(57)【要約】【課題】ベクトル電圧計を使用せずに負帰還回路を調整する。【解決手段】負帰還回路１４は、電流電圧変換器２１と、この変換器２１からの電圧Ｖｉを測定するスカラ電圧計２２と、信号源１０の正弦波信号Ｖ１と同一周波数の正弦波信号Ｖ２を、設定された位相だけずらして出力する信号源２３と、信号Ｖ２を信号Ｖ３に増幅する増幅器２４と、端子９３と増幅器２４の出力端子との間に流れる電流Ｉ２を測定する電流測定部２５と、電圧Ｖｉがゼロボルトに近づくように信号源２３に設定する振幅・位相を調整する処理部１５とを備え、処理部１５は、端子９２への信号Ｖ１の印加状態において、信号源２３に設定する振幅を一定にし、かつ設定する位相をスイープさせながら、電圧Ｖｉが最小となる目標位相を検出する位相検出処理と、この目標位相を信号源２３に設定した状態において、設定する振幅を電圧Ｖｉがゼロボルトに近づくように調整する振幅調整処理とを実行する。【選択図】図１
2020063944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定周波数で、かつ予め規定された振幅の第１正弦波信号を測定対象の一方の端子に印加する第１信号源と、
前記一方の端子に前記第１正弦波信号が印加されている状態において、前記測定対象の他方の端子を基準電位に規定する負帰還回路とを備え、当該負帰還回路によって前記他方の端子が前記基準電位に規定されているときの前記一方の端子の電圧と当該負帰還回路に流れる電流とに基づいて前記測定対象のインピーダンスを測定するインピーダンス測定装置であって、
前記負帰還回路は、
前記他方の端子に接続されて、当該他方の端子からの流入電流を電圧に変換して出力する電流電圧変換器と、
前記電流電圧変換器から出力される前記電圧を前記基準電位を基準として測定するスカラ電圧計と、
前記第１正弦波信号と同一周波数で、かつ設定された振幅の第２正弦波信号を、設定された位相だけ当該第１正弦波信号に対してずらして出力する第２信号源と、
前記第２正弦波信号を増幅正弦波信号に増幅して出力端子から前記測定対象の他方の端子に出力する増幅器と、
前記他方の端子と前記増幅器の前記出力端子との間に介装されて、当該他方の端子と当該出力端子との間に流れる電流を測定する電流測定部と、
前記スカラ電圧計で測定される前記電圧がゼロボルトに近づくように前記第２信号源に対して設定する前記振幅および前記位相を調整する処理部とを備えて構成され、
前記処理部は、前記第１正弦波信号を前記一方の端子に印加させている状態において、前記第２信号源に設定する前記振幅を一定にし、かつ設定する前記位相をスイープさせながら、前記スカラ電圧計で測定される前記電圧が最小となる目標位相を検出する位相検出処理と、当該位相検出処理で検出した前記目標位相を前記位相として前記第２信号源に設定した状態において、当該第２信号源に設定する前記振幅を、前記スカラ電圧計で測定される前記電圧がゼロボルトに近づくように調整する振幅調整処理とを実行して、前記他方の端子を前記基準電位に規定するインピーダンス測定装置。
【請求項２】
一定周波数で、かつ予め規定された振幅の第１正弦波信号を測定対象の一方の端子に印加する第１信号源と、
前記測定対象の他方の端子に接続されて、当該他方の端子からの流入電流を電圧に変換して出力する電流電圧変換器、当該電流電圧変換器から出力される前記電圧を基準電位を基準として測定するスカラ電圧計、前記第１正弦波信号と同一周波数で、かつ設定された振幅の第２正弦波信号を、設定された位相だけ当該第１正弦波信号に対してずらして出力する第２信号源、前記第２正弦波信号を増幅正弦波信号に増幅して出力端子から前記測定対象の他方の端子に出力する増幅器、および前記他方の端子と前記増幅器の前記出力端子との間に介装されて、当該他方の端子と当該出力端子との間に流れる電流を測定する電流測定部を有して構成されて、前記測定対象の他方の端子を前記基準電位に規定する負帰還回路とを備え、当該負帰還回路によって当該他方の端子が当該基準電位に規定されている状態での前記一方の端子の電圧および前記電流測定部で測定される前記電流に基づいて、当該測定対象のインピーダンスを測定するインピーダンス測定装置における前記負帰還回路の調整方法であって、
前記第１信号源に対して前記第１正弦波信号を前記一方の端子に印加させ、
