JPS62191774A - 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
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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
- G01R27/26—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
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- G01R27/2605—Measuring capacitance
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- Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
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だ用いる
インピーダンス測定方法に特た適している。
インピーダンスの変化をある種の物理量の測定だ用いる
インピーダンス測定方法に特た適している。
従来、各種のインピーダンス検出器が知られておシ、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ってインピーダ
ンスが変わることにもとづいている。この種インピーダ
ンス検出器の例としては、伸長ストリップ（イクステン
ソメータ〕、温度およびまたは圧力センナ用抵抗、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ってインピーダ
ンスが変わることにもとづいている。この種インピーダ
ンス検出器の例としては、伸長ストリップ（イクステン
ソメータ〕、温度およびまたは圧力センナ用抵抗、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
によって各々異なり、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・うに影響を受ける
。
によって各々異なり、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・うに影響を受ける
。
本発明の出発点のひとつは、従来技術、たとえば同一出
願人のフィンランド特許第５４、６６４号と第５７．３
１９号（米国特許第４、２９５．０９０号と第４．２９
５．０９１号に対応っである。この特許には低容量の測
定方法が記載されている。
願人のフィンランド特許第５４、６６４号と第５７．３
１９号（米国特許第４、２９５．０９０号と第４．２９
５．０９１号に対応っである。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、２〜３
ｐＦから２０〜３０ ｐＦ ％最下でも約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って問題が
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、２〜３
ｐＦから２０〜３０ ｐＦ ％最下でも約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って問題が
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って測定回路の
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って測定回路の
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。
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って、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。
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、ブリッヂ回路を使
用することは従来知られている。
用することは従来知られている。
しかし、基準の値が、たとえばブリッヂの平衡時の検出
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って、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。
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って、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（で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（で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太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っ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太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っ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は、たとえば、校正時と
測定時で発振器の負荷インピーダンスが変動するという
ように変化する。そして、 一測定をいわゆる自己診断に適用し、この自己診断によ
って測定回路に生じる変動や故障を見出す。
測定時で発振器の負荷インピーダンスが変動するという
ように変化する。そして、 一測定をいわゆる自己診断に適用し、この自己診断によ
っ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
を提供することでちる。
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
を提供することでちる。
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。
、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、よシ高感度の検
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。
