(57)【要約】【課題】  コンデンサを測定する際、適切な測定周波数の範囲を簡便に設定する。【解決手段】  コンデンサの特性を測定するために前記コンデンサに印加される交流信号の周波数の範囲を決定する周波数決定装置であって、前記コンデンサの静電容量、等価並列抵抗、及び等価直列インダクタンスを含む等価回路モデルを用いて、前記交流信号の周波数と前記コンデンサの損失係数との関係を示すデータを算出する算出部と、前記周波数と前記損失係数との関係を示すデータに基づいて、前記損失係数の所定値に応じて前記周波数の範囲を決定する設定部と、を備える。【選択図】  図４
2016180692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサの特性を測定するために前記コンデンサに印加される交流信号の周波数の範囲を決定する周波数決定装置であって、
前記コンデンサの静電容量、等価並列抵抗、及び等価直列インダクタンスを含む等価回路モデルを用いて、前記交流信号の周波数と前記コンデンサの損失係数との関係を示すデータを算出する算出部と、
前記周波数と前記損失係数との関係を示すデータに基づいて、前記損失係数の所定値に応じて前記周波数の範囲を決定する設定部と、
を備えることを特徴とする周波数決定装置。
【請求項２】
前記等価回路モデルは、前記コンデンサの等価直列抵抗を更に含む
ことを特徴とする請求項１に記載の周波数決定装置。
【請求項３】
前記所定値は、０．１から０．００１までのいずれかの値である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の周波数決定装置。
【請求項４】
コンデンサの特性を測定するために前記コンデンサに印加される交流信号の周波数の範囲を決定する設定方法であって、
前記コンデンサの静電容量、等価並列抵抗、及び等価直列インダクタンスを含む等価回路モデルを用いて、前記交流信号の周波数と前記コンデンサの損失係数との関係を示すデータを算出し、
前記周波数と前記損失係数との関係を示すデータに基づいて、前記損失係数の所定値に応じて前記周波数の範囲を決定する
ことを特徴とする周波数決定方法。
【請求項５】
コンデンサの特性を測定するために前記コンデンサに印加される交流信号の周波数の範囲を決定するべく、コンピュータに対して、
前記コンデンサの静電容量、等価並列抵抗、及び等価直列インダクタンスを含む等価回路モデルを用いて、前記交流信号の周波数と前記コンデンサの損失係数との関係を示すデータを算出する第１機能と、
前記周波数と前記損失係数との関係を示すデータに基づいて、前記損失係数の所定値に応じて前記周波数の範囲を決定する第２機能と、
を実行させるプログラム。
【請求項６】
コンデンサのインピーダンスを測定する測定装置であって、
前記コンデンサの静電容量、等価並列抵抗、及び等価直列インダクタンスを含む等価回路モデルを用いて、前記交流信号の周波数と前記コンデンサの損失係数との関係を示すデータを算出する算出部と、
前記周波数と前記損失係数との関係を示すデータに基づいて、前記損失係数の所定値に応じて前記周波数の範囲を決定する設定部と、
前記設定部によって決定された前記周波数の範囲内の周波数を有する交流信号を用いて前記コンデンサのインピーダンスを測定する測定部と、
を備えることを特徴とする測定装置。
【請求項７】
コンデンサの静電容量を測定する測定装置であって、
前記コンデンサの静電容量、等価並列抵抗、及び等価直列インダクタンスを含む等価回路モデルを用いて、前記交流信号の周波数と前記コンデンサの損失係数との関係を示すデータを算出する算出部と、
前記周波数と前記損失係数との関係を示すデータに基づいて、前記損失係数の所定値に応じて前記周波数の範囲を決定する設定部と、
前記設定部によって決定された前記周波数の範囲内の周波数を有する交流信号を用いて前記静電容量の測定値を求める測定部と、
を備えることを特徴とする測定装置。
【請求項８】
前記等価回路モデルは、前記コンデンサの等価直列抵抗を更に含む
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の測定装置。
【請求項９】
被測定物の歪みに由来する物理量の変化をコンデンサの静電容量の変化として検出する歪計であって、
前記コンデンサの静電容量、等価並列抵抗、及び等価直列インダクタンスを含む等価回路モデルを用いて、前記交流信号の周波数と前記コンデンサの損失係数との関係を示すデータを算出する第１算出部と、
前記周波数と前記損失係数との関係を示すデータに基づいて、前記損失係数の所定値に応じて前記周波数の範囲を決定する設定部と、
前記設定部によって決定された前記周波数の範囲内の周波数を有する交流信号を用いて前記静電容量の測定値を求める測定部と、
前記測定部の測定結果に基づいて、前記被測定物の歪みを算出する第２算出部と、
を備えることを特徴とする歪計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周波数決定装置、周波数決定方法、プログラム、測定装置、及び歪計に関する。
【背景技術】
【０００２】
配管等の被測定物の歪による物理量の変化をコンデンサの静電容量の変化量として検出することで歪み量を測定する歪計が知られている。そして、コンデンサの静電容量を算出するべくコンデンサのインピーダンスを測定する手法として、Ｉ-Ｖ法や、自動平衡ブリッジ法が知られている（特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−０３３２８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
コンデンサには、漏れ抵抗、リード・インダクタンス、リード抵抗などの寄生成分が存在することが知られている。したがって、コンデンサの静電容量ないしインピーダンスを正確に測定するためには、上述した寄生成分が測定結果に及ぼす影響を考慮する必要がある。寄生成分の影響度合いは、コンデンサに印加する交流信号の周波数（以下、「測定周波数」という）によって変化することから、測定の際、寄生成分の影響を抑制するべく、測定周波数を適切に設定することが求められている。
