(57)【要約】      （修正有）【課題】測定対象における交流信号の振幅を簡単かつ迅速に取得できる、振幅算出装置およびそれを備えるインピーダンス測定装置、ならびに振幅算出方法およびそれを備えるインピーダンス測定方法を提供する。【解決手段】インピーダンス測定装置１０は、測定部１４を備える。測定部１４は、電圧計１６、電流計１８、およびＣＰＵ２２を有するコントローラ２０を含む。ＣＰＵ２２は電圧計１６によって測定対象１００から時間ｔ1，ｔ2の出力Ｙ1，Ｙ2を検出する。ＣＰＵ２２は、出力Ｙ1，Ｙ2の位相差を用いて振幅Ａを算出する。【選択図】図１
2008064523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象から異なる時間毎に交流信号の出力を検出する検出手段、
前記検出手段によって検出される複数の出力のうち２つの出力の位相差を取得する取得手段、および
前記検出手段によって検出される前記複数の出力のうち２つの出力と前記取得手段によって取得される当該２つの出力の位相差とを用いて前記交流信号の振幅を算出する第１算出手段を備える、振幅算出装置。
【請求項２】
前記第１算出手段は、前記検出手段によって検出される前記複数の出力のうち互いの位相差が１８０°の倍数以外である２つの出力をＹm，Ｙn、前記取得手段によって取得される当該２つの出力の位相差をδn−δm、前記交流信号の振幅をＡとして、
【数１】
2008064523.tif 000010
によって前記交流信号の振幅を算出する、請求項１に記載の振幅算出装置。
【請求項３】
前記検出手段は、前記交流信号１周期以内で前記複数の出力を検出する、請求項１または２に記載の振幅算出装置。
【請求項４】
前記検出手段は、互いの位相差が１８０°の倍数以外である２つの出力のみを検出する、請求項１から３のいずれかに記載の振幅算出装置。
【請求項５】
前記検出手段は、それぞれ他の少なくとも１つの出力との位相差が１８０°の倍数以外である３つ以上の出力を検出し、
前記取得手段は、前記３つ以上の出力のうち互いの位相差が１８０°の倍数以外である２つの出力の組み合わせ毎に位相差を取得し、
前記第１算出手段は、前記２つの出力の組み合わせ毎に振幅を算出する、請求項１から３のいずれかに記載の振幅算出装置。
【請求項６】
前記第１算出手段によって算出される複数の振幅の平均値を算出する第２算出手段をさらに含む、請求項５に記載の振幅算出装置。
【請求項７】
前記複数の振幅のうち前記第２算出手段によって算出される前記平均値に対して所定範囲以内である振幅の平均値を算出する第３算出手段をさらに含む、請求項６に記載の振幅算出装置。
【請求項８】
前記第１算出手段によって算出される前記複数の振幅の標準偏差を算出する第４算出手段をさらに含み、
前記所定範囲は前記第４算出手段によって算出される前記標準偏差に基づいて設定される、請求項７に記載の振幅算出装置。
【請求項９】
前記第１算出手段によって算出される複数の振幅の中央値を算出する第２算出手段をさらに含む、請求項５に記載の振幅算出装置。
【請求項１０】
前記複数の振幅のうち前記第２算出手段によって算出される前記中央値に対して所定範囲以内である振幅の平均値を算出する第３算出手段をさらに含む、請求項９に記載の振幅算出装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載の振幅算出装置を備える、インピーダンス測定装置。
【請求項１２】
測定対象から異なる時間毎に交流信号の出力を検出する第１工程、
前記第１工程で検出した複数の出力のうち２つの出力の位相差を取得する第２工程、および
前記第１工程で検出した前記複数の出力のうち２つの出力と前記第２工程で取得した当該２つの出力の位相差とを用いて前記交流信号の振幅を算出する第３工程を備える、振幅算出方法。
【請求項１３】
前記第３工程では、前記第１工程で検出した前記複数の出力のうち互いの位相差が１８０°の倍数以外である２つの出力をＹm，Ｙn、前記第２工程で取得した当該２つの出力の位相差をδn−δm、前記交流信号の振幅をＡとして、
【数１】
2008064523.tif 000011
によって前記交流信号の振幅を算出する、請求項１２に記載の振幅算出方法。
【請求項１４】
前記第１工程では、それぞれ他の少なくとも１つの出力との位相差が１８０°の倍数以外である３つ以上の出力を検出し、
前記第２工程では、前記３つ以上の出力のうち互いの位相差が１８０°の倍数以外である２つの出力の組み合わせ毎に位相差を取得し、
前記第３工程では、前記２つの出力の組み合わせ毎に振幅を算出する、請求項１２または１３に記載の振幅算出方法。
【請求項１５】
前記第３工程で算出した複数の振幅の平均値を算出する第４工程をさらに含む、請求項１４に記載の振幅算出方法。
【請求項１６】
前記第３工程で算出した複数の振幅の中央値を算出する第４工程をさらに含む、請求項１４に記載の振幅算出方法。
【請求項１７】
