JPH0618460A - 試験材料の電気抵抗を非接触測定する方法 - Google Patents
試験材料の電気抵抗を非接触測定する方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 試験材料の電気抵抗を、高い精度で簡単に非
接触測定できるようにする。 【構成】 ２つの結合電極２、３により試験材料１に容
量的に交流電流を供給し、その場合３つの周波数で総合
インピーダンスを測定し、その測定結果から結合電極
２、３間の漂遊容量、結合電極２、３と試験材料１の間
の結合容量及び試験材料１の電気抵抗を計算によって求
める。
接触測定できるようにする。 【構成】 ２つの結合電極２、３により試験材料１に容
量的に交流電流を供給し、その場合３つの周波数で総合
インピーダンスを測定し、その測定結果から結合電極
２、３間の漂遊容量、結合電極２、３と試験材料１の間
の結合容量及び試験材料１の電気抵抗を計算によって求
める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、２つの結合電極により
試験材料に容量的に交流電流を供給する、特に面に付着
した物質（＝試験材料）の電気抵抗（又は導電度）を非
接触測定する方法に関する。
試験材料に容量的に交流電流を供給する、特に面に付着
した物質（＝試験材料）の電気抵抗（又は導電度）を非
接触測定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】前記のような方法はいろいろの点で公知
である（ドイツ連邦共和国特許出願公開第２２３９３５
９号及び第３８１５０１１０号明細書、ヨーロッパ特許
出願公開第０１９２４１６号及び第０３２４１９３号明
細書、及び米国特許第３，４０８，５６６号、第３，９
６７，１９１号及び第４，５５４，４９３号明細書参
照）。前記のような公知のすべての方法は、電気抵抗
（又は導電度）の測定が十分正確ではないという点で共
通している。
である（ドイツ連邦共和国特許出願公開第２２３９３５
９号及び第３８１５０１１０号明細書、ヨーロッパ特許
出願公開第０１９２４１６号及び第０３２４１９３号明
細書、及び米国特許第３，４０８，５６６号、第３，９
６７，１９１号及び第４，５５４，４９３号明細書参
照）。前記のような公知のすべての方法は、電気抵抗
（又は導電度）の測定が十分正確ではないという点で共
通している。
【０００３】
【発明の目的】従って本発明の課題は、試験材料の電気
抵抗（又は導電度）が改善した精度で比較的簡単に測定
できるように、初めに基本的に述べた方法を構成しかつ
改善することにあり、特に従来の技術では例えば試験材
料と結合電極の間の距離の変化によって生じる測定誤差
を減少するようにすることにある。
抵抗（又は導電度）が改善した精度で比較的簡単に測定
できるように、初めに基本的に述べた方法を構成しかつ
改善することにあり、特に従来の技術では例えば試験材
料と結合電極の間の距離の変化によって生じる測定誤差
を減少するようにすることにある。
【０００４】
【発明の構成】前記課題を解決する本発明による方法
は、まずだいたいにおいて次のような特徴を有する。す
なわち少なくとも３つの周波数において総合インピーダ
ンスを測定し、かつそれにより両方の結合電極間の漂遊
容量、両方の結合電極と試験材料との間の結合容量及び
試験材料の抵抗を判定する。
は、まずだいたいにおいて次のような特徴を有する。す
なわち少なくとも３つの周波数において総合インピーダ
ンスを測定し、かつそれにより両方の結合電極間の漂遊
容量、両方の結合電極と試験材料との間の結合容量及び
試験材料の抵抗を判定する。
【０００５】本発明はまず次のような周知の事実に基づ
いている。すなわちここでは結合電極と称する２つの導
電面をここでは試験材料と称する導電媒体の近くへ動か
せば、結合電極と試験材料の間にここでは結合容量と称
する容量が生じる。さらに本発明は、これまで測定技術
において考慮されていなかった次のような事実に基づい
ている。すなわち両方の結合電極の間にここでは漂遊容
量と称する容量が生じる。従って結合電極に加えた交流
電圧によって流れる交流電流に対して総合インピーダン
スが作用し、この総合インピーダンスは、漂遊容量、結
合容量及び測定すべき抵抗から成る。その場合漂遊容量
は、結合容量と測定すべき抵抗から成る直列回路に対し
て並列になっている。
いている。すなわちここでは結合電極と称する２つの導
電面をここでは試験材料と称する導電媒体の近くへ動か
せば、結合電極と試験材料の間にここでは結合容量と称
する容量が生じる。さらに本発明は、これまで測定技術
において考慮されていなかった次のような事実に基づい
ている。すなわち両方の結合電極の間にここでは漂遊容
量と称する容量が生じる。従って結合電極に加えた交流
電圧によって流れる交流電流に対して総合インピーダン
スが作用し、この総合インピーダンスは、漂遊容量、結
合容量及び測定すべき抵抗から成る。その場合漂遊容量
