(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
グランド又は所定の電位に接続された基準電圧端子と信号入力端子との間の静電容量を測定する容量計の校正方法であって、
標準コンデンサの一端を容量計の信号入力端子に接続するとともに、前記標準コンデンサの他端を、前記信号入力端子と同電位の電圧を発生するガード電圧出力端子に接続する接続ステップと、
前記接続ステップによる接続状態で、前記容量計のゼロ調整を行うゼロ調整ステップと
を含むことを特徴とする容量計の校正方法。
【請求項２】
前記容量計の校正方法は、さらに、
前記ゼロ調整ステップに続いて、前記標準コンデンサの他端の接続先が前記ガード電圧出力端子から前記容量計の基準電圧端子に変更されるように、接続変更をする接続変更ステップと、
前記接続変更ステップによる接続変更後の接続状態で、前記容量計のゲイン調整を行うゲイン調整ステップと
を含むことを特徴とする請求項１記載の容量計の校正方法。
【請求項３】
前記標準コンデンサは、少なくとも２つの同軸コネクタが取り付けられたシールドボックス内に電気的に絶縁された状態で収納されるとともに、その両端がそれぞれ前記２つの同軸コネクタの中心電極に接続され、
前記２つの同軸コネクタのシールド部は、前記シールドボックスの筐体と電気的に接続され、さらに、前記シールドボックスの筐体を前記ガード電圧出力端子に接続するサブステップを含むとともに、前記標準コンデンサの一端と前記容量計の信号入力端子とは、芯線がシールド部材で覆われた同軸ケーブルで接続する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の容量計の校正方法。
【請求項４】
前記接続変更ステップでの接続変更は、前記シールドボックスに固定して取り付けられた切替スイッチを用いて行う
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の容量計の校正方法。
【請求項５】
前記接続変更ステップでの接続変更は、
前記シールドボックスと前記容量計との間に挿入される位置に接続される切替ボックスに取り付けられた切替スイッチを用いて行う
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の容量計の校正方法。
【請求項６】
前記接続変更ステップでの接続変更は、前記容量計に内蔵された切替回路によって行う
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の容量計の校正方法。
【請求項７】
容量計の校正に用いられる校正用標準容量ボックスであって、
シールドボックスと、
前記シールドボックスに取り付けられ、シールド部が前記シールドボックスと電気的に接続される２つの同軸コネクタと、
前記シールドボックスの筐体と電気的に接続するための筐体端子と、
前記シールドボックス内に電気的に絶縁された状態で収納され、前記２つの同軸コネクタの中心電極それぞれに両端が接続される標準コンデンサと
を備えることを特徴とする校正用標準容量ボックス。
【請求項８】
前記標準コンデンサの両端と前記２つの同軸コネクタの中心電極とは、前記同軸コネクタのシールド部に接続されたシールド部材で芯線が覆われた同軸ケーブルで接続されている
ことを特徴とする請求項７記載の校正用標準容量ボックス。
【請求項９】
前記校正用標準容量ボックスは、さらに、前記標準コンデンサの一端の接続先を前記同軸コネクタの中心電極から前記シールドボックスの筐体に切り替える切替スイッチを備える
ことを特徴とする請求項７又は８記載の校正用標準容量ボックス。
【請求項１０】
静電容量を測定する容量計であって、
測定対象のコンデンサを接続するための信号入力端子及び基準電圧端子と、
前記信号入力端子と同電位の電圧を発生するガード電圧出力端子と、
一端が前記信号入力端子に接続された標準コンデンサを用いて校正を実行する校正手段とを備え、
前記基準電圧端子は、前記容量計のグランド又は所定の電位に接続され、
前記校正手段は、
前記標準コンデンサの他端を前記ガード電圧出力端子に接続した後に、ゼロ調整を実行し、前記標準コンデンサの他端の接続先を前記ガード電圧出力端子から前記基準電圧端子に変更した後に、ゲイン調整を実行する
ことを特徴とする容量計。
【請求項１１】
請求項７〜９のいずれか１項に記載の校正用標準容量ボックスを備える
ことを特徴とする請求項１０記載の容量計。
【請求項１２】
グランド又は所定の電位に接続された基準電圧端子と信号入力端子との間の静電容量を測定する容量計を用いて被測定コンデンサの静電容量を測定する方法であって、