【０００５】
しかし、初めて測定される被測定物に対して、適切な測定周波数を簡便に設定することは困難である。この点、例えば、様々な周波数の下で実測を繰り返することで最適な測定周波数を決定することはできるものの、手間暇が掛かる。また、経年劣化や測定環境の変化に伴ってコンデンサの静電容量や寄生成分の値が変化することがあるので、前回の測定周波数が新たな測定においても適切かどうかは定かでない。
【０００６】
そこで、本発明は、コンデンサを測定する際、適切な測定周波数の範囲を簡便に設定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した課題を解決する主たる本発明は、コンデンサの特性を測定するために前記コンデンサに印加される交流信号の周波数の範囲を決定する周波数決定装置であって、前記コンデンサの静電容量、等価並列抵抗、及び等価直列インダクタンスを含む等価回路モデルを用いて、前記交流信号の周波数と前記コンデンサの損失係数との関係を示すデータを算出する算出部と、前記周波数と前記損失係数との関係を示すデータに基づいて、前記損失係数の所定値に応じて前記周波数の範囲を決定する設定部と、を備える。
【０００８】
本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、コンデンサの測定を行う際、適切な測定周波数の範囲を簡便に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】本発明の第１及び第２実施形態において測定周波数の決定のために用いられるコンデンサの等価回路モデルの一例を示す図である。
【図１Ｂ】本発明の第１及び第２実施形態において測定周波数の決定のために用いられるコンデンサの等価回路モデルの他の例を示す図である。
【図１Ｃ】本発明の第１及び第２実施形態において静電容量の値の算出のために用いられるコンデンサの等価回路モデルの一例を示す図である。
【図２】本発明の第１及び第２実施形態における歪計の機能を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１及び第２実施形態におけるインピーダンス測定回路の概略図である。
【図４】本発明の第１実施形態におけるコンデンサの測定及び歪み算出の手順を示すフローチャートである。
【図５】損失係数を説明する図である。
【図６Ａ】図１Ａの等価回路モデルについて測定周波数と損失係数との関係の一例を示す図である。
【図６Ｂ】図１Ｂの等価回路モデルについて測定周波数と損失係数との関係の一例を示す図である。
【図７Ａ】本発明の第１及び第２実施形態における歪計が被測定物に取り付けられた様子の一例を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ａに示される歪計及び被測定物の断面図である。
【図８】本発明の第１及び第２実施形態における歪計を模式的に示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態におけるコンデンサの測定及び歪み算出の手順を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第２実施形態における歪計の機能を示すブロック図である。
【図１１】コンデンサの直流電流特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００１２】
本実施形態では、追って詳述するように、高温に曝される配管（被測定物）の歪みを測定するために、コンデンサのインピーダンス及び静電容量が測定される。そして、測定にあたって、適切な測定周波数の範囲が設定される。以下、本実施形態において測定周波数の決定に用いられる等価回路モデルについて述べたうえで、インピーダンス及び静電容量の測定手法を説明し、次いで、被測定物の歪みを求める手法を説明することとする。なお、本実施形態における測定周波数の決定手法は、配管の歪み測定に限定されない。
【００１３】
＜第１実施形態＞  
＝＝＝等価回路モデル＝＝＝  
図１Ａ、図１Ｂを参照して、コンデンサのインピーダンス及び静電容量を測定するために用いられる等価回路モデルを説明する。図１Ａ、図１Ｂは、本発明の第１及び第２実施形態において用いられるコンデンサの等価回路モデルの例を示す。
【００１４】
上記のとおり、コンデンサは、漏れ抵抗、リード抵抗、リード・インダクタンスなどの寄生成分を有している。したがって、コンデンサは、図１Ｂに示されるように、静電容量Ｃ、等価並列抵抗Ｒｐ、等価直列抵抗ＥＳＲ、及び等価直列インダクタンスＥＳＬを用いた等価回路モデルで表すことができる。
【００１５】
もっとも、１ｎＦ以下の静電容量のコンデンサでは、等価直列抵抗ＥＳＲがコンデンサのインピーダンスＺに及ぼす影響が比較的小さいことから、図１Ｂの等価回路において等価直列抵抗ＥＳＲを無視し、図１Ａの等価回路を用いても差し支えないと言える。
【００１６】
そこで、本実施形態では、測定周波数の範囲を決定するために図１Ａ及び図１Ｂに示す等価回路モデルのいずれかを用いることとする。なお、測定されたインピーダンスＺから静電容量Ｃを求める際には、等価直列インダクタンスＥＳＬの影響が比較的小さいと考えられることから、図１Ａのモデルを更に簡略化した図１Ｃのモデルを用いることとする。
【００１７】
＝＝＝歪計のハードウェア構成＝＝＝  
図２を参照して、本実施形態における歪計を説明する。図２は、歪計の機能を示すブロック図である。歪計１は、図２に示されるように、制御部１００、記憶部２００、表示部３００、インピーダンス測定部４００、及び入力部５００を有している。
【００１８】
制御部１００は、ＣＰＵであり、バス６００を介して、記憶部２００、表示部３００、インピーダンス測定部４００、及び入力部５００と接続されている。そして、制御部１００は、記憶部２００に記憶されたコンピュータプログラムに基づいて、記憶部２００、表示部３００、インピーダンス測定部４００、及び入力部５００とデータ通信を行うとともに、それらの動作を制御する。