請求項１２から１６のいずれかに記載の振幅算出方法を備える、インピーダンス測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、振幅算出装置およびそれを備えるインピーダンス測定装置、ならびに振幅算出方法およびそれを備えるインピーダンス測定方法に関し、より特定的には、測定対象から出力される交流信号の振幅を算出する、振幅算出装置およびそれを備えるインピーダンス測定装置、ならびに振幅算出方法およびそれを備えるインピーダンス測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、測定対象から異なる時間毎に交流信号の出力を検出し、交流信号の出力波形を復元する技術が知られている。復元された出力波形は、たとえば、交流信号の振幅の検出に用いられる。検出された交流信号の振幅は、たとえば、インピーダンス測定装置において測定対象のインピーダンスを得るために用いられる。
【０００３】
交流信号の出力波形を復元する技術の一例として、特許文献１には、測定対象から交流信号の出力を複数周期に及んで多数回検出（サンプリング）し、各周期の同位相における出力を平均する技術が開示されている。特許文献１の技術によれば、突発的に生じるノイズ成分の大きな出力を検出しても、当該出力に含まれるノイズ成分の影響を低減でき、出力波形を安定して復元できる。ひいては、測定対象における交流信号の振幅を安定して取得できる。
【特許文献１】特開平６−２９４８３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の技術では、出力を複数周期に及んで多数回検出する必要がある上に、各周期の同位相毎に多数の出力を平均しなければならず、処理が煩雑になり、処理に時間がかかるという問題があった。
【０００５】
それゆえに、この発明の主たる目的は、測定対象における交流信号の振幅を簡単かつ迅速に取得できる、振幅算出装置およびそれを備えるインピーダンス測定装置、ならびに振幅算出方法およびそれを備えるインピーダンス測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するために、請求項１に記載の振幅算出装置は、測定対象から異なる時間毎に交流信号の出力を検出する検出手段、前記検出手段によって検出される複数の出力のうち２つの出力の位相差を取得する取得手段、および前記検出手段によって検出される前記複数の出力のうち２つの出力と前記取得手段によって取得される当該２つの出力の位相差とを用いて前記交流信号の振幅を算出する第１算出手段を備える。
【０００７】
請求項２に記載の振幅算出装置は、請求項１に記載の振幅算出装置において、前記第１算出手段は、前記検出手段によって検出される前記複数の出力のうち互いの位相差が１８０°の倍数以外である２つの出力をＹm，Ｙn、前記取得手段によって取得される当該２つの出力の位相差をδn−δm、前記交流信号の振幅をＡとして、
【数１】
2008064523.tif 000003
によって前記交流信号の振幅を算出することを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の振幅算出装置は、請求項１または２に記載の振幅算出装置において、前記検出手段は、前記交流信号１周期以内で前記複数の出力を検出することを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の振幅算出装置は、請求項１から３のいずれかに記載の振幅算出装置において、前記検出手段は、互いの位相差が１８０°の倍数以外である２つの出力のみを検出することを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の振幅算出装置は、請求項１から３のいずれかに記載の振幅算出装置において、前記検出手段は、それぞれ他の少なくとも１つの出力との位相差が１８０°の倍数以外である３つ以上の出力を検出し、前記取得手段は、前記３つ以上の出力のうち互いの位相差が１８０°の倍数以外である２つの出力の組み合わせ毎に位相差を取得し、前記第１算出手段は、前記２つの出力の組み合わせ毎に振幅を算出することを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載の振幅算出装置は、請求項５に記載の振幅算出装置において、前記第１算出手段によって算出される複数の振幅の平均値を算出する第２算出手段をさらに含むことを特徴とする。
【００１２】
請求項７に記載の振幅算出装置は、請求項６に記載の振幅算出装置において、前記複数の振幅のうち前記第２算出手段によって算出される前記平均値に対して所定範囲以内である振幅の平均値を算出する第３算出手段をさらに含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項８に記載の振幅算出装置は、請求項７に記載の振幅算出装置において、前記第１算出手段によって算出される前記複数の振幅の標準偏差を算出する第４算出手段をさらに含み、前記所定範囲は前記第４算出手段によって算出される前記標準偏差に基づいて設定されることを特徴とする。
【００１４】