前記第２信号源に設定する前記振幅を一定にした状態において、当該第２信号源に設定する前記位相をスイープさせながら、前記スカラ電圧計で測定される前記電圧が最小となる目標位相を検出し、
前記第２信号源に対して前記目標位相を前記位相として設定した状態において、当該第２信号源に設定する前記振幅を、前記スカラ電圧計で測定される前記電圧がゼロボルトに近づくように調整するインピーダンス測定装置における負帰還回路の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インピーダンス測定装置、およびインピーダンス測定装置における負帰還回路の調整方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、この種のインピーダンス測定装置およびこの種のインピーダンス測定装置における帰還ループの安定化方法（負帰還回路の調整方法）に関して、下記の特許文献１において従来の技術として開示された技術が知られている。この帰還ループ安定化方法は、図３に示すインピーダンス測定装置５０の帰還ループ（ヌルループ）を構成するヌル増幅手段５１に対する調整を行って、この帰還ループを安定化させるものである。まず、このインピーダンス測定装置５０について説明する。
【０００３】
このインピーダンス測定装置５０では、第１信号源１０から出力された第１正弦波信号Ｖ１（一定の周波数で、かつ一定の振幅の交流電圧信号）が切替器（スイッチ）１１を介して保護抵抗１２に印加されることにより、第１信号源１０から切替器１１、保護抵抗１２、測定ケーブル６およびＨｃ測定端子２を経由して測定対象９１の一方の端子９２へ測定電流Ｉが供給される。また、インピーダンス測定装置５０では、帰還ループ（測定ケーブル８、ヌル増幅手段５１、電流測定部２５、測定ケーブル９および測定対象９１の他の端子９３から成る帰還ループ）が安定化されている状態において、ヌル増幅手段５１が、他方の端子９３からＬｃ測定端子５、測定ケーブル９および電流測定部２５（具体的には、電流測定部２５の検出抵抗２５ａ）を介して測定電流Ｉをすべて引き込むことで、他方の端子９３を仮想接地（内部グランドＧに等価的に接続）する負帰還動作を実行する。
【０００４】
この状態において、検出抵抗２５ａと共に電流測定部２５を構成する電圧計２５ｂが検出抵抗２５ａの両端間の電圧を測定することで、測定電流Ｉが電流測定部２５で測定される。また、測定対象９１の一方の端子９２の電圧は、Ｈｐ測定端子３から測定ケーブル７を介して電圧測定部（電圧計）１３で測定される。上記したように、他方の端子９３が内部グランドＧに接続されることから、電圧測定部１３は、測定対象９１の両端に印加される電圧（両端間電圧）を測定することになる。したがって、インピーダンス測定装置５０では、電圧測定部１３での測定値と電流測定部２５での測定値の比から測定対象９１のインピーダンス測定値を求めることが可能となっている。
【０００５】
次に、ヌル増幅手段５１について具体的に説明する。ヌル増幅手段５１は、図３，４に示すように、直列接続された入力増幅器６１、狭帯域高利得増幅器６２および出力増幅器６３を備えている。また、ヌル増幅手段５１には、同期信号源６４、スイッチ６５およびベクトル電圧計６６が配設されている。同期信号源６４は、第１信号源１０から出力される第１正弦波信号Ｖ１と同一周波数で、かつ同期した一定振幅の第２正弦波信号Ｖ２（同期信号）を出力する。スイッチ６５は、出力増幅器６３の前段に介装されて、狭帯域高利得増幅器６２から出力される交流信号Ｖａｃおよび同期信号源６４から出力される第２正弦波信号Ｖ２を切り替えて出力増幅器６３に出力する。
【０００６】
入力増幅器６１は、一例として、図４に示すように、非反転入力端子が内部グランドＧに接続された演算増幅器を用いて電流電圧変換器として構成されて、Ｌｐ測定端子４から測定ケーブル８を介してヌル増幅手段５１に流入する電流を電圧Ｖｉに変換して出力する。この場合、このようにしてヌル増幅手段５１に流入する電流がゼロアンペアのとき（つまり、電圧Ｖｉがゼロボルトのとき）には、Ｌｐ測定端子４の電圧は内部グランドＧの電位になる（つまり、他方の端子９３が仮想接地された状態になる）。
【０００７】