【００１９】
制御部１００は、後述するように、第１算出部、設定部、測定部、及び第２算出部の機能を実行する。第１算出部は、コンデンサの静電容量Ｃ、等価並列抵抗Ｒｐ、及び等価直列インダクタンスＥＳＬを含む等価回路モデルを用いて、交流信号の周波数ｆとコンデンサの損失係数Ｄとの関係を示すデータを算出する。設定部は、周波数ｆと損失係数Ｄとの関係を示すデータに基づいて、損失係数Ｄの所定値に応じて周波数ｆの範囲を決定する。測定部は、設定部によって決定された周波数ｆの範囲内の周波数ｆｄを有する交流信号を用いて静電容量Ｃの測定値を求める。第２算出部は、測定部の測定結果に基づいて、被測定物の歪みを算出する。そして、第１算出部と設定部とは、周波数決定装置として機能する。また、インピーダンス測定部４００が付加されることで、コンデンサＭのインピーダンスＺの測定装置としての機能が実現される。更に測定部が付加されることで、コンデンサＭの静電容量Ｃの測定装置としての機能が実現される。
【００２０】
記憶部２００は、ＲＡＭとＲＯＭとを含む。記憶部２００には、歪計１を制御するためのコンピュータプログラム、測定条件に対応したインピーダンス測定部４００の制御データが記憶されている。また、記憶部２００には、後述するコンデンサのインピーダンス測定の測定結果から被測定物の歪を算出する算出モデルが記憶されている。
【００２１】
表示部３００は、例えば、各種の情報を表示する液晶ディスプレイであり、後述する被測定物の歪を表示する。
【００２２】
インピーダンス測定部４００は、コンデンサのインピーダンスを測定する。インピーダンス測定部４００は、例えば、自動平衡ブリッジ法による測定を行うべく、発振器４１０、電流電圧変換部４２０、ベクトル比検出部４３０を有する。
【００２３】
入力部５００は、例えばスイッチ、タッチパネルなどの、使用者との間のインターフェイスであって、歪計１の使用者の操作指示を受付ける。使用者は、入力部５００を介して、例えば、インピーダンス測定における測定条件や、コンデンサの電極間の等価並列抵抗Ｒｐ、静電容量Ｃ、等価直列抵抗ＥＳＲ、等価直列インダクタンスＥＳＬの値などを入力する。
【００２４】
＝＝＝インピーダンスの測定手法＝＝＝  
図３を参照して、本実施形態においてコンデンサのインピーダンスを測定する手法の一例を説明する。図３は、インピーダンス測定手法の一種である自動平衡ブリッジ法で用いられる回路構成を示す。なお、本実施形態において、インピーダンスの測定手法は、自動平衡ブリッジ法に限られず、例えばＩ−Ｖ法などでもよい。
【００２５】
図３に示されるように、自動平衡ブリッジ法では、被測定物ＤＵＴ(Device Under Test)のインピーダンスを測定するために、発振器４１０、電流電圧変換部４２０、及びベクトル比検出部４３０を備えた装置が用いられる。かかる装置は、インピーダンス測定部４００に相当する。また、被測定物ＤＵＴは、ここではコンデンサＭである。
【００２６】
本実施形態では、測定対象として、静電容量が１ｎＦ以下のコンデンサが用いられるが、このような容量のコンデンサに限定されるわけではない。コンデンサＭの２つのリード線のうち一方のリード線は、端子Ｈｃ(High-current)及びＨｐ(High-potential)に接続され、他方のリード線は、端子Ｌｃ(Low-current)及びＬｐ(Low-potential)に接続されている。
【００２７】
発振器４１０は、被測定物ＤＵＴに印加する交流信号を発生する。発振器４１０は、一端において接地され、他端において端子Ｈｃに接続されている。よって、交流信号は、端子Ｈｃを介してコンデンサＭに印加される。本実施形態では、交流信号は、後述する手順により算出された範囲内の周波数を有する正弦波信号である。なお、発振器４１０が発生し得る交流信号の周波数の範囲は、例えば４０Ｈｚから１００ＭＨｚである。
【００２８】
電流電圧変換部４２０は、端子Ｌｃに接続されており、コンデンサＭに流れる電流を電圧信号に変換してベクトル比検出部４３０に出力する。電流電圧変換部４２０は、レンジ抵抗４２１、零位検出器４２２を含む。具体的には、電流電圧変換部４２０の零位検出器４２２は、零位検出器４２２の反転入力端子に流れ込む電流を零とするように、レンジ抵抗４２１に流れる電流とコンデンサＭに流れる電流とを平衡させている。これによって、コンデンサＭに流れる電流をレンジ抵抗４２１に流し、電流を電圧信号に変換している。
【００２９】
ベクトル比検出部４３０は、コンデンサＭの両端のベクトル電圧Ｖ１、及び電流電圧変換部４２０により変換されたベクトル電圧（レンジ抵抗Ｒの両端のベクトル電圧）Ｖ２をそれぞれ測定し、測定結果に基づいてコンデンサＭのインピーダンスＺを算出する。具体的には、ベクトル比検出部４３０は、ベクトル電圧計４３１を含み、ベクトル電圧Ｖ１を測定するべく端子Ｈｐ、Ｌｐに接続されるとともに、ベクトル電圧Ｖ２を測定するべくレンジ抵抗Ｒの両端に接続されている。電圧変換部４２０は、ベクトル電圧Ｖ１，Ｖ２を測定すると、既知のレンジ抵抗Ｒの値を用いて、（式１）によりコンデンサＭのベクトル・インピーダンスＺを算出する。
2016180692.tif 000003
そして、後述するように、かかるベクトル・インピーダンスＺから、コンデンサＭの静電容量及び寄生成分が算出される。
【００３０】
上述したように、本実施形態では、コンデンサの静電容量Ｃを算出するために、静電容量Ｃ、及び等価並列抵抗Ｒｐを用いて図１Ｃに示される等価回路モデルが採用されている。したがって、コンデンサＭのインピーダンスＺは、角周波数をω［ｒａｄ／ｓ］として、次の（式２）で表すことができる。
2016180692.tif 000004
本実施形態の歪計１は、このようなインピーダンスＺの測定結果と、発振器４１０から出力される交流信号の周波数ｆｄと、を用いて、（式２）からコンデンサＭの静電容量Ｃの測定値を算出する。
【００３１】
もっとも、コンデンサの測定周波数の範囲を決定するためには、上述したように、図１Ａ又は図１Ｂの等価回路モデルが採用される。静電容量Ｃ、等価並列抵抗Ｒｐ、及び等価直列インダクタンスＥＳＬを用いた図１Ａの等価回路モデルにおいて、コンデンサＭのインピーダンスＺは、次の（式３．１）で表される。
