n供給的正弦波SG, f， Sc,f/2,......，Sc,f/n作為參照信號，從函數(shù)發(fā)生器121供給的電壓信號(輸入信號）中，提取出 頻率分量f，f/2，……，f/n各自的信息(實部、虛部），并供給到多通道A/D轉(zhuǎn)換器153。
[0252] (多通道A/D轉(zhuǎn)換器）
[0253] 在電位限制模式下，多通道A/D轉(zhuǎn)換器153把從鎖相放大器151依次地供給的頻域 的m個電流信號υω,υω，……，Ires(U)各自的頻率分量f的信息，以及從鎖相放大 器152^ 1522,……，152"依次地供給的頻域的!11個電壓信號￥^&1)^1^ 2)，……，￥^(。)各 自的頻率分量f，f/2,……，f/n的信息，從模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并供給到運算部16(m: η以上的整數(shù)）。
[0254] 另一方面，在電流限制模式下，多通道A/D轉(zhuǎn)換器153把從鎖相放大器151依次地供 給的頻域的m個電壓信號Vres (t)，Vres(t2)，……，Vres(U)各自的頻率分量f的信息，以及從 鎖相放大器152^ 1522,……，152n依次地供給的頻域的m個電流信號?αω，Iin(t 2)，……， Iin(tm)各自的頻率分量f，f/2,……，f/n的信息，從模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并供給到運 算部16。
[0255] (運算部）
[0256] 在電位限制模式下，運算部16把從多通道A/D轉(zhuǎn)換器153依次地供給的具有時間依 賴性的頻域數(shù)據(jù)，即m個電流信號ι%(ω，ι@α 2)，……，Wtm)各自的頻率分量f的信息， 以及m個電壓信號ViJtO，Vin(t 2)，……^"(")各自的頻率分量1〇2,……，f/n的信息代 入到數(shù)學式（12)，計算出Ω維的線性阻抗分量Z (1)P，與Ωνκ(?:2以上的整數(shù))維的非線性 阻抗分量Ζ(2)ρ，Ζ (3)Ρ，……，Ζ(η)Ρ，然后供給存儲部17。
[0257] 在電流限制模式下，運算部16把從多通道A/D轉(zhuǎn)換器153依次地供給的具有時間依 賴性的頻域數(shù)據(jù)，即m個電壓信號ν@(ω，ν%α 2)，……，Vres(tm)各自的頻率分量f的信息， 以及m個電流信號Ι ?η(ω，Iin(t2)，……，Iin(U)各自的頻率分量f，f/2,……，f/n的信息代 入到數(shù)學式(20)，計算出Ω維的線性阻抗分量Z (1)c，與Ω /Α，Ω /A2,……，Ω /A1-1維的非線性 阻抗分量Z(1)G，Z(%，……，Z(n\，然后供給存儲部17。
[0258]在復(fù)合模式下，運算部16通過把如上所述計算出的線性阻抗Z(1)P和Z(1)c相乘起來， 以及把非線性阻抗分量Z(2)p，Z(3)p，……，Z(n)P與Z (2)c，Z(3)c，……，Z(n)c相乘起來，計算出Ω2 維的線性阻抗Z(1)pZ(1)c以及Ω3，Ω4,……，Ω n+1維的非線性阻抗Z(2)pZ(2)c，Z(3)pZ (3)c，……，Z (n)PZ(n)C，并供給存儲部17?；蛘撸\算部16通過對如上所述計算出的線性阻抗Z (1)P和Z(1)c進 行幾何平均，以及對非線性阻抗分量Z(2)p，Z (3)p，……，Z(n)P與Z(2)g，Z(3)g，……，Z (n)G進行幾何
Ω3/2, Ω4/2,……，Ω 維的非線性阻抗
[0259] [3.3電位限制模式的操作]
[0260]以下，參照圖7,對電位限制模式下的計量裝置1的動作的一個例子進行說明。
[0261] 首先，在步驟S11中，當控制信號從模式切換控制部111供給到測定部13時，測定部 13被設(shè)定為電位限制模式。
[0262] 接著，在步驟S12中，函數(shù)發(fā)生器121依次地產(chǎn)生不同的m個(m:2以上的整數(shù)）電壓 信號（任意信號），并供給到測定部13。并且，函數(shù)發(fā)生器122^1222,……，122 n產(chǎn)生正弦波 Sp, f，Sp, f/2，......，Sp, f/n，并把這些正弦波Sp, f，Sp, f/2，......，Sp, f/n作為參照信號，分別供給到鎖 相放大器152:，1522，……，152n。此外，函數(shù)發(fā)生器122:也把所產(chǎn)生的正弦波的S P,f作為參照 信號供給到鎖相放大器151。
