(57)【要約】【課題】  恒温槽内での高温抵抗測定の際のノイズを抑え、被測定対象物が小さな場合にも高温での抵抗測定をノイズ無く安定に行うことを可能とする。【解決手段】  恒温槽５内で抵抗測定を行う抵抗測定装置である。電極が接続された被測定物１を収容するシールドボックス６を備え、シールドボックス６を恒温槽５内に入れて被測定物１の抵抗測定を行う。シールドボックス６は、スリットＳＬが形成されていてもよいし、一部がメッシュ１２とされていてもよい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
恒温槽内で抵抗測定を行う抵抗測定装置であって、
電極が接続された被測定物を収容するシールドボックスを備え、前記シールドボックスを恒温槽内に入れて前記被測定物の抵抗測定が行われることを特徴とする抵抗測定装置。
【請求項２】
前記シールドボックスには、スリットが形成されていることを特徴とする請求項１記載の抵抗測定装置。
【請求項３】
前記シールドボックスは上下２分割されており、これら２分割されたシールドボックスを所定の間隔をもって組み合わせることにより前記スリットが形成されていることを特徴とする請求項２記載の抵抗測定装置。
【請求項４】
前記シールドケースの少なくとも一部がメッシュ状とされていることを特徴とする請求項１記載の抵抗測定装置。
【請求項５】
前記被測定物は、表裏両面にそれぞれ接触される一対の電極に挟み込まれ、その主面が鉛直方向と略一致するように支持されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の抵抗測定装置。
【請求項６】
被測定対象物をシールドボックス内に入れ、さらにこのシールドボックスを恒温槽内に入れて抵抗測定を行うことを特徴とする抵抗測定方法。
【請求項７】
前記恒温槽内において、温度５０℃〜２００℃で抵抗の測定を行うことを特徴とする請求項６記載の抵抗測定方法。
【請求項８】
前記シールドボックスにスリットを設けて前記抵抗の測定を行うことを特徴とする請求項６または７記載の抵抗測定方法。
【請求項９】
前記シールドボックスの少なくとも一部をメッシュ状として前記抵抗の測定を行うことを特徴とする請求項６または７記載の抵抗測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば絶縁体等を被測定物とする高温抵抗の測定に用いられる抵抗測定装置に関するものであり、さらには抵抗測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
絶縁体の抵抗測定を行う抵抗測定装置は、直流電源と微小電流計とから構成され、被測定物である絶縁体に直流電圧を印加し、流れる電流を測定することで抵抗値を求める構成とされている。このような抵抗測定においては、特に被測定物の抵抗値が高い場合、流れる電流は非常に微量で、ノイズに影響され易いという問題がある。したがって、絶縁体の抵抗測定においては、ノイズの解消が必須の技術である。
【０００３】
通常、常温での抵抗測定においては、例えばシールドボックス内での測定を行い、ノイズが入らないようにしている。これに対して、高温測定では、恒温槽内で測定を行うため、恒温槽自体をシールドボックスと見なしており、特段ノイズ対策が行われていない。しかしながら、恒温槽では、内部温度を安定させるためにヒータのオン、オフが行われており、また内部気体を循環させるためのファンも回転している。恒温槽をシールドボックスと見なした場合、前記ヒータをオン、オフするためのスイッチからのノイズや、ファンから発生するノイズ等は除去することができず、測定に支障をきたしているのが実情である。
【０００４】
ノイズを解消するためには、例えば被測定物の面積を大きくし、流れる電流の量を多くするとともに、ガード電極を形成するという方法が考えられる。主電極の周囲にリング状のガード電極を配置し、これを被測定物に対して接触させればシールドの役割を果たし、ノイズが入り難くなる。
【０００５】
しかしながら、前記ガード電極を配置する場合には、被測定物の面積がある程度大きいことが必要であり、例えば圧電アクチュエータ等のように小型の素子では、その面積が小さく、前記ガード電極を接触させることは難しい。
【０００６】