2016180692.tif 000005
また、更に等価直列抵抗ＥＳＲを加えた図１Ｂの等価回路モデルでは、コンデンサＭのインピーダンスＺは、次の（式３．２）で表すことができる。
2016180692.tif 000006
＝＝＝コンデンサの測定及び歪みの算出の手順＝＝＝  
図４−図６を参照して、本実施形態において、コンデンサＭの静電容量を測定し、被測定物の歪みを算出する手順について説明する。図４は、コンデンサの測定及び歪み算出の手順を示すフローチャートである。図５は、損失係数を説明する図である。図６Ａ、図６Ｂは、図１Ａ、図１Ｂの等価回路モデルについて測定周波数と損失係数との関係の例を示す図である。
【００３２】
図４に示されるように、本実施形態では、ステップＳ１において測定周波数ｆと損失係数Ｄとの間の関係を求め、ステップＳ２において測定周波数ｆｄを決定し、ステップＳ３においてコンデンサＭのインピーダンスＺを測定し、ステップＳ４においてコンデンサＭの静電容量Ｃを算出し、そして、ステップＳ５において被測定物の歪みを算出する。以下、ステップＳ１−Ｓ５について詳述する。
【００３３】
−  ステップＳ１：  測定周波数ｆと損失係数Ｄとの間の関係の算出  
ステップＳ１では、上述した等価回路モデル（図１Ａ、図１Ｂ参照）のいずれかを用いて、測定周波数ｆと損失係数Ｄ値との関係を示すデータを算出する。上記のとおり、コンデンサの静電容量Ｃを正確に測定するためには、寄生成分による影響が小さくなるように測定周波数ｆを決定する必要があることから、本実施形態では、損失係数Ｄ値を基準として測定周波数ｆの範囲を決定している。そのための準備がステップＳ１で行われる。
【００３４】
ここで、損失係数Ｄ値（ｔａｎδとも呼ばれる）は、図５に図示され、次の（式４）で表されるように、ベクトル・インピーダンスＺの抵抗成分（実部）に対するリアクタンス成分（虚部）の比で表される。
2016180692.tif 000007
Ｄ値は、寄生成分によるエネルギー損失の度合いを示す。つまり、小さなＤ値は、寄生成分の影響が小さいことを意味し、ひいては、純粋な静電容量Ｃに近い測定値が得られることを示す。
【００３５】
そして、静電容量Ｃ、等価並列抵抗Ｒｐ、及び等価直列インダクタンスＥＳＬで表される等価回路モデル（図１Ａ）を用いれば、（式３．１）のベクトル・インピーダンスＺの実部と虚部から、Ｄ値は、次の（式５）によって算出される。
2016180692.tif 000008
図６Ａに、静電容量Ｃ＝１．５ｐＦ、等価並列抵抗Ｒｐ＝１００ＭΩ、及び等価直列インダクタンスＥＳＬ＝０．１ｍＨ又は０．０１ｍＨに設定したときの、周波数ｆ（＝ω／２π）と損失係数Ｄ値との関係を示す。図６Ａから、Ｄ値は、周波数ｆの値が増大するにつれて減少すること、また、周波数ｆが一定値に近づくとＤ値は急増（＋∞に発散）することが分かる。図６Ａから、等価直列インダクタンスＥＳＬの値が大きいほど、Ｄ値の＋∞への発散に対応する周波数の値は小さいことが分かる。
【００３６】
あるいは、更に等価直列抵抗ＥＳＲを付加した等価回路モデル（図１Ｂ参照）を用いると、（式３．２）のベクトル・インピーダンスＺから、Ｄ値は次の（式６）によって算出される。
2016180692.tif 000009
図６Ｂに、静電容量Ｃ＝１．５ｐＦ、等価並列抵抗Ｒｐ＝１００ＭΩ、等価直列インダクタンスＥＳＬ＝０．１ｍＨ、及び直列等価抵抗ＥＳＲ＝３ｋΩ又は１０Ωに設定したときの、周波数ｆと損失係数Ｄ値との関係を示す。図６Ｂから、直列等価抵抗ＥＳＲの値に関わらず、Ｄ値が＋∞に発散するときの周波数の値はほぼ一定であることが分かる。また、直列等価抵抗ＥＳＲの値が小さいほど、Ｄ値が＋∞に発散するに至るまでのＤ値の変化の度合いは急激である。なお、図６Ａ、図６Ｂのいずれの場合でも、およそ０．１−０．００１の範囲にある任意のＤ値に対して、高低２つの周波数ｆＨ、ｆＬが求められる。
【００３７】
このようにして、周波数ｆと損失係数Ｄ値との関係を示すデータが算出される。なお、Ｄ値の算出に必要なコンデンサＭの静電容量Ｃの値として、コンデンサＭの設計値より予測される基準値Ｃ０を用いてもよいし、前回の測定により得られた値や、コンデンサの使用開始時の測定値を用いてもよい。また、等価並列抵抗Ｒｐの値として、コンデンサＭの設計値から予測される電極間の絶縁抵抗Ｒｐ’の値でもよいし、あるいは、試験によって得られた値や経験的に知られている値でもよい。更に、等価直列インダクタンスＥＳＬ及び等価直列抵抗ＥＳＲの値も、設計値より予測される基準値でもよいし、試験によって得られた値や経験的に知られている値でもよい。これらの必要な値は、使用者によって入力されてもよいし、予め設定されていてもよい。本実施形態のように測定対象物が高温に曝される場合、静電容量Ｃ＝１．５ｐＦ、等価並列抵抗Ｒｐ＝１００ＭΩ、等価直列インダクタンスＥＳＬ＝０．１ｍＨ、直列等価抵抗ＥＳＲ＝３ｋΩは基準値として用いられてよい。
【００３８】
ちなみに、上述したコンデンサＭの設計値から予測される静電容量の基準値Ｃ０及び絶縁抵抗Ｒｐ’は、コンデンサＭの設計値（誘電体の電気抵抗率ρ［Ω・ｍ］、円柱状電極の半径ａ［ｍ］、円筒状電極の内半径ｂ［ｍ］、誘電体の比誘電率εｒ）を用いて、次の（式７）、（式８）から予測されてもよい。
2016180692.tif 000010
2016180692.tif 000011
また、適切な測定周波数ｆの範囲を算出することができる限り、損失係数Ｄ値の代わりに、例えばＤ値の逆数など、損失係数Ｄ値に対応するその他の値を算出してもよい。また、特定の損失係数Ｄ値（例えばＤ＝０．１、Ｄ＝０．０５など）に対する高低２つの周波数ｆの値だけを算出してもよい。
【００３９】
−  ステップＳ２：  測定周波数の決定  
ステップＳ２は、ステップＳ１で算出した測定周波数ｆと損失係数Ｄ値の関係を示すデータに基づいて、測定周波数ｆｄを決定する工程である。かかる工程は、制御部１００によって実行される。
【００４０】