請求項９に記載の振幅算出装置は、請求項５に記載の振幅算出装置において、前記第１算出手段によって算出される複数の振幅の中央値を算出する第２算出手段をさらに含むことを特徴とする。
【００１５】
請求項１０に記載の振幅算出装置は、請求項９に記載の振幅算出装置において、前記複数の振幅のうち前記第２算出手段によって算出される前記中央値に対して所定範囲以内である振幅の平均値を算出する第３算出手段をさらに含むことを特徴とする。
【００１６】
請求項１１に記載のインピーダンス測定装置は、請求項１から１０のいずれかに記載の振幅算出装置を備える。
【００１７】
請求項１２に記載の振幅算出方法は、測定対象から異なる時間毎に交流信号の出力を検出する第１工程、前記第１工程で検出した複数の出力のうち２つの出力の位相差を取得する第２工程、および前記第１工程で検出した前記複数の出力のうち２つの出力と前記第２工程で取得した当該２つの出力の位相差とを用いて前記交流信号の振幅を算出する第３工程を備える。
【００１８】
請求項１３に記載の振幅算出方法は、請求項１２に記載の振幅算出方法において、前記第３工程では、前記第１工程で検出した前記複数の出力のうち互いの位相差が１８０°の倍数以外である２つの出力をＹm，Ｙn、前記第２工程で取得した当該２つの出力の位相差をδn−δm、前記交流信号の振幅をＡとして、
【数１】
2008064523.tif 000004
によって前記交流信号の振幅を算出することを特徴とする。
【００１９】
請求項１４に記載の振幅算出方法は、請求項１２または１３に記載の振幅算出方法において、前記第１工程では、それぞれ他の少なくとも１つの出力との位相差が１８０°の倍数以外である３つ以上の出力を検出し、前記第２工程では、前記３つ以上の出力のうち互いの位相差が１８０°の倍数以外である２つの出力の組み合わせ毎に位相差を取得し、前記第３工程では、前記２つの出力の組み合わせ毎に振幅を算出することを特徴とする。
【００２０】
請求項１５に記載の振幅算出方法は、請求項１４に記載の振幅算出方法において、前記第３工程で算出した複数の振幅の平均値を算出する第４工程をさらに含むことを特徴とする。
【００２１】
請求項１６に記載の振幅算出方法は、請求項１４に記載の振幅算出方法において、前記第３工程で算出した複数の振幅の中央値を算出する第４工程をさらに含むことを特徴とする。
【００２２】
請求項１７に記載のインピーダンス測定方法は、請求項１２から１６のいずれかに記載の振幅算出方法を備える。
【００２３】
請求項１に記載の振幅算出装置では、異なる時間に検出された２つの出力と当該２つの出力の位相差とを用いて、測定対象における交流信号の振幅を算出する。このように２つの出力とそれらの位相差とを用いて振幅を算出することによって、複数周期に及んで多数の出力を検出する場合に比べて、測定対象における交流信号の振幅を簡単かつ迅速に取得できる。請求項１２に記載の振幅算出方法についても同様である。
【００２４】
請求項２に記載の振幅算出装置では、互いの位相差が１８０°の倍数以外である２つの出力とそれらの位相差とを所定の数１に代入して振幅を算出するのみで、測定対象における交流信号の振幅を簡単かつ迅速に取得できる。請求項１３に記載の振幅算出方法についても同様である。
【００２５】
請求項３に記載の振幅算出装置では、交流信号１周期以内という短い時間で測定対象から複数の出力を検出することによって、振幅をより迅速に取得できる。
【００２６】
請求項４に記載の振幅算出装置では、互いの位相差が１８０°の倍数以外である２つの出力のみを検出する。このように出力の検出回数を必要最小限にすることによって、振幅をより簡単に取得できる。
【００２７】
検出した複数の出力には、突発的に生じるノイズ成分が大きな出力が含まれているおそれがある。請求項５に記載の振幅算出装置では、検出した３つ以上の出力のうち互いの位相差が１８０°の倍数以外である２つの出力の組み合わせ毎に振幅を算出する。このように複数の振幅を算出することによって、たとえば、ノイズ成分が大きな出力を用いて算出したと推定される振幅を除外でき、振幅を安定して取得できる。請求項１４に記載の振幅算出方法についても同様である。
【００２８】
請求項６に記載の振幅算出装置では、複数の振幅の平均値を算出して、当該平均値を測定対象における交流信号の振幅とする。これによって、複数の振幅にノイズ成分が大きな出力を用いて算出した振幅が含まれていても、当該振幅の影響を低減でき、振幅を安定して取得できる。請求項１５に記載の振幅算出方法についても同様である。
【００２９】
請求項７に記載の振幅算出装置では、複数の振幅のうち複数の振幅の平均値に対して所定範囲以内である振幅の平均値を算出し、当該平均値を測定対象における交流信号の振幅とする。これによって、ノイズ成分が大きな出力を用いて算出した振幅を除去でき、振幅をより安定して取得できる。所定範囲は、ノイズ成分が大きな出力を用いて算出した振幅を確実に除外できると推定される範囲に設定され、たとえば請求項８に記載するように複数の振幅の標準偏差に基づいて設定される。
【００３０】