抵抗測定時のノイズについては、測定回路に改良を加えることでこれを除去することも種々提案されている（例えば、特許文献１乃至特許文献４等を参照）。例えば、特許文献１には、印加電圧の切り替え回路ケースと、試料選択用試料セレクト回路のケースを高絶縁化し、ドライビングガードの切換え手段を講じることにより、検出信号に影響する外部誘導作用及びノイズ作用等を除去し、高絶縁抵抗の測定を可能とする技術が開示されている。特許文献２や特許文献３においては、各種ノイズの影響を受けずに容量性電子部品の絶縁抵抗を高精度に、しかも短時間で測定できる絶縁抵抗測定装置が提案されている。特許文献４には、疑似ノイズ発生回路から疑似ノイズ信号と同一の波形となっている被測定抵抗体の両端間電位差信号と、当該電位差信号に位相を合わせている疑似ノイズ信号とを相関回路に与え、この相関回路で自己相関を得て、これに基づいて被測定抵抗体の抵抗値を求めるようにした抵抗測定装置が開示されている。
【０００７】
しかしながら、これらの従来技術では、いずれも測定回路に何らかの改良を加える必要があり、回路構成も複雑なものとなることから、設備投資等の点で負担が大きい。また、その効果にも自ずと限度があり、例えば前記恒温槽内において問題となるノイズを解消することは難しい。
【特許文献１】特開平５−６０８１１号公報
【特許文献２】特開２００１−９１５５３号公報
【特許文献３】特開２００１−９１５５４号公報
【特許文献４】特開２００１−４１９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上のように、絶縁体の抵抗測定、特に恒温槽内における高温抵抗測定においては、確実にノイズを除去するという点において、解決すべき課題は多く、例えば絶縁性が高くサイズが小さい被測定物について、恒温槽内において微小電流測定による抵抗測定を行うことは難しいのが実情である。
【０００９】
本発明は、このような状況に鑑みて提案されたものであり、恒温槽内での高温抵抗測定においてもノイズを抑えることができ、被測定対象物が小さな場合にも高温での抵抗測定をノイズ無く安定して行うことが可能な抵抗測定装置及び抵抗測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述の目的を達成するために、本発明の抵抗測定装置は、恒温槽内で抵抗測定を行う抵抗測定装置であって、電極が接続された被測定物を収容するシールドボックスを備え、前記シールドボックスを恒温槽内に入れて前記被測定物の抵抗測定が行われることを特徴とする。また、本発明の抵抗測定方法は、被測定対象物をシールドボックス内に入れ、さらにこのシールドボックスを恒温槽内に入れて抵抗測定を行うことを特徴とする。
【００１１】
本発明の抵抗測定装置及び抵抗測定方法においては、絶縁体等の被測定物をシールドボックス内に入れ、さらにシールドボックスを恒温槽内に入れた状態で抵抗測定が行われる。シールドボックスは、ノイズをシールドする機能を果たし、恒温槽のスイッチやファン等から発生するノイズをブロックし、シールドボックス内に入り込むのを阻止する。高温測定を行う場合、恒温槽内で測定を行う必要があるが、前記シールドボックス内で測定を行えば、ノイズの入り込みが回避され、正確な測定が実現される。
【００１２】
また、前記シールドボックスを使用すれば、被測定物にガード電極等を接触させなくともノイズが除去される。したがって、被測定物の面積を大きくする必要がなく、サイズの小さな被測定物であっても対応可能である。
【００１３】
ところで、被測定物をシールドボックスに入れた状態で恒温槽に入れた場合、例えばシールドボックスの容積と恒温槽の容積の比率等によっては、恒温槽内の温度が直ちにシールドボックス内の温度に反映されず、恒温槽内の温度変化とシールドボックス内の温度変化にタイムラグが発生する可能性がある。
【００１４】
このような不都合を解消するために規定されたのが、請求項２記載の発明、あるいは請求項４記載の発明である。すなわち、本願の請求項２記載の発明は、前記シールドボックスには、スリットが形成されていることを特徴とする。請求項４記載の発明は、前記シールドケースの少なくとも一部がメッシュ状とされていることを特徴とする。
【００１５】