本実施形態では、損失係数Ｄ＝０．１〜０．００１のいずれかの値に対応する高低２つの周波数ｆＨ、ｆＬをそれぞれ上限、下限とする任意の周波数でコンデンサＭを測定すると、寄生成分による影響が小さいと判断している。例えば、図１Ａの等価回路モデルに対応する損失係数Ｄ値と周波数の関係（図６Ａ参照）では、Ｄ＝０．０５に対して、等価直列インダクタンスＥＳＬ＝０．１ｍＨに対する周波数の範囲ＷＥＳＬ０．１は、５０ｋＨｚ−１２．８ＭＨｚほどであり、ＥＳＬ＝０．０１ｍＨに対する周波数の範囲ＷＥＳＬ０．０１は、５０ｋＨｚ−３９ＭＨｚほどである。つまり、より小さいＤ値に対する周波数の範囲Ｗは狭くなり、また、等価直列インダクタンスＥＳＬの値が大きいほど、一定のＤ値に対する周波数の範囲Ｗは狭くなる傾向にある。同様に、図１Ｂの等価回路モデルに対応する損失係数Ｄ値と周波数の関係（図６Ｂ参照）では、Ｄ＝０．０５に対して、等価直列抵抗ＥＳＲ＝３ｋΩに対する周波数の範囲ＷＥＳＲ３０００は、５０ｋＨｚ−１．７ＭＨｚほどであり、また、ＥＳＲ＝１０Ωに対する周波数の範囲ＷＥＳＲ１０は、５０ｋＨｚ−１２．８ＭＨｚほどである。つまり、等価直列抵抗ＥＳＲの値が小さいと、一定のＤ値に対する周波数の範囲Ｗは広がる傾向にある。このように、採用されるＤ値に応じて決まる範囲Ｗ内のいずれかの周波数ｆｄを用いてコンデンサＭの測定を行うことが適切であると判断される。
【００４１】
なお、損失係数Ｄ値が０．１より大きいと、コンデンサＭの寄生成分の影響を無視できなくなるため適切ではない。Ｄ値が０．１以下であるとき、コンデンサの位相角はθ＝−８４．３度〜−９０度となり、理想的なコンデンサに近い特性が得られるので、ここでは、Ｄ＝０．１以下に対応する周波数の範囲Ｗを基準とすることが適切である。もっとも、損失係数Ｄ値が０．００１より小さいと、コンデンサの測定のために選択できる周波数の範囲が限定されすぎるため、やはり適切とは言えない。よって、本実施形態では、Ｄ＝０．１−０．００１のいずれかの値に対応する周波数の範囲Ｗ内で、測定周波数ｆｄを適宜決定することとしている。
【００４２】
−  ステップＳ３：  インピーダンスの測定  
ステップＳ３は、ステップＳ２で決定した測定周波数ｆｄを用いて、インピーダンスを測定する工程である。インピーダンスの測定は、上述したようにインピーダンス測定部４００により実行される。
【００４３】
具体的には、発振器４１０の測定周波数を、ステップＳ２で決定した測定周波数ｆｄに設定し、コンデンサＭのインピーンダンス測定を行う。インピーンダンス測定の測定結果として、コンデンサＭのベクトル・インピーダンスＺが計測される。
【００４４】
−  ステップＳ４：  静電容量Ｃの算出  
ステップＳ４は、ステップＳ３のインピーダンス測定の測定結果に基づいて、コンデンサの静電容量Ｃの測定値を算出する工程である。かかる工程は、制御部１００によって実行される。
【００４５】
本実施形態では、コンデンサＭの静電容量の値を算出するために、図１Ｃの等価回路モデルが用いられる。したがって、インピーダンス測定の測定結果であるベクトル・インピーダンスＺと、入力ないし設定された等価並列抵抗Ｒｐと、測定周波数ｆｄと、に基づいて、（式２）からコンデンサＭの静電容量Ｃの測定値を算出する。
【００４６】
−  ステップＳ５：  被測定物の歪みの算出  
ステップＳ５は、ステップＳ４で算出したコンデンサＭの静電容量の測定値に基づいて、被測定物の歪を算出する工程である。かかる工程は、制御部１００によって実行される。
【００４７】
本実施形態では、以上のように、円柱状電極Ｍ３２と円筒状電極Ｍ７２とが対向する領域で、大気を誘電体とする同軸円筒状のコンデンサＭが形成される。したがって、コンデンサＭの静電容量Ｃの値は、第１装置Ｍ８００と第２装置Ｍ２００との間の距離Ｄ１に応じて決まる。つまり、コンデンサＭの静電容量Ｃの測定値と次の（式９）とを用いて、円柱状電極Ｍ３２において円筒状電極Ｍ７２の開口面から内側に入り込んでいる部分の長さｄを求めることができる。
2016180692.tif 000012
このようにして求められた長さｄと、歪計が設置された時又は前回に測定された長さｄ０と、の差分Δｄから、歪みが算出される。
【００４８】
あるいは、コンデンサＭが、互いに平行な２枚の平板電極が部分的に対向することで形成されている場合、両電極における対向する部分の面積Ｓは、ｄ’を電極間距離として、次の（式１０）から算出することができる。
2016180692.tif 000013
このようにして求められた面積Ｓと、歪計が設置された時又は前回に測定された面積と、の差分を両電極の幅で除することで、歪みが算出される。
【００４９】
上記のようにして算出された歪は表示部３００に表示されるとともに、記憶部２００に記憶される。例えば、測定日と歪とが対応するように測定結果が表示部３００に表示されてもよい。また、歪の値が所定の上限値を超えると、使用者に注意を促すべく表示部３００に警告が表示されてもよい。
【００５０】
＝＝＝被測定物及び歪計の構成＝＝＝  
図７Ａ、図７Ｂ、図８を参照して、本実施形態における被測定物及び歪計を説明する。図７Ａは、歪計を構成するコンデンサが被測定物に取り付けられた様子の一例を示す図であり、図７Ｂは、図７Ａの断面図である。図８は、歪計を模式的に示す図である。図７Ａ、図７Ｂにおいては、次のように座標軸を定める。つまり、Ｘ軸は、配管Ｐの長手方向であり、Ｚ軸は、コンデンサを形成する第１装置Ｍ８００及び第２装置Ｍ２００が設置された高さ方向（垂直方向）であり、Ｙ軸は、Ｘ軸及びＺ軸に対して直交する方向である。以下の説明では、それぞれ単に「Ｘ方向」、「Ｙ方向」、「Ｚ方向」と表し、矢印の示す方向を＋方向、矢印と逆の方向を−方向を表す。
【００５１】
本実施形態における被測定物は配管Ｐである。配管Ｐは、例えば、火力発電所に設けられたボイラ、タービン等に用いられる配管であり、高温に晒されて歪を生じやすい環境下にある。このような配管Ｐの歪みが歪計により測定される。
【００５２】
歪計は、第１装置Ｍ８００と第２装置Ｍ２００とによって形成されるコンデンサＭのインピーダンスＺ及び静電容量Ｃを測定し、測定結果に基づいて配管Ｐの歪みを算出する。つまり、第１装置Ｍ８００が有する円筒状電極Ｍ７２と、第２装置Ｍ２００が有する円柱状電極Ｍ３２とは、Ｘ軸に沿って同軸状に配置されており、円柱状電極Ｍ３２の先端部が円筒状電極Ｍ７２の内側に挿入されることでコンデンサＭが形成されている。
