特許 5780875 抵抗体の等価回路パラメータ測定装置および抵抗体の等価回路パラメータ測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5780875

(24)【登録日】2015年7月24日

(45)【発行日】2015年9月16日

(54)【発明の名称】抵抗体の等価回路パラメータ測定装置および抵抗体の等価回路パラメータ測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 27/02 20060101AFI20150827BHJP

【ＦＩ】

   G01R27/02 A

【請求項の数】6

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2011-171447(P2011-171447)

(22)【出願日】2011年8月5日

(65)【公開番号】特開2013-36790(P2013-36790A)

(43)【公開日】2013年2月21日

【審査請求日】2014年7月18日

(73)【特許権者】

【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】100104787

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 伸司

(72)【発明者】

【氏名】田中 秀明

(72)【発明者】

【氏名】春原 雅志

(72)【発明者】

【氏名】山口 力

【審査官】 深田 高義

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−０７１７２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３１２１８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６３２１１６９（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特開２００５−０６２０４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３１７４９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１１５６４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１１８２３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２４９７４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ ２７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

抵抗およびコイルからなる直列回路に、コンデンサが並列に接続された等価回路で表される抵抗体についての前記抵抗、前記コイルおよび前記コンデンサの各パラメータ値Ｒｖ，Ｌｖ，Ｃｖを測定する抵抗体の等価回路パラメータ測定装置であって、
前記抵抗体についての既知の共振周波数を含む周波数帯域におけるインピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性を取得するＺθ周波数特性取得処理と、
取得した前記各周波数特性に基づいて、前記抵抗体のレジスタンスｒについての前記周波数帯域における周波数特性を算出すると共に、前記レジスタンスｒが最大となる並列共振周波数ｆｐおよび当該レジスタンスｒの最大値ｒ_ｍａｘを検出するｒ周波数特性測定処理と、
前記並列共振周波数ｆｐについての象限周波数ｆ１，ｆ２を検出すると共に、当該検出した象限周波数ｆ１，ｆ２および当該並列共振周波数ｆｐに基づいて前記等価回路のＱを算出するＱ算出処理と、
前記最大値ｒ_ｍａｘ、前記並列共振周波数ｆｐおよび前記Ｑに基づいて、前記パラメータ値Ｃｖ（＝Ｑ／（２×π×ｆｐ×ｒ_ｍａｘ））を算出するＣ算出処理と、
算出した前記パラメータ値Ｃｖ、前記Ｑおよび前記並列共振周波数ｆｐに基づいて、前記パラメータ値Ｌｖ（＝２×Ｑ^２／｛（２×π×ｆｐ）^２×Ｃｖ×（２×Ｑ^２−１）｝）を算出するＬ算出処理と、
前記周波数帯域における前記並列共振周波数ｆｐから十分に離れた低域側の周波数ｆ_Ｌでの前記インピーダンスＺおよび位相θに基づいて、当該周波数ｆ_ＬでのコンダクタンスＧ_ＬおよびサセプタンスＢ_Ｌを算出するＧＢ算出処理と、
前記各パラメータ値Ｃｖ，Ｌｖ、前記周波数ｆ_Ｌ、前記コンダクタンスＧ_Ｌおよび前記サセプタンスＢ_Ｌに基づいて、前記パラメータ値Ｒｖ（＝２×π×ｆ_Ｌ×Ｇ_Ｌ×Ｌｖ／（２×π×ｆ_Ｌ×Ｃｖ−Ｂ_Ｌ））を算出するＲ算出処理とを実行する処理部を備えている抵抗体の等価回路パラメータ測定装置。

【請求項2】

コンデンサおよび抵抗からなる並列回路に、コイルが直列に接続された等価回路で表される抵抗体についての前記コンデンサ、前記抵抗および前記コイルの各パラメータ値Ｃｖ，Ｒｖ，Ｌｖを測定する抵抗体の等価回路パラメータ測定装置であって、
前記抵抗体についての既知の共振周波数を含む周波数帯域におけるインピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性を取得するＺθ周波数特性取得処理と、
取得した前記各周波数特性に基づいて、前記抵抗体のコンダクタンスＧについての前記周波数帯域における周波数特性を算出すると共に、当該コンダクタンスＧが最大となる直列共振周波数ｆｓおよび当該コンダクタンスＧの最大値Ｇ_ｍａｘを検出するＧ周波数特性測定処理と、
前記直列共振周波数ｆｓについての象限周波数ｆ１，ｆ２を検出すると共に、当該検出した象限周波数ｆ１，ｆ２および当該直列共振周波数ｆｓに基づいて前記等価回路のＱを算出するＱ算出処理と、
前記最大値Ｇ_ｍａｘ、前記直列共振周波数ｆｓおよび前記Ｑに基づいて、前記パラメータ値Ｌｖ（＝Ｑ／（２×π×ｆｓ×Ｇ_ｍａｘ））を算出するＬ算出処理と、
算出した前記パラメータ値Ｌｖ、前記Ｑおよび前記直列共振周波数ｆｓに基づいて、前記パラメータ値Ｃｖ（＝２×Ｑ^２／｛（２×π×ｆｓ）^２×Ｌｖ×（２×Ｑ^２−１）｝）を算出するＣ算出処理と、
前記周波数帯域における前記直列共振周波数ｆｓから十分に離れた低域側の周波数ｆ_Ｌでの前記インピーダンスＺおよび位相θに基づいて、当該周波数ｆ_Ｌでのレジスタンスｒ_ＬおよびリアクタンスＸ_Ｌを算出するｒＸ算出処理と、
前記各パラメータ値Ｃｖ，Ｌｖ、前記周波数ｆ_Ｌ、並びに算出した前記レジスタンスｒ_Ｌおよび前記リアクタンスＸ_Ｌに基づいて、前記パラメータ値Ｒｖ（＝（２×π×ｆ_Ｌ×Ｌｖ−Ｘ_Ｌ）／（２×π×ｆ_Ｌ×ｒ_Ｌ×Ｃｖ））を算出するＲ算出処理とを実行する処理部を備えている抵抗体の等価回路パラメータ測定装置。

【請求項3】

前記処理部は、前記Ｚθ周波数特性取得処理において、前記インピーダンスＺおよび前記位相θの前記各周波数特性として、前記象限周波数ｆ１を下限周波数とし、前記象限周波数ｆ２を上限周波数とする周波数帯域を主たる帯域として含む周波数帯域における前記インピーダンスＺおよび前記位相θの各周波数特性、並びに前記周波数ｆ_ＬでのインピーダンスＺおよび位相θを取得する請求項１または２記載の抵抗体の等価回路パラメータ測定装置。

【請求項4】

抵抗およびコイルからなる直列回路に、コンデンサが並列に接続された等価回路で表される抵抗体についての前記抵抗、前記コイルおよび前記コンデンサの各パラメータ値Ｒｖ，Ｌｖ，Ｃｖを測定する抵抗体の等価回路パラメータ測定方法であって、
前記抵抗体についての既知の共振周波数を含む周波数帯域におけるインピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性を取得するＺθ周波数特性取得処理と、
取得した前記各周波数特性に基づいて、前記抵抗体のレジスタンスｒについての前記周波数帯域における周波数特性を算出すると共に、前記レジスタンスｒが最大となる並列共振周波数ｆｐおよび当該レジスタンスｒの最大値ｒ_ｍａｘを検出するｒ周波数特性測定処理と、
前記並列共振周波数ｆｐについての象限周波数ｆ１，ｆ２を検出すると共に、当該検出した象限周波数ｆ１，ｆ２および当該並列共振周波数ｆｐに基づいて前記等価回路のＱを算出するＱ算出処理と、
前記最大値ｒ_ｍａｘ、前記並列共振周波数ｆｐおよび前記Ｑに基づいて、前記パラメータ値Ｃｖ（＝Ｑ／（２×π×ｆｐ×ｒ_ｍａｘ））を算出するＣ算出処理と、
算出した前記パラメータ値Ｃｖ、前記Ｑおよび前記並列共振周波数ｆｐに基づいて、前記パラメータ値Ｌｖ（＝２×Ｑ^２／｛（２×π×ｆｐ）^２×Ｃｖ×（２×Ｑ^２−１）｝）を算出するＬ算出処理と、
前記周波数帯域における前記並列共振周波数ｆｐから十分に離れた低域側の周波数ｆ_Ｌでの前記インピーダンスＺおよび位相θに基づいて、当該周波数ｆ_ＬでのコンダクタンスＧ_ＬおよびサセプタンスＢ_Ｌを算出するＧＢ算出処理と、
前記各パラメータ値Ｃｖ，Ｌｖ、前記周波数ｆ_Ｌ、前記コンダクタンスＧ_Ｌおよび前記サセプタンスＢ_Ｌに基づいて、前記パラメータ値Ｒｖ（＝２×π×ｆ_Ｌ×Ｇ_Ｌ×Ｌｖ／（２×π×ｆ_Ｌ×Ｃｖ−Ｂ_Ｌ））を算出するＲ算出処理とを実行する抵抗体の等価回路パラメータ測定方法。

