JPH09281163A - インピーダンス測定装置 - Google Patents
インピーダンス測定装置Info
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- JPH09281163A JPH09281163A JP8096838A JP9683896A JPH09281163A JP H09281163 A JPH09281163 A JP H09281163A JP 8096838 A JP8096838 A JP 8096838A JP 9683896 A JP9683896 A JP 9683896A JP H09281163 A JPH09281163 A JP H09281163A
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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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R35/00—Testing or calibrating of apparatus covered by the other groups of this subclass
- G01R35/005—Calibrating; Standards or reference devices, e.g. voltage or resistance standards, "golden" references
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Abstract
(57)【要約】
【課題】インピーダンス測定装置において、複数の測定
レンジの校正に、複数の校正用標準器が必要であり、校
正に長時間を要した。 【解決手段】インピーダンス測定装置が参照抵抗部２０
を備え、該参照抵抗を用いて測定レンジ間の相対誤差を
内部的に自動補正し、１個のインピーダンス標準器を用
いて１つのレンジを校正することによってすべてのレン
ジの絶対校正を行う。参照抵抗を仲介にレンジ間の相対
誤差を補正する際に、レンジのフルスケールに比べて小
さい値での測定があって、分解能、直線性、ＳＮ比によ
る誤差がレンジ間を伝搬し累積していく。これを防ぐた
めに、Ａ−Ｄ変換部７０に前置して信号規格部６０を、
周波数変換器５２に前置して信号規格部４０を設ける。
レンジの校正に、複数の校正用標準器が必要であり、校
正に長時間を要した。 【解決手段】インピーダンス測定装置が参照抵抗部２０
を備え、該参照抵抗を用いて測定レンジ間の相対誤差を
内部的に自動補正し、１個のインピーダンス標準器を用
いて１つのレンジを校正することによってすべてのレン
ジの絶対校正を行う。参照抵抗を仲介にレンジ間の相対
誤差を補正する際に、レンジのフルスケールに比べて小
さい値での測定があって、分解能、直線性、ＳＮ比によ
る誤差がレンジ間を伝搬し累積していく。これを防ぐた
めに、Ａ−Ｄ変換部７０に前置して信号規格部６０を、
周波数変換器５２に前置して信号規格部４０を設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、インピーダンス測定装
置に関するものである。
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来技術の代表的なインピーダンス測定
装置の原理を図４のブロック図に示す。インピーダンス
測定装置は測定信号源５１、電流−電圧変換部３０、Ａ
−Ｄ変換部７０、スイッチ７１及びこれらを制御する演
算制御部（図示していない）を有している。
装置の原理を図４のブロック図に示す。インピーダンス
測定装置は測定信号源５１、電流−電圧変換部３０、Ａ
−Ｄ変換部７０、スイッチ７１及びこれらを制御する演
算制御部（図示していない）を有している。
【０００３】測定の基本原理は、次の通りである。測定
信号が、測定信号源５１から測定端子１１を介して測定
対象１０の１つの端子に印加される。測定対象１０の他
の端子は、測定端子１２を介して電流−電圧変換部３０
に接続されている。電流−電圧変換部３０は、増幅器３
１並びにレンジ抵抗３２、３３及び３４並びにスイッチ
３５を有している。レンジ抵抗３２、３３または３４が
スイッチ３５により選択されて、増幅器３１の入出力端
子間に接続されている。したがって増幅器３１と該抵抗
からなる帰還回路により、電流−電圧変換部３０の入力
は接地電位に等しくなる。また、その出力は入力電流に
比例した電圧になる。
信号が、測定信号源５１から測定端子１１を介して測定
対象１０の１つの端子に印加される。測定対象１０の他
の端子は、測定端子１２を介して電流−電圧変換部３０
に接続されている。電流−電圧変換部３０は、増幅器３
