JPH0738007B2 - インピ−ダンスの測定方法 - Google Patents
インピ−ダンスの測定方法Info
- Publication number
- JPH0738007B2 JPH0738007B2 JP62029455A JP2945587A JPH0738007B2 JP H0738007 B2 JPH0738007 B2 JP H0738007B2 JP 62029455 A JP62029455 A JP 62029455A JP 2945587 A JP2945587 A JP 2945587A JP H0738007 B2 JPH0738007 B2 JP H0738007B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- value
- measuring
- measurement
- impedance
- ycr
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- 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
- G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
- G01R27/2617—Measuring dielectric properties, e.g. constants
- G01R27/2623—Measuring-systems or electronic circuits
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/24—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance
-
- 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
- G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
- G01R27/2605—Measuring capacitance
Description
【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、測定範囲内の値を有する基準インピーダンス
と被測定インピーダンスとを交互に切替回路を用いて測
定回路に接続し、特に低容量のインピーダンス測定の精
度と安定性を改善するインピーダンス測定方法に関す
る。
と被測定インピーダンスとを交互に切替回路を用いて測
定回路に接続し、特に低容量のインピーダンス測定の精
度と安定性を改善するインピーダンス測定方法に関す
る。
本発明は、インピーダンスを電気的検出器として用い、
インピーダンスの変化をある種の物理量の測定に用いる
インピーダンス測定方法に特に適している。
インピーダンスの変化をある種の物理量の測定に用いる
インピーダンス測定方法に特に適している。
従来、各種のインピーダンス検出器が知られており、そ
の動作は、通常物理量である、たとえば、圧力、温度、
湿度、物体の位置、力等の被測定量によつてインピーダ
ンスが変わることにもとづいている。この種のインピー
ダンス検出器の例としては、伸長ストリツプ（イクステ
ンソメータ）、温度およびまたは圧力センサ用抵抗、た
とえば電極の相対位置による圧力あるいは温度、あるい
は誘電率の変化による相対湿度を測定可能な容量が挙げ
られる。
の動作は、通常物理量である、たとえば、圧力、温度、
湿度、物体の位置、力等の被測定量によつてインピーダ
ンスが変わることにもとづいている。この種のインピー
ダンス検出器の例としては、伸長ストリツプ（イクステ
ンソメータ）、温度およびまたは圧力センサ用抵抗、た
とえば電極の相対位置による圧力あるいは温度、あるい
は誘電率の変化による相対湿度を測定可能な容量が挙げ
られる。
一般的に、各インピーダンス検出器は製造バラツキによ
つて各々異なり、固有の特性曲線を持ち、個々の非直線
性と被測定インピーダンス以外のパラメータ、たとえ
ば、圧力測定における温度、に個々に影響を受ける。
つて各々異なり、固有の特性曲線を持ち、個々の非直線
性と被測定インピーダンス以外のパラメータ、たとえ
ば、圧力測定における温度、に個々に影響を受ける。
本発明の出発点のひとつは、従来技術、たとえば同一出
願人のフインランド特許第54,664号と第57,319号（米国
特許第4,295,090号と第4,295,091号に対応）である。こ
の特許には低容量の測定方法が記載されている。
願人のフインランド特許第54,664号と第57,319号（米国
特許第4,295,090号と第4,295,091号に対応）である。こ
の特許には低容量の測定方法が記載されている。
ラジオゾンデの容量性検出器は種々なパラメータ、特に
大気圧、温度およびまたは湿度の測定に用いられてい
る。この検出器の容量の大きさは被測定パラメータに依
存する。検出器の容量は比較的小さいことが多く、２〜
3pFから20〜30pF、最低でも約100pFである。低容量の測
定は、たとえば浮遊容量、電源電圧の変動、外気温度の
変化、および他の擾乱によつて問題が多い。
大気圧、温度およびまたは湿度の測定に用いられてい
る。この検出器の容量の大きさは被測定パラメータに依
存する。検出器の容量は比較的小さいことが多く、２〜
3pFから20〜30pF、最低でも約100pFである。低容量の測
定は、たとえば浮遊容量、電源電圧の変動、外気温度の
変化、および他の擾乱によつて問題が多い。
温度、圧力、あるいは他の量を電気的あるいは機械電気
的検出器で測定するとき測定回路に１個あるいは数個の
基準を用いることが従来知られている。この基準は安定
したものであるかあるいは正確に知られた変動を有する
ものであり、この基準を用いることによつて測定回路の
個々の特性や時間に対する変動を補償することができ
る。
的検出器で測定するとき測定回路に１個あるいは数個の
基準を用いることが従来知られている。この基準は安定
したものであるかあるいは正確に知られた変動を有する
ものであり、この基準を用いることによつて測定回路の
