CN108508063A

CN108508063A - 电导率计

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Publication number: CN108508063A
Application number: CN201810159469.8A
Authority: CN
Inventors: 百濑修
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2017-02-27
Filing date: 2018-02-26
Publication date: 2018-09-07
Anticipated expiration: 2038-02-26
Also published as: JP6752167B2; US11067525B2; JP2018141666A; US20180246050A1; CN108508063B

Abstract

本发明以更低的成本实现高精度的双电极方式的电导率计。本发明的电导率计(100)具有：测定管(1)，其由电绝缘材料构成，供测量对象的流体流动；第1电极(2)，其形成于测定管的外周面；第2电极(3)，其与公共电位Vcom连接，并与流体接触；电阻(R1)，其一端与第1电极连接；电压检测部(5)，其检测通过对电阻(R1)的另一端输入交流信号(V1)而在第1电极中产生的信号(V2)的电压(VH、VL)；以及电导率算出部(62)，其根据由电压检测部检测到的电压的振幅(VH‑VL)，来算出流体的电导率。

Description

电导率计

技术领域

本发明涉及在各种工艺系统中测量流体的的电导率的电导率计。

背景技术

作为测量流体的电导率(所谓的导电率)的设备，已知有双电极方式的电导率计。双电极方式的电导率计是通过对2个电极间施加正弦波或矩形波等的交流信号，测定在电极间流通的电流，来求出电导率的计测器。关于双电极方式的电导率计的现有技术，在专利文献1至3中有揭示。

例如，在专利文献1中，揭示了如下的双电极方式的电导率计：在将2个电极浸入测量对象的液体中的状态下，通过检测在对其中一个电极施加了交流电压时的流入另一个电极的电流，根据测量对象的液体的电阻来测量电导率。

而且，在专利文献2、3中，揭示了2个电极形成棒状的双电极方式的电导率计。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本专利特公平7－15490公报

【专利文献2】日本专利特开2005－148007号公报

【专利文献3】日本专利特开2002－296312号公报

发明内容

【发明要解决的问题】

但是，根据本发明者的研究，明确了在上述的专利文献1至3所揭示的双电极方式的电导率计中存在以下所示的问题。

专利文献1至3所揭示的电导率计为了测量电导率而需要将2个电极浸入到被测定流体中。因此，在电极表面附着了异物或者电极的表面腐蚀了的情况下，恐怕会发生由极化电容的变化引起的测定值的误差。

尤其是，专利文献2、3所揭示的具有棒状的电极的电导率计中，与被测定流体接触的电极的接触面积较小，所以在电极发生了异物的附着或腐蚀的情况下，该部分的面积相对于电极的总面积而言也相对较大，因此由极化电容的变化引起的测定误差恐怕会变大。

作为用于防止该电极的异物的附着或者腐蚀的对策，已知使用“铂黑”来作为构成2个电极的金属。然而，铂黑是价格昂贵的金属，因此在电极采用铂黑的情况下，存在电导率计的制造成本变高这样的问题。

而且，在采用专利文献2、3所揭示的具有棒状的电极的电导率计来测量在配管内流动的液体的电导率时，需要将该棒状的电极插入配管内。此时，在配管由金属材料构成的情况下，如果没有尽量将配管和电极分开配置的话，则恐怕会由于电流从电极绕向配管而产生测定误差。

本发明是鉴于上述问题而成，本发明的目的在于以更低的成本实现高精度的双电极方式的电导率计。

【解决问题的技术手段】

本发明的电导率计(100)的特征在于，具有：测定管(1)，其由电绝缘材料构成，供测量对象的流体流动；第1电极(2)，其形成于测定管的外周面；第2电极(3)，其与公共电位(Vcom)连接，并与流体接触；电阻(R1)，其一端与第1电极连接；电压检测部(5)，其检测通过对上述电阻的另一端输入交流信号(V1)而在第1电极中产生的信号(V2)的电压(VH、VL)；以及电导率算出部(62、62A)，其根据由电压检测部检测到的电压的振幅(VH-VL)，来算出流体的电导率。