[0263] 接著，在步驟S13中，測定部13將與從函數(shù)發(fā)生器121依次供給的電壓信號成比例 的電壓，施加到探測器13a與13b之間。然后，測定部13對于該電壓的施加，測定在測定樣品3 中流通的電流值，并獲取與該電流值成比例的電流信號，供給到鎖相放大器151。
[0264] 接著，在步驟S14中，鎖相放大器151把從函數(shù)發(fā)生器122!供給的正弦波SP,f作為參 照信號，并且從由測定部13供給的電流信號中，提取出頻率分量f的信息(實部、虛部），然后 供給到多通道A/D轉(zhuǎn)換器153。然后，鎖定放大器152^1522,……，152"把從函數(shù)發(fā)生器122i， 1222,......，122η供給的正弦波Sp,f，Sp, f/2，......，Sp, f/n作為參照信號，從函數(shù)發(fā)生器121供給 的電壓信號中，提取頻率分量f，f/2,……，f/n各自的信息(實部、虛部），并供給到多通道A/ D轉(zhuǎn)換器153。多通道A/D轉(zhuǎn)換器153把從鎖相放大器151依次地供給的頻域的m個電流信號 Ires(tl),Ires(t2),……，I r e s ( tm )各自的頻率分量f的信息，以及從鎖相放大器1 5 2 i， 1522,……，152m依次地供給的頻域的m個電壓信號Vin()，Vin(t 2)，……，Vin(U)各自的頻率 分量f，f/2,……，f/n的信息，從模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并供給到運算部16。
[0265] 接著，在步驟S15中，運算部16把從多通道A/D轉(zhuǎn)換器153依次地供給的m個電流信 號υω，wt2)，……，wu各自的頻率分量f的信息，以及m個電壓信號ναω，V in (t2)，……，Vin(U)各自的頻率分量f，f/2,……，f/n的信息代入到數(shù)學式（12)，計算出Ω維 的線性阻抗分量Z (1)P，以及Ωνκ(?:2以上的整數(shù))維的非線性阻抗分量Z(2)p，Z (3)p，……，Z (n)P，然后供給到存儲部17。
[0266] 接著，在步驟S16中，存儲部17對從運算部16供給的線性阻抗分量Z(1)P以及非線性 阻抗分量Z (2)P，Z(3\，……，Z('進行存儲。
[0267] [3.4電流限制模式的動作]
[0268]以下，參照圖8,對電流限制模式下的計量裝置1的動作的一個例子進行說明。
[0269]首先，在步驟S21中，當控制信號從模式切換控制部111供給到測定部13時，測定部 13被設(shè)定為電流限制模式。
[0270]接著，在步驟S22中，函數(shù)發(fā)生器121依次地產(chǎn)生不同的η個(n:2以上的整數(shù)）電流 信號（任意信號），并供給到測定部13。并且，函數(shù)發(fā)生器122^1222,……，122n產(chǎn)生正弦波 Sg, f，Sg, f/2，......，Sg, f/n，并把這些正弦波Sg, f，Sg, f/2，......，Sg, f/n作為參照信號，分別供給到鎖 相放大器152i，1522，……，152n。此外，函數(shù)發(fā)生器122:也把所產(chǎn)生的正弦波的SG,f作為參照 信號供給到鎖相放大器151。
[0271] 接著，在步驟S23中，測定部13使與從函數(shù)發(fā)生器121依次供給的電流信號成比例 的電流，在探測器13a與13b之間流通。然后，測定部13測定針對該電流而在測定樣品3中流 通的電壓值，并獲取與該電壓值成比例的電壓信號，供給到鎖相放大器151。
[0272] 接著，在步驟S24中，鎖相放大器151把從函數(shù)發(fā)生器122:供給的正弦波SG,f作為參 照信號，并且從由測定部13供給的電壓信號中，提取出頻率分量f的信息(實部、虛部），然后 供給到多通道A/D轉(zhuǎn)換器153。然后，鎖定放大器152^1522,……，152"把從函數(shù)發(fā)生器122i， 1222,......，12211供給的正弦波Sc,f，Sc,f/2,......，Sg, f/n作為參照信號，從函數(shù)發(fā)生器121供給 的電流信號中，提取出頻率分量f，f/2,……，f/n各自的信息(實部、虛部），并供給到多通道 A/D轉(zhuǎn)換器153。多通道A/D轉(zhuǎn)換器153把從鎖相放大器151依次地供給的頻域的m個電流信號 Ires(tl),Vres(t2),……，Vr e s ( tm )各自的頻率分量f的信息，以及從鎖相放大器1 5 2 i， 1522,……，152m依次地供給的頻域的m個電壓信號Iidti)，Iin(t2)，……，I in(tm)各自的頻率 分量f，f/2,……，f/n的信息，從模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并供給到運算部16。