【請求項5】

コンデンサおよび抵抗からなる並列回路に、コイルが直列に接続された等価回路で表される抵抗体についての前記コンデンサ、前記抵抗および前記コイルの各パラメータ値Ｃｖ，Ｒｖ，Ｌｖを測定する抵抗体の等価回路パラメータ測定方法であって、
前記抵抗体についての既知の共振周波数を含む周波数帯域におけるインピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性を取得するＺθ周波数特性取得処理と、
取得した前記各周波数特性に基づいて、前記抵抗体のコンダクタンスＧについての前記周波数帯域における周波数特性を算出すると共に、当該コンダクタンスＧが最大となる直列共振周波数ｆｓおよび当該コンダクタンスＧの最大値Ｇ_ｍａｘを検出するＧ周波数特性測定処理と、
前記直列共振周波数ｆｓについての象限周波数ｆ１，ｆ２を検出すると共に、当該検出した象限周波数ｆ１，ｆ２および当該直列共振周波数ｆｓに基づいて前記等価回路のＱを算出するＱ算出処理と、
前記最大値Ｇ_ｍａｘ、前記直列共振周波数ｆｓおよび前記Ｑに基づいて、前記パラメータ値Ｌｖ（＝Ｑ／（２×π×ｆｓ×Ｇ_ｍａｘ））を算出するＬ算出処理と、
算出した前記パラメータ値Ｌｖ、前記Ｑおよび前記直列共振周波数ｆｓに基づいて、前記パラメータ値Ｃｖ（＝２×Ｑ^２／｛（２×π×ｆｓ）^２×Ｌｖ×（２×Ｑ^２−１）｝）を算出するＣ算出処理と、
前記周波数帯域における前記直列共振周波数ｆｓから十分に離れた低域側の周波数ｆ_Ｌでの前記インピーダンスＺおよび位相θに基づいて、当該周波数ｆ_Ｌでのレジスタンスｒ_ＬおよびリアクタンスＸ_Ｌを算出するｒＸ算出処理と、
前記各パラメータ値Ｃｖ，Ｌｖ、前記周波数ｆ_Ｌ、並びに算出した前記レジスタンスｒ_Ｌおよび前記リアクタンスＸ_Ｌに基づいて、前記パラメータ値Ｒｖ（＝（２×π×ｆ_Ｌ×Ｌｖ−Ｘ_Ｌ）／（２×π×ｆ_Ｌ×ｒ_Ｌ×Ｃｖ））を算出するＲ算出処理とを実行する抵抗体の等価回路パラメータ測定方法。

【請求項6】

前記Ｚθ周波数特性取得処理において、前記インピーダンスＺおよび前記位相θの前記各周波数特性として、前記象限周波数ｆ１を下限周波数とし、前記象限周波数ｆ２を上限周波数とする周波数帯域を主たる帯域として含む周波数帯域における前記インピーダンスＺおよび前記位相θの各周波数特性、並びに前記周波数ｆ_ＬでのインピーダンスＺおよび位相θを取得する請求項４または５記載の抵抗体の等価回路パラメータ測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、抵抗体の等価回路についてのパラメータを測定する抵抗体の等価回路パラメータ測定装置および抵抗体の等価回路パラメータ測定方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

この種の等価回路パラメータ測定方法として、下記特許文献１に開示された圧電振動子の等価回路パラメータ測定方法が知られている。この場合、圧電振動子は、図８に示すように、抵抗Ｒ１、容量Ｃ１、インダクタンスＬ１からなるＬＣＲ直列回路に、電極間容量に相当する容量Ｃ０が並列に接続された等価回路で表される。この等価回路パラメータ測定方法では、まず、測定対象の圧電振動子の動アドミタンスを数点（３点以上せいぜい１０点程度まで）の測定点で測定し、円線図近似（例えば、最小二乗法などを用いた円線図近似）などによって、アドミタンス平面上でこれらの測定点を最もよく表す円を求める。ここで、この円の周上から、共振周波数点（コンダクタンスが最大値Ｇｓとなる共振周波数ｆｓの点）、この共振周波数点でのコンダクタンスＧｓ（アドミタンスＹの実数成分）およびサセプタンスＢｓ（アドミタンスＹの虚数成分）、並びに象限周波数点ｆ１，ｆ２（コンダクタンスがＧｓの１／２である点）を求めることができる。

【0003】

この場合、周波数は各測定点でしか分かっていないため、共振周波数ｆｓや象限周波数ｆ１，ｆ２は別途求める必要がある。ここで、Ｑ値が大きい場合には、１対の象限周波数ｆ１，ｆ２の間の周波数領域（およびこの近傍の周波数領域）は狭帯域になる。また、狭帯域であれば、リアクタンスＸが周波数ｆに比例すると近似できる。そこで、この比例関係を前提として、測定点での周波数およびリアクタンスと、先に求めた円での共振周波数点および象限周波数点のリアクタンスとから、共振周波数ｆｓおよび象限周波数ｆ１，ｆ２を算出する。最後に、このようにして求めた共振周波数ｆｓおよび象限周波数ｆ１，ｆ２から、下記の既知の算出式にしたがって等価回路の各パラメータを決定する。
Ｑ＝ｆｓ／｜ｆ２−ｆ１｜
Ｃ０＝Ｂｓ／（２×π×ｆｓ）
Ｒ１＝１／Ｇｓ
Ｌ１＝Ｑ×Ｒ１／（２×π×ｆｓ）
Ｃ１＝１／（２×π×ｆｓ×Ｑ×Ｒ１）

【0004】

この圧電振動子の等価回路パラメータ測定方法によれば、円線図近似を用い、また、狭帯域におけるリアクタンスと周波数との比例関係を用いることにより、著しく少ない測定ポイント数で圧電振動子の等価回路パラメータを決定することが可能になり、特に、Ｑ値が大きな水晶振動子についての等価回路の各パラメータを求めるための時間を大幅に短縮することが可能となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１０−１１５６４８号公報（第２−４頁、第１−２図）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、圧電振動素子以外の回路素子、例えば抵抗体についても、抵抗値の高低に応じた等価回路がそれぞれ存在している。具体的には、ＥＳＲ（等価直列抵抗）がコイルとしては比較的大きなコイルや、抵抗値が小さいために配線インダクタンスの影響が大きな抵抗（以下、このようなコイルおよび抵抗を総称して「低抵抗体」ともいう）については、図９に示すように、抵抗ＲおよびインダクタンスＬからなるＬＲ直列回路に、容量Ｃが並列に接続された等価回路で表される。また、漏れ電流の影響が大きいコンデンサ（並列抵抗分が小さいコンデンサ）や、抵抗値が大きいために浮遊容量の影響が大きい抵抗（以下、このようなコンデンサおよび抵抗を総称して「高抵抗体」ともいう）については、図１０に示すように、容量Ｃおよび抵抗ＲからなるＣＲ並列回路に、インダクタンスＬが直列に接続された等価回路で表される。本願発明者らは、この２つの等価回路の各パラメータについて、下記の等価回路パラメータ測定方法（算出方法）を検討している。

【0007】

まず、図９に示す低抵抗体の等価回路の各パラメータについては、インピーダンスＺと位相θについての周波数特性を測定し、次いで、測定したインピーダンスＺと位相θとに基づいて、インピーダンスの実数部であるレジスタンスｒ（＝Ｚ×ｃｏｓθ）の周波数特性を算出して、レジスタンスｒの最大値ｒ_ｍａｘおよびそのときの周波数（並列共振周波数ｆｐ）を求める。続いて、算出したレジスタンスｒの周波数特性から、象限周波数ｆ１，ｆ２（ｒ_ｍａｘ／２となる２つの周波数）を求め、並列共振についてのＱ（＝ｆｐ／｜ｆ２−ｆ１｜）を算出する。