在上述电导率计中，电压检测部可包含：第1采样保持电路(51)，其在交流信号成为第1极性的第1期间(Tp)内对在第1电极产生的信号的电压(VH)进行采样并保持；以及第2采样保持电路(52)，其在交流信号成为与第1极性相反的第2极性的第2期间(Tn)内对在第1电极产生的信号的电压(VL)进行采样并保持，电导率算出部根据由第1采样保持电路采样到的电压(VH)和由第2采样保持电路采样到的电压(VL)来算出流体的电导率。

在上述电导率计中，还具有存储查找表(630)的存储部(63)，查找表(630)示出该由电压检测部检测到的电压的振幅与流体的电导率的对应关系，电导率算出部可以从存储于存储部中的查找表读取与由电压检测部检测到的电压的振幅的值相对应的流体的电导率。

在上述电导率计中，第2电极可为一端与测定管连结、另一端能与外部的管道连结的由金属构成的管状的接头(3A)。

在上述电导率计中，可还具有由金属构成的屏蔽罩21，所述屏蔽罩21与第1电极的至少一部分相对地配置。

再者，在上述说明中，作为发明的构成要素的一例，以带括号的方式记载了与该构成要素相对应的附图上的参考符号。

【发明的效果】

根据本发明，能够以更低的成本实现高精度的双电极方式的电导率计。

附图说明

图1为表示本发明的一实施方式的电导率计的构成的图。

图2为表示电压检测部的动作定时的时间图。

图3A为表示电导率计100中的从信号源V1经由非接触电极2而到达至公共电位Vcom的电流路径的等效电路的图。

图3B为表示电导率计100中的从信号源V1经由非接触电极2而到达至公共电位Vcom的电流路径的更简易的等效电路的图。

图4为表示图3A所示的等效电路200中的信号V2的模拟结果的图。

图5为表示电导率计100中的从信号源V1经由非接触电极2而到达至公共电位Vcom的电流路径的另一等效电路的图。

图6A为表示在图5所示的等效电路202中设定脉冲V1的频率f1＝160kHz的情况下的信号V2的模拟波形的图。

图6B为表示在图5所示的等效电路202中设定脉冲V1的频率f1＝1600kHz的情况下的信号V2的模拟波形的图。

图7为表示信号V2的振幅(VH－VL)与被测定流体的电导率的关系的图。

图8为表示数据处理控制部6的其他构成例的图。

图9为表示本实施方式的电导率计100的实现例的立体图。

图10A为表示壳体20内部的立体截面图。

图10B为表示壳体20的内部的前视截面图。

图11A为表示屏蔽罩的配置例的立体图。

图11B为表示屏蔽罩的配置例的侧视图。

具体实施方式

下面，参考附图，对本发明的实施方式进行说明。另外，在以下的说明中，对于在各实施方式中共同的构成要素标注相同的参考符号，省略重复的说明。

〈本实施方式的电导率计的构成〉

图1为表示本发明的一实施方式的电导率计的构成的图。

该图所示的电导率计100是用于以双电极方式测量在测定管内流动的流体的电导率的测量器。在此，上述流体例如为液体。电导率计100具有能够在不使2个电极中的一个电极与测定对象的流体(被测定流体)接触的状态下测量电导率计的构成。

具体来说，电导率计100具有测定管1、第1电极2、第2电极3、交流信号生成部4、电压检测部5、数据处理控制部6、模数转换部(ADC)7、时钟信号生成部8、设定显示部9及模拟输出部10作为主要的功能部。

测定管1是供电导率的测量对象的流体(被测定流体)流动的管。测定管1由电绝缘材料构成。作为上述电绝缘材料，优选为电绝缘性相对较高的材料，例如为陶瓷。

第1电极2由形成于测定管1的外周面的金属材料构成。第1电极2例如由薄膜状的金属材料(例如铜箔)构成，在测定管1的一部分区域内沿测定管1的圆周方向延伸。第1电极2与测定管1例如通过粘接材料接合在一起。由于被测定流体是在测定管1的内部流动，因此第1电极2不会接触被测定流体。以下，也将第1电极2称为“非接触电极2”。

第2电极3是与公共电位Vcom连接且与被测定流体接触的电极。第2电极3例如像图1所示那样由与测定管1连结在一起的管状的金属材料构成。以下，也将第2电极3称为“接触电极3”。