個々の特性や時間に対する変動を補償することができ
る。
容量性検出器の場合は、一般的にRC発振器である測定回
路に基準容量と被測定容量とを交互に接続することが従
来知られている。測定回路を適当な方法で調節すること
によつて、基準容量から導かれる測定回路の初期の値を
各測定時の特定の正しいレベルに設定できる。
路に基準容量と被測定容量とを交互に接続することが従
来知られている。測定回路を適当な方法で調節すること
によつて、基準容量から導かれる測定回路の初期の値を
各測定時の特定の正しいレベルに設定できる。
１個の基準を用いた測定回路、特に、ブリツヂ回路を使
用することは従来知られている。しかし、基準の値が、
たとえばブリツヂの平衡時の検出器の値に近い時のみ、
測定は正確である。検出器の値が基準の値から離れるに
従つて、種々の誤差、たとえば測定回路の感度変化によ
る誤差が大きくなる。
用することは従来知られている。しかし、基準の値が、
たとえばブリツヂの平衡時の検出器の値に近い時のみ、
測定は正確である。検出器の値が基準の値から離れるに
従つて、種々の誤差、たとえば測定回路の感度変化によ
る誤差が大きくなる。
２個の基準を用いた測定方法も従来知られている。この
方法の利点は、１個の基準を用いたものに較べて、測定
範囲が広い場合にも測定精度が高いことである。２個の
基準を用いた従来公知の測定原理を第８図を参照して後
に詳細に説明する。
方法の利点は、１個の基準を用いたものに較べて、測定
範囲が広い場合にも測定精度が高いことである。２個の
基準を用いた従来公知の測定原理を第８図を参照して後
に詳細に説明する。
測定範囲が広く、かつ、高い測定精度が必要なある種の
場合には、校正後のインピーダンス検出器の周辺回路に
生じる非直線的な変動が測定精度を決定的に劣化させて
しまう。
場合には、校正後のインピーダンス検出器の周辺回路に
生じる非直線的な変動が測定精度を決定的に劣化させて
しまう。
本発明の目的は上述の欠点を除き、測定精度とインピー
ダンスあるいはその周辺回路の安定性を、特に、実際し
ばしば起こる以下の状況で大いに改善できる新しい測定
方法を提供することである。すなわちそれらの状況は、 −測定回路、被測定インピーダンス、特にインピーダン
ス検出器は校正時の温度と異なつた温度条件下で動作し
なければならない。
ダンスあるいはその周辺回路の安定性を、特に、実際し
ばしば起こる以下の状況で大いに改善できる新しい測定
方法を提供することである。すなわちそれらの状況は、 −測定回路、被測定インピーダンス、特にインピーダン
ス検出器は校正時の温度と異なつた温度条件下で動作し
なければならない。
−測定回路の発振器の動作条件を変化する。たとえば、
校正時と比較して発振器の負荷インピーダンスを変化す
る。そして、 −測定をいわゆる自己診断に適用し、この自己診断によ
つて測定回路に生じる変動や故障を見出す。
校正時と比較して発振器の負荷インピーダンスを変化す
る。そして、 −測定をいわゆる自己診断に適用し、この自己診断によ
つて測定回路に生じる変動や故障を見出す。
本発明の他の目的は、測定回路の故障検出器が他の検出
器に与える影響を除去したり軽減したりできる測定方法
を提供することである。
器に与える影響を除去したり軽減したりできる測定方法
を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、数個の圧力検出器を用い
て、測定範囲の広い圧力送信機等を実現できる測定方法
を提供することである。これに関連して、本発明の他の
目的は、より高感度の検出器が短絡しても測定範囲の上
方領域での検出器の動作に影響を与えない測定方法を提
供することである。
て、測定範囲の広い圧力送信機等を実現できる測定方法
を提供することである。これに関連して、本発明の他の
目的は、より高感度の検出器が短絡しても測定範囲の上
方領域での検出器の動作に影響を与えない測定方法を提
供することである。
上述の目的および後述する目的に鑑み、本発明は以下の
ステツプの組合せよりなる測定方法を主として特徴とし
ている。
ステツプの組合せよりなる測定方法を主として特徴とし
ている。
（ａ）測定範囲の下限の値および上限の値を各々有した
第１および第２の基準インピーダンスCR1およびCR2を測
定回路に所定の順序で接続し、 （ｂ）少なくとも１個の第３の基準インピーダンスCR3
を測定回路に所定の順序で接続し、 （ｃ）第１および第２の基準インピーダンスCR1およびC
R2を用いて、第３の基準インピーダンスに対応する、測
定系の特性関数Ｙ＝Ｆ（Ｃ）の値YCR3を決定し、この値
を記憶し、 （ｄ）校正の後の測定において、特性関数の新しい値YC
R3′を測定してステツプ（ｃ）で記憶した値YCR3と比較
し、その差を用いて被測定インピーダンスCNの校正Ｙ値
Ｙ′（CN）を決定する計算を行う。
第１および第２の基準インピーダンスCR1およびCR2を測
定回路に所定の順序で接続し、 （ｂ）少なくとも１個の第３の基準インピーダンスCR3
を測定回路に所定の順序で接続し、 （ｃ）第１および第２の基準インピーダンスCR1およびC
R2を用いて、第３の基準インピーダンスに対応する、測
定系の特性関数Ｙ＝Ｆ（Ｃ）の値YCR3を決定し、この値
を記憶し、 （ｄ）校正の後の測定において、特性関数の新しい値YC
R3′を測定してステツプ（ｃ）で記憶した値YCR3と比較
し、その差を用いて被測定インピーダンスCNの校正Ｙ値
Ｙ′（CN）を決定する計算を行う。
以下に説明する本発明の実施例および試験例に示すよう
に、本発明の第３の基準インピーダンスを用いることに
よつて、２個の基準を用いた測定に比較して、測定誤差
を1/10あるいはそれ以下に減らすことができる。
に、本発明の第３の基準インピーダンスを用いることに
よつて、２個の基準を用いた測定に比較して、測定誤差
を1/10あるいはそれ以下に減らすことができる。
本発明の背景ならびに好ましい実施例を示す図面を参照
して以下本発明を詳細に説明する。
して以下本発明を詳細に説明する。
第８図は本発明の出発点のひとつである２個の基準を用
いた従来の測定方法を示す。基準１および２はXY座標系
の２個の点x1、y1およびx2、y2を固定し、これら２点間
