(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定抵抗体から引き出されている第１および第２の各リードに、一対の電流プローブおよび一対の電圧プローブをそれぞれ同時に接触させた状態で、直流定電流源より上記一対の電流プローブを介して上記被測定抵抗体に所定の定電流Ｉを供給し、そのときに上記被測定抵抗体に発生する電圧Ｖを上記一対の電圧プローブを介して電圧測定手段にて測定し、上記定電流Ｉと上記電圧Ｖとから、上記被測定抵抗体の抵抗値を求める四端子法による抵抗測定方法において、
まず、上記直流定電流源より上記被測定抵抗体に対して、上記第１リード側から上記第２リード側に向けて上記定電流Ｉを流し、そのときに上記被測定抵抗体に発生する電圧Ｖａを上記電圧測定手段にて測定し、次に、上記直流定電流源より上記被測定抵抗体に対して、上記第２リード側から上記第１リード側に向けて上記定電流Ｉを流し、そのときに上記被測定抵抗体に発生する電圧Ｖｂを上記電圧測定手段にて測定した後、上記電圧Ｖａと上記電圧Ｖｂの平均電圧Ｖｃを算出し、この平均電圧Ｖｃと上記定電流Ｉとから上記被測定抵抗体の抵抗値を求めるとともに、上記定電流Ｉの流れ方向を切り替える際に、上記直流定電流源を一旦オフとし上記第１リードと上記第２リード間を短絡させて上記被測定抵抗体のディスチャージを行うことを特徴とする抵抗測定方法。
【請求項２】
上記各リードに対して、上記一対の電流プローブの位置を入れ替えることにより、上記被測定抵抗体に対する上記定電流Ｉの流れ方向が切り替えられる請求項１に記載の抵抗測定方法。
【請求項３】
上記直流定電流源の正極側および負極側の各電流出力端子と上記一対の電流プローブとの間に切替手段が設けられ、同切替手段により上記被測定抵抗体に対する上記定電流Ｉの流れ方向が切り替えられる請求項１に記載の抵抗測定方法。
【請求項４】
被測定抵抗体に一対の電流プローブを介して所定の定電流Ｉを供給する直流定電流源と、上記被測定抵抗体に発生する電圧Ｖを一対の電圧プローブを介して測定する電圧測定手段と、上記直流定電流源および上記電圧測定手段を監視し、上記定電流Ｉと上記電圧Ｖとから上記被測定抵抗体の抵抗値を算出する制御手段とを備えている四端子法による抵抗測定装置において、
上記電流プローブの一方を上記直流定電流源の正極側電流出力端子に接続するとともに、上記電流プローブの他方を上記直流定電流源の負極側電流出力端子に接続する第１切替ステージと、上記電流プローブの一方を上記直流定電流源の負極側電流出力端子に接続するとともに、上記電流プローブの他方を上記直流定電流源の正極側電流出力端子に接続する第２切替ステージとを有する切替手段と、上記被測定抵抗体から引き出されている一対のリード間を選択的に短絡させる短絡回路とを備え、
上記被測定抵抗体の抵抗値を求めるにあたって、上記制御手段は、上記切替手段を上記第１切替ステージ（もしくは上記第２切替ステージ）に切り替えて上記電圧測定手段よりそのときに測定された電圧Ｖａを得、次に、上記切替手段を上記第２切替ステージ（もしくは上記第１切替ステージ）に切り替えて上記電圧測定手段よりそのときに測定された電圧Ｖｂを得た後、上記電圧Ｖａと上記電圧Ｖｂの平均電圧Ｖｃを算出し、この平均電圧Ｖｃと上記定電流Ｉとから上記被測定抵抗体の抵抗値を求めるとともに、上記切替手段を上記第１切替ステージ（もしくは上記第２切替ステージ）から上記第２切替ステージ（もしくは上記第１切替ステージ）に切り替える際に、上記直流定電流源を一旦オフとし上記短絡回路により上記一対のリード間を短絡させて上記被測定抵抗体のディスチャージを行うことを特徴とする抵抗測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は抵抗測定方法およびその装置に関し、さらに詳しく言えば、低抵抗を四端子法により測定する際に異種金属の接続（接合）部分において発生する熱起電力の影響を排除して高精度な抵抗測定を可能とした技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
