KR850001435B1 - 이온농도계 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

이온농도계

제1도는 본 발명 실시예의 전체회로도.

제2도는 제1도에 있어서의 스위치(S₁)를 오프, (S₂)를 온했을 경우의 등가회로도.

제3도는 본 발명의 다른 일실시예이며, 직류분전위에 교류분전위를 중첩한 성태를 펜식기록계에 그리게 한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(1) : 이온전극 (2) : 비교전극

(3) : 시료 (8) : 전원수단

본 발명은, 이온전극, 비교전극을 피검액중에 침지한체 전극의 내부저항이 정상인가의 여부를 점검할 수 있도록 한 이온농도계에 관한 것이다.

이온농도, 예를 들면 pH값을 연속 측정할 경우, 유리전극에의 이물질 코오팅 혹은 유리응답막의 변질에 의한 감도변화등의 요인에 따라서 측정오차가 생긴다. 그때문에 정기적으로 전극세정작업을 행하거나, 계기의 고정작업을 실행하거나 할 필요가 있다.

그러나, 피검액의 성질상태기 측정전극의 경시적 변화, 열화등 여러가지의 요인에 의해서 불규칙적, 돌반적으로 측정불량을 일으키는 일이 많기 때문에, 정기적인 세정이나 고정작업은 그 효과를 기대할 수가 없는 것이다. 이와같은 사정은 pH계 뿐만이 아니라 이온농도계 전반에 공통으로, 그 해결이 요망되고 있다.

본 발명자들은, 이와 같은 사정하에 있어서, 전극에의 이물질 코오팅등의 전술한 오차요인이, 이온전극과 비교전극의 사이에 동가적으로 존재하는 기전력원의 내부저항과 광련되어 있다는 현상, 특히 측정오차나 측정불량이 생겼을 경우는 상기 기전력원의 내부저항에 변화가 보인다는 현상에 따라서, 이온전극과 비교전극간에 존재하는 기전력원의 내부저항을 이온농도의 측정동작에 폐해를 미치는 일없이 측정할 수 있도록 연구해서, 측정오차나 측정불량의 발생을 예기하고 효과적인 전극세정작업, 고정작업을 행하기 위한 도움이 되게 하려는 것이다.

그래서, 본 발명은, 시료에 침지된 이온전극 및 비교전극과, 양 전극간 전위를 측정하는 회로계로 이루어진 이온농도계에 있어서, 저주파의 교류전류를 상기 양 전극간에 흐르게 하는 전원수단을 착설하고, 양 전극간의 기전력원에 의해서 발생하는 직류분전위에 상기 교류전류에 기인한 교류전위를 중첩시킴과 동시에, 이 교류분전위로부터 양 전극간에 있어서의 기전력원의 내부저항을 측정하도록 구성한 것을 요지로 하고 있다. 여기에 전원수단을 교류로 선택한 것은, 측정전극이 분구하는 것을 피하기 위해서 및 이온농도가 직류로 검출되므로, 그 농도신호와 서로 간섭하지 않게 하기 위해서이다. 또 그 주파수를 저주파로 선택한 것은 전극과 회로계가 시일드선으로 연결되어 있어서, 시일드선이 등가적으로 토우페스필터를 구성하고, 고주파신호는 감쇠가 심하다는 것, 및 회로계의 입력측에는 일반적으로 로우패스필터가 착설되어 있어서, 이것으로 인한 감쇠도 심하다는 것에 바탕을 두고 있다. 이 전원수단의 주파수를 구체적으로 어느정도의 주파수로 선택하는 가는 다음의 실시예중에서 설명한다.

