JPH071289B2 - 分極の影響を除去した導電率測定方法及び装置 - Google Patents
分極の影響を除去した導電率測定方法及び装置Info
- Publication number
- JPH071289B2 JPH071289B2 JP63057344A JP5734488A JPH071289B2 JP H071289 B2 JPH071289 B2 JP H071289B2 JP 63057344 A JP63057344 A JP 63057344A JP 5734488 A JP5734488 A JP 5734488A JP H071289 B2 JPH071289 B2 JP H071289B2
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- JP
- Japan
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- polarization
- current
- voltage
- electrodes
- power supply
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/22—Measuring resistance of fluids
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Polarising Elements (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、電極を被測定液中に浸漬し、これら電極間に
交流電圧或は交流電流を印加し、電極間に流れる電流及
び電圧を測定し、測定電圧及び測定電流から前記電極間
の液体の導電率を測定する導電率測定方法及び装置に関
する。
交流電圧或は交流電流を印加し、電極間に流れる電流及
び電圧を測定し、測定電圧及び測定電流から前記電極間
の液体の導電率を測定する導電率測定方法及び装置に関
する。
〈従来の技術〉 このような測定で、電極間に直流電圧或は直流電流を印
加した場合、分極が生じ誤差要因となる。この影響は交
流電圧或は交流電流を使用することによってかなり抑止
できる。しかし、分極の影響は残り、前記電極間の電流
と電圧の商から求められる測定結果に影響を与える。
加した場合、分極が生じ誤差要因となる。この影響は交
流電圧或は交流電流を使用することによってかなり抑止
できる。しかし、分極の影響は残り、前記電極間の電流
と電圧の商から求められる測定結果に影響を与える。
分極は一方向に電流が流れる過程で電極表面及びその外
側に電荷担体層が徐々に形成されるためである。周波数
が高いと分極による影響が減少する。分極が発生した部
分における電圧及び電流の現象は容量におけるこれらの
現象と同等に考えられる。これは分極が起きたときの誘
電膜の厚さによって変化する。このような理由で測定さ
れた電流及び電圧からどの部分が液体の抵抗によるもの
か、どの部分が分極によるものか見分けることは極めて
難しい。
側に電荷担体層が徐々に形成されるためである。周波数
が高いと分極による影響が減少する。分極が発生した部
分における電圧及び電流の現象は容量におけるこれらの
現象と同等に考えられる。これは分極が起きたときの誘
電膜の厚さによって変化する。このような理由で測定さ
れた電流及び電圧からどの部分が液体の抵抗によるもの
か、どの部分が分極によるものか見分けることは極めて
難しい。
これまで分極が起こらないようにするため、周波数を増
大させる方法がとられる。しかし、この方法は必ずしも
望ましい方法ではない。これは、周波数を高くすると寄
生容量が大きく影響し、例えば導電率が低く抵抗値の高
い液体を測定する場合に測定誤差を引起こす。更に、周
波数の高い交流電源を作ることは容易なことではない。
大させる方法がとられる。しかし、この方法は必ずしも
望ましい方法ではない。これは、周波数を高くすると寄
生容量が大きく影響し、例えば導電率が低く抵抗値の高
い液体を測定する場合に測定誤差を引起こす。更に、周
波数の高い交流電源を作ることは容易なことではない。
〈発明が解決しようとする課題〉 本発明の目的は、測定中において分極を直接測定でき、
分極が大きくなったとき前記交流電源の周波数を必要最
小限度上げて分極の影響を抑止することにある。