【0008】

最後に、以上のようにして算出した各数値に基づいて、下記式により、容量Ｃ、インダクタンスＬおよび抵抗Ｒを算出する。
Ｃ＝Ｑ／（２×π×ｆｐ×ｒ_ｍａｘ）
Ｌ＝２×Ｑ^２／｛（２×π×ｆｐ）^２×Ｃ×（２×Ｑ^２−１）｝
Ｒ＝Ｌ／（Ｃ×ｒ_ｍａｘ）

【0009】

一方、図１０に示す高抵抗体の等価回路の各パラメータについては、インピーダンスＺと位相θについての周波数特性を測定し、次いで、測定したインピーダンスＺと位相θとに基づいて、アドミタンスの実数部であるコンダクタンスＧ（＝ｃｏｓθ／｜Ｚ｜）の周波数特性を算出して、コンダクタンスＧの最大値Ｇ_ｍａｘおよびそのときの周波数（直列共振周波数ｆｓ）を求める。続いて、算出したコンダクタンスＧの周波数特性から、象限周波数ｆ１，ｆ２（Ｇ_ｍａｘ／２となる２つの周波数）を求め、直列共振についてのＱ（＝ｆｓ／｜ｆ２−ｆ１｜）を算出する。

【0010】

最後に、以上のようにして算出した各数値に基づいて、下記式により、容量Ｃ、インダクタンスＬおよび抵抗Ｒを算出する。
Ｌ＝Ｑ／（２×π×ｆｓ×Ｇ_ｍａｘ）
Ｃ＝２×Ｑ^２／｛（２×π×ｆｐ）^２×Ｌ×（２×Ｑ^２−１）｝
Ｒ＝Ｌ×Ｇ_ｍａｘ／Ｃ

【0011】

ところが、本願発明者らが、上記した低抵抗体および高抵抗体の等価回路の各パラメータを算出する等価回路パラメータ測定方法についてさらに検討を行った結果、これらの等価回路パラメータ測定方法には、以下の解決すべき課題が存在していることを見出した。すなわち、これらの等価回路パラメータ測定方法では、低抵抗体の容量Ｃについては、Ｑと最大値ｒ_ｍａｘの比の関係で算出され、高抵抗体のインダクタンスＬについては、Ｑと最大値Ｇ_ｍａｘの比の関係で算出されるため、容量ＣおよびインダクタンスＬは共に十分な精度で算出できる。しかしながら、抵抗Ｒについては、低抵抗体および高抵抗体共に、最大値ｒ_ｍａｘや最大値Ｇ_ｍａｘが、Ｑとの比の関係で用いられるのではなく、式に直接使用される構成となっている。したがって、最大値ｒ_ｍａｘや最大値Ｇ_ｍａｘの測定精度の善し悪しが、抵抗Ｒの算出精度に直接的に影響を与えることになる。この場合、原理的には、周波数分解能を無限に高めてインピーダンスＺと位相θの各周波数特性を測定することで、最大値ｒ_ｍａｘや最大値Ｇ_ｍａｘを正確に算出することが可能であるが、周波数分解能を無限に高めることは現実には不可能であるため、最大値ｒ_ｍａｘや最大値Ｇ_ｍａｘを直接使用する構成の式では、抵抗Ｒを十分な精度で測定（算出）できないという課題を見出した。

【0012】

本発明は、かかる課題を解決すべくなされたものであり、抵抗体の等価回路のパラメータを十分な精度で算出し得る抵抗体の等価回路パラメータ測定装置および抵抗体の等価回路パラメータ測定方法を提供することを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記目的を達成すべく請求項１記載の抵抗体の等価回路パラメータ測定装置は、抵抗およびコイルからなる直列回路に、コンデンサが並列に接続された等価回路で表される抵抗体についての前記抵抗、前記コイルおよび前記コンデンサの各パラメータ値Ｒｖ，Ｌｖ，Ｃｖを測定する抵抗体の等価回路パラメータ測定装置であって、前記抵抗体についての既知の共振周波数を含む周波数帯域におけるインピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性を取得するＺθ周波数特性取得処理と、取得した前記各周波数特性に基づいて、前記抵抗体のレジスタンスｒについての前記周波数帯域における周波数特性を算出すると共に、前記レジスタンスｒが最大となる並列共振周波数ｆｐおよび当該レジスタンスｒの最大値ｒ_ｍａｘを検出するｒ周波数特性測定処理と、前記並列共振周波数ｆｐについての象限周波数ｆ１，ｆ２を検出すると共に、当該検出した象限周波数ｆ１，ｆ２および当該並列共振周波数ｆｐに基づいて前記等価回路のＱを算出するＱ算出処理と、前記最大値ｒ_ｍａｘ、前記並列共振周波数ｆｐおよび前記Ｑに基づいて、前記パラメータ値Ｃｖ（＝Ｑ／（２×π×ｆｐ×ｒ_ｍａｘ））を算出するＣ算出処理と、算出した前記パラメータ値Ｃｖ、前記Ｑおよび前記並列共振周波数ｆｐに基づいて、前記パラメータ値Ｌｖ（＝２×Ｑ^２／｛（２×π×ｆｐ）^２×Ｃｖ×（２×Ｑ^２−１）｝）を算出するＬ算出処理と、前記周波数帯域における前記並列共振周波数ｆｐから十分に離れた低域側の周波数ｆ_Ｌでの前記インピーダンスＺおよび位相θに基づいて、当該周波数ｆ_ＬでのコンダクタンスＧ_ＬおよびサセプタンスＢ_Ｌを算出するＧＢ算出処理と、前記各パラメータ値Ｃｖ，Ｌｖ、前記周波数ｆ_Ｌ、前記コンダクタンスＧ_Ｌおよび前記サセプタンスＢ_Ｌに基づいて、前記パラメータ値Ｒｖ（＝２×π×ｆ_Ｌ×Ｇ_Ｌ×Ｌｖ／（２×π×ｆ_Ｌ×Ｃｖ−Ｂ_Ｌ））を算出するＲ算出処理とを実行する処理部を備えている。

【0014】

また、請求項２記載の抵抗体の等価回路パラメータ測定装置は、コンデンサおよび抵抗からなる並列回路に、コイルが直列に接続された等価回路で表される抵抗体についての前記コンデンサ、前記抵抗および前記コイルの各パラメータ値Ｃｖ，Ｒｖ，Ｌｖを測定する抵抗体の等価回路パラメータ測定装置であって、前記抵抗体についての既知の共振周波数を含む周波数帯域におけるインピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性を取得するＺθ周波数特性取得処理と、取得した前記各周波数特性に基づいて、前記抵抗体のコンダクタンスＧについての前記周波数帯域における周波数特性を算出すると共に、当該コンダクタンスＧが最大となる直列共振周波数ｆｓおよび当該コンダクタンスＧの最大値Ｇ_ｍａｘを検出するＧ周波数特性測定処理と、前記直列共振周波数ｆｓについての象限周波数ｆ１，ｆ２を検出すると共に、当該検出した象限周波数ｆ１，ｆ２および当該直列共振周波数ｆｓに基づいて前記等価回路のＱを算出するＱ算出処理と、前記最大値Ｇ_ｍａｘ、前記直列共振周波数ｆｓおよび前記Ｑに基づいて、前記パラメータ値Ｌｖ（＝Ｑ／（２×π×ｆｓ×Ｇ_ｍａｘ））を算出するＬ算出処理と、算出した前記パラメータ値Ｌｖ、前記Ｑおよび前記直列共振周波数ｆｓに基づいて、前記パラメータ値Ｃｖ（＝２×Ｑ^２／｛（２×π×ｆｓ）^２×Ｌｖ×（２×Ｑ^２−１）｝）を算出するＣ算出処理と、前記周波数帯域における前記直列共振周波数ｆｓから十分に離れた低域側の周波数ｆ_Ｌでの前記インピーダンスＺおよび位相θに基づいて、当該周波数ｆ_Ｌでのレジスタンスｒ_ＬおよびリアクタンスＸ_Ｌを算出するｒＸ算出処理と、前記各パラメータ値Ｃｖ，Ｌｖ、前記周波数ｆ_Ｌ、並びに算出した前記レジスタンスｒ_Ｌおよび前記リアクタンスＸ_Ｌに基づいて、前記パラメータ値Ｒｖ（＝（２×π×ｆ_Ｌ×Ｌｖ−Ｘ_Ｌ）／（２×π×ｆ_Ｌ×ｒ_Ｌ×Ｃｖ））を算出するＲ算出処理とを実行する処理部を備えている。