の直線K0は測定系の基本リニア動作線である。実際に
は、たとえば、測定回路の個々の非直線性や外部条件の
変動によつて、測定系の特性曲線は、たとえば曲線f1と
f2との間を直線K0の両側で変動する。誤差範囲Δ内で測
定範囲x2＞x2−x1が可能となる。
いた従来の測定方法を示す。基準１および２はXY座標系
の２個の点x1、y1およびx2、y2を固定し、これら２点間
の直線K0は測定系の基本リニア動作線である。実際に
は、たとえば、測定回路の個々の非直線性や外部条件の
変動によつて、測定系の特性曲線は、たとえば曲線f1と
f2との間を直線K0の両側で変動する。誤差範囲Δ内で測
定範囲x2＞x2−x1が可能となる。
基準１によつて定数x1に対応する値ｙをy1に固定するこ
とにより、たとえば測定回路の遷移誤差（yN＝f(x)N±
Ａ）を除くことができる。同様に基準２によつて定数x2
に対応する値ｙをy2に固定することによつて測定回路の
感度誤差（yN＝f(x)N±Ｋ（ｘ））を除くことができ
る。定数x1、x2によつて、測定回路の誤差をリニアに補
正できる。測定回路の誤差は、通常、環境温度、回路負
荷（浮遊容量あるいは短絡）および動作電圧の変動によ
つて生じる。
とにより、たとえば測定回路の遷移誤差（yN＝f(x)N±
Ａ）を除くことができる。同様に基準２によつて定数x2
に対応する値ｙをy2に固定することによつて測定回路の
感度誤差（yN＝f(x)N±Ｋ（ｘ））を除くことができ
る。定数x1、x2によつて、測定回路の誤差をリニアに補
正できる。測定回路の誤差は、通常、環境温度、回路負
荷（浮遊容量あるいは短絡）および動作電圧の変動によ
つて生じる。
以下本発明を、第1A図の回路図、第1B図のブロツク図、
第２図および第３図の特性曲線に示す実施例を参照して
詳細に説明する。
第２図および第３図の特性曲線に示す実施例を参照して
詳細に説明する。
第1A図に示す測定回路は以下のように動作する。
ブロツク110は発振器より成り、基本容量Cpと並列なブ
ロツク140の被測定容量CM1〜CM5と基準容量CR1、CR2、C
R3は、制御ロジツク130に制御される切替回路120を介し
て交互に接続される。
ロツク140の被測定容量CM1〜CM5と基準容量CR1、CR2、C
R3は、制御ロジツク130に制御される切替回路120を介し
て交互に接続される。
各検出器の校正フアクタと、測定回路の定数（第３の基
準容量）CR3に対応するＹ値YCR3とに関するデータは、
校正の初めにブロツク150のE2PROMに記憶される。この
メモリ150は各ブロツク110〜150に用いるのと同じ制御
信号によつて制御される。メモリのCS信号はアクテイヴ
（5V）のときのみこのメモリは有効となる。第1B図は本
発明の方法を用いた装置の原理をブロツク図で示してい
る。ブロツク100は測定回路を含み、この回路はコンピ
ユータ200によつて制御される。動作開始時、第1B図の
コンピユータは校正時の初めに記憶されている検出器の
校正データと定数YCR3の値とを測定回路のE2PROMメモリ
150から読む。その後、コンピユータ200は測定回路100
を制御して、検出器Ｎ（第1A図の容量CR1、CR2、CR3、C
M1、CM2、CM3、CM4、CM5）を所定の順序で発振器に接続
し、その周期を上記データを用いて測定する。コンピユ
ータ200は、プログラムメモリに記憶された各検出器の
特定のアルゴリズムに従つて、上記検出器CNの読みを計
算し、この値を直列信号（RS232C）として端末、表示
器、あるいは他のコンピユータに出力する。
準容量）CR3に対応するＹ値YCR3とに関するデータは、
校正の初めにブロツク150のE2PROMに記憶される。この
メモリ150は各ブロツク110〜150に用いるのと同じ制御
信号によつて制御される。メモリのCS信号はアクテイヴ
（5V）のときのみこのメモリは有効となる。第1B図は本
発明の方法を用いた装置の原理をブロツク図で示してい
る。ブロツク100は測定回路を含み、この回路はコンピ
ユータ200によつて制御される。動作開始時、第1B図の
コンピユータは校正時の初めに記憶されている検出器の
校正データと定数YCR3の値とを測定回路のE2PROMメモリ
150から読む。その後、コンピユータ200は測定回路100
を制御して、検出器Ｎ（第1A図の容量CR1、CR2、CR3、C
M1、CM2、CM3、CM4、CM5）を所定の順序で発振器に接続
し、その周期を上記データを用いて測定する。コンピユ
ータ200は、プログラムメモリに記憶された各検出器の
特定のアルゴリズムに従つて、上記検出器CNの読みを計
算し、この値を直列信号（RS232C）として端末、表示
器、あるいは他のコンピユータに出力する。
以下に本発明の種々の実施例をさらに詳細に説明する。
発振器110と切替回路120の構成については、同一出願人
のフインランド特許第54,664号、第57,319号ならびに同
一出願人のフインランド出願第842191号、第842192号お
よび第842193号を参照されたい。
のフインランド特許第54,664号、第57,319号ならびに同
一出願人のフインランド出願第842191号、第842192号お
よび第842193号を参照されたい。
本発明によれば基準容量として第３の基準容量CR3が加
えられている。この第３の基準容量CR3の値は、各々測
定範囲内の下限と上限の値を有した他の２個の基準容量
CR1およびCR2のほぼ中間の値である。特別の場合には、
たとえばCR1はほぼOpFでもよい。
えられている。この第３の基準容量CR3の値は、各々測
定範囲内の下限と上限の値を有した他の２個の基準容量
CR1およびCR2のほぼ中間の値である。特別の場合には、
たとえばCR1はほぼOpFでもよい。
本発明によれば、測定回路の精度を改善するために、定
数CR1とCR2の間に定数CR3を使用している。とりわけ、
測定回路と検出器とが校正時と異なつた温度で動作し、
たとえば容量変化によつて発振器の動作に変化が生じて
いる場合、およびまたは測定回路に変化があつたか否か
を知りたい（自己診断）場合に定数CR3を使用してい
る。
数CR1とCR2の間に定数CR3を使用している。とりわけ、
