JP2002022690A - 導電率・抵抗率測定用電極棒 - Google Patents
導電率・抵抗率測定用電極棒Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 土壌や湖沼などの深部方向の導電率や抵抗率
の分布や時間的変化を容易に測定できるようにする。 【構成】 円筒の１端を円錐状にし他端に外径を肉厚分
小さくした内筒部２を一体に形成した先端部１と、内筒
部２の外径に対応する内径の複数の環状電極５及び複数
のスペーサ６、７とを有すると共に、内筒部２の壁面に
ケーブル引き込み孔３を有し、複数の環状電極５をスペ
ーサ６、７により決まる間隔で順に内筒部２の外周に嵌
挿して環状電極５にケーブルをケーブル引き込み孔から
引き込むように構成し、さらに、内筒部２と同じ外径で
１端に当該外径に対応する内径の連結部を一体に形成し
た連結用筒部９を有し、連結用筒部９で連結して多段に
形成する。スペーサには、壁面に電流検出用抵抗の取り
付け部８を有するスペーサ７を含む。
の分布や時間的変化を容易に測定できるようにする。 【構成】 円筒の１端を円錐状にし他端に外径を肉厚分
小さくした内筒部２を一体に形成した先端部１と、内筒
部２の外径に対応する内径の複数の環状電極５及び複数
のスペーサ６、７とを有すると共に、内筒部２の壁面に
ケーブル引き込み孔３を有し、複数の環状電極５をスペ
ーサ６、７により決まる間隔で順に内筒部２の外周に嵌
挿して環状電極５にケーブルをケーブル引き込み孔から
引き込むように構成し、さらに、内筒部２と同じ外径で
１端に当該外径に対応する内径の連結部を一体に形成し
た連結用筒部９を有し、連結用筒部９で連結して多段に
形成する。スペーサには、壁面に電流検出用抵抗の取り
付け部８を有するスペーサ７を含む。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、１個の抵抗と４個の電
極を一組として混合物質中に交流電流を流して電圧を測
定し導電率・抵抗率の測定を行うための電極棒に関す
る。
極を一組として混合物質中に交流電流を流して電圧を測
定し導電率・抵抗率の測定を行うための電極棒に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】水の導電率は、水の中に溶け込んでいる
汚濁物質が多いほど高くなるので、近年、環境保全への
関心の高まりにより、水質汚濁の指標の一つとして、導
電率の測定が広く行われるようになった。導電率は、物
質中に含まれる不純物の濃度を反映するので、水質汚濁
のみならず成分測定の分野でも応用が期待できる。
汚濁物質が多いほど高くなるので、近年、環境保全への
関心の高まりにより、水質汚濁の指標の一つとして、導
電率の測定が広く行われるようになった。導電率は、物
質中に含まれる不純物の濃度を反映するので、水質汚濁
のみならず成分測定の分野でも応用が期待できる。
【０００３】また、土壌の中に含まれている水分量や塩
水量が多ければ土壌の導電率は高くなるので、例えば灌
漑農業では灌水量の把握に、さらには、土砂災害では水
分を含んだ土壌が脆弱化する状況の把握に、海岸地帯の
耕作地では塩水侵入の把握に、乾燥地帯では過剰灌漑に
よる土壌中の塩類集積の状況の把握などにも応用が期待
できる。
水量が多ければ土壌の導電率は高くなるので、例えば灌
漑農業では灌水量の把握に、さらには、土砂災害では水
分を含んだ土壌が脆弱化する状況の把握に、海岸地帯の
耕作地では塩水侵入の把握に、乾燥地帯では過剰灌漑に
よる土壌中の塩類集積の状況の把握などにも応用が期待
できる。
【０００４】導電率や、その逆数としての抵抗率の測定
においては、２個の電極のみを用いて電流と電圧を同時
に測定する方法と、４個の電極を一組として電流と電圧
とを別々の電極で独立に測定する方法とがあるが、２個
の電極のみを用いる方法では、電極と被測定物との間の
接触電位差の影響が現れるのに対し、４個の電極を用い
て電流と電圧と独立に測定する方法では、接触電位差の
影響を除去することができる。
においては、２個の電極のみを用いて電流と電圧を同時
に測定する方法と、４個の電極を一組として電流と電圧
とを別々の電極で独立に測定する方法とがあるが、２個
の電極のみを用いる方法では、電極と被測定物との間の
接触電位差の影響が現れるのに対し、４個の電極を用い
て電流と電圧と独立に測定する方法では、接触電位差の
影響を除去することができる。
【０００５】また、２個の電極のみで測定する方法で
は、２個の電極の間に存在する被測定物質の導電率・抵
抗率の接触電位差を誤差として含む値しか反映しない
が、４個の電極を一組とする測定方法では、地盤のよう
に被測定物が広がっている場合などに、電極の配置の仕
方で、広い範囲の導電率や抵抗率の値を反映させること
ができるので有利である。さらに、多くのセンサーを地
盤の広がりに応じて設置し、広い範囲での導電率や抵抗
率の分布や時間的変化などの状況を観測することができ
る。