分極が大きくなったとき前記交流電源の周波数を必要最
小限度上げて分極の影響を抑止することにある。
〈課題を解決するための手段〉 本発明方法の構成は、被測定液中に電極を浸漬し、これ
ら電極間に矩形波を生ずる交流電源を接続し、これら電
極間に流れる電流及び電圧を測定し、前記電流値と電圧
値の商から前記被測定液の導電率を測定する導電率測定
方法であって、前記交流電源からの印加電圧が同じ極性
の期間において、少なくとも二つの点で前記電極間に流
れる電流をサンプリングし、サンプリングした各点の電
流値の差、これら電流値間の比のいずれかを求めて分極
の状態を表す信号として出力すると共に、前記分極の状
態を表す信号を設定信号と比較し、比較値に基づき前記
交流電源の周波数を制御し、前記分極の状態を表す信号
の大きさが前記設定信号の設定範囲内になるように制御
し、前記交流電源の周波数を常時分極による影響を許容
出来る最小の周波数に保持して測定するようにしたこと
を特徴としている。
ら電極間に矩形波を生ずる交流電源を接続し、これら電
極間に流れる電流及び電圧を測定し、前記電流値と電圧
値の商から前記被測定液の導電率を測定する導電率測定
方法であって、前記交流電源からの印加電圧が同じ極性
の期間において、少なくとも二つの点で前記電極間に流
れる電流をサンプリングし、サンプリングした各点の電
流値の差、これら電流値間の比のいずれかを求めて分極
の状態を表す信号として出力すると共に、前記分極の状
態を表す信号を設定信号と比較し、比較値に基づき前記
交流電源の周波数を制御し、前記分極の状態を表す信号
の大きさが前記設定信号の設定範囲内になるように制御
し、前記交流電源の周波数を常時分極による影響を許容
出来る最小の周波数に保持して測定するようにしたこと
を特徴としている。
また、本発明装置の構成は、被測定液中に電極を浸漬
し、これら電極間に矩形波を生ずる交流電源を接続し、
これら電極間に流れる電流及び電圧を測定し、前記電流
値と電圧値の商から前記被測定液の導電率を測定する導
電率測定装置であって、前記交流電源からの印加電圧が
同じ極性の期間において、少なくとも二つの点で前記電
極間に流れる電流をサンプリングする手段と、サンプリ
ングした各点の電流値の差、これら電流値間の比のいず
れかを求めて分極の状態を表す信号として出力する手段
と、前記分極の状態を表す信号を設定信号と比較する手
段と、この比較値に基づき前記分極の状態を表す信号の
大きさが前記設定信号の設定範囲内になるように前記交
流電源の周波数を制御する手段と具備し、前記交流電源
の周波数を常時分極による影響を許容出来る最小の周波
数に保持して測定するようにしたことを特徴としてい
る。
し、これら電極間に矩形波を生ずる交流電源を接続し、
これら電極間に流れる電流及び電圧を測定し、前記電流
値と電圧値の商から前記被測定液の導電率を測定する導
電率測定装置であって、前記交流電源からの印加電圧が
同じ極性の期間において、少なくとも二つの点で前記電
極間に流れる電流をサンプリングする手段と、サンプリ
ングした各点の電流値の差、これら電流値間の比のいず
れかを求めて分極の状態を表す信号として出力する手段
と、前記分極の状態を表す信号を設定信号と比較する手
段と、この比較値に基づき前記分極の状態を表す信号の
大きさが前記設定信号の設定範囲内になるように前記交
流電源の周波数を制御する手段と具備し、前記交流電源
の周波数を常時分極による影響を許容出来る最小の周波
数に保持して測定するようにしたことを特徴としてい
る。
〈作用〉 前記の技術手段は次のように作用する。即ち、印加電圧
が同一極性の期間において、少なくとも二つの点でサン
プリングを行う。分極は前記同一極性の期間において測
定される電流と電圧の商に変化をもたらす。本発明で
は、前記同一極性の期間において二点以上で少なくとも
前記電極間に流れる電流が測定される。この測定信号は
導電率を測定するために求められる前記電流と電圧の商
であっても良い。これらの差或は比は分極によって生じ
た電極間の回路容量に関連している。分極によって電極
表面に形成された電荷担体層が容量を形成する。このた
め、一方向に電流が流されたときこの部分において充電
が起こる。印加電圧の極性が切換えられると、蓄積され
た電荷が印加電圧と協同して電流を流す。この電流は印
加電圧の極性が切換えられた直後が最大となり、この
