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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2015-197309(P2015-197309A)
(43)【公開日】2015年11月9日
(54)【発明の名称】静電容量測定装置
(51)【国際特許分類】
G01R 27/26 20060101AFI20151013BHJP
【ＦＩ】
G01R27/26 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
【全頁数】23
(21)【出願番号】特願2014-73657(P2014-73657)
(22)【出願日】2014年3月31日
(71)【出願人】
【識別番号】000227180
【氏名又は名称】日置電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100083404
【弁理士】
【氏名又は名称】大原 拓也
(74)【代理人】
【識別番号】100166752
【弁理士】
【氏名又は名称】久保 典子
(72)【発明者】
【氏名】南 秀明
(72)【発明者】
【氏名】小池 伸一
【テーマコード（参考）】
2G028
【Ｆターム（参考）】
2G028AA02
2G028BB06
2G028CG07
2G028DH03
2G028DH13
2G028EJ06
2G028FK06
2G028GL12
2G028HN09
2G028LR02
(57)【要約】
【課題】キャパシタに印加する定電流値Ｉ，充電時間Ｔおよび初期電圧と充電終了時の最終電圧の差電圧とから、キャパシタの静電容量を測定するにあたって、電圧測定系の構成を簡素化するとともに、測定時間の高速化をはかる。【解決手段】キャパシタＣｘの電圧Ｖと、予め設定されている充電終結電圧Ｖｄとを比較してＶ＝Ｖｄのとき充電終結信号を出力する充電検出用比較器１５と、充電時間を計時するタイマ１１ｃとを備え、キャパシタＣｘを放電させた後、定電流Ｉで充電を開始し、充電検出用比較器１５より充電終結信号が出力された時点で充電を完了し、この間の充電時間Ｔをタイマ１１ｃにより取得して、キャパシタＣｘの静電容量ＣをＩ×Ｔ／Ｖｄにより算出することを基本とし、充電途中で充電電流が適正かどうかの判定を行い、その判定結果に基づいて、適宜測定レンジの変更を行って、再度容量測定を行う。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被測定素子であるキャパシタを定電流で充電する定電流源からなる充電手段と、前記キャパシタを放電する放電手段と、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖを測定する電圧測定手段と、前記キャパシタに対する充放電を制御するとともに、充電時間および放電時間を計時するタイマ手段を有する制御手段と、表示部とを含み、
前記充電手段により前記キャパシタを定電流Ｉで充電したときに、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖのランプ波形が時間の経過とともに直線的に変化することに基づいて、前記キャパシタの静電容量Ｃを求めて前記表示部に表示する静電容量測定装置において、
前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記キャパシタを所定の電圧範囲にまで放電した後、一定の単位時間Δｔを１区間として、複数のｎ区間（ｎは０を含む順序を表す正の整数）にわたって、前記定電流源により前記キャパシタを連続的に充電し、前記複数のｎ区間の１区間ごとに、その区間内で所定の時間間隔で追加的にサンプリングした所定個数の前記キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖを取得し、最初（ｎ＝０区間）の区間平均電圧をＶＡ０、ｎ区間目の区間平均電圧をＶＡｎとして、前記区間平均電圧ＶＡｎの差電圧および／または前記キャパシタの静電容量Ｃを求め、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖ，前記区間平均電圧ＶＡｎ，前記区間平均電圧ＶＡｎの差電圧，前記キャパシタの静電容量Ｃの各値から選択した少なくとも１つの値が所定の範囲外の値であるときには、前記キャパシタを実質的な０Ｖにまで放電した後、前記定電流源の前記定電流の値Ｉを変更して、前記キャパシタを連続的に充電して前記キャパシタの静電容量Ｃを求めることを特徴とする静電容量測定装置。
前記充電手段により前記キャパシタを定電流Ｉで充電したときに、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖのランプ波形が時間の経過とともに直線的に変化することに基づいて、前記キャパシタの静電容量Ｃを求めて前記表示部に表示する静電容量測定装置において、
前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記キャパシタを所定の電圧範囲にまで放電した後、一定の単位時間Δｔを１区間として、複数のｎ区間（ｎは０を含む順序を表す正の整数）にわたって、前記定電流源により前記キャパシタを連続的に充電し、前記複数のｎ区間の１区間ごとに、その区間内で所定の時間間隔で追加的にサンプリングした所定個数の前記キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖを取得し、最初（ｎ＝０区間）の区間平均電圧をＶＡ０、ｎ区間目の区間平均電圧をＶＡｎとして、前記区間平均電圧ＶＡｎの差電圧および／または前記キャパシタの静電容量Ｃを求め、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖ，前記区間平均電圧ＶＡｎ，前記区間平均電圧ＶＡｎの差電圧，前記キャパシタの静電容量Ｃの各値から選択した少なくとも１つの値が所定の範囲外の値であるときには、前記キャパシタを実質的な０Ｖにまで放電した後、前記定電流源の前記定電流の値Ｉを変更して、前記キャパシタを連続的に充電して前記キャパシタの静電容量Ｃを求めることを特徴とする静電容量測定装置。
【請求項2】
前記制御手段または前記電圧測定手段には、前記定電流源が発生する前記定電流の値Ｉと、前記キャパシタの測定容量範囲とに応じた複数の測定レンジがあらかじめ設定してあり、前記複数の測定レンジごとに設定してある所定の充電終結電圧Ｖｄと前記キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖとを比較し、Ｖ＝Ｖｄを超えたときに充電終結信号を出力する充電検出用比較器を備え、
前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記キャパシタの端子間を所定の電圧範囲内にまで放電した後、その放電状態が安定する所定の安定化時間が経過するのを待って、前記キャパシタを前記設定してある測定レンジの定電流の値Ｉで充電を開始し、その後前記充電検出用比較器が前記充電終結信号を出力した時点で充電を終結し、前記充電開始から充電終結までの充電時間Ｔを前記タイマ手段により取得して、前記キャパシタの静電容量Ｃを次の式（１）、
Ｃ＝Ｉ×Ｔ／Ｖｄ…（１）
により算出して前記表示部に表示することを特徴とする請求項１に記載の静電容量測定装置。
前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記キャパシタの端子間を所定の電圧範囲内にまで放電した後、その放電状態が安定する所定の安定化時間が経過するのを待って、前記キャパシタを前記設定してある測定レンジの定電流の値Ｉで充電を開始し、その後前記充電検出用比較器が前記充電終結信号を出力した時点で充電を終結し、前記充電開始から充電終結までの充電時間Ｔを前記タイマ手段により取得して、前記キャパシタの静電容量Ｃを次の式（１）、
Ｃ＝Ｉ×Ｔ／Ｖｄ…（１）
により算出して前記表示部に表示することを特徴とする請求項１に記載の静電容量測定装置。
【請求項3】
前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記測定レンジをレンジアップあるいはレンジダウンするレンジ切替機能を備えていることを特徴とする請求項２に記載の静電容量測定装置。
【請求項4】
前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記算出した静電容量Ｃが、レンジ下限容量未満の場合には、前記充電電流を減少するレンジダウン処理を行い、再度、前記キャパシタへの充電を開始することを特徴とする請求項３に記載の静電容量測定装置。
【請求項5】
前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記算出した静電容量Ｃが、レンジ上限容量を超える場合には、前記充電電流を増加するレンジアップ処理を行い、再度、前記キャパシタへの充電を開始することを特徴とする請求項３に記載の静電容量測定装置。
【請求項6】
前記制御手段または前記電圧測定手段は、所定のタイムアウト時間Ｔｏｕｔが経過しても、前記充電検出用比較器が前記充電終結信号を出力しない場合には、前記充電手段による充電を中止し、前記放電手段により前記キャパシタを実質的に０Ｖにまで放電し、前記充電電流を増加するレンジアップ処理を行い、再度、前記キャパシタへの充電を開始することを特徴とする請求項３に記載の静電容量測定装置。
【請求項7】
前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記タイムアウト時間Ｔｏｕｔを、レンジ最大容量をＣｍａｘ，定電流をＩ，充電終結電圧をＶｄ，所定のマージンをＭとして、次の式（２）、
Ｔｏｕｔ＝Ｍ×Ｖｄ×Ｃｍａｘ／Ｉ…（２）
により求めること、または、前記制御手段または前記電圧測定手段には、前記式（２）により求めた前記タイムアウト時間Ｔｏｕｔがあらかじめ設定してあることを特徴とする請求項６に記載の静電容量測定装置。
Ｔｏｕｔ＝Ｍ×Ｖｄ×Ｃｍａｘ／Ｉ…（２）
により求めること、または、前記制御手段または前記電圧測定手段には、前記式（２）により求めた前記タイムアウト時間Ｔｏｕｔがあらかじめ設定してあることを特徴とする請求項６に記載の静電容量測定装置。
【請求項8】