被測定コンデンサの一端を容量計の信号入力端子に接続するとともに、前記被測定コンデンサの他端を、前記信号入力端子と同電位の電圧を発生するガード電圧出力端子に接続する接続ステップと、
前記接続ステップによる接続状態で、前記容量計のゼロ調整を行うゼロ調整ステップと
を含むことを特徴とする静電容量の測定方法。
【請求項１３】
前記静電容量の測定方法は、さらに、
前記ゼロ調整ステップに続いて、前記被測定コンデンサの他端の接続先が前記ガード電圧出力端子から前記容量計の基準電圧端子に変更されるように、接続変更をする接続変更ステップと、
前記接続変更ステップによる接続変更後の接続状態で、前記被測定コンデンサの静電容量を測定する容量測定ステップと
を含むことを特徴とする請求項１２記載の静電容量の測定方法。
【請求項１４】
前記静電容量の測定方法は、さらに、
前記接続ステップに先立ち、標準コンデンサの一端を前記容量計の信号入力端子に接続するとともに、前記標準コンデンサの他端を、前記信号入力端子と同電位の電圧を発生するガード電圧出力端子に接続した状態で、前記容量計のゼロ調整を行った後に、前記標準コンデンサの他端の接続先が前記ガード電圧出力端子から前記容量計の基準電圧端子に変更されるように、接続変更をした状態で、前記容量計のゲイン調整を行う校正ステップを含む
ことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の静電容量の測定方法。
【請求項１５】
被測定コンデンサの静電容量を測定するのに用いられる容量測定用ボックスであって、
シールドボックスと、
前記シールドボックスに取り付けられ、シールド部が前記シールドボックスと電気的に接続される２つの同軸コネクタと、
前記シールドボックスの筐体と電気的に接続するための筐体端子と、
前記シールドボックス内に電気的に絶縁された状態で収納され、前記２つの同軸コネクタの中心電極それぞれに両端が接続される被測定コンデンサと
を備えることを特徴とする容量測定用ボックス。
【請求項１６】
静電容量を測定する容量計であって、
被測定コンデンサを接続するための信号入力端子及び基準電圧端子と、
前記信号入力端子と同電位の電圧を発生するガード電圧出力端子と、
一端が前記信号入力端子に接続された被測定コンデンサを用いて容量を測定する測定手段とを備え、
前記基準電圧端子は、前記容量計のグランド又は所定の電位に接続され、
前記測定手段は、
前記被測定コンデンサの他端を前記ガード電圧出力端子に接続した後に、ゼロ調整を実行し、前記標準コンデンサの他端の接続先を前記ガード電圧出力端子から前記基準電圧端子に変更した後に、前記標準コンデンサの静電容量を測定する
ことを特徴とする容量計。
【請求項１７】
請求項１５に記載の容量測定用ボックスを備える
ことを特徴とする請求項１６記載の容量計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、容量計の校正方法及び静電容量の測定方法に関し、特に、微小な容量を測定する容量計に対するゼロ調整及びゲイン調整の方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
静電容量を測定する容量計を校正するために、容量が既知の標準コンデンサが用いられる。
【０００３】
その具体的な従来手法として、例えば、標準コンデンサを収納したシールドボックスと容量計とを同軸ケーブルで接続し、標準コンデンサの容量を測定して校正するという方法がとられる。このとき、標準コンデンサの一端を容量計のＧＮＤ（グランド）に接続するとともに、外乱ノイズのシールドボックス内への浸入を遮蔽するために、シールドボックス（筐体）やシールドボックスに取り付けられた同軸コネクタのシールド部等の不要な部位についてもＧＮＤに接続される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような方法では、１ｐＦあるいはそれ以下の微小な容量については、大きな誤差が発生し、正確な校正は困難である。同軸ケーブルの芯線と筐体、あるいは、同軸ケーブルの芯線と同軸コネクタのシールド部やシールドボックスとの間に生じる容量（浮遊容量）が加算されて測定され、誤差を生じるからである。
【０００５】
その対策として、例えば、まず、標準コンデンサを接続しない状態で測定し、得られた容量値をゼロ点とし、次に、標準コンデンサを接続した状態で測定し、ゲイン（感度）の調整を行うという方法がとられる。
【０００６】