後、指数関数的に減少し、次に印加電圧の極性が切換え
られると、反対方向に大きな電流が流れる。このため、
同一極性の期間における前記電流の差、或は比から電極
の程度が分る。これら分極の状態を表わす量は設定信号
と比較され、この量が増大したとき前記交流電源の周波
数が高められる。
が同一極性の期間において、少なくとも二つの点でサン
プリングを行う。分極は前記同一極性の期間において測
定される電流と電圧の商に変化をもたらす。本発明で
は、前記同一極性の期間において二点以上で少なくとも
前記電極間に流れる電流が測定される。この測定信号は
導電率を測定するために求められる前記電流と電圧の商
であっても良い。これらの差或は比は分極によって生じ
た電極間の回路容量に関連している。分極によって電極
表面に形成された電荷担体層が容量を形成する。このた
め、一方向に電流が流されたときこの部分において充電
が起こる。印加電圧の極性が切換えられると、蓄積され
た電荷が印加電圧と協同して電流を流す。この電流は印
加電圧の極性が切換えられた直後が最大となり、この
後、指数関数的に減少し、次に印加電圧の極性が切換え
られると、反対方向に大きな電流が流れる。このため、
同一極性の期間における前記電流の差、或は比から電極
の程度が分る。これら分極の状態を表わす量は設定信号
と比較され、この量が増大したとき前記交流電源の周波
数が高められる。
〈実施例〉 以下図面に従い本発明の実施例を説明する。第１図は本
発明方法を説明するための波形図、第２図は本発明実施
例装置の概略構成図である。
発明方法を説明するための波形図、第２図は本発明実施
例装置の概略構成図である。
第１図において、線ａは電圧源からの電圧を示す。この
電源は対称で同一極性の期間において電圧が一定なブロ
ック電圧を発生する。図ａの左側のものは比較的周波数
の低いものを示し、右側のものは周波数の高いものを示
す。曲線ｂはブロック電圧ａに基づき電極間に流れる電
流を示す。
電源は対称で同一極性の期間において電圧が一定なブロ
ック電圧を発生する。図ａの左側のものは比較的周波数
の低いものを示し、右側のものは周波数の高いものを示
す。曲線ｂはブロック電圧ａに基づき電極間に流れる電
流を示す。
一方向に電流が流されたとき、分極によって生じた電極
表面の電荷担体層において充電が起る。印加電圧の極性
が切換えられると、蓄積された電荷が印加電圧と協同し
て電流を流す。
表面の電荷担体層において充電が起る。印加電圧の極性
が切換えられると、蓄積された電荷が印加電圧と協同し
て電流を流す。
第１図において、時点t1，t2及びt3で電流が測定され
る。これは、例えばコンデンサを充電し、充電電圧が前
記電流に比例しているような公知のサンプル手段によっ
て行われる。時点t1において、コンデンサとの接続が断
たれ、このコンデンサに保持された充電電圧がディジタ
ル化され、プロセッサに与えられる。同様にこのような
ことが時点t2，t3で行われる。
る。これは、例えばコンデンサを充電し、充電電圧が前
記電流に比例しているような公知のサンプル手段によっ
て行われる。時点t1において、コンデンサとの接続が断
たれ、このコンデンサに保持された充電電圧がディジタ
ル化され、プロセッサに与えられる。同様にこのような
ことが時点t2，t3で行われる。
本実施例では、t1は正極性の電圧期間の40％の所で、t2
は60％の所、t3は80％の所である。これらの値は専ら解
析の結果、選定されたものである。電圧の極性を切換え
た直後では、電流の変化が早く、コンデンサ、或は他の
サンプリング素子を充分な正確さで充電できない。ま
た、電圧変化の少し前でサンプリングすると測定電流値
の差が非常に小さくなる。
は60％の所、t3は80％の所である。これらの値は専ら解
析の結果、選定されたものである。電圧の極性を切換え
た直後では、電流の変化が早く、コンデンサ、或は他の
サンプリング素子を充分な正確さで充電できない。ま
た、電圧変化の少し前でサンプリングすると測定電流値
の差が非常に小さくなる。
時点t1，t2及びt3は、例えば電圧ａを発生する電源の期
間を10の部分に分け、第４番目、第６番目、第８番目の
部分の最初の部分でサンプリングを行うことによって得
られる。
間を10の部分に分け、第４番目、第６番目、第８番目の
部分の最初の部分でサンプリングを行うことによって得
られる。