は、結合容量と測定すべき抵抗から成る直列回路に対し
て並列になっている。
【０００６】特別な意味を有する本発明による方法の有
利な構成は次のような特徴を有する。すなわち高い周波
数の交流電流により総合インピーダンスを測定し、かつ
それにより両方の結合電極の間の漂遊容量を判定し、低
い周波数の交流電流により総合インピーダンスを測定
し、かつそれにより漂遊容量を考慮しながら両方の結合
電極と試験材料との間の結合容量を判定し、かつ高い周
波数と低い周波数の間にある周波数の交流電流により総
合インピーダンスを測定し、かつそれにより漂遊容量と
結合容量を考慮しながら試験材料の抵抗を判定する。こ
の時本発明は次のことを利用する。すなわち漂遊容量が
結合容量に対して小さくなるように、結合電極を構成し
かつ距離を実現することができる。すなわちこの時次の
ことが成り立つ。
利な構成は次のような特徴を有する。すなわち高い周波
数の交流電流により総合インピーダンスを測定し、かつ
それにより両方の結合電極の間の漂遊容量を判定し、低
い周波数の交流電流により総合インピーダンスを測定
し、かつそれにより漂遊容量を考慮しながら両方の結合
電極と試験材料との間の結合容量を判定し、かつ高い周
波数と低い周波数の間にある周波数の交流電流により総
合インピーダンスを測定し、かつそれにより漂遊容量と
結合容量を考慮しながら試験材料の抵抗を判定する。こ
の時本発明は次のことを利用する。すなわち漂遊容量が
結合容量に対して小さくなるように、結合電極を構成し
かつ距離を実現することができる。すなわちこの時次の
ことが成り立つ。
【０００７】比較的高い周波数において総合インピーダ
ンスは、だいたいにおいて高い周波数で低抵抗の漂遊容
量によって決まり、加えた交流電圧と流れた交流電流の
間の位相シフトはほぼ９０°であり、比較的低い周波数
において総合インピーダンスは、だいたいにおいて低い
周波数で高抵抗の結合容量によって決まり、加えた交流
電圧と流れた交流電流の間の位相シフトはこの場合にも
ほぼ９０°になる。
ンスは、だいたいにおいて高い周波数で低抵抗の漂遊容
量によって決まり、加えた交流電圧と流れた交流電流の
間の位相シフトはほぼ９０°であり、比較的低い周波数
において総合インピーダンスは、だいたいにおいて低い
周波数で高抵抗の結合容量によって決まり、加えた交流
電圧と流れた交流電流の間の位相シフトはこの場合にも
ほぼ９０°になる。
【０００８】高い周波数と低い周波数の間には、加えた
交流電圧と流れた交流電圧の間の位相シフトが最小値に
なる周波数が存在する。それ故に総合インピーダンスの
実部は、位相シフト最小値が現われる周波数の交流電流
によって測定すると有利である。
交流電圧と流れた交流電圧の間の位相シフトが最小値に
なる周波数が存在する。それ故に総合インピーダンスの
実部は、位相シフト最小値が現われる周波数の交流電流
によって測定すると有利である。
【０００９】この時本発明により行うべき３つの測定に
より、すなわち高い周波数の交流電流による総合インピ
ーダンスの測定、低い周波数の交流電流による総合イン
ピーダンスの測定及び高い周波数と低い周波数の間にあ
る周波数の交流電流による総合インピーダンスの測定に
よって、漂遊容量、結合容量及び測定すべき抵抗が判定
でき、しかも次式によって判定できる。
より、すなわち高い周波数の交流電流による総合インピ
ーダンスの測定、低い周波数の交流電流による総合イン
ピーダンスの測定及び高い周波数と低い周波数の間にあ
る周波数の交流電流による総合インピーダンスの測定に
よって、漂遊容量、結合容量及び測定すべき抵抗が判定
でき、しかも次式によって判定できる。
【００１０】
【数１】 その際 Ｚ＝総合インピーダンス ＸI＝総合インピーダンスの虚部 ＸR＝総合インピーダンスの実部 ＣS＝漂遊容量 ＣK＝結合容量 Ｒ＝抵抗 その場合式（１）、（２）及び（３）は、本発明による
方法の基礎となる等価回路の正確な換算の結果得られた
ものである。式（４）、（５）及び（６）は、周波数を
ω1≫ω2≫ω3とした近似に基づくものであり、その際
ω2は、位相シフト最小の範囲にある。
方法の基礎となる等価回路の正確な換算の結果得られた
ものである。式（４）、（５）及び（６）は、周波数を
ω1≫ω2≫ω3とした近似に基づくものであり、その際
ω2は、位相シフト最小の範囲にある。
【００１１】本発明による方法を、例えば固定設置した
結合電極によって実施すれば、漂遊容量及び／又は結合
容量は１度の測定によって得ることができるので、この
時試験材料の抵抗の検出のためには２つの周波数又は１
つの周波数でさらに続けて測定を行うだけでよい。
結合電極によって実施すれば、漂遊容量及び／又は結合
容量は１度の測定によって得ることができるので、この
時試験材料の抵抗の検出のためには２つの周波数又は１
つの周波数でさらに続けて測定を行うだけでよい。
【００１２】
【実施例】詳細に述べれば、本発明による方法を構成し
かつ改善する種々の方法がある。これについては一方に
