JP5614966B2

JP5614966B2 - インピーダンス測定装置

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Publication number: JP5614966B2
Application number: JP2009237857A
Authority: JP
Inventors: 隆幸寺島
Original assignee: Hioki EE Corp
Current assignee: Hioki EE Corp
Priority date: 2009-10-15
Filing date: 2009-10-15
Publication date: 2014-10-29
Anticipated expiration: 2029-10-15
Also published as: JP2011085463A

Description

本発明は、測定対象体のインピーダンスを４端子法により測定するインピーダンス測定装置に関するものである。

この種のインピーダンス測定装置として、下記特許文献１に開示された電子部品の検査装置が知られている。この電子部品の検査装置は、ディスクリート型電子部品の特性（絶縁抵抗）を検査する装置であって、電子部品の外部電極に対してそれぞれ２本ずつ押し当てられる端子と、外部電極毎に互いの回路のアースが相互に接続されていないフローティング状態で個別に設けられ、同一の外部電極に接触する２本の端子間に端子または外部電極上の絶縁被膜を破壊しうる電気信号を印加する電気信号源と、異なる外部電極に接触する端子間に測定信号を流すことにより、電子部品に流れる信号から電子部品の特性を測定する測定器と、電気信号源と測定器とを端子に対して選択的に接続する切換手段とを備えて構成されている。

この電子部品の検査装置では、互いの回路のアースが相互に接続されていないフローティング状態で個別に設けられた２つの電気信号源から、対応する外部電極のみに絶縁被膜を破壊し得る電気信号を印加している。したがって、この電子部品の検査装置によれば、何れかの端子と外部電極との接触性が悪い場合でも、電気信号が電子部品の中を流れるのを確実に防止することができる。

特許第３６４２４５６号公報（第３−４頁、第３図）

ところが、上記の電子部品の検査装置には、以下の課題が存在している。すなわち、この電子部品の検査装置では、上記したように、互いの回路のアースが相互に接続されていないフローティング状態で２つの電気信号源（絶縁被膜を破壊するための電気信号）を個別に設ける必要があり、２つの電気信号源をフローティング状態で構成するためには、トランスなどの大型で高価な部品を使用しなければならないため、装置コストが上昇するという解決すべき課題が発生する。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、装置コストの上昇を回避しつつ、絶縁被膜を破壊する際に過大な電流が電子部品の中を流れる事態を防止し得るインピーダンス測定装置を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載のインピーダンス測定装置は、測定対象体の両電極に接触可能な第１電流供給プローブおよび第２電流供給プローブを介して当該測定対象体に測定電流を供給する測定電流供給部と、前記測定対象体に前記測定電流が流れることによって当該測定対象体の前記両電極間に発生する電極間電圧を当該両電極に接触可能な第１電圧検出プローブおよび第２電圧検出プローブを介して検出する電圧検出部とを備え、少なくとも前記測定電流の電流値および前記電極間電圧の電圧値に基づいて前記測定対象体のインピーダンスを測定するインピーダンス測定装置であって、前記両電極のうちの一方の電極に接触させられた前記第１電流供給プローブおよび前記第１電圧検出プローブを含む第１電流経路に配設されて、第１電流を前記第１電流経路に出力する第１電流出力部と、前記第１電流経路に配設されて当該第１電流経路に流れる電流の電流値を、前記第１電流の電流値の変化に対応して、当該第１電流の当該電流値よりも予め決められた電流値だけ大きい第１制限電流値に制限する第１電流制限部と、前記両電極のうちの他方の電極に接触させられた前記第２電流供給プローブおよび前記第２電圧検出プローブを含む第２電流経路に配設されて、第２電流を前記第２電流経路に出力する第２電流出力部と、前記第２電流経路に配設されて当該第２電流経路に流れる電流の電流値を、前記第２電流の電流値の変化に対応して、当該第２電流の当該電流値よりも予め決められた電流値だけ大きい第２制限電流値に制限する第２電流制限部とを備えている。

また、請求項２記載のインピーダンス測定装置は、請求項１記載のインピーダンス測定装置において、前記第１電流および前記第２電流の前記各電流値が同一電流値に規定され、かつ前記第１電流制限部の前記第１制限電流値と前記第２電流制限部の前記第２制限電流値とが同一電流値に規定されている。

請求項１記載のインピーダンス測定装置では、測定対象体の一方の電極に接触させられた第１電流供給プローブおよび第１電圧測定プローブを含む第１電流経路に第１電流を出力する第１電流出力部と、第１電流経路に流れる電流の電流値を第１電流の電流値よりも予め決められた電流値だけ大きい第１制限電流値に制限する第１電流制限部が配設されている。また、測定対象体の他方の電極に接触させられた第２電流供給プローブおよび第２電圧測定プローブを含む第２電流経路に第２電流を出力する第２電流出力部と、第２電流経路に流れる電流の電流値を第２電流の電流値よりも予め決められた電流値だけ大きい第２制限電流値に制限する第２電流制限部が配設されている。