しかしながら、このような方法であっても、標準コンデンサと容量計を接続するケーブルが異なる長さのものに交換されたりケーブル形状が変わる等の測定環境の変化が起こった場合には、ゼロ点が移動し、再度の校正が必要になるという問題がある。また、実際の測定状態から標準コンデンサだけを除外した状態を作り出さなければならないこと、そして、標準コンデンサを除く他の全ての物（測定環境）については、ゼロ調整のときとゲイン調整のときとで、完全に同一な状態を維持しなければならない等の困難が伴う。
【０００７】
例えば、標準コンデンサが内蔵されたシールドボックスを容量計に接続していない状態でゼロ点をとり、そのシールドボックスを接続した状態でゲインの調整をするような校正方法では、ゲインの調整において、標準コンデンサを内蔵するシールドボックス全体の容量が検出されてしまい、標準コンデンサだけの容量を用いた校正ができないという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、標準コンデンサが内蔵されたシールドボックスを用いて容量計の校正を行う方法等であって、シールドボックスと容量計とを接続するケーブルの影響や、シールドボックスが持つ容量の影響等を受けることなく、シールドボックス内の標準コンデンサの容量だけを用いた正確な校正を行うことができる容量計の校正方法等を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る容量計の校正方法は、標準コンデンサの一端を容量計の信号入力端子に接続するとともに、前記標準コンデンサの他端を、前記信号入力端子と同電位の電圧を発生するガード電圧出力端子に接続する接続ステップと、前記接続ステップによる接続状態で、前記容量計のゼロ調整を行うゼロ調整ステップとを含むことを特徴とする。
【００１０】
つまり、標準コンデンサの一端を容量計の信号入力端子に接続し、その他端に信号入力端子と同電位のガード電位を印加した状態で、容量を計測し、ゼロ点をとっている。したがって、信号入力端子に標準コンデンサが接続されたままであるにも拘わらず、標準コンデンサの両端が同電位となるので、標準コンデンサの容量が検出されず、標準コンデンサが取り外された状態に等しい状態でゼロ点が計測される。
【００１１】
そして、前記容量計の校正方法は、さらに、前記ゼロ調整ステップに続いて、前記標準コンデンサの他端の接続先が前記ガード電圧出力端子から前記容量計の基準電圧端子に変更されるように、接続変更をする接続変更ステップと、前記接続変更ステップによる接続変更後の接続状態で、前記容量計のゲイン調整を行うゲイン調整ステップとを含んでもよい。
【００１２】
つまり、ゼロ調整を行った後に、通常の容量測定での接続状態に変更、即ち、標準コンデンサを容量計の信号入力端子と基準電圧端子との間に接続されるように接続変更をした後に、ゲイン調整を行う。なお、基準電圧端子とは、容量計のグランド又は所定の電位に接続された端子である。ここで、所定の電位とは、ある基準電位、所定の直流電位、接地電位またはフローティング状態のいずれかを指すものであり、実施の態様にあわせて最適なものが選択される。
【００１３】
このとき、前記標準コンデンサは、少なくとも２つの同軸コネクタが取り付けられたシールドボックス内に電気的に絶縁された状態で収納し、その両端をそれぞれ２つの同軸コネクタの中心電極に接続しておくとともに、２つの同軸コネクタのシールド部がシールドボックスの筐体と電気的に接続されるようにしておく。そして、前記接続ステップでは、さらに、シールドボックスの筐体をガード電圧出力端子に接続しておき、標準コンデンサの一端と容量計の信号入力端子とは芯線がシールド部材で覆われた同軸ケーブルで接続しておく。
【００１４】
これによって、容量計の信号入力端子に接続される同軸ケーブルのシールド部材には、その芯線の電位と同電位のガード電位が印加され、その間の浮遊容量が計測誤差として検出されてしまうことがなくなる。そして、シールドボックスの筐体にもガード電位が印加されるので、シールドボックスが持つ浮遊容量も検出されなくなる。したがって、標準コンデンサの容量だけを用いた正確なゲイン調整が可能となる。
【００１５】
なお、前記接続変更ステップでの接続変更は、シールドボックスに固定して取り付けられた切替スイッチを用いて行ってもよい。同様に、シールドボックスと容量計との間に挿入される位置に接続される切替ボックスに取り付けられた切替スイッチを用いて行ってもよい。さらに、容量計に内蔵された切替回路によって自動化してもよい。
【００１６】