おいて特許請求の範囲第１項に続く請求項、他方におい
て次に図面に関連して説明する有利な実施例を参照され
たい。
かつ改善する種々の方法がある。これについては一方に
おいて特許請求の範囲第１項に続く請求項、他方におい
て次に図面に関連して説明する有利な実施例を参照され
たい。
【００１３】図１と図２は、本発明による方法、従って
試験材料１の電気抵抗（又は導電度）を非接触測定する
方法を実施する装置の有利な構成の機械的構造を示して
おり、ここでは２つの結合電極２、３によって試験材料
１に交流電流が容量的に供給される。その点において図
１及び図２は、結合電極２、３を同じ面に構成しかつ２
つの結合電極２、３に加えてなおデカップリング電極４
を設けたものとして、本発明による方法を実施する装置
の有利な構成を示している。
試験材料１の電気抵抗（又は導電度）を非接触測定する
方法を実施する装置の有利な構成の機械的構造を示して
おり、ここでは２つの結合電極２、３によって試験材料
１に交流電流が容量的に供給される。その点において図
１及び図２は、結合電極２、３を同じ面に構成しかつ２
つの結合電極２、３に加えてなおデカップリング電極４
を設けたものとして、本発明による方法を実施する装置
の有利な構成を示している。
【００１４】図３は、本発明による方法の基礎となる等
価回路を示している。この等価回路には、まず抵抗Ｒが
含まれており、これは、本発明による方法により非接触
で測定すべき試験材料１の電気抵抗である。図３に示し
た回路にはその他に２つの部分結合容量ＣK、1及びＣK、2
が含まれており、これらは、結合電極２と試験材料１の
間又は結合電極３と試験材料１の間の容量である。両方
の部分結合容量ＣK、1及びＣK、2はいっしょになって結合
容量ＣKを形成する。さらに図３に示した回路には漂遊
容量ＣSが含まれており、これは、両方の結合電極２と
３の間の容量である。
価回路を示している。この等価回路には、まず抵抗Ｒが
含まれており、これは、本発明による方法により非接触
で測定すべき試験材料１の電気抵抗である。図３に示し
た回路にはその他に２つの部分結合容量ＣK、1及びＣK、2
が含まれており、これらは、結合電極２と試験材料１の
間又は結合電極３と試験材料１の間の容量である。両方
の部分結合容量ＣK、1及びＣK、2はいっしょになって結合
容量ＣKを形成する。さらに図３に示した回路には漂遊
容量ＣSが含まれており、これは、両方の結合電極２と
３の間の容量である。
【００１５】前にすでに説明したように、図示した実施
例では両方の結合電極２と３の間になおデカップリング
電極４が設けられている。このデカップリング電極４
は、漂遊容量ＣSの影響を減らすために使われ、かつア
ース電位になっており、すなわちこのデカップリング電
極４により漂遊容量ＣSを介して流れる電流の一部が取
除かれる。図３に示す電気回路においてデカップリング
電極４は、２つの部分デカップリング容量ＣA、1及びＣ
A、2によって考慮されている。
例では両方の結合電極２と３の間になおデカップリング
電極４が設けられている。このデカップリング電極４
は、漂遊容量ＣSの影響を減らすために使われ、かつア
ース電位になっており、すなわちこのデカップリング電
極４により漂遊容量ＣSを介して流れる電流の一部が取
除かれる。図３に示す電気回路においてデカップリング
電極４は、２つの部分デカップリング容量ＣA、1及びＣ
A、2によって考慮されている。
【００１６】図３に示した回路において、抵抗Ｒ、２つ
の部分結合容量ＣK、1とＣK、2又は結合容量ＣK、及び漂
遊容量ＣSが総合インピーダンスＺを形成している。付
加的になお測定抵抗５が設けられている。
の部分結合容量ＣK、1とＣK、2又は結合容量ＣK、及び漂
遊容量ＣSが総合インピーダンスＺを形成している。付
加的になお測定抵抗５が設けられている。
【００１７】本発明による方法のために考えられる評価
回路は図４に示してあり、しかもブロック図の形で示し
てある。図４に示したブロック図の上部に、両方の結合
電極２と３及びデカップリング電極４がまとめて設けら
れている。その他に評価回路は、高い周波数の交流電圧
用の給電部６、低い周波数の交流電圧用の給電部７、及
び高い周波数と低い周波数の間にある可変周波数を有す
る交流電圧用の給電部８を有する。それぞれの給電部
６、７、８には、発振器９、１０、１１、レギュレータ
１２、１３、１４、及びフィルタ１５、１６、１７が含
まれている。最後になお詳細に評価を行う計算機１８が
設けられている。
回路は図４に示してあり、しかもブロック図の形で示し
てある。図４に示したブロック図の上部に、両方の結合
電極２と３及びデカップリング電極４がまとめて設けら
れている。その他に評価回路は、高い周波数の交流電圧
用の給電部６、低い周波数の交流電圧用の給電部７、及
び高い周波数と低い周波数の間にある可変周波数を有す
る交流電圧用の給電部８を有する。それぞれの給電部
６、７、８には、発振器９、１０、１１、レギュレータ
１２、１３、１４、及びフィルタ１５、１６、１７が含