測定回路と検出器とが校正時と異なつた温度で動作し、
たとえば容量変化によつて発振器の動作に変化が生じて
いる場合、およびまたは測定回路に変化があつたか否か
を知りたい（自己診断）場合に定数CR3を使用してい
る。
第1A、1Bおよび２図を参照するに、発振器11の周期Ｔ＝
1/fは TN＝A0＋A1（Cp＋CN）＋A2(Cp+CN)2 （１） となる。ここで、 A0、A1およびA2は各測定サイクル（CR1〜CM5）では変動
しないが測定サイクル間ではゆるやかに変動し、 Cpは発振器の基本容量であり、 CNは所定順序で測定回路に接続される容量であり、すな
わち各基準容量CR1、CR2、CR3と被測定容量CMn（第1A図
でｎ＝１、２、３、４、５）とである。
1/fは TN＝A0＋A1（Cp＋CN）＋A2(Cp+CN)2 （１） となる。ここで、 A0、A1およびA2は各測定サイクル（CR1〜CM5）では変動
しないが測定サイクル間ではゆるやかに変動し、 Cpは発振器の基本容量であり、 CNは所定順序で測定回路に接続される容量であり、すな
わち各基準容量CR1、CR2、CR3と被測定容量CMn（第1A図
でｎ＝１、２、３、４、５）とである。
第（１）式において、A2(Cp+CN)2の項は２個の基準を用
いた従来の方法では除去できない誤差フアクタである。
いた従来の方法では除去できない誤差フアクタである。
TR2を定数（第２の基準容量）CR2が接続された時の発振
器の周期、TR1を定数（第１の基準容量）CR1が接続され
た時の発振器の周期、そしてTMを被測定容量CMnが接続
された時の発振器の周期とすると、測定系の初期値YMは
次式によつて計算される。
器の周期、TR1を定数（第１の基準容量）CR1が接続され
た時の発振器の周期、そしてTMを被測定容量CMnが接続
された時の発振器の周期とすると、測定系の初期値YMは
次式によつて計算される。
（１）式を代入すると 非直線項がなくA2＝０であると ここで、ゆるやかに変化する項A0とA1は除去されてい
る。本発明によれば定数CR2とCR1の中間の定数CR3を測
定回路に加えることによつて、項A2による誤差が除かれ
る。
る。本発明によれば定数CR2とCR1の中間の定数CR3を測
定回路に加えることによつて、項A2による誤差が除かれ
る。
A2を０と仮定し（式（１））、YCR3を校正の初めに計算
すると 本発明では（５）式のYCR3の値は測定回路のメモリに記
憶される。以下の測定サイクルにおいてYCR3の値が観察
され、かつ、その都度計算される。もし変化している
と、被測定検出器のYM値を以下のように校正する。以下
に本発明の測定方法の各ステツプを詳細にチエツクす
る。
すると 本発明では（５）式のYCR3の値は測定回路のメモリに記
憶される。以下の測定サイクルにおいてYCR3の値が観察
され、かつ、その都度計算される。もし変化している
と、被測定検出器のYM値を以下のように校正する。以下
に本発明の測定方法の各ステツプを詳細にチエツクす
る。
YCR3は、例えば校正の初めでの初期状態での定数CR3の
Ｙ値とし、YCR3′はチエツクされる測定サイクルでの第
３の定数CR3のＹ値とし、ΔY3＝YCR3−YCR3′とする
と、Ｙ値の校正値ΔYM（第３図）は次式で計算される。
Ｙ値とし、YCR3′はチエツクされる測定サイクルでの第
３の定数CR3のＹ値とし、ΔY3＝YCR3−YCR3′とする
と、Ｙ値の校正値ΔYM（第３図）は次式で計算される。
ここで、被測定検出器容量CMの最終（校正済）Ｙ値
（Ｙ′Ｍ）は次式で計算される。
（Ｙ′Ｍ）は次式で計算される。
本発明の方法においては、校正の後に項A2が変化して
も、関数Ｔ＝ｆ（CN）のもとの曲線は維持される（第２
図）。本発明によれば、項A2は除かれないが、それが及
ぼす誤差は上述の計算によつて除かれる。
も、関数Ｔ＝ｆ（CN）のもとの曲線は維持される（第２
図）。本発明によれば、項A2は除かれないが、それが及
ぼす誤差は上述の計算によつて除かれる。
以上説明したように、本発明によれば、第３の定数CR3
を用い他の２個の定数CR1およびCR2を利用して、校正前
の初期状態でCR3の値を測定しそれを記憶している。第
３の定数CR3の値は他の２個の定数CR1およびCR2の中間
に選ばれる。本発明では、校正時および測定時の第３の
定数の変化を測定し、この変化にもとづいて被測定値を
校正（式（７））して非直線項A2（第（１）式）の影響
をなくしている。第３の定数CR3の値をいわゆる自己診
断に用いることができ、その値の変化によつて測定回路
の状態に決断を下せる。
を用い他の２個の定数CR1およびCR2を利用して、校正前
の初期状態でCR3の値を測定しそれを記憶している。第
３の定数CR3の値は他の２個の定数CR1およびCR2の中間
に選ばれる。本発明では、校正時および測定時の第３の
定数の変化を測定し、この変化にもとづいて被測定値を
校正（式（７））して非直線項A2（第（１）式）の影響
をなくしている。第３の定数CR3の値をいわゆる自己診
断に用いることができ、その値の変化によつて測定回路
の状態に決断を下せる。
実験例１ 本発明の測定方法の精度を第４図および第５図を参照し
て実験例１として示す。第1A図において以下の値を用い
る。すなわち、CR2＝20pF、CR1＝0pF、CR3＝10pF、環境
温度TA＝23℃、発振器CL＝100pF。
て実験例１として示す。第1A図において以下の値を用い
る。すなわち、CR2＝20pF、CR1＝0pF、CR3＝10pF、環境
温度TA＝23℃、発振器CL＝100pF。
実験例１において、ガラス容器中の４個の標準容量CM1
〜CM4を用いた。
〜CM4を用いた。
測定では発振器の負荷容量CLを100pFから0pFに変化させ
た。第４図における測定結果において、 ※は２個の基準を用いて計算したＹ値の校正されない誤
差を示し、＋は３個の基準を用い本発明によつて校正し
たＹ値の誤差を示している。
た。第４図における測定結果において、 ※は２個の基準を用いて計算したＹ値の校正されない誤
差を示し、＋は３個の基準を用い本発明によつて校正し
たＹ値の誤差を示している。
第５図はCLを100pFから0pFに変化した時の被測定容量の