また、本発明は、上述のような特徴的な校正に用いられる校正用標準容量ボックスとして実現することできる。つまり、シールドボックスと、前記シールドボックスに取り付けられ、シールド部が前記シールドボックスと電気的に接続される２つの同軸コネクタと、前記シールドボックスの筐体と電気的に接続するための筐体端子と、前記シールドボックス内に電気的に絶縁された状態で収納されながら前記２つの同軸コネクタの中心電極それぞれに両端が接続される標準コンデンサとを備える校正用標準容量ボックスとして実現することもできる。このとき、標準コンデンサの両端と２つの同軸コネクタの中心電極とは、同軸コネクタのシールド部に接続されたシールド部材で芯線が覆われた同軸ケーブルで接続するのが好ましい。
【００１７】
さらに、本発明は、上述のような特徴的な校正手順をプログラム制御によって自動実行する容量計として実現することもできる。つまり、測定対象のコンデンサを接続するための信号入力端子及び基準電圧端子と、前記信号入力端子と同電位の電圧を発生するガード電圧出力端子と、一端が前記信号入力端子に接続された標準コンデンサを用いて校正を実行する校正手段とを備え、前記校正手段は、前記標準コンデンサの他端を前記ガード電圧出力端子に接続した後に、ゼロ調整を実行し、前記標準コンデンサの他端の接続先を前記ガード電圧出力端子から前記基準電圧端子に変更した後に、ゲイン調整を実行する容量計として実現することもできる。
【００１８】
なお、上述のゼロ調整及びゲイン調整は、容量計の校正だけでなく、容量が未知である被測定コンデンサの容量測定にも適用することができる。つまり、校正が行われた容量計で容量測定を行う際に、上述と同様の手順によって、被測定コンデンサのゼロ調整とゲイン調整（この場合には、容量測定による容量値の決定）を行うことで、被測定コンデンサの正確な容量値を容量計で測定することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
図１（ａ）は、本実施の形態に係る容量計の校正に用いられる校正用標準容量ボックス１の外観図であり、図１（ｂ）は、その校正用標準容量ボックス１の概略回路図である。図１（ａ）に示されるように、校正用標準容量ボックス１は、容量が既知の標準コンデンサ７を内蔵する筐体（シールドボックス）８の側面に３つの接続端子（第１同軸コネクタ２、第２同軸コネクタ３及びケース端子４）が取り付けられたボックスである。
【００２０】
図１（ｂ）に示されるように、第１同軸コネクタ２は、同軸ケーブルを接続するためのコネクタであり、第１同軸ケーブル５を介して標準コンデンサ７の一端に接続される。つまり、第１同軸コネクタ２の中心電極２ａは、第１同軸ケーブル５の芯線５ａを介して標準コンデンサ７の一端に接続されるとともに、第１同軸コネクタ２のシールド部２ｂは、第１同軸ケーブル５のシールド５ｂ及び筐体８に接続されている。なお、第１同軸ケーブル５のシールド５ｂは、その芯線５ａを露出させないように覆っているが、その他端（標準コンデンサ７に近い端部）は電気的に開放されている、もしくは標準コンデンサ７のケースに接続される。
【００２１】
同様に、第２同軸コネクタ３は、同軸ケーブルを接続するためのコネクタであり、第２同軸ケーブル６を介して標準コンデンサ７の他端に接続される。つまり、第２同軸コネクタ３の中心電極３ａは、第２同軸ケーブル６の芯線６ａを介して標準コンデンサ７の一端に接続されるとともに、第２同軸コネクタ３のシールド部３ｂは、第２同軸ケーブル６のシールド６ｂ及び筐体８に接続されている。そして、第２同軸ケーブル６のシールド６ｂは、その芯線６ａを露出させないように覆っているが、その他端（標準コンデンサ７に近い端部）は電気的に開放されている、もしくは標準コンデンサ７のケースに接続されてもよい。
【００２２】
ケース端子４は、筐体８と電気的に接続された端子である。これは、筐体８と、筐体８に接続されている全て部位、即ち、第１同軸コネクタ２のシールド部２ｂ、第２同軸コネクタ３のシールド部３ｂ、第１同軸ケーブル５のシールド５ｂ及び第２同軸ケーブル６のシールド６ｂの電位を決定する（外部から印加する）ための端子である。
【００２３】
このように、標準コンデンサ７は、その両端が、それぞれ、第１同軸コネクタ２の中心電極２ａ及び第２同軸コネクタ３の中心電極３ａに接続され、筐体８等から絶縁された状態で固定されている。
【００２４】
図２は、本実施の形態における校正の対象となる容量計の回路図の例を示す。この容量計１０は、交流電圧を発生する交流電圧発生器１１、抵抗（Ｒ1）１２、抵抗（Ｒ2）１３、第１演算増幅器１４、検出用抵抗（Ｒ3）１５及び第２演算増幅器１６から構成されるとともに、校正用標準容量ボックス１や被測定コンデンサ１７と接続するための３種類の接続端子（グランド端子２５、信号入力端子２６、ガード電位出力端子２７ａ及び２７ｂ）を有し、グランド端子２５と信号入力端子２６間に接続される被測定コンデンサ１７の静電容量を測定する装置であり、その静電容量に対応する電圧を検出信号として信号出力端子２０から出力する。