シールドケースにスリットを設けたり、シールドケースの少なくとも一部をメッシュ状とすることで、シールドボックス内の空気が循環され、速やかに恒温槽内の空気と置換される。その結果、シールドボックス内の温度の追従性が改善され、恒温槽内の温度変化に追従してシールドボックス内の温度も速やかに変化する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の抵抗測定装置、及び抵抗測定方法によれば、恒温槽内での高温抵抗測定においてもノイズを抑えることができ、被測定対象物が小さな場合にも、高温で微小電流による抵抗測定をノイズ無く安定して行うことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を適用した抵抗測定装置及び抵抗測定方法について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明を適用して抵抗を測定する際の基本的な構成を示す図である。抵抗測定に際しては、被測定物１に直流電源２を接続するとともに、微小電流計３及び電圧計４を接続し、微小電流計３によって検出される微小電流に基づいて抵抗値を計測する。
【００１９】
高温抵抗測定の場合には、被測定物１を恒温槽５内に入れ、加熱しながら抵抗測定を行う必要がある。このとき、恒温槽５をアースをし、ノイズが入り込まないようにするが、前記の通り、ヒータをオン、オフするためのスイッチからのノイズや、ファンから発生するノイズ等が入り込む可能性がある。
【００２０】
そこで、本発明においては、被測定物１をシールドボックス６に入れ、その状態で恒温槽５内に設置して抵抗測定を行うこととする。シールドボックス６は、金属等の導電性材料により形成されており、いわゆるシールド効果を有することから、このシールドボックス６内に被測定物１を入れれば、ノイズの入り込みが防止され、恒温槽５からノイズが発生したとしても、これが被測定物１の抵抗測定の際にノイズとして入り込むことはない。
【００２１】
前記のように、本発明においては、被測定物１をシールドボックス６内に入れて抵抗測定を行う必要がある。この場合、最も単純には、図２に示すように、被測定物１を密閉されたシールドボックス６に入れればよい。シールドボックス６は、被測定物１を収容し得る大きさであればよく、特にその大きさは制約されないが、恒温槽に入れて高温での抵抗測定を行うので、恒温槽５内に収まる大きさとする必要がある。
【００２２】
図２に示す例では、上部ボックス６ａと下部ボックス６ｂとを組み合わせて密閉構造とされたシールドボックス６内に被測定物１を入れ、抵抗測定を行う。ここで、被測定物１は、本例の場合、円板状であり、支持基板７上に主面が鉛直方向とほぼ平行となるように設置されている。そして、その表面に電極８，９が接触するように、これら電極８，９間に挟み込まれた状態で保持されている。例えば電極８，９を金属板で形成し、バネ性をもって被測定物１を支持するようにすれば、被測定物１に対する電極の設置と、被測定物１の機械的な保持を同時に行うことができ、被測定物１の装着も容易である。
【００２３】
また、恒温槽５に入れて高温での抵抗測定を行う場合には、温度管理が重要になるが、前記シールドボックス６に入れる場合、図２に示す例のようにシールドボックス６で完全に密閉してしまうと、空気の循環が不足し、シールドボックス６内の温度と恒温槽５内の温度との差が大きくなってしまう可能性がある。このような不都合を解消するためには、空気を循環するための工夫を施すことが好ましい。
【００２４】
図３に示す例は、シールドボックス６を２分割し、上部ボックス６ａと下部ボックス６ｂとを組み合わせる構造とし、これら上部ボックス６ａと下部ボックス６ｂの間に所定の隙間（スリットＳＬ）を設けるようにした例である。本例では、シールドボックス６の全周囲にスリットＳＬが形成されることになり、効率的な空気の循環が可能である。前記のようなスリットＳＬを設けるには、例えば図４に示すように、上部ボックス６ａに下方に延びる支持片１０を複数箇所に設けるとともに、それぞれの支持片１０に水平方向に突出する係止爪１１を設ける。そして、これら係止爪１１を下部ボックス６ｂの上端面に係止するようにすれば、安定、且つ確実に前記スリットＳＬを形成することができる。
【００２５】
