具体实施方式

下面，参照附图，对阻抗测定装置及该装置中的负反馈电路的调整方法的实施方式进行说明。

首先，参照图1、图2，对作为该阻抗测定装置的阻抗测定装置1的结构进行说明。

阻抗测定装置1包括Hc测定端子2、Hp测定端子3、Lp测定端子4、Lc测定端子5、测定电缆6、7、8、9、第1信号源10、第1切换器11、保护电阻12、电压测定部13、负反馈电路14以及处理部15，构成为能对测定对象91的阻抗进行测定。

第1信号源10以固定频率、且具有预先规定的振幅的第1正弦波信号V1为基准电位(阻抗测定装置1的内部接地G的电位。零伏特)并以此为基准来输出。该第1正弦波信号V1经由第1切换器11、保护电阻12、测定电缆6(由同轴电缆、屏蔽电缆所构成的测定电缆6的未图示的芯线)以及Hc测定端子2施加到测定对象91的一个端子92。此外，在第1正弦波信号V1施加至一个端子92的状态下，正弦波信号即测定电流I1从第1信号源10流向测定对象91。此外，在本示例中，作为一个示例，第1信号源10由处理部15来控制，并执行第1正弦波信号V1的输出动作。另外，即使是不使用保护电阻12的结构当然亦可。

作为一个示例，第1切换器11构成为使用继电器、模拟开关以作为单极双掷型的切换开关来发挥作用。此外，第1切换器11由处理部15控制，由此来将从第1信号源10输出的第1正弦波信号V1和内部接地G的电位中的一方施加到测定对象91的一个端子92。此外，为了便于理解发明，设为第1切换器11作为触点处的接触电阻值为零欧姆的理想切换开关来发挥作用。

电压测定部13的一对测定端子(未图示)中的一个测定端子经由测定电缆7(与测定电缆6相同种类的电缆的未图示的芯线)连接到Hp测定端子3，另一个测定端子连接到内部接地G。利用该结构，电压测定部13以内部接地G为基准对Hp测定端子3中产生的电压进行测定，由此，如后述那样，在利用负反馈电路14将测定对象91的另一个端子93规定为内部接地G的电位的状态下，对测定对象91的两端子92、93间的电压(两端间电压)进行测定，并输出到处理部15。

作为一个示例，负反馈电路14构成为包括电流电压转换器21、矢量电压计22、第2信号源23、第2切换器26、放大器24以及电流测定部25。另外，处理部15也如后述那样，基于从矢量电压计22输出的振幅比RT和相位差θ(具体而言，第1振幅比RT1和第1相位差θ1、第2振幅比RT2和第2相位差θ2)来执行计算初始振幅A0和初始相位θ0并对第2信号源23设定的各处理(第1测定处理、第2测定处理和振幅相位计算处理)、以及基于从矢量电压计22输出的振幅比RT和相位差θ来对针对第2信号源23设定的振幅A和相位φ(第2正弦波信号V2的振幅、进而放大正弦波信号V3的振幅，以及相对于第1正弦波信号V1的第2正弦波信号V2、进而放大正弦波信号V3的相位)进行微调的负反馈控制处理，因而构成负反馈电路14的一部分。此外，负反馈电路14其输入端子14a经由测定电缆8(与测定电缆6相同种类的电缆的未图示的芯线)连接到Lp测定端子4，其输出端子14b经由测定电缆9(与测定电缆6相同种类的电缆的未图示的芯线)连接到Lc测定端子5。

各测定电缆6、7、8、9如图1所示，在连接有对应的测定端子2、3、4、5的一个端部，各自的外部导体(编织线)经由布线L1、L2、L3相连接，并且在另一个端部，各自的外部导体(编织线)连接至内部接地G。

作为一个示例，电流电压转换器21如图2所示，构成为包括：非反相输入端子连接到内部接地G的运算放大器21a；一端与输入端子14a相连接并且另一端与运算放大器21的反相输入端子相连接的输入电阻21b；以及一端与运算放大器21a的反相输入端子并相连接且另一端与运算放大器21的输出端子相连接的反馈电阻21c。利用该结构，当电流电压转换器21经由测定电缆8和Lp测定端子4连接到测定对象91的另一个端子93时，将从另一个端子93向负反馈电路14的流入电流转换为电压Vi并输出。

矢量电压计22对与从电流电压转换器21输出的电压Vi相关的振幅比RT和相位差θ进行测定并输出。在该情况下，振幅比RT指用输入至矢量电压计22的基准信号的振幅除以电压Vi的振幅而得的值，相位差θ是表示以该基准信号的相位为基准在电压Vi中产生的相位的偏差的值。此外，从第1信号源10输出的第1正弦波信号V1、以及从第2信号源23输出的第2正弦波信号V2中的由处理部15选择出的一方作为基准信号被输入至矢量电压计22。