１並びにレンジ抵抗３２、３３及び３４並びにスイッチ
３５を有している。レンジ抵抗３２、３３または３４が
スイッチ３５により選択されて、増幅器３１の入出力端
子間に接続されている。したがって増幅器３１と該抵抗
からなる帰還回路により、電流−電圧変換部３０の入力
は接地電位に等しくなる。また、その出力は入力電流に
比例した電圧になる。
【０００４】電流−電圧変換部３０の入力すなわち測定
端子１２が接地電位になるので、測定信号源５１の出力
すなわち測定端子１１の電圧が、測定対象１０の両端子
間の電圧に等しくなる。したがってスイッチ７１を図４
に示すＶch側に接続して測定信号源を選択すると、Ａ−
Ｄ変換部７０は測定対象の電圧を測定する。一方、電流
−電圧変換部３０の出力電圧は測定対象１０に流れる電
流に比例した電圧であるから、スイッチ７１がＩch側に
接続して電流−電圧変換部３０の出力電圧を選択すれ
ば、Ａ−Ｄ変換部７０は測定対象１０に流れる電流を測
定する。
端子１２が接地電位になるので、測定信号源５１の出力
すなわち測定端子１１の電圧が、測定対象１０の両端子
間の電圧に等しくなる。したがってスイッチ７１を図４
に示すＶch側に接続して測定信号源を選択すると、Ａ−
Ｄ変換部７０は測定対象の電圧を測定する。一方、電流
−電圧変換部３０の出力電圧は測定対象１０に流れる電
流に比例した電圧であるから、スイッチ７１がＩch側に
接続して電流−電圧変換部３０の出力電圧を選択すれ
ば、Ａ−Ｄ変換部７０は測定対象１０に流れる電流を測
定する。
【０００５】図４の構成では、測定電圧が一定であり、
電流が測定対象のアドミタンスに比例し、測定のフルス
ケールはアドミタンスで決定される。したがって、測定
レンジをインピーダンスで呼ぶよりもアドミタンスで呼
ぶ方がふさわしい。測定対象のアドミタンス測定値Ｙdu
tは、上述のように、スイッチ７１をＶchに接続してＡ
−Ｄ変換して得た値Ｖと、Ｉchに接続して得たＩとの比
Ｉ／Ｖにレンジ抵抗（３２、３３または３４）のコンダ
クタンスＧiを乗じたものとなる。すなわち、
電流が測定対象のアドミタンスに比例し、測定のフルス
ケールはアドミタンスで決定される。したがって、測定
レンジをインピーダンスで呼ぶよりもアドミタンスで呼
ぶ方がふさわしい。測定対象のアドミタンス測定値Ｙdu
tは、上述のように、スイッチ７１をＶchに接続してＡ
−Ｄ変換して得た値Ｖと、Ｉchに接続して得たＩとの比
Ｉ／Ｖにレンジ抵抗（３２、３３または３４）のコンダ
クタンスＧiを乗じたものとなる。すなわち、
【０００６】
【数１】
【０００７】ここで iはレンジの名称を示す。この計算
は、演算制御部が行う。測定対象のインピーダンス値
（アドミタンス値）により、測定対象に流れる電流が大
幅に変わるため、レンジ抵抗３２、３３及び３４をスイ
ッチ３５で切換えて、出力電圧をＡ−Ｄ変換部７０で精
度良く測定できる大きさに変換しているのである。なお
図４では、測定レンジの数を３としているが、これに限
るものではない。
は、演算制御部が行う。測定対象のインピーダンス値
（アドミタンス値）により、測定対象に流れる電流が大
幅に変わるため、レンジ抵抗３２、３３及び３４をスイ
ッチ３５で切換えて、出力電圧をＡ−Ｄ変換部７０で精
度良く測定できる大きさに変換しているのである。なお
図４では、測定レンジの数を３としているが、これに限
るものではない。
【０００８】複数の測定レンジを切り換える構成のイン
ピーダンス測定装置では、複数の標準器（ワーキングス
タンダード）によって校正されている。それぞれの標準
器（ワーキングスタンダード）の値は、その対応レンジ
で、Ａ−Ｄ変換部７０にフルスケールを与えるように選
ばれる。すなわち各レンジで最良の測定ＳＮ比を得るよ
うに選ばれる。この校正によって得た補正係数Ｋiを用
いて、次式の演算により補正された測定値を得る。
ピーダンス測定装置では、複数の標準器（ワーキングス
タンダード）によって校正されている。それぞれの標準
器（ワーキングスタンダード）の値は、その対応レンジ
で、Ａ−Ｄ変換部７０にフルスケールを与えるように選
ばれる。すなわち各レンジで最良の測定ＳＮ比を得るよ
うに選ばれる。この校正によって得た補正係数Ｋiを用
いて、次式の演算により補正された測定値を得る。
【０００９】
【数２】
【００１０】測定レンジの数の標準器を用意して測定レ
ンジ毎に校正する従来の方法は、標準器の数が多くな
り、コスト、管理および校正に要する工数が製造者にも
使用者にも負担になっていた。１つの標準器で校正可能
な装置あるいは機能は、製造者にとっても使用者にとっ
ても理想的である。しかし、従来のインピーダンス測定
装置を１つの標準器で校正しようとすると、あるレンジ
では適当な校正ができるが、他のレンジでは、フルスケ
ールの１％にも満たない状況での校正を強いることにな
る。このような校正法を広い測定レンジのインピーダン
ス測定装置に適用できないことは詳述するまでもない。