請求項９に記載の振幅算出装置では、複数の振幅の中央値（最大値と最小値との平均値）を算出して、当該中央値を測定対象における交流信号の振幅とする。これによって、複数の振幅にノイズ成分が大きな出力を用いて算出した振幅が含まれていても、当該振幅の影響を低減でき、振幅を安定して取得できる。請求項１６に記載の振幅算出方法についても同様である。
【００３１】
請求項１０に記載の振幅算出装置では、複数の振幅のうち複数の振幅の中央値に対して所定範囲以内である振幅の平均値を算出し、当該平均値を測定対象における交流信号の振幅とする。これによって、ノイズ成分が大きな出力を用いて算出した振幅を除去でき、振幅をより安定して取得できる。所定範囲は、ノイズ成分が大きな出力を用いて算出した振幅を確実に除外できると推定される範囲に設定される。
【００３２】
請求項１１に記載のインピーダンス測定装置では、測定対象のインピーダンスを簡単かつ迅速に取得できる。請求項１７に記載のインピーダンス測定方法についても同様である。
【発明の効果】
【００３３】
この発明によれば、測定対象における交流信号の振幅を簡単かつ迅速に取得できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。
図１を参照して、この実施形態では、この発明の振幅算出装置を測定対象１００のインピーダンスを測定するインピーダンス測定装置１０に適用する場合について説明する。
測定対象１００は、入力される検査信号に対して線形特性を有していれば、フレキシブル基板、多層配線基板、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ用の電極板、および半導体パッケージ用のパッケージ基板等の各種基板であってもよいし、トランジスタ、コンデンサおよびダイオード等の各種電子部品であってもよい。このように検査信号に対して線形特性を有していれば測定対象１００として任意のものを選択できる。
【００３５】
インピーダンス測定装置１０は、検査信号を発生させる信号発生器１２、および測定対象１００のインピーダンスを測定するための測定部１４を含む。
信号発生器１２は、測定対象１００の一方の端子１０２ａに接続され、測定対象１００に入力（印加）すべき検査信号として単一周波数の正弦波をなす電気信号を発生させる。このような信号発生器１２からの検査信号が入力されることによって、測定対象１００には正弦波交流電圧信号（以下、単に電圧信号という）が生じるとともに正弦波交流電流信号（以下、単に電流信号という）が流れる。測定対象１００が線形特性を有することから、検査信号の周波数、電圧信号の周波数および電流信号の周波数はそれぞれ等しくなる。検査信号の入力に伴って測定対象１００に生じる電圧信号の出力、および検出信号の入力に伴って測定対象１００を流れる電流信号の出力は、下記の数２で表される。
【００３６】
【数２】
2008064523.tif 000005
ここで、Ｙは出力であり、Ａは振幅であり、（φ＋ωｔ）は位相である。位相において、φは初期位相（位相角）であり、ωは角周波数であり、ｔは時間である。
【００３７】
図２を参照して、たとえば、電圧信号の出力波形は実線で示すようになり、電流信号の出力波形は一点鎖線で示すようになる。図２に示すように、電流信号の出力波形は、測定対象１００のインダクタンスおよびキャパシタンスの少なくともいずれか一方の影響によって、電圧信号の出力波形に対してずれる場合がある。
【００３８】
図１に戻って、測定部１４は、測定対象１００から電圧信号の出力（電圧値）を検出する電圧計１６、測定対象１００から電流信号の出力（電流値）を検出する電流計１８、およびインピーダンス測定装置１０の各構成要素を制御するためのコントローラ２０を含む。
【００３９】
電圧計１６は、測定対象１００の一方の端子１０２ａと他方の端子１０２ｂとに接続され、検査信号の入力に伴って端子１０２ａ，１０２ｂ間に生じる電圧信号の出力を検出する。電流計１８は、測定対象１００の端子１０２ｂに接続され、検査信号の入力に伴って測定対象１００を流れる電流信号の出力を検出する。
【００４０】
コントローラ２０は、図示しないバスで互いに接続されるＣＰＵ２２、ＲＯＭ２４およびＲＡＭ２６を含む。また、コントローラ２０には、オペレータがデータ入力や指示を行うための入力部２８、およびオペレータに報知すべき情報を表示する表示部３０が接続される。
【００４１】
ＣＰＵ２２は、ＲＯＭ２４等に格納される各種のプログラムを実行し、インピーダンス測定装置１０の各構成要素に指示を与え、かつそれらの動作を制御する。具体的には、ＣＰＵ２２の指示に従って、電圧計１６が異なる時間における電圧信号の複数の出力を検出し、電流計１８が異なる時間における電流信号の複数の出力を検出する。
【００４２】
ＲＯＭ２４は、インピーダンス測定装置１０を動作させるプログラムや所定のデータ等を格納している。具体的に、第１記憶手段であるＲＯＭ２４には、図３、図４および図６に示す動作を実行するためのプログラム等が格納されている。図３、図４および図６に示す動作では、下記の数１によって電圧信号および電流信号の振幅を算出する。
【数１】
2008064523.tif 000006