変化（測定誤差）を被測定容量（pF）の関数として示し
ている。
変化（測定誤差）を被測定容量（pF）の関数として示し
ている。
容量CMnの測定誤差の大きさは以下のようにして計算で
きる。
きる。
CMn＝CR2−YM(CR2-CR1) ΔCMn＝(CR2-CR1)xYM 第４図に示すように校正済の最大誤差はΔYM＝0.0001と
なる。
なる。
ΔCM＝0.0001×20pF＝2fF（ｆ＝10-15） 圧力検出器の感度は約1.4fF/hPaである。
実験例１で示した負荷容量CLの変化は、被測定検出器の
いずれかが故障して短絡し、デカツプリング容量の接地
によつて誤動作状態となる場合を示している。
いずれかが故障して短絡し、デカツプリング容量の接地
によつて誤動作状態となる場合を示している。
実験例２（第６図と第７図） 初期の値は実験例１と同じである。本発明の方法を環境
温度ATを22℃から−39℃に変化させて試験した。その結
果を第４図および第５図と同様に第６図および第７図に
示す。
温度ATを22℃から−39℃に変化させて試験した。その結
果を第４図および第５図と同様に第６図および第７図に
示す。
実験例２は被測定検出器と測定回路とを校正時とは異な
る温度下に設置された状態を表わしている。
る温度下に設置された状態を表わしている。
本発明の方法によれば、特に要求が厳しい条件で測定精
度を改善できる。さらに故障検出器が同一測定回路の他
の検出器に影響を与えない。本発明によれば、たとえ
ば、数個の圧力検出器を用いることによつて測定範囲の
かなり広い圧力送信機を実現できる。より高感度の検出
器が短絡しても測定範囲の上方（高圧）での検出器の動
作は影響を受けない。本発明の方法は測定回路の自己診
断にうまく利用できる。
度を改善できる。さらに故障検出器が同一測定回路の他
の検出器に影響を与えない。本発明によれば、たとえ
ば、数個の圧力検出器を用いることによつて測定範囲の
かなり広い圧力送信機を実現できる。より高感度の検出
器が短絡しても測定範囲の上方（高圧）での検出器の動
作は影響を受けない。本発明の方法は測定回路の自己診
断にうまく利用できる。
本発明によれば、第３の基準インピーダンスを用いるこ
とによつて測定系の初期の値YMが被測定インピーダンス
に非直線的に影響を受けない。本発明によれば、第３の
基準インピーダンスを用いることによつて、負荷、温度
あるいは測定回路の他のフアクタに生じる変動によつて
非直線が変化してもこの非直線性の影響を不変のものと
できる。
とによつて測定系の初期の値YMが被測定インピーダンス
に非直線的に影響を受けない。本発明によれば、第３の
基準インピーダンスを用いることによつて、負荷、温度
あるいは測定回路の他のフアクタに生じる変動によつて
非直線が変化してもこの非直線性の影響を不変のものと
できる。
第３の基準インピーダンス値CR3を以上のように説明し
たが、ある場合にはこれを２個あるいはそれ以上の第３
の基準インピーダンスに置換えることができ、このよう
な複数の第３の基準インピーダンスの効果は上述の１個
の第３の基準インピーダンスの効果と同じである。一般
的には、１個の第３の基準インピーダンスを使用するこ
とが好ましい。
たが、ある場合にはこれを２個あるいはそれ以上の第３
の基準インピーダンスに置換えることができ、このよう
な複数の第３の基準インピーダンスの効果は上述の１個
の第３の基準インピーダンスの効果と同じである。一般
的には、１個の第３の基準インピーダンスを使用するこ
とが好ましい。
本発明は上述の実施例に限定するものでなく、特許請求
の範囲に記載された発明の範囲から逸脱することなく種
々の変形が可能である。
の範囲に記載された発明の範囲から逸脱することなく種
々の変形が可能である。
第1A図は本発明の測定方法の一実施例を示す回路図であ
る。 第1B図は本発明の方法を用いた装置の原理を示すブロツ
ク図である。 第２図は、測定発振器の周期と測定発振器へ接続された
容量との間の依存度を示す図であり、測定周波数が高い
場合には、測定発振器の非直線性が強調され、これが第
２図に示される。 第３図は、第２図を更に詳しく説明した図であり、測定
発振器の非直線性に起因する測定誤差を示し、非直線性
の影響は、センサの非直線性となり、校正（calibratio
n）の際に除去される。校正に関するその変化のみが第
３の定数を用いることにより除去される。 第４図および第５図は本発明の実験例１の測定結果を示
し、第１図の発振器の負荷容量の変化が測定誤差に及ぼ
す影響を試験した結果を示す図である。 第６図および第７図は、第４図および第５図と同様に、
本発明の別の実験例を示し、測定回路の環境温度の変化
が測定精度に及ぼす影響を試験した結果を示す図であ
る。 第８図はXY座標系の２個の基準点を用いた従来技術の測
定方法での特性曲線を示す図である。 〔主要部分の符号の説明〕 100……測定回路 110……発振器 120……切替回路 130……制御ロジック 150……メモリ 200……コンピュータ
る。 第1B図は本発明の方法を用いた装置の原理を示すブロツ
ク図である。 第２図は、測定発振器の周期と測定発振器へ接続された
容量との間の依存度を示す図であり、測定周波数が高い
場合には、測定発振器の非直線性が強調され、これが第
２図に示される。 第３図は、第２図を更に詳しく説明した図であり、測定
発振器の非直線性に起因する測定誤差を示し、非直線性
の影響は、センサの非直線性となり、校正（calibratio
n）の際に除去される。校正に関するその変化のみが第
３の定数を用いることにより除去される。 第４図および第５図は本発明の実験例１の測定結果を示
し、第１図の発振器の負荷容量の変化が測定誤差に及ぼ
す影響を試験した結果を示す図である。 第６図および第７図は、第４図および第５図と同様に、
本発明の別の実験例を示し、測定回路の環境温度の変化
が測定精度に及ぼす影響を試験した結果を示す図であ
る。 第８図はXY座標系の２個の基準点を用いた従来技術の測
定方法での特性曲線を示す図である。 〔主要部分の符号の説明〕 100……測定回路 110……発振器 120……切替回路 130……制御ロジック 150……メモリ 200……コンピュータ
Claims (7)