狭帯域高利得増幅器６２は、図４に示すように、検波器７１，７２、積分器７３，７４、変調器７５，７６、加算器７７、移相器７８，７９、および可変移相器８０を備えている。狭帯域高利得増幅器６２では、検波器７１，７２に電圧Ｖｉが入力されると共に、検波器７１には、第２正弦波信号Ｖ２が入力され、また検波器７２には、移相器７８で９０°移相された第２正弦波信号Ｖ２が入力される。この構成により、検波器７１，７２は電圧Ｖｉを直交２成分に分けて同期検波する直交検波器として機能して、検波器７１は電圧Ｖｉについての第２正弦波信号Ｖ２と同相の成分（同相成分）を示す第１直流信号を出力し、検波器７２は電圧Ｖｉについての第２正弦波信号Ｖ２と直交する成分（直交成分）を示す第２直流信号を出力する。積分器７３は、第１直流信号を積分して、第３直流信号として変調器７５に出力し、積分器７４は、第２直流信号を積分して、第４直流信号として変調器７６に出力する。
【０００８】
また、狭帯域高利得増幅器６２では、可変移相器８０は、入力した第２正弦波信号Ｖ２を、予め設定された位相分だけ移相して、搬送波Ｖ２ａとして出力する。この搬送波Ｖ２ａは、変調器７５，７６のうちの一方の変調器７５にそのまま入力されると共に、移相器７９で９０°移相されて搬送波Ｖ２ｂとして他方の変調器７６に入力される。この構成により、変調器７５，７６は直交変調器を構成して、変調器７５は、積分器７３から出力される第３直流信号で搬送波Ｖ２ａを振幅変調して、第１交流信号として出力し、変調器７６は、積分器７４から出力される第４直流信号で搬送波Ｖ２ｂを振幅変調して、第２交流信号として出力する。加算器７７は、変調器７５，７６から出力される第１、第２交流信号を合成して、交流信号Ｖａｃとしてスイッチ６５に出力する。
【０００９】
このように、狭帯域高利得増幅器６２は、電圧Ｖｉを直交同期検波して直流信号に変換して積分し、さらに直交変調して交流信号Ｖａｃに戻しているため、狭帯域で高利得での増幅が可能となっている。また、狭帯域高利得増幅器６２では、検波器７１，７２で構成される直交検波器と変調器７５，７６で構成される直交変調器との間の位相を可変移相器８０でずらす（移相する）ことが可能であることから、狭帯域高利得増幅器６２は任意の位相差をもつ狭帯域高利得増幅器として機能することが可能となっている。
【００１０】
また、インピーダンス測定装置５０での上記の帰還ループの安定条件は、この帰還ループ（ヌルループ）一巡の利得帯域内に位相の０°が存在しないようにすることである。このインピーダンス測定装置５０では、例えば、測定ケーブル８，９が延長された場合のように、帰還ループの位相状態が変わったときであっても、柔軟に対応して帰還ループを安定化し得るように、この安定条件を満たすために可変移相器８０に設定すべき必要な移相量（位相補正量）を見つける機能が内蔵されている。以下、この機能を使用してこの必要な移相量を見つける方法、および見つけた移相量を可変移相器８０に設定して帰還ループを安定化させる帰還ループ安定化方法（ヌル増幅手段５１の調整方法）について説明する。
【００１１】
まず、切替器１１を接地側に切り換えて、第１信号源１０を保護抵抗１２から切り離す。また、スイッチ６５を同期信号源６４側に切り替えて、帰還ループを切断して、第２正弦波信号Ｖ２を出力増幅器６３に入力する。この状態で、入力増幅器６１から出力される電圧Ｖｉをベクトル電圧計６６で測定する。このようにしてベクトル電圧計６６で測定された第２正弦波信号Ｖ２に対する電圧Ｖｉの位相差が、狭帯域高利得増幅器６２を除いた帰還ループの一巡での移相量である。この移相量から、帰還ループの全移相量が１８０°になる（０°に対して最も余裕のある状態になる）ような移相量を求めて、可変移相器８０に設定する。これにより、上記の安定条件を満たすために必要な可変移相器８０での移相量を見つけて、可変移相器８０に設定する手順が完了するため、その後のインピーダンス測定に備えて、切替器１１を第１信号源１０側に切り換えると共に、スイッチ６５を狭帯域高利得増幅器６２側に切り換える。
【００１２】