したがって、このインピーダンス測定装置によれば、従来のインピーダンス測定装置とは異なり、第１電流出力部および第２電流出力部をフローティング状態で配設する必要がないため、装置コストの上昇を回避しつつ、測定対象体に流れる電流の電流値を予め決められた電流値以下にすることができる。このため、この予め決められた電流値を測定対象体の最大許容電流値と同じ値とすることにより、測定対象体に流れる電流の電流値を測定対象体の最大許容電流値以下にすることができる。これにより、このインピーダンス測定装置によれば、過大な電流が流れることに起因した測定対象体の破壊や劣化を確実に防止しつつ、第１電流経路に第１電流を流して第１電流供給プローブおよび第１電圧測定プローブと測定対象体の一方の電極との間の接触状態を改善すると共に、第２電流経路に第２電流を流して第２電流供給プローブおよび第２電圧測定プローブと測定対象体の他方の電極との間の接触状態を改善することができる。

また、請求項２記載のインピーダンス測定装置によれば、第１電流および第２電流の各電流値を同一電流値に規定し、これに伴い、第１電流制限部の第１制限電流値と第２電流制限部の第２制限電流値とを同一電流値に規定することにより、第１電流出力部と第２電流出力部、および第１電流制限部と第２電流制限部とを、それぞれ同じ回路で構成することができるため、回路設計に要する時間を大幅に短縮することができる。

インピーダンス測定装置１の構成を示す構成図である。

以下、インピーダンス測定装置１の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

最初に、インピーダンス測定装置１の構成について、図面を参照して説明する。

インピーダンス測定装置１は、図１に示すように、接触改善部２および測定部３を備え、接触改善部２によって測定対象体４の両電極４ａ，４ｂと測定プローブ（電流供給プローブ５，６および電圧検出プローブ７，８）との間の接触状態を改善させると共に、測定部３によって測定対象体４のインピーダンスＺを測定可能に構成されている。

接触改善部２は、図１に示すように、第１電流出力部１１、第１電流制限部１２、第２電流出力部１３および第２電流制限部１４を備えている。一方、測定部３は、測定電流供給部１５、電圧検出部１６、４つの切換部１７，１８，１９，２０、処理部２１、記憶部２２、および出力部２３を備えている。

第１電流出力部１１は、一例として定電流回路（定電流値Ｉ_ＬＣＶＣ）で構成されて、図１に示すように、処理部２１から出力される制御信号Ｓ１によって制御されることにより、作動状態のときには、電源から供給される電力に基づいて定電流（第１電流）Ｉ_ＬＣを生成して切換部１７に出力する。また、第１電流出力部１１は、短時間に第１電流Ｉ _ＬＣの電流値（第１電流値）Ｉ _ＬＣＶを、規定の定電流値Ｉ _ＬＣＶＣまで上昇させ、その後、定電流値Ｉ _ＬＣＶＣの第１電流Ｉ _ＬＣの出力を続行する。また、第１電流出力部１１は、出力している第１電流Ｉ_ＬＣの電流値（第１電流値）Ｉ_ＬＣＶを第１電流制限部１２および処理部２１に出力する。なお、第１電流出力部１１は、後述するように、出力しようとする第１電流Ｉ_ＬＣの電流値Ｉ_ＬＣＶが、電流供給プローブ５と測定対象体４の電極４ａとの間の接触抵抗、および電圧測定プローブ７と測定対象体４の電極４ｂとの間の接触抵抗によって制限された場合には、規定の定電流値Ｉ_ＬＣＶＣを流すべく出力電圧を予め規定された上限電圧Ｖｍａｘ１を上限として上昇させる。

第１電流制限部１２は、図１に示すように、切換部１８とグランド（インピーダンス測定装置１の基準電位）との間に配設されて、切換部１８から出力される（電圧測定プローブ７を流れる）電流Ｉ１の電流値Ｉ１ｖを、第１電流出力部１１から入力した第１電流Ｉ_ＬＣの電流値Ｉ_ＬＣＶに電流値が予め規定されたオフセット電流値（予め決められた電流値）Ｉ_ＡＤを加算した電流値（第１制限電流値Ｉｌｉｍ１（＝Ｉ_ＬＣＶ＋Ｉ_ＡＤ））に制限する。この場合、オフセット電流値Ｉ_ＡＤは、測定対象体４に流し得る最大許容電流値Ｉｍａｘ以下の値に規定されている。