【００２５】
なお、ガード電位出力端子２７ａ及び２７ｂは、信号入力端子２６と同電位の電圧（ガード電圧）を出力する端子であり、同軸ケーブルの芯線とシールド間等に発生する浮遊容量が検出されないようにするために用いられ、これらのうち、一方のガード電位出力端子２７ａは、単線のケーブル等で校正用標準容量ボックス１のケース端子４に接続しておくのに用いられるネジ止め端子等であり、他方のガード電位出力端子２７ｂは、校正時に（ゼロ点をとる際）に校正用標準容量ボックス１の第２同軸コネクタ３と同軸ケーブルで接続するための同軸コネクタである。また、グランド端子２５及び信号入力端子２６は、いずれも、同軸ケーブルを接続するための同軸コネクタで構成されている。なお、信号入力端子２６を構成する同軸コネクタのシールド部分及びそのシールド部分に接続されるシールド線（図中の点線）には、ガード電圧が印加されている。また２つの端子２５及び２７ｂを構成する同軸コネクタのシールド部及びそのシールド部に接続されるシールド線（図中の点線）は、ここでは、フロート状態にあり、ケーブルを介して接続される相手装置（校正用標準容量ボックス１等）によって、その電位が決定される。
【００２６】
交流電圧発生器１１は、一端がグランドに接続され、他端（出力端子）から一定の交流電圧（電圧Ｖin、角周波数ω）を発生している。また、第１演算増幅器１４及び第２演算増幅器１６は、入力インピーダンス及び開ループゲインが極めて高い電圧増幅器である。第１演算増幅器１４は、その非反転入力端子がグランドに接続され、その負帰還路に検出用抵抗１５、第２演算増幅器１６及び抵抗（Ｒ2）１３がこの順で直列に接続され、反転増幅回路を構成している。また、第２演算増幅器１６は、電圧ゲインが１のボルテージフォロワを構成し、信号入力端子２６に接続される被測定コンデンサ１７に流れる電流のほとんど全てが検出用抵抗１５を流れるようにするとともに、その出力端子からガード電圧を発生する機能を果たしている。
【００２７】
以上のように構成された容量計１０の動作は以下の通りである。
抵抗（Ｒ1）１２、抵抗（Ｒ2）１３及び第１演算増幅器１４等から構成される反転増幅回路に着目すると、第２演算増幅器１６の出力端子２２での電圧をＶ2とすると、
Ｖin／Ｒ1＝−Ｖ2／Ｒ2
が成り立つ。よって、第２演算増幅器１６の出力電圧Ｖ2は、
Ｖ2＝−（Ｒ2／Ｒ1）・Ｖin      （式１）
となる。また、第２演算増幅器１６はボルテージフォロワを構成し、その両入力端子がイマージナリショートの状態にあるので、その入力電圧（非反転入力端子２１の電圧）Ｖ1は、
Ｖ1＝Ｖ2
＝−（Ｒ2／Ｒ1）・Ｖin      （式２）
となる。
【００２８】
いま、信号入力端子２６とグランド端子２５間に被測定コンデンサ（容量Ｃs）１７が接続されているとし、検出用抵抗１５を被測定コンデンサ１７に向かって流れる電流をｉとすると、第２演算増幅器１６の入力インピーダンスが極めて高いことから、その電流ｉの全てが被測定コンデンサ１７に流れるので、第２演算増幅器１６の非反転入力端子２１での電圧Ｖ1は、ｉ・（１／ｊωＣs）となり、信号出力端子２０から出力される検出信号の電圧Ｖoutは、
Ｖout＝ｉ・Ｒ3＋Ｖ1
＝（１＋ｊωＣs・Ｒ3）・Ｖ1      （式３）
となる。この式３に、上記式２で表されるＶ1を代入すると、
Ｖout＝−（１＋ｊωＣs・Ｒ3）・（Ｒ2／Ｒ1）・Ｖin      （式４）
が得られる。
【００２９】
この式４から分かるように、容量計１０の信号出力端子２０から出力される検出信号の電圧Ｖoutは、被測定コンデンサ１７の容量Ｃsに比例する交流成分を含んでいる。従って、この電圧Ｖoutに対して種々の信号処理を施すことによって、容量Ｃsが特定される。
【００３０】
次に、図１に示された校正用標準容量ボックス１を用いて図２に示された容量計１０を校正する手順を説明する。
【００３１】
図３は、その校正手順を示すフロー図である。ここには、４つのステップが示されている。まず、校正用標準容量ボックス１内の標準コンデンサ７の一端を容量計１０の信号入力端子２６に、標準コンデンサ７の他端を容量計１０のガード電位出力端子２７ｂに、校正用標準容量ボックス１のケース端子４を容量計１０のガード電位出力端子２７ａに接続する（Step1）。具体的には、校正用標準容量ボックス１の第１同軸コネクタ２と容量計１０の信号入力端子２６とを同軸ケーブルで接続し、校正用標準容量ボックス１の第２同軸コネクタ３と容量計１０のガード電位出力端子２７ｂとを同軸ケーブルで接続し、校正用標準容量ボックス１のケース端子４と容量計１０のガード電位出力端子２７ａとを単線のケーブル等で接続する。結果として、標準コンデンサ７の両端が信号入力端子２６とガード電位に接続され、シールドケース（校正用標準容量ボックス１の筐体８）及び各ケーブルのシールド部がガード電位に接続されればよい。