なお、前記隙間があまり大きすぎると、ノイズが入り込む可能性が生じ、逆にあまり小さすぎると、シールドボックス６の内外での温度差が大きくなって正確な測定が難しくなるおそれがある。したがって、前記スリットＳＬの形成に際しては、ノイズが入らず、シールドボックス６内の温度と恒温槽５内の温度との差ができる限り小さくなるように、その間隔を設定することが好ましい。
【００２６】
あるいは、図５に示すように、シールドボックス６にメッシュ１２を設けることで、シールドボックス６内の空気を循環させるようにしてもよい。メッシュ１２は、シールドボックス６の上部ボックス６ａの上面に設けるようにしてもよいし、シールドボックス６の上部ボックス６ａ全体をメッシュで形成するようにしてもよい。ただし、この場合にもメッシュの目開きが大きくなり過ぎるとノイズが入り込む可能性があり、前記スリットと同様、ノイズが入らず、シールドボックス６内の温度と恒温槽５内の温度との差ができる限り小さくなるように設定することが好ましい。
【００２７】
前述のように、被測定物１をシールドボックス６内に入れて測定を行うことで、ノイズの問題を解消することが可能である。すなわち、被測定物１をシールドボックス６内に入れることにより、恒温槽５に由来するノイズの入り込みを防止してノイズ無く微小電流の検出による抵抗測定を行うことが可能であり、例えば２００℃程度までの高温での測定抵抗においてもノイズ無く正確な測定を行うことが可能である。
【００２８】
また、測定に際して、被測定物１に対してガード電極等を接触させる必要もなく、被測定物１の面積が小さい場合にもノイズの無い測定が可能である。さらに、前記のようにシールドボックス６にスリットやメッシュを設けることにより、シールドボックス６内の空気を循環させて、恒温槽５の温度変化に対する温度追従性を良好なものとすることができ、恒温槽５の内部温度とシールドボックス６の内部温度の差を小さくすることができる。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明の具体的な実施例について、実験結果に基づいて説明する。
【００３０】
シールドボックスの有無に関する検討
図２に示すシールドボックス内に被測定物を入れ、抵抗測定を行った。被測定物は、直径１４ｍｍ、厚さ０．６ｍｍの圧電素子である。抵抗測定は、被測定物を設置したシールドボックスを恒温槽内に入れ、温度５０℃、１００℃、１５０℃で行った。使用した恒温槽は、ADVANTEST R12708 TABAI ESPEC TH-110であり、設定可能温度は２０〜２００℃である。ＩＲ測定機としては、ADVANTEST R8340A ULTRA HIGH RESISRANCE METERを使用した。
【００３１】
また、抵抗測定は、被測定物をシールドボックス内に入れ、上部ボックスで密閉した場合（シールドボックス有りに相当）と、上部ボックスを取り外した場合（シールドボックス無しに相当）について行った。結果を図６に示す。図６（ａ）は、上部ボックス有り（シールドボックス有り）の場合の抵抗測定結果であり、図６（ｂ）は、上部ボックス無し（シールドボックス無し）の場合の抵抗測定結果である。
【００３２】
この図６からも明らかなように、上部ボックス有り（シールドボックス有り）の場合には、いずれの温度においてもノイズがほとんど認められないのに対して、上部ボックス無し（シールドボックス無し）の場合には、ノイズが大きくほとんど測定不可能に近いことがわかる。
【００３３】
シールドボックスのスリットに関する検討
本実験では、図３に示すスリットを有するシールドボックスを用い、スリットの幅による影響を調べた。抵抗測定の条件、使用機器は、前項の場合と同様である。
【００３４】
シールドボックスのスリットの幅を１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍとして抵抗測定を行った。また、測定に際しては、シールドボックス内、及び恒温槽内に熱電対を入れ、恒温槽内部温度とシールドボックス内部温度をモニタし、温度追従性を確認した。温度の安定は、目的温度に対して９７％以内とし、温度変化ΔＴが０．５℃／分以内で安定と判定した。温度が安定してから電圧を印加し、印加時から抵抗を測定し続け、ノイズの確認を行った。
【００３５】