第２電流出力部１３は、一例として定電流回路（定電流値Ｉ_ＨＣＶＣ）で構成されて、図１に示すように、処理部２１から出力される制御信号Ｓ１によって制御されることにより、作動状態のときには、第１電流出力部１１と同じ電源から供給される電力に基づいて定電流（第２電流）Ｉ_ＨＣを生成して切換部１９に出力する。また、第２電流出力部１３は、短時間に第２電流Ｉ _ＨＣの電流値（第２電流値）Ｉ _ＨＣＶを、規定の定電流値Ｉ _ＨＣＶＣまで上昇させ、その後、定電流値Ｉ _ＨＣＶＣの第２電流Ｉ _ＨＣの出力を続行する。また、第２電流出力部１３は、出力している第２電流Ｉ_ＨＣの電流値（第２電流値）Ｉ_ＨＣＶを第２電流制限部１４および処理部２１に出力する。なお、第２電流出力部１３は、第１電流出力部１１と同様にして、出力しようとする第２電流Ｉ_ＨＣの電流値Ｉ_ＨＣＶが、電流供給プローブ６と測定対象体４の電極４ｂとの間の接触抵抗、および電圧測定プローブ８と測定対象体４の電極４ｂとの間の接触抵抗によって制限された場合には、規定の定電流値Ｉ_ＨＣＶＣを流すべく出力電圧を予め規定された上限電圧Ｖｍａｘ２を上限として上昇させる。

第２電流制限部１４は、図１に示すように、切換部２０とグランドとの間に配設されて、切換部２０から出力される（電圧測定プローブ８を流れる）電流Ｉ２の電流値Ｉ２ｖを、第２電流出力部１３から入力した第２電流Ｉ_ＨＣの電流値Ｉ_ＨＣＶに電流値が予め規定されたオフセット電流値Ｉ_ＡＤ（予め決められた電流値であって、一例として、第１電流制限部１２のオフセット電流値Ｉ_ＡＤと同一電流値）を加算した電流値（第２制限電流値Ｉｌｉｍ２（＝Ｉ_ＨＣＶ＋Ｉ_ＡＤ））に制限する。

測定電流供給部１５は、図１に示すように、一対の出力端子のうちの一方の出力端子が切換部１７に接続され、他方の出力端子が切換部１９に接続されている。また、測定電流供給部１５は、処理部２１から出力される制御信号Ｓ２によって制御されて、作動状態のときには、測定電流（本例では交流電流）Ｉｍを生成すると共に、生成した測定電流Ｉｍを一対の出力端子間に供給可能に構成されている。また、測定電流供給部１５は、測定電流Ｉｍの電流波形を示す電圧信号Ｖｉを処理部２１に出力する。電圧検出部１６は、一対の入力端子のうちの一方の入力端子が切換部１８に接続され、他方の入力端子が切換部２０に接続されている。また、電圧検出部１６は、一対の入力端子間に発生する電圧（電極間電圧）Ｖｍを測定して、その電圧波形を示す電圧信号Ｖｖを処理部２１に出力する。

各切換部１７，１８，１９，２０は、図１に示すように、一例として１回路２接点の切換スイッチでそれぞれ構成されている。切換部１７は、２つの接点のうちの一方が第１電流出力部１１に接続されると共に、他方が測定電流供給部１５の一方の出力端子に接続され、かつコモン接点が電流供給プローブ（第１電流供給プローブ）５に接続されている。この構成により、切換部１７は、処理部２１から出力される切換信号Ｓ３によって切換制御されて、第１電流出力部１１および測定電流供給部１５の他方の出力端子のうちの一方を選択的に電流供給プローブ５に接続する。

切換部１８は、２つの接点のうちの一方が第１電流制限部１２に接続されると共に、他方が電圧検出部１６の一方の入力端子に接続され、かつコモン接点が電圧測定プローブ（第１電圧測定プローブ）７に接続されている。この構成により、切換部１８は、処理部２１から出力される切換信号Ｓ３によって切換制御されて、第１電流制限部１２および電圧検出部１６の一方の入力端子のうちの一方を選択的に電圧測定プローブ７に接続する。

切換部１９は、２つの接点のうちの一方が第２電流出力部１３に接続されると共に、他方が測定電流供給部１５の他方の出力端子に接続され、かつコモン接点が電流供給プローブ（第２電流供給プローブ）６に接続されている。この構成により、切換部１９は、処理部２１から出力される切換信号Ｓ３によって切換制御されて、第２電流出力部１３および測定電流供給部１５の他方の出力端子のうちの一方を選択的に電流供給プローブ６に接続する。

切換部２０は、２つの接点のうちの一方が第２電流制限部１４に接続されると共に、他方が電圧検出部１６の他方の入力端子に接続され、かつコモン接点が電圧測定プローブ（第２電圧測定プローブ）８に接続されている。この構成により、切換部２０は、処理部２１から出力される切換信号Ｓ３によって切換制御されて、第２電流制限部１４および電圧検出部１６の他方の入力端子のうちの一方を選択的に電圧測定プローブ８に接続する。