前記制御手段または前記電圧測定手段には、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖに対する所定の判定基準値Ｘが設定してあり、前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記キャパシタへの充電期間中、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖと前記判定基準値Ｘとを比較し、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖが前記判定基準値Ｘを超えたときには、その時点で前記充電手段による充電を中止し、前記放電手段により前記キャパシタを所定の電圧範囲にまで放電し、レンジアップ処理またはレンジダウン処理を行い、再度、前記キャパシタへの充電を開始することを特徴とする請求項３ないし７のいずれか１項に記載の静電容量測定装置。
【請求項9】
前記制御手段または前記電圧測定手段には、測定範囲上限電圧ＶＵが設定してあり、前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖが前記測定範囲上限電圧ＶＵを超えたとき、すなわち充電電圧が上昇する場合において、Ｖ＞ＶＵのときには、その時点で前記充電手段による充電を中止し、前記放電手段により前記キャパシタを所定の電圧範囲にまで放電し、前記レンジダウン処理を行い、再度、前記キャパシタへの充電を開始することを特徴とする請求項８に記載の静電容量測定装置。
【請求項10】
前記制御手段または前記電圧測定手段には、測定範囲上限電圧ＶＵが設定してあり、前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記各区間ごとに、前記電圧測定手段によりサンプリングした所定個数の前記キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖから区間平均電圧ＶＡｎを取得し、前記区間平均電圧ＶＡｎが前記測定範囲上限電圧ＶＵを超えたとき、すなわち充電電圧が上昇する場合において、ＶＡｎ＞ＶＵのときには、その時点で前記充電手段による充電を中止し、前記放電手段により前記キャパシタを所定の電圧範囲にまで放電し、前記レンジダウン処理を行い、再度、前記キャパシタへの充電を開始することを特徴とする請求項８に記載の静電容量測定装置。
【請求項11】
前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記各測定レンジの最小容量と所定の定数により求まるレンジダウン規定電圧Ｖｄｏｗｎを用い、前記ｎ区間目の隣接する２区間の区間平均電圧ＶＡｎの電圧差をＶＤとして、前記電圧差ＶＤが前記レンジダウン規定電圧Ｖｄｏｗｎを超えたとき、すなわち充電電圧が上昇する場合において、ＶＤ＞Ｖｄｏｗｎのときには、その時点で前記充電手段による充電を中止し、前記放電手段により前記キャパシタを所定の電圧範囲にまで放電し、前記レンジダウン処理を行い、再度、前記キャパシタへの充電を開始することを特徴とする請求項１０に記載の静電容量測定装置。
【請求項12】
前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記区間平均電圧ＶＡｎと前記最初の区間平均電圧ＶＡ０との区間平均電圧の電圧差をＶＤ（ｎ）とし、前記レンジダウン規定電圧Ｖｄｏｗｎのｎ倍の値をＶｄｏｗｎ（ｎ）とし、前記電圧差ＶＤ（ｎ）が前記レンジダウン規定電圧Ｖｄｏｗｎのｎ倍の値Ｖｄｏｗｎ（ｎ）を超えたときには、その時点で前記充電手段による充電を中止し、前記放電手段により前記キャパシタを所定の電圧範囲にまで放電し、前記レンジダウン処理を行い、再度、前記キャパシタへの充電を開始することを特徴とする請求項１１に記載の静電容量測定装置。
【請求項13】
前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記レンジダウン規定電圧Ｖｄｏｗｎを、測定レンジの最小容量をＣｍｉｎ，定電流をＩ，区間の単位時間をΔｔ，所定のマージンをＪとして次の式（３）、
Ｖｄｏｗｎ＝Ｊ×Ｉ×Δｔ／Ｃｍｉｎ…（３）
により求めること、または、前記制御手段または前記電圧測定手段には、前記式（３）により求めた前記レンジダウン規定電圧Ｖｄｏｗｎがあらかじめ設定してあることを特徴とする請求項１１または１２に記載の静電容量測定装置。
Ｖｄｏｗｎ＝Ｊ×Ｉ×Δｔ／Ｃｍｉｎ…（３）
により求めること、または、前記制御手段または前記電圧測定手段には、前記式（３）により求めた前記レンジダウン規定電圧Ｖｄｏｗｎがあらかじめ設定してあることを特徴とする請求項１１または１２に記載の静電容量測定装置。
【請求項14】
前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記各測定レンジの最大容量と所定の定数により求まるレンジアップ規定電圧Ｖｕｐを用い、前記ｎ区間目の隣接する２区間の区間平均電圧ＶＡｎの電圧差をＶＤとして、前記レンジアップ規定電圧Ｖｕｐが前記電圧差ＶＤを超えたとき、すなわち充電電圧が上昇する場合において、ＶＤ＜Ｖｕｐのときには、その時点で前記充電手段による充電を中止し、前記放電手段により前記キャパシタを所定の電圧範囲にまで放電し、前記レンジアップ処理を行い、再度、前記キャパシタへの充電を開始することを特徴とする請求項１０に記載の静電容量測定装置。
【請求項15】
前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記区間平均電圧ＶＡｎと前記最初の区間平均電圧ＶＡ０との区間平均電圧の電圧差をＶＤ（ｎ）とし、前記レンジアップ規定電圧Ｖｕｐのｎ倍の値Ｖｕｐ（ｎ）が前記電圧差ＶＤ（ｎ）を超えたとき、すなわち充電電圧が上昇する場合において、ＶＤ（ｎ）＜Ｖｕｐ（ｎ）のときには、その時点で前記充電手段による充電を中止し、前記放電手段により前記キャパシタを所定の電圧範囲にまで放電し、前記レンジアップ処理を行い、再度、前記キャパシタへの充電を開始することを特徴とする請求項１４に記載の静電容量測定装置。
【請求項16】
前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記レンジアップ規定電圧Ｖｕｐを、測定レンジの最大容量をＣｍａｘ，定電流をＩ，区間の単位時間をΔｔ，所定のマージンをＬとして次の式（４）、
Ｖｕｐ＝Ｌ×Ｉ×Δｔ／Ｃｍａｘ…（４）
により求めること、または、前記制御手段または前記電圧測定手段には、前記式（４）により求めた前記レンジアップ規定電圧Ｖｕｐがあらかじめ設定してあることを特徴とする請求項１４または１５に記載の静電容量測定装置。
Ｖｕｐ＝Ｌ×Ｉ×Δｔ／Ｃｍａｘ…（４）
により求めること、または、前記制御手段または前記電圧測定手段には、前記式（４）により求めた前記レンジアップ規定電圧Ｖｕｐがあらかじめ設定してあることを特徴とする請求項１４または１５に記載の静電容量測定装置。
【請求項17】
前記制御手段または前記電圧測定手段には、前記定電流の値Ｉを電流補正式Ｉ＝ｄ×Ｉにより補正し、サンプリングした前記区間平均電圧ＶＡｎまたは前記端子間瞬時電圧Ｖを電圧補正式Ｖ＝ｅ×Ｖ＋ｆにより補正し、前記キャパシタの静電容量Ｃを静電容量補正式Ｃ＝ｇ×Ｃ＋ｈにより補正する補正パラメータｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈが設定してあり、前記測定レンジが所定の範囲にあるかを判定する際、または、前記キャパシタの静電容量を算出する際に、前記電流補正式または前記電圧補正式または前記静電容量補正式による補正計算を１回以上行うことを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか１項に記載の静電容量測定装置。
【請求項18】
前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記電流補正式または前記電圧補正式または前記静電容量補正式による補正計算の有無とその計算回数と、前記補正パラメータｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈを、所定のキーおよび表示部または外部機器に対して入出力可能であることを特徴とする請求項１７に記載の静電容量測定装置。
【請求項19】
被測定素子であるキャパシタを定電流で充電する定電流源からなる充電手段と、前記キャパシタ放電する放電手段と、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖを測定する電圧測定手段と、前記キャパシタに対する充放電を制御するとともに、充電時間および放電時間を計時するタイマ手段を有する制御手段と、表示部とを含み、
前記充電手段により前記キャパシタを定電流Ｉで充電したときに、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖのランプ波形が時間の経過とともに直線的に変化することに基づいて、前記キャパシタの静電容量Ｃを求めて前記表示部に表示する静電容量測定装置において、
前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記キャパシタの静電容量Ｃを求めない場合は、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖが０Ｖとみなせる状態にまで放電し、前記キャパシタの静電容量Ｃを求める場合は、放電の１回ごとに交互に定める所定の電圧範囲内にまで放電した後、前記定電流で充電する定電流源により前記キャパシタを正の方向あるいは負の方向に、充電の１回ごとに交互に充電を開始し、一定の単位時間Δｔを１区間として、複数のｎ区間（ｎは０を含む順序を表す正の整数）にわたって、前記定電流源により前記キャパシタを連続的に充電し、前記複数のｎ区間の１区間ごとに、その区間内で所定の時間間隔で追加的にサンプリングした所定個数の前記キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖから区間平均電圧ＶＡｎを取得し、最初（ｎ＝０区間）の区間平均電圧をＶＡ０、ｎ区間目の区間平均電圧をＶＡｎとして、前記キャパシタの静電容量Ｃまたは前記区間平均電圧ＶＡｎの差電圧を求め、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖ，前記区間平均電圧ＶＡｎの差電圧，前記キャパシタの静電容量Ｃの各値から選択した少なくとも１つの値が所定の範囲外の値であるときには、前記キャパシタを実質的な０Ｖにまで放電した後、前記定電流源の前記定電流の値Ｉを変更して、前記キャパシタを連続的に充電して前記キャパシタの静電容量Ｃを求めることを特徴とする静電容量測定装置。
前記充電手段により前記キャパシタを定電流Ｉで充電したときに、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖのランプ波形が時間の経過とともに直線的に変化することに基づいて、前記キャパシタの静電容量Ｃを求めて前記表示部に表示する静電容量測定装置において、