このようにして移相量が設定された可変移相器８０を有する狭帯域高利得増幅器６２を含むヌル増幅手段５１は、安定した負帰還動作を実行して、測定対象９１の他方の端子９３の電位が接地電位（内部グランドＧの電圧：ゼロボルト）になるように、狭帯域高利得増幅器６２から出力される交流信号Ｖａｃの振幅および位相（ひいては、出力増幅器６３から出力される交流信号の振幅および位相）を制御することで、検出抵抗２５ａを経由して引き込む電流の振幅および位相を制御する。これにより、Ｈｐ測定端子３から測定ケーブル７を介して電圧測定部１３で測定される電圧は、測定対象９１の端子９２，９３間に印加される電圧（両端間電圧）となる。また、この制御により、測定対象９１に流れる測定電流Ｉは、Ｌｐ測定端子５から測定ケーブル８側へは流れずに、Ｌｃ測定端子５、測定ケーブル９および検出抵抗２５ａを経由して、ヌル増幅手段５１（具体的には、出力増幅器６３）にすべて引き込まれる。このため、電流測定部２５で測定される電流は、測定電流Ｉとなる。これにより、インピーダンス測定装置５０は、電圧測定部１３で測定された両端間電圧と電流測定部２５で測定された測定電流Ｉとに基づいて測定対象９１の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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特許第３９３０５８６号公報（第４−５頁、第２，３，６図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところが、上記特許文献１に開示されているインピーダンス測定装置における狭帯域高利得増幅器６２に対する調整方法（負帰還回路の調整方法）には、高価なベクトル電圧計６６が必要になるという改善すべき課題が存在している。
【００１５】
本発明は、かかる解決すべき課題に鑑みてなされたものであり、ベクトル電圧計を使用せずに負帰還回路を調整し得るインピーダンス測定装置、およびインピーダンス測定装置における負帰還回路の調整方法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】
【００１６】
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、一定周波数で、かつ予め規定された振幅の第１正弦波信号を測定対象の一方の端子に印加する第１信号源と、前記一方の端子に前記第１正弦波信号が印加されている状態において、前記測定対象の他方の端子を基準電位に規定する負帰還回路とを備え、当該負帰還回路によって前記他方の端子が前記基準電位に規定されているときの前記一方の端子の電圧と当該負帰還回路に流れる電流とに基づいて前記測定対象のインピーダンスを測定するインピーダンス測定装置であって、前記負帰還回路は、前記他方の端子に接続されて、当該他方の端子からの流入電流を電圧に変換して出力する電流電圧変換器と、前記電流電圧変換器から出力される前記電圧を前記基準電位を基準として測定するスカラ電圧計と、前記第１正弦波信号と同一周波数で、かつ設定された振幅の第２正弦波信号を、設定された位相だけ当該第１正弦波信号に対してずらして出力する第２信号源と、前記第２正弦波信号を増幅正弦波信号に増幅して出力端子から前記測定対象の他方の端子に出力する増幅器と、前記他方の端子と前記増幅器の前記出力端子との間に介装されて、当該他方の端子と当該出力端子との間に流れる電流を測定する電流測定部と、前記スカラ電圧計で測定される前記電圧がゼロボルトに近づくように前記第２信号源に対して設定する前記振幅および前記位相を調整する処理部とを備えて構成され、前記処理部は、前記第１正弦波信号を前記一方の端子に印加させている状態において、前記第２信号源に設定する前記振幅を一定にし、かつ設定する前記位相をスイープさせながら、前記スカラ電圧計で測定される前記電圧が最小となる目標位相を検出する位相検出処理と、当該位相検出処理で検出した前記目標位相を前記位相として前記第２信号源に設定した状態において、当該第２信号源に設定する前記振幅を、前記スカラ電圧計で測定される前記電圧がゼロボルトに近づくように調整する振幅調整処理とを実行して、前記他方の端子を前記基準電位に規定する。
【００１７】