[0273] 接著，在步驟S25中，運算部16把從多通道A/D轉(zhuǎn)換器153依次地供給的m個電流信 號Wt)，Wt2)，……，Wt m)各自的頻率分量f的信息，以及m個電流信號ιαω，ι?η (t2)，……，Iin(U)各自的頻率分量f，f/2,……，f/n的信息代入到數(shù)學式(20)，計算出Ω維 的線性阻抗分量Z (1)c，以及Ω/Α，Ω/Α2,……，Ω/Α1-1維的非線性阻抗分量Z (1)C，Z(2)C，……， Z(n)c，然后供給到存儲部17。
[0274] 接著，在步驟S26中，存儲部17對從運算部16供給的線性阻抗分量Z(1)c以及非線性 阻抗分量Z (2)G，Z(3V……，Ζ(Α進行存儲。
[0275] [3.5復(fù)合模式的動作]
[0276]以下，參照圖9,對復(fù)合模式下的計量裝置1的動作的一個例子進行說明。
[0277]首先，在步驟S31中，計量裝置1通過電位限制模式，計算出線性阻抗分量ZWp以及 非線性阻抗分量Ζ(2\Ζ(3\……，Z('，并存儲到存儲部17。
[0278]接著，在步驟S32中，計量裝置1通過電流限制模式，計算出線性阻抗分量Z(1)c以及 非線性阻抗分量Z('，Z(3l……，Z(%，并存儲到存儲部17。
[0279]接著，在步驟33中，運算部16從存儲部17讀取出線性阻抗分量Z(1)P和Z (1)G，以及非 線性阻抗分量Z(2)p，Z(3)p，……，Z(n)P和Z(2)g，Z (3)g，……，Z(n)G，把這些阻抗相乘，計算出線性 阻抗Z(1)PZ (1)(；以及非線性阻抗……，Z(n)PZ(n)G，并供給到存儲部17?；蛘?， 運算部16對那些阻抗進行幾何平均，計算出Ω維的線性阻抗
以及非線性阻抗
，并供給到存儲部17。
[0280]接著，在步驟S34中，存儲部17對從運算部16供給的線性阻抗Z(1)PZ(1)C以及非線性 Pli)lZ(2)pZ(2)G,Z(3)pZ(3)G,……，ζ ωΡζ(η\，或者是線性阻抗 以及非線性阻抗

[0281] [3.6效果]
[0282] 在第一實施方式的計量裝置1中，能夠計量測定樣品3(例如原電池、蓄電池、燃料 電池、太陽能電池等電化學裝置，或人體、生物體組織等生物體樣品）的非線性阻抗。因此， 能夠詳細地調(diào)查在計量樣品3內(nèi)部的離子種類的行為。
[0283] 在計量奇數(shù)次的非線性阻抗的情況下，能夠檢測在測定樣品3中結(jié)構(gòu)對稱的部分 的信息。另一方面，在計量偶數(shù)次的非線性阻抗的情況下，也能夠檢測在測定樣品3中結(jié)構(gòu) 不對稱的部分的信息。
[0284] 在以往的交流阻抗測定中，需要充分地降低輸入電壓的振幅，但在第一實施方式 的交流阻抗測定中，由于示出了失真的解析方法，因此能夠施加更大的輸入電壓。由此，能 夠增大電流響應(yīng)，并能夠通過比較簡單的電路來進行高精度的測定。
[0285] [3·7變形例]
[0286] (變形例1)
[0287] 參照圖10,對本技術(shù)的第一實施方式的變形例1的計量裝置la的結(jié)構(gòu)的一個例子 進行說明。該計量裝置la具備信號發(fā)生部12a及解析部14a來代替信號發(fā)生部12及解析部14 (參照圖6)，這一點與第一實施方式的計量裝置1不同。
[0288] 信號發(fā)生部12a具備函數(shù)發(fā)生器121以及函數(shù)發(fā)生器123。解析部14a具備提取部 15a以及運算部16。提取部15a具備鎖相放大器154、鎖相放大器155、以及4通道A/D轉(zhuǎn)換器 156。此外，在第一實施方式的變形例1中，對與第一實施方式相同的部位賦予相同的符號并 省略其說明。
[0289] 以下，對函數(shù)發(fā)生器123、鎖相放大器154、155以及4通道A/D轉(zhuǎn)換器156的動作的一 個例子，分為電位限制模式和電流限制模式來進行說明。
[0290] (電位限制模式）
