JP2019028012A - 複素誘電率測定用回路、複素誘電率測定装置及び複素誘電率の測定方法 - Google Patents
複素誘電率測定用回路、複素誘電率測定装置及び複素誘電率の測定方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019028012A JP2019028012A JP2017150517A JP2017150517A JP2019028012A JP 2019028012 A JP2019028012 A JP 2019028012A JP 2017150517 A JP2017150517 A JP 2017150517A JP 2017150517 A JP2017150517 A JP 2017150517A JP 2019028012 A JP2019028012 A JP 2019028012A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dielectric
- comb
- dielectric constant
- complex
- measured
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 35
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 86
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 29
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 abstract description 5
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 4
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 230000007850 degeneration Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001566 impedance spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Description
特許文献1には、平板コンデンサ法を用いて、潤滑オイルの複素インピーダンスを測定し、その逆数のアドミタンスの実部を抵抗成分とみなして導電率を求めるとともに、複素インピーダンスの逆数の虚部を容量成分とみなして誘電率を求めて、導電率と誘電率の変化からオイルの劣化・変質を検出する方法が開示されている。
・標準液体として用いる試料の測定周波数による特性変化の補正や、経時変化の影響の補正が行われていないために、測定精度が低下するという問題がある。
・さらに、非特許文献1に記載の方法では、くし形電極の基板材料に起因する静電容量Cbase の中に、基板の厚さの影響が考慮されていないため、もし、薄い基板を用いた場合には、実効的な複素誘電率の値が小さくなる上に、基板の裏側に何か物体が近接した場合、その近接した物体の誘電特性の影響を受け、測定精度が低下するという問題がある。
・さらに、非特許文献1に記載の方法では、くし形電極を覆うように接触させている被測定誘電体の厚さの影響も考慮されていないため、被測定誘電体の厚さにより、測定値が変化するという問題がある。
・また、特許文献1や非特許文献1に開示されているインピーダンスあるいはアドミタンスの測定には、専用の計測装置を用いており、特に、誘電センサを個々の蓄電池などに搭載しようとした場合には使用が困難である。
周波数f0における複素誘電率が既知の誘電材料からなる誘電体基板の一方の面に、電極ピッチが少なくとも誘電体基板の厚さよりも小さいくし形電極を形成してくし形電極基板からなる誘電センサとし、周波数f0における誘電センサの大気中におけるアドミタンスから並列等価回路定数Cp1とRp1を求め、このRp1とCp1および誘電体基板の複素誘電率の値を用いてくし形電極単体が大気中に浮いていると仮定した場合の静電容量C0を求めるとともに、誘電センサの電極面を、少なくともくし形電極のピッチよりも大きな厚さの被測定誘電体で覆った状態の並列等価回路定数Cp2とRp2を求め、このCp2とRp2、静電容量C0および誘電体基板の複素誘電率を用いて、被測定誘電体の複素誘電率を求めることを特徴とする複素誘電率の測定方法および誘電センサが得られる。
特性のほぼ等しい2個の上記誘電センサを近接して配置し、それぞれの誘電センサの一方の端子を接続して周波数f0の交流電圧を印加するとともに、それぞれの誘電センサの他方の端子をそれぞれオペアンプで構成される仮想接地型電流−電圧変換回路に接続して、それぞれの誘電センサを流れる電流を検出可能とし、一方の誘電センサのくし形電極部を少なくともくし形電極のピッチよりも大きな厚さの被測定誘電体で覆った状態におけるそれぞれの誘電センサを流れる電流の差を求め、この電流の差を印加電圧で除した商から被測定誘電体によるアドミタンス変化を求め、このアドミタンス変化の並列等価回路定数△Rpと△Cpと、誘電体基板の複素誘電率の値を用いて、被測定誘電体の複素誘電率を求めることを特徴とする複素誘電率の測定方法および誘電センサが得られる。
図2は、本発明のくし形電極基板からなる誘電センサの構造例の概略を示す平面図である。図2において、誘電体基板20の一方の面に、帯状電極21および22が複数個形成され、それぞれ、一つおきの帯状電極がそれぞれ共通電極23および24に接続され、それぞれ、測定端子25および26に接続されている。したがって、図2に示した本発明の2端子型くし形電極基板からなる誘電センサは、測定端子25および測定端子26から見ると、一つのコンデンサと考えることができる。
以上の説明では、くし形電極が複素誘電率ε1*の物体や複素誘電率ε2*の物体の中に埋もれていると仮定しており、誘電体基板の厚さや被測定誘電体の厚さは十分に厚いと暗黙的に仮定している。しかしながら、実用的には、誘電体基板や被測定誘電体の厚さは薄い方が望ましいため、どの程度の厚さが適しているのかを、確認するために、実測した誘電体基板の複素誘電率の値と、被測定誘電体として複素誘電率の値が一般的に知られているグリセリンの値を用いて有限要素法により計算した。
図7と図8は、二つの等しいアドミタンスの一方にアドミタンス△Yが付加された場合の△Yを求める方法の説明図であり、図7は、二つのアドミタンスY1とY2が並列に接続された回路に電圧Vを印加した場合に、それぞれのアドミタンスを流れる電流I1およびI2を示しており、I1とI2は(22)式で与えられる。