이하 도면에 따라 설명한다. 제1도는 본 발명의 일실시예를 나타내고 도면중, (1)은 이온전극으로서 예를 들면 유리전극, (2)는 비교전극, (3)은 이들 두 전극이 침지된 서로, (4)는 상기 두 전극(1)(2)사이의 직류분전위를 중폭하고, 지시등을 해서 측정하는 직류분 신호측정회로이다. 이 회로(4)와 상기 이온전극(1)과는 시일드선(5), 저항(R₁)과 콘덴서(C₁)로 이루어진 로우페스필터, 증폭율이 1이 되도록 접속된 연산중폭기(6) 및 교류분을 차단하는 필터(7)를 계재해서 접속되어 있다. (8)은 저주파의 교류전류를 상기 양 전극(1)(2)사이에 흐트게 하기 위한 전원수단이며, 저주파의 교류전압(E_LF)을 발생하는 발생기(9)와, 직류전압(E_PH)을 충전하는 콘덴서(C₂)와, 상기 교류전압(E_LF)을 콘덴서의 충전전압(E_PH)에 중첩시켜서 출력하는 연산증폭기(10)와, 상기 콘덴서(C₂)에 직류전압을 축전시키기 위한 스위치(S₁)로서 이루어져 있다. 이 전원수단(8)의 연산증폭기(10)의 출력단은 스위치(S₂) 및 저항(R₂)을 계재해서 시일드선(5)의 출력단축에 접속되어 있다. 상기 스위치(S₂)와 (S₁)은 한쪽이 온일때는 다른쪽이 오프되도록 연동시키고 있다. 스위치(S₁)가 온일때 콘덴서(C₂)에 직류전압(E_PH)이 충전되나, 이 전압은, 연산증폭기(6)의 증폭율이 1이므로 이온전극(1)과 비교전극(2)의 사이에 등가적으로 존재하는 기전력원의 전압과 같게 된다. 이와 같이 두 전극(1)(2)사이의 기전력과 같은 전압(E_PH)을 콘덴서(C₂)에 충전하고, 이 전압과 발생기(9)가 발생하는 교류전압(E_LF)을 중첩한 전압이 전원수단(8)에서 출력하도록 한 것은, 이온전극(1)으로부터 전원수단(8)으로 향해서 이온농도측정신호인 직류전류가 흐트지 않게 하기 위해서이다. 이것에 의해서 스위치(S₂)가 온이 되어 있어도 이온농도측정신호의 전부가 직류분신호 측정회로(4)에 입력된다. 상기 발생기(9)가 발생하는 교류전압의 주파수는, 시일드선(5) 및 저항(R₁)과 콘덴서(C₁)로 구성되는 로우페스필터에 의해서 대폭 감석되거나 통과저지되지 않는 주파수로 선택되어 있다. 이온전극으로서 유리전극을 사용했을 경우, 상기 주파수는 0.1~1Hz정도가 바람직하다. 도면중, (11)은 전극내부저항을 측정하여, 지시하기 위한 저항측정회로이다. 이 회로(11)의 입력측에는 직류분을 차단하고, 교류분만을 통과시키는 필터(12)가 착설되어 있다.

이 구성에 의하면, 이온전극(1)과 비교전극(2)간에 발생된 직류분전위에 의한 전류가 시일드선(5), 로우패스필터, 연산증폭기(6), 필터(7)를 통해서 직류분 신호측정회로(4)에 입력되고, 이 회로내에서 증폭되고, 교정되는 등해서 이온농도신호로서 측정된다. 이때 스위치(S₁)가 온이 되어 있으면, 콘덴서(C₂)에 상기 양극(1)(2)사이에 발생한 직류분전위(E_PH)가 충전되어 있다.

다음에 스위치(S₂)를 온으로 하면, 콘덴서(C₂)에 충전된 직류전압(E_PH)과 발생기(9)가 발생하는 교류전압(E_LF)이 중첩된 전압(E_PH+E_LF)이 전원수단(8)으로부터 출력되고, 두 전극(1)(2)사이에 교류전류를 흐르게 한다. 이렇게 되면, 두 전극간에 있어서의 기전력원의 내부저항과 상기 교류전류에 의해서 두 전극(1)(2)사이에 교류분전위를 발생한다. 이 교류분전위는, 두 전극간의 기전력원에 의한 직류분전위(이온농도신호)와 중첩된 상태로 시일드선(5), 로우패스필터를 거쳐서 연산증폭기(6)에서 출력된다. 이 출력전압을 구하기 위해서 스위치(S₂)를 온으로 한 경우의 제1도와 등가인 회로를 제2도에 표시한다. 도면중, R_G는 두 전극(1)(2)간의 기전력원의 내부저항, E_PH는 이 기전력의 전압이다. E_O를 구해야할 전압이라고 하면,