抵抗測定法には、二端子法と四端子法とがあるが、低抵抗の測定には四端子法が用いられる。四端子法の測定原理は、図４に示されているように、直流定電流源ＣＣより被測定抵抗体Ｘに一対の電流プローブＰ１，Ｐ２を介して定電流Ｉを供給する。これにより、被測定抵抗体Ｘに発生する電圧Ｖを一対の電圧プローブＰ３，Ｐ４を介して電圧計Ｍで測定する。この定電流Ｉと測定電圧Ｖに基づいてオームの法則により、被測定抵抗体Ｘの抵抗値ＲがＲ＝Ｖ／Ｉなる式により求められる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この四端子法によれば、電流プローブＰ１，Ｐ２が有する抵抗の影響を受けることなく、被測定抵抗体Ｘの抵抗値Ｒが正確に測定されるが、低抵抗を測定する際には熱起電力による影響を無視することができない。
【０００４】
熱起電力とは、２種類の異種金属からなる閉回路において、その２接点間に温度差がある場合に発生し、その大きさは接合部の金属の種類にもよるが、一般的には数μＶ／℃〜数十μＶ／℃程度である。ちなみに、この現象を積極的に応用したものが、温度センサとして知られている熱電対である。
【０００５】
図４の四端子測定において、熱起電力が発生するおそれがある部分としては、被測定抵抗体Ｘから引き出されているリードＬ１，Ｌ２と電圧プローブＰ３，Ｐ４との各接触部分と、被測定抵抗体Ｘの抵抗素子とリードＬ１，Ｌ２との各接合部分である。これらの各部分での熱起電力をＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４とすると、電圧計Ｍで実際に測定している電圧Ｖは、Ｖ＝ＩＲ＋（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３＋Ｖ４）となる。
【０００６】
例えば、一般的な５桁クラスのディジタルマルチメータ（ＤＭＭ）の１００ｍＶレンジにおける測定確度は±１０μＶ程度であるが、これは熱起電力の大きさとほぼ同じである。この熱起電力の影響を排除するには、電圧プローブＰ３，Ｐ４にリードＬ１，Ｌ２と同一金属のものを用いればよいのであるが、これは現実的な解決策ではない。
【０００７】
そこで、従来では次善の策として、２つの接点間に温度差を作らないようにするため、空調機の風が直接当たらないようにしたり、電圧プローブＰ３，Ｐ４の接続を手早く行なって体温が伝わらないようにしているが、いずれの方法にしても、測定者の人為的な操作に頼るところが多く、熱起電力による影響を完全にキャンセルすることは不可能であった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、四端子法により低抵抗を測定するにあたって、測定者の技量によることなく、熱起電力の影響を簡単かつ確実に排除することができるようにした抵抗測定方法およびその装置を提供することにある。
【０００９】
上述した目的を達成するため、本発明は、被測定抵抗体から引き出されている第１および第２の各リードに、一対の電流プローブおよび一対の電圧プローブをそれぞれ同時に接触させた状態で、直流定電流源より上記一対の電流プローブを介して上記被測定抵抗体に所定の定電流Ｉを供給し、そのときに上記被測定抵抗体に発生する電圧Ｖを上記一対の電圧プローブを介して電圧測定手段にて測定し、上記定電流Ｉと上記電圧Ｖとから、上記被測定抵抗体の抵抗値を求める四端子法による抵抗測定方法において、まず、上記直流定電流源より上記被測定抵抗体に対して、上記第１リード側から上記第２リード側に向けて上記定電流Ｉを流し、そのときに上記被測定抵抗体に発生する電圧Ｖａを上記電圧測定手段にて測定し、次に、上記直流定電流源より上記被測定抵抗体に対して、上記第２リード側から上記第１リード側に向けて上記定電流Ｉを流し、そのときに上記被測定抵抗体に発生する電圧Ｖｂを上記電圧測定手段にて測定した後、上記電圧Ｖａと上記電圧Ｖｂの平均電圧Ｖｃを算出し、この平均電圧Ｖｃと上記定電流Ｉとから上記被測定抵抗体の抵抗値を求めるとともに、上記定電流Ｉの流れ方向を切り替える際に、上記直流定電流源を一旦オフとし上記第１リードと上記第２リード間を短絡させて上記被測定抵抗体のディスチャージを行うことを特徴としている。
【００１０】
この場合において、上記各リードに対して、上記一対の電流プローブの位置を入れ替えることにより、上記被測定抵抗体に対する上記定電流Ｉの流れ方向を切り替えてもよいし、あるいは上記直流定電流源の正極側および負極側の各電流出力端子と上記一対の電流プローブとの間に切替手段を設けて、この切替手段により上記被測定抵抗体に対する上記定電流Ｉの流れ方向を切り替えるようにしてもよく、いずれの態様も本発明に含まれる。