第１図の右側の部分において、点線で示された部分は夫
々40％,60％,80％に対応した部分である。本例では周波
数が高い場合である。周波数が高くなると、分極の影響
は少なくなる。
々40％,60％,80％に対応した部分である。本例では周波
数が高い場合である。周波数が高くなると、分極の影響
は少なくなる。
分極はがある場合、電流値は極性が変化した直後、最大
であり、この後減少する。若し分極が起ってない場合、
サンプル値b1，b2，b3は等しい。従って、電流値b1，b2
及びb3の差から分極の程度が分る。なお、同じ印加電圧
で電流が大きく異なる場合には、b1，b2，b3の差を測定
するのでなくこれらの商を測定する。
であり、この後減少する。若し分極が起ってない場合、
サンプル値b1，b2，b3は等しい。従って、電流値b1，b2
及びb3の差から分極の程度が分る。なお、同じ印加電圧
で電流が大きく異なる場合には、b1，b2，b3の差を測定
するのでなくこれらの商を測定する。
本実施例では、電極への印加電圧として対称で、同一極
性の期間において一定電圧のブロック電圧が使用されて
いる。しかしながら、他の形状の交流電圧を使っても分
極の程度が分る。印加電圧が正弦波のような場合、この
電圧の半周期の中央に対し対称な二点でサンプリングす
る。中央より前の点の電流値は後の点の電流値より常に
大きな値となる。また、分極の状態を表わす信号は、前
記電圧と電流の商（比）であっても良い。本発明ではこ
のような分極の状態を表わす信号に基づき分極の程度を
検知する。この信号はまた設定信号と比較され、分極が
増大したとき前記交流電源の周波数を高くする。
性の期間において一定電圧のブロック電圧が使用されて
いる。しかしながら、他の形状の交流電圧を使っても分
極の程度が分る。印加電圧が正弦波のような場合、この
電圧の半周期の中央に対し対称な二点でサンプリングす
る。中央より前の点の電流値は後の点の電流値より常に
大きな値となる。また、分極の状態を表わす信号は、前
記電圧と電流の商（比）であっても良い。本発明ではこ
のような分極の状態を表わす信号に基づき分極の程度を
検知する。この信号はまた設定信号と比較され、分極が
増大したとき前記交流電源の周波数を高くする。
第２図は本発明の実施例装置を示す。電圧発生器１は周
波数が調整できるようになっており、電極２及び３間に
接続されている。電圧発生器１と電極２との接続部に
は、電流計４が挿入されている。この電流計は二つの出
力を持ち、これらの間に回路1,2,3に流れる電流に比例
した電圧を発生する。出力５は直接コンデンサ６に接続
され、他の出力７は接点８を経てコンデンサ６に接続さ
れている。接点８は接点９に結合され、接点８が開のと
き、接点９が閉、接点８が閉のとき、接点が開となる。
接点8,9は制御手段10によって制御される。これらはサ
ンプリング手段を構成し、プロセッサ12によって制御さ
れる。コンデンサ６上の電圧の値は接点９よりA/D変換
器11に与えられ、デジタル信号に変換されてプロセッサ
12に与えられる。
波数が調整できるようになっており、電極２及び３間に
接続されている。電圧発生器１と電極２との接続部に
は、電流計４が挿入されている。この電流計は二つの出
力を持ち、これらの間に回路1,2,3に流れる電流に比例
した電圧を発生する。出力５は直接コンデンサ６に接続
され、他の出力７は接点８を経てコンデンサ６に接続さ
れている。接点８は接点９に結合され、接点８が開のと
き、接点９が閉、接点８が閉のとき、接点が開となる。
接点8,9は制御手段10によって制御される。これらはサ
ンプリング手段を構成し、プロセッサ12によって制御さ
れる。コンデンサ６上の電圧の値は接点９よりA/D変換
器11に与えられ、デジタル信号に変換されてプロセッサ
12に与えられる。
このプロセッサは印加電圧が同一極性の期間で採取され
た三つの電流サンプル値から、電流値が指数関数的に変
化するという仮説に基づき、電極2,3間の液体の抵抗成
分と分極による容量成分を求める計算手段を具備する。
これらの値は例えば表示装置14に表示される。
た三つの電流サンプル値から、電流値が指数関数的に変
化するという仮説に基づき、電極2,3間の液体の抵抗成
分と分極による容量成分を求める計算手段を具備する。
これらの値は例えば表示装置14に表示される。
プロセッサ12はメモリを有し、この中には、コンデンサ