第2信号源23使与第1正弦波形信号V1相同频率、且具有所设定的振幅A的第2正弦波信号V2相对于第1正弦波信号V1偏移所设定的相位φ并输出。作为一个示例，第2切换器26构成为使用继电器、模拟开关以作为单极双掷型的切换开关来发挥作用。此外，第2切换器26由处理部15控制，由此来将从第2信号源23输出的第2正弦波信号V2和内部接地G的电位中的一方输出到放大器24的输入端子。此外，为了便于理解发明，设为第2切换器26作为触点处的接触电阻值为零、且没有信号延迟的理想切换开关来发挥作用。

放大器24将第2正弦波信号V2放大为放大正弦波信号V3，并从其未图示的输出端子输出到负反馈电路14的输出端子14b。在本示例中，电流测定部25安装在放大器24的输出端子与负反馈电路14的输出端子14b之间。因此，放大正弦波信号V3经由电流测定部25、输出端子14b、测定电缆9和Lp测定端子4输出到测定对象91的另一个端子93。

作为一个示例，电流测定部25构成为具备电压计25b，该电压计25b对安装在放大器24的输出端子与负反馈电路14的输出端子14b之间的检测电阻25a、以及检测电阻25a的两端间的电压(与流过检测电阻25a的电流I2成比例变化的电压)进行测定，并输出到处理部15。

处理部15构成为包括信号切换器、CPU和存储器(均未图示)等，并执行针对第1信号源10、第1切换器11、第2信号源23和第2切换器26的控制处理、利用上述信号切换器将第1正弦波信号V1和第2正弦波信号V2中的一方选择为基准信号并输出到矢量电压计22的信号选择处理、第1测定处理、第2测定处理、振幅相位计算处理、负反馈控制处理以及阻抗测定处理。

该情况下，处理部15执行第1测定处理、第2测定处理和振幅相位计算处理，由此，对连接有测定对象91的阻抗测定装置1应用叠加的原理，计算作为要对第2信号源23设定的振幅A的初始振幅A0和作为相位φ的初始相位φ0，以使矢量电压计22测定的振幅比RT变为零。以下，对第1测定处理、第2测定处理和振幅相位计算处理进行说明。另外，为了便于理解发明，如图1所示，在连接有测定对象91的阻抗测定装置1中，将双点划线所包围的区域中所含的多个结构要素(保护电阻12、测定电缆6、Hc测定端子2、一个端子92、测定对象91、另一个端子93、Lp测定端子4、测定电缆8和电流电压转换器21)所构成的阻抗构件整体的阻抗设为Z1，并将单点划线所包含的区域中所含的多个结构要素(放大器24、电流测定部25、测定电缆9、Lc测定端子5、另一个端子93、Lp测定端子4、测定电缆8和电流电压转换器21)所构成的阻抗构件整体的阻抗设为Z2。该情况下，与图1中的第1测定处理、第2测定处理和振幅相位计算处理相关联的主要的结构要素用图3所示的电路图来表示。

处理部15基于图4的电路图所示的电路(在图3所示的电路图所表示的电路中，第1信号源10单独存在时的电路)来执行第1测定处理。该第1测定处理中，处理部15执行针对第1切换器11的控制并将第1正弦波信号V1施加到测定对象91的一个端子92，执行针对第2切换器26的控制并将内部接地G的电位(基准电位)输出到放大器24，并且将第1正弦波信号V1作为基准信号输出到矢量电压计22。此外，处理部15在该状态下将矢量电压计22测定的振幅比RT和相位差θ作为第1振幅比RT1和第1相位差θ1来获取并进行存储。

具体而言，当将从第1信号源10输出的第1正弦波信号V1设定为例如A1×sin(ωt)时，在施加于矢量电压计22的正弦波信号为B1×sin(ωt+θ1)的情况下，矢量电压计22输出(B1/A1)来作为振幅比RT，并且输出θ1来作为相位差θ。因此，处理部15存储第1振幅比RT1(＝B1/A1)和第1相位差θ1。

此外，处理部15基于图5的电路图所示的电路(在图3所示的电路图所表示的电路中，第2信号源23单独存在时的电路)来执行第2测定处理。该第2测定处理中，处理部15执行针对第1切换器11的控制并将保护电阻12的一端连接到内部接地G的电位(基准电位)，执行针对第2切换器26的控制并将第2正弦波信号V2输出到放大器24，并且将第2正弦波信号V2作为基准信号输出到矢量电压计22。此外，处理部15在该状态下将矢量电压计22测定的振幅比RT和相位差θ作为第2振幅比RT2和第2相位差θ2来获取并进行存储。