図７（ａ）はスリットを１ｍｍとした場合の抵抗測定結果、図７（ｂ）はスリットを２ｍｍとした場合の抵抗測定結果、図７（ｃ）はスリットを３ｍｍとした場合の抵抗測定結果、図７（ｄ）はスリットを４ｍｍとした場合の抵抗測定結果である。また、図８は、上部ボックスを開放した場合、あるいは上部ボックスで密閉した場合と、前記スリットを設けた場合について、シールドボックス内の温度変化の様子を示すものである。
【００３６】
先ず、図７から明らかなように、シールドボックス内に入れた場合には、いずれの場合にもノイズの少ない測定が可能である。ただし、例えば図７（ａ）と図７（ｄ）を比較するとわかるように、スリットの間隔が広がるほど若干ノイズが増加する傾向にある。一方、温度変化については、スリットの幅が小さいほど上部ボックスが無く開放された場合に近づくが、スリットが２ｍｍ以上の場合にはほとんど差がない。したがって、温度追従性とノイズ抑制を両立するためには、本例の場合、スリット幅を２ｍｍ〜３ｍｍに設定することが好ましいと言える。
【００３７】
シールドボックスのメッシュに関する検討
シールドボックスの上部ボックスの上面にメッシュを形成した場合（上面メッシュ）と、上部ボックス全体をメッシュとした場合（総メッシュ）について、抵抗測定を行った。測定条件等は、先のスリットに関する検討の場合と同様である。
【００３８】
図９（ａ）は上面メッシュとした場合の抵抗測定結果、図９（ｂ）は総メッシュとした場合の抵抗測定結果である。また、図１０は、上部ボックスを開放した場合、あるいは上部ボックスで密閉した場合と、前記上面メッシュ、総メッシュを設けた場合について、シールドボックス内の温度変化の様子を示すものである。
【００３９】
図９から明らかなように、上面メッシュとした場合には、ノイズの無い抵抗測定が可能である。これに対して、総メッシュとした場合には、ある程度のノイズは避けられないことがわかる。一方、温度追従性について言えば、総メッシュの場合には良好な温度追従性を示しているが、上面メッシュの場合には、上部ボックスで密閉した場合とほとんど変わりがない。これらの事実に鑑みると、温度追従性とノイズの回避を両立するためには、メッシュを形成するよりもスリットを設ける方が有利であることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の抵抗測定装置の基本構成を示す図である。
【図２】被測定物を密閉したシールドボックス内に入れた状態を示す概略斜視図である。
【図３】被測定物をスリットを設けたシールドボックスに入れた状態を示す概略斜視図である。
【図４】スリットを設けるためのシールドボックスの構造例を示す概略断面図である。
【図５】被測定物を上面メッシュを設けたシールドボックスに入れた状態を示す概略斜視図である。
【図６】（ａ）はシールドボックス有りの場合の抵抗測定結果、（ｂ）はシールドボックス無しの場合の抵抗測定結果を示す特性図である。
【図７】（ａ）はスリット幅１ｍｍとした場合の抵抗測定結果、（ｂ）はスリット幅２ｍｍとした場合の抵抗測定結果、（ｃ）はスリット幅３ｍｍとした場合の抵抗測定結果、（ｄ）はスリット幅４ｍｍとした場合の抵抗測定結果を示す特性図である。
【図８】上部ボックスの有無、及びスリット幅の相違による温度追従性の相違を示す特性図である。
【図９】（ａ）は上面メッシュとした場合の抵抗測定結果、（ｂ）は総メッシュとした場合の抵抗測定結果を示す特性図である。
【図１０】上部ボックスの有無、及び上面メッシュ、総メッシュとした場合における温度追従性の相違を示す特性図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  被測定物、２  直流電源、３  微小電流計、４  電圧計、５  恒温槽、６  シールドボックス、６ａ  上部ボックス、６ｂ  下部ボックス、１２  メッシュ、ＳＬ  スリット
【図１】
2006208162.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006208162.tif 000007
【図６】
2006208162.tif 000008
【図７】
2006208162.tif 000009
【図８】
2006208162.tif 000010
【図９】
2006208162.tif 000011
【図１０】
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