側の同軸ケーブルによって伝送さ
れる信号に何の干渉を与えることなく、内側の同軸ケー
ブルは円筒導体２１の内側で伸縮自在である。また内側
の同軸ケーブルは電流測定用電圧計６で整合終端されて
いるので、他端から見たインピーダンス及び振幅特性を
変化させることなく伸縮自在である。これを短縮した極
限が図８である。図８でケーブル１３および１５の左端
はそれぞれインピーダンス整合終端されているので、前
記と同様に伸縮自在でその極限として図３が得られる。
図４も、図２から同様の過程でもとめられる。
【００１５】以上のように正しく整合終端されたケーブ
ルは、その長さを変えても入力インピーダンスや振幅の
伝達特性には変わり無い。位相を除いて、図１と図３、
図２と図４は等価であり、ケーブルの延長にかかわらず
純抵抗的な特性を保持し、ケーブル共振による測定端子
電圧や、測定電圧のうねりは無いことがわかる。高周波
では、片線接地（不平衡）測定がトレーサビリティ的に
も実用、応用的にも便利であるが、このためには電位的
に浮上した電流計がＶ−Ｉ法には不可欠である。バラン
で浮上した電流計がトライアキシャル・ケーブルで測定
端子部へ無理なく導かれていることが、本発明の特徴で
ある。
ルは、その長さを変えても入力インピーダンスや振幅の
伝達特性には変わり無い。位相を除いて、図１と図３、
図２と図４は等価であり、ケーブルの延長にかかわらず
純抵抗的な特性を保持し、ケーブル共振による測定端子
電圧や、測定電圧のうねりは無いことがわかる。高周波
では、片線接地（不平衡）測定がトレーサビリティ的に
も実用、応用的にも便利であるが、このためには電位的
に浮上した電流計がＶ−Ｉ法には不可欠である。バラン
で浮上した電流計がトライアキシャル・ケーブルで測定
端子部へ無理なく導かれていることが、本発明の特徴で
ある。
【００１６】本発明の特徴をまとめると、高インピーダ
ンス、低インピーダンスそれぞれに応じたＶ−Ｉ法の２
つの基本的回路の特徴を損なわぬままケーブル延長を実
現している。測定端子部にトランス、バラン、抵抗等を
含まない結果、耐熱温度はケーブルの材質のみに依存す
る。従ってケーブルの絶縁物にテフロンを用いれば２０
０°Ｃまで測定可能になる。測定端子から測定器側をみ
たインピーダンスは、純抵抗（例えば５０Ω）に出来
る。また全体に整合された回路構成は、ケーブル長に対
し被測定素子の励振電圧、測定電圧、測定電流のいずれ
にも平坦な周波数特性を提供するので、ケーブル長の制
約が無い。これらの特徴により１ＭＨｚから１ＧＨｚ以
上の周波数帯域で実用化が可能となった。
ンス、低インピーダンスそれぞれに応じたＶ−Ｉ法の２
つの基本的回路の特徴を損なわぬままケーブル延長を実
現している。測定端子部にトランス、バラン、抵抗等を
含まない結果、耐熱温度はケーブルの材質のみに依存す
る。従ってケーブルの絶縁物にテフロンを用いれば２０
０°Ｃまで測定可能になる。測定端子から測定器側をみ
たインピーダンスは、純抵抗（例えば５０Ω）に出来
る。また全体に整合された回路構成は、ケーブル長に対
し被測定素子の励振電圧、測定電圧、測定電流のいずれ
にも平坦な周波数特性を提供するので、ケーブル長の制
約が無い。これらの特徴により１ＭＨｚから１ＧＨｚ以
上の周波数帯域で実用化が可能となった。
【００１７】
【発明の効果】高周波において、耐熱性、良好な周波数
特性、広いインピーダンス測定レンジを有する遠隔測定
が可能になり、特に高周波部品や材料の温度特性評価の
分野において実用に共し有益である。なお、必要に応じ
て本発明の要旨を失うことなく構造、構成要素の変形も
許容される。
特性、広いインピーダンス測定レンジを有する遠隔測定
が可能になり、特に高周波部品や材料の温度特性評価の
分野において実用に共し有益である。なお、必要に応じ
て本発明の要旨を失うことなく構造、構成要素の変形も
許容される。
【図１】本発明の一実施例の図である。
【図２】本発明の第２の実施例の図である。
【図３】本発明の一実施例の測定原理を示す等価回路図
である。
である。
【図４】本発明の第２の実施例の測定原理を示す等価回
路図である。
路図である。
【図５】図１を変換した等価回路図である。
【図６】図５を変換した等価回路図である。
【図７】図６を変換した等価回路図である。
【図８】図７を変換した等価回路図である。
【図９】１本の同軸ケーブルによる遠隔測定の例を示す
図である。
図である。
【図１０】図９のケーブル容量の影響を示すモデルの図
である。
である。
【図１１】同軸ケーブルの特性変化で生じる測定誤差の
傾向を示す図である。
傾向を示す図である。
１：測定器本体 ２：中継部 ３：測定端子部 ４：電圧測定用電圧計 ５：信号源 ６：電流測定用電圧計 ７：特性インピーダンスがＲｏの同軸ケーブル ８：特性インピーダンスがＲｏの同軸ケーブル ９：特性インピーダンスがＲｏの同軸ケーブル １０：終端抵抗 １１：バラン １２：終端抵抗 １３：特性インピーダンスが２Ｒｏの同軸ケーブル １４：特性インピーダンスがＲｏの同軸ケーブル １５：トライアキシャル・ケーブル（特性インピーダン
スは内側、外側共にＲｏ） １６：トライアキシャル・ケーブル（特性インピーダン
スは内側がＲｏ／２、外側がＲｏ） １７：測定端 １８：測定端 １９：被測定素子 ２０：トライアキシャル・ケーブルの中間導体の仮想導
体 ２１：トライアキシャル・ケーブルの中間導体の仮想導
体 ９１：インピーダンス測定器 ９２：試験槽 ９３：耐熱延長ケーブル ９４：信号源 ９５：電流計 ９６：電圧計 Ｌ：ケーブルの直列インダクタンス Ｃ：ケーブルの並列キャパシタンス Ｚx：被測定素子のインピーダンス Ｃx：被測定素子のキャパシタンス
スは内側、外側共にＲｏ） １６：トライアキシャル・ケーブル（特性インピーダン
スは内側がＲｏ／２、外側がＲｏ） １７：測定端 １８：測定端 １９：被測定素子 ２０：トライアキシャル・ケーブルの中間導体の仮想導
体 ２１：トライアキシャル・ケーブルの中間導体の仮想導
体 ９１：インピーダンス測定器 ９２：試験槽 ９３：耐熱延長ケーブル ９４：信号源 ９５：電流計 ９６：電圧計 Ｌ：ケーブルの直列インダクタンス Ｃ：ケーブルの並列キャパシタンス Ｚx：被測定素子のインピーダンス Ｃx：被測定素子のキャパシタンス
