【第一級陸上無線技士】過去問準拠 予想演習 問061 解説|思考ルート
電解コンデンサや高精度抵抗器を用いた二重積分方式(デュアルスロープ形)のデジタル電圧計において、インパルス性ノイズや電源周波数に起因する商用周波数成分の重畳した微小な直流電圧を測定する現場作業のケーススタディとして、最も
※本問は、過去の出題傾向・頻出論点をAI分析して作成した「過去問準拠の予想演習問題」です。
予想演習 No.061
電解コンデンサや高精度抵抗器を用いた二重積分方式(デュアルスロープ形)のデジタル電圧計において、インパルス性ノイズや電源周波数に起因する商用周波数成分の重畳した微小な直流電圧を測定する現場作業のケーススタディとして、最も不適切なものはどれか。
選択肢
二重積分方式は、一定の期間だけ未知入力電圧を積分回路に加えて電荷を蓄積し、その後、逆極性の既知の基準電圧を加えてコンデンサの電荷を完全に放電させるまでの時間をカウンタで測定する仕組みである。
最初の積分期間を設定する際、電源周波数(50Hzまたは60Hz)の周期の整数倍に一致させることで、入力電圧に重畳している商用電源由来の交流ノイズの影響を相殺し、極めて高いノイズ除去効果を得ることができる。
変換精度や測定結果は、積分回路で使用されるコンデンサの静電容量および抵抗の絶対的な温度変化や経年劣化による素子精度のばらつきに直接依存するため、定期的な高精度校正が不可欠である。
二重積分方式は、逐次比較型などの他の方式に比べて変換速度(サンプリングレート)自体は遅いものの、ノイズ耐性に優れており、高精度な電圧測定が要求される計測現場において広く採用されている。
正解と解説(思考ルート)
【正解】 選択肢 3
■【設問の意図と背景】
二重積分方式A-D変換器の動作原理と、実際の計測現場におけるケーススタディ(ノイズ対策や素子依存性)の理解度を問う。
■【正解の根拠とメカニズム】
二重積分方式の最大の特長は、充電時の積分結果と放電時の逆積分結果の比率から未知電圧を算出する点にある。この計算過程において、積分回路の時定数を構成するコンデンサCと抵抗Rの値が数式上で完全に相殺されるため、素子の絶対精度や温度特性、経年劣化による影響を受けにくいという優れた利点を持つ。したがって、選択肢3の記述は誤りである。
■【各選択肢の徹底検証】
・選択肢1:未知電圧の一定時間積分と逆極性基準電圧による放電時間の測定という基本動作の正確な説明であり適切。
・選択肢2:積分期間を電源周波数の周期の整数倍に設定することでノイズを相殺する積分効果の記述であり適切。
・選択肢3:素子精度に依存しない点が二重積分方式の本質的なメリットであるため、「素子精度のばらつきに直接依存する」とする記述は不適切。
・選択肢4:変換速度は遅いがノイズ除去能力と精度に優れるというトレードオフの記述であり適切。
■【本番での即断ポイント】
二重積分方式といえば「RCの素子値が数式から消去されるため部品の精度に依存しない」という特徴が最重要のキーワードである。これに反する記述を見抜くことが即断のポイント。
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