【００３２】
続いて、この接続状態において、容量計１０でゼロ点をとる（Step2）。つまり、この状態で、容量計１０による測定を実行し、得られた測定値（容量値））をゼロ（ファラッド）とするように、容量計１０のオフセット調整を行う。例えば、ＣＰＵ等によるデジタル処理回路を内蔵した容量計であれば、このときの測定値をゼロファラッドと表示するように、測定値ｘと表示値ｙとを関係づける校正式ｙ＝ａ・ｘ＋ｂにおけるオフセット値ｂを調整する。
【００３３】
なお、このステップでの測定においては、容量計１０の信号入力端子２６には校正用標準容量ボックス１内の標準コンデンサ７の一端が接続された状態となっているが、標準コンデンサ７の他端にはガード電位が印加されているので、標準コンデンサ７の両端は同電位に保持され、この容量が容量計１０に検出されてしまうことはない。
【００３４】
次に、校正用標準容量ボックス１内の標準コンデンサ７の他端を容量計１０のガード電位出力端子２７ｂからグランド端子２５に接続を切り替える（Step3）。具体的には、例えば、校正用標準容量ボックス１の第２同軸コネクタ３と接続されていた容量計１０のガード電位出力端子２７ｂにおいて、同軸ケーブルのコネクタを取り外し、そのコネクタを容量計１０のグランド端子２５に接続する。
【００３５】
この結果、校正用標準容量ボックス１内の標準コンデンサ７は、通常の測定状態、即ち、容量計１０の信号入力端子２６とグランド端子２５間に接続されることになる。なお、他の接続状態、つまり、校正用標準容量ボックス１の第１同軸コネクタ２及びケース端子４と容量計１０との接続関係は、そのままにしておく。
【００３６】
最後に、この接続状態において、容量計１０でゲインの調整をする（Step4）。つまり、この状態で、容量計１０による測定を実行し、得られた測定値（容量値）を標準コンデンサ７の容量値と一致させるように、容量計１０のゲイン（感度）調整を行う。例えば、上述のようなデジタル処理回路を内蔵した容量計であれば、測定値ｘと表示値ｙとを関係づける校正式ｙ＝ａ・ｘ＋ｂにおける比例係数ａを調整する。
【００３７】
なお、このステップでの測定においては、容量計１０の信号入力端子２６とグランド端子２５間の全ての容量が測定されるが、容量計１０の信号入力端子２６に接続されている同軸ケーブルのシールドには、校正用標準容量ボックス１の第１同軸コネクタ２のシールド部２ｂを介してガード電位が印加され、その芯線とシールドとは同電位となっているので、その間の浮遊容量が加算されてしまうことはない。このようなガードリングによる浮遊容量を検出させないようにする方法は、校正用標準容量ボックス１内の第１同軸ケーブル５（芯線５ａとシールド５ｂとの間）や、第１同軸ケーブル５の芯線５ａと筐体８と間についても同様である。
【００３８】
したがって、このような接続状態で得られた測定値は、同軸ケーブルや校正用標準容量ボックス１が持つ浮遊容量が含まれない、標準コンデンサ７だけの容量に相当し、これによって、標準コンデンサ７に固有の容量値だけを用いた高い精度での校正、例えば、１ｐFやそれ以下の微小容量に対する校正が可能となる。そして、ゼロ点をとった後に、ゲイン調整を開始するのに必要な作業は、１本の同軸ケーブルの接続先を変更するだけで済む。したがって、標準コンデンサ７だけを取り付けたり外したりする等の煩わしい作業は不要である。
【００３９】
以上、本発明に係る容量計の校正方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。
【００４０】
例えば、本実施の形態では、ゼロ調整からゲイン調整に移る際に、同軸ケーブルを付け替えたが、これに代えて、切替スイッチで実現してもよい。具体的には、図１に示された校正用標準容量ボックス１に代えて、図４（ａ）の外観図及び図４（ｂ）の概略回路図に示される校正用標準容量ボックス３０に取り付けられた切替スイッチ３１で切り替えてもよい。この校正用標準容量ボックス３０によれば、校正用標準容量ボックス３０の第１同軸コネクタ２、第２同軸コネクタ３及びケース端子４と容量計１０の信号入力端子２６、グランド端子２５及びガード電位出力端子２７ａとをそれぞれ接続したまま、切替スイッチ３１を切り替えるだけで、標準コンデンサ７の一端７ｂを、容量計１０のグランド端子２５及びガード電位出力端子２７ａのいずれかに接続することができるので、ケーブルを付け替えることなく、ゼロ調整とゲイン調整とを続けて行うことができる。