【００４３】
ここで、数１の導出方法について説明する。
電圧信号および電流信号の出力は上記の数２で表されるので、時間ｔmにおける出力Ｙmは下記の数３の式（１）で表され、時間ｔnにおける出力Ｙnは下記の数３の式（２）で表される（ｍ，ｎは整数）。なお、時間ｔは、たとえば信号発生器１２からの検査信号が測定対象１００に入力されてからの時間である。
【数３】
2008064523.tif 000007
【００４４】
ωｔmをδmとし、ωｔnをδnとして、数３の式（１）および（２）をそれぞれ加法定理を用いて分解し、行列式として表すと下記の数４が得られる。
【数４】
2008064523.tif 000008
【００４５】
つづいて、数４をｃｏｓφ，ｓｉｎφについて解くと下記の数５が得られる。
【数５】
2008064523.tif 000009
【００４６】
そして、ｓｉｎ2φ＋ｃｏｓ2φ＝１に数５の式（２）および（３）を代入してＡについて解くと数１が得られる。ＲＯＭ２４には、このようにして得られる数１によって電圧信号および電流信号の振幅を算出するプログラムが格納されている。
【００４７】
ＲＡＭ２６は、ＣＰＵ２２の作業領域として使用される。第２記憶手段であるＲＡＭ２６には各種プログラムが展開され、ＲＡＭ２６はそれらのプログラムによる処理結果、処理のための一時データ、および表示部３０に表示させる表示内容に対応するデータ等を保持する。
【００４８】
入力部２８はキーボードやマウス等からなり、表示部３０はＣＲＴモニタ等からなる。表示部３０は、コントローラ２０のＲＡＭ２６上に展開される表示用データに対応する表示内容（テキスト、画像等）を表示する。
【００４９】
この実施形態では、測定部１４が振幅算出装置としても機能する。また、測定部１４の電圧計１６とＣＰＵ２２とによって電圧信号の出力を異なる時間毎に検出する検出手段が構成され、電流計１８とＣＰＵ２２とによって電流信号の出力を異なる時間毎に検出する検出手段が構成される。また、測定部１４のＣＰＵ２２が第１〜第４算出手段としても機能する。
【００５０】
このように構成されるインピーダンス測定装置１０では、振幅算出装置としても機能する測定部１４において、測定対象１００に生じる電圧信号の複数の出力を検出し、検出した複数の出力のうち互いの位相差が１８０°の倍数以外である２つの出力と、当該２つの出力の位相差とを用いて電圧信号の振幅を算出する。
【００５１】
ついで、図３を参照して、インピーダンス測定装置１０における電圧信号の振幅算出動作の一例について説明する。
まず、ＣＰＵ２２の指示に従って信号発生器１２が検査信号を発生させ、検査信号が端子１０２ａから測定対象１００に入力される（ステップＳ１）。
【００５２】
つづいて、電圧計１６によって検出される電圧信号の出力をＣＰＵ２２が異なる時間毎に取得する。つまり、異なる時間毎に電圧信号の出力が検出される（ステップＳ３）。
図２に示すように、ステップＳ３では、電圧信号１周期以内に収まる時間ｔ1，ｔ2における出力Ｙ1，Ｙ2を検出する。つまり、電圧信号１周期以内で出力Ｙ1，Ｙ2を検出する。また、時間ｔ1，ｔ2は、出力Ｙ1，Ｙ2の位相差δ2−δ1（δ2＝ωｔ2，δ1＝ωｔ1：数３参照）が１８０°の倍数以外になるように設定されている。ステップＳ３で検出された出力Ｙ1，Ｙ2は、時間ｔ1，ｔ2に関連付けてＲＡＭ２６に保持される。ちなみに、電圧信号の周期は、検査信号の周波数と電圧信号の周波数とが等しいことから把握できる。また電圧信号の周波数を把握できることから、時間ｔ1，ｔ2を位相差δ2−δ1が１８０°の倍数以外になるように設定できる。
【００５３】
つづいて、ＣＰＵ２２の指示に従って検査信号の入力が停止され（ステップＳ５）、ＣＰＵ２２によって時間ｔ1からｔ2までの時間（期間）に基づいて出力Ｙ1，Ｙ2の位相差δ2−δ1が算出される（ステップＳ７）。ステップＳ７で算出された位相差δ2−δ1は、ＲＡＭ２６に保持される。
【００５４】
つづいて、ＣＰＵ２２の指示に従ってＲＯＭ２４からＲＡＭ２６上に数１が読み出される。そして、出力Ｙ1をＹmに、出力Ｙ2をＹnに、位相差δ2−δ1をδn−δmに代入し、ＣＰＵ２２が数１の演算を行うことによって振幅Ａ（図２参照）が算出される（ステップＳ９）。その後、ステップＳ９で算出された振幅が測定対象１００における電圧信号の振幅としてＲＡＭ２６に保持され、電圧信号の振幅算出動作が終了する。
【００５５】
なお、ステップＳ５は、ステップＳ３の後であればどのタイミングで行ってもよい。
【００５６】
電圧信号の振幅算出動作と電流信号の振幅算出動作とは同様であるので、「電圧計１６」を「電流計１８」に読み替え、「電圧信号」を「電流信号」に読み替えることで、電流信号の振幅算出動作については説明を省略する。
【００５７】
インピーダンス測定装置１０では、Ｚ＝Ｖ／Ｉ（Ｚはインピーダンス、Ｖは電圧、Ｉは電流）の関係から、算出した電圧信号の振幅を算出した電流信号の振幅で割ることによって測定対象１００のインピーダンスを算出する。
【００５８】