【0015】

また、請求項３記載の抵抗体の等価回路パラメータ測定装置は、請求項１または２記載の抵抗体の等価回路パラメータ測定装置において、前記処理部は、前記Ｚθ周波数特性取得処理において、前記インピーダンスＺおよび前記位相θの前記各周波数特性として、前記象限周波数ｆ１を下限周波数とし、前記象限周波数ｆ２を上限周波数とする周波数帯域を主たる帯域として含む周波数帯域における前記インピーダンスＺおよび前記位相θの各周波数特性、並びに前記周波数ｆ_ＬでのインピーダンスＺおよび位相θを取得する。

【0016】

また、請求項４記載の抵抗体の等価回路パラメータ測定方法は、抵抗およびコイルからなる直列回路に、コンデンサが並列に接続された等価回路で表される抵抗体についての前記抵抗、前記コイルおよび前記コンデンサの各パラメータ値Ｒｖ，Ｌｖ，Ｃｖを測定する抵抗体の等価回路パラメータ測定方法であって、前記抵抗体についての既知の共振周波数を含む周波数帯域におけるインピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性を取得するＺθ周波数特性取得処理と、取得した前記各周波数特性に基づいて、前記抵抗体のレジスタンスｒについての前記周波数帯域における周波数特性を算出すると共に、前記レジスタンスｒが最大となる並列共振周波数ｆｐおよび当該レジスタンスｒの最大値ｒ_ｍａｘを検出するｒ周波数特性測定処理と、前記並列共振周波数ｆｐについての象限周波数ｆ１，ｆ２を検出すると共に、当該検出した象限周波数ｆ１，ｆ２および当該並列共振周波数ｆｐに基づいて前記等価回路のＱを算出するＱ算出処理と、前記最大値ｒ_ｍａｘ、前記並列共振周波数ｆｐおよび前記Ｑに基づいて、前記パラメータ値Ｃｖ（＝Ｑ／（２×π×ｆｐ×ｒ_ｍａｘ））を算出するＣ算出処理と、算出した前記パラメータ値Ｃｖ、前記Ｑおよび前記並列共振周波数ｆｐに基づいて、前記パラメータ値Ｌｖ（＝２×Ｑ^２／｛（２×π×ｆｐ）^２×Ｃｖ×（２×Ｑ^２−１）｝）を算出するＬ算出処理と、前記周波数帯域における前記並列共振周波数ｆｐから十分に離れた低域側の周波数ｆ_Ｌでの前記インピーダンスＺおよび位相θに基づいて、当該周波数ｆ_ＬでのコンダクタンスＧ_ＬおよびサセプタンスＢ_Ｌを算出するＧＢ算出処理と、前記各パラメータ値Ｃｖ，Ｌｖ、前記周波数ｆ_Ｌ、前記コンダクタンスＧ_Ｌおよび前記サセプタンスＢ_Ｌに基づいて、前記パラメータ値Ｒｖ（＝２×π×ｆ_Ｌ×Ｇ_Ｌ×Ｌｖ／（２×π×ｆ_Ｌ×Ｃｖ−Ｂ_Ｌ））を算出するＲ算出処理とを実行する。

【0017】

また、請求項５記載の抵抗体の等価回路パラメータ測定方法は、コンデンサおよび抵抗からなる並列回路に、コイルが直列に接続された等価回路で表される抵抗体についての前記コンデンサ、前記抵抗および前記コイルの各パラメータ値Ｃｖ，Ｒｖ，Ｌｖを測定する抵抗体の等価回路パラメータ測定方法であって、前記抵抗体についての既知の共振周波数を含む周波数帯域におけるインピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性を取得するＺθ周波数特性取得処理と、取得した前記各周波数特性に基づいて、前記抵抗体のコンダクタンスＧについての前記周波数帯域における周波数特性を算出すると共に、当該コンダクタンスＧが最大となる直列共振周波数ｆｓおよび当該コンダクタンスＧの最大値Ｇ_ｍａｘを検出するＧ周波数特性測定処理と、前記直列共振周波数ｆｓについての象限周波数ｆ１，ｆ２を検出すると共に、当該検出した象限周波数ｆ１，ｆ２および当該直列共振周波数ｆｓに基づいて前記等価回路のＱを算出するＱ算出処理と、前記最大値Ｇ_ｍａｘ、前記直列共振周波数ｆｓおよび前記Ｑに基づいて、前記パラメータ値Ｌｖ（＝Ｑ／（２×π×ｆｓ×Ｇ_ｍａｘ））を算出するＬ算出処理と、算出した前記パラメータ値Ｌｖ、前記Ｑおよび前記直列共振周波数ｆｓに基づいて、前記パラメータ値Ｃｖ（＝２×Ｑ^２／｛（２×π×ｆｓ）^２×Ｌｖ×（２×Ｑ^２−１）｝）を算出するＣ算出処理と、前記周波数帯域における前記直列共振周波数ｆｓから十分に離れた低域側の周波数ｆ_Ｌでの前記インピーダンスＺおよび位相θに基づいて、当該周波数ｆ_Ｌでのレジスタンスｒ_ＬおよびリアクタンスＸ_Ｌを算出するｒＸ算出処理と、前記各パラメータ値Ｃｖ，Ｌｖ、前記周波数ｆ_Ｌ、並びに算出した前記レジスタンスｒ_Ｌおよび前記リアクタンスＸ_Ｌに基づいて、前記パラメータ値Ｒｖ（＝（２×π×ｆ_Ｌ×Ｌｖ−Ｘ_Ｌ）／（２×π×ｆ_Ｌ×ｒ_Ｌ×Ｃｖ））を算出するＲ算出処理とを実行する。

【0018】

また、請求項６記載の抵抗体の等価回路パラメータ測定方法は、請求項４または５記載の抵抗体の等価回路パラメータ測定方法において、前記Ｚθ周波数特性取得処理において、前記インピーダンスＺおよび前記位相θの前記各周波数特性として、前記象限周波数ｆ１を下限周波数とし、前記象限周波数ｆ２を上限周波数とする周波数帯域を主たる帯域として含む周波数帯域における前記インピーダンスＺおよび前記位相θの各周波数特性、並びに前記周波数ｆ_ＬでのインピーダンスＺおよび位相θを取得する。

【発明の効果】

【0019】

請求項１記載の抵抗体の等価回路パラメータ測定装置および請求項４記載の抵抗体の等価回路パラメータ測定方法によれば、最大値ｒ_ｍａｘを直接使用してパラメータ値Ｒｖを算出する従来の構成とは異なり、周波数分解能（インピーダンスＺおよび位相θの周波数特性を取得する周波数帯域での周波数分解能）によって精度が大きく左右される最大値ｒ_ｍａｘを直接使用せずに、並列共振周波数ｆｐから十分に離れた低域側の周波数ｆ_Ｌ、つまり、周波数の高低に拘わらずレジスタンスｒがほぼ一定となる低域周波数帯（言い替えれば、直流に近似され得る周波数帯域）である周波数帯域に含まれる周波数ｆ_ＬでのコンダクタンスＧ_ＬおよびサセプタンスＢ_Ｌを測定すると共にその測定値を使用してパラメータ値Ｒｖを算出することにより、周波数分解能を従来の分解度よりも上げることなく、低抵抗体の等価回路についての抵抗Ｒのパラメータ値Ｒｖを十分な精度で算出することができる。

【0020】

請求項２記載の抵抗体の等価回路パラメータ測定装置および請求項５記載の抵抗体の等価回路パラメータ測定方法によれば、最大値ｒ_ｍａｘを直接使用してパラメータ値Ｒｖを算出する従来の構成とは異なり、周波数分解能（インピーダンスＺおよび位相θの周波数特性を取得する周波数帯域での周波数分解能）によって精度が大きく左右される最大値Ｇ_ｍａｘを直接使用せずに、直列共振周波数ｆｓから十分に離れた低域側の周波数ｆ_Ｌ、つまり、周波数の高低に拘わらずコンダクタンスＧがほぼ一定となる低域周波数帯（言い替えれば、直流に近似され得る周波数帯域）である周波数帯域に含まれる周波数ｆ_Ｌでのレジスタンスｒ_ＬおよびリアクタンスＸ_Ｌを測定すると共にその測定値を使用してパラメータ値Ｒｖを算出することにより、周波数分解能を従来の分解度よりも上げることなく、高抵抗体の等価回路についての抵抗Ｒのパラメータ値Ｒｖを十分な精度で算出することができる。