以上のように構成された各切換部１７，１８，１９，２０は、切換信号Ｓ３に基づいて互いに同期して切換動作を実行して、第１電流出力部１１が切換部１７を介して電流供給プローブ５に接続され、第１電流制限部１２が切換部１８を介して電圧測定プローブ７に接続され、第２電流出力部１３が切換部１９を介して電流供給プローブ６に接続され、かつ第２電流制限部１４が切換部２０を介して電圧測定プローブ８に接続される接触状態改善のための第１接続状態と、測定電流供給部１５の一対の出力端子が切換部１７および切換部１９を介して電流供給プローブ５および電流供給プローブ６に接続され、電圧検出部１６の一対の入力端子が切換部１８および切換部２０を介して電圧測定プローブ７および電圧測定プローブ８に接続されるインピーダンス測定のための第２接続状態のいずれか一方の接続状態に切り換える。

処理部２１は、Ａ／Ｄ変換器およびＣＰＵ（いずれも図示せず）を備えて構成されて、接触状態改善処理およびインピーダンス測定処理を実行する。この場合、Ａ／Ｄ変換器として、測定電流供給部１５から出力される電圧信号Ｖｉ用のＡ／Ｄ変換器、および電圧検出部１６から出力される電圧信号Ｖｖ用のＡ／Ｄ変換器が配設されて、これらのＡ／Ｄ変換器が共通のサンプリングクロックで作動して、電圧信号Ｖｉおよび電圧信号Ｖｖをサンプリングしてその振幅を示すサンプリングデータをＣＰＵに出力する。

記憶部２２は、一例としてＲＡＭなどの半導体メモリで構成されて、処理部２１（ＣＰＵ）のワークメモリとして機能すると共に、処理部２１により、電圧信号Ｖｉおよび電圧信号Ｖｖの各サンプリングデータ、および算出したインピーダンスＺが記憶される。また、記憶部２２には、上記した規定の定電流値Ｉ_ＬＣＶＣ，Ｉ_ＨＣＶＣが予め記憶されている。出力部２３は、一例として、表示装置（例えば液晶ディスプレイ装置）で構成されて、処理部２１によって算出されたインピーダンスＺなどを画面に表示させる。

次に、インピーダンス測定装置１による各プローブ５，６，７，８と測定対象体４の各電極４ａ，４ｂとの間の接触状態を改善するための接触状態改善処理、および測定対象体４のインピーダンス測定処理について、図面を参照して説明する。なお、各測定プローブ５，６，７，８については、電流供給プローブ５および電圧測定プローブ７が測定対象体４の一方の電極４ａに接触され、電流供給プローブ６および電圧測定プローブ８が測定対象体４の他方の電極４ｂに接触されているものとする。

インピーダンス測定装置１では、作動状態において、処理部２１が、最初に、接触状態改善処理を実行する。この接触状態改善処理では、処理部２１は、まず、切換信号Ｓ３を出力することによって各切換部１７，１８，１９，２０を切換動作させて、第１接続状態に移行させる。これにより、図１に示すように、第１電流出力部１１が切換部１７を介して電流供給プローブ５に接続され、第１電流制限部１２が切換部１８を介して電圧測定プローブ７に接続され、第２電流出力部１３が切換部１９を介して電流供給プローブ６に接続され、かつ第２電流制限部１４が切換部２０を介して電圧測定プローブ８に接続された状態に移行する。

この結果、第１電流出力部１１から、切換部１７、電流供給プローブ５、測定対象体４の一方の電極４ａ、電圧測定プローブ７、切換部１８および第１電流制限部１２を介してグランドに至る第１電流経路Ｌ１が形成される。また、第２電流出力部１３から、切換部１９、電流供給プローブ６、測定対象体４の他方の電極４ｂ、電圧測定プローブ８、切換部２０および第２電流制限部１４を介してグランドに至る第２電流経路Ｌ２が形成される。

次いで、処理部２１は、制御信号Ｓ１を出力することにより、第１電流出力部１１および第２電流出力部１３を作動させる。これにより、第１電流出力部１１が第１電流Ｉ_ＬＣの出力を開始すると共に、この第１電流Ｉ_ＬＣの電流値Ｉ_ＬＣＶの出力を開始する。また、これと同じタイミングで、第２電流出力部１３が第２電流Ｉ_ＨＣの出力を開始すると共に、この第２電流Ｉ_ＨＣの電流値Ｉ_ＨＣＶの出力を開始する。