【００５３】
第１装置Ｍ８００と第２装置Ｍ２００とは、それぞれ配管Ｐに固定されている。ただし、円柱状電極Ｍ３２と円筒状電極Ｍ７２とは互いに独立して配管Ｐに固定されているから、円筒状電極Ｍ７２の内側に挿入される円柱状電極Ｍ３２の先端部の長さ（Ｘ軸方向の長さ）ｄは変わり得る。配管ＰがＸ方向に歪むと、第１装置Ｍ８００（円筒状電極Ｍ７２）と第２装置Ｍ２００（円柱状電極Ｍ３２）との距離Ｄ１及び円柱状電極Ｍ３２の先端部の長さｄが変化し、かかる変化に伴ってコンデンサＭの静電容量Ｃが変化する。そこで、本実施形態では、コンデンサＭのインピーダンスＺ及び静電容量Ｃを測定し、所定の関係式から、円筒状電極Ｍ７２の内側に挿入された円柱状電極Ｍ３２の先端部の長さｄを求め、この長さｄを所定の基準値と比較することで、歪の測定を行っている。  
以下に、第１装置Ｍ８００、第２装置Ｍ２００の具体的構成について説明する。
【００５４】
＝第１装置＝  
第１装置Ｍ８００は、第１取付装置Ｍ８、第１電極体Ｍ７から構成される。  
第１取付装置Ｍ８は、第１電極体Ｍ７を配管Ｐに対して取り付けるための装置であり、脚Ｍ８５を介して配管Ｐに固定されている。具体的には、第１取付装置Ｍ８は、Ｘ方向に円柱形状の穴を有する第１金属部材Ｍ８１と、第１金属部材Ｍ８１の円柱形状の穴の内周面に固定された第１絶縁部材Ｍ８２、Ｍ８３と、から構成される箱体であり、第１絶縁部材Ｍ８２、Ｍ８３の内周側には、第１電極体Ｍ７が挿入されている。
【００５５】
第１金属部材Ｍ８１は、−Ｙ方向側の側面（長手方向に沿う側面）にＸ方向に伸びたスリットＭ８Ｂを有している。また、第１金属部材Ｍ８１は、上面のスリットＭ８Ｂが設けられている側において、上面からスリットＭ８Ｂ部分を介在して底面付近まで−Ｚ方向に伸びた螺子孔（図示せず）を有している。そして、螺子孔に螺子を挿入し、スリットＭ８ＢのＺ方向の幅を調整することで、第１電極体Ｍ７を第１取付装置Ｍ８に対して固定させることが可能となっている。  
また、第１絶縁部材Ｍ８２、Ｍ８３は、例えばセラミックス等の絶縁部材であり、配管Ｐに対して第１電極体Ｍ７を電気的に絶縁している。そして、第１絶縁部材Ｍ８２は第１金属部材Ｍ８１の円柱形状の穴の内周面の上側に沿うように、第１絶縁部材Ｍ８３は第１金属部材Ｍ８１の円柱形状の穴の内周面の下側に沿うように、一対となって第１金属部材Ｍ８１の内周面に固定されている。
【００５６】
また、第１絶縁部材Ｍ８２、Ｍ８３の内周面と、円筒状電極Ｍ７２の外周面と、の間には、第１ケースＭ７１、第１支持部材Ｍ７３が介在している。第１ケースＭ７１は、内部に中空構造を有する金属製の筐体であって、絶縁性の第１支持部材Ｍ７３と、円筒状電極Ｍ７２と、を収容する。第１ケースＭ７１は、＋Ｘ側の側面（第２装置と対向する側面と反対側の側面）に、第１同軸ケーブルＬを挿通するための第１開口Ｍ７４を有している。そして、第１同軸ケーブルＬの一端は、円筒状電極Ｍ７２リード線と接続されている。また、第１ケースＭ７１は、−Ｘ側の側面（第２装置に対向する側の側面）に、円柱状電極Ｍ３２の径よりも大きい径の第２開口Ｍ７５を有している。そして、第２開口Ｍ７５には、円筒状電極Ｍ７２の内部に至るまで、円柱状電極Ｍ３２の一端が挿入されており、円柱状電極Ｍ３２がＸ軸に沿って進退自在となっている。
【００５７】
第１支持部材Ｍ７３は、絶縁性の部材であり、円筒状電極Ｍ７２が第１ケースＭ７１に接触しないように、第１ケースＭ７１の内部において円筒状電極Ｍ７２を支持している。第１支持部材Ｍ７３もまた、第１同軸ケーブルＬを挿通するための開口（図示せず）を有している。
【００５８】
そして、円筒状電極Ｍ７２は、円柱状電極Ｍ３２と共にコンデンサを形成する金属部材である。円筒状電極Ｍ７２は、配管ＰのＸ方向に沿って延在し、第２装置に向かって開口する円筒状の形状を呈している。円筒状電極Ｍ７２の開口から円柱状電極Ｍ３２が挿入され、円筒状電極Ｍ７２と円柱状電極Ｍ３２が対向する部分において、大気を誘電体とするコンデンサＭが形成されている。
【００５９】
＝第２装置＝  
第２装置Ｍ２００は、第２取付装置Ｍ２、第２電極体Ｍ３から構成される。第２取付装置Ｍ２は、第２電極体Ｍ３を配管Ｐに対して取り付けるための装置であり、脚Ｍ２５を介して配管Ｐに固定されている。
【００６０】
第２取付装置Ｍ２は、第１取付装置Ｍ８と同様の構成となっている。つまり、第２取付装置Ｍ２は、Ｘ方向に円柱形状の穴を有する第２金属部材Ｍ２１と、第２金属部材Ｍ２１の円柱形状の穴の内周面に固定された第２絶縁部材Ｍ２２、Ｍ２３と、から構成される箱体である。第２絶縁部材Ｍ２２、Ｍ２３の内周側には、第２電極体Ｍ３が挿入されている。
【００６１】
したがって、第２取付装置Ｍ２の外側から内側に向かって第２ケースＭ３１、第２支持部材Ｍ３３、円柱状電極Ｍ３２が配置されている。すなわち、内部の円柱状電極Ｍ３２の外周面と第２絶縁部材Ｍ２２、Ｍ２３の内周面との間に、第２ケースＭ３１、第２支持部材Ｍ３３を介在させる構造となっている。
【００６２】
第２ケースＭ３１は、内部に中空構造を呈する金属製の筐体であり、絶縁性の第２支持部材Ｍ３３と、円柱状電極Ｍ３２の一部とを収容する。また、第２ケースＭ３１は、−Ｘ側の側面（第１装置と対向する側面と反対側の側面）に、側面を貫通する第１開口Ｍ３４を有している。そして、第２同軸ケーブルＨの一端が、第１開口Ｍ３４から挿入され、円柱状電極Ｍ３２の−Ｘ側（第１装置と対向する端部と反対側）の端部と接続されている。また、第２ケースＭ３１は、＋Ｘ側の側面（第１装置と対向の側面）に、円柱状電極Ｍ３２を挿通するための第２開口Ｍ３５を有している。
【００６３】
第２支持部材Ｍ３３は、絶縁性の部材であり、円柱状電極Ｍ３２が、第２ケースＭ３１に接触しないように、第２ケースＭ３１の内部において円柱状電極Ｍ３２を支持している。第２支持部材Ｍ３３もまた、第２同軸ケーブルＨを挿通するための開口（図示せず）を有している。
【００６４】