具体而言，当将从第2信号源23输出的第2正弦波信号V2设定为例如A2×sin(ωt)时，在施加于矢量电压计22的正弦波信号为B2×sin(ωt+θ2)的情况下，矢量电压计22输出(B2/A2)来作为振幅比RT，并输出θ2来作为相位差θ。因此，处理部15存储第2振幅比RT2(＝B2/A2)和第2相位差θ2。

此外，振幅相位计算处理中，处理部15根据上述第1测定处理和第2测定处理中获取并存储的第1振幅比RT1、第1相位差θ1、第2振幅比RT2和第2相位差θ2，在第1正弦波信号V1施加到一个端子92、第2正弦波信号V2输出到放大器24的输入端子、并且第1正弦波信号V1作为基准信号输出到矢量电压计22的状态下，计算要对第2信号源23设定的振幅A(初始振幅A0)和相位φ(初始相位θ0)并设定于第2信号源23，以使矢量电压计22测定的振幅比RT变为零。

根据叠加原理，在图3所示的电路图所表示的电路、即第1信号源10和第2信号源23共同存在时的电路中，施加于矢量电压计22的电压成为上述正弦波信号：B1×sin(ωt+θ1)、与上述正弦波信号：B2×sin(ωt+θ2)的合成信号。因此，该合成信号的振幅始终为零伏特的条件(即，矢量电压计22测定的振幅比RT为零的条件)需要为第2测定处理中测定的正弦波信号：B2×sin(ωt+θ2)相对于第1测定处理中测定的正弦波信号：B1×sin(ωt+θ1)振幅一致、且相位偏移180°。

该情况下，为了使正弦波信号：B2×sin(ωt+θ2)的振幅B2与正弦波信号：B1×sin(ωt+θ1)的振幅B1一致，即、成为B1＝B2(A1×RT1＝A2×RT2)，从第2信号源23输出的第2正弦波信号V2的振幅A2需要成为下述式(1)所示的值。

A2＝A1×RT1/RT2…(1)

此外，为了使正弦波信号：B2×sin(ωt+θ2)的相位相对于正弦波信号：B1×sin(ωt+θ1)偏移180°，从第2信号源23输出的第2正弦波信号V2的相位相对于从第1信号源10输出的第1正弦波信号V1的相位需要偏移下述式(2)所示的相位φ。

φ＝θ1+π-θ2…(2)

即，在以第1正弦波信号V1的相位为基准进行相对于第2信号源23偏移相位φ的设定的情况下，正弦波信号：B1×sin(ωt+θ1)相对于第1正弦波信号V1的相位偏移相位θ1，与此相对，正弦波信号：B2×sin(ωt+θ2)相对于第1正弦波信号V1的相位偏移相当于相位φ与相位θ2的合计量(φ+θ2)。该情况下，合计量(φ+θ2)相对于相位θ1要大π。因此，下式成立。

θ1+π＝φ+θ2

因此，处理部15在振幅相位计算处理中，将第1振幅比RT1、第1相位差θ1、第2振幅比RT2和第2相位差θ2代入上述式(1)、(2)，来计算作为要对第2信号源23设定的振幅A的初始振幅A0(＝A2)以及相位φ(初始相位θ0)，并设定于第2信号源23，以使矢量电压计22测定的振幅比RT变为零。

此外，负反馈控制处理中，在将上述初始振幅A0(＝A2)和相位φ(初始相位θ0)设定于第2信号源23之后，在将第1正弦波信号V1施加于测定对象91的一个端子92，将第2正弦波信号V2输出到放大器24的输入端子，并且将第1正弦波信号V1作为基准信号输出到矢量电压计22的状态下，处理部15检测矢量电压计22所测定的振幅比RT和相位差θ，并对设定于第2信号源23的振幅A、相位φ进行微调，以使得该振幅比RT维持为零。其结果是，Lp测定端子4的电压维持为内部接地G的电位，测定对象91的另一个端子93等效连接到内部接地G。

该情况下，在构成阻抗测定装置1的各结构要素(例如，第1信号源10、第2信号源23等)中，在没有历时变化、温度变化的状态(理想状态)下，仅通过对第2信号源23设定如上述那样求出的初始振幅A0和初始相位θ0，即使不执行该负反馈控制处理，由矢量电压计22测定的振幅比RT也维持为零(即，维持测定对象91的另一个端子93等效连接到内部接地G的状态)。然而，实际上，构成阻抗测定装置1的各结构要素(例如，第1信号源10、第2信号源23等)产生历时变化、温度变化，因此，处理部15通过执行该负反馈控制处理，从而将矢量电压计22所测定的振幅比RT维持为零(相位差θ也为零)。