一方、切換部１８から出力される電流Ｉ１の電流値Ｉ１ｖを制限している第１電流制限部１２は、第１電流出力部１１から第１電流Ｉ_ＬＣの電流値Ｉ_ＬＣＶを入力するため、この電流値Ｉ_ＬＣＶに基づいて、電流Ｉ１の電流値Ｉ１ｖに対する第１制限電流値Ｉｌｉｍ１を（Ｉ_ＬＣＶ＋Ｉ_ＡＤ）に規定する。また、切換部２０から出力される電流Ｉ２の電流値Ｉ２ｖを制限している第２電流制限部１４は、第２電流出力部１３から第２電流Ｉ_ＨＣの電流値Ｉ_ＨＣＶを入力するため、この電流値Ｉ_ＨＣＶに基づいて、電流Ｉ２の電流値Ｉ２ｖに対する第２制限電流値Ｉｌｉｍ２を（Ｉ_ＨＣＶ＋Ｉ_ＡＤ）に規定する。

このようにして、１つの第１電流経路Ｌ１に含まれている第１電流制限部１２の第１制限電流値Ｉｌｉｍ１が、第１電流出力部１１から出力される第１電流Ｉ_ＬＣの電流値Ｉ_ＬＣＶの変化に対応して、この電流値Ｉ_ＬＣＶよりも常にオフセット電流値Ｉ_ＡＤ分だけ大きな電流値に規定されることにより、第１電流出力部１１は、短時間に第１電流Ｉ_ＬＣの電流値Ｉ_ＬＣＶを、規定の定電流値Ｉ_ＬＣＶＣまで上昇させ、その後、定電流値Ｉ_ＬＣＶＣの第１電流Ｉ_ＬＣの出力を続行する。

また、他の第２電流経路Ｌ２に含まれている第２電流制限部１４の第２制限電流値Ｉｌｉｍ２が、第２電流出力部１３から出力される第２電流Ｉ_ＨＣの電流値Ｉ_ＨＣＶの変化に対応して、この電流値Ｉ_ＨＣＶよりも常にオフセット電流値Ｉ_ＡＤ分だけ大きな電流値に規定されることにより、第２電流出力部１３は、短時間に第２電流Ｉ_ＨＣの電流値Ｉ_ＨＣＶを、規定の定電流値Ｉ_ＨＣＶＣまで上昇させ、その後、定電流値Ｉ_ＨＣＶＣの第２電流Ｉ_ＨＣの出力を続行する。

第１電流出力部１１および第２電流出力部１３は、例えば、測定対象体４の各電極４ａ，４ｂの表面に酸化膜などの絶縁被膜が形成されていることに起因して、電流供給プローブ５と電極４ａとの間の接触抵抗および電圧測定プローブ７と電極４ａとの間の接触抵抗のうちの少なくとも１つ、または電流供給プローブ６と電極４ｂとの間の接触抵抗および電圧測定プローブ８と電極４ｂとの間の接触抵抗のうちの少なくとも１つが高い場合には、それぞれ、規定の定電流値Ｉ_ＬＣＶＣ，Ｉ_ＨＣＶＣを流すべく出力電圧を予め規定された上限電圧Ｖｍａｘ１，Ｖｍａｘ２を上限として上昇させる。このため、この第１電流出力部１１および第２電流出力部１３の出力電圧によって絶縁被膜が破壊されて、電流供給プローブ５および電圧測定プローブ７と電極４ａとの間の接触状態、並びに電流供給プローブ６および電圧測定プローブ８と電極４ｂとの間の接触状態が改善される。つまり、電流供給プローブ５および電圧測定プローブ７が、それぞれ電極４ａと低い接触抵抗で接触し、電流供給プローブ６および電圧測定プローブ８が、それぞれ電極４ｂと低い接触抵抗で接触するようになる。

なお、上記の２つの電流経路Ｌ１，Ｌ２は、測定対象体４を介して互いに接続された状態となっているため、両電流経路Ｌ１，Ｌ２間に測定対象体４を介して電流が行き来する事態が発生することもある。しかしながら、このような事態が発生したとしても、上記したように、第１電流制限部１２の第２制限電流値Ｉｌｉｍ２が、対応する第１電流出力部１１の第１電流Ｉ_ＬＣの電流値Ｉ_ＬＣＶよりもオフセット電流値Ｉ_ＡＤ分だけ大きな電流値に規定され、また、第２電流制限部１４の第２制限電流値Ｉｌｉｍ２が、対応する第２電流出力部１３の第２電流Ｉ_ＨＣの電流値Ｉ_ＨＣＶよりもオフセット電流値Ｉ_ＡＤ分だけ大きな電流値に規定されているため、測定対象体４に流れる電流値は必ずオフセット電流値Ｉ_ＡＤ以下に制限される。また、オフセット電流値Ｉ_ＡＤは、測定対象体４に流し得る最大許容電流値Ｉｍａｘ以下の値に規定されている。このため、測定対象体４に流れる電流は、その電流値が必ず最大許容電流値Ｉｍａｘ以下となるため、測定対象体４に許容以上の電流が流れることに起因した測定対象体４の破壊や劣化が確実に防止されている。