ンジ毎に校正する従来の方法は、標準器の数が多くな
り、コスト、管理および校正に要する工数が製造者にも
使用者にも負担になっていた。１つの標準器で校正可能
な装置あるいは機能は、製造者にとっても使用者にとっ
ても理想的である。しかし、従来のインピーダンス測定
装置を１つの標準器で校正しようとすると、あるレンジ
では適当な校正ができるが、他のレンジでは、フルスケ
ールの１％にも満たない状況での校正を強いることにな
る。このような校正法を広い測定レンジのインピーダン
ス測定装置に適用できないことは詳述するまでもない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】インピーダンス測定装
置において、複数の測定レンジの校正に、複数の校正用
標準器が必要であり、校正に長時間を要した。本発明が
解決しようとする課題は、複数のインピーダンス測定レ
ンジの校正を１個の標準器で簡単迅速に遂行できるイン
ピーダンス測定装置を提供することである。
置において、複数の測定レンジの校正に、複数の校正用
標準器が必要であり、校正に長時間を要した。本発明が
解決しようとする課題は、複数のインピーダンス測定レ
ンジの校正を１個の標準器で簡単迅速に遂行できるイン
ピーダンス測定装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の基本手段は、イ
ンピーダンス測定装置が参照インピーダンス群を備え、
該参照インピーダンスを用いて測定レンジ間の相対誤差
を内部的に自動補正し、１個のインピーダンス標準器を
用いて１つのレンジを校正することによってすべてのレ
ンジの絶対校正を行うことである。上記基本手段は、参
照インピーダンスを仲介にしてレンジ間の相対誤差を補
正するので、レンジのフルスケールに比べて小さな値で
の測定が避けられない。その結果、分解能、直線性、Ｓ
Ｎ比による誤差がレンジ間を伝搬し累積していく。これ
を防ぐために、これらの誤差が生じるＡ−Ｄ変換部及び
周波数変換器に前置して信号規格部を設け、フルスケー
ルに比べて小さな値での測定を回避する。
ンピーダンス測定装置が参照インピーダンス群を備え、
該参照インピーダンスを用いて測定レンジ間の相対誤差
を内部的に自動補正し、１個のインピーダンス標準器を
用いて１つのレンジを校正することによってすべてのレ
ンジの絶対校正を行うことである。上記基本手段は、参
照インピーダンスを仲介にしてレンジ間の相対誤差を補
正するので、レンジのフルスケールに比べて小さな値で
の測定が避けられない。その結果、分解能、直線性、Ｓ
Ｎ比による誤差がレンジ間を伝搬し累積していく。これ
を防ぐために、これらの誤差が生じるＡ−Ｄ変換部及び
周波数変換器に前置して信号規格部を設け、フルスケー
ルに比べて小さな値での測定を回避する。
【００１３】
【実施例】本発明の第１の実施例として、前述の基本手
段の構成を図２に示す。従来技術の図４と同様の構成要
素には同じ参照符号を付している。第１の実施例は、測
定レンジ間の相対的な誤差を測定するための参照インピ
ーダンスに抵抗を用いた例である。図４に示した従来技
術に対して、参照抵抗部２０及び参照抵抗部２０と測定
対象１０を切り換えるスイッチ２４が付加されている。
なお、参照抵抗部２０の抵抗２１及び２２は校正されて
いる必要はない。また長期安定度も必要ない。説明と理
解の助けのため、測定レンジ数を３とし、各レンジの受
け持ちを１０倍間隔で、第１レンジのフルスケールを１
００ｍＳ、第２レンジのそれを１０ｍＳ、第３レンジの
それを１ｍＳと具体化しているが、本発明はこれらの値
に限るものではない
段の構成を図２に示す。従来技術の図４と同様の構成要
素には同じ参照符号を付している。第１の実施例は、測
定レンジ間の相対的な誤差を測定するための参照インピ
ーダンスに抵抗を用いた例である。図４に示した従来技
術に対して、参照抵抗部２０及び参照抵抗部２０と測定
対象１０を切り換えるスイッチ２４が付加されている。
なお、参照抵抗部２０の抵抗２１及び２２は校正されて
いる必要はない。また長期安定度も必要ない。説明と理
解の助けのため、測定レンジ数を３とし、各レンジの受
け持ちを１０倍間隔で、第１レンジのフルスケールを１
００ｍＳ、第２レンジのそれを１０ｍＳ、第３レンジの
それを１ｍＳと具体化しているが、本発明はこれらの値
に限るものではない
【００１４】レンジ間の相対的な誤差を測定して、全レ
ンジの絶対誤差を校正する方法は次の通りである。これ
は、演算制御部（図示されていない）の制御により実行
される。まず、スイッチ２４を図２に示すＣ側（参照抵
抗部側）に接続し参照抵抗部２０を測定する状態にし
て、レンジ間の相対誤差を校正することから始める。ス
イッチ２３で１０ｍＳの参照抵抗２１を選び、スイッチ
３５を１００ｍＳレンジ（第１レンジ）にして、アドミ
タンスフルスケールの１０％で測定する。