６から連続して取込まれた電圧値の例えば商と比較され
る比較値が格納されている。プロセッサ12でこれら商が
比較された後その出力によって電圧発生器１の出力周波
数が制御される。前記比較値は出力周波数を高くするこ
とによって分極による影響が測定結果に現れない値（例
えば、１％以下）となるように予め設定されている。こ
れにより、電圧発生器１の周波数は分極による影響を許
容できる最小の周波数に保持される。尚、周波数を上げ
ても前記商の値が前記比較値の設定範囲内に入らない場
合には警報を発生する。
６から連続して取込まれた電圧値の例えば商と比較され
る比較値が格納されている。プロセッサ12でこれら商が
比較された後その出力によって電圧発生器１の出力周波
数が制御される。前記比較値は出力周波数を高くするこ
とによって分極による影響が測定結果に現れない値（例
えば、１％以下）となるように予め設定されている。こ
れにより、電圧発生器１の周波数は分極による影響を許
容できる最小の周波数に保持される。尚、周波数を上げ
ても前記商の値が前記比較値の設定範囲内に入らない場
合には警報を発生する。
この装置ではまた、電圧発生器１の電圧並びに電極2,3
間の測定電流から電極2,3間の液体の抵抗値を求めるこ
とが出来る。この値は他の測定結果から求めた電極間の
抵抗と比較され、差が大きくなっていないか、電極がガ
スで覆われ、或は極度に汚れて測定が出来ない状態にな
っていないかこれによって確認出来る。
間の測定電流から電極2,3間の液体の抵抗値を求めるこ
とが出来る。この値は他の測定結果から求めた電極間の
抵抗と比較され、差が大きくなっていないか、電極がガ
スで覆われ、或は極度に汚れて測定が出来ない状態にな
っていないかこれによって確認出来る。
第２図は本発明の一実施例を示すものであって、接点8,
9及び制御手段10は電子的切換手段によって構成するこ
とが出来る。また、電圧発生器１は、電極2,3間に一定
電流を流すような電流源であっても良く、メータ４は電
極2,3間の電圧を測定するメータであっても良い。
9及び制御手段10は電子的切換手段によって構成するこ
とが出来る。また、電圧発生器１は、電極2,3間に一定
電流を流すような電流源であっても良く、メータ４は電
極2,3間の電圧を測定するメータであっても良い。
〈発明の効果〉 本発明によれば、測定中において分極を直接測定でき、
分極が大きくなったとき前記交流電源の周波数を必要最
小限度上げて分極の影響を抑止することにある。
分極が大きくなったとき前記交流電源の周波数を必要最
小限度上げて分極の影響を抑止することにある。
第１図は本発明方法を説明するための波形図、第２図は
本発明実施例装置の構成図である。 ａ……印加電圧、ｂ……電極間に流れる電流、１……電
圧発生器、2,3……電極、４……電流計、６……コンデ
ンサ、11……A/D変換器、12……プロセッサ、14……表
示装置
本発明実施例装置の構成図である。 ａ……印加電圧、ｂ……電極間に流れる電流、１……電
圧発生器、2,3……電極、４……電流計、６……コンデ
ンサ、11……A/D変換器、12……プロセッサ、14……表
示装置
Claims (2)
- 【請求項１】被測定液中に電極を浸漬し、これら電極間
に矩形波を生ずる交流電源を接続し、これら電極間に流
れる電流及び電圧を測定し、前記電流値と電圧値の商か
ら前記被測定液の導電率を測定する導電率測定方法であ
って、前記交流電源からの印加電圧が同じ極性の期間に
おいて、少なくとも二つの点で前記電極間に流れる電流
をサンプリングし、サンプリングした各点の電流値の
差、これら電流値間の比のいずれかを求めて分極の状態
を表す信号として出力すると共に、前記分極の状態を表
す信号を設定信号と比較し、比較値に基づき前記交流電
源の周波数を制御し、前記分極の状態を表す信号の大き
さが前記設定信号の設定範囲内になるように制御し、前
記交流電源の周波数を常時分極による影響を許容出来る
最小の周波数に保持して測定するようにしたことを特徴
とする分極の影響を除去した導電率測定方法。 - 【請求項２】被測定液中に電極を浸漬し、これら電極間
に矩形波を生ずる交流電源を接続し、これら電極間に流
れる電流及び電圧を測定し、前記電流値と電圧値の商か
ら前記被測定液の導電率を測定する導電率測定装置であ
って、前記交流電源からの印加電圧が同じ極性の期間に