また、請求項２記載のインピーダンス測定装置における負帰還回路の調整方法は、一定周波数で、かつ予め規定された振幅の第１正弦波信号を測定対象の一方の端子に印加する第１信号源と、前記測定対象の他方の端子に接続されて、当該他方の端子からの流入電流を電圧に変換して出力する電流電圧変換器、当該電流電圧変換器から出力される前記電圧を基準電位を基準として測定するスカラ電圧計、前記第１正弦波信号と同一周波数で、かつ設定された振幅の第２正弦波信号を、設定された位相だけ当該第１正弦波信号に対してずらして出力する第２信号源、前記第２正弦波信号を増幅正弦波信号に増幅して出力端子から前記測定対象の他方の端子に出力する増幅器、および前記他方の端子と前記増幅器の前記出力端子との間に介装されて、当該他方の端子と当該出力端子との間に流れる電流を測定する電流測定部を有して構成されて、前記測定対象の他方の端子を前記基準電位に規定する負帰還回路とを備え、当該負帰還回路によって当該他方の端子が当該基準電位に規定されている状態での前記一方の端子の電圧および前記電流測定部で測定される前記電流に基づいて、当該測定対象のインピーダンスを測定するインピーダンス測定装置における前記負帰還回路の調整方法であって、前記第１信号源に対して前記第１正弦波信号を前記一方の端子に印加させ、前記第２信号源に設定する前記振幅を一定にした状態において、当該第２信号源に設定する前記位相をスイープさせながら、前記スカラ電圧計で測定される前記電圧が最小となる目標位相を検出し、前記第２信号源に対して前記目標位相を前記位相として設定した状態において、当該第２信号源に設定する前記振幅を、前記スカラ電圧計で測定される前記電圧がゼロボルトに近づくように調整する。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１記載のインピーダンス測定装置、および請求項２記載のインピーダンス測定装置における負帰還回路の調整方法によれば、高価なベクトル電圧計を使用せずに安価なスカラ電圧計を使用して、測定対象の他方の端子を等価的に基準電位に規定することができるため、高価なベクトル電圧計を使用する構成と比較して、装置コストや調整コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】インピーダンス測定装置１の構成を示す構成図である。
【図２】図１における電流電圧変換器２１の構成図である。
【図３】従来のインピーダンス測定装置５０の構成を示す構成図である。
【図４】図３におけるヌル増幅手段５１の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、インピーダンス測定装置およびこの装置における負帰還回路の調整方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００２１】
まず、このインピーダンス測定装置としてのインピーダンス測定装置１の構成について、図１，２を参照して説明する。
【００２２】
インピーダンス測定装置１は、Ｈｃ測定端子２、Ｈｐ測定端子３、Ｌｐ測定端子４、Ｌｃ測定端子５、測定ケーブル６，７，８，９、第１信号源１０、保護抵抗１２、電圧測定部１３、負帰還回路１４、および処理部１５を備えて、測定対象９１のインピーダンスを測定可能に構成されている。
【００２３】
第１信号源１０は、一定周波数で、かつ予め規定された振幅の第１正弦波信号Ｖ１を基準電位（インピーダンス測定装置１の内部グランドＧの電位。ゼロボルト）を基準として出力する。この第１正弦波信号Ｖ１は、保護抵抗１２、測定ケーブル６（同軸ケーブルやシールドケーブルで構成された測定ケーブル６の不図示の芯線）およびＨｃ測定端子２を介して、測定対象９１の一方の端子９２に印加される。また、第１正弦波信号Ｖ１が一方の端子９２に印加された状態においては、第１信号源１０から測定対象９１に正弦波信号である測定電流Ｉ１が流れる。また、第１信号源１０は、本例では一例として処理部１５によって制御されて、第１正弦波信号Ｖ１の出力動作を実行する。なお、保護抵抗１２を使用しない構成であってもよいのは勿論である。
【００２４】
電圧測定部１３は、一対の測定端子（図示せず）のうちの一方の測定端子が測定ケーブル７（測定ケーブル６と同種のケーブルの不図示の芯線）を介してＨｐ測定端子３に接続され、他方の測定端子が内部グランドＧに接続されている。この構成により、電圧測定部１３は、内部グランドＧを基準としてＨｐ測定端子３に発生する電圧を測定することにより、負帰還回路１４によって後述するように測定対象９１の他方の端子９３が内部グランドＧの電位に規定された状態では、測定対象９１の両端子９２，９３間の電圧（両端間電圧）を測定して、処理部１５に出力する。
【００２５】