- 【請求項１】測定範囲内の値を有する基準インピーダン
スを、測定回路の切替回路を用いて交互に被測定インピ
ーダンスに接続し、測定の精度及び安定性を改善するた
めの、インピーダンス、特に低インピーダンスの測定に
おける方法であって、 （ａ）測定範囲の下限の値及び上限の値を各々有した第
１及び第２の基準インピーダンスCR1及びCR2を測定回路
に所定の順序で接続し、 （ｂ）測定範囲の中間の値を有する、少なくとも１個の
第３の基準インピーダンスCR3を測定回路に所定の順序
で接続する工程と、 （ｃ）第１及び第２の基準インピーダンスCR1、CR2を用
いることによって、第３の基準インピーダンスに対応す
る、測定系の特定関数Ｙ＝Ｆ（Ｃ）の値YCR3を決定し、
そして該値を測定系にて使用するために記憶する工程
と、 （ｄ）校正の後、第３の基準インピーダンスCR3に対応
する、測定系の特性関数の新しい値YCR3′を測定し、前
記（ｃ）工程にしたがって得られかつ記憶された元の値
YCR3と比較し、そしてこの比較の結果として得られた差
分量を計算する工程と、 （ｅ）特性関数Ｙの補正された値Ｙ′Ｍは、次式 より計算される工程との組み合わせよりなる方法であ
り、 ここで、 であり、第１及び第２の基準インピーダンスCR1及びCR2
を用いて線形モデルにより決定されるYM値であり、ΔY3
＝YCR3−YCR3′であり、YCR3は初期、例えば校正開始時
の第３の基準インピーダンスCR3のＹ値であり、YCR3′
は測定サイクル中の第３の基準インピーダンスCR3のＹ
値であり、そしてYMは被測定容量のＹ値であることを特
徴とする方法。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載の方法におい
て、初期の被測定量は測定発振器（110）の周期（Ｔ）
であり、該周期は測定回路によって測定されることを特
徴とする方法。 - 【請求項３】特許請求の範囲第２項記載の方法におい
て、測定系の補正されていない初期の量は、 ここで、TR2は第２の基準インピーダンスCR2が接続され
た時の発振器（110）の周期であり、TMは被測定インピ
ーダンスCMが接続された時の発振器の周期であることを
特徴とする方法。 - 【請求項４】特許請求の範囲第１項から第３項のいずれ
かに記載の方法において、該方法は変化し得る物理量、
例えば温度、圧力、湿度、遷移、力、及び／または各種
放射の測定に使用されることを特徴とする方法。 - 【請求項５】特許請求の範囲第１項から第４項のいずれ
かに記載の方法において、元の対応値YCR3に関連する第
３の基準インピーダンスの特性関数の値YCR3′の変化は
測定回路の自己診断、例えば回路の動作可能性または故
障の観察または指摘のために使用されることを特徴とす
る方法。 - 【請求項６】特許請求の範囲第１項から第５項のいずれ
かに記載の方法において、大気圧、温度及び／または湿
度の遠隔測定用ラジオゾンデに使用されることを特徴と
する方法。 - 【請求項７】特許請求の範囲第１項から第６項のいずれ
かに記載の方法において、該方法は圧力の測定に使用さ
れ、測定範囲は数個の容量性圧力検出器を使用すること
によって広くされ、その動作範囲は全測定範囲を共同し
てカバーしており、測定範囲の上限をカバーする検出器
をカバーする検出器の動作への、圧力範囲の下限をカバ
ーする高感度検出器の短絡の影響は排除されることを特
徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI860668 | 1986-02-13 | ||
| FI860668A FI74549C (fi) | 1986-02-13 | 1986-02-13 | Maetningsfoerfarande foer impedanser, saerskilt smao kapacitanser. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62191774A JPS62191774A (ja) | 1987-08-22 |
| JPH0738007B2 true JPH0738007B2 (ja) | 1995-04-26 |
Family
ID=8522162
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62029455A Expired - Lifetime JPH0738007B2 (ja) | 1986-02-13 | 1987-02-10 | インピ−ダンスの測定方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4849686A (ja) |
| JP (1) | JPH0738007B2 (ja) |
| CN (1) | CN1015023B (ja) |
| DE (1) | DE3704624C2 (ja) |
| FI (1) | FI74549C (ja) |
| FR (1) | FR2594231A1 (ja) |
| GB (1) | GB8701016D0 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110441615A (zh) * | 2019-09-05 | 2019-11-12 | 湖南省计量检测研究院 | 一种电容器的修正方法 |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2243211A (en) * | 1990-04-20 | 1991-10-23 | Philips Electronic Associated | Analytical instrument and method of calibrating an analytical instrument |
| US5138268A (en) * | 1990-08-15 | 1992-08-11 | Steve Mulkey | Thickness measuring system for nonconducting materials |
