インピーダンス測定装置
【課題】測定時間の短縮および装置コストの低減を実現する。
【解決手段】演算制御部９は、測定対象体１１のインピーダンスＺｍの算出に先立ち、処理系回路６に電圧信号Ｓ４を入力してデータＤ１への変換処理を実行させ、処理系回路７に電圧信号Ｓ４，Ｓ６を入力してデータＤ３，Ｄ２への変換処理を実行させ、処理系回路６から出力されるデータＤ１と処理系回路７から出力されるデータＤ２とに基づいて第１のインピーダンスを算出し、処理系回路７から出力されるデータＤ３，Ｄ２に基づいて第２のインピーダンスを算出し、処理系回路６，７から出力されるデータＤ１，Ｄ２に基づいて測定対象体１１のインピーダンスＺｍを算出した際に処理系回路６，７間の利得差および位相差に起因してインピーダンスＺｍに発生する誤差の補正用の絶対値用補正値Ｚｅおよび位相角用補正値θｅを第１および第２のインピーダンスに基づいて算出する。
【解決手段】演算制御部９は、測定対象体１１のインピーダンスＺｍの算出に先立ち、処理系回路６に電圧信号Ｓ４を入力してデータＤ１への変換処理を実行させ、処理系回路７に電圧信号Ｓ４，Ｓ６を入力してデータＤ３，Ｄ２への変換処理を実行させ、処理系回路６から出力されるデータＤ１と処理系回路７から出力されるデータＤ２とに基づいて第１のインピーダンスを算出し、処理系回路７から出力されるデータＤ３，Ｄ２に基づいて第２のインピーダンスを算出し、処理系回路６，７から出力されるデータＤ１，Ｄ２に基づいて測定対象体１１のインピーダンスＺｍを算出した際に処理系回路６，７間の利得差および位相差に起因してインピーダンスＺｍに発生する誤差の補正用の絶対値用補正値Ｚｅおよび位相角用補正値θｅを第１および第２のインピーダンスに基づいて算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象体に流れる試験用電流と、この試験用電流が流れることに起因して測定対象体の両端間に発生する電圧とを２つの処理系で測定して、その測定値に基づいて測定対象体のインピーダンスを算出するインピーダンス測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のインピーダンス測定装置として、特開昭６２−２０４１６６号公報に開示されたインピーダンス測定装置が知られている。このインピーダンス測定装置は、４個の位相検波器（第１〜第４の位相検波器）と、２つの交流信号を選択的に切り替えて位相検波器の一方の入力端子に導入するスイッチと、スイッチの切り替え動作に連動して所望位相をもつ位相信号を位相検波器の他方の入力端子に印加する可変位相信号発生器と、位相検波器の出力端子にそれぞれ接続されたアナログ／ディジタル変換器と、アナログ／ディジタル変換器の出力端子に接続されて計算および平均化処理を行う処理手段とを備えている。つまり、このインピーダンス測定装置には、位相検波器およびアナログ／ディジタル変換器で構成される処理系が４系統（４チャンネル）設けられている。
【０００３】
このインピーダンス測定装置では、高速測定モードにおいては、２つの位相検波器（第１および第２の位相検波器）のうちの一方の位相検波器（例えば第１の位相検波器）および他の２つの位相検波器（第３および第４の位相検波器）のうちの一方の位相検波器（例えば第３の位相検波器）に基準位相信号がそれぞれ入力され、かつ２つの位相検波器（第１および第２の位相検波器）のうちの他方の位相検波器（例えば第２の位相検波器）および他の２つの位相検波器（第３および第４の位相検波器）のうちの他方の位相検波器（例えば第４の位相検波器）とに基準位相信号に対して９０度位相の異なる位相信号がそれぞれ入力されている。また、２つの位相検波器（第１および第２の位相検波器）には、スイッチを介して電圧を示す交流信号がそれぞれ与えられ、かつ他の２つの位相検波器（第３および第４の位相検波器）には、電流を示す交流信号がそれぞれ与えられている。これにより、基準位相信号に対して同位相の電圧および電流に関する２つの信号と、基準位相信号に対して９０度位相の異なる電圧および電流に関する２つの信号とが各処理系において同時に求められ、これら４つの信号に基づいて処理手段がインピーダンスを算出する。この高速測定モードによれば、上記の４つの信号が各処理系での並列処理によって求められるため、高速なインピーダンス測定が可能となっている。
【０００４】
一方、高精度測定モードにおいては、スイッチの切り替えと、各位相検波器に入力する位相信号の位相の切り替えとが行われて、上記の４つの信号を直列処理してそれぞれ出力する動作を各処理系が並列して実行するため、合計１６の信号が各処理系から処理手段に出力される。処理手段は、同じ処理系から出力される４つの信号に基づいてインピーダンスを算出する処理を実行することによって４つのインピーダンスを算出し、さらに、４つのインピーダンスの平均値を算出して、最終的なインピーダンスとする。この高精度測定モードによれば、この平均化処理によって、Ｓ／Ｎ比が向上し、より高精度測定が実現される。
【特許文献１】特開昭６２−２０４１６６号公報（第２−３頁、第１−３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記のインピーダンス測定装置には、以下の問題点がある。すなわち、このインピーダンス測定装置では、１つの測定対象体についてのインピーダンスを高精度で測定する都度、４つの処理系においてそれぞれ直列処理して４つの信号を出力する必要があるため、インピーダンスの測定に要する時間が長くなるという問題点がある。
【０００６】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、測定時間の短縮を実現し得るインピーダンス測定装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成すべく請求項１記載のインピーダンス測定装置は、測定対象体に流れる試験用電流の電流値に比例して変化する第１電圧信号を第１ディジタルデータに変換して出力する処理を実行する第１処理系と、前記試験用電流が流れることに起因して前記測定対象体の両端間に発生する電圧の電圧値に比例して変化する第２電圧信号を入力したときには第２ディジタルデータに変換して出力すると共に前記第１電圧信号を入力したときには第３ディジタルデータに変換して出力する処理を実行する第２処理系と、前記第１処理系による前記第１ディジタルデータへの変換処理と前記第２処理系による前記第２ディジタルデータへの変換処理とが並列的に実行されている状態において当該各処理系から出力される前記第１ディジタルデータと前記第２ディジタルデータとに基づいて前記測定対象体のインピーダンスを算出する演算制御部とを備えたインピーダンス測定装置であって、前記演算制御部は、前記測定対象体のインピーダンスの算出に先立ち、前記第１処理系に対して前記第１電圧信号を入力して前記第１ディジタルデータへの変換処理を実行させ、かつ前記第２処理系に対して前記第１電圧信号を入力して前記第３ディジタルデータへの変換処理を実行させると共に前記第２電圧信号を入力して前記第２ディジタルデータへの変換処理を実行させ、前記第１処理系から出力される前記第１ディジタルデータと前記第２処理系から出力される前記第２ディジタルデータとに基づいて第１のインピーダンスを算出すると共に、当該第２処理系から出力される前記第３ディジタルデータと前記第２ディジタルデータとに基づいて第２のインピーダンスを算出し、前記第１処理系から出力される第１ディジタルデータと前記第２処理系から出力される第２ディジタルデータとに基づいて前記測定対象体のインピーダンスを算出した際に前記各処理系間に存在する利得差および位相差のうちの少なくとも一方に起因して当該算出したインピーダンスに発生する誤差を補正するための補正値を、前記第１のインピーダンスおよび前記第２のインピーダンスに基づいて算出する。
【０００８】
請求項２記載のインピーダンス測定装置は、測定対象体に流れる試験用電流の電流値に比例して変化する第１電圧信号を入力したときには第１ディジタルデータに変換して出力すると共に当該試験用電流が流れることに起因して当該測定対象体の両端間に発生する電圧の電圧値に比例して変化する第２電圧信号を入力したときには第４ディジタルデータに変換して出力する処理を実行する第１処理系と、前記第２電圧信号を第２ディジタルデータに変換して出力する処理を実行する第２処理系と、前記第１処理系による前記第１ディジタルデータへの変換処理と前記第２処理系による前記第２ディジタルデータへの変換処理とが並列的に実行されている状態において当該各処理系から出力される前記第１ディジタルデータと前記第２ディジタルデータとに基づいて前記測定対象体のインピーダンスを算出する演算制御部とを備えたインピーダンス測定装置であって、前記演算制御部は、前記測定対象体のインピーダンスの算出に先立ち、前記第１処理系に対して前記第１電圧信号を入力して前記第１ディジタルデータへの変換処理を実行させると共に前記第２電圧信号を入力して前記第４ディジタルデータへの変換処理を実行させ、かつ前記第２処理系に対して前記第２電圧信号を入力して前記第２ディジタルデータへの変換処理を実行させ、前記第１処理系から出力される前記第１ディジタルデータと前記第２処理系から出力される前記第２ディジタルデータとに基づいて第１のインピーダンスを算出すると共に、当該第１処理系から出力される前記第１ディジタルデータと前記第４ディジタルデータとに基づいて第２のインピーダンスを算出し、前記第１処理系から出力される第１ディジタルデータと前記第２処理系から出力される第２ディジタルデータとに基づいて前記測定対象体のインピーダンスを算出した際に前記各処理系間に存在する利得差および位相差のうちの少なくとも一方に起因して当該算出したインピーダンスに発生する誤差を補正するための補正値を、前記第１のインピーダンスおよび前記第２のインピーダンスに基づいて算出する。
【０００９】
請求項３記載のインピーダンス測定装置は、請求項１または２記載のインピーダンス測定装置において、前記試験用電流が交流電流のときに、前記演算制御部は、前記第１のインピーダンスの絶対値を前記第２のインピーダンスの絶対値で除算して、前記算出したインピーダンスの絶対値に発生する誤差を補正するための絶対値用補正値を前記補正値として算出すると共に、前記第１のインピーダンスの位相角から前記第２のインピーダンスの位相角を減算して、前記算出したインピーダンスの位相角に発生する誤差を補正するための位相角用補正値を前記補正値として算出する。
【００１０】
請求項４記載のインピーダンス測定装置は、請求項１または２記載のインピーダンス測定装置において、前記試験用電流が直流電流のときに、前記演算制御部は、前記第１のインピーダンスの絶対値を前記第２のインピーダンスの絶対値で除算して、前記算出したインピーダンスの絶対値に発生する誤差を補正するための絶対値用補正値を前記補正値として算出する。
【００１１】
請求項５記載のインピーダンス測定装置は、測定対象体に流れる試験用電流の電流値に比例して変化する第１電圧信号を入力したときには第１ディジタルデータに変換して出力すると共に当該試験用電流が流れることに起因して当該測定対象体の両端間に発生する電圧の電圧値に比例して変化する第２電圧信号を入力したときには第４ディジタルデータに変換して出力する処理を実行する第１処理系と、前記第２電圧信号を入力したときには第２ディジタルデータに変換して出力すると共に前記第１電圧信号を入力したときには第３ディジタルデータに変換して出力する処理を実行する第２処理系と、前記第１処理系による前記第１ディジタルデータへの変換処理と前記第２処理系による前記第２ディジタルデータへの変換処理とが並列的に実行されている状態において当該各処理系から出力される前記第１ディジタルデータと前記第２ディジタルデータとに基づいて前記測定対象体のインピーダンスを算出する演算制御部とを備えたインピーダンス測定装置であって、前記演算制御部は、前記測定対象体のインピーダンスの算出に先立ち、前記各処理系に対して前記第１電圧信号および前記第２電圧信号を交互に入力して前記第１ディジタルデータ、前記第２ディジタルデータ、前記第３ディジタルデータおよび前記第４ディジタルデータへの変換処理をそれぞれ実行させ、前記第１処理系から出力される前記第１ディジタルデータと前記第２処理系から出力される前記第２ディジタルデータとに基づいて第３のインピーダンスを算出すると共に、前記第１処理系から出力される前記第４ディジタルデータと前記第２処理系から出力される前記第３ディジタルデータとに基づいて第４のインピーダンスを算出して、当該第３のインピーダンスおよび第４のインピーダンスの平均インピーダンスを算出し、前記第１処理系から出力される第１ディジタルデータと前記第２処理系から出力される第２ディジタルデータとに基づいて前記測定対象体のインピーダンスを算出した際に前記各処理系間に存在する利得差および位相差のうちの少なくとも一方に起因して当該算出したインピーダンスに発生する誤差を補正するための補正値を、前記平均インピーダンスおよび前記第３のインピーダンスに基づいて算出する。
【００１２】
請求項６記載のインピーダンス測定装置は、請求項５記載のインピーダンス測定装置において、前記試験用電流が交流電流のときに、前記演算制御部は、前記第３のインピーダンスの絶対値を前記平均インピーダンスの絶対値で除算して、前記算出したインピーダンスの絶対値に発生する誤差を補正するための絶対値用補正値を前記補正値として算出すると共に、前記第３のインピーダンスの位相角から前記平均インピーダンスの位相角を減算して、前記算出したインピーダンスの位相角に発生する誤差を補正するための位相角用補正値を前記補正値として算出する。
【００１３】
請求項７記載のインピーダンス測定装置は、請求項５記載のインピーダンス測定装置において、前記試験用電流が直流電流のときに、前記演算制御部は、前記第３のインピーダンスの絶対値を前記平均インピーダンスの絶対値で除算して、前記算出したインピーダンスの絶対値に発生する誤差を補正するための絶対値用補正値を前記補正値として算出する。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載のインピーダンス測定装置では、測定対象体のインピーダンスの算出に先立ち、演算制御部が、第１処理系に対して第１電圧信号を入力して第１ディジタルデータへの変換処理を実行させ、かつ第２処理系に対して第１電圧信号を入力して第３ディジタルデータへの変換処理を実行させると共に第２電圧信号を入力して第２ディジタルデータへの変換処理を実行させ、第１処理系から出力される第１ディジタルデータと第２処理系から出力される第２ディジタルデータとに基づいて第１のインピーダンスを算出すると共に、第２処理系から出力される第３および第２ディジタルデータに基づいて第２のインピーダンスを算出し、第１および第２のインピーダンスに基づいて補正値を算出する。
【００１５】