このように、電圧信号および電流信号のそれぞれについて２つの出力と当該２つの出力の位相差とを所定の数１に代入して振幅を算出することによって、複数周期に及んで多数の出力を検出する場合に比べて、測定対象１００における電圧信号の振幅および電流信号の振幅を簡単かつ迅速に取得できる。
【００５９】
電圧信号および電流信号のそれぞれについて１周期以内という短い時間（期間）で測定対象１００から出力を検出することによって、振幅をより迅速に取得できる。
【００６０】
電圧信号および電流信号のそれぞれについて２つという必要最小限の出力のみを検出することによって、振幅をより簡単に取得できる。
【００６１】
このようなインピーダンス測定装置１０によれば、測定対象１００における電圧信号の振幅および電流信号の振幅を簡単かつ迅速に取得でき、ひいては測定対象１００のインピーダンスを簡単かつ迅速に取得できる。
【００６２】
なお、図３に示す振幅算出動作では、２つの出力のみを検出する場合について説明したが、この発明はこれに限定されない。３つ以上の出力を検出して、複数の振幅を算出してもよい。
【００６３】
ついで、図４を参照して、インピーダンス測定装置１０における電圧信号の振幅算出動作の他の例について説明する。なお、図３と図４とにおいて、同じ処理には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６４】
図５に示すように、ここでは、電圧信号１周期以内で時間ｔ1〜ｔ9における出力Ｙ1〜Ｙ9を検出する場合について説明する。なお、或る出力と他の全ての出力との位相差がそれぞれ１８０°の倍数以外となるように各出力を検出するものとする。
【００６５】
図４の動作では、ステップＳ１の後、時間ｔ1〜ｔ9における電圧信号の出力Ｙ1〜Ｙ9が検出され（ステップＳ３ａ）、出力Ｙ1〜Ｙ9が時間ｔ1〜ｔ9に関連付けてＲＡＭ２６に保持される。
【００６６】
つづいて、ステップＳ５の後、ＣＰＵ２２は、出力Ｙ1〜Ｙ3を第１のグループ、出力Ｙ4〜Ｙ6を第２のグループ、出力Ｙ7〜Ｙ9を第３のグループとして、各グループの２つの出力の２つの組み合わせ毎に位相差を算出する（ステップＳ７ａ）。
ステップＳ７ａでは、たとえば、第１のグループについて出力Ｙ1，Ｙ2の位相差δ2−δ1と出力Ｙ1，Ｙ3の位相差δ3−δ1とを算出し、第２のグループについて出力Ｙ4，Ｙ5の位相差δ5−δ4と出力Ｙ4，Ｙ6の位相差δ6−δ4とを算出し、第３のグループについて出力Ｙ7，Ｙ8の位相差δ8−δ7と出力Ｙ7，Ｙ9の位相差δ9−δ7とを算出する。このように算出された複数（ここでは６個）の位相差は、対応する２つの出力に関連付けてＲＡＭ２６に保持される。
【００６７】
つづいて、ＣＰＵ２２は、各グループの２つの出力の２つの組み合わせ毎に振幅を算出する（ステップＳ９ａ）。
ステップＳ９ａでは、第１のグループについて、出力Ｙ1，Ｙ2とそれらの位相差δ2−δ1とを数１に代入して振幅Ａ1を算出し、出力Ｙ1，Ｙ3とそれらの位相差δ3−δ1とを数１に代入して振幅Ａ2を算出する。また、第２のグループについて、出力Ｙ4，Ｙ5とそれらの位相差δ5−δ4とを数１に代入して振幅Ａ3を算出し、出力Ｙ4，Ｙ6とそれらの位相差δ6−δ4とを数１に代入して振幅Ａ4を算出する。また、第３のグループについて、出力Ｙ7，Ｙ8とそれらの位相差δ8−δ7とを数１に代入して振幅Ａ5を算出し、出力Ｙ7，Ｙ9とそれらの位相差δ9−δ7とを数１に代入して振幅Ａ6を算出する。このように算出された複数の振幅（ここでは振幅Ａ1〜Ａ6）は、ＲＡＭ２６に保持される。
【００６８】
つづいて、ＣＰＵ２２によってステップＳ９ａで算出した複数の振幅の全ての平均値（以下、全体平均値という）が算出される（ステップＳ１１）。そして、ステップＳ９ａで算出した複数の振幅がそれぞれ全体平均値と比較され、全体平均値に対して所定範囲から外れる振幅があるか否かが判定される（ステップＳ１３）。ここで、「所定範囲」は、たとえば、全体平均値±σの範囲に設定される。「σ」はステップＳ９ａで算出した複数の振幅の標準偏差であり、ＣＰＵ２２によって算出される。ステップＳ９ａで算出した複数の振幅の分布において、全体平均値±σの範囲以内であればノイズ成分が大きな出力を用いて算出した振幅が含まれていないと推定できる。
【００６９】
そして、全体平均値に対して所定範囲から外れる振幅がある場合、ＣＰＵ２２によって当該振幅を除いた複数の振幅の平均値が算出される。つまり、複数の振幅のうち全体平均値に対して所定範囲以内である振幅の平均値（以下、部分平均値という）が算出される（ステップＳ１５）。その後、部分平均値が測定対象１００における電圧信号の振幅としてＲＡＭ２６に保持され、電圧信号の振幅算出動作が終了する。
【００７０】
一方、全体平均値に対して所定範囲から外れる振幅がない場合、全体平均値が測定対象１００における電圧信号の振幅としてＲＡＭ２６に保持され、電圧信号の振幅算出動作が終了する。
【００７１】
なお、ステップＳ７ａ，Ｓ９ａにおける２つの出力の組み合わせ方は任意に設定できる。たとえば、出力Ｙ1〜Ｙ9の全ての組み合わせについて、ステップＳ７ａで位相差を算出し、ステップＳ９ａで振幅（この場合、Ａ1〜Ａ45）を算出するようにしてもよい。