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
ステッ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。
ステッ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。
（、） 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ＣＲ，および
ｃＲ２を測定回路に所定の順序で接続し、 ０））少なくとも１個の第３の基準インピーダンスＣＲ
３を測定回路（て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ＣＲ，およびｃＲ２を用い
て、第３の基鵡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Ｙ（ＣＲ３）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Ｙ’ （ＣＲ３）を測定してステップ（ｃ）で記憶し
た値Ｙ（ＣＲ３）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（式７）を行う。
した第１および第２の基準インピーダンスＣＲ，および
ｃＲ２を測定回路に所定の順序で接続し、 ０））少なくとも１個の第３の基準インピーダンスＣＲ
３を測定回路（て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ＣＲ，およびｃＲ２を用い
て、第３の基鵡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Ｙ（ＣＲ３）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Ｙ’ （ＣＲ３）を測定してステップ（ｃ）で記憶し
た値Ｙ（ＣＲ３）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（式７）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
よって、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
よって、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
して以下本発明の詳細な説明する。
して以下本発明の詳細な説明する。
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Ｘｉ 。
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Ｘｉ 。
ｙｌおよびＸ２ 、ｙ２ を固定し、これら２点間の直
線Ｋ。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
によって、測定系の特性曲線は、たとえば曲線ｆ１ と
ｆ２との間を直線Ｋ。の両側で変動する。誤差範囲Δ内
で測定範囲ｘ２）ｘ２−ｘＩが可能となる。
線Ｋ。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
によって、測定系の特性曲線は、たとえば曲線ｆ１ と
ｆ２との間を直線Ｋ。の両側で変動する。誤差範囲Δ内
で測定範囲ｘ２）ｘ２−ｘＩが可能となる。
基準１によって定数ｘ１ に対応する値ｙをｙ、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）を除くことかで・きる。同様に基
準２によって定数Ｘ２に対応する値ｙをｙ２に固定する
ことによって測定回路の感度誤差（ｙＮ＝ｔＣｘ）Ｎ：
ｌ：Ｋ（Ｘ））を除くことができる。定数ｘＩ 、Ｘ２
によって、測定回路の誤差をリニアに補正できる。
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）を除くことかで・きる。同様に基
準２によって定数Ｘ２に対応する値ｙをｙ２に固定する
ことによって測定回路の感度誤差（ｙＮ＝ｔＣｘ）Ｎ：
ｌ：Ｋ（Ｘ））を除くことができる。定数ｘＩ 、Ｘ２
によって、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って生じる
。
量あるいは短絡）および動作電圧の変動によって生じる
。
以下本発明を、第１Ａ図の回路図、第２Ｂのブロック図
、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。
ブロック１１０は発振器よシ成り、基本容量Ｃと並列な
ブロック１４０の被測定容量ＣＭ、〜Ｃ鳩と基準容量Ｃ
Ｒ，、ＣＲ２、ＣＲ３は、制御ロジック１３０に制御さ
れる切替回路１２０を介して交互に接続される。
ブロック１４０の被測定容量ＣＭ、〜Ｃ鳩と基準容量Ｃ
Ｒ，、ＣＲ２、ＣＲ３は、制御ロジック１３０に制御さ
れる切替回路１２０を介して交互に接続される。
各検出器の校正ファクタと、測定回路の定数ＣＲＪに対
応するＹ値ＹＣＲ３とに関するデータは、校正の初めに
ブロック１５０の Ｅ２ＰＲＯＭ に言己１意される。このメモリー５０
は各ブロック１１０〜１５０に用いるのと同じ制御信号
によって制御される。メモリのＣ８信号はアクティヴ（
５Ｖ）のときのみと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ック図で示して
いる。ブロック１００は測定回路を含みとの回路はコン
ピュータ２００によって制御される。動作開始時、第１
Ｂ図のコンピュータは校正時の初めに記憶されてぃむ検
出器の校正データと定数ＹＣＲ３の値とを測定回路のＥ
２ＰＲＯＭメモリ１５０から読む。その後、コンピュー
タ２００は測定回路１００を制御して、検出器ＯＮ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。
応するＹ値ＹＣＲ３とに関するデータは、校正の初めに
ブロック１５０の Ｅ２ＰＲＯＭ に言己１意される。このメモリー５０
は各ブロック１１０〜１５０に用いるのと同じ制御信号
によって制御される。メモリのＣ８信号はアクティヴ（
５Ｖ）のときのみと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ック図で示して
いる。ブロック１００は測定回路を含みとの回路はコン
ピュータ２００によって制御される。動作開始時、第１
Ｂ図のコンピュータは校正時の初めに記憶されてぃむ検
出器の校正データと定数ＹＣＲ３の値とを測定回路のＥ
２ＰＲＯＭメモリ１５０から読む。その後、コンピュー
タ２００は測定回路１００を制御して、検出器ＯＮ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。