另外，在本实施方式中，设定公共电位Vcom为0V(接地电位)来进行说明。

时钟信号生成部8是生成用以控制各功能部的动作定时的时钟信号的电路。具体而言，时钟信号生成部8对从后文叙述的数据处理控制部6输出的基准时钟信号CLK0进行分频，由此生成各种时钟信号CLK1、CLKp、CLKn。再者，时钟信号CLK1、CLKp、CLKn的具体例将于后文叙述。

交流信号生成部4是生成施加至非接触电极2的交流信号的电路。交流信号生成部4例如产生脉冲作为交流信号。如图1所示，交流信号生成部4例如可以通过开关SW3来实现，所述开关SW3具有与公共电位Vcom连接在一起的第1端子P1、与基准电位Vref(＞Vcom)连接的第2端子P2、以及与电阻R1连接的第3端子P3。

开关SW3根据从时钟信号生成部8输出的一定周期的时钟信号CLK1而在第1端子P1与第2端子P2之间切换第3端子P3的连接目标。由此，从第3端子P3输出低电平的电压为公共电位Vcom、高电平的电压为基准电位Vref、频率f1与时钟信号CLK1相同的脉冲V1。

电阻R1的一端与交流信号生成部4的输出端子(开关SW3的上述第3端子)连接，另一端与非接触电极2连接。由此，从交流信号生成部4输出的脉冲V1经由电阻R1而被输入至非接触电极2。

电压检测部5是检测非接触电极2中产生的信号V2的电压的电路。具体而言，电压检测部5检测脉冲V1成为第1极性(例如高电平(＝Vref))的期间Tp内的信号V2的电压，而且检测脉冲V1成为与第1极性相反的第2极性(例如低电平(＝Vcom))的期间内的信号V2的电压。

更具体而言，电压检测部5例如包含缓冲放大器U1及采样保持电路51、52。缓冲放大器U1例如由运算放大器等构成，对非接触电极2中产生的信号V2进行缓冲并输出。从缓冲放大器U1输出的信号V2b的电压与信号V2的电压大致相等(V2b≒V2)。

采样保持电路51、52是以规定的定时对从缓冲放大器U1输出的信号V2b的电压进行采样并保持的电路。

采样保持电路51例如包含一端与缓冲放大器U1的输出端子连接的开关SW1和连接在开关SW1的另一端与公共电位Vcom之间的电容C1。开关SW1例如根据时钟信号CLKp来切换导通/断开。由此，采样保持电路51可以根据时钟信号CLKp来进行信号V2b的电压的采样。

采样保持电路52例如包含一端与缓冲放大器U1的输出端子连接的开关SW2和连接在开关SW2的另一端与公共电位Vcom之间的电容C2。开关SW2例如根据时钟信号CLKn来切换导通/断开。由此，采样保持电路52可以根据时钟信号CLKn来进行信号V2b的电压的采样。

图2为表示电压检测部5的动作定时的时间图。

如图2所示，时钟信号生成部8生成周期T的脉冲(例如，占空比：50％)作为时钟信号CLK1，并给予交流信号生成部4。交流信号生成部4在时钟信号CLK1为高电平时将第3端子P3连接至第2端子P2(＝Vref)，在时钟信号CLK1为低电平时将第3端子P3连接至第1端子P1(＝Vcom)。由此，如图2所示，从第3端子P3输出在时钟信号CLK1成为高电平(第1极性)时成为基准电位Vref、在时钟信号CLK1成为低电平(第2极性)时成为公共电位Vcom的脉冲V1。从交流信号生成部4的第3端子P3输出的脉冲V1经由电阻R1而被输入至非接触电极2。

在被测定流体正在测定管1及接触电极3的内部流动时，当输出上述脉冲V1时，电流经由电阻R1、非接触电极2、被测定流体及接触电极3而流入至公共电位Vcom。由此，在非接触电极2中产生与电阻R1和电阻R1的另一端侧的阻抗相应的电压的信号V2。此时的信号V2像图2所示那样成为电压与脉冲V1同步变动的信号。

此外，时钟信号生成部8将在时钟信号CLK1成为高电平的期间Tp即脉冲V1成为第1极性(例如高电平(＝Vref))的期间内成为高电平的脉冲供给至采样保持电路51作为时钟信号CLKp。

采样保持电路51的开关SW1在时钟信号CLKp为高电平时导通，在时钟信号CLKp为低电平时断开。由此，采样保持电路51对非接触电极2中产生的信号V2(V2b)成为高电平时的电压VH进行采样。