ンジの絶対誤差を校正する方法は次の通りである。これ
は、演算制御部（図示されていない）の制御により実行
される。まず、スイッチ２４を図２に示すＣ側（参照抵
抗部側）に接続し参照抵抗部２０を測定する状態にし
て、レンジ間の相対誤差を校正することから始める。ス
イッチ２３で１０ｍＳの参照抵抗２１を選び、スイッチ
３５を１００ｍＳレンジ（第１レンジ）にして、アドミ
タンスフルスケールの１０％で測定する。
【００１５】次にスイッチ２３を１０ｍＳの参照抵抗の
ままにして、スイッチ３５を１０ｍＳレンジ（第２レン
ジ）にし、フルスケール測定する。前者の測定値をＹ
1、後者の測定値をＹ2と表すと、（２）式における補正
係数Ｋ1とＫ2の比Ｋ12は次式のようになる。
ままにして、スイッチ３５を１０ｍＳレンジ（第２レン
ジ）にし、フルスケール測定する。前者の測定値をＹ
1、後者の測定値をＹ2と表すと、（２）式における補正
係数Ｋ1とＫ2の比Ｋ12は次式のようになる。
【００１６】
【数３】
【００１７】次に、スイッチ２３で１ｍＳの参照抵抗２
２を選択し、１０ｍＳレンジ（第２レンジ）と１ｍＳレ
ンジ（第３レンジ）で測定すれば、Ｋ23（＝Ｋ2／Ｋ3）
が求められる。このようにしてレンジ間の相対誤差はす
べて判明する。最後にスイッチ２４をＭ側（測定端子
側）に倒し、校正用標準を適正レンジで測定する事によ
りすべてのレンジの絶対値校正が完了する。例えば第２
レンジにてＹstdを測定すると、次のようになる。
２を選択し、１０ｍＳレンジ（第２レンジ）と１ｍＳレ
ンジ（第３レンジ）で測定すれば、Ｋ23（＝Ｋ2／Ｋ3）
が求められる。このようにしてレンジ間の相対誤差はす
べて判明する。最後にスイッチ２４をＭ側（測定端子
側）に倒し、校正用標準を適正レンジで測定する事によ
りすべてのレンジの絶対値校正が完了する。例えば第２
レンジにてＹstdを測定すると、次のようになる。
【００１８】
【数４】
【００１９】上記のように、参照インピーダンスをイン
ピーダンス測定装置に内蔵して順次切り換えるようにす
れば、演算制御部の制御により、すべてのレンジが自動
校正できる。なお上述のレンジ校正の順序でなく、まず
フルスケールで参照抵抗を値付けし、次に該参照抵抗で
１０％レンジの校正をするという逆の手順でも校正が可
能である。また、標準抵抗による校正を最初に行う順序
でもよい。
ピーダンス測定装置に内蔵して順次切り換えるようにす
れば、演算制御部の制御により、すべてのレンジが自動
校正できる。なお上述のレンジ校正の順序でなく、まず
フルスケールで参照抵抗を値付けし、次に該参照抵抗で
１０％レンジの校正をするという逆の手順でも校正が可
能である。また、標準抵抗による校正を最初に行う順序
でもよい。
【００２０】図２に示す第１の実施例では、フルスケー
ルの１０％での測定（以後、１０％測定と略記する）
は、フルスケール時に比べ測定精度が低下する。その結
果、上記の校正、値付けの繰り返しによって誤差がレン
ジ間を伝搬し、累積されていく欠点がある。該誤差の要
因は、１０％測定時におけるＳＮ比、分解能及び直線性
の劣化である。
ルの１０％での測定（以後、１０％測定と略記する）
は、フルスケール時に比べ測定精度が低下する。その結
果、上記の校正、値付けの繰り返しによって誤差がレン
ジ間を伝搬し、累積されていく欠点がある。該誤差の要
因は、１０％測定時におけるＳＮ比、分解能及び直線性
の劣化である。
【００２１】ノイズは、回路を構成する各素子の熱雑音
およびショツト雑音から成り、信号に重畳的に生じてい
る。１０％測定ではＳＮ比はフルスケール時の１／１０
になる。ガウスノイズの統計則に従えば、フルスケール
時と同じ測定再現性（測定誤差標準偏差）を得るために
はフルスケール時の１００倍の測定時間を要する。また
小信号時、Ａ−Ｄ変換部の量子化間隔及びその不均一性
は、測定の分解能及び直線性を悪化させる。１０％測定
時、単純なモデルに従えば、それらに起因する誤差は１
０倍になる。したがって、第１の実施例は、校正時間を
増加しても、誤差の増加は避けられず、広い測定レンジ
や高精度のインピーダンス測定装置の校正には不向きで
ある。
およびショツト雑音から成り、信号に重畳的に生じてい
る。１０％測定ではＳＮ比はフルスケール時の１／１０
になる。ガウスノイズの統計則に従えば、フルスケール
時と同じ測定再現性（測定誤差標準偏差）を得るために
はフルスケール時の１００倍の測定時間を要する。また
小信号時、Ａ−Ｄ変換部の量子化間隔及びその不均一性
は、測定の分解能及び直線性を悪化させる。１０％測定
時、単純なモデルに従えば、それらに起因する誤差は１
０倍になる。したがって、第１の実施例は、校正時間を
増加しても、誤差の増加は避けられず、広い測定レンジ
や高精度のインピーダンス測定装置の校正には不向きで
ある。
【００２２】第１の実施例の問題を解決する手段を、第
２の実施例として図３に示す。参照抵抗部２０及びレン