【００１１】
また、本発明は、被測定抵抗体に一対の電流プローブを介して所定の定電流Ｉを供給する直流定電流源と、上記被測定抵抗体に発生する電圧Ｖを一対の電圧プローブを介して測定する電圧測定手段と、上記直流定電流源および上記電圧測定手段を監視し、上記定電流Ｉと上記電圧Ｖとから上記被測定抵抗体の抵抗値を算出する制御手段とを備えている四端子法による抵抗測定装置において、上記電流プローブの一方を上記直流定電流源の正極側電流出力端子に接続するとともに、上記電流プローブの他方を上記直流定電流源の負極側電流出力端子に接続する第１切替ステージと、上記電流プローブの一方を上記直流定電流源の負極側電流出力端子に接続するとともに、上記電流プローブの他方を上記直流定電流源の正極側電流出力端子に接続する第２切替ステージとを有する切替手段と、上記被測定抵抗体から引き出されている一対のリード間を選択的に短絡させる短絡回路とを備え、上記被測定抵抗体の抵抗値を求めるにあたって、上記制御手段は、上記切替手段を上記第１切替ステージ（もしくは上記第２切替ステージ）に切り替えて上記電圧測定手段よりそのときに測定された電圧Ｖａを得、次に、上記切替手段を上記第２切替ステージ（もしくは上記第１切替ステージ）に切り替えて上記電圧測定手段よりそのときに測定された電圧Ｖｂを得た後、上記電圧Ｖａと上記電圧Ｖｂの平均電圧Ｖｃを算出し、この平均電圧Ｖｃと上記定電流Ｉとから上記被測定抵抗体の抵抗値を求めるとともに、上記切替手段を上記第１切替ステージ（もしくは上記第２切替ステージ）から上記第２切替ステージ（もしくは上記第１切替ステージ）に切り替える際に、上記直流定電流源を一旦オフとし上記短絡回路により上記一対のリード間を短絡させて上記被測定抵抗体のディスチャージを行うことを特徴としている。
【００１２】
これによれば、熱起電力による影響を簡単な方法でキャンセルすることができる。本発明の測定装置において、上記切替手段は上記制御手段により自動で切り替えられることが好ましいが、本発明には手動切替も含まれる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を実施例により具体的に説明する。図１はこの実施例にかかる抵抗測定装置の回路構成図である。
【００１４】
この抵抗測定装置は、被測定抵抗体Ｘに対して所定の定電流Ｉを供給する直流定電流源１０と、被測定抵抗体Ｘに発生する電圧Ｖを測定する電圧測定部２０とを備えている。被測定抵抗体Ｘに対する電流供給は一対の電流プローブＰ１，Ｐ２を介して行なわれるが、この場合、直流定電流源１０と電流プローブＰ１，Ｐ２との間には切替器１１が接続されている。
【００１５】
切替器１１には、連動して動作する第１および第２の２つのスイッチ１２，１３が設けられている。第１スイッチ１２は、第１電流プローブＰ１に接続された切替接点１２ａと、第２電流プローブＰ２に接続された切替接点１２ｂと、これら切替接点１２ａ，１２ｂのいずれか一方に切り替えられる可動接点１２ｃとを有し、この場合、可動接点１２ｃは直流定電流源１０の負極１０ｂ側に接続されている。
【００１６】
第２スイッチ１３は、第２電流プローブＰ２に接続された切替接点１３ａと、第１電流プローブＰ１に接続された切替接点１３ｂと、これら切替接点１３ａ，１３ｂのいずれか一方に切り替えられる可動接点１３ｃとを有し、可動接点１３ｃは直流定電流源１０の正極１０ａ側に接続されている。
【００１７】
電圧測定部２０には、被測定抵抗体Ｘの電圧Ｖを検出するための一対の電圧プローブＰ３，Ｐ４が接続されている。この実施例において、電圧測定部２０にて測定された電圧はＡ／Ｄ変換器２１を介して制御手段としてのＣＰＵ３０に与えられる。
【００１８】
ＣＰＵ３０には、種々の測定条件などを設定するための入力部３１、ディスプレイやプリンタなどの表示部３２およびメモリ３３などが接続されている。ＣＰＵ３０は、各種の演算機能のほかに、直流定電流源１０の電流出力レンジや切替器１１を切り替える切替制御機能などを備えている。
【００１９】
被測定抵抗体Ｘの抵抗値を測定するにあたっては、例えば第１電流プローブＰ１を被測定抵抗体Ｘの一方のリードＬ１側に接触させるとともに、第２電流プローブＰ２を他方のリードＬ２に接触させる。また、一対の電圧プローブＰ３，Ｐ４を各リードＬ１，Ｌ２にそれぞれ接触させる。
【００２０】
