ヌル検出器
ヌル検出器は、微小電圧を測定するために使用される電気測定機器です。高精度ヌル検出器は、ナノボルト単位の電圧差を測定できます。ヌル検出器は通常、被試験回路への負荷を最小限に抑えるため、高い入力インピーダンスを持つように設計されています。
ヌル検出器は、歴史的に校正機関において、ケルビン・バーレー分圧器やブリッジ測定回路と組み合わせて使用されてきました。その感度と特殊な動作範囲のため、ヌル検出器は日常的な現場測定よりも実験室での使用が一般的でした。ヌル検出器は、米国国立標準技術研究所（NIST）が維持する国家電気標準へのトレーサビリティを確立する測定チェーンの一部として使用されていました。
ヌル検出器の歴史
ヌル検出器の開発は、電気測定におけるバランスと比較法の使用と密接に関係しており、検出器は絶対量を測定するのではなく、不均衡の存在を示すことのみを目的としています。[1]
主要なステージ
- 零位検出器としてのガルバノメータ：初期のガルバノメータは、回路内の電流または不平衡の指標として広く使用されていました。初期の平衡・比較回路では、校正された測定値を提供することなく、2点が等電位に達したことを検出することに使用されていました。
- ブリッジ回路：ホイートストンブリッジなどのブリッジ回路の採用により、検出器がバランスインジケータとしての役割を明確化しました。[1]測定精度は主にバランスの達成に依存し、感度はガルバノメータの電気機械設計によって制限されていました。
- 真空管式ゼロ検出器： 電子増幅により、ガルバノメータは真空管式ゼロ検出器に置き換えられました。この検出器は、ガルバノメータの機械的制約がなく、より高感度です。真空管増幅器を用いたゼロ検出器は市販され、ブリッジ測定回路と組み合わせて使用されました。[2] [3] [4]
- 固体ヌル検出器：トランジスタベースの増幅器の導入により、感度が大幅に向上した電子ヌル検出器の開発が可能になりました。20世紀半ばまでに、電子増幅と安定した直流特性を組み合わせた固体ヌル検出器が、実験室や校正用途向けに商業的に生産されるようになりました。[5] [6]
アプリケーション
ヌル検出器は、広範囲にわたって電圧を正確に測定するのではなく、非常に小さな電圧差を分解するように設計されています。ヌル測定では、検出器は調整可能な基準電圧と被測定物との間の小さな残差のみを検知するため、測定精度は検出器の絶対較正ではなく、平衡状態を達成することに依存します。[7]この動作モードでは、検出器は平衡状態を示すために使用され、ノード電位差は通常、外部回路の調整によってマイクロボルトレベル以下に低減されます。このような条件下では、検出器の入力抵抗が汎用電圧計と比較して低くても、検出器に流れる電流は小さく抑えられます。例えば、ソリッドステートヌル検出器は、最も感度の高い範囲で通常1 MΩの入力インピーダンスを持ちますが、[5] [6]、デジタルマルチメータは、同様の範囲で通常10 GΩを超える入力抵抗を持ちます。[8] [9]
ヌル検出器は、標準抵抗器やコンデンサなどの既知の基準部品と組み合わせて、ケルビン・バーレー分圧器、ホイートストンブリッジ、および関連構成を含むブリッジ回路を用いて未知の抵抗値を決定するために一般的に使用されます。ケルビン・ダブルブリッジなどの派生型は、リード抵抗や接触抵抗の影響を低減することで、低抵抗の正確な測定を可能にします。
現代の多くのデジタル計測器は同様の測定を直接行うことができますが、電圧、抵抗、その他の電気量を高精度に比較するために、ヌル検出器を使用するブリッジ方式が電気計測分野で引き続き使用されています。[10]
外部リンク
- コンラッド・ホフマン、「ミニ計測ラボの構築」 - 古典的な抵抗と電圧の測定技術の愛好家によるデモンストレーション
- ポールのDIYブログ「ヌル検出器アンプ」 - 教育および実験用のヌル検出器のDIY製作
参考文献
- ^ ab 「インピーダンス測定の歴史」（PDF） . General Radio Company / IET Labs . 2026年1月1日閲覧。
- ^ 「Type 1231-B 増幅器およびヌル検出器マニュアル」(PDF) . IET Labs / General Radio . 2025年1月1日閲覧。
- ^ 「General Radio 1231-B 増幅器およびヌル検出器」Radiomuseum.org . 2026年1月3日閲覧。
- ^ Turner, Rufus P. (1967). Bridges and Other Null Devices . Howard W. Sams & Co., Inc.; The Bobbs-Merrill Co., Inc. Library of Congress Catalog Card No. 67-2316.
- ^ ab Tektronix (2010). モデル155 ヌル検出器–マイクロボルトメーター 取扱説明書(PDF) . マニュアル番号 29031 Rev. D. Tektronix . 2025年1月1日閲覧。
- ^ ab 「Fluke 845A/845AB 高インピーダンス電圧計/ヌル検出器取扱説明書」（PDF） Fluke Corporation . 2026年1月3日閲覧。
- ^ キャリブレーション：実践哲学。フルーク社。1994年。ISBN 0963865005。
- ^ 「Keysight 34461A 6½桁デジタルマルチメータ データシート」（PDF） . Keysight Technologies . 2026年1月1日閲覧。
- ^ 「8588Aリファレンス・マルチメーターの仕様」（PDF） . Fluke Calibration . 2026年1月3日閲覧。
- ^ "EUROMET.EM-K8 の最終レポート: DC 電圧比の比較".国際測量局。2026-01-01に取得。