【0021】

請求項３記載の抵抗体の等価回路パラメータ測定装置および請求項６記載の抵抗体の等価回路パラメータ測定方法によれば、Ｚθ周波数特性取得処理において、並列共振周波数ｆｐや直列共振周波数ｆｓから十分に離れた低域側の周波数ｆ_Ｌ、および象限周波数ｆ１を下限周波数とし、前記象限周波数ｆ２を上限周波数とする周波数帯域を主たる帯域として含む周波数帯域を含む１つの広い周波数帯域の全体に亘るインピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性を取得する必要がないため、この各周波数特性を取得する際に要する時間（Ｚθ周波数特性取得処理に要する時間）を大幅に短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】等価回路パラメータ測定装置１の構成図である。

【図2】低抵抗（またはコイル）についてのパラメータ測定処理５０のフローチャートである。

【図3】高抵抗についてのパラメータ測定処理６０のフローチャートである。

【図4】低抵抗についてのインピーダンスＺと位相θの各周波数特性の説明図である。

【図5】低抵抗についてのレジスタンスｒの周波数特性の説明図である。

【図6】高抵抗についてのインピーダンスＺと位相θの各周波数特性の説明図である。

【図7】高抵抗についてのコンダクタンスＧの周波数特性の説明図である。

【図8】振動子についての等価回路の回路図である。

【図9】低抵抗（またはコイル）についての等価回路の回路図である。

【図10】高抵抗についての等価回路の回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、添付図面を参照して、等価回路パラメータ測定装置１および等価回路パラメータ測定方法の実施の形態について説明する。

【0024】

最初に、等価回路パラメータ測定装置１（以下、「測定装置１」ともいう）の構成について、図面を参照して説明する。

【0025】

測定装置１は、図１に示すように、測定部２、操作部３、記憶部４、処理部５および出力部６を備え、測定部２に接続された測定対象としての試料７の等価回路についての各パラメータを測定可能に構成されている。本例では、測定装置１は、抵抗体（低抵抗体または高抵抗体）を試料７として、その各パラメータ（容量Ｃ、インダクタンスＬおよび抵抗Ｒ）のパラメータ値Ｃｖ，Ｌｖ，Ｒｖを算出するものとする。なお、上記したように、低抵抗体は、図９に示す等価回路で表され、高抵抗体は、図１０に示す等価回路で表されるものとする。

【0026】

また、試料７とする低抵抗体は、多少のばらつきはあるものの各パラメータ値Ｃｖ，Ｌｖ，Ｒｖが既知の抵抗体であり、そのインピーダンスＺおよび位相θの大まかな各周波数特性が例えば図４に示すように予め規定されているものとする。また、この各周波数特性に基づいて、後述する象限周波数ｆ１，ｆ２を検出するために測定するインピーダンスＺおよび位相θについての周波数帯域Ｗ１（つまり、後述するレジスタンスｒの周波数特性での象限周波数ｆ１を下限周波数とし、象限周波数ｆ２を上限周波数とする周波数帯域Ｗｅを主たる帯域として含む周波数帯域。図５参照）、並びに後述するコンダクタンスＧ_ＬおよびサセプタンスＢ_Ｌを算出するために測定するインピーダンスＺおよび位相θについての周波数ｆ_Ｌとしての周波数ｆ_Ｌ１（並列共振周波数ｆｐから十分に離れた低域側の周波数ｆ_Ｌ１）が予め規定されているものとする。

【0027】

また、試料７とする高抵抗体も低抵抗体と同様にして、多少のばらつきはあるものの各パラメータ値Ｃｖ，Ｌｖ，Ｒｖが既知の抵抗体であり、そのインピーダンスＺおよび位相θの大まかな各周波数特性が例えば図６に示すように予め規定されているものとする。また、この各周波数特性に基づいて、後述する象限周波数ｆ１，ｆ２を検出するために測定するインピーダンスＺおよび位相θについての周波数帯域Ｗ２（つまり、後述するコンダクタンスＧの周波数特性での象限周波数ｆ１を下限周波数とし、象限周波数ｆ２を上限周波数とする周波数帯域Ｗｅを主たる帯域として含む周波数帯域。図７参照）、並びに後述するレジスタンスｒ_ＬおよびリアクタンスＸ_Ｌを算出するために測定するインピーダンスＺおよび位相θについての周波数ｆ_Ｌとしての周波数ｆ_Ｌ２（直列共振周波数ｆｓから十分に離れた低域側の周波数）が予め規定されているものとする。

【0028】

測定部２は、各プローブ２ａを介して試料７を接続可能に構成されて、処理部５からの周波数データＤ_Ｆで指定された周波数帯域（周波数帯域Ｗ１または周波数帯域Ｗ２）および指定された周波数（周波数ｆ_Ｌ１または周波数ｆ_Ｌ２）での試料７についてのインピーダンスＺの周波数特性および位相θの周波数特性を測定し、インピーダンスＺの周波数特性を示す周波数特性データＤ_Ｚ、および位相θの周波数特性を示す周波数特性データＤ_θを処理部５に出力する。また、測定部２は、インピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性の測定、および各周波数特性データＤ_Ｚ，Ｄ_θの処理部５への出力については、処理部５からの要求に応じて実行する。

【0029】

操作部３は、例えば操作キー（図示せず）を複数備え、操作された操作キーに予め割り当てられた処理を処理部５に対して実行させるための命令データＤ_ｃｍｄと、操作された操作キーによって指定された試料７の種類を示す試料データＤ_Ｋ（低抵抗体か高抵抗体かを指定するデータ）と、操作された操作キーによって指定されたインピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性を測定する周波数帯域（周波数帯域Ｗ１または周波数帯域Ｗ２）および周波数（周波数ｆ_Ｌ１または周波数ｆ_Ｌ２）を示す周波数データＤ_Ｆとを処理部５に出力する。記憶部４は、ＲＡＭなどの半導体メモリや、ＨＤＤ（Hard disk drive）で構成されて、周波数特性データＤ_Ｚ，Ｄ_θ、およびパラメータ値Ｃｖ，Ｌｖ，Ｒｖなどを記憶する。

【0030】

処理部５は、例えばＣＰＵで構成されて、測定部２に対する制御を実行すると共に、パラメータ測定処理を実行する。また、処理部５は、パラメータ測定処理において測定したパラメータ値Ｃｖ，Ｌｖ，Ｒｖを出力部６に出力する。出力部６は、一例として、液晶ディスプレイなどの表示装置で構成されて、測定されたパラメータ値Ｃｖ，Ｌｖ，Ｒｖを画面に表示する。なお、表示装置に代えて、外部装置（外部記憶媒体などの外部記憶装置を含む）とのインターフェース回路で出力部６を構成して、この外部装置にパラメータ値Ｃｖ，Ｌｖ，Ｒｖを出力することもできる。

【0031】

次いで、測定装置１による上記の各パラメータＬ，Ｃ，Ｒのパラメータ値Ｃｖ，Ｌｖ，Ｒｖの測定動作と共に、このパラメータ値Ｃｖ，Ｌｖ，Ｒｖの測定方法について図面を参照して説明する。

【0032】

まず、測定装置１の測定部２に対して、試料７として低抵抗体（図９に示す等価回路の抵抗体）が各プローブ２ａを介して接続された場合の動作について説明する。この場合、処理部５は、試料７の測定部２への接続前または接続後において、操作キーに対する操作が行われた操作部３から、この試料７の種類を示す試料データＤ_Ｋ（本例では、試料７は低抵抗体であることから、低抵抗体を指定するデータ）と、インピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性を測定する周波数帯域Ｗ１および周波数ｆ_Ｌ１を示す周波数データＤ_Ｆとを入力して、記憶部４に記憶させる。

【0033】

次いで、この状態において、処理部５は、操作キーに対する操作が行われた操作部３から命令データＤ_ｃｍｄ（パラメータ値Ｃｖ，Ｌｖ，Ｒｖの測定を指示する命令データ）を入力したときに、図２に示すパラメータ測定処理５０を実行する。