また、請求項２記載のインピーダンス測定装置では、測定対象体のインピーダンスの算出に先立ち、演算制御部が、第１処理系に対して第１電圧信号を入力して第１ディジタルデータへの変換処理を実行させると共に第２電圧信号を入力して第４ディジタルデータへの変換処理を実行させ、かつ第２処理系に対して第２電圧信号を入力して第２ディジタルデータへの変換処理を実行させ、第１処理系から出力される第１ディジタルデータと第２処理系から出力される第２ディジタルデータとに基づいて第１のインピーダンスを算出すると共に、第１処理系から出力される第１および第４ディジタルデータに基づいて第２のインピーダンスを算出し、第１および第２のインピーダンスに基づいて補正値を算出する。
【００１６】
具体的には、上記の各インピーダンス測定装置では、演算制御部が、試験用電流が交流電流のときには、第１のインピーダンスの絶対値を第２のインピーダンスの絶対値で除算して絶対値用補正値を補正値として算出すると共に、第１のインピーダンスの位相角から第２のインピーダンスの位相角を減算して位相角用補正値を補正値として算出する。また、試験用電流が直流電流のときには、第１のインピーダンスの絶対値を第２のインピーダンスの絶対値で除算して絶対値用補正値を補正値として算出する。
【００１７】
また、請求項５記載のインピーダンス測定装置では、測定対象体のインピーダンスの算出に先立ち、演算制御部が、第１処理系および第２処理系に対して第１電圧信号および第２電圧信号を交互に入力して第１ディジタルデータ、第２ディジタルデータ、第３ディジタルデータおよび第４ディジタルデータへの変換処理をそれぞれ実行させ、第１処理系から出力される第１ディジタルデータおよび第２処理系から出力される第２ディジタルデータに基づいて第３のインピーダンスを算出すると共に、第１処理系から出力される第４ディジタルデータおよび第２処理系から出力される第３ディジタルデータに基づいて第４のインピーダンスを算出して、第３のインピーダンスおよび第４のインピーダンスの平均インピーダンスを算出し、平均インピーダンスおよび第３のインピーダンスに基づいて補正値を算出する。
【００１８】
具体的には、このインピーダンス測定装置では、演算制御部が、試験用電流が交流電流のときには、第３のインピーダンスの絶対値を平均インピーダンスの絶対値で除算して絶対値用補正値を補正値として算出すると共に、第３のインピーダンスの位相角から平均インピーダンスの位相角を減算して位相角用補正値を補正値として算出する。また、試験用電流が直流電流のときには、第３のインピーダンスの絶対値を平均インピーダンスの絶対値で除算して絶対値用補正値を補正値として算出する。
【００１９】
したがって、これらのインピーダンス測定装置によれば、その後に測定対象体のインピーダンスを算出する際に、試験用電流が交流電流のときには、第１処理系および第２処理系を並列的に作動させて得られた各ディジタルデータと、絶対値用補正値および位相角用補正値とに基づいて、一方、試験用電流が直流電流のときには、第１処理系および第２処理系を並列的に作動させて得られた各ディジタルデータと、絶対値用補正値とに基づいて、測定対象体のインピーダンスを算出することができるため、インピーダンスを高速に算出することができる。また、算出したインピーダンスには、第１処理系の利得および位相遅れ、第２処理系の利得および位相遅れのいずれも含まれていないため、両処理系間での利得や位相遅れの相違の影響を受けることなく、インピーダンスを正確に算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して、本発明に係るインピーダンス測定装置の最良の形態について説明する。
【００２１】
インピーダンス測定装置１（以下、「測定装置１」ともいう）は、図１に示すように、信号源２、電流検出系回路３、電圧検出系回路４、切換部５、第１および第２の処理系回路（本発明における処理系）６，７、記憶部８、演算制御部９および出力部１０を備えて、測定対象体１１のインピーダンスＺｍを測定可能に構成されている。なお、本例では、以下において、インピーダンスは、極座標形式（絶対値（Ｚ）と位相角（θ））で表すものとする。
【００２２】
信号源２は、演算制御部９からトリガ信号Ｓ１を入力したときに、その立ち上がりに同期して試験用信号Ｓ２の生成および出力を開始する。本例では、信号源２は、一例として交流信号（具体的には正弦波信号）としての試験用信号Ｓ２を所定の周期（数周期）だけ生成する。また、信号源２で生成された試験用信号Ｓ２は、プローブ１２ａを介して測定対象体１１に供給される。
【００２３】
電流検出系回路３は、電流検出部２１および増幅部２２を備えている。この場合、電流検出部２１は、試験用信号Ｓ２の印加に起因して測定対象体１１に流れる電流（本発明における試験用電流）Ｉ１を、プローブ１２ｂを介して入力して、この電流Ｉ１の電流値に比例して振幅が変化する電圧信号Ｓ３を出力する。増幅部２２は、電圧信号Ｓ３を予め設定された利得で増幅して、電圧信号Ｓ４（本発明における第１電圧信号）として出力する。一方、電圧検出系回路４は、電圧検出部２３および増幅部２４を備えている。この場合、電圧検出部２３は、電流Ｉ１が流れることに起因して測定対象体１１の両端間に発生する電圧Ｖ１を一対のプローブ１３ａ，１３ｂを介して入力して、この電圧Ｖ１の電圧値に比例して振幅が変化する電圧信号Ｓ５を出力する。増幅部２４は、電圧信号Ｓ５を予め設定された利得で増幅して、電圧信号Ｓ６（本発明における第２電圧信号）として出力する。
【００２４】
切換部５は、切換スイッチ（半導体スイッチやリレーなど）で構成されて、電圧信号Ｓ４および電圧信号Ｓ６を入力すると共に、演算制御部９の制御下でこれらのうちの一方を選択して出力する。具体的には、切換部５は、演算制御部９から出力される制御信号Ｓ７がＬｏｗレベルのときには電圧信号Ｓ６を選択して出力し、Ｈｉｇｈレベルのときには電圧信号Ｓ４を選択して出力する。
【００２５】
第１の処理系回路６（以下、単に「処理系回路６」ともいう）は、増幅部２５、フィルタ部２６およびＡ／Ｄ変換部２７を備え、電流検出系回路３から出力されたアナログ信号である電圧信号Ｓ４の振幅を示すディジタルデータ（本発明における第１ディジタルデータ）Ｄ１を出力する変換処理を実行する。具体的には、増幅部２５は、電流検出系回路３から出力された電圧信号Ｓ４を予め設定された利得で増幅して、電圧信号Ｓ８として出力する。フィルタ部２６は、一例として低域通過型フィルタで構成されて、電圧信号Ｓ８に含まれているノイズ成分（高周波成分）を除去して電圧信号Ｓ９として出力する。Ａ／Ｄ変換部２７は、不図示のサンプリング信号生成部からサンプリング信号の供給を受けて所定の周期で電圧信号Ｓ９をサンプリングして、その振幅を示すディジタルデータＤ１を出力する。この構成により、処理系回路６は、電流検出系回路３で検出された電流Ｉ１の電流値を示すディジタルデータＤ１を出力する。
【００２６】
一方、第２の処理系回路７（以下、単に「処理系回路７」ともいう）は、増幅部２８、フィルタ部２９およびＡ／Ｄ変換部３０を備え、切換部５から出力されたアナログ信号である電圧信号Ｓ６の振幅を示すディジタルデータＤ２（本発明における第２ディジタルデータ）または切換部５から出力された電圧信号Ｓ４の振幅を示すディジタルデータＤ３（本発明における第３ディジタルデータ）を出力する変換処理を実行する。具体的には、増幅部２８は、切換部５から出力された電圧信号（電圧信号Ｓ４または電圧信号Ｓ６）を予め設定された利得で増幅して、電圧信号Ｓ１０として出力する。フィルタ部２９は、一例として低域通過型フィルタで構成されて、電圧信号Ｓ１０に含まれているノイズ成分（高周波成分）を除去して電圧信号Ｓ１１として出力する。Ａ／Ｄ変換部３０は、不図示のサンプリング信号生成部からサンプリング信号の供給を受けて、Ａ／Ｄ変換部２７と同じ周期で電圧信号Ｓ１１をサンプリングして、その振幅を示すディジタルデータを出力する。この構成により、処理系回路７は、切換部５から電圧信号Ｓ６が出力されているときには、電圧検出系回路４で検出された電圧Ｖ１の電圧値を示すディジタルデータＤ２を出力し、切換部５から電圧信号Ｓ４が出力されているときには、電流検出系回路３で検出された電流Ｉ１の電流値を示すディジタルデータＤ３を出力する。
【００２７】
記憶部８は、一例として、演算制御部９用の動作プログラムが予め記憶されたＲＯＭ、および演算制御部９のワーキングメモリとして使用されるＲＡＭを備えている。演算制御部９は、一例としてＣＰＵで構成されている。また、演算制御部９は、記憶部８に記憶されている動作プログラムに従って作動して、トリガ信号Ｓ１および制御信号Ｓ７を出力して信号源２および切換部５に対する制御処理を実行すると共に、各ディジタルデータＤ１，Ｄ２，Ｄ３に基づく測定対象体１１のインピーダンス算出のための補正値算出処理を実行する。また、演算制御部９は、各ディジタルデータＤ１，Ｄ２、および補正値算出処理で算出した補正値に基づいて、測定対象体１１のインピーダンスＺｍを算出するインピーダンス算出処理を実行する。また、演算制御部９は、インピーダンス算出処理で算出した測定対象体１１のインピーダンスＺｍを出力部１０に出力する。
【００２８】
出力部１０は、一例として表示装置で構成されて、演算制御部９から入力したインピーダンスＺｍを画面に表示する。なお、出力部１０は、表示装置に限定されず、印字装置や送信装置やインターフェース回路で構成して、インピーダンスＺｍを印字装置で用紙に印刷したり、送信装置で伝送路を介して外部機器に送信したり、インターフェース回路に接続された記録媒体（例えば、外部記憶装置）に記憶することもできる。
【００２９】
次に、測定装置１の動作について説明する。なお、発明の理解を容易にするため、本例では、前段回路としての電流検出系回路３および電圧検出系回路４は理想的に調整されていて、各回路の利得および位相遅れは等しいものとする。一方、後段回路としての処理系回路６および処理系回路７は、それぞれの利得および位相遅れを等しくするために、回路構成が同一に構成されているものの、回路部品の特性のばらつき等に起因して、両処理系回路６，７の利得および両処理系回路６，７の位相遅れにはそれぞれ僅かな相違がある。つまり、両処理系回路６，７間には、わずかな利得差およびわずかな位相遅れの差（本発明における位相差）が存在している。このため、この測定装置１では、後述するように、その相違が存在したとしても、絶対値用補正値Ｚｅおよび位相角用補正値θｅで補正することでインピーダンスを正確に測定することが可能となっている。なお、処理系回路７の利得がＡで位相遅れがαであるものとし、処理系回路６の利得がＢで位相遅れがβであるものとする。
【００３０】
測定対象体１１に各プローブ１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂが接続された状態において、測定装置１の電源が投入されると、電流検出系回路３、電圧検出系回路４、および各処理系回路６，７が動作を開始する。一方、演算制御部９は、まず、記憶部８に後述する各補正値Ｚｅ，θｅが記憶されているか否かを判別して、記憶されていないときには補正値算出処理を実行し、記憶されているときにはインピーダンス算出処理を実行する。
【００３１】
この補正値算出処理では、演算制御部９は、まず、図２に示すように、制御信号Ｓ７をＬｏｗレベルに制御することにより、電圧信号Ｓ６を選択して出力可能な状態に切換部５を切り換える。次いで、演算制御部９は、トリガ信号Ｓ１を信号源２に対して出力して、所定周期分の試験用信号Ｓ２の生成および出力を開始させる。これにより、期間Ｔ１において、測定対象体１１に電流Ｉ１が流れると共に、その両端間に電圧Ｖ１が発生する。このため、電流検出系回路３は、電流Ｉ１を検出して電圧信号Ｓ４を出力し、また電圧検出系回路４は、電流検出系回路３と並列的に作動して、電圧Ｖ１を検出して電圧信号Ｓ６を出力する。また、各処理系回路６，７も、電圧信号Ｓ４および電圧信号Ｓ６に対する変換処理をそれぞれ並列的に実行することにより、処理系回路６が電圧信号Ｓ４に基づいて電流Ｉ１の電流値を示すディジタルデータＤ１を出力し、処理系回路７が電圧信号Ｓ６に基づいて電圧Ｖ１の電圧値を示すディジタルデータＤ２を出力する。また、演算制御部９は、期間Ｔ１の期末において、所定周期分の各ディジタルデータＤ１，Ｄ２を入力して記憶部８に記憶させる。
【００３２】
続いて、演算制御部９は、図２に示すように、制御信号Ｓ７をＨｉｇｈレベルに制御することにより、電圧信号Ｓ４を選択して出力可能な状態に切換部５を切り換えた後に、トリガ信号Ｓ１を信号源２に対して再度出力して、所定周期分の試験用信号Ｓ２の生成を再度開始させる。この場合も、上述した期間Ｔ１のときと同様にして、期間Ｔ２において、電流検出系回路３が電流Ｉ１を検出して電圧信号Ｓ４を出力し、処理系回路６が電圧信号Ｓ４に基づいて電流Ｉ１の電流値を示すディジタルデータＤ１を出力する。また、電圧検出系回路４が電流検出系回路３と並列的に作動して、電圧Ｖ１を検出して電圧信号Ｓ６を出力する。一方、処理系回路７は、処理系回路６と並列的に作動して、電圧信号Ｓ４に基づいて電流Ｉ１の電流値を示すディジタルデータＤ３を出力する変換処理を実行する。なお、処理系回路６も電圧信号Ｓ４の変換処理を実行しているが、変換処理後のディジタルデータＤ１については使用しないため、図２には図示しないものとする。演算制御部９は、期間Ｔ２の期末において、所定周期分の各ディジタルデータＤ１，Ｄ３のうちのディジタルデータＤ３を入力して記憶部８に記憶させる。また、演算制御部９は、期間Ｔ２の終了時に制御信号Ｓ７をＬｏｗレベルに制御することにより、電圧信号Ｓ６を選択して出力可能な状態に切換部５を再度切り換える。
【００３３】
次いで、演算制御部９は、記憶部８に記憶されている各ディジタルデータＤ１，Ｄ２，Ｄ３に基づいて、測定対象体１１のインピーダンスＺｍを算出する際に用いる各補正値Ｚｅ，θｅを算出するための算出処理を期間Ｔ３において実行する。この場合、電流検出系回路３および電圧検出系回路４は上記したように理想的な状態（両回路での利得や位相遅れが同じ状態）に調整されているため、電流検出系回路３から出力される電圧信号Ｓ４は、電流Ｉ１の振幅を示す電圧信号（Ｉ×ｓｉｎ（ω×ｔ＋θｉ））であり、電圧検出系回路４から出力される電圧信号Ｓ６は、電圧Ｖ１の振幅を示す電圧信号（Ｖ×ｓｉｎ（ω×ｔ＋θｖ））である。ここで、θｉは試験用信号Ｓ２を基準とした電圧信号Ｓ４についての位相差を示し、θｖは試験用信号Ｓ２を基準とした電圧信号Ｓ６についての位相差を示すものとする。したがって、処理系回路６が電圧信号Ｓ４を変換処理して出力するディジタルデータＤ１は、電流Ｉ１の波形を示す最初のデータであって、Ｂ×Ｉ×ｓｉｎ（ω×ｔ＋θｉ＋β）（＝Ｉｆ）で現される。また、処理系回路７が電圧信号Ｓ６を変換処理して出力するディジタルデータＤ２は、電圧Ｖ１の波形を示す最初のデータであって、Ａ×Ｖ×ｓｉｎ（ω×ｔ＋θｖ＋α）（＝Ｖｆ）で現され、同じく処理系回路７が電圧信号Ｓ４を変換処理して出力するディジタルデータＤ３は、電流Ｉ１の波形を示す２番目のデータであって、Ａ×Ｉ×ｓｉｎ（ω×ｔ＋θｉ＋α）（＝Ｉｓ）で現される。