进一步地，时钟信号生成部8将在时钟信号CLK1成为低电平的期间Tn即脉冲V1成为第2极性(例如低电平(＝Vcom))的期间内成为高电平的脉冲供给至采样保持电路52作为时钟信号CLKn。

采样保持电路52的开关SW2在时钟信号CLKn为高电平时导通，在时钟信号CLKn为低电平时断开。由此，采样保持电路52对非接触电极2中产生的信号V2(V2b)成为低电平时的电压VL进行采样。

模数转换部7是将由采样保持电路51取得的电压VH与由采样保持电路52采样保持的电压VL的电压差转换为数字信号的电路。

数据处理控制部6是进行构成电导率计100的各功能部的统括性控制的功能部。数据处理控制部6例如由微控制器、CPU等程序处理装置构成。

具体而言，数据处理控制部6包含基准时钟生成部61以及电导率算出部62。

数据处理控制部6中的基准时钟生成部61是生成供给至时钟信号生成部8的基准时钟信号CLK0的功能部。基准时钟生成部61例如可以通过使用外置的晶体或陶瓷振荡器来生成信号的振荡电路等来实现。

此外，电导率算出部62是根据由电压检测部5检测到的电压的振幅来算出被测定流体的电导率的功能部。数据处理控制部62例如通过上述的微控制器、CPU等程序处理装置的程序处理来实现。再者，电导率算出部62的电导率的具体算出方法将于后文叙述。

设定显示部9具有：检测作业人员的设定操作输入并向数据处理控制部6输出的功能；以及利用LED或LCD来显示来自数据处理控制部6的显示输出的功能。

模拟输出部10是用于将电导率算出部62的算出结果等的信息输出至外部设备的功能部。具体来说，模拟输出部10利用4-20mA的模拟信号来输出电导率算出部62的算出结果。

〈电导率的算出原理〉

接着，对本实施方式的电导率计100中的电导率的算出原理进行说明。

如上所述，在被测定流体正在测定管1及接触电极3的内部流动的状态下将脉冲V1输入至电阻R1的一端的情况下，电流经由电阻R1、非接触电极2、被测定流体及接触电极3而流入至公共电位Vcom。该电流的电流路径可以通过图3A所示的等效电路200来表示。

具体而言，等效电路200由电阻R1、Rb、电容Ca、Cb以及输出脉冲V1的信号源V1构成。此处，Rb表示被测定流体的电阻值，Ca表示接触电极3与被测定流体之间的极化电容，Cb表示被测定流体与非接触电极2之间的电容。

与以往的使2个电极均接触被测定流体的双电极方式的电导率计相比，被测定流体与非接触电极2之间的电容Cb的值变小。因此，为了高精度且再现性较佳地测定被测定流体的电阻Rb的值，在等效电路200中，较理想为尽可能提高脉冲V1的频率f1而尽可能减小电容Cb对电阻Rb的电抗分量。

在将脉冲V1的频率f1提高到可以忽略电容Ca、Cb的阻抗的水平的情况下，等效电路200可以重新描绘成图3B所示的等效电路201。即，从信号源V1经由非接触电极2而到达至公共电位Vcom的电流路径的等效电路201可以通过以电压Vref/2为基准而具有±Vref/2的振幅的信号V1、由电阻R1及电阻Rb构成的电阻分压电路、以及耦合电容器Cx来表示。

在等效电路201中，信号V2的电压成为高电平的期间Tp内的电阻R1与电阻Rb的电压降之比以下述数式(1)表示。此处，Vr1_H表示信号V2的电压成为高电平的期间Tp内的电阻R1的两端的电压，Vrb_H表示信号V2的电压成为高电平的期间Tp内的电阻Rb的两端的电压。

【数式1】

此外，在等效电路201中，信号V2的电压成为低电平的期间Tn内的电阻R1与电阻Rb的电压降之比以下述数式(2)表示。此处，Vr1_L表示信号V2的电压成为低电平的期间Tn内的电阻R1的两端的电压，Vrb_L表示信号V2的电压成为低电平的期间Tn内的电阻Rb的两端的电压。此外，如上所述，VH是信号V2b(V2)成为高电平时的电压，VL是信号V2b(V2)成为低电平时的电压(参考图2)。