ジ間誤差の校正順序は第１の実施例と同様である。第２
の実施例も説明と理解の助けのため、測定レンジ数を３
とし、各レンジの受け持ちインピーダンスを１０倍間隔
と具体化してあるが、値はこれに限るものではない。
２の実施例として図３に示す。参照抵抗部２０及びレン
ジ間誤差の校正順序は第１の実施例と同様である。第２
の実施例も説明と理解の助けのため、測定レンジ数を３
とし、各レンジの受け持ちインピーダンスを１０倍間隔
と具体化してあるが、値はこれに限るものではない。
【００２３】Ａ−Ｄ変換部７０の分解能及び直線性の劣
化による誤差の累積を除くために、Ａ−Ｄ変換部７０の
前段に信号規格部６０を備える。信号規格部６０は変圧
器６１、増幅器６２及びスイッチ６３を有している。図
３に示した例では、変圧器６１は入力電圧を１０分の１
に分圧する出力端子を有し、増幅器６２の利得は１０で
ある。したがって、スイッチ６３が図３に示す×１０を
選ぶと、信号規格部６０の利得は１０倍になる。またス
イッチ６３を×１に切り換えると、信号規格部６０の利
得は１倍になる。
化による誤差の累積を除くために、Ａ−Ｄ変換部７０の
前段に信号規格部６０を備える。信号規格部６０は変圧
器６１、増幅器６２及びスイッチ６３を有している。図
３に示した例では、変圧器６１は入力電圧を１０分の１
に分圧する出力端子を有し、増幅器６２の利得は１０で
ある。したがって、スイッチ６３が図３に示す×１０を
選ぶと、信号規格部６０の利得は１０倍になる。またス
イッチ６３を×１に切り換えると、信号規格部６０の利
得は１倍になる。
【００２４】レンジ間の誤差補正をする場合、フルスケ
ール測定で、信号規格部６０の利得を１倍に、１０％測
定で１０倍にすれば、Ａ−Ｄ変換部７０の入力はフルス
ケールに規格化され、Ａ−Ｄ変換部の見かけのダイナミ
ックレンジは著しく改善され、分解能及び直線性の劣化
による誤差の影響は取り除かれる。
ール測定で、信号規格部６０の利得を１倍に、１０％測
定で１０倍にすれば、Ａ−Ｄ変換部７０の入力はフルス
ケールに規格化され、Ａ−Ｄ変換部の見かけのダイナミ
ックレンジは著しく改善され、分解能及び直線性の劣化
による誤差の影響は取り除かれる。
【００２５】信号規格部６０の利得の精度は、１倍と１
０倍の値そのものではなく利得比が重要である。変圧器
は数ｐｐｍの誤差で整数比の分圧が可能であるから、変
圧器を用いれば信号規格部６０の利得を校正する必要は
ない。なお、インピーダンス測定器の測定精度あるいは
測定周波数によっては、信号規格部６０の変圧器６１を
抵抗分圧に置き換えることも可能である。
０倍の値そのものではなく利得比が重要である。変圧器
は数ｐｐｍの誤差で整数比の分圧が可能であるから、変
圧器を用いれば信号規格部６０の利得を校正する必要は
ない。なお、インピーダンス測定器の測定精度あるいは
測定周波数によっては、信号規格部６０の変圧器６１を
抵抗分圧に置き換えることも可能である。
【００２６】次に本発明の第３の実施例として、測定周
波数が、例えば１００Ｈｚ〜１００ＭＨｚという広周波
数帯域のインピーダンス測定装置の例を図１に示す。説
明と理解の助けのため、測定レンジ数を３としている
が、本発明はこれらの値に限るものではない
波数が、例えば１００Ｈｚ〜１００ＭＨｚという広周波
数帯域のインピーダンス測定装置の例を図１に示す。説
明と理解の助けのため、測定レンジ数を３としている
が、本発明はこれらの値に限るものではない
【００２７】高周波数帯域インピーダンス測定装置は、
従来よりスーパーヘテロダイン方式で実現されることが
多い。スーパーヘテロダイン方式では、測定周波数が周
波数変換器５２でローカル信号５３と混合されて中間周
波数に変換された後、Ａ−Ｄ変換部７０で測定される。
従来よりスーパーヘテロダイン方式で実現されることが
多い。スーパーヘテロダイン方式では、測定周波数が周
波数変換器５２でローカル信号５３と混合されて中間周
波数に変換された後、Ａ−Ｄ変換部７０で測定される。
【００２８】Ａ−Ｄ変換部７０の分解能及び直線性の劣
化による誤差の累積を除くために、Ａ−Ｄ変換部７０の
前段で中間周波数段内に信号規格部６０を備える。該信
号規格部６０は第２の実施例の信号規格部６０と同様の
作用をする。
化による誤差の累積を除くために、Ａ−Ｄ変換部７０の
前段で中間周波数段内に信号規格部６０を備える。該信
号規格部６０は第２の実施例の信号規格部６０と同様の
作用をする。
【００２９】しかしヘテロダイン方式では、上述のＡ−
Ｄ変換部７０前段の信号規格部６０を付加する方法のみ
では、ＳＮ比の問題が解決されていない。通常ヘテロダ
イン方式において、ＳＮ比は周波数変換器５２のダイナ
ッミクレンジで定まる。１０％測定ではＳＮ比はフルス
ケール測定時の１／１０になる。フルスケール時と同じ
測定誤差標準偏差を得るためには、フルスケール時の１
００倍の測定時間を要する。