【００７２】
また、ステップＳ１３において、所定範囲を全体平均値±σの範囲とする場合について説明したが、所定範囲はこれに限定されない。所定範囲は、ノイズ成分が大きな出力を用いて算出した振幅を除外できるように、複数の振幅の分布状態に基づいて任意に設定できる。たとえば所定範囲を全体平均値±０．５σの範囲に設定してもよい。
【００７３】
また、ステップＳ１５において、全体平均値に対して所定範囲以内である振幅が１つしかない場合は、当該振幅を測定対象１００における電圧信号の振幅とすればよい。全体平均値に対して所定範囲以内である振幅が１つもない場合は、エラーとして図４の動作を最初から行うようにすればよい。
【００７４】
また、図４の動作において、ステップＳ１３以降の処理を行わないようにしてもよい。つまり、所定範囲から外れる振幅があっても全体平均値を測定対象１００における電圧信号の振幅とするようにしてもよい。
【００７５】
また、図４の動作において、ステップＳ１１以降の処理を行わないようにしてもよい。そして、たとえば、ステップＳ９ａで算出した複数の振幅からオペレータの判断によってノイズ成分が大きな出力を用いて算出したと推定される振幅を除外し、当該振幅を除いた複数の振幅の平均値をＣＰＵ２２に算出させるようにしてもよい。
【００７６】
さらに、図４の動作では、或る出力と他の全ての出力との位相差がそれぞれ１８０°の倍数以外となる場合について説明したが、これに限定されない。検出される３つ以上の出力は、それぞれ他の少なくとも１つの出力との位相差が１８０°の倍数以外であればよい。
【００７７】
図４の動作のように、複数の振幅の全体平均値を振幅とすることによって、複数の振幅にノイズ成分が大きな出力を用いて算出した振幅が含まれていても、当該振幅の影響を低減でき、振幅を安定して取得できる。
【００７８】
さらに、全体平均値に対して所定範囲外である振幅がある場合には、部分平均値を振幅とすることによって、ノイズ成分が大きな出力を用いて算出した振幅を除去でき、振幅をより安定して取得できる。
【００７９】
ついで、図６を参照して、インピーダンス測定装置１０における電圧信号の振幅算出動作のその他の例について説明する。なお、図４と図６とにおいて、同じ処理には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００８０】
図６の動作では、ステップＳ９ａの後、ステップＳ９ａで算出した複数の振幅の中央値（最大値と最小値との平均値）を算出する（ステップＳ１１ａ）。そして、ステップＳ９ａで算出した複数の振幅がそれぞれ中央値と比較され、中央値に対して所定範囲から外れる振幅があるか否かが判定される（ステップＳ１３ａ）。ここで、「所定範囲」は、たとえば、ステップＳ１１ａで算出した中央値の９５％〜１０５％の範囲に設定される。ステップＳ９ａで算出した複数の振幅の分布において、中央値の９５％〜１０５％の範囲以内であればノイズ成分が大きな出力を用いて算出した振幅が含まれていないと推定できる。
【００８１】
そして、中央値に対して所定範囲から外れる振幅がある場合、ＣＰＵ２２によって当該振幅を除いた複数の振幅の平均値が算出される。つまり、中央値に対して所定範囲以内である複数の振幅の平均値（以下、部分平均値という）が算出される（ステップＳ１５ａ）。その後、部分平均値が測定対象１００における電圧信号の振幅としてＲＡＭ２６に保持され、電圧信号の振幅算出動作が終了する。
【００８２】
一方、中央値に対して所定範囲から外れる振幅がない場合、中央値が測定対象１００における電圧信号の振幅としてＲＡＭ２６に保持され、電圧信号の振幅算出動作が終了する。
【００８３】
なお、ステップＳ１１ａにおいて、所定範囲を中央値の９５％〜１０５％の範囲とする場合について説明したが、所定範囲はこれに限定されない。所定範囲は、ノイズ成分が大きな出力を用いて算出した振幅を除外できるように、複数の振幅の分布状態に基づいて任意に設定できる。
【００８４】
また、ステップＳ１３ａにおいて、中央値に対して所定範囲から外れる振幅がない場合、複数の振幅（全ての振幅）の平均値（全体平均値）を算出し、全体平均値を測定対象１００における電圧信号の振幅としてもよい。
【００８５】
また、ステップＳ１５ａにおいて、中央値に対して所定範囲以内である振幅が１つしかない場合は、当該振幅を測定対象１００における電圧信号の振幅とすればよい。中央値に対して所定範囲以内である振幅が１つもない場合は、エラーとして図６の動作を最初から行うようにすればよい。
【００８６】
さらに、図６の動作において、ステップＳ１１ａ以降の処理を行わないようにしてもよい。つまり、所定範囲から外れる振幅があっても中央値を測定対象１００における電圧信号の振幅とするようにしてもよい。
【００８７】
図６の動作によって振幅を算出することで、上述の図４の動作と同様に、振幅を安定して取得できる。
【００８８】
なお、２つの出力を検出する時間（期間）は特に限定されず、１周期を超えていてもよいが、図３、図４および図６の動作のように１周期以内で複数の出力を検出することによって、振幅をより迅速に取得できる。つまり、互いの位相差が３６０°未満の２つの出力を用いることによって振幅をより迅速に取得できる。