【００３４】
この算出処理では、演算制御部９は、まず、データＶｆをデータＩｆで除算することにより、第１のインピーダンスＺ１を算出する。この場合、第１のインピーダンスＺ１は、その絶対値が（Ａ／Ｂ）×Ｚで、その位相角が（θｖ＋α−（θｉ＋β））となる。ここで、ＺはＶ／Ｉを示す（以下においても同様）。次いで、演算制御部９は、データＶｆをデータＩｓで除算することにより、第２のインピーダンスＺ２を算出する。この場合、第２のインピーダンスＺ２は、その絶対値が（Ａ／Ａ）×Ｚで、その位相角が（θｖ＋α−（θｉ＋α））となる。続いて、演算制御部９は、第１のインピーダンスＺ１を第２のインピーダンスＺ２で除算することにより、各ディジタルデータＤ１，Ｄ２に基づいて算出された第１のインピーダンスＺ１の絶対値および位相角に発生する各誤差（絶対値誤差および位相角誤差）を補正するための絶対値用補正値Ｚｅおよび位相角用補正値θｅを算出する。この場合、絶対値用補正値Ｚｅは、（Ａ／Ｂ）×Ｚ／（（Ａ／Ａ）×Ｚ）＝Ａ／Ｂとして算出され、位相角用補正値θｅは、θｖ＋α−（θｉ＋β）−（θｖ＋α−（θｉ＋α））＝α−βとして算出される。演算制御部９は、算出した絶対値用補正値Ｚｅ（＝Ａ／Ｂ）および位相角用補正値θｅ（＝α−β）を記憶部８に記憶させて、この算出処理を完了する。これにより、補正値算出処理も完了する。
【００３５】
この後、測定装置１では、各プローブ１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂに新たな測定対象体１１が接続される都度、演算制御部９がインピーダンス算出処理を実行する。一例として、期間Ｔ４において測定対象体１１のインピーダンスＺを算出するインピーダンス算出処理について説明する。なお、切換部５は、電圧信号Ｓ６を選択して出力可能な状態を維持している。このインピーダンス算出処理では、演算制御部９は、まず、図２に示すように、期間Ｔ４の期首においてトリガ信号Ｓ１を信号源２に対して出力して、所定周期分の試験用信号Ｓ２の生成を開始させる。これにより、電流検出系回路３が、測定対象体１１に流れる電流Ｉ１（Ｉａ×ｓｉｎ（ω×ｔ＋θｉ））を検出して電圧信号Ｓ４を出力し、電圧検出系回路４が、電流検出系回路３と並列的に作動して、測定対象体１１の両端間に発生する電圧Ｖ１（Ｖａ×ｓｉｎ（ω×ｔ＋θｖ））を検出して電圧信号Ｓ６を出力する。また、各処理系回路６，７も並列的に作動して、処理系回路６が電圧信号Ｓ４に基づいて電流Ｉ１の電流値を示すディジタルデータＤ１を出力し、処理系回路７が電圧信号Ｓ６に基づいて電圧Ｖ１の電圧値を示すディジタルデータＤ２を出力する。演算制御部９は、所定周期分のディジタルデータＤ１（Ｂ×Ｉａ×ｓｉｎ（ω×ｔ＋θｉ＋β））、およびディジタルデータＤ２（Ａ×Ｖａ×ｓｉｎ（ω×ｔ＋θｖ＋α））を入力して記憶部８に記憶させる。
【００３６】
次いで、演算制御部９は、各ディジタルデータＤ１，Ｄ２、絶対値用補正値Ｚｅおよび位相角用補正値θｅに基づいて、測定対象体１１のインピーダンスＺｍを算出する。この場合、演算制御部９は、まず、各ディジタルデータＤ１，Ｄ２に基づいて、インピーダンスＺを算出する。この場合、このインピーダンスＺは、その絶対値が（Ａ×Ｖａ）／（Ｂ×Ｉａ）であり、その位相角が（（θｖ＋α）−（θｉ＋β））となる。次いで、演算制御部９は、算出したインピーダンスＺの絶対値（（Ａ×Ｖａ）／（Ｂ×Ｉａ））を絶対値用補正値Ｚｅ（＝Ａ／Ｂ）で除算することによって補正して、インピーダンスＺｍの絶対値（Ｖａ／Ｉａ）を算出する。また、演算制御部９は、算出したインピーダンスＺの位相角（（θｖ＋α）−（θｉ＋β））から位相角用補正値θｅ（＝α−β）を減算することにより、算出したインピーダンスＺの位相角（（θｖ＋α）−（θｉ＋β））を補正して、インピーダンスＺｍの位相角（θｖ−θｉ）を算出する。この期間Ｔ４でのインピーダンスＺｍの算出に際しては、切換部５による各電圧信号Ｓ４，Ｓ６の切り換えが行われることなく、電流検出系回路３および電圧検出系回路４が並列的に作動し、かつ各処理系回路６，７も並列的に作動する結果、インピーダンスＺｍが高速に算出される。また、算出されたインピーダンスＺｍの絶対値（Ｖａ／Ｉａ）および位相角（θｖ−θｉ）には、処理系回路７および処理系回路６の利得Ａ、位相遅れα、利得Ｂおよび位相遅れβのいずれも含まれていないため、両処理系回路６，７間での利得や位相遅れの相違の影響を受けない正確なインピーダンスＺｍが算出される。最後に、演算制御部９が、算出したインピーダンスＺｍ（絶対値（Ｖａ／Ｉａ）および位相角（θｖ−θｉ））を記憶部８に記憶させると共に、出力部１０にこれらを表示させる。これにより、インピーダンス算出処理が完了する。
【００３７】
このように、この測定装置１では、測定対象体１１のインピーダンスＺｍの算出に先立ち、演算制御部９が、処理系回路６に対して電圧信号Ｓ４を入力してディジタルデータＤ１への変換処理を実行させ、かつ処理系回路７に対して電圧信号Ｓ６を入力してディジタルデータＤ２への変換処理を実行させると共に電圧信号Ｓ４を入力してディジタルデータＤ３への変換処理を実行させ、処理系回路６から出力されるディジタルデータＤ１と処理系回路７から出力されるディジタルデータＤ２とに基づいて第１のインピーダンスＺ１を算出すると共に、処理系回路７から出力されるディジタルデータＤ２，Ｄ３に基づいて第２のインピーダンスＺ２を算出し、第１および第２のインピーダンスＺ１，Ｚ２に基づいて、具体的には第１のインピーダンスＺ１の絶対値を第２のインピーダンスＺ２の絶対値で除算して絶対値用補正値Ｚｅを算出すると共に、第１のインピーダンスＺ１の位相角から第２のインピーダンスＺ２の位相角を減算して位相角用補正値θｅを算出する。したがって、この測定装置１によれば、その後に測定対象体１１のインピーダンスＺｍを算出する際に、電流検出系回路３と電圧検出系回路４、および処理系回路６と処理系回路７とをそれぞれ並列的に作動させて得られた各ディジタルデータＤ１，Ｄ２と、記憶部８に記憶されている絶対値用補正値Ｚｅおよび位相角用補正値θｅとに基づいて、測定対象体１１のインピーダンスＺｍを算出することができるため、インピーダンスＺｍを高速に算出することができる。また、算出したインピーダンスＺｍ（絶対値（Ｖａ／Ｉａ）および位相角（θｖ−θｉ））には、処理系回路７および処理系回路６の利得Ａ、位相遅れα、利得Ｂおよび位相遅れβのいずれも含まれていないため、両処理系回路６，７間での利得や位相遅れの相違の影響（つまり、両処理系回路６，７間の利得差や位相遅れの差（位相差）の影響）を受けることなく、インピーダンスＺｍを正確に算出することができる。また、従来の測定装置と異なり、位相の異なる電圧信号（０°および９０°の電圧信号）を生成するための可変位相信号発生器の配設を省略できると共に系統数を少なくすることができるため、装置構成を簡略化することができる結果、装置コストを十分に低減することができる。
【００３８】
なお、上述した実施の形態では、絶対値用補正値Ｚｅおよび位相角用補正値θｅの算出後において、電圧Ｖ１を示す電圧信号Ｓ６を変換処理する処理系回路７において、電圧信号Ｓ６と共に電圧信号Ｓ４を変換処理する構成を採用したが、図３に示すインピーダンス測定装置１Ａ（以下、「測定装置１Ａ」ともいう）のように、電流Ｉ１を示す電圧信号Ｓ４を変換処理する処理系回路６において、電圧信号Ｓ４と共に電圧信号Ｓ６を変換処理して、絶対値用補正値Ｚｅおよび位相角用補正値θｅを算出する構成を採用することもできる。以下、この測定装置１Ａについて説明する。なお、測定装置１と同一の構成については同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００３９】
測定装置１Ａは、図３に示すように、切換部５から出力される信号を処理系回路６が入力し、処理系回路７は電圧検出系回路４から出力される電圧信号Ｓ６のみを入力する構成とした点において測定装置１と主として相違し、他の構成は測定装置１とほぼ同一である。したがって、この構成により、測定装置１Ａでは、処理系回路６は、切換部５から電圧信号Ｓ４が出力されているときには、電流検出系回路３で検出された電流Ｉ１の電流値を示すディジタルデータＤ１を出力し、切換部５から電圧信号Ｓ６が出力されているときには、電圧検出系回路４で検出された電圧Ｖ１の電圧値を示すディジタルデータＤ４（本発明における第４ディジタルデータ）を出力する。また、処理系回路７は、電圧検出系回路４で検出された電圧Ｖ１の電圧値を示すディジタルデータＤ２を出力する。
【００４０】
また、演算制御部９Ａは、処理系回路６から出力されるディジタルデータＤ１と処理系回路７から出力されるディジタルデータＤ２とに基づいて第１のインピーダンスＺ１を算出すると共に、処理系回路６から出力されるディジタルデータＤ２，Ｄ４に基づいて第２のインピーダンスＺ２を算出し、第１および第２のインピーダンスＺ１，Ｚ２に基づいて、具体的には測定装置１の演算制御部９と同様にして、第１のインピーダンスＺ１の絶対値を第２のインピーダンスＺ２の絶対値で除算して絶対値用補正値Ｚｅを算出すると共に、第１のインピーダンスＺ１の位相角から第２のインピーダンスＺ２の位相角を減算して位相角用補正値θｅを算出する。また、演算制御部９Ａは、測定対象体１１のインピーダンスＺｍを算出する際に、電流検出系回路３と電圧検出系回路４、および処理系回路６と処理系回路７とをそれぞれ並列的に作動させて得られた各ディジタルデータＤ１，Ｄ２と、記憶部８に記憶されている絶対値用補正値Ｚｅおよび位相角用補正値θｅとに基づいて、測定装置１の演算制御部９と同様にして、測定対象体１１のインピーダンスＺｍを算出する。したがって、測定装置１Ａにおいても、上記した測定装置１の効果と同様の効果を奏することができる。
【００４１】
また、絶対値用補正値Ｚｅおよび位相角用補正値θｅを算出するためのディジタルデータを得るために、１つの切換部５で電圧信号Ｓ４，Ｓ６を切り換えて各処理系回路６，７のいずれか一方に入力させてディジタルデータに変換処理する構成について上記したが、図４に示すインピーダンス測定装置１Ｂ（以下、「測定装置１Ｂ」ともいう）のように、２つの切換部５ａ，５ｂを備えて、各処理系回路６，７において電圧信号Ｓ６および電圧信号Ｓ４をディジタルデータに変換処理する構成を採用することもできる。以下、この測定装置１Ｂについて説明する。なお、測定装置１と同一の構成については同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００４２】
測定装置１Ｂは、図４に示すように、信号源２、電流検出系回路３、電圧検出系回路４、切換部５ａ，５ｂ、処理系回路６，７、記憶部８、演算制御部９Ｂおよび出力部１０を備えて、測定対象体１１のインピーダンスＺｍを測定可能に構成されている。この場合、切換部５ａは、上記した測定装置１Ａの切換部５と同一に構成されて、演算制御部９Ｂから出力される制御信号Ｓ７がＬｏｗレベルのときには電圧信号Ｓ４を選択して出力し、Ｈｉｇｈレベルのときには電圧信号Ｓ６を選択して出力する。一方、切換部５ｂは、上記した測定装置１の切換部５と同一に構成されて、演算制御部９から出力される制御信号Ｓ７がＬｏｗレベルのときには電圧信号Ｓ６を選択して出力し、Ｈｉｇｈレベルのときには電圧信号Ｓ４を選択して出力する。
【００４３】
この測定装置１Ｂでは、処理系回路６は、切換部５から電圧信号Ｓ４が出力されているときには、電流検出系回路３で検出された電流Ｉ１の電流値を示すディジタルデータＤ１を出力し、切換部５から電圧信号Ｓ６が出力されているときには、電圧検出系回路４で検出された電圧Ｖ１の電圧値を示すディジタルデータＤ４を出力する。また、処理系回路７は、切換部５から電圧信号Ｓ４が出力されているときには、電流検出系回路３で検出された電流Ｉ１の電流値を示すディジタルデータＤ３を出力し、切換部５から電圧信号Ｓ６が出力されているときには、電圧検出系回路４で検出された電圧Ｖ１の電圧値を示すディジタルデータＤ２を出力する。
【００４４】
演算制御部９Ｂは、測定装置１の演算制御部９に相当し、演算制御部９と同様にして、記憶部８に記憶されている動作プログラムに従って作動して、トリガ信号Ｓ１および制御信号Ｓ７を出力して信号源２および各切換部５ａ，５ｂに対する制御処理を実行する。また、演算制御部９は、各ディジタルデータＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４に基づく測定対象体１１のインピーダンス算出のための補正値算出処理を実行する。また、演算制御部９は、各ディジタルデータＤ１，Ｄ２、および補正値算出処理で算出した補正値に基づいて、測定対象体１１のインピーダンスＺｍを算出するインピーダンス算出処理を実行する。
【００４５】
次に、測定装置１Ｂの動作について説明する。なお、測定装置１Ｂは、補正値算出処理の処理内容においてのみ測定装置１と相違し、他の動作については測定装置１と同様にして作動する。このため、以下では、この補正値算出処理について説明する。
【００４６】
この補正値算出処理では、演算制御部９Ｂは、まず、図５に示すように、制御信号Ｓ７を制御することにより、各処理系回路６，７に対して電圧信号Ｓ４，Ｓ６を交互に入力して、電圧信号Ｓ４のディジタルデータへの変換処理および電圧信号Ｓ６のディジタルデータへの変換処理をそれぞれ実行させて、ディジタルデータＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４に変換させる。具体的には、演算制御部９Ｂは、まず、制御信号Ｓ７をＬｏｗレベルに制御することにより、電圧信号Ｓ４を選択して出力可能な状態に切換部５ａを切り換えると共に、電圧信号Ｓ６を選択して出力可能な状態に切換部５ｂを切り換える。次いで、演算制御部９Ｂは、トリガ信号Ｓ１を信号源２に対して出力して、所定周期分の試験用信号Ｓ２の生成および出力を開始させる。これにより、期間Ｔ１において、測定対象体１１に電流Ｉ１が流れると共に、その両端間に電圧Ｖ１が発生する。このため、電流検出系回路３は、電流Ｉ１を検出して電圧信号Ｓ４を出力し、また電圧検出系回路４は、電流検出系回路３と並列的に作動して、電圧Ｖ１を検出して電圧信号Ｓ６を出力する。また、各処理系回路６，７も、電圧信号Ｓ４および電圧信号Ｓ６に対する変換処理をそれぞれ並列的に実行することにより、処理系回路６が電圧信号Ｓ４に基づいて電流Ｉ１の電流値を示すディジタルデータＤ１を出力し、処理系回路７が電圧信号Ｓ６に基づいて電圧Ｖ１の電圧値を示すディジタルデータＤ２を出力する。また、演算制御部９Ｂは、期間Ｔ１の期末において、所定周期分の各ディジタルデータＤ１，Ｄ２を入力して記憶部８に記憶させる。
【００４７】