前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記キャパシタの静電容量Ｃを求めない場合は、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖが０Ｖとみなせる状態にまで放電し、前記キャパシタの静電容量Ｃを求める場合は、放電の１回ごとに交互に定める所定の電圧範囲内にまで放電した後、前記定電流で充電する定電流源により前記キャパシタを正の方向あるいは負の方向に、充電の１回ごとに交互に充電を開始し、一定の単位時間Δｔを１区間として、複数のｎ区間（ｎは０を含む順序を表す正の整数）にわたって、前記定電流源により前記キャパシタを連続的に充電し、前記複数のｎ区間の１区間ごとに、その区間内で所定の時間間隔で追加的にサンプリングした所定個数の前記キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖから区間平均電圧ＶＡｎを取得し、最初（ｎ＝０区間）の区間平均電圧をＶＡ０、ｎ区間目の区間平均電圧をＶＡｎとして、前記キャパシタの静電容量Ｃまたは前記区間平均電圧ＶＡｎの差電圧を求め、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖ，前記区間平均電圧ＶＡｎの差電圧，前記キャパシタの静電容量Ｃの各値から選択した少なくとも１つの値が所定の範囲外の値であるときには、前記キャパシタを実質的な０Ｖにまで放電した後、前記定電流源の前記定電流の値Ｉを変更して、前記キャパシタを連続的に充電して前記キャパシタの静電容量Ｃを求めることを特徴とする静電容量測定装置。
【請求項20】
前記制御手段または前記電圧測定手段には、前記定電流源が発生する前記定電流の値Ｉと、前記キャパシタの測定容量範囲とに応じた複数の測定レンジがあらかじめ設定してあり、前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記測定レンジのレンジダウンあるいは前記測定レンジのレンジアップを実施するとき、前記充電の１回ごとに前記測定レンジのレンジダウンあるいは前記測定レンジのレンジアップを交互に繰り返している場合には、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖが経時的に直線的に変化することに基づいて、前記キャパシタの静電容量Ｃを求め、これに対して、前記充電の１回ごとに前記測定レンジのレンジダウンと前記測定レンジのレンジアップを交互に繰り返していない場合には、前記測定レンジのレンジダウンあるいは前記測定レンジのレンジアップを実施することを特徴とする請求項１９に記載の静電容量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、被測定素子であるキャパシタの静電容量を測定する静電容量測定装置に関し、さらに詳しく言えば、キャパシタを定電流にて所定時間充電し、その定電流値と、充電時間と、キャパシタの初期電圧と充電終了時の最終電圧の差電圧とから、キャパシタの静電容量を測定する静電容量測定装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
キャパシタ（コンデンサ）を定電流で充電すると、経時的に電圧が線形に上昇する。したがって、充電電流（定電流）をＩ，充電時間をＴ，充電開始時の初期電圧をＶｉｎｉｔ，充電終了時の最終電圧をＶｆｉｎａｌとすれば、キャパシタの静電容量Ｃは、Ｃ＝Ｉ×Ｔ／（Ｖｆｉｎａｌ−Ｖｉｎｉｔ）
により求めることができる（特許文献１参照）。通常、充電はキャパシタを放電してから行われるため、初期電圧のＶｉｎｉｔは０Ｖである。
【0003】
この測定原理を利用した静電容量測定装置の一つとして、特許文献２には、線形に増加する電圧ランプ波形を生成するために、キャパシタに接続可能な定電流源を含む電荷回路と、前記電圧ランプ波形に沿って第１の点と第２の点の２点間の電位差ΔＶおよび時間差Δｔを測定する測定手段と、キャパシタを放電させる制御部とを含み、キャパシタに対する充電電流（定電流）Ｉ，電位差ΔＶおよび時間差Δｔから、キャパシタの静電容量Ｃを、Ｃ＝Ｉ×Δｔ／ΔＶで求める容量測定システムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００２−２７７４９５号公報
【特許文献2】米国特許第６２７５０４７号明細書（請求項６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
前記特許文献２に記載された発明によれば、容量を測定するにあたって、キャパシタの初期電圧を必ずしも放電完了時の０Ｖにする必要はなく、定電流充電によって線形に増加するキャパシタの電圧ランプ波形の安定した所定の２点間の電位差ΔＶと時間差Δｔとを見ればよい。
【0006】
しかしながら、前記の測定原理を利用する限り、電位差ΔＶを測定するための電圧測定手段を必要とする。特許文献１，２に記載された発明では、その電圧測定手段として、多重積分型等のＡ／Ｄコンバータとマイクロプロセッサとの組み合わせを用いており、これがかなりのコスト高となる。
【0007】
また、充電電流が被測定キャパシタの静電容量に対して適切かどうかの判定（充電途中でのレンジ切り替えおよび放電開始の判定等）を行わないため、結果として測定時間が長くなる。
【0008】
したがって、本発明の課題は、キャパシタを定電流にて所定時間充電し、その定電流値と、充電時間と、キャパシタの初期電圧と充電終了時の最終電圧の差電圧とから、キャパシタの静電容量を測定するにあたり、キャパシタ電圧の電圧測定系の構成を簡素化して、低コスト化を実現するとともに、充電途中において適宜レンジの切り替えおよび放電開始の判定を行い高速化を可能にした静電容量測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
前記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、被測定素子であるキャパシタを定電流で充電する定電流源からなる充電手段と、前記キャパシタを放電する放電手段と、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖを測定する電圧測定手段と、前記キャパシタに対する充放電を制御するとともに、充電時間および放電時間を計時するタイマ手段を有する制御手段と、表示部とを含み、前記充電手段により前記キャパシタを定電流Ｉで充電したときに、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖのランプ波形が時間の経過とともに直線的に変化することに基づいて、前記キャパシタの静電容量Ｃを求めて前記表示部に表示する静電容量測定装置において、前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記キャパシタを所定の電圧範囲にまで放電した後、一定の単位時間Δｔを１区間として、複数のｎ区間（ｎは０を含む順序を表す正の整数）にわたって、前記定電流源により前記キャパシタを連続的に充電し、前記複数のｎ区間の１区間ごとに、その区間内で所定の時間間隔で追加的にサンプリングした所定個数の前記キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖを取得し、最初（ｎ＝０区間）の区間平均電圧をＶＡ０、ｎ区間目の区間平均電圧をＶＡｎとして、前記区間平均電圧ＶＡｎの差電圧および／または前記キャパシタの静電容量Ｃを求め、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖ，前記区間平均電圧ＶＡｎ，前記区間平均電圧ＶＡｎの差電圧，前記キャパシタの静電容量Ｃの各値から選択した少なくとも１つの値が所定の範囲外の値であるときには、前記キャパシタを実質的な０Ｖにまで放電した後、前記定電流源の前記定電流の値Ｉを変更して、前記キャパシタを連続的に充電して前記キャパシタの静電容量Ｃを求めることを特徴としている。
【0010】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記制御手段または前記電圧測定手段には、前記定電流源が発生する前記定電流の値Ｉと、前記キャパシタの測定容量範囲とに応じた複数の測定レンジがあらかじめ設定してあり、前記複数の測定レンジごとに設定してある所定の充電終結電圧Ｖｄと前記キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖとを比較し、Ｖ＝Ｖｄを超えたときに充電終結信号を出力する充電検出用比較器を備え、前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記キャパシタの端子間を所定の電圧範囲内にまで放電した後、その放電状態が安定する所定の安定化時間が経過するのを待って、前記キャパシタを前記設定してある測定レンジの定電流の値Ｉで充電を開始し、その後前記充電検出用比較器が前記充電終結信号を出力した時点で充電を終結し、前記充電開始から充電終結までの充電時間Ｔを前記タイマ手段により取得して、前記キャパシタの静電容量Ｃを次の式（１）、
Ｃ＝Ｉ×Ｔ／Ｖｄ…（１）
により算出して前記表示部に表示することを特徴としている。
【0011】
請求項３に記載の発明は、請求項２において、前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記測定レンジをレンジアップあるいはレンジダウンするレンジ切替機能を備えていることを特徴としている。
【0012】
請求項４に記載の発明は、請求項３において、前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記算出した静電容量Ｃが、レンジ下限容量未満の場合には、前記充電電流を減少するレンジダウン処理を行い、再度、前記キャパシタへの充電を開始することを特徴としている。
【0013】
請求項５に記載の発明は、請求項３において、前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記算出した静電容量Ｃが、レンジ上限容量を超える場合には、前記充電電流を増加するレンジアップ処理を行い、再度、前記キャパシタへの充電を開始することを特徴としている。
【0014】