具体的に数値を挙げて説明すると、例えば、オフセット電流値Ｉ_ＡＤを１［Ａ］とし、第１電流出力部１１が１０［Ａ］を供給し、第２電流出力部１３が１５［Ａ］を供給している状態では、第１電流出力部１１の第１制限電流値Ｉｌｉｍ１は１１［Ａ］となり、第２電流制限部１４の第２制限電流値Ｉｌｉｍ２は１６［Ａ］となっている。

この状態において、第１電流出力部１１側の第１電流Ｉ_ＬＣの一部（例えば３［Ａ］）が測定対象体４を経由して第２電流制限部１４に流れ込んだときには、第１電流出力部１１側の第１電流Ｉ_ＬＣの残り（７［Ａ］）が第１電流制限部１２に流れる。一方、第１電流出力部１１側の第１電流Ｉ_ＬＣの一部（例えば３［Ａ］）が第２電流制限部１４に流れ込んでいる状態において、第２電流制限部１４にその第２制限電流値Ｉｌｉｍ２（１６［Ａ］）に達する電流が流れている場合には、第２電流制限部１４に流れる第２電流出力部１３側の定電流Ｉ_ＨＣ分は１３［Ａ］となる。なお、上記したように第１電流出力部１１および第２電流出力部１３は同じ電源で作動する（駆動される）構成のため、相互間において電流の流入はないものとしている。

この場合、第２電流出力部１３側の第２電流Ｉ_ＨＣの残り（２［Ａ］＝１５［Ａ］−１３［Ａ］）が測定対象体４を介して第１電流制限部１２に流れ込んでいる状態となっているが、上記したように、測定対象体４には第１電流出力部１１側から第２電流制限部１４に向かう３［Ａ］の電流が逆向きに流れているため、測定対象体４には、全体として１［Ａ］（＝３［Ａ］−２［Ａ］）の電流が流れることになるが、この電流値は、オフセット電流値Ｉ_ＡＤ以下となる。このため、２つの電流経路Ｌ１，Ｌ２間に測定対象体４を介して電流が流れたとしても、この電流は常にオフセット電流値Ｉ_ＡＤ以下、つまり測定対象体４に流し得る最大許容電流値Ｉｍａｘ以下の値に制限されることになる。

処理部２１は、制御信号Ｓ１を出力した後、第１電流出力部１１から出力される第１電流Ｉ_ＬＣの電流値Ｉ_ＬＣＶと、第２電流出力部１３から出力される第２電流Ｉ_ＨＣの電流値Ｉ_ＨＣＶとを入力して、それぞれが記憶部２２から読み出した規定の定電流値Ｉ_ＬＣＶＣ，Ｉ_ＨＣＶＣに達したか否かを判別する。この判別の結果、第１電流Ｉ_ＬＣの電流値Ｉ_ＬＣＶが定電流値Ｉ_ＬＣＶＣに達し、かつ第２電流Ｉ_ＨＣの電流値Ｉ_ＨＣＶが定電流値Ｉ_ＨＣＶＣに達したときには、処理部２１は、電流供給プローブ５および電圧測定プローブ７が電極４ａと良好な接触状態で接し、かつ電流供給プローブ６および電圧測定プローブ８が電極４ｂと良好な接触状態で接したと判別して、制御信号Ｓ１の出力を停止する。これにより、接触状態改善処理が完了する。

次いで、処理部２１は、測定処理を実行する。この測定処理では、処理部２１は、まず、切換信号Ｓ３を出力することによって各切換部１７，１８，１９，２０を切換動作させて、第２接続状態に移行させる。これにより、測定電流供給部１５の一対の出力端子が切換部１７および切換部１９を介して電流供給プローブ５および電流供給プローブ６に接続され、電圧検出部１６の一対の入力端子が切換部１８および切換部２０を介して電圧測定プローブ７および電圧測定プローブ８に接続される。

次いで、処理部２１は、制御信号Ｓ２を出力することにより、測定電流供給部１５に対して測定電流Ｉｍの生成を開始させる。これにより、測定電流供給部１５による切換部１９、電流供給プローブ６、測定対象体４、電流供給プローブ５および切換部１７の経路への測定電流Ｉｍの供給が開始される。また、測定電流供給部１５は、測定電流Ｉｍの電流波形を示す電圧信号Ｖｉの処理部２１への出力についても開始する。

測定電流Ｉｍが流れることに起因して、測定対象体４の両端間には電圧が発生するが、この電圧は、一対の電圧測定プローブ７，８、および切換部１８，２０を介して、電圧検出部１６の一対の入力端子に入力される。電圧検出部１６は、この一対の入力端子間に発生する電圧Ｖｍ（つまり、測定対象体４の両端間に発生する電圧）を測定して、その電圧波形を示す電圧信号Ｖｖを処理部２１に出力する。