負帰還回路１４は、一例として、電流電圧変換器２１、スカラ電圧計２２、第２信号源２３、増幅器２４および電流測定部２５を備えて構成されている。なお、処理部１５も、後述するように、スカラ電圧計２２から出力されるスカラ電圧値Ｖｓｃに基づいて第２信号源２３に対して設定する振幅（第２正弦波信号Ｖ２の振幅、ひいては増幅正弦波信号Ｖ３の振幅）を調整することにより、負帰還回路１４の一部を構成している。また、負帰還回路１４は、その入力端子１４ａが測定ケーブル８（測定ケーブル６と同種のケーブルの不図示の芯線）を介してＬｐ測定端子４に接続され、その出力端子１４ｂが測定ケーブル９（測定ケーブル６と同種のケーブルの不図示の芯線）を介してＬｃ測定端子５に接続されている。
【００２６】
各測定ケーブル６，７，８，９は、図１に示すように、対応する測定端子２，３，４，５が接続された一方の端部において、それぞれの外部導体（網組線）が配線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を介して接続され、かつ他方の端部において、それぞれの外部導体（網組線）が内部グランドＧに接続されている。
【００２７】
電流電圧変換器２１は、一例として、図２に示すように、非反転入力端子が内部グランドＧに接続された演算増幅器２１ａ、一端が入力端子１４ａに接続されると共に他端が演算増幅器２１ａの反転入力端子に接続された入力抵抗２１ｂ、および一端が演算増幅器２１ａの反転入力端子に接続されると共に他端が演算増幅器２１ａの出力端子に接続された帰還抵抗２１ｃを備えて構成されている。この構成により、電流電圧変換器２１は、測定ケーブル８およびＬｐ測定端子４を介して測定対象９１の他方の端子９３に接続されているときに、他方の端子９３から負帰還回路１４への流入電流を電圧Ｖｉに変換して出力する。スカラ電圧計２２は、電流電圧変換器２１から出力される電圧Ｖｉについてのスカラ電圧値Ｖｓｃ（例えば、実効値など）を内部グランドＧの電位を基準として測定して処理部１５へ出力する。
【００２８】
第２信号源２３は、第１正弦波信号Ｖ１と同一周波数で、かつ設定された振幅Ａの第２正弦波信号Ｖ２を、設定された位相φだけ第１正弦波信号Ｖ１に対してずらして増幅器２４へ出力する。増幅器２４は、第２正弦波信号Ｖ２を増幅正弦波信号Ｖ３に増幅して、その不図示の出力端子から負帰還回路１４の出力端子１４ｂに出力する。本例では、電流測定部２５が、増幅器２４の出力端子と負帰還回路１４の出力端子１４ｂとの間に介装されている。このため、増幅正弦波信号Ｖ３は、電流測定部２５、出力端子１４ｂ、測定ケーブル９およびＬｐ測定端子４を介して、測定対象９１の他方の端子９３に出力される。
【００２９】
電流測定部２５は、一例として、増幅器２４の出力端子と負帰還回路１４の出力端子１４ｂとの間に介装された検出抵抗２５ａ、および検出抵抗２５ａの両端間の電圧（検出抵抗２５ａに流れる電流Ｉ２に比例して変化する電圧）を測定して、処理部１５に出力する電圧計２５ｂを備えて構成されている。
【００３０】
処理部１５は、ＣＰＵおよびメモリなどを備えて構成されて、第１信号源１０に対する制御処理、位相検出処理、振幅調整処理およびインピーダンス測定処理を実行する。
【００３１】
この位相検出処理では、処理部１５は、図１に示すように、測定対象９１の一方の端子９２にＨｃ測定端子２およびＨｐ測定端子３が接続されると共に、他方の端子９３にＬｐ測定端子４およびＬｃ測定端子５が接続され（つまり、インピーダンス測定装置１が測定対象９１に接続され）、第１信号源１０からの第１正弦波信号Ｖ１が一方の端子９２に印加され、かつ増幅器２４からの増幅正弦波信号Ｖ３が他方の端子９３に印加されている状態において、第２信号源２３に設定する振幅Ａを一定に維持しつつ（つまり、第２正弦波信号Ｖ２、ひいては増幅正弦波信号Ｖ３の振幅を一定に維持しつつ）、第２信号源２３に設定する位相φをスイープ（例えば、予め規定されたステップで、０°から１８０°まで増加、または逆に１８０°から０°まで減少）させて、スカラ電圧計２２で測定されるスカラ電圧値Ｖｓｃが最小となる目標位相φｔを検出する。また、処理部１５は、この検出した目標位相φｔを上記の位相φとして第２信号源２３に対して設定する。これにより、他方の端子９３に伝搬する第１正弦波信号Ｖ１の位相に対して、他方の端子９３に伝搬する増幅正弦波信号Ｖ３の位相が１８０°ずれた状態に設定される。この位相検出処理では、処理部１５は、スカラ電圧値Ｖｓｃが最小となる目標位相φｔを直接的に検出することもできるし、スカラ電圧値Ｖｓｃが最大となる位相を検出し、この検出した位相から１８０°を減算することで、スカラ電圧値Ｖｓｃが最小となる目標位相φｔを間接的に検出することもできる。また、第１信号源１０が出力する第１正弦波信号Ｖ１の振幅は一定であれば、任意の振幅とすることができる。