請求項６に記載の発明は、請求項３において、前記制御手段または前記電圧測定手段は、所定のタイムアウト時間Ｔｏｕｔが経過しても、前記充電検出用比較器が前記充電終結信号を出力しない場合には、前記充電手段による充電を中止し、前記放電手段により前記キャパシタを実質的に０Ｖにまで放電し、前記充電電流を増加するレンジアップ処理を行い、再度、前記キャパシタへの充電を開始することを特徴としている。
【0015】
請求項７に記載の発明は、請求項６において、前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記タイムアウト時間Ｔｏｕｔを、レンジ最大容量をＣｍａｘ，定電流をＩ，充電終結電圧をＶｄ，所定のマージンをＭとして、次の式（２）、Ｔｏｕｔ＝Ｍ×Ｖｄ×Ｃｍａｘ／Ｉ…（２）
により求めること、または、前記制御手段または前記電圧測定手段には、前記式（２）により求めた前記タイムアウト時間Ｔｏｕｔがあらかじめ設定してあることを特徴としている。
【0016】
請求項８に記載の発明は、請求項３ないし７のいずれか１項において、前記制御手段または前記電圧測定手段には、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖに対する所定の判定基準値Ｘが設定してあり、前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記キャパシタへの充電期間中、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖと前記判定基準値Ｘとを比較し、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖが前記判定基準値Ｘを超えたときには、その時点で前記充電手段による充電を中止し、前記放電手段により前記キャパシタを所定の電圧範囲にまで放電し、レンジアップ処理またはレンジダウン処理を行い、再度、前記キャパシタへの充電を開始することを特徴としている。
【0017】
請求項９に記載の発明は、請求項８において、前記制御手段または前記電圧測定手段には、測定範囲上限電圧ＶＵが設定してあり、前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖが前記測定範囲上限電圧ＶＵを超えたとき、すなわち充電電圧が上昇する場合において、Ｖ＞ＶＵのときには、その時点で前記充電手段による充電を中止し、前記放電手段により前記キャパシタを所定の電圧範囲にまで放電し、前記レンジダウン処理を行い、再度、前記キャパシタへの充電を開始することを特徴としている。
【0018】
請求項１０に記載の発明は、請求項８において、前記制御手段または前記電圧測定手段には、測定範囲上限電圧ＶＵが設定してあり、前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記各区間ごとに、前記電圧測定手段によりサンプリングした所定個数の前記キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖから区間平均電圧ＶＡｎを取得し、前記区間平均電圧ＶＡｎが前記測定範囲上限電圧ＶＵを超えたとき、すなわち充電電圧が上昇する場合において、ＶＡｎ＞ＶＵのときには、その時点で前記充電手段による充電を中止し、前記放電手段により前記キャパシタを所定の電圧範囲にまで放電し、前記レンジダウン処理を行い、再度、前記キャパシタへの充電を開始することを特徴としている。
【0019】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０において、前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記各測定レンジの最小容量と所定の定数により求まるレンジダウン規定電圧Ｖｄｏｗｎを用い、前記ｎ区間目の隣接する２区間の区間平均電圧ＶＡｎの電圧差をＶＤとして、前記電圧差ＶＤが前記レンジダウン規定電圧Ｖｄｏｗｎを超えたとき、すなわち充電電圧が上昇する場合において、ＶＤ＞Ｖｄｏｗｎのときには、その時点で前記充電手段による充電を中止し、前記放電手段により前記キャパシタを所定の電圧範囲にまで放電し、前記レンジダウン処理を行い、再度、前記キャパシタへの充電を開始することを特徴としている。
【0020】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１において、前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記区間平均電圧ＶＡｎと前記最初の区間平均電圧ＶＡ０との区間平均電圧の電圧差をＶＤ（ｎ）とし、前記レンジダウン規定電圧Ｖｄｏｗｎのｎ倍の値をＶｄｏｗｎ（ｎ）とし、前記電圧差ＶＤ（ｎ）が前記レンジダウン規定電圧Ｖｄｏｗｎのｎ倍の値Ｖｄｏｗｎ（ｎ）を超えたときには、その時点で前記充電手段による充電を中止し、前記放電手段により前記キャパシタを所定の電圧範囲にまで放電し、前記レンジダウン処理を行い、再度、前記キャパシタへの充電を開始することを特徴としている。
【0021】
請求項１３に記載の発明は、請求項１１または１２において、前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記レンジダウン規定電圧Ｖｄｏｗｎを、測定レンジの最小容量をＣｍｉｎ，定電流をＩ，区間の単位時間をΔｔ，所定のマージンをＪとして次の式（３）、Ｖｄｏｗｎ＝Ｊ×Ｉ×Δｔ／Ｃｍｉｎ…（３）
により求めること、または、前記制御手段または前記電圧測定手段には、前記式（３）により求めた前記レンジダウン規定電圧Ｖｄｏｗｎがあらかじめ設定してあることを特徴としている。
【0022】
請求項１４に記載の発明は、請求項１０において、前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記各測定レンジの最大容量と所定の定数により求まるレンジアップ規定電圧Ｖｕｐを用い、前記ｎ区間目の隣接する２区間の区間平均電圧ＶＡｎの電圧差をＶＤとして、前記レンジアップ規定電圧Ｖｕｐが前記電圧差ＶＤを超えたとき、すなわち充電電圧が上昇する場合において、ＶＤ＜Ｖｕｐのときには、その時点で前記充電手段による充電を中止し、前記放電手段により前記キャパシタを所定の電圧範囲にまで放電し、前記レンジアップ処理を行い、再度、前記キャパシタへの充電を開始することを特徴としている。
【0023】
請求項１５に記載の発明は、請求項１４において、前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記区間平均電圧ＶＡｎと前記最初の区間平均電圧ＶＡ０との区間平均電圧の電圧差をＶＤ（ｎ）とし、前記レンジアップ規定電圧Ｖｕｐのｎ倍の値Ｖｕｐ（ｎ）が前記電圧差ＶＤ（ｎ）を超えたとき、すなわち充電電圧が上昇する場合において、ＶＤ（ｎ）＜Ｖｕｐ（ｎ）のときには、その時点で前記充電手段による充電を中止し、前記放電手段により前記キャパシタを所定の電圧範囲にまで放電し、前記レンジアップ処理を行い、再度、前記キャパシタへの充電を開始することを特徴としている。
【0024】
請求項１６に記載の発明は、請求項１４または１５において、前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記レンジアップ規定電圧Ｖｕｐを、測定レンジの最大容量をＣｍａｘ，定電流をＩ，区間の単位時間をΔｔ，所定のマージンをＬとして次の式（４）、Ｖｕｐ＝Ｌ×Ｉ×Δｔ／Ｃｍａｘ…（４）
により求めること、または、前記制御手段または前記電圧測定手段には、前記式（４）により求めた前記レンジアップ規定電圧Ｖｕｐがあらかじめ設定してあることを特徴としている。
【0025】
請求項１７に記載の発明は、請求項１ないし１６のいずれか１項において、前記制御手段または前記電圧測定手段には、前記定電流の値Ｉを電流補正式Ｉ＝ｄ×Ｉにより補正し、サンプリングした前記区間平均電圧ＶＡｎまたは前記端子間瞬時電圧Ｖを電圧補正式Ｖ＝ｅ×Ｖ＋ｆにより補正し、前記キャパシタの静電容量Ｃを静電容量補正式Ｃ＝ｇ×Ｃ＋ｈにより補正する補正パラメータｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈが設定してあり、前記測定レンジが所定の範囲にあるかを判定する際、または、前記キャパシタの静電容量を算出する際に、前記電流補正式または前記電圧補正式または前記静電容量補正式による補正計算を１回以上行うことを特徴としている。
【0026】
請求項１８に記載の発明は、請求項１７において、前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記電流補正式または前記電圧補正式または前記静電容量補正式による補正計算の有無とその計算回数と、前記補正パラメータｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈを、所定のキーおよび表示部または外部機器に対して入出力可能であることを特徴としている。
【0027】
請求項１９に記載の発明は、被測定素子であるキャパシタを定電流で充電する定電流源からなる充電手段と、前記キャパシタ放電する放電手段と、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖを測定する電圧測定手段と、前記キャパシタに対する充放電を制御するとともに、充電時間および放電時間を計時するタイマ手段を有する制御手段と、表示部とを含み、前記充電手段により前記キャパシタを定電流Ｉで充電したときに、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖのランプ波形が時間の経過とともに直線的に変化することに基づいて、前記キャパシタの静電容量Ｃを求めて前記表示部に表示する静電容量測定装置において、前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記キャパシタの静電容量Ｃを求めない場合は、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖが０Ｖとみなせる状態にまで放電し、前記キャパシタの静電容量Ｃを求める場合は、放電の１回ごとに交互に定める所定の電圧範囲内にまで放電した後、前記定電流で充電する定電流源により前記キャパシタを正の方向あるいは負の方向に、充電の１回ごとに交互に充電を開始し、一定の単位時間Δｔを１区間として、複数のｎ区間（ｎは０を含む順序を表す正の整数）にわたって、前記定電流源により前記キャパシタを連続的に充電し、前記複数のｎ区間の１区間ごとに、その区間内で所定の時間間隔で追加的にサンプリングした所定個数の前記キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖから区間平均電圧ＶＡｎを取得し、最初（ｎ＝０区間）の区間平均電圧をＶＡ０、ｎ区間目の区間平均電圧をＶＡｎとして、前記キャパシタの静電容量Ｃまたは前記区間平均電圧ＶＡｎの差電圧を求め、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖ，前記区間平均電圧ＶＡｎの差電圧，前記キャパシタの静電容量Ｃの各値から選択した少なくとも１つの値が所定の範囲外の値であるときには、前記キャパシタを実質的な０Ｖにまで放電した後、前記定電流源の前記定電流の値Ｉを変更して、前記キャパシタを連続的に充電して前記キャパシタの静電容量Ｃを求めることを特徴としている。