続いて、演算制御部９Ｂは、図５に示すように、制御信号Ｓ７をＨｉｇｈレベルに制御することにより、電圧信号Ｓ６を選択して出力可能な状態に切換部５ａを切り換えると共に、電圧信号Ｓ４を選択して出力可能な状態に切換部５ｂを切り換え、その後に、トリガ信号Ｓ１を信号源２に対して再度出力して、所定周期分の試験用信号Ｓ２の生成を再度開始させる。この場合には、期間Ｔ２において、電流検出系回路３が電流Ｉ１を検出して電圧信号Ｓ４を出力し、処理系回路７が電圧信号Ｓ４に基づいて電流Ｉ１の電流値を示すディジタルデータＤ３を出力する変換処理を実行する。一方、電圧検出系回路４が電流検出系回路３と並列的に作動して、電圧Ｖ１を検出して電圧信号Ｓ６を出力し、処理系回路６が処理系回路７と並列的に作動して、電圧信号Ｓ６に基づいて電圧Ｖ１の電圧値を示すディジタルデータＤ４を出力する変換処理を実行する。演算制御部９Ｂは、期間Ｔ２の期末において、所定周期分の各ディジタルデータＤ３，Ｄ４を入力して記憶部８に記憶させる。また、演算制御部９Ｂは、期間Ｔ２の終了時に制御信号Ｓ７をＬｏｗレベルに制御することにより、電圧信号Ｓ４を選択して出力可能な状態に切換部５ａを再度切り換えると共に、電圧信号Ｓ６を選択して出力可能な状態に切換部５ｂを再度切り換える。
【００４８】
次いで、演算制御部９Ｂは、記憶部８に記憶されている各ディジタルデータＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４に基づいて、測定対象体１１のインピーダンスＺｍを算出する際に用いる各補正値Ｚｅ，θｅを算出するための算出処理を期間Ｔ３において実行する。この場合、処理系回路６が電圧信号Ｓ４を変換処理して出力するディジタルデータＤ１は、電流Ｉ１の波形を示す最初のデータであって、Ｂ×Ｉ×ｓｉｎ（ω×ｔ＋θｉ＋β）（＝Ｉｆ）で現され、処理系回路７が電圧信号Ｓ６を変換処理して出力するディジタルデータＤ２は、電圧Ｖ１の波形を示す最初のデータであって、Ａ×Ｖ×ｓｉｎ（ω×ｔ＋θｖ＋α）（＝Ｖｆ）で現される。また、処理系回路６が電圧信号Ｓ６を変換処理して出力するディジタルデータＤ４は、電圧Ｖ１の波形を示す２番目のデータであって、Ｂ×Ｖ×ｓｉｎ（ω×ｔ＋θｖ＋β）（＝Ｖｓ）で現され、処理系回路７が電圧信号Ｓ４を変換処理して出力するディジタルデータＤ３は、電流Ｉ１の波形を示す２番目のデータであって、Ａ×Ｉ×ｓｉｎ（ω×ｔ＋θｉ＋α）（＝Ｉｓ）で現される。
【００４９】
この算出処理では、演算制御部９Ｂは、まず、データＶｆをデータＩｆで除算することにより、第３のインピーダンスＺ３を算出する。この場合、第３のインピーダンスＺ３は、その絶対値が（Ａ／Ｂ）×Ｚで、その位相角が（θｖ＋α−（θｉ＋β））となる。次いで、データＶｓをデータＩｓで除算することにより、第４のインピーダンスＺ４を算出する。この場合、第４のインピーダンスＺ４は、その絶対値が（Ｂ／Ａ）×Ｚで、その位相角が（θｖ＋β−（θｉ＋α））となる。続いて、演算制御部９Ｂは、第３および第４のインピーダンスＺ３，Ｚ４の平均値（相乗平均値）Ｚａｖｅを算出して、記憶部８に記憶させる。この場合、平均値Ｚａｖｅは、その絶対値が、√（Ｚ３×Ｚ４）＝√（（Ａ／Ｂ）×Ｚ×（Ｂ／Ａ）×Ｚ）＝Ｚとなり、その位相角が、（θｖ＋α−（θｉ＋β）＋θｖ＋β−（θｉ＋α））／２＝θｖ−θｉとなる。
【００５０】
次いで、演算制御部９Ｂは、第３のインピーダンスＺ３を平均値Ｚａｖｅで除算することにより、各ディジタルデータＤ１，Ｄ２に基づいて算出された第３のインピーダンスＺ３の絶対値および位相角に発生する各誤差（絶対値誤差および位相角誤差（位相遅れの相違による誤差））を補正するための絶対値用補正値Ｚｅおよび位相角用補正値θｅを算出する。この場合、絶対値用補正値Ｚｅは、（Ａ／Ｂ）×Ｚ／Ｚ＝Ａ／Ｂとして算出され、位相角用補正値θｅは、θｖ＋α−（θｉ＋β）−（θｖ−θｉ）＝α−βとして算出される。演算制御部９Ｂは、算出した絶対値用補正値Ｚｅ（＝Ａ／Ｂ）および位相角用補正値θｅ（＝α−β）を記憶部８に記憶させて、この算出処理を完了する。これにより、補正値算出処理も完了する。
【００５１】
この測定装置１Ｂにおいても、測定装置１と同じ値の絶対値用補正値Ｚｅおよび位相角用補正値θｅを補正値算出処理で算出できるため、その後において実行される測定対象体１１のインピーダンスＺｍの測定（例えば図５に示す期間Ｔ４でのインピーダンスＺｍの測定）に際して、電流検出系回路３と電圧検出系回路４、および処理系回路６と処理系回路７とをそれぞれ並列的に作動させて得られた各ディジタルデータＤ１，Ｄ２と、記憶部８に記憶されている絶対値用補正値Ｚｅおよび位相角用補正値θｅとに基づいて、測定対象体１１のインピーダンスＺｍを算出することができるため、インピーダンスＺｍを高速に算出することができる。また、算出したインピーダンスＺｍ（絶対値（Ｖａ／Ｉａ）および位相角（θｖ−θｉ））には、処理系回路７および処理系回路６の利得Ａ、位相遅れα、利得Ｂおよび位相遅れβのいずれも含まれていないため、インピーダンスＺｍを正確に算出することができる。また、測定装置１と同様にして、装置コストを十分に低減することができる。
【００５２】
なお、本発明は、上記した発明の実施の形態に限定されず、適宜変更が可能である。例えば、上述した各測定装置１，１Ａ，１Ｂでは、信号源２から測定対象体１１に対して、試験用信号Ｓ２として交流信号を供給しているが、直流信号（具体的には直流定電圧信号）を供給することもできる。この場合、演算制御部９，９Ａ，９Ｂは、補正値算出処理において絶対値用補正値Ｚｅのみを算出する。また、電流検出系回路３および電圧検出系回路４の各々に増幅部２２，２４を配設しているが、電流検出部２１および電圧検出部２３に信号増幅機能が備わっているときには、増幅部２２，２４の配設を省いた構成を採用することもできる。同様にして、処理系回路６および処理系回路７にも増幅部２５，２８を配設しているが、電流検出系回路３および電圧検出系回路４において電圧信号Ｓ４，Ｓ６のレベルを調整可能であれば、これらの増幅部２５，２８についてもその配設を省くことができる。また、処理系回路６および処理系回路７にフィルタ部２６，２９をそれぞれ配設して、インピーダンスＺｍを高精度に算出可能な構成を採用しているが、ノイズの影響が少ないときや、インピーダンスＺｍを簡易に算出するときなどでは、これらのフィルタ部２６，２９についてもその配設を省くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】測定装置１の構成を示す構成図である。
【図２】測定装置１の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図３】測定装置１Ａの構成を示す構成図である。
【図４】測定装置１Ｂの構成を示す構成図である。
【図５】測定装置１Ｂの動作を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００５４】
１，１Ａ，１Ｂ 測定装置
６，７ 処理系回路
９，９Ａ，９Ｂ 演算制御部
１１ 測定対象体
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４ ディジタルデータ
Ｉ１ 試験用電流
Ｓ４，Ｓ６ 電圧信号
Ｖ１ 電圧
Ｚａｖｅ 平均値
Ｚｅ 絶対値用補正値
Ｚｍ インピーダンス
θｅ 位相角用補正値
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象体に流れる試験用電流と、この試験用電流が流れることに起因して測定対象体の両端間に発生する電圧とを２つの処理系で測定して、その測定値に基づいて測定対象体のインピーダンスを算出するインピーダンス測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のインピーダンス測定装置として、特開昭６２−２０４１６６号公報に開示されたインピーダンス測定装置が知られている。このインピーダンス測定装置は、４個の位相検波器（第１〜第４の位相検波器）と、２つの交流信号を選択的に切り替えて位相検波器の一方の入力端子に導入するスイッチと、スイッチの切り替え動作に連動して所望位相をもつ位相信号を位相検波器の他方の入力端子に印加する可変位相信号発生器と、位相検波器の出力端子にそれぞれ接続されたアナログ／ディジタル変換器と、アナログ／ディジタル変換器の出力端子に接続されて計算および平均化処理を行う処理手段とを備えている。つまり、このインピーダンス測定装置には、位相検波器およびアナログ／ディジタル変換器で構成される処理系が４系統（４チャンネル）設けられている。
【０００３】
このインピーダンス測定装置では、高速測定モードにおいては、２つの位相検波器（第１および第２の位相検波器）のうちの一方の位相検波器（例えば第１の位相検波器）および他の２つの位相検波器（第３および第４の位相検波器）のうちの一方の位相検波器（例えば第３の位相検波器）に基準位相信号がそれぞれ入力され、かつ２つの位相検波器（第１および第２の位相検波器）のうちの他方の位相検波器（例えば第２の位相検波器）および他の２つの位相検波器（第３および第４の位相検波器）のうちの他方の位相検波器（例えば第４の位相検波器）とに基準位相信号に対して９０度位相の異なる位相信号がそれぞれ入力されている。また、２つの位相検波器（第１および第２の位相検波器）には、スイッチを介して電圧を示す交流信号がそれぞれ与えられ、かつ他の２つの位相検波器（第３および第４の位相検波器）には、電流を示す交流信号がそれぞれ与えられている。これにより、基準位相信号に対して同位相の電圧および電流に関する２つの信号と、基準位相信号に対して９０度位相の異なる電圧および電流に関する２つの信号とが各処理系において同時に求められ、これら４つの信号に基づいて処理手段がインピーダンスを算出する。この高速測定モードによれば、上記の４つの信号が各処理系での並列処理によって求められるため、高速なインピーダンス測定が可能となっている。
【０００４】
一方、高精度測定モードにおいては、スイッチの切り替えと、各位相検波器に入力する位相信号の位相の切り替えとが行われて、上記の４つの信号を直列処理してそれぞれ出力する動作を各処理系が並列して実行するため、合計１６の信号が各処理系から処理手段に出力される。処理手段は、同じ処理系から出力される４つの信号に基づいてインピーダンスを算出する処理を実行することによって４つのインピーダンスを算出し、さらに、４つのインピーダンスの平均値を算出して、最終的なインピーダンスとする。この高精度測定モードによれば、この平均化処理によって、Ｓ／Ｎ比が向上し、より高精度測定が実現される。
【特許文献１】特開昭６２−２０４１６６号公報（第２−３頁、第１−３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記のインピーダンス測定装置には、以下の問題点がある。すなわち、このインピーダンス測定装置では、１つの測定対象体についてのインピーダンスを高精度で測定する都度、４つの処理系においてそれぞれ直列処理して４つの信号を出力する必要があるため、インピーダンスの測定に要する時間が長くなるという問題点がある。
【０００６】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、測定時間の短縮を実現し得るインピーダンス測定装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成すべく請求項１記載のインピーダンス測定装置は、測定対象体に流れる試験用電流の電流値に比例して変化する第１電圧信号を第１ディジタルデータに変換して出力する処理を実行する第１処理系と、前記試験用電流が流れることに起因して前記測定対象体の両端間に発生する電圧の電圧値に比例して変化する第２電圧信号を入力したときには第２ディジタルデータに変換して出力すると共に前記第１電圧信号を入力したときには第３ディジタルデータに変換して出力する処理を実行する第２処理系と、前記第１処理系による前記第１ディジタルデータへの変換処理と前記第２処理系による前記第２ディジタルデータへの変換処理とが並列的に実行されている状態において当該各処理系から出力される前記第１ディジタルデータと前記第２ディジタルデータとに基づいて前記測定対象体のインピーダンスを算出する演算制御部とを備えたインピーダンス測定装置であって、前記演算制御部は、前記測定対象体のインピーダンスの算出に先立ち、前記第１処理系に対して前記第１電圧信号を入力して前記第１ディジタルデータへの変換処理を実行させ、かつ前記第２処理系に対して前記第１電圧信号を入力して前記第３ディジタルデータへの変換処理を実行させると共に前記第２電圧信号を入力して前記第２ディジタルデータへの変換処理を実行させ、前記第１処理系から出力される前記第１ディジタルデータと前記第２処理系から出力される前記第２ディジタルデータとに基づいて第１のインピーダンスを算出すると共に、当該第２処理系から出力される前記第３ディジタルデータと前記第２ディジタルデータとに基づいて第２のインピーダンスを算出し、前記第１処理系から出力される第１ディジタルデータと前記第２処理系から出力される第２ディジタルデータとに基づいて前記測定対象体のインピーダンスを算出した際に前記各処理系間に存在する利得差および位相差のうちの少なくとも一方に起因して当該算出したインピーダンスに発生する誤差を補正するための補正値を、前記第１のインピーダンスおよび前記第２のインピーダンスに基づいて算出する。
【０００８】
請求項２記載のインピーダンス測定装置は、測定対象体に流れる試験用電流の電流値に比例して変化する第１電圧信号を入力したときには第１ディジタルデータに変換して出力すると共に当該試験用電流が流れることに起因して当該測定対象体の両端間に発生する電圧の電圧値に比例して変化する第２電圧信号を入力したときには第４ディジタルデータに変換して出力する処理を実行する第１処理系と、前記第２電圧信号を第２ディジタルデータに変換して出力する処理を実行する第２処理系と、前記第１処理系による前記第１ディジタルデータへの変換処理と前記第２処理系による前記第２ディジタルデータへの変換処理とが並列的に実行されている状態において当該各処理系から出力される前記第１ディジタルデータと前記第２ディジタルデータとに基づいて前記測定対象体のインピーダンスを算出する演算制御部とを備えたインピーダンス測定装置であって、前記演算制御部は、前記測定対象体のインピーダンスの算出に先立ち、前記第１処理系に対して前記第１電圧信号を入力して前記第１ディジタルデータへの変換処理を実行させると共に前記第２電圧信号を入力して前記第４ディジタルデータへの変換処理を実行させ、かつ前記第２処理系に対して前記第２電圧信号を入力して前記第２ディジタルデータへの変換処理を実行させ、前記第１処理系から出力される前記第１ディジタルデータと前記第２処理系から出力される前記第２ディジタルデータとに基づいて第１のインピーダンスを算出すると共に、当該第１処理系から出力される前記第１ディジタルデータと前記第４ディジタルデータとに基づいて第２のインピーダンスを算出し、前記第１処理系から出力される第１ディジタルデータと前記第２処理系から出力される第２ディジタルデータとに基づいて前記測定対象体のインピーダンスを算出した際に前記各処理系間に存在する利得差および位相差のうちの少なくとも一方に起因して当該算出したインピーダンスに発生する誤差を補正するための補正値を、前記第１のインピーダンスおよび前記第２のインピーダンスに基づいて算出する。