【００３２】
また、振幅調整処理では、処理部１５は、第１信号源１０が正規の振幅（インピーダンス測定処理を実行するときの振幅）で第１正弦波信号Ｖ１を出力している状態において、スカラ電圧計２２で測定されるスカラ電圧値Ｖｓｃがゼロボルトに近づくように、第２信号源２３に対して設定する第２正弦波信号Ｖ２の振幅Ａを調整する。上記の位相検出処理において、測定対象９１の他方の端子９３での第１正弦波信号Ｖ１の位相と増幅正弦波信号Ｖ３の位相が１８０°ずれた状態になる目標位相φｔが第２信号源２３に位相φとして設定されていることから、他方の端子９３での第１正弦波信号Ｖ１の振幅（第１信号源１０から出力された時点の振幅から減衰した振幅）と増幅正弦波信号Ｖ３の振幅（増幅器２４から出力された時点の振幅から減衰した振幅）とが一致した時点で、スカラ電圧値Ｖｓｃはゼロボルトになる。処理部１５は、スカラ電圧値Ｖｓｃがゼロボルトになった後も、振幅調整処理を継続して実行することにより、スカラ電圧値Ｖｓｃがゼロボルトに維持されるように、第２正弦波信号Ｖ２の振幅Ａを調整する。
【００３３】
また、インピーダンス測定処理では、処理部１５は、振幅調整処理の実行によってスカラ電圧値Ｖｓｃがゼロボルトに維持されている状態において、電圧測定部１３で測定される測定対象９１の両端子９２，９３間の両端間電圧と、電流測定部２５で測定される電流Ｉ２とに基づいて、測定対象９１のインピーダンスを算出する。スカラ電圧値Ｖｓｃがゼロボルトに維持されている状態では、電流電圧変換器２１に流入する電流、つまり、Ｌｐ測定端子４から測定ケーブル８を介して負帰還回路１４に流入する電流はゼロアンペアであることから、第１信号源１０から測定対象９１に流れる測定電流Ｉ１は、すべて電流Ｉ２として電流測定部２５に流れる。したがって、電流測定部２５は、測定対象９１に流れる測定電流Ｉ１を電流Ｉ２として測定して処理部１５に出力する。これにより、処理部１５は、測定対象９１のインピーダンスを正確に測定（算出）する。また、処理部１５は、インピーダンス測定処理において、測定したインピーダンスを不図示の出力部（例えば、ＬＣＤなどの表示装置など）に出力する。
【００３４】
次に、インピーダンス測定装置１の動作について、インピーダンス測定装置１における負帰還回路１４の調整動作（調整方法）と併せて、図面を参照して説明する。なお、インピーダンス測定装置１は、測定対象９１に正常に接続されているものとする。
【００３５】
この状態において、インピーダンス測定装置１では、処理部１５が、まず、第１信号源１０に対する制御処理を実行して、一定周波数で、かつ一定振幅の第１正弦波信号Ｖ１を出力させる。
【００３６】
次いで、処理部１５は、上記の位相検出処理を実行する。この位相検出処理では、処理部１５は、第２信号源２３に設定する振幅Ａを一定に維持しつつ（つまり、増幅正弦波信号Ｖ３の振幅を一定に維持しつつ）、第２信号源２３に設定する位相φをスイープさせて、スカラ電圧計２２で測定されるスカラ電圧値Ｖｓｃが最小となる目標位相φｔを検出する。また、処理部１５は、この検出した目標位相φｔを第２信号源２３に対して位相φとして設定する。これにより、他方の端子９３に伝搬する第１正弦波信号Ｖ１の位相に対して、他方の端子９３に伝搬する増幅正弦波信号Ｖ３の位相が１８０°ずれた状態に設定（調整）される。
【００３７】
続いて、処理部１５は、上記の振幅調整処理を実行する。この振幅調整処理では、処理部１５は、まず、第１信号源１０に対する制御処理を実行して、第１正弦波信号Ｖ１の振幅をインピーダンス測定処理を実行するときの振幅に設定する。なお、位相検出処理の実行時における第１正弦波信号Ｖ１の振幅がインピーダンス測定処理を実行するときの振幅に設定されているときには、この第１信号源１０に対する制御処理については省くことができる。次いで、処理部１５は、第１正弦波信号Ｖ１の振幅がインピーダンス測定処理を実行するときの振幅に設定されている状態において、スカラ電圧計２２で測定されるスカラ電圧値Ｖｓｃがゼロボルトに近づくように、第２信号源２３に対して設定する第２正弦波信号Ｖ２の振幅Ａを調整する。また、処理部１５は、第２正弦波信号Ｖ２の振幅Ａを調整した結果、スカラ電圧値Ｖｓｃがゼロボルトになった以降についても、この振幅調整処理を継続して実行することにより、スカラ電圧値Ｖｓｃがゼロボルトに維持されるように、第２正弦波信号Ｖ２の振幅Ａを調整する。