〔1〕

여기서 발생기(9)의 주파수가 충분히 낮게

로 하면 위식은

〔2〕

가 된다. 이식에 있어서의 제1항(E_PH)는 직류분전위이기 때문에 필터(7)를 통해서 직류분신호측정회로(4)에 선택적으로 입력되어, 이온농도로서 측정된다. 한편, 제2항

은 교류분전위이므로 필터(12)를 통해서 저항측정회로(11)에 선택적으로 입력되어 내부저항 R_G으로서 측정된다.

이렇게 하여, 이 내부저항의 측정을 1일에 1회, 2회와 같이 정기적으로 행하므로서 내부저항의 저항치의 변화를 강시하고, 측정불량등이 생길만한 경우의 대체적인 예측이 가능해진다.

또한, 도시예에서는 이온농도를 측정하기 위한 회로(4)와 내부저항을 측정하기 위한 회로(11)를 별개로 착설하고 있으나, 전원수단(8)의 교류는 저주파이므로, 1대의 펜식레코오디에 직류분전위의 위에 교류분전위가 중첩된 상태〔제3도 참조. 또한 도면중, A는 통상의 측정시, B는 내부저항점검중(내부저항소), C는 내부저항점검중(내부저항대)를 각각 나타냄]로 그리게 하고, 그 기류치로부터 내부저항 R_G의 변화를 감시할 수도 있다.

본 발명에 광한 이온농도계는 상술한 바와 같이 구성하였기 때문에 다음과 같은 효과가 있다.

ⓛ 불규칙적, 돌발적인 측정불량도, 내부저항의 변화를 감시하므로서 예기할 수가 있고, 그때문에, 전극세정작업이나 계기의 고정작업을 효과적으로 행할 수 있다. 특히, 표준액에 의한 고정에 덧붙여서 본 발명에 의한 내부저항의 측정을 점검항목에 추가하므로서 이온농도계의 보수점검이 보다 계획적으로 할 수 있다.

② 이온전극이 유리전극 혹은 얇은 막과 같이 깨어지기 쉬운 재료 또는 구조의 것일 경우, 내부저항이 극도로 저하하는 현상을 포착하므로서 상기 이온절극의 파괴를 조기발견할 수 있고, 따라서 본 발명에 의하면 이온전극의 파괴를 알게되는 것이 늦어져, 모처럼의 장기 데이터를 상실해버린다는 사례를 미연에 방지할 수 있다.

③ 내부저항의 측정을 교류전류를 흐르게 하므로서 행하고 있게 때문에, 이온농도신호인 직류분신호와 간섭함이 없어, 그때문에 이온농도의 측정시에 동시에 내부저항을 측정할 수가 있어 매우 편리한다.

④ 전원수단으로부터 전극에 흐르게 하는 교류전류로서 저주파의 전류를 사용하고 있으므로, 전극과 전극간 전위를 측정하는 회로계약의 사이의 시일드선이나 로우패스필터등에 의해서 교류분전위가 차단되는 일이 없고, 그때문에 신호량이 비교적 크므로 별도로 앰프등이 필요없게 되며, 간이한 구성으로 내부저항의 측정을 행할 수 있다.

Claims (1)

1. 시료에 침지된 이온전극 및 비교전극과, 두 전극간 전위를 측정하는 회로계로 이루어진 이온농도계에 있어서, 저주파의 교류전류를 상기 두 전극간에 흐르게 하는 전원수단을 설정하고, 두 전극간의 기전력원에 의해서 발생하는 직류분전위에 상기 교류전류에 기인한 교류분전위를 중첩시킴과 동시에, 이 교류분전위로부터 두 전극간에 있어서의 기전력원의 내부저항을 측정하도록 구성한 것을 특징으로 하는 이온농도계.

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