続いて、処理部２１は、測定電流供給部１５から出力される電圧信号Ｖｉおよび電圧検出部１６から出力される電圧信号Ｖｖを入力すると共にそれぞれをサンプリングして、得られたサンプリングデータを記憶部２２に予め決められた量だけ（少なくとも、測定電流Ｉｍの１周期分）記憶させる。次いで、処理部２１は、制御信号Ｓ２の出力を停止する。これにより、測定電流供給部１５による測定電流Ｉｍの生成が停止される。最後に、処理部２１は、記憶部２２に記憶されている電圧信号Ｖｉおよび電圧信号Ｖｖのサンプリングデータに基づいて（具体的には、これらのサンプリングデータから算出される測定電流Ｉｍの電流値、電圧Ｖｍの電圧値、および測定電流Ｉｍと電圧Ｖｍとの間の位相差に基づいて）、測定対象体４のインピーダンスＺを算出して、記憶部２２に記憶させると共に、出力部２３に表示させる。これにより、測定処理が完了する。

このように、このインピーダンス測定装置１では、測定対象体４の電極４ａに接触させられた電流供給プローブ５および電圧測定プローブ７を含む第１電流経路Ｌ１に、予め決められた定電流値Ｉ_ＬＣＶＣの第１電流Ｉ_ＬＣを第１電流経路Ｌ１に出力可能な第１電流出力部１１と、第１電流経路Ｌ１に流れる電流の電流値を第１電流Ｉ_ＬＣの現在の電流値Ｉ_ＬＣＶよりも予め決められたオフセット電流値Ｉ_ＡＤだけ大きい第１制限電流値Ｉｌｉｍ１に制限する第１電流制限部１２が配設されている。また、測定対象体４の電極４ｂに接触させられた電流供給プローブ６および電圧測定プローブ８を含む第２電流経路Ｌ２に、予め決められた定電流値Ｉ_ＨＣＶＣの第２電流Ｉ_ＨＣを第２電流経路Ｌ２に出力可能な第２電流出力部１３と、第２電流経路Ｌ２に流れる電流の電流値を第２電流Ｉ_ＨＣの現在の電流値Ｉ_ＨＣＶよりも予め決められたオフセット電流値Ｉ_ＡＤだけ大きい第２制限電流値Ｉｌｉｍ２に制限する第２電流制限部１４が配設されている。

したがって、このインピーダンス測定装置１によれば、従来のインピーダンス測定装置とは異なり、第１電流出力部１１および第２電流出力部１３をフローティング状態で配設する必要がないため、装置コストの上昇を回避しつつ、測定対象体４に流れる電流の電流値をオフセット電流値Ｉ_ＡＤ以下、つまり、測定対象体４の最大許容電流値Ｉｍａｘ以下にすることができる。これにより、このインピーダンス測定装置１によれば、過大な電流が流れることに起因した測定対象体４の破壊や劣化を確実に防止しつつ、第１電流経路Ｌ１に第１電流Ｉ_ＬＣを流して電流供給プローブ５および電圧測定プローブ７と測定対象体４の電極４ａとの間の接触状態を改善すると共に、第２電流経路Ｌ２に第２電流Ｉ_ＨＣを流して電流供給プローブ６および電圧測定プローブ８と測定対象体４の電極４ｂとの間の接触状態を改善することができる。

なお、第１電流出力部１１の第１電流Ｉ_ＬＣの定電流値Ｉ_ＬＣＶＣと第２電流出力部１３の第２電流Ｉ_ＨＣの定電流値Ｉ_ＨＣＶＣとを異なる電流値に規定し、これに伴い、第１電流制限部１２の第１制限電流値Ｉｌｉｍ１と第２電流制限部１４の第２制限電流値Ｉｌｉｍ２とが異なる電流値に規定される例について上記したが、第１電流出力部１１の第１電流Ｉ_ＬＣの定電流値Ｉ_ＬＣＶＣと第２電流出力部１３の第２電流Ｉ_ＨＣの定電流値Ｉ_ＨＣＶＣとを同一電流値に規定し、これに伴い、第１電流制限部１２の第１制限電流値Ｉｌｉｍ１と第２電流制限部１４の第２制限電流値Ｉｌｉｍ２とが同一電流値に規定される構成を採用してもよいのは勿論である。

この構成によれば、第１電流出力部１１と第２電流出力部１３、および第１電流制限部１２と第２電流制限部１４とを、それぞれ同じ回路で構成することができるため、回路設計に要する時間を大幅に短縮することができる。

また、処理部２１が、測定電流Ｉｍの電流値、電圧Ｖｍの電圧値、および測定電流Ｉｍと電圧Ｖｍとの間の位相差に基づいて、測定対象体４のインピーダンスＺを算出する例について上記したが、測定対象体４の抵抗値については、測定電流Ｉｍの電流値および電圧Ｖｍの電圧値だけで算出できるのは勿論である。