【０００９】
請求項３記載のインピーダンス測定装置は、請求項１または２記載のインピーダンス測定装置において、前記試験用電流が交流電流のときに、前記演算制御部は、前記第１のインピーダンスの絶対値を前記第２のインピーダンスの絶対値で除算して、前記算出したインピーダンスの絶対値に発生する誤差を補正するための絶対値用補正値を前記補正値として算出すると共に、前記第１のインピーダンスの位相角から前記第２のインピーダンスの位相角を減算して、前記算出したインピーダンスの位相角に発生する誤差を補正するための位相角用補正値を前記補正値として算出する。
【００１０】
請求項４記載のインピーダンス測定装置は、請求項１または２記載のインピーダンス測定装置において、前記試験用電流が直流電流のときに、前記演算制御部は、前記第１のインピーダンスの絶対値を前記第２のインピーダンスの絶対値で除算して、前記算出したインピーダンスの絶対値に発生する誤差を補正するための絶対値用補正値を前記補正値として算出する。
【００１１】
請求項５記載のインピーダンス測定装置は、測定対象体に流れる試験用電流の電流値に比例して変化する第１電圧信号を入力したときには第１ディジタルデータに変換して出力すると共に当該試験用電流が流れることに起因して当該測定対象体の両端間に発生する電圧の電圧値に比例して変化する第２電圧信号を入力したときには第４ディジタルデータに変換して出力する処理を実行する第１処理系と、前記第２電圧信号を入力したときには第２ディジタルデータに変換して出力すると共に前記第１電圧信号を入力したときには第３ディジタルデータに変換して出力する処理を実行する第２処理系と、前記第１処理系による前記第１ディジタルデータへの変換処理と前記第２処理系による前記第２ディジタルデータへの変換処理とが並列的に実行されている状態において当該各処理系から出力される前記第１ディジタルデータと前記第２ディジタルデータとに基づいて前記測定対象体のインピーダンスを算出する演算制御部とを備えたインピーダンス測定装置であって、前記演算制御部は、前記測定対象体のインピーダンスの算出に先立ち、前記各処理系に対して前記第１電圧信号および前記第２電圧信号を交互に入力して前記第１ディジタルデータ、前記第２ディジタルデータ、前記第３ディジタルデータおよび前記第４ディジタルデータへの変換処理をそれぞれ実行させ、前記第１処理系から出力される前記第１ディジタルデータと前記第２処理系から出力される前記第２ディジタルデータとに基づいて第３のインピーダンスを算出すると共に、前記第１処理系から出力される前記第４ディジタルデータと前記第２処理系から出力される前記第３ディジタルデータとに基づいて第４のインピーダンスを算出して、当該第３のインピーダンスおよび第４のインピーダンスの平均インピーダンスを算出し、前記第１処理系から出力される第１ディジタルデータと前記第２処理系から出力される第２ディジタルデータとに基づいて前記測定対象体のインピーダンスを算出した際に前記各処理系間に存在する利得差および位相差のうちの少なくとも一方に起因して当該算出したインピーダンスに発生する誤差を補正するための補正値を、前記平均インピーダンスおよび前記第３のインピーダンスに基づいて算出する。
【００１２】
請求項６記載のインピーダンス測定装置は、請求項５記載のインピーダンス測定装置において、前記試験用電流が交流電流のときに、前記演算制御部は、前記第３のインピーダンスの絶対値を前記平均インピーダンスの絶対値で除算して、前記算出したインピーダンスの絶対値に発生する誤差を補正するための絶対値用補正値を前記補正値として算出すると共に、前記第３のインピーダンスの位相角から前記平均インピーダンスの位相角を減算して、前記算出したインピーダンスの位相角に発生する誤差を補正するための位相角用補正値を前記補正値として算出する。
【００１３】
請求項７記載のインピーダンス測定装置は、請求項５記載のインピーダンス測定装置において、前記試験用電流が直流電流のときに、前記演算制御部は、前記第３のインピーダンスの絶対値を前記平均インピーダンスの絶対値で除算して、前記算出したインピーダンスの絶対値に発生する誤差を補正するための絶対値用補正値を前記補正値として算出する。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載のインピーダンス測定装置では、測定対象体のインピーダンスの算出に先立ち、演算制御部が、第１処理系に対して第１電圧信号を入力して第１ディジタルデータへの変換処理を実行させ、かつ第２処理系に対して第１電圧信号を入力して第３ディジタルデータへの変換処理を実行させると共に第２電圧信号を入力して第２ディジタルデータへの変換処理を実行させ、第１処理系から出力される第１ディジタルデータと第２処理系から出力される第２ディジタルデータとに基づいて第１のインピーダンスを算出すると共に、第２処理系から出力される第３および第２ディジタルデータに基づいて第２のインピーダンスを算出し、第１および第２のインピーダンスに基づいて補正値を算出する。
【００１５】
また、請求項２記載のインピーダンス測定装置では、測定対象体のインピーダンスの算出に先立ち、演算制御部が、第１処理系に対して第１電圧信号を入力して第１ディジタルデータへの変換処理を実行させると共に第２電圧信号を入力して第４ディジタルデータへの変換処理を実行させ、かつ第２処理系に対して第２電圧信号を入力して第２ディジタルデータへの変換処理を実行させ、第１処理系から出力される第１ディジタルデータと第２処理系から出力される第２ディジタルデータとに基づいて第１のインピーダンスを算出すると共に、第１処理系から出力される第１および第４ディジタルデータに基づいて第２のインピーダンスを算出し、第１および第２のインピーダンスに基づいて補正値を算出する。
【００１６】
具体的には、上記の各インピーダンス測定装置では、演算制御部が、試験用電流が交流電流のときには、第１のインピーダンスの絶対値を第２のインピーダンスの絶対値で除算して絶対値用補正値を補正値として算出すると共に、第１のインピーダンスの位相角から第２のインピーダンスの位相角を減算して位相角用補正値を補正値として算出する。また、試験用電流が直流電流のときには、第１のインピーダンスの絶対値を第２のインピーダンスの絶対値で除算して絶対値用補正値を補正値として算出する。
【００１７】
また、請求項５記載のインピーダンス測定装置では、測定対象体のインピーダンスの算出に先立ち、演算制御部が、第１処理系および第２処理系に対して第１電圧信号および第２電圧信号を交互に入力して第１ディジタルデータ、第２ディジタルデータ、第３ディジタルデータおよび第４ディジタルデータへの変換処理をそれぞれ実行させ、第１処理系から出力される第１ディジタルデータおよび第２処理系から出力される第２ディジタルデータに基づいて第３のインピーダンスを算出すると共に、第１処理系から出力される第４ディジタルデータおよび第２処理系から出力される第３ディジタルデータに基づいて第４のインピーダンスを算出して、第３のインピーダンスおよび第４のインピーダンスの平均インピーダンスを算出し、平均インピーダンスおよび第３のインピーダンスに基づいて補正値を算出する。
【００１８】
具体的には、このインピーダンス測定装置では、演算制御部が、試験用電流が交流電流のときには、第３のインピーダンスの絶対値を平均インピーダンスの絶対値で除算して絶対値用補正値を補正値として算出すると共に、第３のインピーダンスの位相角から平均インピーダンスの位相角を減算して位相角用補正値を補正値として算出する。また、試験用電流が直流電流のときには、第３のインピーダンスの絶対値を平均インピーダンスの絶対値で除算して絶対値用補正値を補正値として算出する。
【００１９】
したがって、これらのインピーダンス測定装置によれば、その後に測定対象体のインピーダンスを算出する際に、試験用電流が交流電流のときには、第１処理系および第２処理系を並列的に作動させて得られた各ディジタルデータと、絶対値用補正値および位相角用補正値とに基づいて、一方、試験用電流が直流電流のときには、第１処理系および第２処理系を並列的に作動させて得られた各ディジタルデータと、絶対値用補正値とに基づいて、測定対象体のインピーダンスを算出することができるため、インピーダンスを高速に算出することができる。また、算出したインピーダンスには、第１処理系の利得および位相遅れ、第２処理系の利得および位相遅れのいずれも含まれていないため、両処理系間での利得や位相遅れの相違の影響を受けることなく、インピーダンスを正確に算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して、本発明に係るインピーダンス測定装置の最良の形態について説明する。
【００２１】
インピーダンス測定装置１（以下、「測定装置１」ともいう）は、図１に示すように、信号源２、電流検出系回路３、電圧検出系回路４、切換部５、第１および第２の処理系回路（本発明における処理系）６，７、記憶部８、演算制御部９および出力部１０を備えて、測定対象体１１のインピーダンスＺｍを測定可能に構成されている。なお、本例では、以下において、インピーダンスは、極座標形式（絶対値（Ｚ）と位相角（θ））で表すものとする。
【００２２】
信号源２は、演算制御部９からトリガ信号Ｓ１を入力したときに、その立ち上がりに同期して試験用信号Ｓ２の生成および出力を開始する。本例では、信号源２は、一例として交流信号（具体的には正弦波信号）としての試験用信号Ｓ２を所定の周期（数周期）だけ生成する。また、信号源２で生成された試験用信号Ｓ２は、プローブ１２ａを介して測定対象体１１に供給される。
【００２３】
電流検出系回路３は、電流検出部２１および増幅部２２を備えている。この場合、電流検出部２１は、試験用信号Ｓ２の印加に起因して測定対象体１１に流れる電流（本発明における試験用電流）Ｉ１を、プローブ１２ｂを介して入力して、この電流Ｉ１の電流値に比例して振幅が変化する電圧信号Ｓ３を出力する。増幅部２２は、電圧信号Ｓ３を予め設定された利得で増幅して、電圧信号Ｓ４（本発明における第１電圧信号）として出力する。一方、電圧検出系回路４は、電圧検出部２３および増幅部２４を備えている。この場合、電圧検出部２３は、電流Ｉ１が流れることに起因して測定対象体１１の両端間に発生する電圧Ｖ１を一対のプローブ１３ａ，１３ｂを介して入力して、この電圧Ｖ１の電圧値に比例して振幅が変化する電圧信号Ｓ５を出力する。増幅部２４は、電圧信号Ｓ５を予め設定された利得で増幅して、電圧信号Ｓ６（本発明における第２電圧信号）として出力する。
【００２４】
切換部５は、切換スイッチ（半導体スイッチやリレーなど）で構成されて、電圧信号Ｓ４および電圧信号Ｓ６を入力すると共に、演算制御部９の制御下でこれらのうちの一方を選択して出力する。具体的には、切換部５は、演算制御部９から出力される制御信号Ｓ７がＬｏｗレベルのときには電圧信号Ｓ６を選択して出力し、Ｈｉｇｈレベルのときには電圧信号Ｓ４を選択して出力する。
【００２５】
第１の処理系回路６（以下、単に「処理系回路６」ともいう）は、増幅部２５、フィルタ部２６およびＡ／Ｄ変換部２７を備え、電流検出系回路３から出力されたアナログ信号である電圧信号Ｓ４の振幅を示すディジタルデータ（本発明における第１ディジタルデータ）Ｄ１を出力する変換処理を実行する。具体的には、増幅部２５は、電流検出系回路３から出力された電圧信号Ｓ４を予め設定された利得で増幅して、電圧信号Ｓ８として出力する。フィルタ部２６は、一例として低域通過型フィルタで構成されて、電圧信号Ｓ８に含まれているノイズ成分（高周波成分）を除去して電圧信号Ｓ９として出力する。Ａ／Ｄ変換部２７は、不図示のサンプリング信号生成部からサンプリング信号の供給を受けて所定の周期で電圧信号Ｓ９をサンプリングして、その振幅を示すディジタルデータＤ１を出力する。この構成により、処理系回路６は、電流検出系回路３で検出された電流Ｉ１の電流値を示すディジタルデータＤ１を出力する。
【００２６】
一方、第２の処理系回路７（以下、単に「処理系回路７」ともいう）は、増幅部２８、フィルタ部２９およびＡ／Ｄ変換部３０を備え、切換部５から出力されたアナログ信号である電圧信号Ｓ６の振幅を示すディジタルデータＤ２（本発明における第２ディジタルデータ）または切換部５から出力された電圧信号Ｓ４の振幅を示すディジタルデータＤ３（本発明における第３ディジタルデータ）を出力する変換処理を実行する。具体的には、増幅部２８は、切換部５から出力された電圧信号（電圧信号Ｓ４または電圧信号Ｓ６）を予め設定された利得で増幅して、電圧信号Ｓ１０として出力する。フィルタ部２９は、一例として低域通過型フィルタで構成されて、電圧信号Ｓ１０に含まれているノイズ成分（高周波成分）を除去して電圧信号Ｓ１１として出力する。Ａ／Ｄ変換部３０は、不図示のサンプリング信号生成部からサンプリング信号の供給を受けて、Ａ／Ｄ変換部２７と同じ周期で電圧信号Ｓ１１をサンプリングして、その振幅を示すディジタルデータを出力する。この構成により、処理系回路７は、切換部５から電圧信号Ｓ６が出力されているときには、電圧検出系回路４で検出された電圧Ｖ１の電圧値を示すディジタルデータＤ２を出力し、切換部５から電圧信号Ｓ４が出力されているときには、電流検出系回路３で検出された電流Ｉ１の電流値を示すディジタルデータＤ３を出力する。
【００２７】
記憶部８は、一例として、演算制御部９用の動作プログラムが予め記憶されたＲＯＭ、および演算制御部９のワーキングメモリとして使用されるＲＡＭを備えている。演算制御部９は、一例としてＣＰＵで構成されている。また、演算制御部９は、記憶部８に記憶されている動作プログラムに従って作動して、トリガ信号Ｓ１および制御信号Ｓ７を出力して信号源２および切換部５に対する制御処理を実行すると共に、各ディジタルデータＤ１，Ｄ２，Ｄ３に基づく測定対象体１１のインピーダンス算出のための補正値算出処理を実行する。また、演算制御部９は、各ディジタルデータＤ１，Ｄ２、および補正値算出処理で算出した補正値に基づいて、測定対象体１１のインピーダンスＺｍを算出するインピーダンス算出処理を実行する。また、演算制御部９は、インピーダンス算出処理で算出した測定対象体１１のインピーダンスＺｍを出力部１０に出力する。
【００２８】