| JPH0661322B2 (ja) * | 1992-06-05 | 1994-08-17 | ヤーマン株式会社 | 体脂肪測定装置 |
| JP2534464B2 (ja) * | 1994-10-07 | 1996-09-18 | ヤーマン株式会社 | 美容診断装置 |
| US20060224345A1 (en) * | 2005-04-04 | 2006-10-05 | Ives Fred H | System and method for improving electrical equipment accuracy by environmental condition compensation |
| JP2007062949A (ja) * | 2005-08-31 | 2007-03-15 | Toshiba Elevator Co Ltd | ガイドレール支持構造およびガイドレール支持方法 |
| WO2008065791A1 (fr) * | 2006-11-30 | 2008-06-05 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Procédé de correction d'erreur de caractéristiques hautes fréquences d'un composant électronique |
| EP2299285A1 (en) * | 2009-09-18 | 2011-03-23 | ABB Technology AG | Capacitance meter, method, and computer program product for improved capacitance measurement |
| EP2299284A1 (en) * | 2009-09-18 | 2011-03-23 | ABB Technology AG | Method, capacitance meter, and computer program product for improved capacitance measurement |
| JP5458817B2 (ja) * | 2009-11-12 | 2014-04-02 | 株式会社村田製作所 | 電子部品の電気特性測定誤差の補正方法及び電子部品特性測定装置 |
| CN102096057B (zh) * | 2010-11-16 | 2013-10-02 | 北京航天测控技术有限公司 | 一种电容测量电路的校准方法及装置 |
| CN102207522B (zh) * | 2011-04-01 | 2013-01-02 | 广州润芯信息技术有限公司 | 一种基于频率测量的rc常数测量方法 |
| CN102636695B (zh) * | 2012-03-31 | 2016-10-26 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 一种电阻温度系数测量的方法 |
| FR3014206B1 (fr) * | 2013-12-04 | 2015-12-11 | Renault Sas | Estimation de la resistance d'isolement entre une batterie de vehicule automobile et la masse |
| CN105699774B (zh) * | 2016-01-30 | 2020-12-08 | 埃斯倍风电科技(青岛)有限公司 | 一种变桨系统电池组内阻初始值的校准方法 |
| DE102017130393A1 (de) * | 2017-12-18 | 2019-06-19 | Endress+Hauser SE+Co. KG | Verfahren zum Betreiben eines Drucksensors |
| CN112154304B (zh) * | 2018-05-23 | 2024-01-12 | Iee国际电子工程股份公司 | 电容式测量中补偿温度影响的方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2753547A (en) * | 1954-03-02 | 1956-07-03 | Applied Science Corp Of Prince | Compensated data transmission |
| US3268665A (en) * | 1963-03-04 | 1966-08-23 | Boeing Co | Automatic calibration apparatus for time sharing data transmission systems |
| FI57319C (fi) * | 1977-10-14 | 1980-07-10 | Vaisala Oy | Foerfarande foer maetning av smao kapacitanser |
| FI54664C (fi) * | 1977-10-14 | 1979-01-10 | Vaisala Oy | Elektronisk omkopplingstroemstaellare i synnerhet foer telemeteranvaendning i sonder |
| US4295091B1 (en) * | 1978-10-12 | 1995-08-15 | Vaisala Oy | Circuit for measuring low capacitances |
| FI69932C (fi) * | 1984-05-31 | 1986-05-26 | Vaisala Oy | Maetningsfoerfarande foer kapacitanser speciellt foer smao kapacitanser vid vilker man anvaender tvao referenser |
-
1986
- 1986-02-13 FI FI860668A patent/FI74549C/fi not_active IP Right Cessation
-
1987
- 1987-01-19 GB GB878701016A patent/GB8701016D0/en active Pending