[0291] 函數(shù)發(fā)生器123-邊從函數(shù)發(fā)生器121向測定部13輸出任意波形的電壓信號，一邊 依次地產(chǎn)生正弦波Sp,f，Sp,f/2,......，3「,￡/11，并把這些正弦波3「,￡，3「,:￡72,......，Sp,f/ n作為參照 信號，分別供給到鎖相放大器154、155。
[0292]鎖相放大器154把從函數(shù)發(fā)生器123依次地供給的正弦波Sp,f，Sp,f/2,......，Sp,f/ n作 為參照信號，提取出從測定部13依次地供給的電流信號（響應(yīng)信號）的頻率分量f，f/ 2,……，f/n的信息(實部、虛部），然后供給到多通道A/D轉(zhuǎn)換器156。此外，也可以只提取出 從由測定部13供給的電流信號（響應(yīng)信號）的頻率分量f的信息(實部、虛部），然后供給到多 通道A/D轉(zhuǎn)換器156。在這種情況下，也可以只把正弦波S P,f作為參照信號，從函數(shù)發(fā)生器123 供給鎖相放大器154。
[0293]鎖相放大器155把從函數(shù)發(fā)生器123依次地供給的正弦波Sp,f，Sp,f/2,......，Sp,f/ n作 為參照信號，提取出從函數(shù)發(fā)生器121依次地供給的電壓信號的頻率分量f，f/2,……，f/n 的信息(實部、虛部），然后供給到多通道A/D轉(zhuǎn)換器156。
[0294] 4通道A/D轉(zhuǎn)換器156把從鎖相放大器154依次地供給的頻域的電流信號1%(以）， Ires(t2),……，Wu)各自的頻率分量f，f/2,……，f/η的信息(實部、虛部），以及從鎖相放 大器155依次地供給的頻域的電壓信號VinUihViJb)，……，Vin(tm)各自的頻率f，f/ 2,……，f/n的信息(實部、虛部），從模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并供給到運算部16。
[0295]以下，作為具體的例子，示出采用電位限制模式、n = 3、以及頻率范圍為125kHz~ 3.81Hz時的實際測定步驟。
[0296](步驟 1)
[0297]函數(shù)發(fā)生器121產(chǎn)生含有以下所有33個頻率分量的任意波形。此外，使這些振幅每 時每刻都在發(fā)生變化。另外，期望頻率越低振幅越大，并且為了使振幅每時每刻都在改變， 也可以使用進行AM調(diào)制后的粉紅噪聲或褐色噪聲等。此外，使最大振幅必定超過（5/n)mV (這里的η是離子的電荷數(shù))且在樣品的分解電壓以下。
[0298](步驟 2)
[0299] 函數(shù)發(fā)生器123依次產(chǎn)生以下33個頻率的正弦波。在理論上，對于各個頻率分別使 其產(chǎn)生2~3個周期就足夠。
[0300] 1:125kHz(對f = 125kHz 的 f 的響應(yīng)）
[0301 ] 2:62.5詘2(對€ = 62.51^^的炸勺響應(yīng)，對€ = 1251^^的以2的響應(yīng)）
[0302] 3:41 · 7kHz (對 f = 12 5kHz 的 f/3 的響應(yīng)）
[0303] 4:31 · 3kHz (對f = 31 · 3kHz 的 f 的響應(yīng)，對f = 6 2 · 5kHz 的 f/2 的響應(yīng)）
[0304] 5:20 · 8kHz (對 f = 6 2 · 5kHz 的 f/3 的響應(yīng)）
[0305] 6:15 · 6kHz (對f = 15 · 6kHz 的 f 的響應(yīng)，對f = 31 · 3kHz 的 f/2 的響應(yīng)）
[0306] 7:10 · 4kHz (對f = 31 · 3kHz 的 f/3 的響應(yīng)）
[0307] 8:7.81詘2(對【=7.811^^的炸勺響應(yīng)，對€ = 15.61^^的以2的響應(yīng)）
[0308] 9:5.21詘2(對【=15.61^^的以3的響應(yīng)）
[0309] 10:3.91詘2(對€ = 3.911^^的炸勺響應(yīng)，對€ = 7.811^^的以2的響應(yīng)）
[0310] 11:2.601^^(對€ = 7.811^^的以3的響應(yīng)）
[0311] 12:1 · 95kHz (對f = 1 · 95kHz 的 f 的響應(yīng)，對f = 3 · 91 kHz 的 f/2 的響應(yīng)）
[0312] 13:1.30詘2(對【=3.911^^的以3的響應(yīng)）
[0313] 14:977Hz(對 f = 977Hz 的 f 的響應(yīng)，對 f = 1.95kHz 的 f/2 的響應(yīng)）