出力部１０は、一例として表示装置で構成されて、演算制御部９から入力したインピーダンスＺｍを画面に表示する。なお、出力部１０は、表示装置に限定されず、印字装置や送信装置やインターフェース回路で構成して、インピーダンスＺｍを印字装置で用紙に印刷したり、送信装置で伝送路を介して外部機器に送信したり、インターフェース回路に接続された記録媒体（例えば、外部記憶装置）に記憶することもできる。
【００２９】
次に、測定装置１の動作について説明する。なお、発明の理解を容易にするため、本例では、前段回路としての電流検出系回路３および電圧検出系回路４は理想的に調整されていて、各回路の利得および位相遅れは等しいものとする。一方、後段回路としての処理系回路６および処理系回路７は、それぞれの利得および位相遅れを等しくするために、回路構成が同一に構成されているものの、回路部品の特性のばらつき等に起因して、両処理系回路６，７の利得および両処理系回路６，７の位相遅れにはそれぞれ僅かな相違がある。つまり、両処理系回路６，７間には、わずかな利得差およびわずかな位相遅れの差（本発明における位相差）が存在している。このため、この測定装置１では、後述するように、その相違が存在したとしても、絶対値用補正値Ｚｅおよび位相角用補正値θｅで補正することでインピーダンスを正確に測定することが可能となっている。なお、処理系回路７の利得がＡで位相遅れがαであるものとし、処理系回路６の利得がＢで位相遅れがβであるものとする。
【００３０】
測定対象体１１に各プローブ１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂが接続された状態において、測定装置１の電源が投入されると、電流検出系回路３、電圧検出系回路４、および各処理系回路６，７が動作を開始する。一方、演算制御部９は、まず、記憶部８に後述する各補正値Ｚｅ，θｅが記憶されているか否かを判別して、記憶されていないときには補正値算出処理を実行し、記憶されているときにはインピーダンス算出処理を実行する。
【００３１】
この補正値算出処理では、演算制御部９は、まず、図２に示すように、制御信号Ｓ７をＬｏｗレベルに制御することにより、電圧信号Ｓ６を選択して出力可能な状態に切換部５を切り換える。次いで、演算制御部９は、トリガ信号Ｓ１を信号源２に対して出力して、所定周期分の試験用信号Ｓ２の生成および出力を開始させる。これにより、期間Ｔ１において、測定対象体１１に電流Ｉ１が流れると共に、その両端間に電圧Ｖ１が発生する。このため、電流検出系回路３は、電流Ｉ１を検出して電圧信号Ｓ４を出力し、また電圧検出系回路４は、電流検出系回路３と並列的に作動して、電圧Ｖ１を検出して電圧信号Ｓ６を出力する。また、各処理系回路６，７も、電圧信号Ｓ４および電圧信号Ｓ６に対する変換処理をそれぞれ並列的に実行することにより、処理系回路６が電圧信号Ｓ４に基づいて電流Ｉ１の電流値を示すディジタルデータＤ１を出力し、処理系回路７が電圧信号Ｓ６に基づいて電圧Ｖ１の電圧値を示すディジタルデータＤ２を出力する。また、演算制御部９は、期間Ｔ１の期末において、所定周期分の各ディジタルデータＤ１，Ｄ２を入力して記憶部８に記憶させる。
【００３２】
続いて、演算制御部９は、図２に示すように、制御信号Ｓ７をＨｉｇｈレベルに制御することにより、電圧信号Ｓ４を選択して出力可能な状態に切換部５を切り換えた後に、トリガ信号Ｓ１を信号源２に対して再度出力して、所定周期分の試験用信号Ｓ２の生成を再度開始させる。この場合も、上述した期間Ｔ１のときと同様にして、期間Ｔ２において、電流検出系回路３が電流Ｉ１を検出して電圧信号Ｓ４を出力し、処理系回路６が電圧信号Ｓ４に基づいて電流Ｉ１の電流値を示すディジタルデータＤ１を出力する。また、電圧検出系回路４が電流検出系回路３と並列的に作動して、電圧Ｖ１を検出して電圧信号Ｓ６を出力する。一方、処理系回路７は、処理系回路６と並列的に作動して、電圧信号Ｓ４に基づいて電流Ｉ１の電流値を示すディジタルデータＤ３を出力する変換処理を実行する。なお、処理系回路６も電圧信号Ｓ４の変換処理を実行しているが、変換処理後のディジタルデータＤ１については使用しないため、図２には図示しないものとする。演算制御部９は、期間Ｔ２の期末において、所定周期分の各ディジタルデータＤ１，Ｄ３のうちのディジタルデータＤ３を入力して記憶部８に記憶させる。また、演算制御部９は、期間Ｔ２の終了時に制御信号Ｓ７をＬｏｗレベルに制御することにより、電圧信号Ｓ６を選択して出力可能な状態に切換部５を再度切り換える。
【００３３】
次いで、演算制御部９は、記憶部８に記憶されている各ディジタルデータＤ１，Ｄ２，Ｄ３に基づいて、測定対象体１１のインピーダンスＺｍを算出する際に用いる各補正値Ｚｅ，θｅを算出するための算出処理を期間Ｔ３において実行する。この場合、電流検出系回路３および電圧検出系回路４は上記したように理想的な状態（両回路での利得や位相遅れが同じ状態）に調整されているため、電流検出系回路３から出力される電圧信号Ｓ４は、電流Ｉ１の振幅を示す電圧信号（Ｉ×ｓｉｎ（ω×ｔ＋θｉ））であり、電圧検出系回路４から出力される電圧信号Ｓ６は、電圧Ｖ１の振幅を示す電圧信号（Ｖ×ｓｉｎ（ω×ｔ＋θｖ））である。ここで、θｉは試験用信号Ｓ２を基準とした電圧信号Ｓ４についての位相差を示し、θｖは試験用信号Ｓ２を基準とした電圧信号Ｓ６についての位相差を示すものとする。したがって、処理系回路６が電圧信号Ｓ４を変換処理して出力するディジタルデータＤ１は、電流Ｉ１の波形を示す最初のデータであって、Ｂ×Ｉ×ｓｉｎ（ω×ｔ＋θｉ＋β）（＝Ｉｆ）で現される。また、処理系回路７が電圧信号Ｓ６を変換処理して出力するディジタルデータＤ２は、電圧Ｖ１の波形を示す最初のデータであって、Ａ×Ｖ×ｓｉｎ（ω×ｔ＋θｖ＋α）（＝Ｖｆ）で現され、同じく処理系回路７が電圧信号Ｓ４を変換処理して出力するディジタルデータＤ３は、電流Ｉ１の波形を示す２番目のデータであって、Ａ×Ｉ×ｓｉｎ（ω×ｔ＋θｉ＋α）（＝Ｉｓ）で現される。
【００３４】
この算出処理では、演算制御部９は、まず、データＶｆをデータＩｆで除算することにより、第１のインピーダンスＺ１を算出する。この場合、第１のインピーダンスＺ１は、その絶対値が（Ａ／Ｂ）×Ｚで、その位相角が（θｖ＋α−（θｉ＋β））となる。ここで、ＺはＶ／Ｉを示す（以下においても同様）。次いで、演算制御部９は、データＶｆをデータＩｓで除算することにより、第２のインピーダンスＺ２を算出する。この場合、第２のインピーダンスＺ２は、その絶対値が（Ａ／Ａ）×Ｚで、その位相角が（θｖ＋α−（θｉ＋α））となる。続いて、演算制御部９は、第１のインピーダンスＺ１を第２のインピーダンスＺ２で除算することにより、各ディジタルデータＤ１，Ｄ２に基づいて算出された第１のインピーダンスＺ１の絶対値および位相角に発生する各誤差（絶対値誤差および位相角誤差）を補正するための絶対値用補正値Ｚｅおよび位相角用補正値θｅを算出する。この場合、絶対値用補正値Ｚｅは、（Ａ／Ｂ）×Ｚ／（（Ａ／Ａ）×Ｚ）＝Ａ／Ｂとして算出され、位相角用補正値θｅは、θｖ＋α−（θｉ＋β）−（θｖ＋α−（θｉ＋α））＝α−βとして算出される。演算制御部９は、算出した絶対値用補正値Ｚｅ（＝Ａ／Ｂ）および位相角用補正値θｅ（＝α−β）を記憶部８に記憶させて、この算出処理を完了する。これにより、補正値算出処理も完了する。
【００３５】
この後、測定装置１では、各プローブ１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂに新たな測定対象体１１が接続される都度、演算制御部９がインピーダンス算出処理を実行する。一例として、期間Ｔ４において測定対象体１１のインピーダンスＺを算出するインピーダンス算出処理について説明する。なお、切換部５は、電圧信号Ｓ６を選択して出力可能な状態を維持している。このインピーダンス算出処理では、演算制御部９は、まず、図２に示すように、期間Ｔ４の期首においてトリガ信号Ｓ１を信号源２に対して出力して、所定周期分の試験用信号Ｓ２の生成を開始させる。これにより、電流検出系回路３が、測定対象体１１に流れる電流Ｉ１（Ｉａ×ｓｉｎ（ω×ｔ＋θｉ））を検出して電圧信号Ｓ４を出力し、電圧検出系回路４が、電流検出系回路３と並列的に作動して、測定対象体１１の両端間に発生する電圧Ｖ１（Ｖａ×ｓｉｎ（ω×ｔ＋θｖ））を検出して電圧信号Ｓ６を出力する。また、各処理系回路６，７も並列的に作動して、処理系回路６が電圧信号Ｓ４に基づいて電流Ｉ１の電流値を示すディジタルデータＤ１を出力し、処理系回路７が電圧信号Ｓ６に基づいて電圧Ｖ１の電圧値を示すディジタルデータＤ２を出力する。演算制御部９は、所定周期分のディジタルデータＤ１（Ｂ×Ｉａ×ｓｉｎ（ω×ｔ＋θｉ＋β））、およびディジタルデータＤ２（Ａ×Ｖａ×ｓｉｎ（ω×ｔ＋θｖ＋α））を入力して記憶部８に記憶させる。
【００３６】
次いで、演算制御部９は、各ディジタルデータＤ１，Ｄ２、絶対値用補正値Ｚｅおよび位相角用補正値θｅに基づいて、測定対象体１１のインピーダンスＺｍを算出する。この場合、演算制御部９は、まず、各ディジタルデータＤ１，Ｄ２に基づいて、インピーダンスＺを算出する。この場合、このインピーダンスＺは、その絶対値が（Ａ×Ｖａ）／（Ｂ×Ｉａ）であり、その位相角が（（θｖ＋α）−（θｉ＋β））となる。次いで、演算制御部９は、算出したインピーダンスＺの絶対値（（Ａ×Ｖａ）／（Ｂ×Ｉａ））を絶対値用補正値Ｚｅ（＝Ａ／Ｂ）で除算することによって補正して、インピーダンスＺｍの絶対値（Ｖａ／Ｉａ）を算出する。また、演算制御部９は、算出したインピーダンスＺの位相角（（θｖ＋α）−（θｉ＋β））から位相角用補正値θｅ（＝α−β）を減算することにより、算出したインピーダンスＺの位相角（（θｖ＋α）−（θｉ＋β））を補正して、インピーダンスＺｍの位相角（θｖ−θｉ）を算出する。この期間Ｔ４でのインピーダンスＺｍの算出に際しては、切換部５による各電圧信号Ｓ４，Ｓ６の切り換えが行われることなく、電流検出系回路３および電圧検出系回路４が並列的に作動し、かつ各処理系回路６，７も並列的に作動する結果、インピーダンスＺｍが高速に算出される。また、算出されたインピーダンスＺｍの絶対値（Ｖａ／Ｉａ）および位相角（θｖ−θｉ）には、処理系回路７および処理系回路６の利得Ａ、位相遅れα、利得Ｂおよび位相遅れβのいずれも含まれていないため、両処理系回路６，７間での利得や位相遅れの相違の影響を受けない正確なインピーダンスＺｍが算出される。最後に、演算制御部９が、算出したインピーダンスＺｍ（絶対値（Ｖａ／Ｉａ）および位相角（θｖ−θｉ））を記憶部８に記憶させると共に、出力部１０にこれらを表示させる。これにより、インピーダンス算出処理が完了する。
【００３７】
このように、この測定装置１では、測定対象体１１のインピーダンスＺｍの算出に先立ち、演算制御部９が、処理系回路６に対して電圧信号Ｓ４を入力してディジタルデータＤ１への変換処理を実行させ、かつ処理系回路７に対して電圧信号Ｓ６を入力してディジタルデータＤ２への変換処理を実行させると共に電圧信号Ｓ４を入力してディジタルデータＤ３への変換処理を実行させ、処理系回路６から出力されるディジタルデータＤ１と処理系回路７から出力されるディジタルデータＤ２とに基づいて第１のインピーダンスＺ１を算出すると共に、処理系回路７から出力されるディジタルデータＤ２，Ｄ３に基づいて第２のインピーダンスＺ２を算出し、第１および第２のインピーダンスＺ１，Ｚ２に基づいて、具体的には第１のインピーダンスＺ１の絶対値を第２のインピーダンスＺ２の絶対値で除算して絶対値用補正値Ｚｅを算出すると共に、第１のインピーダンスＺ１の位相角から第２のインピーダンスＺ２の位相角を減算して位相角用補正値θｅを算出する。したがって、この測定装置１によれば、その後に測定対象体１１のインピーダンスＺｍを算出する際に、電流検出系回路３と電圧検出系回路４、および処理系回路６と処理系回路７とをそれぞれ並列的に作動させて得られた各ディジタルデータＤ１，Ｄ２と、記憶部８に記憶されている絶対値用補正値Ｚｅおよび位相角用補正値θｅとに基づいて、測定対象体１１のインピーダンスＺｍを算出することができるため、インピーダンスＺｍを高速に算出することができる。また、算出したインピーダンスＺｍ（絶対値（Ｖａ／Ｉａ）および位相角（θｖ−θｉ））には、処理系回路７および処理系回路６の利得Ａ、位相遅れα、利得Ｂおよび位相遅れβのいずれも含まれていないため、両処理系回路６，７間での利得や位相遅れの相違の影響（つまり、両処理系回路６，７間の利得差や位相遅れの差（位相差）の影響）を受けることなく、インピーダンスＺｍを正確に算出することができる。また、従来の測定装置と異なり、位相の異なる電圧信号（０°および９０°の電圧信号）を生成するための可変位相信号発生器の配設を省略できると共に系統数を少なくすることができるため、装置構成を簡略化することができる結果、装置コストを十分に低減することができる。
【００３８】
なお、上述した実施の形態では、絶対値用補正値Ｚｅおよび位相角用補正値θｅの算出後において、電圧Ｖ１を示す電圧信号Ｓ６を変換処理する処理系回路７において、電圧信号Ｓ６と共に電圧信号Ｓ４を変換処理する構成を採用したが、図３に示すインピーダンス測定装置１Ａ（以下、「測定装置１Ａ」ともいう）のように、電流Ｉ１を示す電圧信号Ｓ４を変換処理する処理系回路６において、電圧信号Ｓ４と共に電圧信号Ｓ６を変換処理して、絶対値用補正値Ｚｅおよび位相角用補正値θｅを算出する構成を採用することもできる。以下、この測定装置１Ａについて説明する。なお、測定装置１と同一の構成については同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００３９】
測定装置１Ａは、図３に示すように、切換部５から出力される信号を処理系回路６が入力し、処理系回路７は電圧検出系回路４から出力される電圧信号Ｓ６のみを入力する構成とした点において測定装置１と主として相違し、他の構成は測定装置１とほぼ同一である。したがって、この構成により、測定装置１Ａでは、処理系回路６は、切換部５から電圧信号Ｓ４が出力されているときには、電流検出系回路３で検出された電流Ｉ１の電流値を示すディジタルデータＤ１を出力し、切換部５から電圧信号Ｓ６が出力されているときには、電圧検出系回路４で検出された電圧Ｖ１の電圧値を示すディジタルデータＤ４（本発明における第４ディジタルデータ）を出力する。また、処理系回路７は、電圧検出系回路４で検出された電圧Ｖ１の電圧値を示すディジタルデータＤ２を出力する。
【００４０】