【００８９】
また、図３、図４および図６の動作では、２つの出力の位相差を当該２つの出力の一方の検出から他方の検出までの時間に基づいて算出する場合について説明したが、この発明はこれに限定されない。たとえば所定の位相差をＲＯＭ２４等の記憶手段に予め格納しておき、所定の位相差となるように２つの出力を検出してもよい。つまり、記憶手段から所定の位相差を取得し、当該位相差に応じて２つの出力を検出するようにしてもよい。
【００９０】
ついで、図７および図８を参照して、インピーダンス測定装置１０によって取得される複数の振幅の標準偏差と従来の装置によって取得される複数の振幅の標準偏差との比較例について説明する。図７は電圧信号についての比較例であり、図８は電流信号についての比較例である。図７および図８において、白抜き円形のプロットはインピーダンス測定装置１０によって取得した複数の振幅の標準偏差を示し、白抜き三角形のプロットは従来の装置で取得した複数の振幅の標準偏差を示している。
【００９１】
インピーダンス測定装置１０および従来の装置のいずれにおいても、測定対象に最大値
１Ｖ，２００ｍＡの検査信号を入力し、検査信号の周波数２００Ｈｚ、５００Ｈｚ、１０００Ｈｚ、２０００Ｈｚ毎に１００個の振幅を取得した。そして、各周波数毎に１００個の振幅の標準偏差を求めた。
【００９２】
インピーダンス測定装置１０では、図４の動作によって最終的な振幅を算出した。詳しくは、図４の動作において、検査信号の周波数が２００Ｈｚの場合には全体平均値の算出に１２４７５０個の振幅（以下、基礎振幅という）を用い、検査信号の周波数が５００Ｈｚの場合には全体平均値の算出に１９９００個の基礎振幅を用い、検査信号の周波数が１０００Ｈｚの場合には全体平均値の算出に４９５０個の基礎振幅を用い、検査信号の周波数が２０００Ｈｚの場合には全体平均値の算出に４９５０個の基礎振幅を用いた。そして、それぞれの場合について、基礎振幅に全体平均値±σの範囲（所定範囲）から外れる基礎振幅があるか否かを判断し、所定範囲から外れる基礎振幅があれば部分平均値を最終的な振幅とし、所定範囲から外れる基礎振幅がなければ全体平均値を最終的な振幅とした。
【００９３】
また、従来の装置では、１周期につき出力を複数回検出する動作を複数周期に及んで行った。詳しくは、従来の装置において、検査信号の周波数が２００Ｈｚの場合には１周期につき５００個の出力を検出する動作を５周期分行い、検査信号の周波数が５００Ｈｚの場合には１周期につき２００個の出力を検出する動作を１０周期分行い、検査信号の周波数が１０００Ｈｚの場合には１周期につき１００個の出力を検出する動作を１０周期分行い、検査信号の周波数が２０００Ｈｚの場合には１周期につき１００個の出力を検出する動作を２５周期分行った。そして、それぞれの場合について、各周期の同位相毎に出力を平均して出力波形を復元し、復元した出力波形から振幅を検出した。
【００９４】
図７および図８からわかるように、電圧信号および電流信号のいずれについても、検査信号の周波数にかかわらず、従来の装置よりもインピーダンス測定装置１０の標準偏差が小さくなった。このことから、インピーダンス測定装置１０では、従来の装置に比べて短い周期で簡単かつ迅速に振幅を取得しつつも振幅を安定して取得できることがわかる。ひいては、インピーダンスを精度よく測定できることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】この発明の実施形態の一例を示す図解図である。
【図２】測定対象からの交流信号の出力波形の一例を示す図解図である。
【図３】振幅算出動作の一例を示すフロー図である。
【図４】振幅算出動作の他の例を示すフロー図である。
【図５】３つ以上の出力を検出する場合の出力および時間と出力波形との関係を示す図解図である。
【図６】振幅算出動作のその他の例を示すフロー図である。
【図７】この発明によって取得される電圧信号の複数の振幅の標準偏差と従来技術によって取得される電圧信号の複数の振幅の標準偏差とを示すグラフである。
【図８】この発明によって取得される電流信号の複数の振幅の標準偏差と従来技術によって取得される電流信号の複数の振幅の標準偏差とを示すグラフである。
【符号の説明】
【００９６】
１０      インピーダンス測定装置
１４      測定部
１６      電圧計
１８      電流計
２０      コントローラ
２２      ＣＰＵ
１００      測定対象
【図１】
2008064523.tif 000012
【図２】
2008064523.tif 000013
【図３】
2008064523.tif 000014
【図４】
2008064523.tif 000015
【図５】
2008064523.tif 000016
【図６】
2008064523.tif 000017
【図７】
2008064523.tif 000018
【図８】
2008064523.tif 000019