Ｄ変換部７０前段の信号規格部６０を付加する方法のみ
では、ＳＮ比の問題が解決されていない。通常ヘテロダ
イン方式において、ＳＮ比は周波数変換器５２のダイナ
ッミクレンジで定まる。１０％測定ではＳＮ比はフルス
ケール測定時の１／１０になる。フルスケール時と同じ
測定誤差標準偏差を得るためには、フルスケール時の１
００倍の測定時間を要する。
【００３０】そこで周波数変換器５２の前段の測定周波
数段に更に信号規格部を設け、レンジ相対誤差校正の１
０％測定時に利得を×１０に設定すれば、ＳＮ比を改善
できることは明かである。その構成を図１の信号規格部
４０に例示する。図１の例では、信号規格部４０は抵抗
４３及び４２からなる分圧器、スイッチ４４及び増幅器
４１を有している。信号規格部６０と同様に１０％測定
時に利得を１０倍に設定すれば、周波数変換器５２によ
るノイズの問題は解決可能である。
数段に更に信号規格部を設け、レンジ相対誤差校正の１
０％測定時に利得を×１０に設定すれば、ＳＮ比を改善
できることは明かである。その構成を図１の信号規格部
４０に例示する。図１の例では、信号規格部４０は抵抗
４３及び４２からなる分圧器、スイッチ４４及び増幅器
４１を有している。信号規格部６０と同様に１０％測定
時に利得を１０倍に設定すれば、周波数変換器５２によ
るノイズの問題は解決可能である。
【００３１】しかし、１００Ｈｚから１００ＭＨｚとい
う広帯域でｐｐｍオーダの校正不要の分圧器を作ること
はできない。そこで信号規格部４０の分圧比は、インピ
ーダンスレンジと同様に校正の対象とする。例えば１０
ｍＳレンジで１ｍＳ参照抵抗を測定する設定（１０％測
定）で、信号規格部４０を×１０と×１とに切り換え、
これに連動させて中間周波数段の信号規格部６０を×１
と×１０に切り換え測定すれば、Ａ−Ｄ変換の劣化の影
響なく、信号規格部４０の正確な利得比が求められる。
う広帯域でｐｐｍオーダの校正不要の分圧器を作ること
はできない。そこで信号規格部４０の分圧比は、インピ
ーダンスレンジと同様に校正の対象とする。例えば１０
ｍＳレンジで１ｍＳ参照抵抗を測定する設定（１０％測
定）で、信号規格部４０を×１０と×１とに切り換え、
これに連動させて中間周波数段の信号規格部６０を×１
と×１０に切り換え測定すれば、Ａ−Ｄ変換の劣化の影
響なく、信号規格部４０の正確な利得比が求められる。
【００３２】しかし、×１の利得では周波数変換器５２
で相変わらずＳ／Ｎ比の悪いままなので、この信号規格
部４０の校正に１００倍の測定時間を要する。しかし１
００倍の時間を要する校正が必要であっても、該信号規
格部４０には次の２つの効果がある。Ｎ個の測定レンジ
を持つインピーダンス測定装置の校正において、１０％
測定はＮ−１回必要である。これに対し、信号規格部４
０の校正に必要な１０％測定は１回でよいので、校正時
間の短縮が可能である。
で相変わらずＳ／Ｎ比の悪いままなので、この信号規格
部４０の校正に１００倍の測定時間を要する。しかし１
００倍の時間を要する校正が必要であっても、該信号規
格部４０には次の２つの効果がある。Ｎ個の測定レンジ
を持つインピーダンス測定装置の校正において、１０％
測定はＮ−１回必要である。これに対し、信号規格部４
０の校正に必要な１０％測定は１回でよいので、校正時
間の短縮が可能である。
【００３３】もう１つの効果は、広周波数帯域インピー
ダンス測定装置の周波数特性補正の必要性に由来する。
レンジ抵抗が複数、その値が広範囲にまたがる場合、そ
の寄生容量や周辺の切り換え回路のため、レンジ間の周
波数特性には大きな差がある。それ故に、周波数内挿補
間を前提にしても多くの校正周波数点を必要とする。こ
れに比べ、信号規格部４０は単純な回路で構成可能なの
で、周波数特性も平坦なものが得られる。信号規格部４
０の全周波数帯域を補間補正するに必要な校正周波数点
は、レンジに対するそれの１０分の１程度でよい。
ダンス測定装置の周波数特性補正の必要性に由来する。
レンジ抵抗が複数、その値が広範囲にまたがる場合、そ
の寄生容量や周辺の切り換え回路のため、レンジ間の周
波数特性には大きな差がある。それ故に、周波数内挿補
間を前提にしても多くの校正周波数点を必要とする。こ
れに比べ、信号規格部４０は単純な回路で構成可能なの
で、周波数特性も平坦なものが得られる。信号規格部４
０の全周波数帯域を補間補正するに必要な校正周波数点
は、レンジに対するそれの１０分の１程度でよい。
【００３４】以上、広帯域インピーダンス測定装置を例
に、１０％測定における問題を解決する実施例を示し
た。Ａ−Ｄ変換誤差問題を解消、ＳＮ比の確保に必要な
時間を減少させた。レンジ方向と周波数方向の組み合わ
せで２次元的に増加する校正時間を１次元未満に減少さ
せている。
に、１０％測定における問題を解決する実施例を示し
た。Ａ−Ｄ変換誤差問題を解消、ＳＮ比の確保に必要な
時間を減少させた。レンジ方向と周波数方向の組み合わ