コンピュータ２００は、プログラムメモリ（Ｃ記憶され
た各検出器の特定のアルゴリズム（７？：従って、検出
器ＣＮの読みを計算し、この値を直列信号（Ｒ３２３２
Ｃ）として端末、表示器・、あるいは他のコンピュータ
に出力する。
た各検出器の特定のアルゴリズム（７？：従って、検出
器ＣＮの読みを計算し、この値を直列信号（Ｒ３２３２
Ｃ）として端末、表示器・、あるいは他のコンピュータ
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
出願人のフィンランド−痔許第５４、６６４号、第５７
．３１９号ならびて同一出願人のフィンランド出＠第８
４２１９１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４４ ＣＲ
３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ＣＲ，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ｃＲ，はほぼＯｐＦでもよい。
出願人のフィンランド−痔許第５４、６６４号、第５７
．３１９号ならびて同一出願人のフィンランド出＠第８
４２１９１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４４ ＣＲ
３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ＣＲ，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ｃＲ，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ＣＲ，とＣＲ２０間に定数ｃＲ３を使用して驕る。と
シわけ、測定回路と検出器とが校正時と異なった温度で
動作し、たとえば容量変化によって特撮器の動作に変化
が生じている場合、およびまたは測定回路て変化があっ
たか否かを知シたい（自己診断）場合に定数ＣＲ３を使
用している。
数ＣＲ，とＣＲ２０間に定数ｃＲ３を使用して驕る。と
シわけ、測定回路と検出器とが校正時と異なった温度で
動作し、たとえば容量変化によって特撮器の動作に変化
が生じている場合、およびまたは測定回路て変化があっ
たか否かを知シたい（自己診断）場合に定数ＣＲ３を使
用している。
第１Ａ、ＩＢおよび２図を参照するに、発振器１１の周
期Ｔ＝ｘ、４ｒ は °ＴシＪ＝Ａ−ｏ ＋Ａｒ ＣＣｐ＋ＣＮ）＋Ａ２
ＣＣｐ＋ＣＮ）２ （１）となる。ここで、 ＡＯＮ Ａ ＨおよびＡ２は各測定サイクル（ＣＲＩ〜
ＣＭ、）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
ＣＭ Ｃ第１Ａ図でｎ＝１、２．３．４．５）とであ
る。
期Ｔ＝ｘ、４ｒ は °ＴシＪ＝Ａ−ｏ ＋Ａｒ ＣＣｐ＋ＣＮ）＋Ａ２
ＣＣｐ＋ＣＮ）２ （１）となる。ここで、 ＡＯＮ Ａ ＨおよびＡ２は各測定サイクル（ＣＲＩ〜
ＣＭ、）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
ＣＭ Ｃ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
差ファクタである。
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
差ファクタである。
ＴＲ２余定数ＣＲ２が接続された時の発振器の周期・、
ＴＲ，を定数ＣＲ，が接続された時の発振器の周期、そ
してＴＭを被測定ＣＭ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は次式によって計算される
。
ＴＲ，を定数ＣＲ，が接続された時の発振器の周期、そ
してＴＭを被測定ＣＭ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は次式によって計算される
。
ＴＲ２−ＴＲ。
（１）式を代入すると
、＾、＋Ａ、（ｃｐ＋ｃＲ２片Ａ、、ＣＣｐ＋ＣＲ２ア
ーＡ。−Ａ＋（Ｃｐ＋ｃＲＪ−Ａ２（Ｃｐ十ＣＲ７）２
非直線項がなくＡ２＝Ｏであると ここで、ゆるやかに変化する項Ａ。（！：Ａ、は除去さ
れている。本発明によれば定数ＣＲ２とＣＲ，の中間の
定１ｃＲ３をσ１ｊ定回路に加えることによって、項Ａ
２による誤差が除かれる。
ーＡ。−Ａ＋（Ｃｐ＋ｃＲＪ−Ａ２（Ｃｐ十ＣＲ７）２
非直線項がなくＡ２＝Ｏであると ここで、ゆるやかに変化する項Ａ。（！：Ａ、は除去さ
れている。本発明によれば定数ＣＲ２とＣＲ，の中間の
定１ｃＲ３をσ１ｊ定回路に加えることによって、項Ａ
２による誤差が除かれる。
Ａ２を０と仮定し６式（１））、ＹＣＲ３を校正の初め
（Ｃ測定すると 本発明では（５）弐のＹＣＲ３の直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ップを詳細にチェ
ックする。
（Ｃ測定すると 本発明では（５）弐のＹＣＲ３の直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ップを詳細にチェ
ックする。
ＹＣＲ３は、例えば校正の初めでの初期状態での定数Ｃ
Ｒ３のＹ値とし、ＹＣＲ３′ はチェックされる測定
サイクルでの第３の定数ｃＲ３のＹ値とし、ΔＹ３＝Ｙ
ＣＲ３−ＹＣＲ３’ とすると、Ｙ値の校正値ΔＹＭ
（第３図）は次式で計算される。
Ｒ３のＹ値とし、ＹＣＲ３′ はチェックされる測定
サイクルでの第３の定数ｃＲ３のＹ値とし、ΔＹ３＝Ｙ
ＣＲ３−ＹＣＲ３’ とすると、Ｙ値の校正値ΔＹＭ
（第３図）は次式で計算される。
済）Ｙ値ＣＹ’ 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って除かれる。
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って除かれる。
以上説明したように、本発明によれば、第３の定数ＣＲ
３を用い他の２個の定数ＣＲ，お二び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［直は他の２個の定数ＣＲ
，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Ａ
２ Ｃ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、
その直の変化によって測定回路の状態に決断を下せる。
３を用い他の２個の定数ＣＲ，お二び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［直は他の２個の定数ＣＲ