また、処理部２１が第１電流出力部１１および第２電流出力部１３に対して共通の制御信号Ｓ１を出力することにより、第１電流経路Ｌ１に第１電流Ｉ_ＬＣを流すタイミングと第２電流経路Ｌ２に第２電流Ｉ_ＨＣを流すタイミングとを同期させて、電流供給プローブ５および電圧測定プローブ７と測定対象体４の電極４ａとの間の接触状態の改善処理と、電流供給プローブ６および電圧測定プローブ８と測定対象体４の電極４ｂとの間の接触状態の改善処理とを同時に行うことによって、接触状態の改善処理に要する時間を短縮する好ましい例について上記したが、処理部２１から第１電流出力部１１と第２電流出力部１３とに独立した制御信号をそれぞれ出力する構成を採用して、第１電流経路Ｌ１に第１電流Ｉ_ＬＣを流すタイミングと第２電流経路Ｌ２に第２電流Ｉ_ＨＣを流すタイミングとをずらす構成を採用することもできる。具体的には、電流供給プローブ５および電圧測定プローブ７と測定対象体４の電極４ａとの間の接触状態の改善処理と、電流供給プローブ６および電圧測定プローブ８と測定対象体４の電極４ｂとの間の接触状態の改善処理のいずれか一方の改善処理に対して他方の改善処理が遅れて実行され、その後、両改善処理が同時に行われた後、一方の改善処理に対して他方の改善処理が遅れて終了させられる構成を採用することもできる。

また、一例として、第１電流出力部１１および第２電流出力部１３を定電流回路で構成したが、第１電流出力部１１および第２電流出力部１３を非定電流回路で構成することもできる。この構成においても、第１電流制限部１２の第１制限電流値Ｉｌｉｍ１（＝Ｉ_ＬＣＶ＋Ｉ_ＡＤ）が第１電流Ｉ_ＬＣの電流値Ｉ_ＬＣＶに連動して規定され、また第２電流制限部１４の第２制限電流値Ｉｌｉｍ２（＝Ｉ_ＨＣＶ＋Ｉ_ＡＤ）が第２電流Ｉ_ＨＣの電流値Ｉ_ＨＣＶに連動して規定されるため、第１電流出力部１１および第２電流出力部１３を定電流回路で構成した上記の例と同様にして、測定対象体４に流れる電流の電流値をオフセット電流値Ｉ_ＡＤ以下、つまり、測定対象体４の最大許容電流値Ｉｍａｘ以下に制限することができる。

１インピーダンス測定装置
４測定対象体
５，６電流供給プローブ
７，８電圧測定プローブ
１１第１電流出力部
１２第１電流制限部
１３第２電流出力部
１４第２電流制限部
１５測定電流供給部
１６電圧検出部
Ｉｍ測定電流
Ｌ１第１電流経路
Ｌ２第２電流経路
Ｖｍ電圧（電極間電圧）

Claims

測定対象体の両電極に接触可能な第１電流供給プローブおよび第２電流供給プローブを介して当該測定対象体に測定電流を供給する測定電流供給部と、前記測定対象体に前記測定電流が流れることによって当該測定対象体の前記両電極間に発生する電極間電圧を当該両電極に接触可能な第１電圧検出プローブおよび第２電圧検出プローブを介して検出する電圧検出部とを備え、少なくとも前記測定電流の電流値および前記電極間電圧の電圧値に基づいて前記測定対象体のインピーダンスを測定するインピーダンス測定装置であって、
前記両電極のうちの一方の電極に接触させられた前記第１電流供給プローブおよび前記第１電圧検出プローブを含む第１電流経路に配設されて、第１電流を前記第１電流経路に出力する第１電流出力部と、
前記第１電流経路に配設されて当該第１電流経路に流れる電流の電流値を、前記第１電流の電流値の変化に対応して、当該第１電流の当該電流値よりも予め決められた電流値だけ大きい第１制限電流値に制限する第１電流制限部と、
前記両電極のうちの他方の電極に接触させられた前記第２電流供給プローブおよび前記第２電圧検出プローブを含む第２電流経路に配設されて、第２電流を前記第２電流経路に出力する第２電流出力部と、
前記第２電流経路に配設されて当該第２電流経路に流れる電流の電流値を、前記第２電流の電流値の変化に対応して、当該第２電流の当該電流値よりも予め決められた電流値だけ大きい第２制限電流値に制限する第２電流制限部とを備えているインピーダンス測定装置。
前記第１電流および前記第２電流の前記各電流値が同一電流値に規定され、かつ前記第１電流制限部の前記第１制限電流値と前記第２電流制限部の前記第２制限電流値とが同一電流値に規定されている請求項１記載のインピーダンス測定装置。