【0028】
請求項２０に記載の発明は、請求項１９において、前記制御手段または前記電圧測定手段には、前記定電流源が発生する前記定電流の値Ｉと、前記キャパシタの測定容量範囲とに応じた複数の測定レンジがあらかじめ設定してあり、前記制御手段または前記電圧測定手段は、前記測定レンジのレンジダウンあるいは前記測定レンジのレンジアップを実施するとき、前記充電の１回ごとに前記測定レンジのレンジダウンあるいは前記測定レンジのレンジアップを交互に繰り返している場合には、前記キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖが経時的に直線的に変化することに基づいて、前記キャパシタの静電容量Ｃを求め、これに対して、前記充電の１回ごとに前記測定レンジのレンジダウンと前記測定レンジのレンジアップを交互に繰り返していない場合には、前記測定レンジのレンジダウンあるいは前記測定レンジのレンジアップを実施することを特徴としている。
【発明の効果】
【0029】
本発明によれば、キャパシタを定電流Ｉで充電するときに、キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖを充電検出用比較器で監視し、キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖが充電検出用比較器に設定してある充電終結電圧Ｖｄを超えた時点で充電終結とし、その充電開始から充電終結時までの充電時間Ｔをタイマにより計時すればよく、これによって、キャパシタの静電容量ＣをＩ×Ｔ／Ｖｄで求めることができるので、殊更Ａ／Ｄコンバータやマイクロプロセッサ等により構成する高価な電圧測定手段を用いる必要がなく、低コストの静電容量測定装置を提供することができる。
【0030】
また、判定基準値（測定範囲上限電圧ＶＵ、レンジダウン規定電圧Ｖｄｏｗｎ、レンジアップ規定電圧Ｖｕｐ）を設定し、キャパシタへの充電期間中、キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖと判定基準値Ｘとを比較して、キャパシタへの充電継続の適否を判定し、否判定の際には、その時点で充電手段による充電を中止し、放電手段によりキャパシタをあらかじめ設定してある放電規定電圧Ｖｚにまで放電し、レンジアップ処理あるいはレンジダウン処理を実施して、再度、キャパシタへの充電を開始するようにしたことにより、キャパシタ電圧Ｖが充電終結電圧Ｖｄに到達する充電時間Ｔまで待つことなく、最適な電流レンジに設定することができ、結果的に測定時間を短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】本発明の第１実施形態に係る静電容量測定装置の構成を示す模式図。
【図2】前記第１実施形態で充放電されるキャパシタ電圧波形の一例を示すグラフ。
【図3】前記第１実施形態の動作の一例を示すフローチャート。
【図4】本発明の第２実施形態に係る静電容量測定装置の構成を示す模式図。
【図5】前記第２実施形態で区間割りされるキャパシタ電圧波形の一例を示すグラフ。
【図6】前記第２実施形態の動作の一例を示すフローチャート。
【図7】（ａ）（ｂ）前記第２実施形態で実行する割込ルーチンを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【0033】
まず、図１に示すように、この第１実施形態に係る静電容量測定装置１０Ａは、基本的な構成として、制御手段１１と、充電手段である定電流源１２と、放電手段１３と、放電検出用比較器１４と、充電検出用比較器１５とを備えている。
【0034】
定電流源１２と放電手段１３は、スイッチＳＷを介して被測定素子としてのキャパシタＣｘのＨｉ側端子に対して並列に接続してある。キャパシタＣｘのＬｏ側端子は接地してある。これとは異なり、Ｈｉ側端子を測定回路のグランドに接地し、Ｌｏ側端子を測定回路に接続する構成、あるいはＨｉ側端子とＬｏ側端子をともに測定回路に接続する回路構成とすることもある。
【0035】
定電流源１２は、出力電流が異なる複数の定電流ソース回路もしくは可変出力型の定電流ソース回路を備え、充電時にキャパシタＣｘに所定電流値の定電流Ｉを供給する。放電手段１３は、放電時にキャパシタＣｘに蓄積されている電荷を好ましくは定電流にて放電させる定電流シンク回路を備えている。なお、定電流源１２および放電手段１３は、あらかじめ設定してある規定電圧に達した場合に、充電や放電を停止する手段を備えていてもよい。
【0036】
放電検出用比較器１４は、キャパシタＣｘのＨｉ側端子に接続してあり、キャパシタＣｘの放電時のキャパシタの端子間瞬時電圧Ｖを監視し、キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖがあらかじめ設定してある所定の放電規定電圧Ｖｚになった時点で、放電終結信号を制御手段１１と放電手段１３とに出力する。この実施形態において、放電規定電圧Ｖｚは０Ｖに設定してある。
【0037】
充電検出用比較器１５は、キャパシタＣｘのＨｉ側端子に接続してあり、キャパシタＣｘの充電時のキャパシタの端子間瞬時電圧Ｖを監視する。充電検出用比較器１５には、所定の充電終結電圧Ｖｄが設定してあり、充電検出用比較器１５は、充電時においてキャパシタの端子間瞬時電圧Ｖが充電終結電圧Ｖｄを超えた時点で、充電終結信号を制御手段１１に出力する。
【0038】
なお、充電検出用比較器１５には、アナログコンパレータ、デジタルコンパレータのいずれを用いてもよいが、デジタルコンパレータの場合、充電終結電圧Ｖｄは電圧値として設定する。
【0039】
制御手段１１には、充電手段である定電流源１２より出力可能な定電流の電流量とキャパシタＣｘの測定容量範囲とに応じた複数の測定レンジが設定してある。制御手段１１には、ＣＰＵ（中央演算処理ユニット）やマイクロコンピュータ等を用い、また、制御手段１１には、メモリ１１ａ，表示部１１ｂ，タイマ１１ｃ等が接続してある。
【0040】
メモリ１１ａには、制御手段１１の動作プログラム等が書き込まれたＲＯＭと、ワークＲＡＭとが存在する。表示部１１ｂには、液晶表示パネル等を用い、キャパシタＣｘの電圧波形や測定条件等を表示する。タイマ１１ｃは、キャパシタＣｘの充電開始から充電終結までの充電時間を計時するが、他の時間計時に兼用してもよい。
【0042】
まず、ステップＳＴ１０１では、初期設定として、定電流源１２のレンジを最小レンジ（キャパシタＣｘに印加される電流値が最も小さくなるレンジ）に設定する。また、放電検出用比較器１４に放電規定電圧Ｖｚを０Ｖとして設定するとともに、充電検出用比較器１５に充電を終結するための所定の充電終結電圧Ｖｄを設定する。
【0043】
そして、定電流源１２をオフ、放電手段１３をオンとし、スイッチＳＷをオンにして放電を開始し、キャパシタＣｘを放電手段１３により定電流（好ましくは許容最大電流）で放電し、ステップＳＴ１０２に移行し、キャパシタ電圧Ｖが放電規定電圧Ｖｚの０Ｖになるまで待つ。
【0044】
なお、キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖが充電終結電圧Ｖｄ以上の状態から放電を開始した場合、放電に伴ってキャパシタＣｘの端子間瞬時電圧Ｖが低下し、キャパシタＣｘの端子間瞬時電圧Ｖが実質的に放電規定電圧Ｖｚになると、充電検出用比較器１５は充電終結信号をＯＮとして出力するが、制御手段１１は、放電時における充電終結信号は無視する。
【0045】
放電が終結して、Ｖ＝Ｖｚ（＝０Ｖ）になると、放電検出用検出器１４の出力がＯＮになり、制御手段１１と放電手段１４とに放電終結信号を出力するが、ステップＳＴ１０３では、キャパシタＣｘの電圧波形、放電電流、放電終結信号が安定するまでの時間として、ｓ０時間（安定化時間）待つ。このｓ０時間は、約１ｍｓ〜２００ｍｓ程度であってよい。
【0046】
なお、図２に示すように、放電規定電圧Ｖｚに所定（例えば１５ｍＶ程度）のマージン電圧αを付加してＶｚ＋αとし、キャパシタ電圧ＶがＶｚ＋αまで低下した時点（この例では、Ｖｚ＝０Ｖであるから実質αまで低下した時点）で、放電検出用検出器１４から放電終結信号を出力するようにしてもよい。
【0047】
ｓ０の安定化時間経過後、制御手段１１は、ステップＳＴ１０４で、放電手段１３をオフ、定電流源１２をオン、タイマ１１ｃをスタートして充電を開始し、キャパシタＣｘを定電流Ｉで充電する。これにより、図２に示すように、キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖが、線形電圧ランプ波形として直線的に上昇する。
【0048】
充電開始と同時に、放電検出用検出器１４は非動作状態となり、放電終結信号がＯＮからＯＦＦに転ずる。また、充電開始と同時に、制御手段１１は、タイマ１１ｃから充電開始時のカウント値を得て、充電開始時点ｔｓとしてメモリ１１ａに記憶する。
【0049】
充電開始後、制御手段１１は、ステップＳＴ１０５で、キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖが充電終結電圧Ｖｄに達したかどうかを判定する。キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖが実質的な充電終結電圧Ｖｄになると、充電検出用比較器１５の出力がＯＮになり、制御手段１１に充電終結信号を出力する。
【0050】
これにより、制御手段１１は、ステップＳＴ１０６で、タイマ１１ｃから充電終結時のカウント値を得て、充電終結時点ｔｅとしてメモリ１１ａに記憶するとともに、定電流源１２をオフにして充電を終了する。
【0051】
制御手段１１は、続くステップＳＴ１０７において、放電手段１３をオンにして放電を開始するとともに、メモリ１１ｃに記憶した充電開始時点ｔｓと充電終結時点ｔｅとから充電時間Ｔを求め、キャパシタＣｘの静電容量Ｃを次の式（１）、Ｃ＝Ｉ×Ｔ／Ｖｄ…（１）
により算出する。
【0052】