まれている。最後になお詳細に評価を行う計算機１８が
設けられている。
【００１８】本発明によれば次のような処理が行われ
る。すなわち第１ステップにおいて高い周波数の交流電
流により総合インピーダンスＺの虚部ＸIが測定され、
かつそれにより両方の結合電極２と３の間の漂遊容量Ｃ
Sが判定され、しかも式（４）によって判定され、それ
から第２ステップにおいて低い周波数の交流電流によっ
て総合インピーダンスの虚部ＸＩ が測定され、かつそ
れにより漂遊容量ＣSを考慮しながら両方の結合電極２
又は３と試験材料１との間の結合容量ＣKが判定され、
しかも式（５）によって判定され、かつ最後に第３ステ
ップにおいて高い周波数と低い周波数の間にある周波数
の交流電流によって、すなわち位相シフト最小値が生じ
る周波数の交流電流によって、総合インピーダンスの実
部ＸRが測定され、かつそれにより漂遊容量ＣSと結合容
量ＣKを考慮しながら試験材料１の抵抗Ｒが判定され、
しかも式（６）によって判定される。
る。すなわち第１ステップにおいて高い周波数の交流電
流により総合インピーダンスＺの虚部ＸIが測定され、
かつそれにより両方の結合電極２と３の間の漂遊容量Ｃ
Sが判定され、しかも式（４）によって判定され、それ
から第２ステップにおいて低い周波数の交流電流によっ
て総合インピーダンスの虚部ＸＩ が測定され、かつそ
れにより漂遊容量ＣSを考慮しながら両方の結合電極２
又は３と試験材料１との間の結合容量ＣKが判定され、
しかも式（５）によって判定され、かつ最後に第３ステ
ップにおいて高い周波数と低い周波数の間にある周波数
の交流電流によって、すなわち位相シフト最小値が生じ
る周波数の交流電流によって、総合インピーダンスの実
部ＸRが測定され、かつそれにより漂遊容量ＣSと結合容
量ＣKを考慮しながら試験材料１の抵抗Ｒが判定され、
しかも式（６）によって判定される。
【００１９】図には示していないが、測定精度をさらに
高めるために、試験材料１に対して所定の異なった距離
を有する２つの同じ電極装置によって測定を行うことが
できる。
高めるために、試験材料１に対して所定の異なった距離
を有する２つの同じ電極装置によって測定を行うことが
できる。
【００２０】結合電極の形成及び／又は結合電極と試験
材料の間の距離に依存して、電気力線の収縮が生じ、そ
の結果、結合電極の有効面積の変化が生じ、従って測定
した抵抗の付加的な変化が生じる。この作用の校正、す
なわち漂遊容量ＣS対結合容量ＣKの比の関数として抵抗
Ｒに対する校正曲線を形成すること、及び効果的な修正
は、漂遊容量と結合容量の測定値の評価によって行うこ
とができる。
材料の間の距離に依存して、電気力線の収縮が生じ、そ
の結果、結合電極の有効面積の変化が生じ、従って測定
した抵抗の付加的な変化が生じる。この作用の校正、す
なわち漂遊容量ＣS対結合容量ＣKの比の関数として抵抗
Ｒに対する校正曲線を形成すること、及び効果的な修正
は、漂遊容量と結合容量の測定値の評価によって行うこ
とができる。
【００２１】その他に結合電極の距離に対する容量値の
関数は距離調整のために使用でき、その場合衝突の危険
なしにわずかな距離で（＝高い測定精度で）非接触測定
を行うことができる。それ以上の利点は、さもなければ
不可欠な距離センサが省略できる点にある。
関数は距離調整のために使用でき、その場合衝突の危険
なしにわずかな距離で（＝高い測定精度で）非接触測定
を行うことができる。それ以上の利点は、さもなければ
不可欠な距離センサが省略できる点にある。
【００２２】前に述べたように、図３に示した等価回路
にはさらに測定抵抗５が設けられている。交流電圧は、
電極装置と測定抵抗５から成る直列回路に加えられる。
流れる交流電流の尺度として測定抵抗５における電圧降
下が利用される。その場合測定抵抗５は、測定抵抗５に
おける電圧降下が全体に加えられた交流電圧に対して小
さいような値になっている。
にはさらに測定抵抗５が設けられている。交流電圧は、
電極装置と測定抵抗５から成る直列回路に加えられる。
流れる交流電流の尺度として測定抵抗５における電圧降
下が利用される。その場合測定抵抗５は、測定抵抗５に
おける電圧降下が全体に加えられた交流電圧に対して小
さいような値になっている。
【００２３】図５と図６は、加えた交流電圧の周波数が
比較的高い場合に、加えた交流電圧と流れた交流電流の
間の位相シフトがほぼ９０°であること、及び加えた交
流電圧の周波数が比較的低い場合に、加えた交流電圧と
流れた交流電流の間の位相シフトが同様にほぼ９０°で
あることを非常にはっきりと示している。図５と図６
は、高い周波数と低い周波数の間に、加えた交流電圧と
流れた交流電流の間の位相シフトが最小値になる周波数
が存在することも非常にはっきりと示している。
比較的高い場合に、加えた交流電圧と流れた交流電流の
間の位相シフトがほぼ９０°であること、及び加えた交
流電圧の周波数が比較的低い場合に、加えた交流電圧と
流れた交流電流の間の位相シフトが同様にほぼ９０°で