せで２次元的に増加する校正時間を１次元未満に減少さ
せている。
【００３５】本発明では、レンジ間の相対誤差校正の前
か完了後に、測定端子１１と１２間に１つの校正用標準
器を接続し、適正レンジでこれを測定して絶対校正を行
うのであるが、この標準器に関する条件を最後に述べ
る。広周波数帯域インピーダンス測定装置の校正用標準
器としては抵抗、それもあるレンジでフルスケールを与
えるものが扱い易いことは明白である。しかし、抵抗に
限定されるものではない。いずれか１つのレンジが絶対
値校正されれば相対値校正機能によりすべてのレンジに
絶対値校正が及ぶわけであるから、周波数スイープしな
がらオートレンジングを行えば標準コンデンサも使用で
きる。
か完了後に、測定端子１１と１２間に１つの校正用標準
器を接続し、適正レンジでこれを測定して絶対校正を行
うのであるが、この標準器に関する条件を最後に述べ
る。広周波数帯域インピーダンス測定装置の校正用標準
器としては抵抗、それもあるレンジでフルスケールを与
えるものが扱い易いことは明白である。しかし、抵抗に
限定されるものではない。いずれか１つのレンジが絶対
値校正されれば相対値校正機能によりすべてのレンジに
絶対値校正が及ぶわけであるから、周波数スイープしな
がらオートレンジングを行えば標準コンデンサも使用で
きる。
【００３６】ただしこの場合、信号規格部４０及び６０
の利得切り換えをもっと細かく設定した方が、Ａ−Ｄ変
換部７０にフルスケールに近い電圧を常時入力できる可
能性が高くなり、有効である。以上に本発明の実施例を
示したが、例示の様式、配置、その他を限定するもので
なく、必要に応じて本発明の要旨を失うことなく構成の
変化も許容される。
の利得切り換えをもっと細かく設定した方が、Ａ−Ｄ変
換部７０にフルスケールに近い電圧を常時入力できる可
能性が高くなり、有効である。以上に本発明の実施例を
示したが、例示の様式、配置、その他を限定するもので
なく、必要に応じて本発明の要旨を失うことなく構成の
変化も許容される。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、広
いインピーダンス範囲を複数レンジで受け持つ構成のイ
ンピーダンス測定装置を、１つのインピーダンス標準で
簡単迅速に校正できる。広周波数帯域のインピーダンス
測定装置に関してさらに有効で、校正用標準の種類も抵
抗、コンデンサいずれかに限定されない。さらに、製造
出荷時に迅速な校正あるいは調整が可能なだけでなく、
装置の使用者が、自身の所有する標準器を基準に装置を
校正し直すことも容易である。また、複数標準器を用い
ることによるレンジ間の測定値跳躍の問題が生じたり、
測定値のトレーサビリティが不明瞭になったりすること
もなく、実用に供して有益である。
いインピーダンス範囲を複数レンジで受け持つ構成のイ
ンピーダンス測定装置を、１つのインピーダンス標準で
簡単迅速に校正できる。広周波数帯域のインピーダンス
測定装置に関してさらに有効で、校正用標準の種類も抵
抗、コンデンサいずれかに限定されない。さらに、製造
出荷時に迅速な校正あるいは調整が可能なだけでなく、
装置の使用者が、自身の所有する標準器を基準に装置を
校正し直すことも容易である。また、複数標準器を用い
ることによるレンジ間の測定値跳躍の問題が生じたり、
測定値のトレーサビリティが不明瞭になったりすること
もなく、実用に供して有益である。
【図１】本発明の第３の実施例を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施例を示す図である。
【図４】従来技術の例を示す図である。
１０：測定対象 １１：測定端子 １２：測定端子 ２０：参照抵抗部 ２１：抵抗 ２２：抵抗 ２３：スイッチ ２４：スイッチ ３０：電流−電圧変換部 ３１：増幅器 ３２：第１レンジ抵抗 ３３：第２レンジ抵抗 ３４：第３レンジ抵抗 ３５：スイッチ ４０：信号規格部 ４１：増幅器 ４２：抵抗 ４３：抵抗 ４４：スイッチ ５１：測定信号源 ５２：周波数変換器 ５３：ローカル信号 ６０：信号規格部 ６１：変圧器 ６２：増幅器 ６３：スイッチ ７０：Ａ−Ｄ変換部 ７１：スイッチ
Claims (10)
- 【請求項１】複数の測定レンジを持つインピーダンス測
定装置において、 選択スイッチ及び１個以上の参照インピーダンスを有
し、前記参照インピーダンスを前記選択スイッチが選択
的に切り換える参照インピーダンス手段と、 測定対象および前記参照インピーダンスを選択的に切り
換えてインピーダンス測定手段に接続するための切換手
段と、を有することを特徴とするインピーダンス測定装
置。 - 【請求項２】測定対象の電流を測定する系に挿入された
少なくとも１つの信号規格手段をさらに有することを特
徴とする請求項１記載のインピーダンス測定装置。 - 【請求項３】測定周波数を中間周波数に変換して測定対