【数式2】

根据上述数式(1)及上述数式(2)，电压Vr1_H与电压Vr1_L的和即电压Vr1_HL与电压Vrb_H与电压Vrb_L的和即电压Vrb_HL之比以下述数式(3)表示。

【数式3】

Vr1_HL：Vrb_HL≈{Vref-(VH-VL)}：(VH-VL) ····(3)

根据数式(3)，电阻R1与电阻Rb之比以下述数式(4)表示。

【数式4】

R1：Rb≈{Vref-(VH-VL)}：(VH-VL) ····(4)

根据上述数式(4)，电阻Rb以下述数式(5)表示。

【数式5】

上述式(5)中，基准电位Vref和电阻R1都是已知的值。因而，若知道信号V2b(V2)为高电平时的电压VH与信号V2b(V2)为低电平时的电压VL的差(VH-VL)即信号V2b(V2)的振幅，则可以根据数式(5)求出被测定流体的电阻Rb即被测定流体的电导率(＝1/Rb)。

该图展示了在等效电路200中设定R1＝10[kΩ]、Rb＝20[kΩ]、Ca＝0.1[μF]、Cb＝100[pF]、将脉冲V1的频率设为15[MHz]、将振幅设为1[V]时的信号V2的模拟结果。

在图4所示的模拟结果中，信号V2成为高电平时的电压VH约为0.8333V，信号V2成为低电平时的电压VL约为0.1667V。因而，根据数式(5)，该情况下的被测定流体的电阻Rb约为19.99[Ω]。

在本实施方式的电导率计100中，电导率算出部62将经由模数转换部7输入的电压VH、VL的值代入至上述数式(5)，由此算出在测定管1内流动的被测定流体的电导率。

如上所述，为了高精度且再现性较佳地测定被测定流体的电阻Rb的值，较理想为尽可能提高脉冲V1的频率f1而尽可能减小电容Cb对电阻Rb的电抗分量。然而，若过于提高频率f1，则有被测定流体的电阻Rb的测定精度降低之虞。因此，在谋求被测定流体的电阻Rb的测定精度和再现性的进一步提高的情况下，必须将脉冲V1的频率f1设定为恰当的值。下面进行详细说明。

如该图的等效电路202所示，实际上，在产生脉冲V1的信号源V1与公共电位Vcom之间，除了电阻R1、Rb及电容Ca、Cb以外，还存在接触电极3与非接触电极2之间的电容Cc和接触电极3与被测定流体之间的极化电阻Ra。此处，Ca＞＞Cb＞＞Cc、Ra＞＞Rb。

在过于提高脉冲V1的频率f1的情况下，信号源V1与公共电位Vcom之间的电流路径必须视为等效电路202而不是上述图3B所示的简单的等效电路201。因此，电容Cc的影响导致施加至电阻Rb的电压的波形发生畸变，从而有电阻Rb的测定精度降低之虞。

因此，为了抑制由电容Cc引起的电阻Rb的测定精度的降低，必须考虑电容Cb的阻抗的影响。具体而言，电容Cb的电抗分量Zcb(＝1/(2πf1×Cb))必须满足下述数式(6)所示的条件。

【数式6】

若将数式(6)改写为频率f1的式子，则得到数式(7)。

【数式7】

因而，通过将脉冲V1的频率f1设定为数式(7)所示的范围内的值，能够抑制流体电阻(液体电阻)Rb即电导率的测定精度的降低。

此处，电容Cb主要由非接触电极2的面积和构成测定管1的电绝缘体材料的介电常数决定，极化电容的影响小到可以忽略的程度，因此可以预先掌握该值。

例如，数式(7)中，在设定Rb＝10[kΩ]、Cb＝100[pF]时，脉冲V1的频率f1约为160kHz～1600kHz的范围。

图6A、6B表示将脉冲V1的频率f1设定为160kHz～1600kHz的范围的值时的模拟结果。图6A为表示在等效电路202中设定脉冲V1的频率f1＝160kHz的情况下的信号V2的模拟波形的图，图6B为表示在等效电路202中设定脉冲V1的频率f1＝1600kHz的情况下的信号V2的模拟波形的图。在本模拟中，设定Ra＝1[MΩ]、Rb＝10[kΩ]、Ca＝0.1[uF]、Cb＝100[pF]、Cc＝10[pF]。