そして、まず、第１回目の測定として、切替器１１の各スイッチ１２，１３の可動接点１２ｃ，１３ｃを切替接点１２ｂ，１３ｂ側に切り替えて、直流定電流源１０より被測定抵抗体Ｘに定電流を供給する。これにより、先に説明した図４に示されているように、被測定抵抗体Ｘには、その一方のリードＬ１から他方のリードＬ２に向けて定電流Ｉが流れる。
【００２１】
このときに被測定抵抗体Ｘに発生する電圧Ｖａが電圧測定部２０にて測定され、Ａ／Ｄ変換器２１を介してＣＰＵ３０に取り込まれる。ＣＰＵ３０はその電圧Ｖａをメモリ３３に保存する。この電圧Ｖａの測定後、一旦直流定電流源１０をオフとし、被測定抵抗体Ｘのディスチャージ（放電）を行なう。このディスチャージは、図示しない短絡回路によりリードＬ１，Ｌ２間を短絡させることにより実行される。
【００２２】
ここで、被測定抵抗体Ｘの抵抗値をＲ、電圧プローブＰ３，Ｐ４とリードＬ１，Ｌ２との各接触点で発生する熱起電力をＶ１，Ｖ４、リードＬ１，Ｌ２と被測定抵抗体Ｘとの接合部で発生する熱起電力をＶ２，Ｖ３とすると、電圧測定部２０にて測定された電圧Ｖａは、Ｖａ＝ＩＲ＋（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３＋Ｖ４）である。
【００２３】
次に、切替器１１を切り替えて第２回目の測定を行なう。すなわち、今度は各スイッチ１２，１３の可動接点１２ｃ，１３ｃを切替接点１２ａ，１３ａ側に切り替えて、直流定電流源１０より被測定抵抗体Ｘに定電流を供給する。これにより図２に示されているように、被測定抵抗体Ｘに対して他方のリードＬ２から一方のリードＬ１に向けて定電流Ｉが流れる。
【００２４】
このときに被測定抵抗体Ｘに発生する電圧Ｖｂが電圧測定部２０にて測定され、Ａ／Ｄ変換器２１を介してＣＰＵ３０に取り込まれる。この第２回目の測定時の電流の流れ方向は第１回目とは逆であるため、電圧測定部２０にて測定される電圧Ｖｂは、Ｖｂ＝ＩＲ−（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３＋Ｖ４）で表される。
【００２５】
ＣＰＵ３０は、この第２回目の測定後に、（Ｖａ＋Ｖｂ）／２なる演算を行なって平均電圧Ｖｃを求め、この平均電圧Ｖｃと定電流Ｉとから、被測定抵抗体Ｘの抵抗値Ｒを算出して表示部３２に表示する。参考までに、上記実施例の動作フローチャートを図３に示しておく。
【００２６】
このように、被測定抵抗体Ｘに対して電流方向を変えて２回測定し、その平均電圧を求めることにより、熱起電力の影響をキャンセルすることができる。また、測定回路内のオフセットも除去できる。なお、電流方向を変えての測定を２回以上、すなわち２×ｎ回（ｎは２以上の整数）行なって、その平均電圧を求めてもよい。
【００２７】
なお、測定の自動化を図るうえでは、上記実施例のように切替器１１などをＣＰＵ３０により制御することが望ましいが、場合によっては、切替器１１を手動で切り替えるようにしてもよい。また、切替器１１によらず、リードＬ１，Ｌ２に対する電流プローブＰ１，Ｐ２の位置を入れ替えることにより、被測定抵抗体Ｘに流れる電流の向きを変えるようにしてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、四端子法により被測定抵抗体の抵抗値を測定する際、被測定抵抗体に流れる電流の向きを変えて少なくとも２回にわたって被測定抵抗体に発生する電圧を測定して測定電圧の平均値を求め、その平均値と測定電流とから被測定抵抗体の抵抗値を算出するようにしたことにより、測定者の技量によることなく、熱起電力の影響を簡単かつ確実に排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による抵抗測定装置の一実施例を示した回路構成図。
【図２】被測定抵抗体に流れる電流方向を説明するための説明図。
【図３】本発明の動作フローチャート。
【図４】四端子法による抵抗測定法を説明するための説明図。
【符号の説明】
１０  直流定電流源
１１  切替器
２０  電圧測定部
２１  Ａ／Ｄ変換器
３０  ＣＰＵ
Ｐ１，Ｐ２  電流プローブ
Ｐ３，Ｐ４  電圧プローブ
Ｘ  被測定抵抗体
Ｌ１，Ｌ２  リード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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