そして、制御手段１１は、ステップＳＴ１０８において、静電容量Ｃがレンジ下限容量以上であるかどうかを判定し、静電容量Ｃがレンジ下限容量以上でＹＥＳであれば、ステップＳＴ１０９移行し、今度は静電容量Ｃがレンジ上限容量以下であるどうかを判定する。
【0053】
制御手段１１は、ステップＳＴ１０９での判定結果がＹＥＳで、静電容量Ｃがレンジ上限容量以下であれば、ステップＳＴ１１０で、表示部１１ｂに前記ステップＳＴ１０７で式（１）により算出した静電容量Ｃを表示し、ステップＳＴ１１１で、測定終了かどうかを判定する。
【0054】
測定終了であれば、ステップＳＴ１１２において、ステップＳＴ１０７で開始した放電が完了するのを待って終了処理を実行する。測定終了でなければ、ステップＳＴ１０２に戻り、同じキャパシタＣｘについて、再度容量測定を行う。
【0055】
なお、前記ステップＳＴ１０８での判定において、静電容量Ｃがレンジ下限容量未満でレンジ範囲外でＮＯ判定の場合には、ステップＳＴ１０８ａに移行し、表示部１１ｂに測定範囲外であることを表示し、充電電流（定電流）が減少するようにレンジダウン処理を実行したうえで、ステップＳＴ１０２に戻り、同じキャパシタＣｘについて、再度容量測定を行う。
【0056】
このレンジダウン処理を行う際、静電容量Ｃがレンジ容量の下限に対して１／１０以下である場合には、レンジを２レンジ同時に下げてもよい。
【0057】
また、前記ステップＳＴ１０９での判定において、静電容量Ｃがレンジ上限容量を超えてレンジ範囲外でＮＯ判定の場合には、ステップＳＴ１０９ａに移行し、表示部１１ｂに測定範囲外であることを表示し、充電電流（定電流）が増加するようにレンジアップ処理を実行したうえで、ステップＳＴ１０２に戻り、同じキャパシタＣｘについて、再度容量測定を行う。
【0058】
また、前記ステップＳＴ１０５において、キャパシタＣｘの端子間瞬時電圧Ｖが実質的に充電終結電圧Ｖｄになると（Ｖ＝Ｖｄで、判定結果ＹＥＳ）、充電検出用比較器１５の出力がＯＮになり、制御手段１１に充電終結信号を出力するが、この充電終結信号をＶ＝Ｖｄになった時点から所定のβ時間だけ遅らせて出すようにすることが好ましい。
【0059】
このような出力遅延のβ時間を設定することにより、例えばキャパシタＣｘが小容量で、充電開始から充電終結までの時間が極端に短い場合、制御手段１１に処理に対する時間的余裕を与えることができる。なお、このようなディレイβ時間を設定する場合、充電開始時点ｔｓと充電終結時点ｔｅとから求められる充電時間Ｔからβ時間を減ずればよい。
【0060】
図３のフローチャートには示していないが、初期設定として、所定のタイムアウト時間Ｔｏｕｔを設定し、タイムアウト時間Ｔｏｕｔが経過しても、充電検出用比較器１５が充電終結信号を出力しない場合には、充電手段１２による充電を中止し、放電手段１３によりキャパシタＣｘを実質的に放電規定電圧Ｖｚにまで放電したのち、充電電流（定電流Ｉ）を増加させるレンジアップ処理を行うこともできる。
【0061】
この場合、前記タイムアウト時間Ｔｏｕｔは、レンジ最大容量をＣｍａｘ，定電流をＩ，充電終結電圧をＶｄ，所定のマージンをＭ（約１．２）として次の式（２）、Ｔｏｕｔ＝Ｍ×Ｖｄ×Ｃｍａｘ／Ｉ…（２）
により求めることができる。
【0062】
前記第１実施形態によれば、キャパシタ電圧の電圧測定（検出）系に、Ａ／Ｄコンバータやマイクロプロセッサ等により構成する高価な電圧測定手段に代えて、安価な比較器を用いるようにしたことにより、低コストの静電容量測定装置を提供することができる。
【0063】
次に、図４ないし図７を参照して、本発明の第２実施形態に係る静電容量測定装置１０Ｂについて説明する。この静電容量測定装置１０Ｂでは、キャパシタの端子間瞬時電圧Ｖが充電終結電圧Ｖｚに達する充電時間Ｔまで待つことなく、キャパシタＣｘに対する充電期間中においても、適宜レンジアップあるいはレンジダウン処理を行うことを可能にしている。
【0064】
充電期間中にレンジアップあるいはレンジダウン処理を実行するため、この静電容量測定装置１０Ｂは、先に説明した図１の第１実施形態に係る静電容量測定装置１０Ａが備える構成のほかに、キャパシタＣｘの端子間瞬時電圧Ｖを測定する電圧測定手段１６をさらに備えている。
【0065】
この第２実施形態において、電圧測定手段１６には、増幅器１６ａと、Ａ／Ｄ変換器１６ｂと、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）１６ｃとが存在する。電圧測定手段１６は、キャパシタＣｘの端子間瞬時電圧Ｖを増幅器１６ａにて所定に増幅（この例では増幅率１）し、Ａ／Ｄ変換器１６ｂでデジタル値に変換したのち、ＤＳＰ１６ｃに入力する。
【0066】
この第２実施形態において、ＤＳＰ１６ｃは、１ｍｓのサンプリング間隔でキャパシタＣｘの端子間瞬時電圧Ｖをサンプリングし、１００ｍｓを１区間として、１００ｍｓが経過した時点で、１００個のキャパシタＣｘの端子間瞬時電圧Ｖから区間平均電圧ＶＡｎ（＝ΣＶ／１００）を算出し、この区間平均電圧ＶＡｎと、必要であれば、その算出基礎としての個々のキャパシタＣｘの端子間瞬時電圧Ｖとを制御手段１１に出力する。
【0067】
サンプリング間隔や１区間の単位時間等は任意に設定してよく、例えば、１区間の単位時間を前記と同じく１００ｍｓとし、これに対して、キャパシタＣｘの端子間瞬時電圧Ｖのサンプリング間隔を１００μｓとして、１区間内で１０００個のキャパシタＣｘの端子間瞬時電圧Ｖをサンプリングするようにしてもよい。
【0068】
この実施形態では、Ａ／Ｄ変換器１６ｂにサンプリングＡＤＣを用いているが、別の実施形態として、Ａ／Ｄ変換器自体が平均値を出力する例えば２重積分型ＡＤ変換器を利用することもできる。また、区間平均電圧ＶＡｎを制御手段１１側で算出するようにしてもよく、このような場合には、ＤＳＰ１６ｃを省略することができる。
【0070】
まず、制御手段１１は、ステップＳＴ２０１において、前記第１実施形態でのステップＳＴ１０１と同じく、初期設定として、定電流源１２のレンジを最小レンジ（キャパシタＣｘに印加される電流値が最も小さくなるレンジ）に設定する。また、放電検出用比較器１４に放電規定電圧Ｖｚを０Ｖとして設定するとともに、充電検出用比較器１５が充電の終結を検出するための所定の充電終結電圧Ｖｄを設定する。
【0071】
そして、定電流源１２をオフ、放電手段１３をオンとし、スイッチＳＷをオンにして放電を開始し、キャパシタＣｘを放電手段１３により定電流（好ましくは許容最大電流）で放電し、次のステップＳＴ２０２で、キャパシタＣｘの端子間瞬時電圧Ｖが実質的に放電規定電圧Ｖｚの０Ｖになるまで待つ。
【0072】
放電が完了して、キャパシタＣｘの端子間瞬時電圧Ｖが実質的に放電規定電圧Ｖｚになると、放電検出用検出器１４の出力がＯＮになり、制御手段１１と放電手段１３とに放電終結信号を出力するが、前記第１実施形態でのステップＳＴ１０３と同じく、ステップＳＴ２０３で、キャパシタＣｘの端子間瞬時電圧波形、放電電流、放電終結信号が安定するまでの時間として、ｓ０時間（安定化時間）待つ。このｓ０時間は、約１ｍｓ〜２００ｍｓ程度であってよい。
【0073】
なお、電圧測定手段１６がフリーランの状態で、一定時間間隔（この例では１００ｍｓ）で区間平均電圧ＶＡｎを出力している場合には、制御手段１１は、ｓ０時間内に電圧測定手段１６が出力する区間平均電圧ＶＡｎは読み捨てる。電圧測定手段１６がフリーランでない場合も同様に、ｓ０時間内に電圧測定手段１６が出力する区間平均電圧ＶＡｎは読み捨てる。
【0074】
制御手段１１は、ｓ０時間経過直後、ステップＳＴ２０４で、一定の単位時間（充電区間）Δｔの時系列順を表す変数ｎを０に設定（ｎ＝０）し、また、タイマ取得フラグをクリアするとともに、タイマ１１ｃをスタートして、定電流源１２よりキャパシタＣｘに対する充電を開始する。
【0075】
このとき、制御手段１１は、図７（ａ）に示す充電割込ルーチンを実行して、タイマ１１ｃから充電開始時のカウント値を得て、充電開始時点（時刻）ｔｓとしてメモリ１１ａに記憶する。
【0076】
また、ステップＳＴ２０４での充電開始と同時に、ステップＳＴ２０５で、キャパシタＣｘの端子間瞬時電圧波形、充電電流および電圧測定手段１６の波形が安定するまでの時間として、ｓ１時間（第２安定化時間）待つ。
【0077】
この第２安定化時間としてのｓ１時間（待ち時間）は、制御手段１１から送信する指令信号および電圧測定手段１６が出力する測定値信号の伝達遅延時間マージン（約０．０ｍｓ〜１０ｍｓ程度）や前回の測定値出力信号受信時からの経過時間等を考慮して、約０．１ｍｓ〜１００ｍｓ程度として設定してある。
【0078】
なお、電圧測定手段１６がフリーランの状態で、一定時間間隔（この例では１００ｍｓ）で区間平均電圧ＶＡｎを出力している場合には、制御手段１１は、ｓ１時間内に電圧測定手段１６が出力する区間平均電圧ＶＡｎは読み捨てる。電圧測定手段１６がフリーランでない場合も同様に、ｓ１時間内に電圧測定手段１６が出力する区間平均電圧ＶＡｎは読み捨てる。
【0079】
制御手段１１は、ｓ１時間経過直後、ステップＳＴ２０６において、一定の単位区間Δｔごとに、その区間終了時点でＤＳＰ１６ｃより、キャパシタＣｘの端子間瞬時電圧Ｖの区間平均電圧ＶＡｎの取得を開始する。
【0080】
前記したように、この実施形態において、一定の単位区間Δｔは１００ｍｓであり、その間、キャパシタＣｘの端子間瞬時電圧Ｖは直線的に上昇する。
【0081】
キャパシタＣｘの端子間瞬時電圧Ｖのサンプリング間隔が１ｍｓであるとして、電圧測定測定手段１６は、一定の単位区間Δｔの１００ｍｓの間にサンプリングしたキャパシタＣｘの端子間瞬時電圧Ｖの総和（１００個の総和ΣＶ）をサンプリング個数（１００個）で割った値に、好ましくは電圧値への単位変換係数を掛けた値を区間平均電圧ＶＡｎとして制御手段１１に出力する。このとき、必要であれば、サンプリングした個々のキャパシタＣｘの端子間瞬時電圧Ｖを制御手段１１に出力する。
【0082】
なお、キャパシタＣｘの端子間瞬時電圧Ｖのサンプリングデータ番号が０番から始まるとして、最初の区間内には「０から９９」番目、次の区間内には「１００から１９９」番目、その次の区間内には「２００から２９９」番目、以後同様として、区間最初のデータまたは最後のデータが隣接する区間に重複して存在しないように、電圧測定手段１６には、各区間内に１００個のサンプリングデータが存在する。
【0083】
この第２実施形態においても、制御手段１１には、先の第１実施形態で説明した所定のタイムアウト時間Ｔｏｕｔがあらかじめ設定してあり、制御手段１１は、前記ステップＳＴ２０６に続くステップＳＴ２０７において、タイムアウト時間Ｔｏｕｔ以内かどうかを判定する。
【0084】