おいて、少なくとも二つの点で前記電極間に流れる電流
をサンプリングする手段と、サンプリングした各点の電
流値の差、これら電流値間の比のいずれかを求めて分極
の状態を表す信号として出力する手段と、前記分極の状
態を表す信号を設定信号と比較する手段と、この比較値
に基づき前記分極の状態を表す信号の大きさが前記設定
信号の設定範囲内になるように前記交流電源の周波数を
制御する手段とを具備し、前記交流電源の周波数を常時
分極による影響を許容出来る最小の周波数に保持して測
定するようにしたことをとする分極の影響を除去した導
電率測定装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL8700744A NL8700744A (nl) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | Werkwijze en inrichting voor het meten van het geleidingsvermogen van een vloeistof, waarmede de invloed van polarisatie wordt tegengegaan. |
| NL8700744 | 1987-03-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63243767A JPS63243767A (ja) | 1988-10-11 |
| JPH071289B2 true JPH071289B2 (ja) | 1995-01-11 |
Family
ID=19849785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63057344A Expired - Lifetime JPH071289B2 (ja) | 1987-03-30 | 1988-03-10 | 分極の影響を除去した導電率測定方法及び装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0288099B1 (ja) |
| JP (1) | JPH071289B2 (ja) |
| AT (1) | ATE91550T1 (ja) |
| DE (1) | DE3882267T2 (ja) |
| ES (1) | ES2041776T3 (ja) |
| NL (1) | NL8700744A (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2553945B2 (ja) * | 1990-02-17 | 1996-11-13 | 株式会社堀場製作所 | 導電率および比抵抗測定装置 |
| DE59001812D1 (de) * | 1990-10-02 | 1993-07-22 | Imko Intelligente Micromodule | Materialfeuchtemessung. |
| US5260663A (en) * | 1992-07-14 | 1993-11-09 | Anatel Corporation | Methods and circuits for measuring the conductivity of solutions |
| US5677190A (en) * | 1994-12-14 | 1997-10-14 | Anatel Corporation | Cell and circuit for monitoring photochemical reactions |
| DE19755998A1 (de) * | 1997-12-17 | 1999-06-24 | Villeroy & Boch | Vorrichtung für die Steuerung einer Urinalspülung |
| US6223129B1 (en) | 1998-05-13 | 2001-04-24 | Diverseylever, Inc. | Apparatus and method for conductivity measurement including probe contamination compensation |
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