あることを非常にはっきりと示している。図５と図６
は、高い周波数と低い周波数の間に、加えた交流電圧と
流れた交流電流の間の位相シフトが最小値になる周波数
が存在することも非常にはっきりと示している。
【００２４】図７から明らかなように、漂遊容量ＣSを
考慮しない場合に生じる測定誤差はかなりのものであ
る。この測定誤差は、低い周波数でほぼ３０％であり、
かつ位相シフト最小値が生じる周波数ではほぼ４０％で
あり、位相シフト最小値が生じる周波数以上で相対測定
誤差は極めて急速に１００％へと増加する。
考慮しない場合に生じる測定誤差はかなりのものであ
る。この測定誤差は、低い周波数でほぼ３０％であり、
かつ位相シフト最小値が生じる周波数ではほぼ４０％で
あり、位相シフト最小値が生じる周波数以上で相対測定
誤差は極めて急速に１００％へと増加する。
【００２５】その他に図５〜図７は、漂遊容量ＣSが１
０PＦ、結合容量ＣKが５５PＦ、かつ抵抗Ｒが２５０ｋ
Ωの場合の状態を示している。
０PＦ、結合容量ＣKが５５PＦ、かつ抵抗Ｒが２５０ｋ
Ωの場合の状態を示している。
【００２６】本発明による方法は、種々の材料の電気抵
抗（又は導電度）の非接触測定のために利用でき、例え
ばプラスチックフィルム、紙シート等の電気抵抗（又は
導電度）の非接触測定のために利用でき、ほぼ１０〜１
０6Ω／ｃｍ2の範囲の抵抗の判定に適している。
抗（又は導電度）の非接触測定のために利用でき、例え
ばプラスチックフィルム、紙シート等の電気抵抗（又は
導電度）の非接触測定のために利用でき、ほぼ１０〜１
０6Ω／ｃｍ2の範囲の抵抗の判定に適している。
【００２７】本発明による方法は、図８と図１０に概略
的に示した自動車の窓ガラス１８のワイパの制御のため
にも特に良好に利用できる。従って自動車の窓ガラス１
８のワイパを制御する制御装置も本発明の対象である。
図８〜図１１に全体的に示すような制御装置には、少な
くとも２つの結合電極１９、２０から成るセンサ２１、
少なくとも２つの接触素子２２、２３及び接触素子２
２、２３に接続した評価回路２４が含まれている。
的に示した自動車の窓ガラス１８のワイパの制御のため
にも特に良好に利用できる。従って自動車の窓ガラス１
８のワイパを制御する制御装置も本発明の対象である。
図８〜図１１に全体的に示すような制御装置には、少な
くとも２つの結合電極１９、２０から成るセンサ２１、
少なくとも２つの接触素子２２、２３及び接触素子２
２、２３に接続した評価回路２４が含まれている。
【００２８】原則的に結合電極は接触素子に直流的に結
合できる。どのような規則においても自動車の窓ガラス
１８は、外側ガラス板２５、内側ガラス板２６及び外側
ガラス板２５と内側ガラス板２６の間に設けられた安全
フィルム２７を有する合わせガラスとして構成されてい
る。この時自動車の窓ガラス１８のワイパを制御する制
御装置の図８〜図１１に全体的に示した構成は望ましい
ものであり、この構成は次のような特徴を有する。すな
わち結合電極１９、２０は、外側ガラス板２５と安全フ
ィルム２７の間に設けられており、外側ガラス板２５と
安全フィルム２７の間に２つの接触電極２８、２９が設
けられており、結合電極１９、２０は接触電極２８、２
９に直流的に結合されており、かつ接触素子２２、２３
は、接触電極２８、２９に付属し、かつ安全フィルム２
７から離れた方の内側ガラス板２６の側に設けられてい
る。従ってここでは接触電極２８、２９と接触素子２
２、２３の間に容量結合が構成されている。このような
容量結合の代りに誘導結合を構成してもよい。原則的に
は、窓ガラスを合わせガラスとして構成した場合、結合
電極を接触素子に直流的に結合することもできる。
合できる。どのような規則においても自動車の窓ガラス
１８は、外側ガラス板２５、内側ガラス板２６及び外側
ガラス板２５と内側ガラス板２６の間に設けられた安全
フィルム２７を有する合わせガラスとして構成されてい
る。この時自動車の窓ガラス１８のワイパを制御する制
御装置の図８〜図１１に全体的に示した構成は望ましい
ものであり、この構成は次のような特徴を有する。すな
わち結合電極１９、２０は、外側ガラス板２５と安全フ
ィルム２７の間に設けられており、外側ガラス板２５と
安全フィルム２７の間に２つの接触電極２８、２９が設
けられており、結合電極１９、２０は接触電極２８、２
９に直流的に結合されており、かつ接触素子２２、２３
は、接触電極２８、２９に付属し、かつ安全フィルム２
７から離れた方の内側ガラス板２６の側に設けられてい
る。従ってここでは接触電極２８、２９と接触素子２
２、２３の間に容量結合が構成されている。このような
容量結合の代りに誘導結合を構成してもよい。原則的に
は、窓ガラスを合わせガラスとして構成した場合、結合
電極を接触素子に直流的に結合することもできる。
【００２９】自動車の窓ガラスのワイパを制御する本発
明による制御装置は、少なくとも３つの異なった周波数
で２つ又はそれ以上の結合電極の間の複素総合インピー
ダンスを検出することに基づいている。交流電流の容量