如上所述，在谋求被测定流体的电阻Rb的测定精度和再现性的提高的情况下，考虑等效电路202、将脉冲V1的频率f1设定为恰当的范围(数式(7))即可。

但是，即便在已将脉冲V1的频率f1设定为恰当的范围的情况下，信号源V1与公共电位Vcom之间的电流路径也无法完全视为上述图3B所示的简单的等效电路201，因此，在基于数式(5)的算出方法中，有时会产生一些误差。

例如，在图5所示的等效电路202中，信号V2的振幅(VH－VL)与被测定流体的电导率的关系例如以图7所示的非线性特性300表示。

因此，在希望进一步提高被测定流体的电阻Rb的测定精度和再现性的情况下，如图8所示，使用预先制作好的表示信号V2的振幅(VH－VL)与被测定流体的电导率的对应关系的查找表来算出电导率即可。另外，在图8中，仅图示了数据处理控制部6A的周边的功能部，省略了除此之外的功能部的图示。

例如，预先使用电导率已知的流体(液体)来进行调查信号V2的振幅(VH－VL)与被测定流体的电导率的关系的试验，根据该试验结果来制作表示信号V2的振幅(VH－VL)与被测定流体的电导率的对应关系的查找表630。如图8所示，制作好的查找表630例如存储至作为数据处理控制部6A而发挥功能的微控制器等程序处理装置内的非易失性存储器等存储部63。

继而，在算出被测定流体的电导率时，电导率算出部62A参考存储部63中存储的查找表630，读出与根据经由模数转换部7输入的电压VH、VL的值算出的振幅(VH－VL)的值相对应的电导率的值，由此算出被测定流体的电导率。

由此，能够进一步提高被测定流体的电阻Rb的测定精度及再现性。

接着，展示电导率计100的实现例。

图9为表示本实施方式的电导率计100的实现例的立体图。

如该图所示，电导率计100是通过将测定管1、非接触电极2及接触电极3和印刷基板收纳在由金属或树脂等构成的壳体20内并利用设定显示部9将该壳体20的开口部盖住来实现，该印刷基板形成有交流信号生成部4、电压检测部5、数据处理控制部6、模数转换部7、时钟信号生成部8及模拟输出部10等电子电路等。

设定显示部9具备操作用按钮91和LED或LCD等显示装置92，所述操作用按钮91用以实现检测作业人员的设定操作输入并输出至数据处理控制部6的功能，所述显示装置92用以实现对来自数据处理控制部6的显示输出进行显示的功能。

在壳体20的相对的一对侧面配设有管状的接头3A、3B，所述管状的接头3A、3B能够连结设置在电导率计100的外部的管道(未图示)与测定管1，由金属材料(例如SUS)构成。

图10A为表示壳体20内部的立体截面图，图10B为表示壳体20的内部的主视截面图。

如图10A、10B所示，测定管1沿壳体20的长度方向配设在壳体20内。在测定管1的两端部分别连结有接头3A和接头3B。

此处，2个接头3A、3B中的一方作为接触电极3而发挥功能。例如，如图10A、10B所示，接头3A与公共电位Vcom连接，由此，不仅连结外部的管道与测定管1，还作为接触电极3而发挥功能。该情况下的非接触电极2形成于测定管1上的、与供接头3A连接的端部靠近的外周面。

通过像这样利用由金属构成的接头3A来实现接触电极3，使得接触电极3的与被测定流体接触的面积扩大。由此，即便在接触电极3发生了异物的附着或者腐蚀的情况下，发生了异物的附着或者腐蚀的部分的面积相对于接触电极3的总面积而言也相对较小，因此能够抑制由极化电容的变化引起的测定误差。

另一方面，非接触电极2较理想为被例如与公共电位Vcom连接的、由金属构成的屏蔽罩21围住。例如，如图11A所示，在壳体20内以非接触电极2被屏蔽罩21围住的方式配置测定管1。由此，能够减少从非接触电极2辐射至壳体20的外部的电磁波噪声。

此处，屏蔽罩21以与非接触电极2的至少一部分相对的方式配置即可。例如，如图11B所示，将屏蔽罩21形成为侧视コ字形，在屏蔽罩21的开口侧配置在主面22A形成有构成上述交流信号生成部4、数据处理控制部6等的电子电路等的印刷基板22即可。在该情况下，在印刷基板22的与主面22A相对的主面22B整面地形成有金属填实图案23。