【００４１】
同様にして、校正用標準容量ボックスに切替スイッチを取り付けるのではなく、独立した切替ボックスを設けて、標準コンデンサ７の一端の接続先を切り替えてもよい。図５（ａ）は、このような切替ボックス３５の外観を示す図（ここでは、校正用標準容量ボックス１も含む図）であり、図５（ｂ）は、その切替ボックス３５の概略回路図である。この切替ボックス３５は、図１に示された校正用標準容量ボックス１の第２同軸コネクタ３と容量計１０のグランド端子２５とを接続するケーブルの途中に挿入される位置に接続して使用するものであり、校正用標準容量ボックス１の第２同軸コネクタ３に接続される同軸コネクタの中心電極を容量計１０のグランド端子２５に接続される同軸コネクタの中心電極又はそのシールド部に接続する切替スイッチ３６を有する。このような切替ボックス３５を用いる方法であっても、ケーブルを付け替えることなく、ゼロ調整とゲイン調整とを続けて行うことができる。
【００４２】
さらに、図５（ｂ）に示された切替回路に相当する回路を容量計１０に内蔵させてもよい。そして、その切替については、操作者が手動で操作してもよいし、プログラム制御等により、図３に示された４つのステップを一連で自動実行する機能を容量計１０に装備させてもよい。
【００４３】
加えて、図１に示された校正用標準容量ボックス及び図５に示された切替回路に相当する回路を容量計１０に内蔵させてもよい。そして、その切替については、操作者が手動で操作してもよいし、プログラム制御等により、図３に示された４つのステップを一連で自動実行する機能を容量計１０に装備させてもよい。
【００４４】
一方、図１（ｂ）で、コネクタ２、３のいずれかに接続する同軸ケーブルのシールド部にガード電位を印加し、２ｂ、３ｂ、５ｂ、６ｂ、８にガード電位を印加するようにしても良い。この場合ケース端子４は未接続として良い。図１（ｂ）では２ｂ、３ｂを８と導通させたが、２ｂ、３ｂを８と絶縁させ、端子２、３に接続する同軸ケーブルのシールド部にガード電位を印加し、２ｂ、３ｂ、５ｂ、６ｂにガード電位を印加するようにしても良い。
【００４５】
また、本実施の形態では、標準コンデンサや被測定コンデンサは、容量計１０の信号入力端子２６とグランド端子２５との間に接続される形式であったが、グランド端子２５に代えて、グランドから一定の電位だけバイアスされた所定の電位に接続された端子を用いてもよい。図２に示された容量計１０は、交流電圧発生器１１からの交流信号に基づいて容量を計測しているので、交流的にゼロ電位であれば、所定電位を基準電位として用いることができるからである。
【００４６】
また、本実施の形態では、校正用標準容量ボックス１の筐体８等、ガード電位が印加される部分が露出していたが、校正用標準容量ボックス１全体を、その筐体８とは絶縁されたシールドボックスに収納したり、同軸ケーブルや同軸コネクタを２重又は３重の同軸構造とし、最外郭の導電部をフロート又は接地された状態にしてもよい。
【００４７】
また、本実施の形態で示された容量計の校正方法は、容量計の校正だけでなく、被測定コンデンサの容量を測定する方法として用いることもできる。具体的には、図６に示されるように、図１に示された校正用標準容量ボックス１における標準コンデンサ７を被測定コンデンサ９７に置き換えた容量測定用ボックス９１を用意する。そして、図３に示されたStep1〜4によって校正された容量計１０に容量測定用ボックス９１を接続し、図３と同様のステップで容量の測定を行う。つまり、図６に示されるように、被測定コンデンサ９７の両端を信号入力端子及びガード電位に接続し、筐体８をガード電位に接続した状態で（Step5）、ゼロ点をとった後に（Step6）、被測定コンデンサ９７の両端を信号入力端子及びグランドに接続し、筐体８をガード電位に接続した状態で（Step7）、被測定コンデンサ９７の容量を測定する（Step8）。
【００４８】
なお、最後のステップにおいては（容量の測定；Step8）、校正によって得られている係数を実測値に乗じる等の処理によって、最終的な測定値を決定すればよい。図７は、そのようなプロセスで得られる実測値の例を示す図である。ここでは、「基準値」が０．９５９８ｐFの標準コンデンサ７を用いて図３に示される校正を行った結果、「測定値」として０．６７３５５ｐFが得られたので、ゲイン調整によって「係数」が１．４２５０と決定されている。そして、このような校正状態で、図６に示される測定方法によって１．０２６１ｐFの被測定コンデンサ９７を測定した結果、１．０２６７ｐFという測定値が得れている。このように、本発明に係るゼロ調整及びゲイン調整を容量測定における校正と実測それぞれに適用することで、正確な容量測定が可能となる。