結合による供給は、窓ガラス上の水によって影響を受け
る。一方において水の誘電特性により結合電極の間の測
定可能な容量が増加する。他方において水膜と結合電極
の間に付加的な容量が生じ、その結果水膜を通して交流
電流が流れる。複素総合インピーダンスの判定の場合、
総合インピーダンスの容量性性虚部と総合インピーダン
スの実部は、すでに前に説明したように検出される。
明による制御装置は、少なくとも３つの異なった周波数
で２つ又はそれ以上の結合電極の間の複素総合インピー
ダンスを検出することに基づいている。交流電流の容量
結合による供給は、窓ガラス上の水によって影響を受け
る。一方において水の誘電特性により結合電極の間の測
定可能な容量が増加する。他方において水膜と結合電極
の間に付加的な容量が生じ、その結果水膜を通して交流
電流が流れる。複素総合インピーダンスの判定の場合、
総合インピーダンスの容量性性虚部と総合インピーダン
スの実部は、すでに前に説明したように検出される。
【００３０】自動車の窓ガラス上の水の分類のため、水
は極端な場合の組合わせにより簡単化して表現できる。
すなわち ａ）均一に分散した厚い水膜、 ｂ）均一に分散した薄い水膜、 ｃ）つながっていない大きな点状水滴、及び ｄ）つながっていない小さな点状水滴。
は極端な場合の組合わせにより簡単化して表現できる。
すなわち ａ）均一に分散した厚い水膜、 ｂ）均一に分散した薄い水膜、 ｃ）つながっていない大きな点状水滴、及び ｄ）つながっていない小さな点状水滴。
【００３１】この時窓ガラス上にある水に関して総合イ
ンピーダンスの容量性虚部と総合インピーダンスの実部
との間に次の関係が観察される。すなわち ａ）均一に分散した水膜は、水膜の厚さにほぼ双曲線状
に依存する低いオーム性抵抗を生じる。それに対して点
状の水滴は高オーム性抵抗を生じる。
ンピーダンスの容量性虚部と総合インピーダンスの実部
との間に次の関係が観察される。すなわち ａ）均一に分散した水膜は、水膜の厚さにほぼ双曲線状
に依存する低いオーム性抵抗を生じる。それに対して点
状の水滴は高オーム性抵抗を生じる。
【００３２】ｂ）結合電極の漂遊容量は、主として電界
内の水量によって変化し、かつだいたいにおいて水量が
水膜の形で存在するか又はつながっていない点状水滴の
形で存在するかには関係ない。
内の水量によって変化し、かつだいたいにおいて水量が
水膜の形で存在するか又はつながっていない点状水滴の
形で存在するかには関係ない。
【００３３】ｃ）水が水膜として存在する場合にだけ、
結合電極と水の間で結合容量が有効になる。
結合電極と水の間で結合容量が有効になる。
【００３４】この時ワイパの制御のために、水量の測定
値の他に水の分散、すなわち水膜か又は水滴かに関する
情報も入手すると望ましい。そのため異なった周波数に
よる３度の測定によって、漂遊容量と結合容量と抵抗の
値が検出されるのである。容量値と抵抗値及びその時間
的変化を利用すれば、この時窓ガラス上に存在する水に
関する情報、すなわち水量及び水膜又は点状水滴に関す
る情報が得られ、この情報は、それからワイパの制御に
利用される。
値の他に水の分散、すなわち水膜か又は水滴かに関する
情報も入手すると望ましい。そのため異なった周波数に
よる３度の測定によって、漂遊容量と結合容量と抵抗の
値が検出されるのである。容量値と抵抗値及びその時間
的変化を利用すれば、この時窓ガラス上に存在する水に
関する情報、すなわち水量及び水膜又は点状水滴に関す
る情報が得られ、この情報は、それからワイパの制御に
利用される。
【００３５】図８〜図１０による制御装置に対する図１
１に示した等価回路は、だいたいにおいて図１及び図２
による装置に対する図３に示した等価回路と同じであ
る。ここではなお付加的に接触素子２２、２３と接触電
極２８、２９の間に部分結合容量ＣK、3とＣK、4が記入し
てある。
１に示した等価回路は、だいたいにおいて図１及び図２
による装置に対する図３に示した等価回路と同じであ
る。ここではなお付加的に接触素子２２、２３と接触電
極２８、２９の間に部分結合容量ＣK、3とＣK、4が記入し
てある。
【００３６】自動車の窓ガラスの１つ又は複数のワイパ
の制御に本発明による方法を適用する場合、なるべく２
００Ｈｚ〜５ＭＨｚの間の５つの異なった周波数で総合
インピーダンスを測定すると有利である。
の制御に本発明による方法を適用する場合、なるべく２
００Ｈｚ〜５ＭＨｚの間の５つの異なった周波数で総合
インピーダンスを測定すると有利である。
【００３７】自動車の窓ガラスのワイパの制御に本発明
による方法を適用する際にセンサは常に水で均一にぬれ
ているわけではないので、図５〜図７に示した曲線の不
鮮明な点が現われる。それ故に測定値は次のようにして
評価される。すなわち一方においてすべての測定点にお
ける総合インピーダンスの虚部と総合インピーダンスの
実部が計算され、他方において検出された値又は検出さ
れた曲線が既知の値又は既知の曲線と比較される。