ステップＳＴ２０７での判定において、キャパシタＣＸの端子間瞬時電圧Ｖが充電終結電圧Ｖｄに達する前にタイムアウト時間Ｔｏｕｔが経過してＮＯ判定である場合には、ステップＳＴ２０７ａに移行し、充電手段１２による充電を中止して、放電手段１３によりキャパシタＣｘを放電し、充電電流を増加させるレンジアップ処理を行うとともに、表示部１１ｂに測定範囲外であることを表示してステップＳＴ２０２に戻る。
【0085】
これに対して、ステップＳＴ２０７での判定において、タイムアウト時間Ｔｏｕｔが経過していないＹＥＳ判定の場合には、制御手段１１は、次のステップＳＴ２０８で、新たな区間平均電圧ＶＡｎがあるかどうかを確認する。新たな区間平均電圧ＶＡｎがないＮＯ判定の場合には、ステップＳＴ２１６で、キャパシタＣｘの端子間瞬時電圧Ｖが充電終結電圧Ｖｄに達して充電終結時刻を取得済みかどうかを判定する。充電終結時刻を取得していないＮＯ判定の場合には、ステップＳＴ２０７に戻り、充電終結時刻を取得済み（ＹＥＳ）であれば、ステップＳＴ２１７に移行する。
【0086】
ステップＳＴ２０８での判定において、新たな区間平均電圧ＶＡｎがありのＹＥＳである場合には、ステップＳＴ２０９に移行し、制御手段１１は、ＤＳＰ１６ｃから区間平均電圧ＶＡｎを取得する。このとき、必要であれば、一定の単位区間Δｔ内でサンプリングした個々のキャパシタＣｘの端子間瞬時電圧Ｖも取得する。
【0087】
今回はｎ＝０であるから、制御手段１１がＤＳＰ１６ｃから取得する区間平均電圧ＶＡｎは、最初の区間Δｔ０における区間平均電圧ＶＡ０である。制御手段１１は、この最初の区間Δｔ０の区間平均電圧ＶＡ０をメモリ１１ａに記憶する。
【0088】
制御手段１１は、続くステップＳＴ２１０で、区間平均電圧ＶＡｎ（この場合ＶＡ０）またはキャパシタＣｘの端子間瞬時電圧Ｖが、あらかじめ設定してある測定範囲上限電圧ＶＵ（例えば１Ｖ）以下（充電電圧が上昇する場合において、ＶＡｎ≦ＶＵまたはＶ≦ＶＵ）かどうかを判定する。
【0089】
ステップＳＴ２１０の判定において、区間平均電圧ＶＡｎ（ＶＡ０）またはキャパシタＣｘの端子間瞬時電圧Ｖが測定範囲上限電圧ＶＵを超えており（充電電圧が上昇する場合において、ＶＡｎ＞ＶＵまたはＶ＞ＶＵ）ＮＯである場合、制御手段１１は、ステップＳＴ２１０ａに移行し、充電手段１２による充電を中止して、放電手段１３によりキャパシタＣｘを放電し、充電電流が減少するようにレンジダウン処理を行うとともに、表示部１１ｂに測定範囲外であることを表示してステップＳＴ２０２に戻る。
【0090】
これに対して、ステップＳＴ２１０の判定において、区間平均電圧ＶＡｎ（ＶＡ０）またはキャパシタＣｘの端子間瞬時電圧Ｖが測定範囲上限電圧ＶＵ以下で（充電電圧が上昇する場合において、ＶＡｎ≦ＶＵまたはＶ≦ＶＵ）ＹＥＳである場合には、制御手段１１は、次のステップＳＴ２１１し、ｎ＞０かどうかを判定する。今回の場合、先のステップＳＴ２０４においてｎ＝０に設定してあり、ｎ≦０であるので、ステップＳＴ２１５に移行する。
【0091】
制御手段１１は、ステップＳＴ２１５において、ｎ＝ｎ＋１として、変数ｎを１インクリメントして、ステップＳＴ２０７に戻り、タイムアウト時間Ｔｏｕｔが経過してなくＹＥＳである場合には、ステップＳＴ２０９に移行し、ｎ＝１の区間Δｔ１におけるの区間平均電圧ＶＡ１を取得してメモリ１１ａに格納する。このとき、必要であれば、キャパシタＣｘの端子間瞬時電圧Ｖをも取得してメモリ１１ａに格納する。
【0092】
そして、ステップＳＴ２１０で、ｎ＝１の区間Δｔ１以降の各区間時間についても、区間平均電圧ＶＡｎまたはキャパシタＣｘの端子間瞬時電圧Ｖが測定範囲上限電圧ＶＵ以下であるかどうかを判定し、ＶＡかつＶ≦ＶＵであれば、次のステップＳＴ２１１で、ｎ＞０かどうかを判定するが、ｎ＝１でｎ＞０あるため、次のステップＳＴ２１２に進む。
【0093】
制御手段１１は、ステップＳＴ２１２において、ｎ（ｎ≧１）区間目の区間平均電圧ＶＡｎと、最初の区間の区間平均電圧ＶＡ０との電圧差ＶＤ（ｎ）が、第１のレンジ許容電圧差としてあらかじめ設定してあるレンジダウン規定電圧Ｖｄｏｗｎのｎ倍（ｎは前記ｎ区間目の変数ｎと同値）の値Ｖｄｏｗｎ（ｎ）以下であるかどうか、あるいは、ｎ区間目の隣接する２区間の区間平均電圧ＶＡｎの電圧差ＶＤ（＝ＶＡｎ−ＶＡｎ−１：今回の場合、ＶＡ１−ＶＡ０）が、レンジダウン規定電圧Ｖｄｏｗｎ以下であるかどうか、のいずれか一方の判定を選択して実行する。この選択は、各測定レンジにおける測定レンジのアップダウン感度やノイズ電圧の状況等に応じて行う。
【0094】
この実施形態において、レンジダウン規定電圧Ｖｄｏｗｎは、測定レンジの最小容量をＣｍｉｎ，定電流をＩ，一定の単位時間をΔｔ，所定のマージンをＪ（約１．１）として次の式（３）、Ｖｄｏｗｎ＝Ｊ×Ｉ×Δｔ／Ｃｍｉｎ…（３）
により求まる。なお、このレンジダウン規定電圧の整数倍の値であるＶｄｏｗｎ（ｎ）は、ｎ区間目の変数をｎとして、Ｖｄｏｗｎ×ｎにより求まる。
【0095】
ステップＳＴ２１２の判定において、ｎ（ｎ≧１）区間目の区間平均電圧ＶＡｎと、最初の第１区間の区間平均電圧ＶＡ０との電圧差ＶＤ（ｎ）が、Ｖｄｏｗｎ（ｎ）を超え（充電電圧が上昇する場合において、ＶＤ（ｎ）＞Ｖｄｏｗｎ（ｎ））、あるいは、ｎ区間目の隣接する２区間の区間平均電圧ＶＡｎの電圧差ＶＤが、Ｖｄｏｗｎを超え（充電電圧が上昇する場合において、ＶＤ＞Ｖｄｏｗｎ）てＮＯである場合には、制御手段１１は、ステップＳＴ２１０ａに移行し、充電手段１２による充電を中止して、放電手段１３によりキャパシタＣｘを放電し、充電電流が減少するようにレンジダウン処理を行うとともに、表示部１１ｂに測定範囲外であることを表示してステップＳＴ２０２に戻る。
【0096】
なお、ステップＳＴ２１２からステップＳＴ２１０ａに移行して測定レンジのダウン処理を実行する場合、制御手段１１は、ｎ区間目と最初の区間の区間平均電圧の電圧差ＶＤ（ｎ）の値が、比較値であるＶｄｏｗｎ（ｎ）の１０倍を超える場合には、測定レンジを２レンジ分ダウンしてもよいし、また、１００場合を超える場合には、測定レンジを３レンジ分ダウンしてもよい。
【0097】
同様に、制御手段１１は、隣接する２区間の区間平均電圧の電圧差ＶＤの値が、比較値であるＶｄｏｗｎの１０倍を超える場合には、測定レンジを２レンジ分ダウンしてもよいし、また、１００場合を超える場合には、測定レンジを３レンジ分ダウンしてもよい。
【0098】
これに対して、ステップＳＴ２１２での判定において、ｎ区間目の区間平均電圧ＶＡｎと、最初の区間の区間平均電圧ＶＡ０との電圧差ＶＤ（ｎ）が、Ｖｄｏｗｎ（ｎ）以下（充電電圧が上昇する場合において、ＶＤ（ｎ）≦Ｖｄｏｗｎ（ｎ））、あるいは、ｎ区間目の隣接する２区間の区間平均電圧ＶＡｎの電圧差ＶＤが、Ｖｄｏｗｎ以下である（充電電圧が上昇する場合において、ＶＤ≦Ｖｄｏｗｎ）ＹＥＳの場合には、ステップＳＴ２１３に移行する。
【0099】
制御手段１１は、ステップＳＴ２１３において、ｎ区間目の区間平均電圧ＶＡｎと、最初の区間の区間平均電圧ＶＡ０との電圧差ＶＤ（ｎ）が、第２のレンジ許容電圧差としてあらかじめ設定してあるレンジアップ規定電圧Ｖｕｐのｎ倍（ｎは前記ｎ区間目の変数ｎと同値）の値Ｖｕｐ（ｎ）以上であるかどうか、あるいは、ｎ区間目の隣接する２区間の区間平均電圧ＶＡｎの電圧差ＶＤ（＝ＶＡｎ−ＶＡｎ−１）が、レンジアップ規定電圧Ｖｕｐ以上であるかどうか、のいずれか一方の判定を選択して実行する。
【0100】
制御手段１１が行うＶｕｐに関する選択は、各測定レンジおよび最大の容量を測定する測定レンジにおける電圧測定手段１６の最小分解能やノイズ電圧の状況等に応じて行う。また、すでに最大測定レンジである場合、制御手段１１は、電圧測定手段１６の最小分解能やノイズ電圧の状況によっては、複数のｎ区間のうちの最初の数区間は測定レンジのレンジアップ処理を見合わせてもよく、Ｖｕｐの設定自体も、他の測定レンジでのＶｕｐに比べて小さな値としてもよい。また、最大測定レンジでない場合でも、電圧測定手段１６の最小分解能やノイズ電圧の状況によっては、複数のｎ区間のうちの最初の数区間は測定レンジのレンジアップ処理を見合わせてもよい。
【0101】
この実施形態において、レンジアップ規定電圧Ｖｕｐは、測定レンジの最大容量をＣｍａｘ，定電流をＩ，区間の単位時間をΔｔ，所定のマージンをＬ（約１．０）として次の式（４）、Ｖｕｐ＝Ｌ×Ｉ×Δｔ／Ｃｍａｘ…（４）
により求まる。なお、このレンジアップ規定電圧の整数倍の値であるＶｕｐ（ｎ）についても、前記と同様に、ｎ区間目の変数をｎとして、Ｖｕｐ×ｎにより求まる。
【0102】
ステップＳＴ２１３での判定において、区間平均電圧ＶＡｎと、最初の区間の区間平均電圧ＶＡ０との電圧差ＶＤ（ｎ）が、レンジアップ規定電圧Ｖｕｐのｎ倍の値Ｖｕｐ（ｎ）未満（充電電圧が上昇する場合において、ＶＤ（ｎ）＜Ｖｕｐ（ｎ））である場合、あるいは、ｎ区間目の隣接する２区間の区間平均電圧ＶＡｎの電圧差ＶＤが、レンジアップ規定電圧Ｖｕｐ未満（充電電圧が上昇する場合において、ＶＤ＜Ｖｕｐ）であるＮＯ判定の場合には、ステップＳＴ２１３ａに移行する。
【0103】
ステップＳＴ２１３ａにおいて、制御手段１１は、充電手段１２による充電を中止して、放電手段１３によりキャパシタＣｘを放電し、充電電流を増加させるレンジアップ処理を行うとともに、表示部１１ｂに測定範囲外であることを表示してステップＳＴ２０２に戻る。
【0104】
なお、測定レンジをレンジアップするにあたって、レンジアップ規定電圧のｎ倍の値Ｖｕｐ（ｎ）が、比較値としてのｎ区間目と最初の第１区間の区間平均電圧の電圧差ＶＤ（ｎ）の１０倍を超える場合には、測定レンジを２レンジ分アップしてもよいし、また、１００場合を超える場合には、測定レンジを３レンジ分アップしてもよい。
【0105】
同様に、レンジアップ規定電圧の値Ｖｕｐが、比較値としての隣接する２区間の区間平均電圧の電圧差ＶＤの１０倍を超える場合には、測定レンジを２レンジ分アップしてもよいし、また、１００倍を超える場合には、測定レンジを３レンジ分アップしてもよい。
【0106】
前記ステップＳＴ２１３の判定において、すでに最大レンジになっている場合には、レンジアップは実施せず、測定範囲外表示として、表示部１１ｂに例えば「９９９９」等と表示する。この表示桁数は任意に決めてよい。また、表示内容も数字以外の例えば「ＸＸＸＸ」等の別の態様としてもよい。
【0107】
これに対し、ステップＳＴ２１３での判定において、区間平均電圧ＶＡｎと、最初の区間の区間平均電圧ＶＡ０との電圧差ＶＤ（ｎ）が、Ｖｕｐ（ｎ）以上（充電電圧が上昇する場合において、ＶＤ（ｎ）≧Ｖｕｐ（ｎ））である場合、あるいは、ｎ区間目の隣接する２区間の区間平均電圧ＶＡｎの電圧差ＶＤが、Ｖｕｐ以上（充電電圧が上昇する場合において、ＶＤ≧Ｖｕｐ）である場合には、ステップＳＴ２１４に移行して、ｎが規定回数に達しているかどうかを判定する。
【0108】