由此，连接印刷基板22上配置的交流信号生成部4和电压检测部5与非接触电极2的信号线的排布等变得容易，而且能将该信号线的大部分配置在屏蔽罩21内，因此，还能减少从该信号线辐射至壳体20的外部的电磁波噪声。

《电导率计100的效果》

以上，根据本实施方式所涉及电导率计100，设置与被测定流体接触的接触电极3、以及设置于测定管1的外周面且不与被测定流体接触的非接触电极2，在已将接触电极3连接于公共电位Vcom的状态下，经由电阻R1对非接触电极2施加交流信号，检测此时在非接触电极2发生的信号V2的振幅(VH－VL)，由此能够算出在测定管1中流动的被测定流体的电导率。

由此，由于其中一个电极不与被测定流体接触，所以与以往的使2个电极都接触的双电极方式的电导率计相比，能够抑制电极的异物的附着或者腐蚀所引起的测定误差。

而且，可以至少在非接触电极2中不使用昂贵的铂黑，所以能够抑制电导率计的制造成本。

因此，根据本实施方式所涉及电导率计，能够以更低成本实现高精度的双电极方式的电导率计。

而且，通过将经由电阻R1而被施加至非接触电极2的脉冲V1的频率f1设定为数式(7)中所示的范围内的值，如上所述，能够进一步提高被测定流体的电导率(电阻Rb)的测定精度和再现性。

而且，在电导率计100中，将示出信号V2的振幅(VH－VL)与被测定流体的电导率的对应关系的查找表630存储于存储部63，使用该查找表630读取与由电压检测部5检测到的电压的振幅的值相对应的电导率，由此能够进一步提高被测定流体的电导率的测定精度和再现性。

而且，在电导率计100中，采用两个采样保持电路51、52，来检测脉冲V1成为高电平时的非接触电极2中产生的信号V2的电压VH和脉冲V1成为低电平时的非接触电极2中发生的信号V2的电压VL，因此能够容易取得非接触电极2中发生的信号V2的振幅。

而且，根据电导率计100，不需要将信号V2的电压转换为电流的电压电流转换电路，所以能够以更单纯的电路构成来进行电导率的测量。

而且，根据本实施方式所涉及电导率计100，能够抑制电导率的测量稳定性的降低。例如，在以往的对交流信号全波整流的方式的电导率计、即以中间电平折返交流信号的低电平(负极性)期间的电压，并与交流信号的高电平(正极性)期间的电压相加的方式的电导率计中，在交流信号的高电平期间的波形与低电平期间的波形不相等的情况下，即使进行全波整流也会有脉动电流残留，不会变成完全的直流电压，因此测量稳定性恶化。相对于此，在本实施方式所涉及电导率计100中，具有将交流信号(信号V2)保持差动信号的状态地进行模数转换并求出信号V2的振幅(VH－VL)的构成，所以即使在信号波形由于被测定流体的流速的变化而产生波动的情况下、或者在共模噪声从外部经由被测定流体侵入的情况下，电导率的测量稳定性也难以降低。

此外，通过将接触电极3兼用作用于与外部的管道连接的由金属构成的接头3A，能够扩大接触电极3的与被测定流体接触的面积。由此，如上所述，即便在接触电极3发生了异物的附着或者腐蚀的情况下，发生了异物的附着或者腐蚀的部分的面积相对于接触电极3的总接触面积而言也相对较小，因此能够进一步降低由异物的附着或者腐蚀引起的电极的测定误差。

此外，在已将金属管道连结至接头3A的情况下，该金属管道经由接头3A而连接至公共电位Vcom，因此，不仅是接头3A，金属管道也能视为接触电极3。由此，接触电极3的接触面积进一步扩大，发生了异物的附着或者腐蚀的部分的面积相对于接触电极3的总接触面积而言相对地进一步缩小，因此能够谋求由异物的附着或者腐蚀引起的电极的测定误差的进一步降低。