による方法を適用する際にセンサは常に水で均一にぬれ
ているわけではないので、図５〜図７に示した曲線の不
鮮明な点が現われる。それ故に測定値は次のようにして
評価される。すなわち一方においてすべての測定点にお
ける総合インピーダンスの虚部と総合インピーダンスの
実部が計算され、他方において検出された値又は検出さ
れた曲線が既知の値又は既知の曲線と比較される。
【００３８】その他に４つのぬれ形式を区別することは
望ましい。すなわち ａ）乾燥、 ｂ）わずかにしぶきがかかっている、 ｃ）水滴、 ｄ）連続した水膜。
望ましい。すなわち ａ）乾燥、 ｂ）わずかにしぶきがかかっている、 ｃ）水滴、 ｄ）連続した水膜。
【００３９】その場合次のことが確認される。
【００４０】ａ）乾燥：全周波数範囲において一定の小
さな容量値、オーム性インピーダンスはない。
さな容量値、オーム性インピーダンスはない。
【００４１】ｂ）わずかにしぶきがかかっている：低い
周波数範囲で大きな容量、高い周波数範囲で小さな容
量、中間の周波数範囲で大きなオーム性インピーダン
ス、高い周波数範囲で小さなオーム性インピーダンス。
周波数範囲で大きな容量、高い周波数範囲で小さな容
量、中間の周波数範囲で大きなオーム性インピーダン
ス、高い周波数範囲で小さなオーム性インピーダンス。
【００４２】ｃ）水滴：低い周波数及び中間の周波数で
中間の容量、高い周波数範囲でオーム性インピーダンス
上昇。
中間の容量、高い周波数範囲でオーム性インピーダンス
上昇。
【００４３】ｄ）連続した水膜：低い周波数及び中間の
周波数で大きな容量、高い周波数範囲でオーム性インピ
ーダンス上昇。
周波数で大きな容量、高い周波数範囲でオーム性インピ
ーダンス上昇。
【図１】本発明による方法を実施する装置の有利な構成
を示す横断面図である。
を示す横断面図である。
【図２】図１による装置の平面図である。
【図３】測定抵抗を補充した図１及び図２による装置の
等価回路を示す図である。
等価回路を示す図である。
【図４】本発明による方法に使用できる評価回路のブロ
ック図である。
ック図である。
【図５】周波数に関する総合インピーダンスと位相シフ
トの値を示すグラフである。
トの値を示すグラフである。
【図６】周波数に関する総合インピーダンス、総合イン
ピーダンスの虚部、総合インピーダンスの実部及び位相
シフトの値を示すグラフである。
ピーダンスの虚部、総合インピーダンスの実部及び位相
シフトの値を示すグラフである。
【図７】漂遊容量を考慮しない場合に生じる測定誤差を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図８】本発明による方法に基づいてワイパを制御する
制御装置を備えた自動車の窓ガラスの略図である。
制御装置を備えた自動車の窓ガラスの略図である。
【図９】図８による制御装置を図８より拡大し一部斜視
図で示す図である。
図で示す図である。
【図１０】図８による装置を図８より拡大して示す線Ｘ
−Ｘに沿った断面図である。
−Ｘに沿った断面図である。
【図１１】図８〜図１０による制御装置の等価回路の図
である。
である。
１ 試験材料 ２ 結合電極 ３ 結合電極 ４ デカップリング電極 ５ 測定抵抗 ６ 給電部 ７ 給電部 ８ 給電部 ９ 発振器 １０ 発振器 １１ 発振器 １２ レギュレータ １３ レギュレータ １４ レギュレータ １５ フィルタ １６ フィルタ １７ フィルタ １８ 窓ガラス １９ 結合電極 ２０ 結合電極 ２１ センサ ２２ 接触素子 ２３ 接触素子 ２４ 評価回路 ２５ 外側ガラス板 ２６ 内側ガラス板 ２７ 安全フィルム ２８ 接触電極 ２９ 接触電極
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年９月６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
フロントページの続き (72)発明者 ハンス、ハー、ノルテ ドイツ連邦共和国、4650、ゲルゼンキルヒ ェン、ベートホーフェンシュトラーセ、29
Claims (16)
- 【請求項１】 ２つの結合電極により試験材料に容量的
に交流電流を供給する、特に面に付着した物質（＝試験
材料）の電気抵抗（又は導電度）を非接触測定する方法
において、少なくとも３つの周波数において総合インピ
ーダンスを測定し、かつそれにより両方の結合電極間の
漂遊容量、両方の結合電極と試験材料との間の結合容量
及び試験材料の抵抗を判定することを特徴とする、試験
材料の電気抵抗を非接触測定する方法。 - 【請求項２】 高い周波数の交流電流により総合インピ
ーダンスを測定し、かつそれにより両方の結合電極の間
の漂遊容量を判定し、低い周波数の交流電流により総合
インピーダンスを測定し、かつそれにより漂遊容量を考
慮しながら両方の結合電極と試験材料との間の結合容量
を判定し、かつ高い周波数と低い周波数の間にある周波
数の交流電流により総合インピーダンスを測定し、かつ
それにより漂遊容量と結合容量を考慮しながら試験材料