【0034】

このパラメータ測定処理５０では、処理部５は、まず、Ｚθ周波数特性取得処理を実行する（ステップ５１）。このＺθ周波数特性取得処理において、処理部５は、記憶部４から周波数データＤ_Ｆ（周波数帯域Ｗ１，周波数ｆ_Ｌ１）を読み出して測定部２に出力し、測定部２に対して、周波数帯域Ｗ１での試料７についてのインピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性（図４中において太線で示した周波数特性）と、周波数ｆ_Ｌ１でのインピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性（本例では、１ポイントの周波数ｆ_Ｌ１での○印で示したインピーダンスＺおよび位相θの各値）とを測定させる。また、処理部５は、測定部２に対して、測定したインピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性（上記した２種類の周波数特性）を示す周波数特性データＤ_Ｚ，Ｄ_θを処理部５に出力させる。処理部５は、測定部２から出力される周波数特性データＤ_Ｚ，Ｄ_θを取得して、記憶部４に記憶させる。これにより、Ｚθ周波数特性取得処理が完了する。

【0035】

次いで、処理部５は、ｒ周波数特性測定処理を実行する（ステップ５２）。このｒ周波数特性測定処理では、処理部５は、取得した周波数特性データＤ_Ｚ，Ｄ_θのうちの周波数帯域Ｗ１でのインピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性を示す周波数特性データに基づいて、試料７のレジスタンスｒ（インピーダンスＺの実数成分（｜Ｚ｜×ｃｏｓθ））についての周波数帯域Ｗ１での周波数特性（図５中において太線で示した周波数特性）を算出すると共に、この周波数特性を示す周波数特性データＤ_ｒを記憶部４に記憶させる。また、処理部５は、算出した周波数特性データＤ_ｒに基づいて、同図に示すように、レジスタンスｒが最大となる周波数（並列共振周波数ｆｐ）、およびレジスタンスｒの最大値ｒ_ｍａｘを検出して、記憶部４に記憶させる。これにより、ｒ周波数特性測定処理が完了する。

【0036】

続いて、処理部５は、Ｑ算出処理を実行する（ステップ５３）。このＱ算出処理では、処理部５は、レジスタンスｒについての周波数特性データＤ_ｒ、および最大値ｒ_ｍａｘに基づいて、図５に示すように、並列共振周波数ｆｐについての象限周波数ｆ１，ｆ２（ｆ２＞ｆ１）を検出して、記憶部４に記憶させる。象限周波数ｆ１，ｆ２は、レジスタンスｒが最大値ｒ_ｍａｘの１／２となる点での周波数であり、並列共振周波数ｆｐを挟んで低域側と高域側とに現れる周波数である。次いで、処理部５は、象限周波数ｆ１，ｆ２および並列共振周波数ｆｐに基づいて、Ｑ（＝ｆｐ／｜ｆ２−ｆ１｜）を算出して、記憶部４に記憶させる。これにより、Ｑ算出処理が完了する。

【0037】

次いで、処理部５は、Ｃ算出処理を実行する（ステップ５４）。このＣ算出処理では、処理部５は、最大値ｒ_ｍａｘ、並列共振周波数ｆｐおよびＱに基づいて、パラメータＣのパラメータ値Ｃｖ（＝Ｑ／（２×π×ｆｐ×ｒ_ｍａｘ））を算出して、記憶部４に記憶させる。これにより、Ｃ算出処理が完了する。

【0038】

続いて、処理部５は、Ｌ算出処理を実行する（ステップ５５）。このＬ算出処理では、処理部５は、算出したパラメータ値Ｃｖ、Ｑおよび並列共振周波数ｆｐに基づいて、パラメータＬのパラメータ値Ｌｖ（＝２×Ｑ^２／｛（２×π×ｆｐ）^２×Ｃｖ×（２×Ｑ^２−１）｝）を算出して、記憶部４に記憶させる。これにより、Ｌ算出処理が完了する。

【0039】

次いで、処理部５は、ＧＢ算出処理を実行する（ステップ５６）。このＧＢ算出処理では、処理部５は、取得した周波数特性データＤ_Ｚ，Ｄ_θのうちの周波数ｆ_Ｌ１でのインピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性（周波数ｆ_Ｌ１でのインピーダンスＺおよび位相θの各値）に基づいて、周波数ｆ_Ｌ１でのコンダクタンスＧ_Ｌ（＝ｃｏｓθ／｜Ｚ｜）およびサセプタンスＢ_Ｌ（＝−ｓｉｎθ／｜Ｚ｜）を算出して、記憶部４に記憶させる。これにより、ＧＢ算出処理が完了する。

【0040】

続いて、処理部５は、Ｒ算出処理を実行する（ステップ５７）。このＲ算出処理では、処理部５は、各パラメータ値Ｃｖ，Ｌｖ、周波数ｆ_Ｌ１、コンダクタンスＧ_ＬおよびサセプタンスＢ_Ｌに基づいて、パラメータ値Ｒｖ（＝２×π×ｆ_Ｌ１×Ｇ_Ｌ×Ｌｖ／（２×π×ｆ_Ｌ１×Ｃｖ−Ｂ_Ｌ））を算出して、記憶部４に記憶させる。これにより、Ｒ算出処理が完了し、併せて、パラメータ測定処理５０も完了する。

【0041】

最後に、処理部５は、パラメータ測定処理５０において測定された等価回路（図９に示す低抵抗体の等価回路）の各パラメータ（容量Ｃ、インダクタンスＬおよび抵抗Ｒ）についてのパラメータ値Ｃｖ，Ｌｖ，Ｒｖを、試料７の種類（この例では、低抵抗体）と共に、出力部６としての表示装置の画面に表示させる。これにより、測定装置１に試料７として接続された低抵抗体の図９に示す等価回路の各パラメータの測定が完了する。

【0042】

次に、測定装置１の測定部２に対して、試料７として高抵抗体（図１０に示す等価回路の抵抗体）が各プローブ２ａを介して接続された場合の動作について説明する。この場合、処理部５は、試料７の測定部２への接続前または接続後において、操作キーに対する操作が行われた操作部３から、この試料７の種類を示す試料データＤ_Ｋ（本例では、試料７は高抵抗体であることから、高抵抗体を指定するデータ）と、インピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性を測定する周波数帯域Ｗ２および周波数ｆ_Ｌ２を示す周波数データＤ_Ｆとを入力して、記憶部４に記憶させる。

【0043】

次いで、この状態において、処理部５は、操作キーに対する操作が行われた操作部３から命令データＤ_ｃｍｄ（パラメータ値Ｃｖ，Ｌｖ，Ｒｖの測定を指示する命令データ）を入力したときに、図３に示すパラメータ測定処理６０を実行する。

【0044】

このパラメータ測定処理６０では、処理部５は、まず、Ｚθ周波数特性取得処理を実行する（ステップ６１）。このＺθ周波数特性取得処理において、処理部５は、記憶部４から周波数データＤ_Ｆ（周波数帯域Ｗ２，周波数ｆ_Ｌ２）を読み出して測定部２に出力し、測定部２に対して、周波数帯域Ｗ２での試料７についてのインピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性（図６中において太線で示した周波数特性）と、周波数ｆ_Ｌ２でのインピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性（本例では、１ポイントの周波数ｆ_Ｌ２での○印で示したインピーダンスＺおよび位相θの各値）とを測定させる。また、処理部５は、測定部２に対して、測定したインピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性（上記した２種類の周波数特性）を示す周波数特性データＤ_Ｚ，Ｄ_θを処理部５に出力させる。処理部５は、測定部２から出力される周波数特性データＤ_Ｚ，Ｄ_θを取得して、記憶部４に記憶させる。これにより、Ｚθ周波数特性取得処理が完了する。

【0045】

次いで、処理部５は、Ｇ周波数特性測定処理を実行する（ステップ６２）。このＧ周波数特性測定処理では、処理部５は、取得した周波数特性データＤ_Ｚ，Ｄ_θのうちの周波数帯域Ｗ２でのインピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性を示す周波数特性データに基づいて、試料７のコンダクタンスＧ（アドミタンスＹの実数成分（ｃｏｓθ／｜Ｚ｜））についての周波数帯域Ｗ２での周波数特性（図７中において太線で示した周波数特性）を算出すると共に、この周波数特性を示す周波数特性データＤ_Ｇを記憶部４に記憶させる。また、処理部５は、算出した周波数特性データＤ_Ｇに基づいて、同図に示すように、コンダクタンスＧが最大となる周波数（直列共振周波数ｆｓ）、およびコンダクタンスＧの最大値Ｇ_ｍａｘを検出して、記憶部４に記憶させる。これにより、Ｇ周波数特性測定処理が完了する。