此外，阻抗测定处理中，处理部15利用针对第2信号源23的初始振幅A0和初始相位θ0的设定(本示例中，另外还通过负反馈控制处理的执行)，在测定对象91的另一个端子93等效连接到内部接地G的状态下，基于电压测定部13所测定的测定对象91的两端子92、93间的两端间电压、以及电流测定部25所测定的电流I2，来计算测定对象91的阻抗。在测定对象91的另一个端子93等效连接到内部接地G的状态下，流入电流电压转换器21的电流、即从Lp测定端子4经由测定电缆8流入负反馈电路14的电流为零，因此，从第1信号源10流过测定对象91的测定电流I1全部作为电流I2流过电流测定部25。因此，电流测定部25对流过测定对象91的测定电流I1作为电流I2进行测定并输出到处理部15。由此，处理部15准确地测定(计算)测定对象91的阻抗。此外，阻抗测定处理中，处理部15将测定出的阻抗输出到未图示的输出部(例如，LCD等显示装置等)。

接着，关于阻抗测定装置1的动作，参照附图，与阻抗测定装置1中的负反馈电路14的调整动作(调整方法)一并进行说明。另外，设为阻抗测定装置1正常连接到测定对象91。

该状态下，在阻抗测定装置1中，处理部15首先依次执行上述第1测定处理、第2测定处理和振幅相位计算处理，由此来计算(测定)第1振幅比RT1和第1相位差θ1、以及第2振幅比RT2和第2相位差θ2，并且基于它们来计算初始振幅A0和初始相位θ0并对第2信号源23进行设定。另外，对于第1测定处理和第2测定处理，先执行哪个都无妨。由此，阻抗测定装置1中，在上述的理想状态下，由矢量电压计22测定的振幅比RT和相位差θ均为零，测定对象91的另一个端子93等效连接到内部接地G。

本示例中，处理部15接着执行负反馈控制处理，由此，矢量电压计22所测定的振幅比RT持续维持为零(相位差θ也持续为零)，并对设定于第2信号源23的振幅A、相位φ进行微调，以使得测定对象91的另一个端子93持续等效连接到内部接地G。

该状态下，流入电流电压转换器21的电流、即从Lp测定端子4经由测定电缆8流入负反馈电路14的电流为零，因此，从第1信号源10流过测定对象91的测定电流I1全部作为电流I2流过电流测定部25。因此，电流测定部25测定流过测定对象91的测定电流I1即电流I2，并输出到处理部15。此外，矢量电压值Vsc维持为零伏特，因此，测定对象91的另一个端子93成为等效连接到内部接地G的状态。因此，电压测定部13以内部接地G为基准对Hp测定端子3中产生的电压进行测定，由此来对测定对象91的两端子92、93间的电压(两端间电压)进行测定，并输出到处理部15。

接着，处理部15在该状态下执行阻抗测定处理，并基于电压测定部13所测定的测定对象91的两端子92、93间的两端子电压、以及电流测定部25所测定的电流I2，来准确地计算测定对象91的阻抗。此外，将计算出的阻抗输出到输出部。

由此，在该阻抗测定装置1中，处理部15执行第1测定处理、第2测定处理和振幅相位计算处理，并计算和设定作为要对第2信号源23设定的振幅A的初始振幅A0以及作为相位φ的初始相位θ0，以使得矢量电压计22所测定的振幅比RT成为零(相位差θ也为零)。

因此，根据该阻抗测定装置1和阻抗测定装置1中的负反馈电路14的调整方法，相较于由具备窄频带高增益放大器的零位放大单元(负反馈电路)执行负反馈动作、并使从内置于窄频带高增益放大器的积分器输出的直流信号转移到目标电压值(由此，使测定对象的另一个端子的电位转移到接地电位(本示例中的内部接地G的电位))的阻抗测定装置中的负反馈电路的调整方法以及执行该调整方法的阻抗测定装置，并不使用积分器，因此能大幅缩短测定对象91的另一个端子93等效连接到内部接地G(将测定对象91的另一个端子93的电位设为内部接地G的电位(接地电位))为止所需的时间。此外，根据该阻抗测定装置1，能够省去电路结构复杂的窄频带高增益放大器，因此能够充分降低装置成本。

工业上的实用性

根据本申请发明，在第1正弦波信号从第1信号源施加到测定对象的一个端子的状态下将测定对象的另一个端子规定为基准电位(接地电位)的负反馈电路中并不使用积分器，因此，能够大幅缩短该另一个端子等效连接到基准电位为止所需的时间。由此，本发明申请能广泛适用于阻抗测定装置及阻抗测定装置中的负反馈电路的调整方法。

标号说明

1 阻抗测定装置

10 第1信号源

11 第1切换器

14 负反馈电路

15 处理部

21 电流电压转换器

22 矢量电压计

23 第2信号源

24 放大器

25 电流测定部

26 第2切换器

91 测定对象

92 一个端子

93 另一个端子

A 振幅

G 内部接地

I2 电流

RT 振幅比

V1 第1正弦波信号

V2 第2正弦波信号

V3 放大正弦波信号

Vi 电压

θ 相位差

φ 相位。