【００３８】
このようにして、スカラ電圧値Ｖｓｃがゼロボルトに維持されている状態では、電流電圧変換器２１に流入する電流、つまり、Ｌｐ測定端子４から測定ケーブル８を介して負帰還回路１４に流入する電流はゼロアンペアであることから、第１信号源１０から測定対象９１に流れる測定電流Ｉ１は、すべて電流Ｉ２として電流測定部２５に流れる。したがって、電流測定部２５は、測定対象９１に流れる測定電流Ｉ１である電流Ｉ２を測定して処理部１５に出力している。また、スカラ電圧値Ｖｓｃがゼロボルトに維持されていることから、測定対象９１の他方の端子９３は等価的に内部グランドＧに接続された状態になっている。したがって、電圧測定部１３は、内部グランドＧを基準としてＨｐ測定端子３に発生する電圧を測定することにより、測定対象９１の両端子９２，９３間の電圧（両端間電圧）を測定して、処理部１５に出力する。
【００３９】
次いで、処理部１５は、この状態において、インピーダンス測定処理を実行して、電圧測定部１３で測定される測定対象９１の両端子９２，９３間の両端間電圧と、電流測定部２５で測定される電流Ｉ２とに基づいて、測定対象９１のインピーダンスを正確に算出する。また、算出したインピーダンスを出力部に出力する。
【００４０】
このように、このインピーダンス測定装置１では、処理部１５は、第１信号源１０が第１正弦波信号Ｖ１を出力し、かつ第２信号源２３が第２正弦波信号Ｖ２を出力している（増幅器２４が増幅正弦波信号Ｖ３を出力している）状態において、スカラ電圧計２２で測定されたスカラ電圧値Ｖｓｃに基づいて位相検出処理を実行して、第２信号源２３に対して位相φとして設定する目標位相φｔを検出し、また第２信号源２３に対して位相φとしてこの目標位相φｔを設定した状態においてスカラ電圧値Ｖｓｃに基づいて振幅調整処理を実行して、スカラ電圧値Ｖｓｃがゼロボルトに維持されるように、第２信号源２３から出力される第２正弦波信号Ｖ２の振幅Ａを調整（設定）する。また、このインピーダンス測定装置１における負帰還回路１４の調整方法では、第１信号源１０に対して第１正弦波信号Ｖ１を一方の端子９２に印加させ、第２信号源２３に設定する振幅を一定にした状態において、第２信号源２３に設定する位相φをスイープさせながら、スカラ電圧計２２で測定されるスカラ電圧値Ｖｓｃが最小となる目標位相φｔを検出し、第２信号源２３に対してこの目標位相φｔを位相φとして設定した状態において、第２信号源２３に設定する振幅Ａを、スカラ電圧計２２で測定されるスカラ電圧値Ｖｓｃがゼロボルトに近づくように調整する。
【００４１】
したがって、このインピーダンス測定装置１、およびインピーダンス測定装置１における負帰還回路１４の調整方法によれば、高価なベクトル電圧計を使用せずに安価なスカラ電圧計２２を使用して、測定対象９１の他方の端子９３を内部グランドＧに等価的に接続すること（他方の端子９３の電位を内部グランドＧの電位に等価的に規定すること）ができるため、高価なベクトル電圧計を使用する構成と比較して、装置コストや調整コストを低減することができる。また、このインピーダンス測定装置１によれば、高価なベクトル電圧計を使用する構成と比較して、回路構成の複雑な狭帯域高利得増幅器６２を不要にすることができ、また第１信号源１０側での切替器１１も不要にすることができることから、装置コストを一層低減することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１  インピーダンス測定装置
１０  第１信号源
１４  負帰還回路
２１  電流電圧変換器
２２  スカラ電圧計
２３  第２信号源
２４  増幅器
２５  電流測定部
９１  測定対象
９２  一方の端子
９３  他方の端子
Ａ  振幅
Ｇ  内部グランド
Ｖ１  第１正弦波信号
Ｖ２  第２正弦波信号
Ｖ３  増幅正弦波信号
Ｖｉ  電圧
φ  位相
【図１】
2020063944.tif 000003
【図２】
2020063944.tif 000004
【図３】
2020063944.tif 000005
【図４】
2020063944.tif 000006