【００４９】
このような容量測定用ボックス９１は、内蔵されるコンデンサの容量が未知でか既知であるかという点において校正用標準容量ボックス１と異なるだけであり、図４及び図５に示された構造にしたり、容量計１０に内蔵させることができる点については、校正用標準容量ボックス１と共通する。例えば、図５（ｂ）に示された切替回路に相当する回路を容量計１０に内蔵させ、校正及び測定の両方の用途に使用してもよい。
【００５０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る容量計の校正方法は、シールドボックスに収納された標準コンデンサの一端を容量計の信号入力端子に接続するとともに、標準コンデンサの他端を、信号入力端子と同電位の電圧を発生するガード電圧出力端子に接続した状態で、容量計のゼロ調整を行い、次に、標準コンデンサの他端の接続先がガード電圧出力端子から容量計の基準電圧端子に変更されるように、接続変更をした後に、容量計のゲイン調整を行っている。そして、これらの調整の間、シールドボックスにはガード電圧が印加される。
【００５１】
これによって、容量計の信号入力端子には標準コンデンサの一端が接続されたままであるにも拘わらず、ゼロ調整においては、ガードリングテクニックによって、標準コンデンサの容量が検出されず、標準コンデンサを取り外した状態に等しい状態で容量が測定され、ゼロ点がとられるので、簡易な作業で正確なゼロ調整が可能となる。
【００５２】
そして、ゲイン調整においては、シールドボックスと容量計とを接続する同軸ケーブルのシールドや、シールドボックスの筐体にはガード電位が印加されているので、同軸ケーブルやシールボックスで発生する浮遊容量を含まない標準コンデンサだけの容量によるゲイン調整が行われ、高い精度で容量計が校正される。
【００５３】
また、このような校正方法を容量が未知な被測定コンデンサの容量測定にも適用することで、校正だけでなく、容量測定についても精度が向上される。
【００５４】
このように、本発明により、シールドボックスと容量計とを接続するケーブルの影響や、シールドボックスが持つ容量の影響等を受けることなく、シールドボックス内の標準コンデンサの容量だけを用いた正確な校正が可能になるとともに、正確な容量測定が可能となり、特に、１ｐＦやそれ以下の微小な容量を測定する微小容量計に対する高精度な校正方法及び容量測定として本発明の技術的価値は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の実施の形態における容量計の校正に用いられる校正用標準容量ボックスの外観図であり、（ｂ）は、その校正用標準容量ボックスの概略回路図である。
【図２】上記校正の対象となる容量計の回路図の例を示す。
【図３】上記校正の手順を示すフロー図である。
【図４】（ａ）は、図１に示された校正用標準容量ボックスの変形例に係る校正用標準容量ボックスの外観図であり、（ｂ）は、その概略回路図である。
【図５】（ａ）は、図１に示された校正用標準容量ボックスとともに使用される切替ボックスの外観図であり、（ｂ）は、その切替ボックスの概略回路図である。
【図６】被測定コンデンサの容量測定の手順を示すフロー図である。
【図７】標準コンデンサによる校正と被測定コンデンサの容量測定における実測値の例を示す図である。
【符号の説明】
１、３０    校正用標準容量ボックス
２    第１同軸コネクタ
２ａ、３ａ  中心電極
２ｂ、３ｂ  シールド部
３    第２同軸コネクタ
４    ケース端子
５、６    同軸ケーブル
５ａ、６ａ  芯線
５ｂ、６ｂ  シールド
６    同軸ケーブル
７    標準コンデンサ
８    筐体
１０    容量計
１１    交流電圧発生器
１２、１３    抵抗
１４、１６    演算増幅器
１５    検出用抵抗
１７    被測定コンデンサ
２０    信号出力端子
２１    非反転入力端子
２２    出力端子
２５    グランド端子
２６    信号入力端子
２７ａ、２７ｂ  ガード電位出力端子
３１、３６    切替スイッチ
９１    容量測定用ボックス
９７    被測定コンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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