，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Ａ
２ Ｃ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、
その直の変化によっ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 ＸＣＲＩ ＝
ＯｐＦ 、 ＣＲ３＝ １０ｐＲ環境温度ＴＡ＝２
３℃、発振器ＣＬ＝＝−１００ｐＦ０実験例１に訃いて
、ガラス容器中の４個の標準容量ＣＭ、〜ＣＭ４ を
用いた。
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 ＸＣＲＩ ＝
ＯｐＦ 、 ＣＲ３＝ １０ｐＲ環境温度ＴＡ＝２
３℃、発振器ＣＬ＝＝−１００ｐＦ０実験例１に訃いて
、ガラス容器中の４個の標準容量ＣＭ、〜ＣＭ４ を
用いた。
測定では発振器の負荷容量ＣＬ を１００ ｐ Ｆから
ＯｐＦ 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って校正
したＹ値の誤差を示している。
ＯｐＦ 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って校正
したＹ値の誤差を示している。
第５図はＣＬを１００ ＦからＯＦに変化した時の被測
定容量のｐ 変化（測定誤差）を被測定容量（ｐＦ）の関数として示
している。
定容量のｐ 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。
できる。
ＣＭ、、＝ ＣＲ２−ＹＭ（ＣＲ２−ｃＡ’、＋ ）
第４図に示すように校正済の最大誤差はΔＹＭ＝ ０．
０００１となる。
第４図に示すように校正済の最大誤差はΔＹＭ＝ ０．
０００１となる。
ΔＣＭ＝Ｏ，０ＯＯＩＸ２０ｐＦ＝２ｆＦ （ｆ＝１０
−” ）圧力検出器の感度は約１．４ ｆＦ／ｈＰａ
である。
−” ）圧力検出器の感度は約１．４ ｆＦ／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、デカップリング容量の
接地によって誤動作状態となる場合を示している。
のいずれかが故障して短、絡し、デカップリング容量の
接地によって誤動作状態となる場合を示している。
実、検測２（第６図と第７図）
初期の値は実験例１！同じである。本発明の方法を環境
温度ＡＴを２２℃から一３９℃に変化させて試験した。
温度ＡＴを２２℃から一３９℃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。
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って測定範囲のか
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。
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って測定範囲のか
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
とによっ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って、負荷、温
度あるいは測定回路の他のファクタに生じる変動によっ
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。
とによっ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って、負荷、温
度あるいは測定回路の他のファクタに生じる変動によっ
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
ロック図である。 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ｌ＋ＪＩ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（ｃａｌｉｂ
ｒａｔｉｏｎ ）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〕
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
ロック図である。 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ｌ＋ＪＩ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（ｃａｌｉｂ
ｒａｔｉｏｎ ）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〕
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、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おいて、 （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ＣＲ＿１およびＣ
Ｒ＿２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ＣＲ
＿３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ＣＲ＿１お
よびＣＲ＿２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Ｙ（ＣＲ＿３）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Ｙ
′（ＣＲ＿３）を測定してステップ（Ｃ）で記憶した値
Ｙ（ＣＲ＿３）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（
式（７））を行うステップの組合せより成るインピーダ
ンス測定方法。 ２、関数Ｙの正しい値Ｙ′Ｍは Ｙ′Ｍ＝ＹＭ〔１＋［ΔＹ＿３（ＹＭ−１）］／［ＹＣ
Ｒ＿３′（ＹＣＲ＿３′−１）］〕より計算され、ここ
で ＹＭ＝（ＣＲ＿２−ＣＭ）／（ＣＲ＿２−ＣＲ＿１）で
あり、第１および第２の基準インピーダンスＣＲ＿１お
よびＣＲ＿２を用いて直線モデルより決定されるＹＭ値
であり、 ΔＹ＿３＝ＹＣＲ＿３−ＹＣＲ＿３′であり、ＹＣＲ＿
３は初期、たとえば校正開始時の第３の基準インピーダ
ンスＣＲ＿３のＹ値であり、ＹＣＲ＿３′は測定サイク
ル中の第３の基準インピーダンスＣＲ＿３のＹ値であり
、そしてＹＭは被測定容量のＹ値である、特許請求の範
囲第１項記載のインピーダンス測定方法。 ３、測定回路で測定される初期の値は発振器（１１０）
の周期（Ｔ）である特許請求の範囲第１項あるいは第２
項記載のインピーダンス測定方法。 ４、測定系の未校正の初期値は ＹＭ＝（ＴＲ＿２−ＴＭ）／（ＴＲ＿２−ＴＲ＿１）よ
り計算され、ここでＴＲ＿２は第２の基準インピーダン
スＣＲ＿２が接続された時の発振器（１１０）の周期で
あり、ＴＲ＿１は第１の基準インピーダンスＣＲ＿１が
接続された時の発振器の周期であり、 ＴＭは被測定インピーダンスＣＭが接続された時の発振
器の周期である特許請求の範囲第３項記載のインピーダ
ンス測定方法。 ５、変化する物理量、たとえば、温度、圧力、湿度、遷
移、力、およびまたは各種放射の測定に用いられる特許
請求の範囲第１項から第４項のいずれかに記載のインピ
ーダンス測定方法。 ６、第３の基準インピーダンスに対応する、特性関数の
値Ｙ′（ＣＲ＿３）がもとの値Ｙ（ＣＲ＿３）から変化
すると、この変化は測定回路の自己診断、たとえば回路
の動作可能性や故障の観察あるいは指摘に用いられる特
許請求の範囲第１項から第５項のいずれかに記載のイン
ピーダンス測定方法。 ７、大気圧、温度およびまたは湿度の遠隔測定用ラジオ
ゾンデに用いられる特許請求の範囲第１項から第６項の
いずれかに記載のインピーダンス測定方法。 ８、圧力の測定に使用され、数個の容量性圧力検出器を
用い、全体の圧力測定範囲を個々の検出器の動作範囲で
カバーすることによつて測定範囲を広げ、測定範囲の低
圧部をカバーする高感度の検出器が短絡しても、測定範
囲の高圧部をカバーする検出器の動作に影響を与えない
特許請求の範囲第１項から第７項のいずれかに記載のイ
ンピーダンス測定方法。
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 true JPS62191774A (ja) | 1987-08-22 |
| JPH0738007B2 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 (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05337097A (ja) * | 1992-06-05 | 1993-12-21 | Ya Man Ltd | 体脂肪測定装置 |
| JPH07171120A (ja) * | 1994-10-07 | 1995-07-11 | Ya Man Ltd | 美容診断装置 |
| JP2006284591A (ja) * | 2005-04-04 | 2006-10-19 | Agilent Technol Inc | 環境条件補正により電気装置の精度を改善するためのシステム及び方法 |
| 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 |
| JP2011106819A (ja) * | 2009-11-12 | 2011-06-02 | Murata Mfg Co Ltd | 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 |
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| 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 |
| 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 |
| 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 |
| DE112019002572T5 (de) * | 2018-05-23 | 2021-03-11 | Iee International Electronics & Engineering S.A. | Verfahren zur Kompensation eines Temperatureinflusses bei kapazitiven Messungen |
| 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 |
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|---|---|---|---|---|
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| 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 FR FR8701851A patent/FR2594231A1/fr not_active Withdrawn
- 1987-02-13 US US07/014,661 patent/US4849686A/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-02-13 CN CN87100833.5A patent/CN1015023B/zh not_active Expired
- 1987-02-13 DE DE3704624A patent/DE3704624C2/de not_active Expired - Lifetime
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| JPH0661322B2 (ja) * | 1992-06-05 | 1994-08-17 | ヤーマン株式会社 | 体脂肪測定装置 |
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| JPH0738007B2 (ja) | 1995-04-26 |
| FI860668A0 (fi) | 1986-02-13 |
| DE3704624A1 (de) | 1987-10-15 |
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| US4849686A (en) | 1989-07-18 |
| FR2594231A1 (fr) | 1987-08-14 |
| CN87100833A (zh) | 1987-10-07 |
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| FI74549B (fi) | 1987-10-30 |
| GB8701016D0 (en) | 1987-02-18 |
| FI74549C (fi) | 1988-02-08 |
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