ステップＳＴ２１４での判定において、ｎが規定回数に達しているＮＯの場合には、ステップＳＴ２１３ａに移行し、充電手段１２による充電を中止して、放電手段１３によりキャパシタＣｘを放電し、充電電流を増加させるレンジアップ処理を行うとともに、表示部１１ｂに測定範囲外であることを表示してステップＳＴ２０２に戻る。
【0109】
これに対して、ステップＳＴ２１４での判定がＹＥＳで、ｎが規定回数に達していない規定回数以下の場合には、ステップＳＴ２１５に移行し、ｎ＝ｎ＋１として、変数ｎを１インクリメントして、ステップＳＴ２０７に戻る。
【0110】
そして、ステップＳＴ２０７での判定がＹＥＳ、また、ステップＳＴ２０８での判定がＹＥＳの場合には、ステップＳＴ２０９〜ＳＴ２１５を繰り返し、その間、ステップＳＴ２１０，ＳＴ２１２，ＳＴ２１３の各判定ステップでＮＯ判定が出された場合には、前記したように、キャパシタＣｘの充電を中止し、キャパシタＣｘの放電を開始し、レンジアップあるいはレンジダウンの処理を行って、ステップＳＴ２０２に戻り、再度、キャパシタＣｘへの充電（容量測定）を開始する。
【0111】
これに対して、ステップＳＴ２０８での判定がＮＯで、新たな区間平均電圧ＶＡｎがない場合には、ステップＳＴ２１６で、キャパシタＣｘの端子間瞬時電圧Ｖが充電終結電圧Ｖｄに達して、充電終結時刻を取得できる状態かどうかを判定する。キャパシタＣｘの端子間瞬時電圧Ｖが充電終結電圧Ｖｄを超えると、充電検出用比較器１５の信号出力がＯＮになる。
【0112】
これにより、制御手段は、図７（ｂ）の割込ルーチンを実行し、充電終結時刻を取得してタイマ取得フラグをセットする。なお、ステップＳＴ２１６において、タイマ取得フラグがセットしていない状態であれば、ステップＳＴ２０７に戻り、ステップＳＴ２１６において、タイマ取得フラグがセットしてある状態であれば、制御手段１１は、ステップＳＴ２１７に移行し、図７（ｂ）の割込ルーチンで取得したタイマ１１ｃから充電終結時のカウント値を得て、充電終結時点ｔｅとしてメモリ１１ａに記憶するとともに、定電流源１２をオフにして充電を終了する。また、タイマ取得フラグをクリアする。
【0113】
ステップＳＴ２１７以後、制御手段１１は、前記第１実施形態でのステップＳＴ１０７〜ＳＴ１１２（ＳＴ１０８ａ，ＳＴ１０９ａを含めて）と同じステップを辿る。
【0114】
すなわち、ステップＳＴ２１７において、放電手段１３をオンにして放電を開始するとともに、メモリ１１ｃに記憶した充電開始時点ｔｓと充電終結時点ｔｅとから充電時間Ｔを求め、キャパシタＣｘの静電容量Ｃを次の式（１）、Ｃ＝Ｉ×Ｔ／Ｖｄ…（１）
により算出する。
【0115】
そして、ステップＳＴ２１８で、静電容量Ｃがレンジ下限容量以上であるかどうかを判定し、静電容量Ｃがレンジ下限容量以上のＹＥＳであれば、ステップＳＴ２１９に移行し、今度は静電容量Ｃがレンジ上限容量以下であるどうかを判定する。
【0116】
ステップＳＴ２１９での判定において、静電容量Ｃがレンジ上限容量以下のＹＥＳであれば、ステップＳＴ２２０に移行し、表示部１１ｂに前記ステップＳＴ２１７で式（１）により算出した静電容量Ｃを表示し、ステップＳＴ２２１で、測定終了かどうかを判定する。
【0117】
ステップＳＴ２２１での判定が測定終了であれば、ステップＳＴ２２２で、ステップＳＴ２１７で開始した放電が終結するのを待って終了処理を実行する。測定終了でなければ、ステップＳＴ２０２に戻り、同じキャパシタＣｘについて、再度容量測定を行う。
【0118】
なお、前記ステップＳＴ２１８での判定結果がＮＯで、キャパシタＣｘの静電容量Ｃがレンジ下限容量未満でレンジ範囲外の場合には、ステップＳＴ２１８ａに移行し、表示部１１ｂに測定範囲外であることを表示し、充電電流（定電流）が減少するようにレンジダウン処理を実行したうえで、ステップＳＴ２０２に戻り、同じキャパシタＣｘについて、再度容量測定を行う。
【0119】
このレンジダウン処理を行う際、キャパシタＣｘの静電容量Ｃがレンジ容量の下限に対して１／１０以下である場合には、レンジを２レンジ同時に下げてもよい。
【0120】
また、前記ステップＳＴ２１９での判定結果がＮＯで、キャパシタＣｘの静電容量Ｃがレンジ上限容量を超えてレンジ範囲外の場合には、ステップＳＴ２１９ａに移行し、表示部１１ｂに測定範囲外であることを表示し、充電電流（定電流）が増加するようにレンジアップ処理を実行したうえで、ステップＳＴ２０２に戻り、同じキャパシタＣｘについて、再度容量測定を行う。
【0121】
前記第２実施形態によれば、最初に設定した初期の電流レンジが適切でない場合、キャパシタＣｘの端子間瞬時電圧Ｖが充電終結電圧Ｖｄに達する充電時間Ｔまで待つことなく、適宜レンジアップもしくはレンジダウン処理して、最適な電流レンジに設定することができ、キャパシタＣｘの静電容量Ｃの計算後に用意してある前記ステップＳＴ２１８ａ，ＳＴ２１９ａのレンジ修正ステップをほとんど行うことがなくなり、結果的に測定時間を短縮することが可能となる。
【0122】
また、前記第２実施形態によれば、前記ステップＳＴ２０９で取得される区間平均電圧ＶＡｎからも、キャパシタＣｘの静電容量Ｃを求めることもできる。
【0123】
すなわち、図５に示すように、キャパシタＣｘを所定の電圧にまで放電させ、好ましくは前記第１，第２の安定化時間ｓ０，ｓ１を経過した後、キャパシタＣｘに対して一定の単位時間Δｔを１区間として、複数のｎ区間（ｎは０を含む順序を表す正の整数）にわたって、定電流ＩでキャパシタＣｘを連続的に充電し、各区間ごとに、その区間内で所定の時間間隔でサンプリングされた所定個数のキャパシタの端子間瞬時電圧Ｖから区間平均電圧ＶＡｎを取得し、最初の１区間（ｎ＝０区間）の区間平均電圧をＶＡ０、ｎ区間目の区間平均電圧をＶＡｎとして、キャパシタＣｘの静電容量Ｃを次の式（５）、Ｃ＝（Ｉ×ｎ×Δｔ）／（ＶＡｎ−ＶＡ０）…（５）
により求めることができ、この式（５）による静電容量Ｃを例えば参考値として、前記式（１）による静電容量Ｃとともに表示部１１ｂに併せて表示することもできる。
【0124】
なお、制御手段１１に、定電流の値Ｉを電流補正式Ｉ＝ｄ×Ｉにより補正し、サンプリングした前記区間平均電圧ＶＡｎまたはキャパシタＣｘの端子間瞬時電圧Ｖを電圧補正式Ｖ＝ｅ×Ｖ＋ｆにより補正し、キャパシタＣｘの静電容量Ｃを静電容量補正式Ｃ＝ｇ×Ｃ＋ｈにより補正する補正パラメータｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈを設定し、測定レンジの整合性を判定する際またはキャパシタＣｘの静電容量Ｃを求める際に、前記補正電流式、前記電圧補正式および前記静電容量補正式による補正計算を１回以上行うようにすることが好ましい。これらの補正計算を電圧測定手段１６で実施してもよい。
【0125】
制御手段１１は、前記補正電流式、前記電圧補正式および前記静電容量補正式に対する補正パラメータｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈを、それぞれ複数個設定し、定電流の値ＩサンプリングしたキャパシタＣｘの端子間瞬時電圧Ｖ、キャパシタＣｘの静電容量Ｃの大きさ等に応じた適正な補正パラメータを使い分けるようにしてもよい。また、補正したキャパシタＣｘの静電容量Ｃに対して、再度補正をかけてもよい。これらの補正パラメータは、図示しない操作キーまたは外部機器により通信インタフェースを介して設定することができる。
【0126】
また、キャパシタＣｘの静電容量Ｃの別の算出方法として、電圧測定手段１６の最小分解能が大きい場合や、ノイズがある場合のことを考慮して、最初の第１区間Δｔ０〜第ｎ区間Δｔｎまでを前半と後半とに２分し、前半の区間平均電圧ＶＡｎまたは前半でサンプリングしたキャパシタＣｘの瞬時電圧Ｖの平均をＶａ，前半のサンプリング時刻の平均をｔａとし、後半の区間平均電圧ＶＡｎまたは後半でサンプリングしたキャパシタＣｘの瞬時電圧Ｖの平均をＶｂ，後半のサンプリング時刻の平均をｔｂとして、キャパシタＣｘの静電容量Ｃを前記式（１）に代えて次の式（６）、Ｃ＝Ｉ×（ｔｂ−ｔａ）／（Ｖｂ−Ｖａ）…（６）
により求めてもよい。
【0127】
例として、ｎ＝０〜４の５区間の場合、ｔａ−ｔｂ＝２．５Δｔで、キャパシタＣｘの静電容量Ｃは、Ｃ＝Ｉ×２．５Δｔ／｛（ＶＡ４＋ＶＡ３＋ＶＡ２）／３−（ＶＡ１＋ＶＡ０）／２}
または
Ｃ＝Ｉ×２．５Δｔ／｛（ＶＡ４＋ＶＡ３＋ＶＡ２＋ＶＡ１）／４−（ＶＡ０）}
により求められる。
【0128】
また、さらに別のキャパシタＣｘの静電容量Ｃの算出方法として、最初の第１区間Δｔ０〜第ｎ区間Δｔｎまでを前半と後半とに２分し、前半の区間での電圧データ数をａ、前半の区間平均電圧ＶＡｎもしくは前半の区間内でサンプリングされたキャパシタＣｘの瞬時電圧Ｖの総和をΣＶＡａ、後半の区間での電圧データ数をｂ、後半の区間平均電圧ＶＡｎもしくは後半の区間内でサンプリングされたキャパシタＣｘの瞬時電圧Ｖの総和をΣＶＡｂ、区間平均電圧ＶＡｎもしくは瞬時電圧Ｖを取得するサンプリング間隔をΔｔとして、キャパシタＣｘの静電容量Ｃを前記式（１）に代えて次の式（７）、Ｃ＝Ｉ×０．５×（ａ＋ｂ）×Δｔ／（（ΣＶＡｂ）／ｂ−（ΣＶＡａ）／ａ）
＝Ｉ×０．５×ａ×ｂ×（ａ＋ｂ）×Δｔ／（ａ×（ΣＶＡｂ）−ｂ×（ΣＶＡａ））
…（７）
により求めることもできる。
【0129】
これらの別のキャパシタＣｘの静電容量Ｃの算出方法を採用するにあたっては、制御手段１１の演算性能や、最小の区間数が２区間であることを踏まえて、前記式（６）と式（７）のいずれかの方法を選択することになるが、前半と後半に２分する場合、区間平均電圧ＶＡｎや端子間瞬時電圧Ｖの最小分解能が大きい場合には、相対的に前半区間を短く後半区間を長くして、キャパシタＣｘの静電容量Ｃの計算桁数を多くし、ノイズが多い場合は、前半区間と後半区間をほぼ同じ時間間隔とすることが好ましい。
【0130】
このように、前記第２実施形態によれば、前記種々の計算式（５），（６），（７）により求められるキャパシタＣｘの静電容量Ｃを、式（１）により求められるキャパシタＣｘの静電容量Ｃとともに表示部１１ｂに併せて表示することができ、測定の確度をより高めることができる。
【0131】
以上説明したように、本発明によれば、キャパシタの電圧測定系の構成を簡素化して、低コスト化を実現できるとともに、充電途中でレンジ切り替えおよび放電開始の判定を追加的に行うようにしたことにより、高速な静電容量測定装置を提供することができる。
【符号の説明】
【0132】
１１ 制御手段１１ａ メモリ
１１ｂ 表示部
１１ｃ タイマ
１２ 定電流源
１３ 放電手段
１４ 放電検出用比較器
１５ 充電検出用比較器
１６ 電圧測定手段
１６ａ 増幅器
１６ｂ Ａ／Ｄ変換器
１６ｃ ＤＳＰ
Ｃｘ 被測定キャパシタ