円柱状電極Ｍ３２は、円柱形状を呈する金属部材であって、円筒状電極Ｍ７２と共にコンデンサＭを形成するべく第２装置Ｍ２００から第１装置Ｍ８００側に向かってＸ方向に沿って突出している。
【００６５】
このような第１装置Ｍ８００及び第２装置Ｍ２００は、図８に示されるように、それぞれ第１同軸ケーブルＬ及び第２同軸ケーブルＬを介して、インピーダンス測定部（ＬＣＲメーター）４００の端子Ｌｃ、Ｌｐ及び端子Ｈｃ、Ｈｐにそれぞれ接続されている。また、第１同軸ケーブルＬ及び第２同軸ケーブルＨは、それぞれ同軸ケーブルの外皮部分を第１ケースＭ７１及び第２ケースＭ３１に接続されている。第１ケースＭ７１と第２ケースＭ３１は、図示しない導電ケーブルで電気的に接続されており、歪計１がコンデンサの静電容量を測定するときに、第２ケースＭ３１、導電ケーブル、第１ケースＭ７１に自動平衡ブリッジからのガード電流を流し、測定時のノイズを低減する。
【００６６】
このように、本実施形態では、円柱状電極Ｍ３２と円筒状電極Ｍ７２とが対向する領域が、大気を誘電体としてコンデンサＭを形成している。したがって、コンデンサＭの静電容量Ｃの値は、第１装置Ｍ８００と第２装置Ｍ２００との間の距離Ｄ１（円筒状電極Ｍ７２の内側に挿入される円柱状電極Ｍ３２の先端部の長さｄ）に応じて定められる。このことから、コンデンサＭの静電容量Ｃの測定値に基づき、上述した（式９）を用いて、歪みを求めることが可能となる。
【００６７】
なお、コンデンサＭは、互いに平行な２枚の平板電極が部分的に対向することで形成されてもよい。この場合、両電極における対向する部分の面積Ｓは、上述した（式１０）から算出することができる。
【００６８】
以上のように、本実施形態では、配管Ｐの歪による物理量の変化を、コンデンサの静電容量の測定値Ｃを所定の基準値と比較することで算出している。かかる実施形態によれば、コンデンサの測定において、コンデンサに印加する交流電圧の測定周波数を簡易、かつ、正確に設定することができる。これによって、使用者は、サンプルチェックとして、適当な測定周波数でコンデンサの測定を繰り返し行い、当該測定周波数が適切な値か否かを判断するという煩雑な作業を行う必要がなくなる。
【００６９】
＜第２実施形態＞  
第２実施形態における歪みの測定手法は、ステップＳ１で電極間の等価並列抵抗Ｒｐ、等価直列インダクタンスＥＳＬ（及び、必要に応じて等価直列抵抗ＥＳＲ）を設定する際に、これら寄生成分の実測値を用いる点で、第１実施形態と異なっている。コンデンサの寄生成分は、環境（温度等）や経年劣化に伴って変化することが知られている。本実施形態は、高温等の過酷な環境下で使用されるコンデンサの測定に特に有用である。
【００７０】
以下、図９−図１１を参照して、第２実施形態について説明する。図９は、第２実施形態におけるコンデンサの測定及び歪み算出の手順を示すフローチャートである。図１０は、測定装置の機能を示すブロック図である。図１１は、コンデンサの直流電流特性を示す図である。なお、第２実施形態において第１実施形態と共通する構成及び手順には、第１実施形態と同様の符号を付すとともに、詳細な説明は省略される。
【００７１】
第２実施形態では、ステップＳ０においてコンデンサＭの絶縁抵抗Ｒｐ’を測定し、ステップＳ１において測定周波数ｆと損失係数Ｄとの間の関係を求め、ステップＳ２において測定周波数を決定し、ステップＳ３においてコンデンサＭのインピーダンスＺを測定し、ステップＳ４においてコンデンサＭの静電容量を算出し、そして、ステップＳ５において被測定物の歪みを算出する。第２実施形態におけるステップＳ１−Ｓ５は、第１実施形態のステップＳ１−Ｓ５と同様であり、更にステップＳ０が追加されている。
【００７２】
ステップＳ０では、コンデンサＭの電極間に直流電圧を印加し、そのときコンデンサＭに流れる漏れ電流の値により、電極間の絶縁抵抗Ｒｐ’を測定する。図１１に示されるように、コンデンサに直流電圧を印加すると、時系列に充電電流、漏れ電流が流れる。充電電流は、コンデンサの充電に伴って流れる電流であるのに対して、漏れ電流は、一定時間の経過後に流れる一定の電流であって、電極間の絶縁抵抗Ｒｐ’に応じた値を示す。本実施形態では、かかる漏れ電流を測定し、印加した直流電圧を漏れ電流の測定値で除した値を、電極間の絶縁抵抗Ｒｐ’とする。そして、ステップＳ１において、ステップＳ０で測定した電極間の絶縁抵抗Ｒｐ’を等価並列抵抗Ｒｐとして用いて、測定周波数ｆと損失係数Ｄ値の関係を示すデータを算出する。
【００７３】
このようなステップＳ０に対応して、第２実施形態の歪計１’は、図１０に示すように絶縁抵抗測定部７００を更に有している。絶縁抵抗測定部７００は、一定の直流電圧を出力する電源と電流計からなり、コンデンサＭに直流電圧を印加し、コンデンサＭの電極間の絶縁抵抗Ｒｐ’を測定する。なお、絶縁抵抗測定部７００は、インピーダンス測定部４００において、コンデンサに直流電圧を印加できる構成を追加して、インピーダンス測定部４００と一体として構成されていてもよい。
【００７４】
以上のように、第２実施形態によれば、等価並列抵抗Ｒｐとして、実測した電極間の絶縁抵抗Ｒｐ’を用いることによって、コンデンサの測定を行うための測定周波数をより適切な値に設定することができる。特に、上記のような長年の高温環境に曝される配管の歪を測定する場合、コンデンサの絶縁抵抗が変化していると、測定周波数の設定が煩雑である。しかし、本実施形態によれば、そのような場合であっても、適切な測定周波数の設定が可能である。
【００７５】
なお、ステップＳ０において、コンデンサの絶縁抵抗Ｒｐ’を、インピーダンス及び静電容量の測定における温度条件と略同一の温度条件下で測定するようにしてもよい。電極間の絶縁抵抗Ｒｐ’（等価並列抵抗）は、温度に依存して変化する場合があるためである。特に、第１実施形態で説明した配管Ｐ及び歪計１のコンデンサＭは、高温環境下（５００℃程度）にあるため、コンデンサの絶縁抵抗Ｒｐ’が平温環境と比して変動する傾向がある。よって、上述のように温度条件を合わせることは、適切な測定周波数を設定するために有効である。
【００７６】
＜その他の変形例＞  
上述した第１及び第２実施形態では、コンデンサＭの誘電体を大気としたが、誘電体として、高温に耐え得る任意の絶縁材料を採用することができる。