象の電圧と電流を測定し、所望のインピーダンス値を求
めるインピーダンス測定装置において、 選択スイッチ及び１個以上の参照インピーダンスを有
し、前記参照インピーダンスを前記選択スイッチが選択
的に切り換える参照インピーダンス手段と、 測定対象および前記参照インピーダンスを選択的に切り
換えてインピーダンス測定手段に接続するための切換手
段と、 測定対象の電流を測定する系の中間周波数段に備えられ
た信号規格手段と、を有することを特徴とするインピー
ダンス測定装置。 - 【請求項４】測定対象の電流を測定する系の測定信号周
波数段に備えられた信号規格手段をさらに有することを
特徴とする請求項３記載のインピーダンス測定装置。 - 【請求項５】前記信号規格手段が、複数の抵抗、切換手
段及び増幅手段を有し、前記信号規格手段の利得を、前
記切換手段によって前記抵抗を選択的に切り換えること
によって変えることを特徴とする請求項２、請求項３ま
たは請求項４記載のインピーダンス測定装置。 - 【請求項６】前記信号規格手段が、変圧器、切換手段及
び増幅手段を有し、前記信号規格手段の利得を、前記切
換手段によって前記抵抗を選択的に切り換えることによ
って変えることを特徴とする請求項２、請求項３または
請求項４記載のインピーダンス測定装置。 - 【請求項７】前記参照インピーダンスが抵抗であること
を特徴とする請求項１、請求項２、請求項３または請求
項４記載のインピーダンス測定装置。 - 【請求項８】１つの参照インピーダンスを１つの測定レ
ンジで値付けし、前記値付けされた参照インピーダンス
を他の測定レンジで測定して測定レンジ間の相対誤差を
求めることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項
３、請求項４または請求項７記載のインピーダンス測定
装置。 - 【請求項９】１つの参照インピーダンスを１つの測定レ
ンジで値付けし、前記値付けされた参照インピーダンス
を他の測定レンジで測定して測定レンジ間の相対誤差を
求めるときに、前記信号規格手段の入力レベルの大きさ
に応じて前記信号規格手段の利得を切り換え、前記信号
規格手段の出力レベルを規格化することを特徴とする請
求項２、請求項３、または請求項４記載のインピーダン
ス測定装置。 - 【請求項１０】参照インピーダンスを測定して測定レン
ジ間の相対誤差を求めるスッテプと、 １つのインピーダンス標準器を測定して１つのレンジを
校正するステップと、 前記校正されたレンジに基づいて他のレンジを校正する
ステップと、を備えて成るインピーダンス測定装置の校
正方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09683896A JP3851375B2 (ja) | 1996-04-18 | 1996-04-18 | インピーダンス測定装置 |
| US08/826,960 US5886529A (en) | 1996-04-18 | 1997-04-09 | Impedance measuring device |
| EP97302511A EP0802420B1 (en) | 1996-04-18 | 1997-04-11 | Impedance measuring apparatus |
| DE69718700T DE69718700T2 (de) | 1996-04-18 | 1997-04-11 | Impedanzmesseinrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09683896A JP3851375B2 (ja) | 1996-04-18 | 1996-04-18 | インピーダンス測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09281163A true JPH09281163A (ja) | 1997-10-31 |
| JP3851375B2 JP3851375B2 (ja) | 2006-11-29 |
Family
ID=14175674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09683896A Expired - Fee Related JP3851375B2 (ja) | 1996-04-18 | 1996-04-18 | インピーダンス測定装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5886529A (ja) |
| EP (1) | EP0802420B1 (ja) |
| JP (1) | JP3851375B2 (ja) |
| DE (1) | DE69718700T2 (ja) |
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