此外，即便在使用金属管道的情况下，作为接触电极3的接头3A与金属管道也会成为相同电位(公共电位Vcom＝0V)，因此不会因电流流入至金属管道而产生测定误差。

此外，由于将接触电极3与公共电位Vcom(＝0V)连接在一起，因此，即便在使用金属管道的情况下，也能防止金属管道成为天线而向周边辐射电磁波噪声这一情况。

此外，通过像图11A、11B所示那样以与非接触电极2的至少一部分相对的方式配置由金属构成的屏蔽罩21，如上所述，可以减少从非接触电极2辐射至壳体20的外部的电磁波噪声。

《实施方式的扩展》

以上，根据实施方式，对由本发明者等人完成的发明进行了具体说明，但本发明并不限定于此，当然可以在不脱离其主旨的范围进行各种变更。

例示了图9所示的构成作为电导率计100的实现例，但并不限定于此。

此外，在上述实施方式中，交流信号生成部4和电压检测部5只要能够发挥其功能，便不限定于图1所示的电路构成例。

此外，与数据处理控制部6一样，模数转换部7以及时钟信号生成部8也可通过微控制器等程序处理装置的功能来实现。

模数转换部7例示了将由采样保持电路51取得的电压VH与由采样保持电路52采样保持的电压VL的电压差转换为数字信号的例子，但也可以在将VH以及VL分别转换为数字信号之后通过数据处理控制部6来进行减法运算处理。

符号说明

100…电导率计，1…测定管，2…非接触电极(第1电极)，3…接触电极(第2电极)，3A、3B…接头，4…交流信号生成部，5…电压检测部，6、6A…数据处理控制部，7…模数转换部，8…时钟信号生成部，9…设定显示部，10…模拟输出部，20…壳体，21…屏蔽罩，22…印刷基板，23…金属填实图案，51、52…采样保持电路，61…基准时钟生成部，62…电导率算出部，63…存储部，630…查找表，200、201、202…等效电路，91…操作用按钮，92…显示装置，SW1、SW2、SW3…开关，U1…缓冲放大器，CLK0…基准时钟信号，CLK1、CLKp、CLKn…时钟信号，V1…脉冲(信号源)，V2、V2b…信号，Vcom…公共电位，VH、VL…信号V2的电压，Tp…脉冲V1成为第1极性的期间，Tn…脉冲V1成为第2极性的期间，Ra…极化电阻，Rb…流体电阻，R1…电阻、C1、C2、Cb、Cc…电容，Ca…极化电容。

Claims

1.一种电导率计，其特征在于，具有：

测定管，其由电绝缘材料构成，供测量对象的流体流动；

第1电极，其形成于所述测定管的外周面；

第2电极，其与所述公共电位连接，并与在所述测定管中流动的流体接触；

电阻，其一端与所述第1电极连接；

电压检测部，其检测通过对所述电阻的另一端输入交流信号而在所述第1电极中产生的信号的电压；以及

电导率算出部，其根据由所述电压检测部检测到的电压的振幅，来算出所述流体的电导率。

2.根据权利要求1所述的电导率计，其特征在于，

在将所述流体的电阻值设为Rb、将在所述测定管内流动的所述流体与所述第1电极之间的电容设为Cb时，输入至所述电阻的所述交流信号的频率f1满足数式(A)所示的条件：

【数式1】

3.根据权利要求1或2所述的电导率计，其特征在于，

所述电压检测部包含：

第1采样保持电路，其在所述交流信号成为第1极性的第1期间内对所述第1电极中产生的信号的电压进行采样并保持；以及

第2采样保持电路，其在所述交流信号成为与所述第1极性相反的第2极性的第2期间内对所述第1电极中产生的信号的电压进行采样并保持，

所述电导率算出部根据由所述第1采样保持电路采样到的电压和由所述第2采样保持电路采样到的电压，来算出所述流体的电导率。

4.根据权利要求1或2所述的电导率计，其特征在于，

还具有存储查找表的存储部，该查找表示出由所述电压检测部检测到的电压的振幅与所述流体的电导率的对应关系，

所述电导率算出部从存储于所述存储部中的所述查找表中读取出与由所述电压检测部检测到的电压的振幅的值相对应的所述流体的电导率。

5.根据权利要求1或2所述的电导率计，其特征在于，

所述第2电极是一端与所述测定管连结、另一端能与外部的管道连结的由金属构成的管状的接头。

6.根据权利要求1或2所述的电导率计，其特征在于，还具有由金属构成的屏蔽罩，所述屏蔽罩与所述第1电极的至少一部分相对地配置。