の抵抗を判定する、請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 位相シフト最小値（加えた交流電圧と供
給された交流電流の間の位相シフト）が生じる周波数の
交流電流により総合インピーダンスの実部を測定する、
請求項２記載の方法。 - 【請求項４】 結合電極を定置に配置し、漂遊容量及び
／又は結合容量を１度だけ判定する、請求項１記載の方
法。 - 【請求項５】 試験材料への交流電流の容量的供給を、
同じ面の２つの結合電極によって行う、請求項１〜４の
１つに記載の方法。 - 【請求項６】 試験材料への交流電流の容量的供給を、
同じリングとして構成した２つの結合電極によって行
う、請求項１〜５の１つに記載の方法。 - 【請求項７】 漂遊容量の影響を減らすため、結合電極
の間にある例えばアース電位に接続したデカップリング
電極を介して、漂遊容量を介して流れる電流の一部を取
出す、請求項１〜６の１つに記載の方法。 - 【請求項８】 測定精度を高めるため、試験材料に対し
て所定の異なった距離を有する同一の２つの電極装置に
よって測定を行う、請求項１〜７の１つに記載の方法。 - 【請求項９】 複数の同心リングを有する電極装置によ
って測定を行い、かつこれら同心リングを選択的に結合
電極として又はアースリングとして接続し、又は接触し
ない、請求項１〜８の１つに記載の方法。 - 【請求項１０】 接触した又は非接触の温度測定装置を
組込んだ電極装置によって測定を行い、かつ測定した温
度によって温度の作用を補償する、請求項１〜９の１つ
に記載の方法。 - 【請求項１１】 漂遊容量及び／又は結合容量の測定値
を、電極装置と試験材料の間の距離の調整のために利用
する、請求項１〜１０の１つに記載の方法。 - 【請求項１２】 自動車窓ガラスのワイパの制御のため
に使用する、請求項１〜１０の１つに記載の方法。 - 【請求項１３】 特に２００Ｈｚ〜５ＭＨｚの５つの異
なった周波数で総合インピーダンスを測定する、請求項
１２記載の方法。 - 【請求項１４】 少なくとも２つの結合電極（１９、２
０）から成るセンサ（２１）、少なくとも２つの接触素
子（２２、２３）、及び接触素子（２２、２３）に接続
された評価回路（２４）が設けられていることを特徴と
する、自動車窓ガラスのワイパを制御する制御装置。 - 【請求項１５】 結合電極が接触素子に直流的に結合さ
れている、請求項１４記載の制御装置。 - 【請求項１６】 窓ガラスが、外側ガラス板、内側ガラ
ス板及び外側ガラス板と内側ガラス板の間に設けられた
安全フィルムを有する合わせガラスとして構成されてお
り、その場合結合電極（１９、２０）が、外側ガラス板
（２５）と安全フィルム（２７）の間に設けられてお
り、外側ガラス板（２５）と安全フィルム（２７）の間
に２つの接触電極（２８、２９）が設けられており、結
合電極（１９、２０）は接触電極（２８、２９）に直流
的に結合されており、かつ接触素子（２２、２３）は、
接触電極（２８、２９）に付属し、安全フィルム（２
７）から離れた方の内側ガラス板（２６）の側に設けら
れている、請求項１４記載の制御装置。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4011637 | 1990-04-11 | ||
| DE4022563A DE4022563A1 (de) | 1990-04-11 | 1990-07-16 | Verfahren zur kontaktlosen messung des elektrischen widerstands eines untersuchungsmaterials |
| DE4022563.1 | 1990-07-16 | ||
| DE4011637.9 | 1990-07-16 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0618460A true JPH0618460A (ja) | 1994-01-25 |
| JP2535673B2 JP2535673B2 (ja) | 1996-09-18 |
Family
ID=25892081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3077635A Expired - Fee Related JP2535673B2 (ja) | 1990-04-11 | 1991-04-10 | 試験材料の電気抵抗を非接触測定する方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5210500A (ja) |
| EP (1) | EP0451701B1 (ja) |
| JP (1) | JP2535673B2 (ja) |
| DE (2) | DE4022563A1 (ja) |
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