【００７７】
また、第１及び第２実施形態では、コンデンサＭを第１装置Ｍ８００、第２装置Ｍ２００により形成したが、歪による物理量の変化をコンデンサの静電容量の測定結果に基づいて算出することができる構造であれば、コンデンサの構造は任意である。
【００７８】
また、第１及び第２実施形態で説明した静電容量の基準値の設定方法、及び等価並列抵抗等の設定方法は、任意に組み合わせ可能である。
【００７９】
また、本発明の歪計は、配管以外の任意の対象物に適用し得る。
【００８０】
また、第１及び第２実施形態では、インピーダンス測定部４００は、自動平衡ブリッジ法により、コンデンサのインピーダンス測定を行っている。もっとも、本発明は、任意のインピーダンス測定方法に用いることができ、例えば、ＩＶ法、交流ブリッジ法、共振法にも適用することができる。
【００８１】
また、第１及び第２実施形態では、コンデンサからなる静電容量型センサを、物体の歪の測定に用いる場合について説明したが、歪の測定以外にも、圧力の変化の測定や、加速度の変化の測定を行う静電容量型センサにも用いることができる。
【００８２】
以上説明したように、コンデンサＭの特性を測定するためにコンデンサＭに印加される交流信号の周波数ｆの範囲を決定する周波数決定装置は、コンデンサＭの静電容量Ｃ、等価並列抵抗Ｒｐ、及び等価直列インダクタンスＥＳＬを含む等価回路モデルを用いて、交流信号の周波数ｆとコンデンサＭの損失係数Ｄ値との関係を示すデータを算出する算出部と、周波数ｆと損失係数Ｄ値との関係を示すデータに基づいて、損失係数Ｄ値の所定値に応じて周波数ｆの範囲を決定する設定部と、を備える。かかる実施形態によれば、コンデンサＭを測定するために適切な測定周波数を簡便に設定することができる。これによって、使用者は、サンプルチェックとして、適当な測定周波数でコンデンサの測定を繰り返し行い、当該測定周波数が適切な値か否かを判断するという煩雑な作業を行う必要がなくなる。
【００８３】
また、等価回路モデルがコンデンサＣの等価直列抵抗ＥＳＲを更に含むことで、実際のコンデンサの周波数特性に即して測定周波数の範囲を精度よく設定することが可能となる。
【００８４】
また、損失係数Ｄ値の所定値が０．１から０．００１までのいずれかの値であることで、寄生成分による影響度合いが比較的小さくなるような測定周波数の範囲を適切に決定することができる。
【００８５】
他の実施形態では、コンデンサＭのインピーダンスを測定する測定装置は、コンデンサＭの静電容量Ｃ、等価並列抵抗Ｒｐ、及び等価直列インダクタンスＥＳＬを含む等価回路モデルを用いて、交流信号の周波数ｆとコンデンサの損失係数Ｄ値との関係を示すデータを算出する算出部と、周波数ｆと損失係数Ｄ値との関係を示すデータに基づいて、損失係数Ｄ値の所定値に応じて周波数ｆの範囲を決定する設定部と、設定部によって決定された周波数ｆの範囲内の周波数ｆｄを有する交流信号を用いてコンデンサＭのインピーダンスＺを測定する測定部と、を備える。かかる実施形態によれば、適切な周波数の範囲で簡便にコンデンサＭのインピーダンスＺを測定することができる。
【００８６】
別の実施形態では、コンデンサＭの静電容量Ｃを測定する測定装置は、コンデンサＭの静電容量Ｃ、等価並列抵抗Ｒｐ、及び等価直列インダクタンスＥＳＬを含む等価回路モデルを用いて、交流信号の周波数ｆとコンデンサＭの損失係数Ｄ値との関係を示すデータを算出する算出部と、周波数ｆと損失係数Ｄ値との関係を示すデータに基づいて、損失係数Ｄ値の所定値に応じて周波数ｆの範囲を決定する設定部と、設定部によって決定された周波数ｆの範囲内の周波数ｆｄを有する交流信号を用いて静電容量Ｃの測定値を求める測定部と、を備える。かかる実施形態によれば、適切な周波数の範囲で簡便にコンデンサＭの静電容量Ｃを測定することができる。
【００８７】
更に別の実施形態では、被測定物の一例としての配管Ｐの歪みに由来する物理量の変化をコンデンサＭの静電容量Ｃの変化として検出する歪計は、コンデンサＭの静電容量Ｃ、等価並列抵抗Ｒｐ、及び等価直列インダクタンスＥＳＬを含む等価回路モデルを用いて、交流信号の周波数ｆとコンデンサＭの損失係数Ｄ値との関係を示すデータを算出する第１算出部と、周波数ｆと損失係数Ｄ値との関係を示すデータに基づいて、損失係数Ｄ値の所定値に応じて周波数ｆの範囲を決定する設定部と、設定部によって決定された周波数ｆの範囲内の周波数ｆｄを有する交流信号を用いて静電容量Ｃの測定値を求める測定部と、測定部の測定結果に基づいて、配管Ｐの歪みを算出する第２算出部と、を備える。かかる実施形態によれば、コンデンサＭを用いて、適切な測定周波数の範囲で簡便に配管の歪みを測定することができる。
【００８８】
なお、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
【符号の説明】
【００８９】
１      歪計
１００  制御部
２００  記憶部
３００  表示部
４００  インピーダンス測定部
５００  入力部
Ｍ      コンデンサ
Ｃ      コンデンサの静電容量
Ｒｐ    等価並列抵抗
ＥＳＬ  等価直列インダクタンス
ＥＳＲ  等価直列抵抗
【図１Ａ】
2016180692.tif 000014
【図１Ｂ】
2016180692.tif 000015
【図１Ｃ】
2016180692.tif 000016
【図２】
2016180692.tif 000017
【図３】
2016180692.tif 000018
【図４】
2016180692.tif 000019
【図５】
2016180692.tif 000020
【図６Ａ】
2016180692.tif 000021
【図６Ｂ】
2016180692.tif 000022
【図７Ａ】
2016180692.tif 000023
【図７Ｂ】
2016180692.tif 000024
【図８】
2016180692.tif 000025
【図９】
2016180692.tif 000026
【図１０】
2016180692.tif 000027
【図１１】
2016180692.tif 000028