【0046】

続いて、処理部５は、Ｑ算出処理を実行する（ステップ６３）。このＱ算出処理では、処理部５は、コンダクタンスＧについての周波数特性データＤ_Ｇ、および最大値Ｇ_ｍａｘに基づいて、図７に示すように、直列共振周波数ｆｓについての象限周波数ｆ１，ｆ２（ｆ２＞ｆ１）を検出して、記憶部４に記憶させる。象限周波数ｆ１，ｆ２は、コンダクタンスＧが最大値Ｇ_ｍａｘの１／２となる点での周波数であり、直列共振周波数ｆｓを挟んで低域側と高域側とに現れる周波数である。次いで、処理部５は、象限周波数ｆ１，ｆ２および直列共振周波数ｆｓに基づいて、Ｑ（＝ｆｓ／｜ｆ２−ｆ１｜）を算出して、記憶部４に記憶させる。これにより、Ｑ算出処理が完了する。

【0047】

次いで、処理部５は、Ｌ算出処理を実行する（ステップ６４）。このＬ算出処理では、処理部５は、最大値Ｇ_ｍａｘ、直列共振周波数ｆｓおよびＱに基づいて、パラメータＬのパラメータ値Ｌｖ（＝Ｑ／（２×π×ｆｓ×Ｇ_ｍａｘ））を算出して、記憶部４に記憶させる。これにより、Ｌ算出処理が完了する。

【0048】

続いて、処理部５は、Ｃ算出処理を実行する（ステップ６５）。このＣ算出処理では、処理部５は、算出したパラメータ値Ｌｖ、Ｑおよび直列共振周波数ｆｓに基づいて、パラメータＣのパラメータ値Ｃｖ（＝２×Ｑ^２／｛（２×π×ｆｓ）^２×Ｌｖ×（２×Ｑ^２−１）｝）を算出して、記憶部４に記憶させる。これにより、Ｃ算出処理が完了する。

【0049】

次いで、処理部５は、ｒＸ算出処理を実行する（ステップ６６）。このｒＸ算出処理では、処理部５は、取得した周波数特性データＤ_Ｚ，Ｄ_θのうちの周波数ｆ_Ｌ２でのインピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性（周波数ｆ_Ｌ２でのインピーダンスＺおよび位相θの各値）に基づいて、周波数ｆ_Ｌ２でのレジスタンスｒ_Ｌ（＝｜Ｚ｜×ｃｏｓθ）およびリアクタンスＸ_Ｌ（＝｜Ｚ｜×ｓｉｎθ）を算出して、記憶部４に記憶させる。これにより、ｒＸ算出処理が完了する。

【0050】

続いて、処理部５は、Ｒ算出処理を実行する（ステップ６７）。このＲ算出処理では、処理部５は、パラメータ値Ｃｖ，Ｌｖ、周波数ｆ_Ｌ２、並びに算出したレジスタンスｒ_ＬおよびリアクタンスＸ_Ｌに基づいて、パラメータ値Ｒｖ（＝（２×π×ｆ_Ｌ２×Ｌｖ−Ｘ_Ｌ）／（２×π×ｆ_Ｌ２×ｒ_Ｌ×Ｃｖ））を算出して、記憶部４に記憶させる。これにより、Ｒ算出処理が完了し、併せて、パラメータ測定処理６０も完了する。

【0051】

最後に、処理部５は、パラメータ測定処理６０において測定された等価回路（図１０に示す低抵抗体の等価回路）の各パラメータ（容量Ｃ、インダクタンスＬおよび抵抗Ｒ）についてのパラメータ値Ｃｖ，Ｌｖ，Ｒｖを、試料７の種類（この例では、高抵抗体）と共に、出力部６としての表示装置の画面に表示させる。これにより、測定装置１に試料７として接続された高抵抗体の図１０に示す等価回路の各パラメータの測定が完了する。

【0052】

以下、図９に示す等価回路の各パラメータ値Ｃｖ，Ｌｖ，Ｒｖが一例としてそれぞれ、９７．１１ｐＦ、３．３２ｍＨおよび３５０．０７ｍΩである低抵抗体と、図１０に示す等価回路の各パラメータ値Ｃｖ，Ｌｖ，Ｒｖが一例としてそれぞれ、１０．１７μＦ、１２．８３μＨおよび１００．４７Ωである高抵抗体とを例に挙げて、低抵抗体のパラメータ（抵抗Ｒ）のパラメータ値Ｒｖおよび高抵抗体のパラメータ（抵抗Ｒ）のパラメータ値Ｒｖを、Ｒ＝Ｌ／（Ｃ×ｒ_ｍａｘ）およびＲ＝Ｌ×Ｇ_ｍａｘ／Ｃの各式を用いて算出する従来方法を比較例とし、Ｒｖ＝２×π×ｆ_Ｌ１×Ｇ_Ｌ×Ｌｖ／（２×π×ｆ_Ｌ１×Ｃｖ−Ｂ_Ｌ）およびＲｖ＝（２×π×ｆ_Ｌ２×Ｌｖ−Ｘ_Ｌ）／（２×π×ｆ_Ｌ２×ｒ_Ｌ×Ｃｖ）の各式を用いて算出する本願の方法を実施例として、両例の結果を対比する。また、インピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性データとしては、対数軸上に規定された１００Ｈｚを下限周波数ｆ_ＬＯＷとし、５ＭＨｚを上限周波数ｆ_ＨＩＧＨとする周波数帯域を８００に分割して、下限周波数ｆ_ＬＯＷ、上限周波数ｆ_ＨＩＧＨおよび各分割ポイントからなる８０１の各ポイントでのインピーダンスＺおよび位相θを測定したデータを使用する。

【0053】

この場合、並列共振周波数ｆｐ近傍での周波数間隔（周波数分解能）が一例として３．８ｋＨｚとなるインピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性データを用いたときには、低抵抗体については、並列共振周波数ｆｐおよび各象限周波数ｆ１，ｆ２がそれぞれ２８０．４６ｋＨｚ，２６８．６９ｋＨｚ，２９５．７ｋＨｚとなり、最大値ｒ_ｍａｘが６０．６８ｋΩとなることから、容量Ｃが９７．１１ｐＦと算出され、インダクタンスＬが３．３２ｍＨと算出される。このため、比較例では、抵抗Ｒは５６２．８Ωと算出され、実施例では、周波数ｆ_Ｌ１を１００Ｈｚとしたときに、コンダクタンスＧ_ＬおよびサセプタンスＢ_Ｌがそれぞれ７３．３５ｍＳ，−４３６．５８ｍＳと算出されるため、パラメータ値Ｒｖは３５０．０７ｍΩと算出される。

【0054】

また、直列共振周波数ｆｓ近傍での周波数間隔（周波数分解能）が一例として０．１９ｋＨｚとなるインピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性データを用いたときには、高抵抗体については、直列共振周波数ｆｓおよび各象限周波数ｆ１，ｆ２がそれぞれ１３．９３ｋＨｚ，１３．３２ｋＨｚ，１４．３９ｋＨｚとなり、最大値Ｇ_ｍａｘが１１．５９Ｓとなることから、インダクタンスＬが１２．８３μＨと算出され、容量Ｃが１０．１７μＦと算出される。このため、比較例では、抵抗Ｒは１４．６２Ωと算出され、実施例では、周波数ｆ_Ｌ２を１００Ｈｚとしたときに、レジスタンスｒ_ＬおよびリアクタンスＸ_Ｌがそれぞれ７０．３９Ω，−４５．２Ωと算出されるため、パラメータ値Ｒｖは１００．４７Ωと算出される。したがって、比較例では、低抵抗体および高抵抗体のいずれのパラメータ値Ｒｖについても、真値（低抵抗体では、３５０．０７ｍΩ。高抵抗体では、１００．４７Ω）と大きく異なる値が算出されるのに対し、実施例では、低抵抗体および高抵抗体のいずれのパラメータ値Ｒｖについても、十分な精度で算出される。

【0055】

このように、この測定装置１および等価回路パラメータ測定方法では、低抵抗体が試料７のときには、既知の共振周波数（並列共振周波数ｆｐ）を含む周波数帯域Ｗ１におけるインピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性に基づいてパラメータ値Ｃｖ，Ｌｖを算出し、このパラメータ値Ｃｖ，Ｌｖ、並列共振周波数ｆｐから十分に離れた低域側の周波数ｆ_Ｌ１、この周波数ｆ_Ｌ１でのインピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性に基づいてコンダクタンスＧ_ＬおよびサセプタンスＢ_Ｌを算出し、各パラメータ値Ｃｖ，Ｌｖ、周波数ｆ_Ｌ１、コンダクタンスＧ_ＬおよびサセプタンスＢ_Ｌに基づいて、等価回路の抵抗Ｒのパラメータ値Ｒｖ（＝２×π×ｆ_Ｌ×Ｇ_Ｌ×Ｌｖ／（２×π×ｆ_Ｌ×Ｃｖ−Ｂ_Ｌ））を算出する。