また、演算制御部９Ａは、処理系回路６から出力されるディジタルデータＤ１と処理系回路７から出力されるディジタルデータＤ２とに基づいて第１のインピーダンスＺ１を算出すると共に、処理系回路６から出力されるディジタルデータＤ２，Ｄ４に基づいて第２のインピーダンスＺ２を算出し、第１および第２のインピーダンスＺ１，Ｚ２に基づいて、具体的には測定装置１の演算制御部９と同様にして、第１のインピーダンスＺ１の絶対値を第２のインピーダンスＺ２の絶対値で除算して絶対値用補正値Ｚｅを算出すると共に、第１のインピーダンスＺ１の位相角から第２のインピーダンスＺ２の位相角を減算して位相角用補正値θｅを算出する。また、演算制御部９Ａは、測定対象体１１のインピーダンスＺｍを算出する際に、電流検出系回路３と電圧検出系回路４、および処理系回路６と処理系回路７とをそれぞれ並列的に作動させて得られた各ディジタルデータＤ１，Ｄ２と、記憶部８に記憶されている絶対値用補正値Ｚｅおよび位相角用補正値θｅとに基づいて、測定装置１の演算制御部９と同様にして、測定対象体１１のインピーダンスＺｍを算出する。したがって、測定装置１Ａにおいても、上記した測定装置１の効果と同様の効果を奏することができる。
【００４１】
また、絶対値用補正値Ｚｅおよび位相角用補正値θｅを算出するためのディジタルデータを得るために、１つの切換部５で電圧信号Ｓ４，Ｓ６を切り換えて各処理系回路６，７のいずれか一方に入力させてディジタルデータに変換処理する構成について上記したが、図４に示すインピーダンス測定装置１Ｂ（以下、「測定装置１Ｂ」ともいう）のように、２つの切換部５ａ，５ｂを備えて、各処理系回路６，７において電圧信号Ｓ６および電圧信号Ｓ４をディジタルデータに変換処理する構成を採用することもできる。以下、この測定装置１Ｂについて説明する。なお、測定装置１と同一の構成については同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００４２】
測定装置１Ｂは、図４に示すように、信号源２、電流検出系回路３、電圧検出系回路４、切換部５ａ，５ｂ、処理系回路６，７、記憶部８、演算制御部９Ｂおよび出力部１０を備えて、測定対象体１１のインピーダンスＺｍを測定可能に構成されている。この場合、切換部５ａは、上記した測定装置１Ａの切換部５と同一に構成されて、演算制御部９Ｂから出力される制御信号Ｓ７がＬｏｗレベルのときには電圧信号Ｓ４を選択して出力し、Ｈｉｇｈレベルのときには電圧信号Ｓ６を選択して出力する。一方、切換部５ｂは、上記した測定装置１の切換部５と同一に構成されて、演算制御部９から出力される制御信号Ｓ７がＬｏｗレベルのときには電圧信号Ｓ６を選択して出力し、Ｈｉｇｈレベルのときには電圧信号Ｓ４を選択して出力する。
【００４３】
この測定装置１Ｂでは、処理系回路６は、切換部５から電圧信号Ｓ４が出力されているときには、電流検出系回路３で検出された電流Ｉ１の電流値を示すディジタルデータＤ１を出力し、切換部５から電圧信号Ｓ６が出力されているときには、電圧検出系回路４で検出された電圧Ｖ１の電圧値を示すディジタルデータＤ４を出力する。また、処理系回路７は、切換部５から電圧信号Ｓ４が出力されているときには、電流検出系回路３で検出された電流Ｉ１の電流値を示すディジタルデータＤ３を出力し、切換部５から電圧信号Ｓ６が出力されているときには、電圧検出系回路４で検出された電圧Ｖ１の電圧値を示すディジタルデータＤ２を出力する。
【００４４】
演算制御部９Ｂは、測定装置１の演算制御部９に相当し、演算制御部９と同様にして、記憶部８に記憶されている動作プログラムに従って作動して、トリガ信号Ｓ１および制御信号Ｓ７を出力して信号源２および各切換部５ａ，５ｂに対する制御処理を実行する。また、演算制御部９は、各ディジタルデータＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４に基づく測定対象体１１のインピーダンス算出のための補正値算出処理を実行する。また、演算制御部９は、各ディジタルデータＤ１，Ｄ２、および補正値算出処理で算出した補正値に基づいて、測定対象体１１のインピーダンスＺｍを算出するインピーダンス算出処理を実行する。
【００４５】
次に、測定装置１Ｂの動作について説明する。なお、測定装置１Ｂは、補正値算出処理の処理内容においてのみ測定装置１と相違し、他の動作については測定装置１と同様にして作動する。このため、以下では、この補正値算出処理について説明する。
【００４６】
この補正値算出処理では、演算制御部９Ｂは、まず、図５に示すように、制御信号Ｓ７を制御することにより、各処理系回路６，７に対して電圧信号Ｓ４，Ｓ６を交互に入力して、電圧信号Ｓ４のディジタルデータへの変換処理および電圧信号Ｓ６のディジタルデータへの変換処理をそれぞれ実行させて、ディジタルデータＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４に変換させる。具体的には、演算制御部９Ｂは、まず、制御信号Ｓ７をＬｏｗレベルに制御することにより、電圧信号Ｓ４を選択して出力可能な状態に切換部５ａを切り換えると共に、電圧信号Ｓ６を選択して出力可能な状態に切換部５ｂを切り換える。次いで、演算制御部９Ｂは、トリガ信号Ｓ１を信号源２に対して出力して、所定周期分の試験用信号Ｓ２の生成および出力を開始させる。これにより、期間Ｔ１において、測定対象体１１に電流Ｉ１が流れると共に、その両端間に電圧Ｖ１が発生する。このため、電流検出系回路３は、電流Ｉ１を検出して電圧信号Ｓ４を出力し、また電圧検出系回路４は、電流検出系回路３と並列的に作動して、電圧Ｖ１を検出して電圧信号Ｓ６を出力する。また、各処理系回路６，７も、電圧信号Ｓ４および電圧信号Ｓ６に対する変換処理をそれぞれ並列的に実行することにより、処理系回路６が電圧信号Ｓ４に基づいて電流Ｉ１の電流値を示すディジタルデータＤ１を出力し、処理系回路７が電圧信号Ｓ６に基づいて電圧Ｖ１の電圧値を示すディジタルデータＤ２を出力する。また、演算制御部９Ｂは、期間Ｔ１の期末において、所定周期分の各ディジタルデータＤ１，Ｄ２を入力して記憶部８に記憶させる。
【００４７】
続いて、演算制御部９Ｂは、図５に示すように、制御信号Ｓ７をＨｉｇｈレベルに制御することにより、電圧信号Ｓ６を選択して出力可能な状態に切換部５ａを切り換えると共に、電圧信号Ｓ４を選択して出力可能な状態に切換部５ｂを切り換え、その後に、トリガ信号Ｓ１を信号源２に対して再度出力して、所定周期分の試験用信号Ｓ２の生成を再度開始させる。この場合には、期間Ｔ２において、電流検出系回路３が電流Ｉ１を検出して電圧信号Ｓ４を出力し、処理系回路７が電圧信号Ｓ４に基づいて電流Ｉ１の電流値を示すディジタルデータＤ３を出力する変換処理を実行する。一方、電圧検出系回路４が電流検出系回路３と並列的に作動して、電圧Ｖ１を検出して電圧信号Ｓ６を出力し、処理系回路６が処理系回路７と並列的に作動して、電圧信号Ｓ６に基づいて電圧Ｖ１の電圧値を示すディジタルデータＤ４を出力する変換処理を実行する。演算制御部９Ｂは、期間Ｔ２の期末において、所定周期分の各ディジタルデータＤ３，Ｄ４を入力して記憶部８に記憶させる。また、演算制御部９Ｂは、期間Ｔ２の終了時に制御信号Ｓ７をＬｏｗレベルに制御することにより、電圧信号Ｓ４を選択して出力可能な状態に切換部５ａを再度切り換えると共に、電圧信号Ｓ６を選択して出力可能な状態に切換部５ｂを再度切り換える。
【００４８】
次いで、演算制御部９Ｂは、記憶部８に記憶されている各ディジタルデータＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４に基づいて、測定対象体１１のインピーダンスＺｍを算出する際に用いる各補正値Ｚｅ，θｅを算出するための算出処理を期間Ｔ３において実行する。この場合、処理系回路６が電圧信号Ｓ４を変換処理して出力するディジタルデータＤ１は、電流Ｉ１の波形を示す最初のデータであって、Ｂ×Ｉ×ｓｉｎ（ω×ｔ＋θｉ＋β）（＝Ｉｆ）で現され、処理系回路７が電圧信号Ｓ６を変換処理して出力するディジタルデータＤ２は、電圧Ｖ１の波形を示す最初のデータであって、Ａ×Ｖ×ｓｉｎ（ω×ｔ＋θｖ＋α）（＝Ｖｆ）で現される。また、処理系回路６が電圧信号Ｓ６を変換処理して出力するディジタルデータＤ４は、電圧Ｖ１の波形を示す２番目のデータであって、Ｂ×Ｖ×ｓｉｎ（ω×ｔ＋θｖ＋β）（＝Ｖｓ）で現され、処理系回路７が電圧信号Ｓ４を変換処理して出力するディジタルデータＤ３は、電流Ｉ１の波形を示す２番目のデータであって、Ａ×Ｉ×ｓｉｎ（ω×ｔ＋θｉ＋α）（＝Ｉｓ）で現される。
【００４９】
この算出処理では、演算制御部９Ｂは、まず、データＶｆをデータＩｆで除算することにより、第３のインピーダンスＺ３を算出する。この場合、第３のインピーダンスＺ３は、その絶対値が（Ａ／Ｂ）×Ｚで、その位相角が（θｖ＋α−（θｉ＋β））となる。次いで、データＶｓをデータＩｓで除算することにより、第４のインピーダンスＺ４を算出する。この場合、第４のインピーダンスＺ４は、その絶対値が（Ｂ／Ａ）×Ｚで、その位相角が（θｖ＋β−（θｉ＋α））となる。続いて、演算制御部９Ｂは、第３および第４のインピーダンスＺ３，Ｚ４の平均値（相乗平均値）Ｚａｖｅを算出して、記憶部８に記憶させる。この場合、平均値Ｚａｖｅは、その絶対値が、√（Ｚ３×Ｚ４）＝√（（Ａ／Ｂ）×Ｚ×（Ｂ／Ａ）×Ｚ）＝Ｚとなり、その位相角が、（θｖ＋α−（θｉ＋β）＋θｖ＋β−（θｉ＋α））／２＝θｖ−θｉとなる。
【００５０】
次いで、演算制御部９Ｂは、第３のインピーダンスＺ３を平均値Ｚａｖｅで除算することにより、各ディジタルデータＤ１，Ｄ２に基づいて算出された第３のインピーダンスＺ３の絶対値および位相角に発生する各誤差（絶対値誤差および位相角誤差（位相遅れの相違による誤差））を補正するための絶対値用補正値Ｚｅおよび位相角用補正値θｅを算出する。この場合、絶対値用補正値Ｚｅは、（Ａ／Ｂ）×Ｚ／Ｚ＝Ａ／Ｂとして算出され、位相角用補正値θｅは、θｖ＋α−（θｉ＋β）−（θｖ−θｉ）＝α−βとして算出される。演算制御部９Ｂは、算出した絶対値用補正値Ｚｅ（＝Ａ／Ｂ）および位相角用補正値θｅ（＝α−β）を記憶部８に記憶させて、この算出処理を完了する。これにより、補正値算出処理も完了する。
【００５１】
この測定装置１Ｂにおいても、測定装置１と同じ値の絶対値用補正値Ｚｅおよび位相角用補正値θｅを補正値算出処理で算出できるため、その後において実行される測定対象体１１のインピーダンスＺｍの測定（例えば図５に示す期間Ｔ４でのインピーダンスＺｍの測定）に際して、電流検出系回路３と電圧検出系回路４、および処理系回路６と処理系回路７とをそれぞれ並列的に作動させて得られた各ディジタルデータＤ１，Ｄ２と、記憶部８に記憶されている絶対値用補正値Ｚｅおよび位相角用補正値θｅとに基づいて、測定対象体１１のインピーダンスＺｍを算出することができるため、インピーダンスＺｍを高速に算出することができる。また、算出したインピーダンスＺｍ（絶対値（Ｖａ／Ｉａ）および位相角（θｖ−θｉ））には、処理系回路７および処理系回路６の利得Ａ、位相遅れα、利得Ｂおよび位相遅れβのいずれも含まれていないため、インピーダンスＺｍを正確に算出することができる。また、測定装置１と同様にして、装置コストを十分に低減することができる。
【００５２】
なお、本発明は、上記した発明の実施の形態に限定されず、適宜変更が可能である。例えば、上述した各測定装置１，１Ａ，１Ｂでは、信号源２から測定対象体１１に対して、試験用信号Ｓ２として交流信号を供給しているが、直流信号（具体的には直流定電圧信号）を供給することもできる。この場合、演算制御部９，９Ａ，９Ｂは、補正値算出処理において絶対値用補正値Ｚｅのみを算出する。また、電流検出系回路３および電圧検出系回路４の各々に増幅部２２，２４を配設しているが、電流検出部２１および電圧検出部２３に信号増幅機能が備わっているときには、増幅部２２，２４の配設を省いた構成を採用することもできる。同様にして、処理系回路６および処理系回路７にも増幅部２５，２８を配設しているが、電流検出系回路３および電圧検出系回路４において電圧信号Ｓ４，Ｓ６のレベルを調整可能であれば、これらの増幅部２５，２８についてもその配設を省くことができる。また、処理系回路６および処理系回路７にフィルタ部２６，２９をそれぞれ配設して、インピーダンスＺｍを高精度に算出可能な構成を採用しているが、ノイズの影響が少ないときや、インピーダンスＺｍを簡易に算出するときなどでは、これらのフィルタ部２６，２９についてもその配設を省くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】測定装置１の構成を示す構成図である。
【図２】測定装置１の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図３】測定装置１Ａの構成を示す構成図である。
【図４】測定装置１Ｂの構成を示す構成図である。
【図５】測定装置１Ｂの動作を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００５４】
１，１Ａ，１Ｂ 測定装置
６，７ 処理系回路
９，９Ａ，９Ｂ 演算制御部
１１ 測定対象体
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４ ディジタルデータ
Ｉ１ 試験用電流
Ｓ４，Ｓ６ 電圧信号
Ｖ１ 電圧
Ｚａｖｅ 平均値
Ｚｅ 絶対値用補正値
Ｚｍ インピーダンス
θｅ 位相角用補正値
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象体に流れる試験用電流の電流値に比例して変化する第１電圧信号を第１ディジタルデータに変換して出力する処理を実行する第１処理系と、前記試験用電流が流れることに起因して前記測定対象体の両端間に発生する電圧の電圧値に比例して変化する第２電圧信号を入力したときには第２ディジタルデータに変換して出力すると共に前記第１電圧信号を入力したときには第３ディジタルデータに変換して出力する処理を実行する第２処理系と、前記第１処理系による前記第１ディジタルデータへの変換処理と前記第２処理系による前記第２ディジタルデータへの変換処理とが並列的に実行されている状態において当該各処理系から出力される前記第１ディジタルデータと前記第２ディジタルデータとに基づいて前記測定対象体のインピーダンスを算出する演算制御部とを備えたインピーダンス測定装置であって、
前記演算制御部は、
前記測定対象体のインピーダンスの算出に先立ち、
前記第１処理系に対して前記第１電圧信号を入力して前記第１ディジタルデータへの変換処理を実行させ、かつ前記第２処理系に対して前記第１電圧信号を入力して前記第３ディジタルデータへの変換処理を実行させると共に前記第２電圧信号を入力して前記第２ディジタルデータへの変換処理を実行させ、
前記第１処理系から出力される前記第１ディジタルデータと前記第２処理系から出力される前記第２ディジタルデータとに基づいて第１のインピーダンスを算出すると共に、当該第２処理系から出力される前記第３ディジタルデータと前記第２ディジタルデータとに基づいて第２のインピーダンスを算出し、
前記第１処理系から出力される第１ディジタルデータと前記第２処理系から出力される第２ディジタルデータとに基づいて前記測定対象体のインピーダンスを算出した際に前記各処理系間に存在する利得差および位相差のうちの少なくとも一方に起因して当該算出したインピーダンスに発生する誤差を補正するための補正値を、前記第１のインピーダンスおよび前記第２のインピーダンスに基づいて算出するインピーダンス測定装置。