Claims (4)
- 【請求項１】被測定素子の電圧および電流を測定し、そ
の測定値から被測定素子のインピーダンス等の回路定数
や材料の特性値を求める装置において、被測定素子に測
定信号を供給しかつ被測定素子に流れる電流を検出する
ケーブルをトライアキシャル・ケーブルとし、電圧を検
出するケーブルをコアキシャル・ケーブルとすることを
特徴とするインピーダンス・メータ。 - 【請求項２】前記トライアキシャル・ケーブルおよびコ
アキシャル・ケーブルはそれらの測定器側端でインピー
ダンス整合をしている回路構成を特徴とする請求項１記
載のインピーダンス・メータ。 - 【請求項３】前記トライアキシャル・ケーブルの内側の
同軸ケーブルと前記コアキシャル・ケーブルの特性イン
ピーダンスの比を１対２にすることを特徴とする請求項
１記載のインピーダンス・メータ。 - 【請求項４】前記トライアキシャル・ケーブルの電流計
側端と電流計とを接続する同軸ケーブルに電流計を浮上
させるバランを設けることを特徴とする請求項１記載の
インピーダンス・メータ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35201293A JP3329555B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | インピーダンス・メータ |
| US08/333,784 US5463323A (en) | 1993-12-28 | 1994-11-03 | Impedance meter |
| DE69423323T DE69423323T2 (de) | 1993-12-28 | 1994-11-18 | Impedanzmeter |
| EP94118216A EP0661548B1 (en) | 1993-12-28 | 1994-11-18 | Impedance meter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35201293A JP3329555B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | インピーダンス・メータ |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07198765A true JPH07198765A (ja) | 1995-08-01 |
| JP3329555B2 JP3329555B2 (ja) | 2002-09-30 |
Family
ID=18421179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35201293A Expired - Lifetime JP3329555B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | インピーダンス・メータ |
Country Status (4)
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|---|---|
| US (1) | US5463323A (ja) |
| EP (1) | EP0661548B1 (ja) |
| JP (1) | JP3329555B2 (ja) |
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| JP2015125135A (ja) * | 2013-12-27 | 2015-07-06 | 日置電機株式会社 | インピーダンス測定方法およびその装置 |
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| CN105606899B (zh) * | 2015-09-08 | 2018-08-31 | 浙江大学 | 一种变频传动系统电机侧共模阻抗的提取方法 |
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| JP2960095B2 (ja) * | 1990-02-27 | 1999-10-06 | 日本ヒューレット・パッカード株式会社 | 回路素子測定装置 |
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-
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- 1993-12-28 JP JP35201293A patent/JP3329555B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-11-03 US US08/333,784 patent/US5463323A/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-11-18 DE DE69423323T patent/DE69423323T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1994-11-18 EP EP94118216A patent/EP0661548B1/en not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
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| DE69423323D1 (de) | 2000-04-13 |
| EP0661548A1 (en) | 1995-07-05 |
| US5463323A (en) | 1995-10-31 |
| EP0661548B1 (en) | 2000-03-08 |
| DE69423323T2 (de) | 2000-10-26 |
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