【0056】

したがって、この測定装置１および等価回路パラメータ測定方法によれば、本願発明者らが以前に検討を行っていた最大値ｒ_ｍａｘを直接使用してパラメータ値Ｒｖを算出する従来の構成とは異なり、周波数分解能（インピーダンスＺおよび位相θの周波数特性を取得する周波数帯域Ｗ１での周波数分解能）によって精度が大きく左右される最大値ｒ_ｍａｘを直接使用せずに、図５に示すように、並列共振周波数ｆｐから十分に離れた低域側の周波数ｆ_Ｌ１、つまり、周波数の高低に拘わらずレジスタンスｒがほぼ一定となる低域周波数帯（言い替えれば、直流に近似され得る周波数帯域）である周波数帯域Ｗ_Ｌに含まれる周波数ｆ_Ｌ１でのコンダクタンスＧ_ＬおよびサセプタンスＢ_Ｌを測定すると共にその測定値を使用してパラメータ値Ｒｖを算出することにより、低抵抗体の等価回路についての抵抗Ｒのパラメータ値Ｒｖを十分な精度で算出することができる。

【0057】

また、この測定装置１および等価回路パラメータ測定方法では、低抵抗体が試料７のときには、レジスタンスｒの周波数特性に基づいて算出される象限周波数ｆ１を下限周波数とし、象限周波数ｆ２を上限周波数とする周波数帯域Ｗｅを主たる帯域として含む周波数帯域Ｗ１におけるインピーダンスＺおよび前記位相θの各周波数特性と、周波数ｆ_Ｌ１でのインピーダンスＺおよび位相θのみを取得し、他の周波数領域のインピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性については取得しない構成となっている。

【0058】

したがって、この測定装置１および等価回路パラメータ測定方法によれば、Ｚθ周波数特性取得処理において、周波数ｆ_Ｌ１および周波数帯域Ｗｅを含む１つの広い周波数帯域の全体に亘るインピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性を取得する必要がないため、この各周波数特性を取得する際に要する時間（Ｚθ周波数特性取得処理に要する時間）を大幅に短縮することができる。なお、Ｚθ周波数特性取得処理に要する時間を短縮する必要がないときには、周波数ｆ_Ｌ１および周波数帯域Ｗｅを含む１つの広い周波数帯域の全体に亘るインピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性を取得する構成を採用することもできる。

【0059】

また、この測定装置１および等価回路パラメータ測定方法では、高抵抗体が試料７のときには、既知の共振周波数（直列共振周波数ｆｓ）を含む周波数帯域Ｗ２におけるインピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性に基づいてパラメータ値Ｃｖ，Ｌｖを算出し、このパラメータ値Ｃｖ，Ｌｖ、直列共振周波数ｆｓから十分に離れた低域側の周波数ｆ_Ｌ２、この周波数ｆ_Ｌ２でのインピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性に基づいてレジスタンスｒ_ＬおよびリアクタンスＸ_Ｌを算出し、各パラメータ値Ｃｖ，Ｌｖ、周波数ｆ_Ｌ２、レジスタンスｒ_ＬおよびリアクタンスＸ_Ｌに基づいて、等価回路の抵抗Ｒのパラメータ値Ｒｖ（＝（２×π×ｆ_Ｌ２×Ｌｖ−Ｘ_Ｌ）／（２×π×ｆ_Ｌ２×ｒ_Ｌ×Ｃｖ））を算出する。

【0060】

したがって、この測定装置１および等価回路パラメータ測定方法によれば、本願発明者らが以前に検討を行っていた最大値Ｇ_ｍａｘを直接使用してパラメータ値Ｒｖを算出する従来の構成とは異なり、周波数分解能（インピーダンスＺおよび位相θの周波数特性を取得する周波数帯域Ｗ２での周波数分解能）によって精度が大きく左右される最大値Ｇ_ｍａｘを直接使用せずに、図７に示すように、直列共振周波数ｆｓから十分に離れた低域側の周波数ｆ_Ｌ２、つまり、周波数の高低に拘わらずコンダクタンスＧがほぼ一定となる低域周波数帯（言い替えれば、直流に近似され得る周波数帯域）である周波数帯域Ｗ_Ｌに含まれる周波数ｆ_Ｌ２でのレジスタンスｒ_ＬおよびリアクタンスＸ_Ｌを測定すると共にその測定値を使用してパラメータ値Ｒｖを算出することにより、高抵抗体の等価回路についての抵抗Ｒのパラメータ値Ｒｖを十分な精度で算出することができる。

【0061】

また、この測定装置１および等価回路パラメータ測定方法では、高抵抗体が試料７のときには、コンダクタンスＧの周波数特性に基づいて算出される象限周波数ｆ１を下限周波数とし、象限周波数ｆ２を上限周波数とする周波数帯域Ｗｅを主たる帯域として含む周波数帯域Ｗ２におけるインピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性と、周波数ｆ_Ｌ２でのインピーダンスＺおよび位相θのみを取得し、他の周波数領域のインピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性については取得しない構成となっている。

【0062】

したがって、この測定装置１および等価回路パラメータ測定方法によれば、Ｚθ周波数特性取得処理において、周波数ｆ_Ｌ２および周波数帯域Ｗｅを含む１つの広い周波数帯域の全体に亘るインピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性を取得する必要がないため、この各周波数特性を取得する際に要する時間（Ｚθ周波数特性取得処理に要する時間）を大幅に短縮することができる。なお、Ｚθ周波数特性取得処理に要する時間を短縮する必要がないときには、周波数ｆ_Ｌ２および周波数帯域Ｗｅを含む１つの広い周波数帯域の全体に亘るインピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性を取得する構成を採用することもできる。

【0063】

なお、上記した測定装置１では、試料７が低抵抗体のときには、周波数帯域Ｗ１におけるインピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性と、周波数ｆ_Ｌ１でのインピーダンスＺおよび位相θのみを取得し、試料７が高抵抗体のときには、周波数帯域Ｗ２におけるインピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性と、周波数ｆ_Ｌ２でのインピーダンスＺおよび位相θのみを取得する構成を採用しているが、この構成に代えて、試料７が低抵抗体のときには、周波数ｆ_Ｌ１を下限周波数とし、周波数帯域Ｗ１の上限を上限周波数とする広周波数帯域におけるインピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性を測定し、試料７が高抵抗体のときには、周波数ｆ_Ｌ２を下限周波数とし、周波数帯域Ｗ２の上限を上限周波数とする広周波数帯域におけるインピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性を測定する構成を採用することもできる。

【0064】

この構成においても、広周波数帯域における下限周波数である周波数ｆ_Ｌ１でのインピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性に基づいてコンダクタンスＧ_ＬおよびサセプタンスＢ_Ｌを算出し、このコンダクタンスＧ_ＬおよびサセプタンスＢ_Ｌを使用して、低抵抗体についての等価回路の抵抗Ｒのパラメータ値Ｒｖを算出したり、また同じく下限周波数である周波数ｆ_Ｌ２でのインピーダンスＺおよび位相θの各周波数特性に基づいてレジスタンスｒ_ＬおよびリアクタンスＸ_Ｌを算出し、このレジスタンスｒ_ＬおよびリアクタンスＸ_Ｌを使用して、高抵抗体についての等価回路の抵抗Ｒのパラメータ値Ｒｖを算出したりすることで、パラメータ値Ｒｖを十分な精度で算出することができる。

【0065】

また、上記した測定装置１に、公知のコイルについての等価回路の各パラメータの測定機能や、公知のコンデンサについての等価回路の各パラメータの測定機能や、公知の振動子についての等価回路の各パラメータの測定機能などを追加することもできる。

【符号の説明】

【0066】

１ 測定装置
２ 測定部
５ 処理部
７ 試料（抵抗体）
５０ パラメータ測定処理
５１ Ｚθ周波数特性取得処理
５２ ｒ周波数特性測定処理
５３ Ｑ算出処理
５４ Ｃ算出処理
５５ Ｌ算出処理
５６ ＧＢ算出処理
５７ Ｒ算出処理
ｆｐ，ｆｓ 共振周波数
Ｗ１，Ｗ２ 周波数帯域
ｆ_Ｌ１，ｆ_Ｌ２ 周波数

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】