は、２個の電極の間に存在する被測定物質の導電率・抵
抗率の接触電位差を誤差として含む値しか反映しない
が、４個の電極を一組とする測定方法では、地盤のよう
に被測定物が広がっている場合などに、電極の配置の仕
方で、広い範囲の導電率や抵抗率の値を反映させること
ができるので有利である。さらに、多くのセンサーを地
盤の広がりに応じて設置し、広い範囲での導電率や抵抗
率の分布や時間的変化などの状況を観測することができ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】地盤探査における比抵
抗測定では、複数の電極を地表面に水平方向に配置して
測定を行うが、灌漑農業での灌水量、土砂災害において
水分を含んだ土壌が脆弱化する状況の把握、海岸地帯の
耕作地への塩水侵入、乾燥地帯での過剰灌漑による土壌
中の塩類集積の状況の把握などの目的のために測定を行
うには、地盤の深度方向の水分量や塩分濃度の分布、時
間的な変化が影響しているので、電極系を地中の深さ方
向に設置しなければならない。
抗測定では、複数の電極を地表面に水平方向に配置して
測定を行うが、灌漑農業での灌水量、土砂災害において
水分を含んだ土壌が脆弱化する状況の把握、海岸地帯の
耕作地への塩水侵入、乾燥地帯での過剰灌漑による土壌
中の塩類集積の状況の把握などの目的のために測定を行
うには、地盤の深度方向の水分量や塩分濃度の分布、時
間的な変化が影響しているので、電極系を地中の深さ方
向に設置しなければならない。
【０００７】このために棒状体に電極を取り付けて埋設
するが、深さ方向に多数の地点での測定を行うには、各
電極に接続されている多数のケーブルの処理が問題だっ
た。すなわち、電極棒の外壁に配線すれば、円筒状電極
と周囲の土壌との接触が悪くなると同時に、土壌中の多
数のケーブルの存在で、被測定物中の水分量や塩分濃度
の分布や時間的な変化に影響を与えてしまうからであ
る。また、野外での測定では、地中温度の日周変化によ
り、導電率や抵抗率が大きく変化し、水分量や塩分濃度
に正しく追従しないといった欠点があった。
するが、深さ方向に多数の地点での測定を行うには、各
電極に接続されている多数のケーブルの処理が問題だっ
た。すなわち、電極棒の外壁に配線すれば、円筒状電極
と周囲の土壌との接触が悪くなると同時に、土壌中の多
数のケーブルの存在で、被測定物中の水分量や塩分濃度
の分布や時間的な変化に影響を与えてしまうからであ
る。また、野外での測定では、地中温度の日周変化によ
り、導電率や抵抗率が大きく変化し、水分量や塩分濃度
に正しく追従しないといった欠点があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するものであって、土壌や湖沼などの深部方向の導電
率や抵抗率の分布や時間的変化を容易に測定できるよう
にするものである。
決するものであって、土壌や湖沼などの深部方向の導電
率や抵抗率の分布や時間的変化を容易に測定できるよう
にするものである。
【０００９】そのために本発明は、１個の抵抗と４個の
電極を一組として混合物質中に交流電流を流して電圧を
測定し導電率・抵抗率の測定を行うための電極棒であっ
て、円筒の１端を円錐状にし他端に外径を肉厚分小さく
した内筒部を一体に形成した先端部と、前記内筒部の外
径に対応する内径の複数の環状電極と、前記内筒部の外
径に対応する内径の複数のスペーサとを有すると共に、
前記内筒部の壁面にケーブル引き込み孔を有し、前記複
数の環状電極を前記スペーサにより決まる間隔で順に前
記内筒部の外周に嵌挿して前記環状電極にケーブルを前
記ケーブル引き込み孔から引き込むように構成し、さら
に、前記内筒部と同じ外径で１端に当該外径に対応する
内径の連結部を一体に形成した連結用筒部を有し、連結
用筒部で連結して多段に形成するように構成したことを
特徴とし、前記複数のスペーサは、壁面に電流検出用抵
抗の取り付け部を有するスペーサを含むことを特徴とす
るものである。
電極を一組として混合物質中に交流電流を流して電圧を
測定し導電率・抵抗率の測定を行うための電極棒であっ
て、円筒の１端を円錐状にし他端に外径を肉厚分小さく
した内筒部を一体に形成した先端部と、前記内筒部の外
径に対応する内径の複数の環状電極と、前記内筒部の外
径に対応する内径の複数のスペーサとを有すると共に、
前記内筒部の壁面にケーブル引き込み孔を有し、前記複
数の環状電極を前記スペーサにより決まる間隔で順に前
記内筒部の外周に嵌挿して前記環状電極にケーブルを前
記ケーブル引き込み孔から引き込むように構成し、さら
に、前記内筒部と同じ外径で１端に当該外径に対応する
内径の連結部を一体に形成した連結用筒部を有し、連結
用筒部で連結して多段に形成するように構成したことを
特徴とし、前記複数のスペーサは、壁面に電流検出用抵
抗の取り付け部を有するスペーサを含むことを特徴とす
るものである。
【００１０】また、１個の抵抗と４個の電極を一組とし
て混合物質中に交流電流を流して電圧を測定し導電率・
抵抗率の測定を行うための電極棒であって、先端を円錐
状にした円筒の外周に所定の間隔で４個の環状電極を固
定すると共に前記環状電極の間に電流検出用の抵抗を固
定したことを特徴とし、前記４個の環状電極のうち第２
の環状電極と第３の環状電極との間隔を大きくして前記
電流検出用の抵抗を固定したことを特徴とするものであ
る。
て混合物質中に交流電流を流して電圧を測定し導電率・
抵抗率の測定を行うための電極棒であって、先端を円錐
状にした円筒の外周に所定の間隔で４個の環状電極を固
定すると共に前記環状電極の間に電流検出用の抵抗を固
定したことを特徴とし、前記４個の環状電極のうち第２
の環状電極と第３の環状電極との間隔を大きくして前記
電流検出用の抵抗を固定したことを特徴とするものであ
る。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。図１は本発明に係る導電率・抵抗率測定用電極
の実施の形態を示す図であり、１は先端部、２、１０は
内筒部、３はケーブル引き込み孔、４は中空部、５は環
状電極、６、７はスペーサ、８は電流測定用抵抗の取付
部、９は連結用筒部を示す。
明する。図１は本発明に係る導電率・抵抗率測定用電極
の実施の形態を示す図であり、１は先端部、２、１０は
内筒部、３はケーブル引き込み孔、４は中空部、５は環
状電極、６、７はスペーサ、８は電流測定用抵抗の取付
部、９は連結用筒部を示す。
【００１２】図１において、先端部１は、電極棒を地中
あるいは水中の深度方向に貫入するときの先端になる部
分で、円筒部の一端を円錐状にすることにより、地表面
から貫入するときの地盤などからの抗力を低減してい
る。内筒部２は、円筒部の他端にその外径よりも肉厚分
だけ小さい外径で一体化され、壁面の一部にケーブル引
き込み孔３を有するものである。連結用筒部９は、内筒
部２と同じ外径で１端にその外径に対応する内径の連結
部を一体に形成したもの、つまり先端部１の円筒部と同
じ連結部を一体化し、内筒部２、１０を相互にほぼ隙間
なく嵌挿して、複数段に連結できるようにしたものであ
る。また、連結用筒部９の内筒部１０の壁面の一部にも
内筒部２と同様のケーブル引き込み孔３を有する。環状
電極５及びスペーサ６、スペーサ７は、内径が内筒部
２、１０の外径に対応して、その外周にほぼ隙間なく嵌
挿するものであり、スペーサ６は、内筒部２、１０に嵌
挿する環状電極５を短い間隔で固定し、スペーサ７は、
内筒部２、１０に嵌挿する環状電極５を長い間隔で固定
すると共に電流測定用抵抗の取付部８を有するものであ
る。
あるいは水中の深度方向に貫入するときの先端になる部
分で、円筒部の一端を円錐状にすることにより、地表面
から貫入するときの地盤などからの抗力を低減してい
る。内筒部２は、円筒部の他端にその外径よりも肉厚分
だけ小さい外径で一体化され、壁面の一部にケーブル引
き込み孔３を有するものである。連結用筒部９は、内筒
部２と同じ外径で１端にその外径に対応する内径の連結
部を一体に形成したもの、つまり先端部１の円筒部と同
じ連結部を一体化し、内筒部２、１０を相互にほぼ隙間
なく嵌挿して、複数段に連結できるようにしたものであ
る。また、連結用筒部９の内筒部１０の壁面の一部にも
内筒部２と同様のケーブル引き込み孔３を有する。環状
電極５及びスペーサ６、スペーサ７は、内径が内筒部
２、１０の外径に対応して、その外周にほぼ隙間なく嵌
挿するものであり、スペーサ６は、内筒部２、１０に嵌
挿する環状電極５を短い間隔で固定し、スペーサ７は、
内筒部２、１０に嵌挿する環状電極５を長い間隔で固定
すると共に電流測定用抵抗の取付部８を有するものであ
る。
【００１３】次に、上記それぞれの部材を用いて組み立
てられる導電率・抵抗率測定用電極について説明する。
まず、先端部１の内筒部２に中空部４側から環状電極
５、スペーサ６、環状電極５をセットとして順に嵌挿す
る。次に、スペーサ７を嵌挿する。そして、環状電極
５、スペーサ６、環状電極５をセットとして順に嵌挿
し、その上に連結用筒部９を嵌挿する。以上により４個
の環状電極５がスペーサ６、７、６を挟んで内筒部２に
固定される。このとき、４個の環状電極５及びスペーサ
７の電流測定用抵抗の取付部８に取り付けられる電流測
定用抵抗の配線は、ケーブル引き込み孔３、中空部４の
空間を使って引き出される。
てられる導電率・抵抗率測定用電極について説明する。
まず、先端部１の内筒部２に中空部４側から環状電極
５、スペーサ６、環状電極５をセットとして順に嵌挿す
る。次に、スペーサ７を嵌挿する。そして、環状電極
５、スペーサ６、環状電極５をセットとして順に嵌挿
し、その上に連結用筒部９を嵌挿する。以上により４個
の環状電極５がスペーサ６、７、６を挟んで内筒部２に
固定される。このとき、４個の環状電極５及びスペーサ
７の電流測定用抵抗の取付部８に取り付けられる電流測
定用抵抗の配線は、ケーブル引き込み孔３、中空部４の
空間を使って引き出される。
【００１４】さらに、環状電極５を多段に取り付ける場
合には、上記と同様に内筒部１０に対して、環状電極
５、スペーサ６、環状電極５、スペーサ７、環状電極
５、スペーサ６、環状電極５、連結用筒部９を順に嵌挿
し、これを繰り返すことにより、段数を増やすことがで
きる。
合には、上記と同様に内筒部１０に対して、環状電極
５、スペーサ６、環状電極５、スペーサ７、環状電極
５、スペーサ６、環状電極５、連結用筒部９を順に嵌挿
し、これを繰り返すことにより、段数を増やすことがで
きる。
【００１５】環状電極５は、外周に突起を付けることに
より、地中設置時に周囲の地盤との接触状態を良好に保
つようにすることができ、環状電極５とスペーサ６、
７、連結用筒部９によって決まる電極間隔で電極系固有
の電極定数が決定される。また、連結用筒部９は、４個
の電極系を１組とした場合に、１組の電極系と隣接する
別の電極系との間隔を決めるものであり、地中深部方向
の目的の深さに電極系が設置されるように、任意の長さ
に決めることができる。したがって、スペーサ６、７、
連結用筒部９は、複数種類の長さのものを用意すること
により、それぞれ目的に応じた電極間隔を選択すること
ができる。
より、地中設置時に周囲の地盤との接触状態を良好に保
つようにすることができ、環状電極５とスペーサ６、
７、連結用筒部９によって決まる電極間隔で電極系固有
の電極定数が決定される。また、連結用筒部９は、４個
の電極系を１組とした場合に、１組の電極系と隣接する
別の電極系との間隔を決めるものであり、地中深部方向
の目的の深さに電極系が設置されるように、任意の長さ
に決めることができる。したがって、スペーサ６、７、
連結用筒部９は、複数種類の長さのものを用意すること
により、それぞれ目的に応じた電極間隔を選択すること
ができる。
【００１６】各環状電極５及び電流測定用抵抗から引き
込まれたケーブルは中空部４を通って電極棒の他端（地
中に設置した場合は上端部になる）から引き出される。
上記のように導電率・抵抗率測定用の電極棒として作成
する場合、各部分を組み立てるごとに、内部に絶縁材料
を充填することによって、被測定物質が液体の場合で
も、回路が短絡しないようにする配慮は勿論必要なこと
である。
込まれたケーブルは中空部４を通って電極棒の他端（地
中に設置した場合は上端部になる）から引き出される。
上記のように導電率・抵抗率測定用の電極棒として作成
する場合、各部分を組み立てるごとに、内部に絶縁材料
を充填することによって、被測定物質が液体の場合で
も、回路が短絡しないようにする配慮は勿論必要なこと
である。
【００１７】次に、電極棒による導電率測定について説
明する。まず、先端部１を地中深度方向に向けて貫入し
設置すると、電極棒を設置した段階で、４個の電極を１
組とする複数の電極系が地中各部の、定まった深度に固
定される。ケーブルは、電極棒の中空部を通って地表に
引き出されるから、地中では電極棒の周囲は一様に土壌
と接触しており、電極棒の存在は、降雨水の浸透や塩水
侵入による地盤各部での導電率や抵抗率の変動現象に影
響を与えない。また、環状電極の表面には小さい突起を
有することにより、周囲の土壌との接触が保たれてい
る。しかも、それぞれの組の電極系は、同一の形状と間
隔であるから、電極定数は同一である。したがって、電
極棒に取り付けられた複数の電極系を、順次切り替えな
がら、導電率や抵抗率の測定を行うことにより、地中深
度方向の導電率の分布を観測することができる。
明する。まず、先端部１を地中深度方向に向けて貫入し
設置すると、電極棒を設置した段階で、４個の電極を１
組とする複数の電極系が地中各部の、定まった深度に固
定される。ケーブルは、電極棒の中空部を通って地表に
引き出されるから、地中では電極棒の周囲は一様に土壌
と接触しており、電極棒の存在は、降雨水の浸透や塩水
侵入による地盤各部での導電率や抵抗率の変動現象に影
響を与えない。また、環状電極の表面には小さい突起を
有することにより、周囲の土壌との接触が保たれてい
る。しかも、それぞれの組の電極系は、同一の形状と間
隔であるから、電極定数は同一である。したがって、電
極棒に取り付けられた複数の電極系を、順次切り替えな
がら、導電率や抵抗率の測定を行うことにより、地中深
度方向の導電率の分布を観測することができる。
【００１８】図２は４個の電極を１組とする３段の電極
棒を地中に埋設した例を示す図であり、１１〜１４は環
状電極、１５は先端部、１６は電流測定用抵抗、１７は
地表面である。図２において、地表面１７から地中に貫
入した環状電極１１〜１４を組とする４個の電極を用い
て、導電率あるいは抵抗率を測定する場合には、環状電
極１１と１４から地中に電流を印加し、地中に電流界を
形成させ、環状電極１２、１３間の電位差を測定し、印
加電流と電位差との比、あるいはその逆数として導電率
あるいは抵抗率が求められる。なお、環状電極１１〜１
４は、図１の環状電極５に対応し、環状電極１１と１
２、１３と１４の間は、図１のスペーサ６に対応し、環
状電極１２と１３の間は、図１のスペーサ７に相当し、
環状電極１１と１４の間は、連結用筒部９に対応し、先
端部１５は、図１の先端部１に相当する。
棒を地中に埋設した例を示す図であり、１１〜１４は環
状電極、１５は先端部、１６は電流測定用抵抗、１７は
地表面である。図２において、地表面１７から地中に貫
入した環状電極１１〜１４を組とする４個の電極を用い
て、導電率あるいは抵抗率を測定する場合には、環状電
極１１と１４から地中に電流を印加し、地中に電流界を
形成させ、環状電極１２、１３間の電位差を測定し、印
加電流と電位差との比、あるいはその逆数として導電率
あるいは抵抗率が求められる。なお、環状電極１１〜１
４は、図１の環状電極５に対応し、環状電極１１と１
２、１３と１４の間は、図１のスペーサ６に対応し、環
状電極１２と１３の間は、図１のスペーサ７に相当し、
環状電極１１と１４の間は、連結用筒部９に対応し、先
端部１５は、図１の先端部１に相当する。
【００１９】被測定物として、土壌中の塩分濃度や水分
量、あるいは湖沼水の汚濁度などのように、対象物が屋
外に広がっているような場合、被測定物の導電率は、外
気温の日周変化などの影響を受ける。このような場合の
導電率は、次の〔数１〕のように表現される。
量、あるいは湖沼水の汚濁度などのように、対象物が屋
外に広がっているような場合、被測定物の導電率は、外
気温の日周変化などの影響を受ける。このような場合の
導電率は、次の〔数１〕のように表現される。
【００２０】
【数１】
【００２１】〔数１〕において、σは被測定物の導電
率、ρは被測定物の抵抗率、θは被測定物の温度、αは
被測定物の抵抗温度係数、ρ0 はθ＝０のときの抵抗率
である。したがって、環状電極１２、１３間の電位差
は、次の〔数２〕のように表される。
率、ρは被測定物の抵抗率、θは被測定物の温度、αは
被測定物の抵抗温度係数、ρ0 はθ＝０のときの抵抗率
である。したがって、環状電極１２、１３間の電位差
は、次の〔数２〕のように表される。
【００２２】
【数２】
【００２３】〔数２〕において、ｖp は測定された電
圧、ｋp は電極系の配置や形状で決まる係数、ｉは印加
電流である。環状電極１１、１４からの印加電流を測定
するために、環状電極１１、１４の回路に直列に電流測
定用抵抗１６を挿入すれば、その両端の電圧は印加電流
に比例したものになる。電流測定用抵抗１６は、電極棒
の表面に、被測定物と接して取り付けられているから、
被測定物と同じ温度変化の影響を受ける。印加電流の大
きさは次の〔数３〕で表される。
圧、ｋp は電極系の配置や形状で決まる係数、ｉは印加
電流である。環状電極１１、１４からの印加電流を測定
するために、環状電極１１、１４の回路に直列に電流測
定用抵抗１６を挿入すれば、その両端の電圧は印加電流
に比例したものになる。電流測定用抵抗１６は、電極棒
の表面に、被測定物と接して取り付けられているから、
被測定物と同じ温度変化の影響を受ける。印加電流の大
きさは次の〔数３〕で表される。
【００２４】
【数３】
【００２５】〔数３〕において、ｖc は電流測定用抵抗
の両端での電位差、Ｒ0 はθ＝０での抵抗値、βはＲの
抵抗温度係数である。本発明では、電流測定用抵抗１６
を、被測定物に接するように、電極棒の表面かつ４個の
電極系の中央部に設置しているので、〔数３〕における
θは〔数２〕における被測定物の中のα、θと同じと考
えてよい。従って、被測定物の導電率は、〔数２〕、
〔数３〕との比に比例するから、α＝βの場合には、
の両端での電位差、Ｒ0 はθ＝０での抵抗値、βはＲの
抵抗温度係数である。本発明では、電流測定用抵抗１６
を、被測定物に接するように、電極棒の表面かつ４個の
電極系の中央部に設置しているので、〔数３〕における
θは〔数２〕における被測定物の中のα、θと同じと考
えてよい。従って、被測定物の導電率は、〔数２〕、
〔数３〕との比に比例するから、α＝βの場合には、
【００２６】
【数４】
【００２７】となる。〔数４〕で、ｋσは比例定数、ｋ
はｋ＝ｋσ／ｋp となる定数である。〔数４〕より、求
められたσは、被測定物の温度変化の項は含まれず、被
測定物の導電率のみに比例した値となる。この場合、抵
抗の温度係数が被測定物質の温度特性と完全に一致しな
くても、それに近い特性であればそれだけ温度変化の影
響が軽減されることはいうまでもない。
はｋ＝ｋσ／ｋp となる定数である。〔数４〕より、求
められたσは、被測定物の温度変化の項は含まれず、被
測定物の導電率のみに比例した値となる。この場合、抵
抗の温度係数が被測定物質の温度特性と完全に一致しな
くても、それに近い特性であればそれだけ温度変化の影
響が軽減されることはいうまでもない。
【００２８】図３は各種形状の４個の環状電極からなる
導電率・抵抗率測定用電極棒の他の実施の形態を示す図
であり、２１、２４は電流印加電極、２２、２３は電位
差測定電極、２５は電流測定用抵抗、２６〜２８は環状
電極の平面形状を示す。
導電率・抵抗率測定用電極棒の他の実施の形態を示す図
であり、２１、２４は電流印加電極、２２、２３は電位
差測定電極、２５は電流測定用抵抗、２６〜２８は環状
電極の平面形状を示す。
【００２９】４電極系においては、図３に示す電位差測
定電極２２、２３の間隔ａ、電流印加電極２１、２４の
間隔ｂを広くすれば、測定された導電率や抵抗率に、被
測定物の広い範囲にわたる影響が反映される。一方、こ
れらの間隔を狭くすれば、局部的な測定が行える。した
がって、例えば広大な野外地盤での平面的な分布の測定
を行う場合には、電極間隔ａ、ｂを広く設定して、代表
的な値を測定することができる。他方、深度方向の水分
量の変化などを測定に反映させたい場合には、電極間隔
ａ、ｂを狭く設定して、４電極を１組とする電極系を多
数設置すれば、深度方向の細かな分布が観測できる。
定電極２２、２３の間隔ａ、電流印加電極２１、２４の
間隔ｂを広くすれば、測定された導電率や抵抗率に、被
測定物の広い範囲にわたる影響が反映される。一方、こ
れらの間隔を狭くすれば、局部的な測定が行える。した
がって、例えば広大な野外地盤での平面的な分布の測定
を行う場合には、電極間隔ａ、ｂを広く設定して、代表
的な値を測定することができる。他方、深度方向の水分
量の変化などを測定に反映させたい場合には、電極間隔
ａ、ｂを狭く設定して、４電極を１組とする電極系を多
数設置すれば、深度方向の細かな分布が観測できる。
【００３０】また、環状電極は、電極棒の直径が大き
く、中心線方向の幅が広い場合には、周囲の被測定物と
の接触を良好に保ことができるので、環状電極２６の形
状でもよい。しかし、導電率の変化を細かい間隔で測定
したい場合には、電極棒、環状電極、電極間隔を小さく
する必要があるので、設置の状況によっては、被測定物
との接触状態が悪くなる場合がある。このような場合に
は、環状電極２７、２８のように突起をつければ、よい
接触状態を保ことができる。電極形状の違いによる測定
値の変化は、〔数４〕の係数ｋによって較正することが
できる。
く、中心線方向の幅が広い場合には、周囲の被測定物と
の接触を良好に保ことができるので、環状電極２６の形
状でもよい。しかし、導電率の変化を細かい間隔で測定
したい場合には、電極棒、環状電極、電極間隔を小さく
する必要があるので、設置の状況によっては、被測定物
との接触状態が悪くなる場合がある。このような場合に
は、環状電極２７、２８のように突起をつければ、よい
接触状態を保ことができる。電極形状の違いによる測定
値の変化は、〔数４〕の係数ｋによって較正することが
できる。
【００３１】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、外形が丸棒状であるので、野外地盤での設置
が簡単であり、４個の電極を一組とし、一対を電流印加
電極、他の一対を電圧測定電極とするので、電圧測定電
極と被測定物と間の接触抵抗の影響を受けない測定が行
える。したがって、一旦設置すると、その後の点検等が
不要であり、メンテナンスに要する負担を軽減すること
ができる。しかも、電極材料としての特別な制約がない
ので、黄銅などの安価で丈夫な材料が、スペーサとして
は塩化ビニール管等の安価で丈夫な材料が使用でき、頑
丈である。
によれば、外形が丸棒状であるので、野外地盤での設置
が簡単であり、４個の電極を一組とし、一対を電流印加
電極、他の一対を電圧測定電極とするので、電圧測定電
極と被測定物と間の接触抵抗の影響を受けない測定が行
える。したがって、一旦設置すると、その後の点検等が
不要であり、メンテナンスに要する負担を軽減すること
ができる。しかも、電極材料としての特別な制約がない
ので、黄銅などの安価で丈夫な材料が、スペーサとして
は塩化ビニール管等の安価で丈夫な材料が使用でき、頑
丈である。
【００３２】また、電流測定抵抗を電極棒に内蔵させる
ことにより、被測定物の導電率の温度変化による影響を
除去あるいは軽減できる。特に、多数の電極系を被測定
物中に埋設して、水分量などの地中への深さ方向と面的
な広がり方向での、長期間にわたる時間変動を観測する
場合には、被測定物の温度変化の影響が軽減され、か
つ、被測定物中の着目する成分以外の密度や構成成分が
変化しないので、正確な変動を観測することができる。
ことにより、被測定物の導電率の温度変化による影響を
除去あるいは軽減できる。特に、多数の電極系を被測定
物中に埋設して、水分量などの地中への深さ方向と面的
な広がり方向での、長期間にわたる時間変動を観測する
場合には、被測定物の温度変化の影響が軽減され、か
つ、被測定物中の着目する成分以外の密度や構成成分が
変化しないので、正確な変動を観測することができる。
【００３３】例えば長期にわたって観測しなければなら
ないような、灌漑農業での灌水量の監視、土砂災害にお
いて水分を含んだ土壌が脆弱する状況の把握、海岸地帯
の耕作地への塩水侵入観測、乾燥地帯での過剰灌漑によ
る土壌中の塩類集積の状況の把握等の分野は、本発明の
もっとも効果の期待できる応用分野である。
ないような、灌漑農業での灌水量の監視、土砂災害にお
いて水分を含んだ土壌が脆弱する状況の把握、海岸地帯
の耕作地への塩水侵入観測、乾燥地帯での過剰灌漑によ
る土壌中の塩類集積の状況の把握等の分野は、本発明の
もっとも効果の期待できる応用分野である。
【００３４】さらに、４個の電極を一組として、必要な
だけ、任意の間隔で多数の測定点を設けることができ、
深さ方向に複数組の電極系を持つ電極棒を、平面場に多
数配置して、各センサを切り替えながら測定を行えるの
で、広い範囲における、地盤中の３次元測定が行える。
しかも、本発明では、深さ方向の観測点を切り替えなが
ら、測定を行う事ができるので、測定器としては１台が
必要になるのみである。多数の観測点をスキャンする方
法では、アナログ信号の測定を１つの機器で行うので、
各測定点間での測定値の、機器による誤差がばらつかな
い。
だけ、任意の間隔で多数の測定点を設けることができ、
深さ方向に複数組の電極系を持つ電極棒を、平面場に多
数配置して、各センサを切り替えながら測定を行えるの
で、広い範囲における、地盤中の３次元測定が行える。
しかも、本発明では、深さ方向の観測点を切り替えなが
ら、測定を行う事ができるので、測定器としては１台が
必要になるのみである。多数の観測点をスキャンする方
法では、アナログ信号の測定を１つの機器で行うので、
各測定点間での測定値の、機器による誤差がばらつかな
い。
【図１】 本発明に係る導電率・抵抗率測定用電極の実
施の形態を示す図である。
施の形態を示す図である。
【図２】 ４個の電極を１組とする３段の電極棒を地中
に埋設した例を示す図である。
に埋設した例を示す図である。
【図３】 各種形状の４個の環状電極からなる導電率・
抵抗率測定用電極棒の他の実施の形態を示す図である。
抵抗率測定用電極棒の他の実施の形態を示す図である。
１…先端部、２、１０…内筒部、３…ケーブル引き込み
孔、４…中空部、５…環状電極、６、７…スペーサ、８
…電流測定用抵抗の取付部、９…連結用筒部
孔、４…中空部、５…環状電極、６、７…スペーサ、８
…電流測定用抵抗の取付部、９…連結用筒部
Claims (6)
- 【請求項１】 １個の抵抗と４個の電極を一組として混
合物質中に交流電流を流して電圧を測定し導電率・抵抗
率の測定を行うための電極棒であって、円筒の１端を円
錐状にし他端に外径を肉厚分小さくした内筒部を一体に
形成した先端部と、前記内筒部の外径に対応する内径の
複数の環状電極と、前記内筒部の外径に対応する内径の
複数のスペーサとを有すると共に、前記内筒部の壁面に
ケーブル引き込み孔を有し、前記複数の環状電極を前記
スペーサにより決まる間隔で順に前記内筒部の外周に嵌
挿して前記環状電極にケーブルを前記ケーブル引き込み
孔から引き込むように構成したことを特徴とする導電率
・抵抗率測定用電極棒。 - 【請求項２】 １個の抵抗と４個の電極を一組として混
合物質中に交流電流を流して電圧を測定し導電率・抵抗
率の測定を行うための電極棒であって、円筒の１端を円
錐状にし他端に外径を肉厚分小さくした内筒部を一体に
形成した先端部と、前記内筒部の外径に対応する内径の
複数の環状電極と、前記内筒部の外径に対応する内径の
複数のスペーサと、前記内筒部と同じ外径で１端に当該
外径に対応する内径の連結部を一体に形成した連結用筒
部とを有すると共に、前記内筒部及び連結用筒部の壁面
にケーブル引き込み孔を有し、前記複数の環状電極を前
記スペーサにより決まる間隔で順に前記内筒部の外周に
嵌挿して前記環状電極にケーブルを前記ケーブル引き込
み孔から引き込み、連結用筒部で連結して多段に形成す
るように構成したことを特徴とする導電率・抵抗率測定
用電極棒。 - 【請求項３】 前記複数のスペーサは、壁面に電流検出
用抵抗の取り付け部を有するスペーサを含むことを特徴
とする請求項１又は２記載の導電率・抵抗率測定用電極
棒。 - 【請求項４】 １個の抵抗と４個の電極を一組として混
合物質中に交流電流を流して電圧を測定し導電率・抵抗
率の測定を行うための電極棒であって、先端を円錐状に
した円筒の外周に所定の間隔で４個の環状電極を固定す
ると共に前記環状電極の間に電流検出用の抵抗を固定し
たことを特徴とする導電率・抵抗率測定用電極棒。 - 【請求項５】 前記４個の環状電極のうち第２の環状電
極と第３の環状電極との間隔を大きくして前記電流検出
用の抵抗を固定したことを特徴とする請求項４記載の導
電率・抵抗率測定用電極棒。 - 【請求項６】 前記環状電極は、外周に突起を形成した
ことを特徴とする請求項１、２又は３記載の導電率・抵
抗率測定用電極棒。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000212083A JP3516061B2 (ja) | 2000-07-13 | 2000-07-13 | 導電率・抵抗率測定用電極棒 |
| EP01305895A EP1174715A3 (en) | 2000-07-13 | 2001-07-09 | System for measuring amount of specific substance mixed in material under measurement and electrode rod for measurement |
| EP06014203A EP1736771A3 (en) | 2000-07-13 | 2001-07-09 | Elektrode rod for measuring conductivity or resistivity |
| US09/901,043 US6507201B2 (en) | 2000-07-13 | 2001-07-10 | System for measuring amount of specific substance mixed in material under measurement and electrode rod for measurement |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000212083A JP3516061B2 (ja) | 2000-07-13 | 2000-07-13 | 導電率・抵抗率測定用電極棒 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003139804A Division JP3772215B2 (ja) | 2003-05-19 | 2003-05-19 | 混合物質の導電率・抵抗率測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002022690A true JP2002022690A (ja) | 2002-01-23 |
| JP3516061B2 JP3516061B2 (ja) | 2004-04-05 |
Family
ID=18708047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000212083A Expired - Lifetime JP3516061B2 (ja) | 2000-07-13 | 2000-07-13 | 導電率・抵抗率測定用電極棒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3516061B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190039376A (ko) * | 2017-10-03 | 2019-04-11 | 가부시키가이샤 게츠토 가가쿠 겐큐쇼 | 콘크리트 충전 탐지ㆍ수분 경시 변화 측정용 센서 |
| CN109668938A (zh) * | 2018-12-13 | 2019-04-23 | 长江水利委员会长江科学院 | 堤防渗漏通道三维磁测电阻率探测装置及方法 |
| CN114596689A (zh) * | 2022-01-12 | 2022-06-07 | 成都理工大学 | 一种浅层滑坡型沟谷泥石流预警方法 |
-
2000
- 2000-07-13 JP JP2000212083A patent/JP3516061B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190039376A (ko) * | 2017-10-03 | 2019-04-11 | 가부시키가이샤 게츠토 가가쿠 겐큐쇼 | 콘크리트 충전 탐지ㆍ수분 경시 변화 측정용 센서 |
| TWI805616B (zh) * | 2017-10-03 | 2023-06-21 | 日商凱特科學研究所股份有限公司 | 混凝土充填探知、水分經時變化測量用感測器 |
| KR102633529B1 (ko) | 2017-10-03 | 2024-02-05 | 가부시키가이샤 게츠토 가가쿠 겐큐쇼 | 콘크리트 충전 탐지ㆍ수분 경시 변화 측정용 센서 |
| CN109668938A (zh) * | 2018-12-13 | 2019-04-23 | 长江水利委员会长江科学院 | 堤防渗漏通道三维磁测电阻率探测装置及方法 |
| CN109668938B (zh) * | 2018-12-13 | 2024-01-09 | 长江水利委员会长江科学院 | 堤防渗漏通道三维磁测电阻率探测装置及方法 |
| CN114596689A (zh) * | 2022-01-12 | 2022-06-07 | 成都理工大学 | 一种浅层滑坡型沟谷泥石流预警方法 |
| CN114596689B (zh) * | 2022-01-12 | 2023-02-24 | 成都理工大学 | 一种浅层滑坡型沟谷泥石流预警方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3516061B2 (ja) | 2004-04-05 |
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