【請求項２】
測定対象体に流れる試験用電流の電流値に比例して変化する第１電圧信号を入力したときには第１ディジタルデータに変換して出力すると共に当該試験用電流が流れることに起因して当該測定対象体の両端間に発生する電圧の電圧値に比例して変化する第２電圧信号を入力したときには第４ディジタルデータに変換して出力する処理を実行する第１処理系と、前記第２電圧信号を第２ディジタルデータに変換して出力する処理を実行する第２処理系と、前記第１処理系による前記第１ディジタルデータへの変換処理と前記第２処理系による前記第２ディジタルデータへの変換処理とが並列的に実行されている状態において当該各処理系から出力される前記第１ディジタルデータと前記第２ディジタルデータとに基づいて前記測定対象体のインピーダンスを算出する演算制御部とを備えたインピーダンス測定装置であって、
前記演算制御部は、
前記測定対象体のインピーダンスの算出に先立ち、
前記第１処理系に対して前記第１電圧信号を入力して前記第１ディジタルデータへの変換処理を実行させると共に前記第２電圧信号を入力して前記第４ディジタルデータへの変換処理を実行させ、かつ前記第２処理系に対して前記第２電圧信号を入力して前記第２ディジタルデータへの変換処理を実行させ、
前記第１処理系から出力される前記第１ディジタルデータと前記第２処理系から出力される前記第２ディジタルデータとに基づいて第１のインピーダンスを算出すると共に、当該第１処理系から出力される前記第１ディジタルデータと前記第４ディジタルデータとに基づいて第２のインピーダンスを算出し、
前記第１処理系から出力される第１ディジタルデータと前記第２処理系から出力される第２ディジタルデータとに基づいて前記測定対象体のインピーダンスを算出した際に前記各処理系間に存在する利得差および位相差のうちの少なくとも一方に起因して当該算出したインピーダンスに発生する誤差を補正するための補正値を、前記第１のインピーダンスおよび前記第２のインピーダンスに基づいて算出するインピーダンス測定装置。
【請求項３】
前記試験用電流が交流電流のときに、前記演算制御部は、前記第１のインピーダンスの絶対値を前記第２のインピーダンスの絶対値で除算して、前記算出したインピーダンスの絶対値に発生する誤差を補正するための絶対値用補正値を前記補正値として算出すると共に、前記第１のインピーダンスの位相角から前記第２のインピーダンスの位相角を減算して、前記算出したインピーダンスの位相角に発生する誤差を補正するための位相角用補正値を前記補正値として算出する請求項１または２記載のインピーダンス測定装置。
【請求項４】
前記試験用電流が直流電流のときに、前記演算制御部は、前記第１のインピーダンスの絶対値を前記第２のインピーダンスの絶対値で除算して、前記算出したインピーダンスの絶対値に発生する誤差を補正するための絶対値用補正値を前記補正値として算出する請求項１または２記載のインピーダンス測定装置。
【請求項５】
測定対象体に流れる試験用電流の電流値に比例して変化する第１電圧信号を入力したときには第１ディジタルデータに変換して出力すると共に当該試験用電流が流れることに起因して当該測定対象体の両端間に発生する電圧の電圧値に比例して変化する第２電圧信号を入力したときには第４ディジタルデータに変換して出力する処理を実行する第１処理系と、前記第２電圧信号を入力したときには第２ディジタルデータに変換して出力すると共に前記第１電圧信号を入力したときには第３ディジタルデータに変換して出力する処理を実行する第２処理系と、前記第１処理系による前記第１ディジタルデータへの変換処理と前記第２処理系による前記第２ディジタルデータへの変換処理とが並列的に実行されている状態において当該各処理系から出力される前記第１ディジタルデータと前記第２ディジタルデータとに基づいて前記測定対象体のインピーダンスを算出する演算制御部とを備えたインピーダンス測定装置であって、
前記演算制御部は、
前記測定対象体のインピーダンスの算出に先立ち、
前記各処理系に対して前記第１電圧信号および前記第２電圧信号を交互に入力して前記第１ディジタルデータ、前記第２ディジタルデータ、前記第３ディジタルデータおよび前記第４ディジタルデータへの変換処理をそれぞれ実行させ、
前記第１処理系から出力される前記第１ディジタルデータと前記第２処理系から出力される前記第２ディジタルデータとに基づいて第３のインピーダンスを算出すると共に、前記第１処理系から出力される前記第４ディジタルデータと前記第２処理系から出力される前記第３ディジタルデータとに基づいて第４のインピーダンスを算出して、当該第３のインピーダンスおよび第４のインピーダンスの平均インピーダンスを算出し、
前記第１処理系から出力される第１ディジタルデータと前記第２処理系から出力される第２ディジタルデータとに基づいて前記測定対象体のインピーダンスを算出した際に前記各処理系間に存在する利得差および位相差のうちの少なくとも一方に起因して当該算出したインピーダンスに発生する誤差を補正するための補正値を、前記平均インピーダンスおよび前記第３のインピーダンスに基づいて算出するインピーダンス測定装置。
【請求項６】
前記試験用電流が交流電流のときに、前記演算制御部は、前記第３のインピーダンスの絶対値を前記平均インピーダンスの絶対値で除算して、前記算出したインピーダンスの絶対値に発生する誤差を補正するための絶対値用補正値を前記補正値として算出すると共に、前記第３のインピーダンスの位相角から前記平均インピーダンスの位相角を減算して、前記算出したインピーダンスの位相角に発生する誤差を補正するための位相角用補正値を前記補正値として算出する請求項５記載のインピーダンス測定装置。
【請求項７】
前記試験用電流が直流電流のときに、前記演算制御部は、前記第３のインピーダンスの絶対値を前記平均インピーダンスの絶対値で除算して、前記算出したインピーダンスの絶対値に発生する誤差を補正するための絶対値用補正値を前記補正値として算出する請求項５記載のインピーダンス測定装置。
【請求項１】
測定対象体に流れる試験用電流の電流値に比例して変化する第１電圧信号を第１ディジタルデータに変換して出力する処理を実行する第１処理系と、前記試験用電流が流れることに起因して前記測定対象体の両端間に発生する電圧の電圧値に比例して変化する第２電圧信号を入力したときには第２ディジタルデータに変換して出力すると共に前記第１電圧信号を入力したときには第３ディジタルデータに変換して出力する処理を実行する第２処理系と、前記第１処理系による前記第１ディジタルデータへの変換処理と前記第２処理系による前記第２ディジタルデータへの変換処理とが並列的に実行されている状態において当該各処理系から出力される前記第１ディジタルデータと前記第２ディジタルデータとに基づいて前記測定対象体のインピーダンスを算出する演算制御部とを備えたインピーダンス測定装置であって、
前記演算制御部は、
前記測定対象体のインピーダンスの算出に先立ち、
前記第１処理系に対して前記第１電圧信号を入力して前記第１ディジタルデータへの変換処理を実行させ、かつ前記第２処理系に対して前記第１電圧信号を入力して前記第３ディジタルデータへの変換処理を実行させると共に前記第２電圧信号を入力して前記第２ディジタルデータへの変換処理を実行させ、
前記第１処理系から出力される前記第１ディジタルデータと前記第２処理系から出力される前記第２ディジタルデータとに基づいて第１のインピーダンスを算出すると共に、当該第２処理系から出力される前記第３ディジタルデータと前記第２ディジタルデータとに基づいて第２のインピーダンスを算出し、
前記第１処理系から出力される第１ディジタルデータと前記第２処理系から出力される第２ディジタルデータとに基づいて前記測定対象体のインピーダンスを算出した際に前記各処理系間に存在する利得差および位相差のうちの少なくとも一方に起因して当該算出したインピーダンスに発生する誤差を補正するための補正値を、前記第１のインピーダンスおよび前記第２のインピーダンスに基づいて算出するインピーダンス測定装置。
【請求項２】
測定対象体に流れる試験用電流の電流値に比例して変化する第１電圧信号を入力したときには第１ディジタルデータに変換して出力すると共に当該試験用電流が流れることに起因して当該測定対象体の両端間に発生する電圧の電圧値に比例して変化する第２電圧信号を入力したときには第４ディジタルデータに変換して出力する処理を実行する第１処理系と、前記第２電圧信号を第２ディジタルデータに変換して出力する処理を実行する第２処理系と、前記第１処理系による前記第１ディジタルデータへの変換処理と前記第２処理系による前記第２ディジタルデータへの変換処理とが並列的に実行されている状態において当該各処理系から出力される前記第１ディジタルデータと前記第２ディジタルデータとに基づいて前記測定対象体のインピーダンスを算出する演算制御部とを備えたインピーダンス測定装置であって、
前記演算制御部は、
前記測定対象体のインピーダンスの算出に先立ち、
前記第１処理系に対して前記第１電圧信号を入力して前記第１ディジタルデータへの変換処理を実行させると共に前記第２電圧信号を入力して前記第４ディジタルデータへの変換処理を実行させ、かつ前記第２処理系に対して前記第２電圧信号を入力して前記第２ディジタルデータへの変換処理を実行させ、
前記第１処理系から出力される前記第１ディジタルデータと前記第２処理系から出力される前記第２ディジタルデータとに基づいて第１のインピーダンスを算出すると共に、当該第１処理系から出力される前記第１ディジタルデータと前記第４ディジタルデータとに基づいて第２のインピーダンスを算出し、
前記第１処理系から出力される第１ディジタルデータと前記第２処理系から出力される第２ディジタルデータとに基づいて前記測定対象体のインピーダンスを算出した際に前記各処理系間に存在する利得差および位相差のうちの少なくとも一方に起因して当該算出したインピーダンスに発生する誤差を補正するための補正値を、前記第１のインピーダンスおよび前記第２のインピーダンスに基づいて算出するインピーダンス測定装置。
【請求項３】
前記試験用電流が交流電流のときに、前記演算制御部は、前記第１のインピーダンスの絶対値を前記第２のインピーダンスの絶対値で除算して、前記算出したインピーダンスの絶対値に発生する誤差を補正するための絶対値用補正値を前記補正値として算出すると共に、前記第１のインピーダンスの位相角から前記第２のインピーダンスの位相角を減算して、前記算出したインピーダンスの位相角に発生する誤差を補正するための位相角用補正値を前記補正値として算出する請求項１または２記載のインピーダンス測定装置。
【請求項４】
前記試験用電流が直流電流のときに、前記演算制御部は、前記第１のインピーダンスの絶対値を前記第２のインピーダンスの絶対値で除算して、前記算出したインピーダンスの絶対値に発生する誤差を補正するための絶対値用補正値を前記補正値として算出する請求項１または２記載のインピーダンス測定装置。
【請求項５】
測定対象体に流れる試験用電流の電流値に比例して変化する第１電圧信号を入力したときには第１ディジタルデータに変換して出力すると共に当該試験用電流が流れることに起因して当該測定対象体の両端間に発生する電圧の電圧値に比例して変化する第２電圧信号を入力したときには第４ディジタルデータに変換して出力する処理を実行する第１処理系と、前記第２電圧信号を入力したときには第２ディジタルデータに変換して出力すると共に前記第１電圧信号を入力したときには第３ディジタルデータに変換して出力する処理を実行する第２処理系と、前記第１処理系による前記第１ディジタルデータへの変換処理と前記第２処理系による前記第２ディジタルデータへの変換処理とが並列的に実行されている状態において当該各処理系から出力される前記第１ディジタルデータと前記第２ディジタルデータとに基づいて前記測定対象体のインピーダンスを算出する演算制御部とを備えたインピーダンス測定装置であって、
前記演算制御部は、
前記測定対象体のインピーダンスの算出に先立ち、
前記各処理系に対して前記第１電圧信号および前記第２電圧信号を交互に入力して前記第１ディジタルデータ、前記第２ディジタルデータ、前記第３ディジタルデータおよび前記第４ディジタルデータへの変換処理をそれぞれ実行させ、
前記第１処理系から出力される前記第１ディジタルデータと前記第２処理系から出力される前記第２ディジタルデータとに基づいて第３のインピーダンスを算出すると共に、前記第１処理系から出力される前記第４ディジタルデータと前記第２処理系から出力される前記第３ディジタルデータとに基づいて第４のインピーダンスを算出して、当該第３のインピーダンスおよび第４のインピーダンスの平均インピーダンスを算出し、
前記第１処理系から出力される第１ディジタルデータと前記第２処理系から出力される第２ディジタルデータとに基づいて前記測定対象体のインピーダンスを算出した際に前記各処理系間に存在する利得差および位相差のうちの少なくとも一方に起因して当該算出したインピーダンスに発生する誤差を補正するための補正値を、前記平均インピーダンスおよび前記第３のインピーダンスに基づいて算出するインピーダンス測定装置。
【請求項６】
前記試験用電流が交流電流のときに、前記演算制御部は、前記第３のインピーダンスの絶対値を前記平均インピーダンスの絶対値で除算して、前記算出したインピーダンスの絶対値に発生する誤差を補正するための絶対値用補正値を前記補正値として算出すると共に、前記第３のインピーダンスの位相角から前記平均インピーダンスの位相角を減算して、前記算出したインピーダンスの位相角に発生する誤差を補正するための位相角用補正値を前記補正値として算出する請求項５記載のインピーダンス測定装置。
【請求項７】
前記試験用電流が直流電流のときに、前記演算制御部は、前記第３のインピーダンスの絶対値を前記平均インピーダンスの絶対値で除算して、前記算出したインピーダンスの絶対値に発生する誤差を補正するための絶対値用補正値を前記補正値として算出する請求項５記載のインピーダンス測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−２１５８９８（Ｐ２００８−２１５８９８Ａ）
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５０９４０（Ｐ２００７−５０９４０）
【出願日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【出願人】（０００２２７１８０）日置電機株式会社 (982)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【出願人】（０００２２７１８０）日置電機株式会社 (982)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]