- 1987-02-10 JP JP62029455A patent/JPH0738007B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1987-02-13 CN CN87100833.5A patent/CN1015023B/zh not_active Expired
- 1987-02-13 FR FR8701851A patent/FR2594231A1/fr not_active Withdrawn
- 1987-02-13 DE DE3704624A patent/DE3704624C2/de not_active Expired - Lifetime
- 1987-02-13 US US07/014,661 patent/US4849686A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110441615A (zh) * | 2019-09-05 | 2019-11-12 | 湖南省计量检测研究院 | 一种电容器的修正方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI860668A (fi) | 1987-08-14 |
| FI74549B (fi) | 1987-10-30 |
| FI860668A0 (fi) | 1986-02-13 |
| FI74549C (fi) | 1988-02-08 |
| DE3704624A1 (de) | 1987-10-15 |
| FR2594231A1 (fr) | 1987-08-14 |
| CN1015023B (zh) | 1991-12-04 |
| CN87100833A (zh) | 1987-10-07 |
| DE3704624C2 (de) | 1995-10-12 |
| GB8701016D0 (en) | 1987-02-18 |
| US4849686A (en) | 1989-07-18 |
| JPS62191774A (ja) | 1987-08-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0738007B2 (ja) | インピ−ダンスの測定方法 | |
| US4825147A (en) | Capacitance measuring method and apparatus | |
| US8253425B2 (en) | Production testing of a capacitive touch sensing device | |
| US3986109A (en) | Self-calibrating dimension gauge | |
| US4437164A (en) | Ridge circuit compensation for environmental effects | |
| US4210024A (en) | Temperature measurement apparatus | |
| US4464725A (en) | Temperature compensated measuring system | |
| EP0649010B1 (en) | Method for measuring pressure differences and device for converting displacements | |
| EP1111344B1 (en) | Sensor fault detection method and apparatus | |
| EP0186635A1 (en) | A method of measuring impedances, particularly low capacitances, by using one or more references | |
| EP0803054B1 (en) | A temperature compensation method in pressure sensors | |
| JPH11507136A (ja) | 輻射温度計の較正方法 | |
| US4856603A (en) | Electronic weighing instrument of the electrostatic capacity type | |
| US3338100A (en) | Non-contact resonant thermometer | |
| CN104781678A (zh) | 静电容量型传感器以及非线性输出的校正方法 | |
| Li et al. | A microcontroller-based self-calibration technique for a smart capacitive angular-position sensor | |
| US6560555B1 (en) | Method for facilitating the field replacement of sensors | |
| CN116067537B (zh) | 压阻式传感器感测电路、医用导管及医疗监测系统 | |
| US6469525B2 (en) | Method for sensing humidity in a tape library | |
| US4345204A (en) | Bridgeless dielectric measurement | |
| JPH0943078A (ja) | 静電容量型センサの容量検出回路 | |
| NO852169L (no) | Fremgangsmaate for maaling av kapasiteter, saerlig av lav verdi. | |
| KR100230531B1 (ko) | 비용이 절감된 포인팅 스틱 회로 | |
| CN219870066U (zh) | 压阻式传感器感测电路、医用导管及医疗监测系统 | |
| CN216434886U (zh) | 一种电子笔 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |