JPH0143271B2 - - Google Patents
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- JPH0143271B2 JPH0143271B2 JP20681A JP20681A JPH0143271B2 JP H0143271 B2 JPH0143271 B2 JP H0143271B2 JP 20681 A JP20681 A JP 20681A JP 20681 A JP20681 A JP 20681A JP H0143271 B2 JPH0143271 B2 JP H0143271B2
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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
- G01R27/2605—Measuring capacitance
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Description
本発明は、容量素子の静電容量を測定する方法
の改良に関する。
の改良に関する。
従来、第１図を伴つて次に述べる容量素子の静
電容量測定方法が提案されている。 すなわち、基準交流電圧e0が得られる基準交流
電源１に、容量Cxと抵抗Rxとの直列回路で表さ
れ、従つて、 Zx＝Rx＋１／（jωCx） ………(1) で表されるインピーダンスZx（ただし、ωは角周
波数）を有する被測定容量素子２が、抵抗３を通
じて接続されている。 この場合、抵抗３の値をRsとするとき、 Rs≫Zx ………(2) の関係が得られるように、抵抗３の値Rsが選ば
れ、よつて、容量素子２に、交流電圧e0と実質的
に同相の i0＝I0sinωt ………(3) で表される交流電流i0（ただし、I0は振幅）が流
れ、これに応じて、容量素子２の両端に、 ex＝i0Zx＝I0Rxsinωt ＋｛I0／（ωCx）｝sin（ωt−π／２） ………(4) で表わされる交流電圧exが得られるように構成さ
れている。 また、容量素子２の両端に得られる交流電圧ex
が、負極性入力端子４ｂを接地に接続している演
算増幅器５の正極性入力端子４ａに供給され、そ
の増幅器５の出力端子４ｃから、 e1＝K1ex＝I0［Rxsinωt −｛１／（ωCx）｝cosωt］ ………(5) で表される交流電圧e1（ただし、K1は増幅器５の
利得）が得られるように構成されている。 さらに、この演算増幅器５から得られる交流電
圧e1が、乗算器７の一方の入力端子６ａに供給さ
れるように構成されている。 また、上述した抵抗３の両端に得られる es＝−i0Rs＝−I0Rssinωt ………(6) で表される交流電圧esが、極性反転増幅器８に供
給され、その極性反転増幅器８から、 e2＝−es＝I0Rssinωt ………(7) で表される交流電圧e2が得られるように構成され
ている。 さらに、この極性反転増幅器８から得られる交
流電圧e2が、入力直列容量９を通じて、正極性入
力端子１０ａを接地に接続し、出力端子１０ｃ及
び負極性入力端子１０ｂ間に帰還用抵抗１１を接
続している演算増幅器１２の負極性入力端子１０
ｂに供給され、その演算増幅器１２から、容量９
の値をC1、抵抗１１の値をR1とするとき、 e3＝esωC1R1 ＝−（I0RsωC1R1）sin（ωt＋π／２） ………(8) で表される交流電圧e3が得られるように構成され
ている。 また、この演算増幅器１２から得られる交流電
圧e3が、乗算器７の他方の入力端子６ｂに供給さ
れ、よつて、その乗算器７から、 e4＝e1・e3＝｛（−K1I0 2RxRsωC1R1）／２｝・（cos（
π／２）−cos（2ωt＋π／２）｝ ＋｛（K1I0 2RsωC1R1）／（2ωCx）｝・｛sin（2ωt
＋π／２）＋sinπ／２｝………(9) で表される乗算出力電圧e4が得られるように構成
されている。 また、この乗算器７から得られる乗算出力電圧
e4が、低域濾波器１３に供給され、その低域濾波
器１３の出力が負極性入力端子１４ｂを接地に接
続している演算増幅器１５の正極性入力端子１４
ａに供給され、よつて、その演算増幅器１５の出
力端子１４ｃから、 E1＝（K1K2I0 2RsC1R1）／（2Cx） ………(10) で表される直流出力電圧E1（ただし、K2は演算増
幅器１５の利得）が得られるように構成されてい
る。 さらに、演算増幅器１５から得られる直流出力
電圧E1が、デジタル電圧計１６の参照電圧入力
端子１７ａに供給されるように構成されている。 また、極性反転増幅器８から得られる交流電圧
e2が、乗算器７と同様の乗算器１８の２つの入力
端子１９ａ及び１９ｂに供給され、よつて、その
乗算器１８の出力端子１９ｃから、 e5＝e2 2 ＝I0 2Rs 2｛（１−cos2ωt）／２｝ ＝｛（I0 2Rs 2）／２｝ −｛（I0 2Rs 2cos2ωt）／２｝ ………(11) で表される自乗出力電圧e5が得られるように構成
されている。 さらに、この乗算器１８から得られる自乗出力
電圧e5が、低域濾波器２０に供給され、その低域
濾波器２０の出力が、正極性入力端子２１ａを接
地に接続している演算増幅器２２の負極性入力端
子２１ｂ供給され、よつて、その演算増幅器２２
の出力端子２１ｃから、 E2＝（K3I0 2Rs 2）／２ ………(12) で表される直流出力電圧E2（ただし、K3は演算増
幅器２２の利得）が得られるように構成されてい
る。 さらに、その演算増幅器２２から得られる直流
出力電圧E2が、デジタル電圧計１６の未知電圧
入力端子１７ｂに供給され、よつて、電圧計１６
で E2／E1＝｛（K3I0 2Rs 2）／２｝・｛（2Cx）／K2K1I0 2Rs
C1R1）｝ ＝｛（2CxRs）／（C1R1）｝・｛K3／（K1／K2）｝…
……（13） で表される測定が行われるように構成されてい
る。 以上が、従来提案されている容量素子の静電容
量測定方法である このような容量素子の静電容量測定方法によれ
ば、電圧計１６において、（13）式で表される測
定が行われる。 この場合、（13）式中、容量Cx以外は定数であ
る。このため、電圧計１６において、容量素子２
の容量Cxの測定結果を得ることができることは
明らかである。 また、この場合、（13）式には、基準交流電源
１から得られる交流出力の振幅及び角周波数の項
を含んでいない。 従つて、第１図に示す従来の容量素子の静電容
量測定方法によれば、容量Cxの測定結果を、交
流電源１から得られる交流出力の振幅及び角周波
数に影響されることなしに、得ることができる、
という特徴を有する。 しかしながら、第１図に示す従来の容量素子の
静電容量測定方法の場合、電圧計１６に供給され
る直流電圧E1が、(10)式から明らかなように、容
量Cxに逆比例するにもかかわらず、電圧計１６
の参照側入力端子１７ａに供給され、また、直流
電圧E2が、(12)式から明らかなように、一定の値
を有しているにもかかわらず、電圧計１６の未知
側入力端子１７ｂに供給される。 このため、いま、容量Cxの有効測定範囲を、
電圧計１６上で、フルスケール（例えば定格1000
表示）から、その1/10スケール（100表示）まで
とすれば、容量Cxフルスケールの値になるとき
の電圧計１６の参照側入力端子１７ａに供給され
る直流電圧E1の値（これをEaとする）は、容量
Cxが1/10スケールとなる値のときの直流電圧E1
の値（これをEbとする）の1/10である。 このため、直流電圧E2が得られる系を適当に
構成して、電圧計１６の未知側入力端子１７ｂに
供給される直流電圧E2の値を、上述した値Eaに
対応した小さな値にする必要がある。 従つて、電圧計１６上への容量Cxの測定結果
の分解能が、容量Cxがフルスケールとなるとき
の値を有している場合、容量Cxが1/10スケール
になるときの値である場合の1/10である、という
極めて低い分解能しか得られない、という欠点を
有していた。 また、電圧計１６が二重積分型の構成を有する
場合、容量Cxがフルスケールとなるときの直流
電圧E1の値Eaが、容量Cxが1/10スケールとなる
ときの直流電圧E1の値Ebの1/10であるので、容
量Cxがフルスケールになる値の場合、容量Cxが
１／１０スケールである場合に比し、電圧計１６での
容量Cxの測定時間が10倍である、という極めて
長い測定時間を必要とする、という欠点を有して
いた。 よつて、本発明は、上述した欠点のない、新規
な容量素子の静電容量測定方法を提供せんとする
もので、以下詳述するところから明らかとなるで
あろう。 第２図は、本発明による容量素子の静電容量測
定方法の実施例を示す。 第２図において、第１図との対応部分には同一
符号を付し、詳細説明を省略する。 第２図に示す本発明による容量素子の静電容量
測定方法は、次の事項を除いて、第１図で上述し
た従来の容量素子の静電容量測定方法と同様であ
る。 すなわち、直流電圧E1が得られる系における
演算増幅器５において、その出力端子４ｃが、抵
抗３１及び３２の直列回路を通じて接地に接続さ
れ、また、入力端子４ｂが接地に接続されている
のに代え、スイツチ回路３４を通じて、抵抗３１
及び３２の接続中点に接続されている。 また、一方の入力端子３６ａを演算増幅器５の
出力端子４ｃに接続し、他方の入力端子３６ｂを
一端を接地に接続している基準電源３７の他端に
接続している比較器３８を有し、そして、その出
力端子３６ｃから演算増幅器５から得られる交流
電圧e1の値が電源３７の電圧値よりも小になる場
合に得られる出力によつて、スイツチ回路３４を
オンに制御し、それによつて、演算増幅器５の利
得K1を、スイツチ回路３４がオフのときの値K1a
よりも大きな値K1bに転換させるように構成され
ている。 また、直流電圧E2が得られる系における演算
増幅器２２において、その入力端子２１ｂに、濾
波器２０の出力を、入力直列抵抗４１を介して供
給し、また、その演算増幅器２２の出力端子２１
ｃを、スイツチ回路４２を介し、さらに、帰還用
紙４３を通じて、入力端子２１ｂに接続し、そし
て、スイツチ回路４２を、上述した比較器３８の
出力によつてオンに制御し、それによつて、演算
増幅器２２の利得K3を、スイツチ回路４２がオ
フのときの値K3aよりも大なる値K3bに転換する
ように構成されている。 ただし、この場合、利得K3の値K3bが、値K3a
と、上述した利得K1の値K1a及びK1bとの間で、 K3a／K1a＝K3b／K1b＝Ｇ（一定） ………（14） の関係が得られるように、抵抗４１及び４３の値
などが選ばれている。 以上が、本発明による容量素子の静電容量測定
方法の実施例である。 このような本発明による容量素子の静電容量測
定方法によれば、上述した事項を除いて、第１図
で前述した従来の容量素子の静電容量測定方法の
場合と同様であるので、詳細説明は省略するが、
演算増幅器５からの交流電圧e1の値が、電源３７
の電圧値よりも大である場合、演算増幅器５が値
K1aの利得K1で動作し、また、演算増幅器２２が
値K3aの利得K3で動作する。 また、交流電圧e1の値が、電源３７の電圧値よ
りも小である場合、演算増幅器５が値K1bの利得
K1で動作し、また、演算増幅器２２が値K３bの
利得K3で動作する。 そして、この場合、値K1a、K3a、K1a及びK1b
との間に、K3a／K1a＝K3b／K1b＝Ｇ（一定）の関
係を有するので、前述した（13）式における
K3／K1の値が、上述した２つの動作間で変化す
ることがない。 従つて、電圧計１６で測定される（13）式で表
されるE2／E1の値は、演算増幅器５の利得の値
が上述した値K1a及びK1bをとるとしても、それ
に依存しない。 従つて、第２図に示す本発明による容量素子の
静電容量測定方法の場合、第１図で前述した従来
の容量素子の静電容量測定方法の場合と同様に、
容量素子２の容量Cxの測定結果を得ることがで
きるが、電圧計１６の参照側入力端子１７ａに、
容量Cxに逆比例する値をとる直流電圧E1が供給
され、また、未知側入力端子１７ｂに値の一定な
直流電圧E2が供給されるとしても、第１図に示
す従来の容量素子の静電容量測定方法の場合で前
述したと同様に、容量Cxの有効測定範囲を、電
圧計１６上で、フルスケールからその1/10のスケ
ールまでとするとき、演算増幅器５及び２２の利
得K1及びK3は、容量Cxが1/10スケールとなる値
のとき、K1a及びK3aの値をとり、また、容量Cx
がフルスケールのとき、K1b及びK3bの値をとる。 このため、容量Cxがフルスケールとなる値の
ときの直流電圧E1の値Eaは、第１図で上述した
従来の容量素子の静電容量測定方法の場合と同様
に、容量Cxが1/10スケールとなる値のときの直
流電圧E1の値Ebよりも小であるとしても、抵抗
３１及び３２の値を適当に選ぶことによつて、例
えば、値Ebの1/101/2≒3.16になり、第１図で上述
した従来の容量素子の静電容量測定方法の場合の
約3.16倍になる。 従つて、電圧計１６の未知側入力端子１７ｂに
供給する直流電圧E2の値を、第１図で上述した
従来の容量素子の静電容量測定方法の場合の約
3.16倍に相当する大きな値にすることができる。 よつて、容量Cxがフルスケールとなる時の値
である場合の電圧計１６での容量Cxの測定結果
が、第１図で上述した従来の容量素子の静電容量
測定方法の場合の約3.16倍である、という大なる
分解能を有して得られる。 また、電圧計１６が二重積分型の構成を有する
場合であつても、容量Cxがフルスケールとなる
ときの直流電圧E1の値Eaが、第１図で上述した
従来の容量素子の静電容量測定方法の場合の約
3.16倍になるので、電圧計１６でのこの場合の測
定時間が、第１図で上述した従来の容量素子の静
電容量測定方法の場合の約3.16倍も短くなる。 なお、上述においては、演算増幅器５及び２２
を、利得が２つの値でとり得るように構成してい
る場合について述べたが、利得が３以上の値でと
り得るように構成したり、また、直流電圧E1及
びE2が得られる系（例えば、演算増幅器５及び
１５、及び２２または８）を、利得が複数の値を
とり得るように構成したりして、上述したと同様
の作用効果を得ることもでき、要は、直流電圧
E1が得られる系の利得と、直流電圧E2が得られ
る系の利得とを、直流電圧E1の値に応じて制御
するようにして、上述したと同様の作用効果を得
るようにすることもできる。 その他、本発明の精神を脱することなしに、
種々の変型、変更をなし得るであろう。
電容量測定方法が提案されている。 すなわち、基準交流電圧e0が得られる基準交流
電源１に、容量Cxと抵抗Rxとの直列回路で表さ
れ、従つて、 Zx＝Rx＋１／（jωCx） ………(1) で表されるインピーダンスZx（ただし、ωは角周
波数）を有する被測定容量素子２が、抵抗３を通
じて接続されている。 この場合、抵抗３の値をRsとするとき、 Rs≫Zx ………(2) の関係が得られるように、抵抗３の値Rsが選ば
れ、よつて、容量素子２に、交流電圧e0と実質的
に同相の i0＝I0sinωt ………(3) で表される交流電流i0（ただし、I0は振幅）が流
れ、これに応じて、容量素子２の両端に、 ex＝i0Zx＝I0Rxsinωt ＋｛I0／（ωCx）｝sin（ωt−π／２） ………(4) で表わされる交流電圧exが得られるように構成さ
れている。 また、容量素子２の両端に得られる交流電圧ex
が、負極性入力端子４ｂを接地に接続している演
算増幅器５の正極性入力端子４ａに供給され、そ
の増幅器５の出力端子４ｃから、 e1＝K1ex＝I0［Rxsinωt −｛１／（ωCx）｝cosωt］ ………(5) で表される交流電圧e1（ただし、K1は増幅器５の
利得）が得られるように構成されている。 さらに、この演算増幅器５から得られる交流電
圧e1が、乗算器７の一方の入力端子６ａに供給さ
れるように構成されている。 また、上述した抵抗３の両端に得られる es＝−i0Rs＝−I0Rssinωt ………(6) で表される交流電圧esが、極性反転増幅器８に供
給され、その極性反転増幅器８から、 e2＝−es＝I0Rssinωt ………(7) で表される交流電圧e2が得られるように構成され
ている。 さらに、この極性反転増幅器８から得られる交
流電圧e2が、入力直列容量９を通じて、正極性入
力端子１０ａを接地に接続し、出力端子１０ｃ及
び負極性入力端子１０ｂ間に帰還用抵抗１１を接
続している演算増幅器１２の負極性入力端子１０
ｂに供給され、その演算増幅器１２から、容量９
の値をC1、抵抗１１の値をR1とするとき、 e3＝esωC1R1 ＝−（I0RsωC1R1）sin（ωt＋π／２） ………(8) で表される交流電圧e3が得られるように構成され
ている。 また、この演算増幅器１２から得られる交流電
圧e3が、乗算器７の他方の入力端子６ｂに供給さ
れ、よつて、その乗算器７から、 e4＝e1・e3＝｛（−K1I0 2RxRsωC1R1）／２｝・（cos（
π／２）−cos（2ωt＋π／２）｝ ＋｛（K1I0 2RsωC1R1）／（2ωCx）｝・｛sin（2ωt
＋π／２）＋sinπ／２｝………(9) で表される乗算出力電圧e4が得られるように構成
されている。 また、この乗算器７から得られる乗算出力電圧
e4が、低域濾波器１３に供給され、その低域濾波
器１３の出力が負極性入力端子１４ｂを接地に接
続している演算増幅器１５の正極性入力端子１４
ａに供給され、よつて、その演算増幅器１５の出
力端子１４ｃから、 E1＝（K1K2I0 2RsC1R1）／（2Cx） ………(10) で表される直流出力電圧E1（ただし、K2は演算増
幅器１５の利得）が得られるように構成されてい
る。 さらに、演算増幅器１５から得られる直流出力
電圧E1が、デジタル電圧計１６の参照電圧入力
端子１７ａに供給されるように構成されている。 また、極性反転増幅器８から得られる交流電圧
e2が、乗算器７と同様の乗算器１８の２つの入力
端子１９ａ及び１９ｂに供給され、よつて、その
乗算器１８の出力端子１９ｃから、 e5＝e2 2 ＝I0 2Rs 2｛（１−cos2ωt）／２｝ ＝｛（I0 2Rs 2）／２｝ −｛（I0 2Rs 2cos2ωt）／２｝ ………(11) で表される自乗出力電圧e5が得られるように構成
されている。 さらに、この乗算器１８から得られる自乗出力
電圧e5が、低域濾波器２０に供給され、その低域
濾波器２０の出力が、正極性入力端子２１ａを接
地に接続している演算増幅器２２の負極性入力端
子２１ｂ供給され、よつて、その演算増幅器２２
の出力端子２１ｃから、 E2＝（K3I0 2Rs 2）／２ ………(12) で表される直流出力電圧E2（ただし、K3は演算増
幅器２２の利得）が得られるように構成されてい
る。 さらに、その演算増幅器２２から得られる直流
出力電圧E2が、デジタル電圧計１６の未知電圧
入力端子１７ｂに供給され、よつて、電圧計１６
で E2／E1＝｛（K3I0 2Rs 2）／２｝・｛（2Cx）／K2K1I0 2Rs
C1R1）｝ ＝｛（2CxRs）／（C1R1）｝・｛K3／（K1／K2）｝…
……（13） で表される測定が行われるように構成されてい
る。 以上が、従来提案されている容量素子の静電容
量測定方法である このような容量素子の静電容量測定方法によれ
ば、電圧計１６において、（13）式で表される測
定が行われる。 この場合、（13）式中、容量Cx以外は定数であ
る。このため、電圧計１６において、容量素子２
の容量Cxの測定結果を得ることができることは
明らかである。 また、この場合、（13）式には、基準交流電源
１から得られる交流出力の振幅及び角周波数の項
を含んでいない。 従つて、第１図に示す従来の容量素子の静電容
量測定方法によれば、容量Cxの測定結果を、交
流電源１から得られる交流出力の振幅及び角周波
数に影響されることなしに、得ることができる、
という特徴を有する。 しかしながら、第１図に示す従来の容量素子の
静電容量測定方法の場合、電圧計１６に供給され
る直流電圧E1が、(10)式から明らかなように、容
量Cxに逆比例するにもかかわらず、電圧計１６
の参照側入力端子１７ａに供給され、また、直流
電圧E2が、(12)式から明らかなように、一定の値
を有しているにもかかわらず、電圧計１６の未知
側入力端子１７ｂに供給される。 このため、いま、容量Cxの有効測定範囲を、
電圧計１６上で、フルスケール（例えば定格1000
表示）から、その1/10スケール（100表示）まで
とすれば、容量Cxフルスケールの値になるとき
の電圧計１６の参照側入力端子１７ａに供給され
る直流電圧E1の値（これをEaとする）は、容量
Cxが1/10スケールとなる値のときの直流電圧E1
の値（これをEbとする）の1/10である。 このため、直流電圧E2が得られる系を適当に
構成して、電圧計１６の未知側入力端子１７ｂに
供給される直流電圧E2の値を、上述した値Eaに
対応した小さな値にする必要がある。 従つて、電圧計１６上への容量Cxの測定結果
の分解能が、容量Cxがフルスケールとなるとき
の値を有している場合、容量Cxが1/10スケール
になるときの値である場合の1/10である、という
極めて低い分解能しか得られない、という欠点を
有していた。 また、電圧計１６が二重積分型の構成を有する
場合、容量Cxがフルスケールとなるときの直流
電圧E1の値Eaが、容量Cxが1/10スケールとなる
ときの直流電圧E1の値Ebの1/10であるので、容
量Cxがフルスケールになる値の場合、容量Cxが
１／１０スケールである場合に比し、電圧計１６での
容量Cxの測定時間が10倍である、という極めて
長い測定時間を必要とする、という欠点を有して
いた。 よつて、本発明は、上述した欠点のない、新規
な容量素子の静電容量測定方法を提供せんとする
もので、以下詳述するところから明らかとなるで
あろう。 第２図は、本発明による容量素子の静電容量測
定方法の実施例を示す。 第２図において、第１図との対応部分には同一
符号を付し、詳細説明を省略する。 第２図に示す本発明による容量素子の静電容量
測定方法は、次の事項を除いて、第１図で上述し
た従来の容量素子の静電容量測定方法と同様であ
る。 すなわち、直流電圧E1が得られる系における
演算増幅器５において、その出力端子４ｃが、抵
抗３１及び３２の直列回路を通じて接地に接続さ
れ、また、入力端子４ｂが接地に接続されている
のに代え、スイツチ回路３４を通じて、抵抗３１
及び３２の接続中点に接続されている。 また、一方の入力端子３６ａを演算増幅器５の
出力端子４ｃに接続し、他方の入力端子３６ｂを
一端を接地に接続している基準電源３７の他端に
接続している比較器３８を有し、そして、その出
力端子３６ｃから演算増幅器５から得られる交流
電圧e1の値が電源３７の電圧値よりも小になる場
合に得られる出力によつて、スイツチ回路３４を
オンに制御し、それによつて、演算増幅器５の利
得K1を、スイツチ回路３４がオフのときの値K1a
よりも大きな値K1bに転換させるように構成され
ている。 また、直流電圧E2が得られる系における演算
増幅器２２において、その入力端子２１ｂに、濾
波器２０の出力を、入力直列抵抗４１を介して供
給し、また、その演算増幅器２２の出力端子２１
ｃを、スイツチ回路４２を介し、さらに、帰還用
紙４３を通じて、入力端子２１ｂに接続し、そし
て、スイツチ回路４２を、上述した比較器３８の
出力によつてオンに制御し、それによつて、演算
増幅器２２の利得K3を、スイツチ回路４２がオ
フのときの値K3aよりも大なる値K3bに転換する
ように構成されている。 ただし、この場合、利得K3の値K3bが、値K3a
と、上述した利得K1の値K1a及びK1bとの間で、 K3a／K1a＝K3b／K1b＝Ｇ（一定） ………（14） の関係が得られるように、抵抗４１及び４３の値
などが選ばれている。 以上が、本発明による容量素子の静電容量測定
方法の実施例である。 このような本発明による容量素子の静電容量測
定方法によれば、上述した事項を除いて、第１図
で前述した従来の容量素子の静電容量測定方法の
場合と同様であるので、詳細説明は省略するが、
演算増幅器５からの交流電圧e1の値が、電源３７
の電圧値よりも大である場合、演算増幅器５が値
K1aの利得K1で動作し、また、演算増幅器２２が
値K3aの利得K3で動作する。 また、交流電圧e1の値が、電源３７の電圧値よ
りも小である場合、演算増幅器５が値K1bの利得
K1で動作し、また、演算増幅器２２が値K３bの
利得K3で動作する。 そして、この場合、値K1a、K3a、K1a及びK1b
との間に、K3a／K1a＝K3b／K1b＝Ｇ（一定）の関
係を有するので、前述した（13）式における
K3／K1の値が、上述した２つの動作間で変化す
ることがない。 従つて、電圧計１６で測定される（13）式で表
されるE2／E1の値は、演算増幅器５の利得の値
が上述した値K1a及びK1bをとるとしても、それ
に依存しない。 従つて、第２図に示す本発明による容量素子の
静電容量測定方法の場合、第１図で前述した従来
の容量素子の静電容量測定方法の場合と同様に、
容量素子２の容量Cxの測定結果を得ることがで
きるが、電圧計１６の参照側入力端子１７ａに、
容量Cxに逆比例する値をとる直流電圧E1が供給
され、また、未知側入力端子１７ｂに値の一定な
直流電圧E2が供給されるとしても、第１図に示
す従来の容量素子の静電容量測定方法の場合で前
述したと同様に、容量Cxの有効測定範囲を、電
圧計１６上で、フルスケールからその1/10のスケ
ールまでとするとき、演算増幅器５及び２２の利
得K1及びK3は、容量Cxが1/10スケールとなる値
のとき、K1a及びK3aの値をとり、また、容量Cx
がフルスケールのとき、K1b及びK3bの値をとる。 このため、容量Cxがフルスケールとなる値の
ときの直流電圧E1の値Eaは、第１図で上述した
従来の容量素子の静電容量測定方法の場合と同様
に、容量Cxが1/10スケールとなる値のときの直
流電圧E1の値Ebよりも小であるとしても、抵抗
３１及び３２の値を適当に選ぶことによつて、例
えば、値Ebの1/101/2≒3.16になり、第１図で上述
した従来の容量素子の静電容量測定方法の場合の
約3.16倍になる。 従つて、電圧計１６の未知側入力端子１７ｂに
供給する直流電圧E2の値を、第１図で上述した
従来の容量素子の静電容量測定方法の場合の約
3.16倍に相当する大きな値にすることができる。 よつて、容量Cxがフルスケールとなる時の値
である場合の電圧計１６での容量Cxの測定結果
が、第１図で上述した従来の容量素子の静電容量
測定方法の場合の約3.16倍である、という大なる
分解能を有して得られる。 また、電圧計１６が二重積分型の構成を有する
場合であつても、容量Cxがフルスケールとなる
ときの直流電圧E1の値Eaが、第１図で上述した
従来の容量素子の静電容量測定方法の場合の約
3.16倍になるので、電圧計１６でのこの場合の測
定時間が、第１図で上述した従来の容量素子の静
電容量測定方法の場合の約3.16倍も短くなる。 なお、上述においては、演算増幅器５及び２２
を、利得が２つの値でとり得るように構成してい
る場合について述べたが、利得が３以上の値でと
り得るように構成したり、また、直流電圧E1及
びE2が得られる系（例えば、演算増幅器５及び
１５、及び２２または８）を、利得が複数の値を
とり得るように構成したりして、上述したと同様
の作用効果を得ることもでき、要は、直流電圧
E1が得られる系の利得と、直流電圧E2が得られ
る系の利得とを、直流電圧E1の値に応じて制御
するようにして、上述したと同様の作用効果を得
るようにすることもできる。 その他、本発明の精神を脱することなしに、
種々の変型、変更をなし得るであろう。
第１図は、従来の容量素子の静電容量測定方法
を示す系統的接続図である。第２図は、本発明に
よる容量素子の静電容量測定方法の実施例を示す
系統的接続図である。 １……基準交流電源、２……被測定容量素子、
３，１１，３１，３２，４１，４３……抵抗、
５，１２，１５，２２……演算増幅器、７，１８
……乗算器、８……極性反転増幅器、９……入力
直列容量、１３，２０……低域濾波器、１６……
デジタル電圧計、３４，４２……スイツチ回路、
３８……比較器。
を示す系統的接続図である。第２図は、本発明に
よる容量素子の静電容量測定方法の実施例を示す
系統的接続図である。 １……基準交流電源、２……被測定容量素子、
３，１１，３１，３２，４１，４３……抵抗、
５，１２，１５，２２……演算増幅器、７，１８
……乗算器、８……極性反転増幅器、９……入力
直列容量、１３，２０……低域濾波器、１６……
デジタル電圧計、３４，４２……スイツチ回路、
３８……比較器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 基準交流電源に、被測定容量素子を、そのイ
ンピーダンスに比し十分大きな値を有する抵抗を
介して接続し、 上記抵抗の両端から得られる交流電圧から、そ
れに対して90゜の位相差を有する交流電圧を得、 上記容量素子の両端から得られる交流電圧と、
上記抵抗の両端から得られる交流電圧に対して
90゜の位相差を有する交流電圧との乗算出力電圧
を得、 上記抵抗の両端から得られる交流電圧に対して
90゜の位相差を有する交流電圧から、その自乗出
力電圧を得、 上記乗算出力電圧の直流分と、上記自乗出力電
圧の直流分との比をとつて、上記被測定容量素子
の容量を表している測定結果を得る容量素子の静
電容量測定方法において、 上記乗算出力電圧の直流分が得られる系の利得
と、上記乗算出力電圧の直流分が得られる系の利
得とを、上記乗算出力電圧の直流分の値に応じて
制御することを特徴とする容量素子の静電容量測
定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20681A JPS57113372A (en) | 1981-01-01 | 1981-01-01 | Measuring system of electrostatic capacity of capacitive element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20681A JPS57113372A (en) | 1981-01-01 | 1981-01-01 | Measuring system of electrostatic capacity of capacitive element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57113372A JPS57113372A (en) | 1982-07-14 |
| JPH0143271B2 true JPH0143271B2 (ja) | 1989-09-19 |
Family
ID=11467492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20681A Granted JPS57113372A (en) | 1981-01-01 | 1981-01-01 | Measuring system of electrostatic capacity of capacitive element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57113372A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02141772U (ja) * | 1989-04-28 | 1990-11-29 |
-
1981
- 1981-01-01 JP JP20681A patent/JPS57113372A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02141772U (ja) * | 1989-04-28 | 1990-11-29 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57113372A (en) | 1982-07-14 |
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