[0314] 15:651Hz(對f = 1.95kHz 的 f/3 的響應(yīng)）
[0315] 16:488Hz (對f = 488Hz 的 f 的響應(yīng)，對f = 977Hz 的 f/2 的響應(yīng)）
[0316] 17:326抱（對【=977抱的以3的響應(yīng)）
[0317] 18:244Hz (對f = 244Hz 的 f的響應(yīng)，對f = 488Hz 的 f/2 的響應(yīng)）
[0318] 19:163抱（對€ = 488抱的以3的響應(yīng)）
[0319] 20:122Hz (對f = 122Hz 的 f的響應(yīng)，對f = 244Hz 的 f/2 的響應(yīng)）
[0320] 21:81 · 4Hz (對 f = 244Hz 的 f/3 的響應(yīng)）
[0321] 22:61 · 0Hz (對f = 61 · 0Hz 的 f的響應(yīng)，對f = 122Hz 的 f/2 的響應(yīng)）
[0322] 23:40 · 7Hz (對f = 122Hz 的 f/3 的響應(yīng)）
[0323] 24:30 · 5Hz (對f = 30 · 5Hz 的 f的響應(yīng)，對f = 61 · 0Hz 的 f/2 的響應(yīng)）
[0324] 2 5:20 · 3Hz (對f = 61 · 0Hz 的 f/3 的響應(yīng)）
[0325] 26:15 · 3Hz (對f = 15 · 3Hz 的 f 的響應(yīng)，對f = 30 · 5Hz 的 f/2 的響應(yīng)）
[0326] 27:10 · 2Hz (對f = 30 · 5Hz 的 f/3 的響應(yīng)）
[0327] 28:7 · 63Hz (對f = 7 · 63Hz 的 f 的響應(yīng)，對f = 15 · 3Hz 的 f/2 的響應(yīng)）
[0328] 29:5 · 09Hz (對 f = 15 · 3Hz 的 f/3 的響應(yīng)）
[0329] 30:3.81抱（對€ = 3.81抱的€的響應(yīng)，對€ = 7.63抱的以2的響應(yīng)）
[0330] 31:2 · 54Hz (對f = 7 · 6 3Hz 的 f/3 的響應(yīng)）
[0331] 32:1.91Hz(對 f = 3.81Hz 的 f/2 的響應(yīng)）
[0332] 33:1·27Ηζ(對 f = 3.81Hz 的 f/3 的響應(yīng)）
[0333] (步驟 3)
[0334] 鎖相放大器154收集在函數(shù)發(fā)生器123送出上述1，2,4,6,8，10，12，14，16，18,20， 22,24,26,28,30的頻率時的數(shù)據(jù)(共16個），并作為電流信號（響應(yīng)信號)所具有的頻率€分 量的數(shù)據(jù)，送出至4通道A/D轉(zhuǎn)換器156。然后從模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并且供給到運算 部16。
[0335] (步驟 4)
[0336]鎖相放大器155收集上述所有的33個頻率的數(shù)據(jù)，并作為電壓信號(輸入信號）所 具有的頻率f分量、f/2分量、f/3分量的數(shù)據(jù)，送出至4通道A/D轉(zhuǎn)換器156。然后從模擬信號 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并且供給到運算部16。
[0337] (步驟 5)
[0338] 重復(fù)進行m次步驟2~步驟4。由此，在運算部16中，累積每時每刻都在變化的頻域 的電流信號Wt)，Wt2)，……，WU)的頻率f中的信息(實部、虛部），以及每時每刻 都在變化的頻域的電壓信號ViJtihViJb)，……，V in(tm)的頻率f，f/2，f/3的信息(實部、 虛部）。
[0339] (步驟 6)
[0340]通過在運算部16執(zhí)行數(shù)學式(13)的運算，能夠求出線性阻抗分量Z(1)P,f。
[0341] (步驟 7)
[0342] 通過在運算部16執(zhí)行數(shù)學式(14)的運算，能夠求出非線性阻抗分量Z(2)P,f/2。
[0343] (步驟 8)
[0344] 通過在運算部16執(zhí)行數(shù)學式(15)的運算，能夠求出非線性阻抗分量Z(3)P,f/3。<