図9は、本発明のくし形電極基板である誘電センサを用いて構成した付加アドミタンス△Yを求める回路構成例を示す回路ブロック図であって、複素誘電率測定用回路の構成例を示す。図9においては、特性の等しい2個の前記誘電センサ92と93の一方の端子が接続されて、さらに周波数f0の交流電圧Vを出力する発振回路91に接続され、それぞれの誘電センサの他方の端子が電流−電圧変換回路94および95に接続されている。電流−電圧変換回路94および95の出力電圧はそれぞれ差動増幅器96(差分検出器)に接続され、差動増幅器96の出力と前記発振回路91の出力は、位相検波回路97に接続されて、付加アドミタンスΔYの位相θを表す位相検波回路(位相検出器)97の出力信号は、位相信号端子98に接続され、付加アドミタンスΔYを表す差動増幅回路96の出力信号は、付加アドミタンス△Y信号端子99に接続されている。
11:上面電極
12:下面電極
20:誘電体基板
21:帯状電極
22:帯状電極
23:共通電極
24:共通電極
25:測定端子
26:測定端子
47:被測定誘電体
91:発振回路
92、93:本発明の誘電センサ
94、95:電流―電圧変換回路
96:差動増幅器
97:位相検波回路
98:位相信号端子
99:付加アドミタンス△Y信号端子
100:誘電体基板
101、102:線状電極
103、104:接続端子
Claims (6)
- 複素誘電率が既知の誘電体基板の一方の面にくし形電極が形成され2端子構成された、同一特性を有する2つのくし形電極基板と、
並列接続された前記2つのくし形電極基板の一方の端子に電圧を印加したときの、前記2つのくし形電極基板を流れる電流の差分に対応する信号を出力する差分検出器と、
前記印加電圧と前記差分検出器の出力信号との位相に対応する信号を出力する位相検出器とを備えることを特徴とする複素誘電率測定用回路。 - 複素誘電率測定対象となる被測定誘電体が、前記2つのくし形電極基板のうちの一方のくし形電極基板のくし形電極を覆うように配置されることを特徴とする請求項1に記載の複素誘電率測定用回路。
- 前記誘電体基板の厚さ及び前記被測定誘電体の厚さは、前記くし形電極のピッチより大きいことを特徴とする請求項2に記載の複素誘電率測定用回路。
- 請求項1に記載の複素誘電率測定用回路と、
前記差分検出器の出力信号及び前記位相検出器との出力信号に基づいて、前記2つのくし形電極基板のうちの一方のくし形電極基板のくし形電極を覆うように配置された被測定誘電体の複素誘電率を求める演算処理手段とを備えることを特徴とする複素誘電率測定装置。 - 前記誘電体基板の厚さ及び前記被測定誘電体の厚さは、前記くし形電極のピッチより大きいことを特徴とする請求項4に記載の複素誘電率測定装置。
- 請求項1に記載の複素誘電率測定用回路の前記2つのくし形電極基板の一方の端子に電圧を印加し、
前記2つのくし形電極基板を流れる電流の差分に対応する前記差分検出器の出力信号と、前記印加電圧と前記差分検出器の出力信号との位相に対応する前記位相検出器の出力信号とに基づいて、前記2つのくし形電極基板のうちの一方のくし形電極基板のくし形電極を覆うように配置された被測定誘電体の複素誘電率を演算処理により求めることを特徴とする複素誘電率の測定方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017150517A JP7071723B2 (ja) | 2017-08-03 | 2017-08-03 | 複素誘電率測定用回路、複素誘電率測定装置及び複素誘電率の測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017150517A JP7071723B2 (ja) | 2017-08-03 | 2017-08-03 | 複素誘電率測定用回路、複素誘電率測定装置及び複素誘電率の測定方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019028012A true JP2019028012A (ja) | 2019-02-21 |
JP7071723B2 JP7071723B2 (ja) | 2022-05-19 |
Family
ID=65476159
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017150517A Active JP7071723B2 (ja) | 2017-08-03 | 2017-08-03 | 複素誘電率測定用回路、複素誘電率測定装置及び複素誘電率の測定方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7071723B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020201042A (ja) * | 2019-06-06 | 2020-12-17 | Tdk株式会社 | 測定装置 |
WO2023149575A1 (ja) * | 2022-02-07 | 2023-08-10 | 日本碍子株式会社 | 導電率センサおよび導電率測定方法 |
WO2023149571A1 (ja) * | 2022-02-07 | 2023-08-10 | 日本碍子株式会社 | 導電率測定方法 |
WO2023149572A1 (ja) * | 2022-02-07 | 2023-08-10 | 日本碍子株式会社 | 導電率測定方法 |
WO2024101320A1 (ja) * | 2022-11-07 | 2024-05-16 | 日本精工株式会社 | 測定方法、測定システム、およびプログラム |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005121428A (ja) * | 2003-10-15 | 2005-05-12 | Alps Electric Co Ltd | 液体濃度センサ |
JP2009229390A (ja) * | 2008-03-25 | 2009-10-08 | Toppan Printing Co Ltd | 誘電センサーとそれを用いた硬化度測定方法 |
US20100089131A1 (en) * | 2004-11-12 | 2010-04-15 | Niksa Andrew J | MEMS-based sensor for lubricant analysis |
WO2011065340A1 (ja) * | 2009-11-25 | 2011-06-03 | 出光興産株式会社 | 潤滑油の劣化・変質度測定方法及びその測定装置 |
WO2014112227A1 (ja) * | 2013-01-18 | 2014-07-24 | ソニー株式会社 | 電気的特性測定装置 |
JP2015040841A (ja) * | 2013-08-23 | 2015-03-02 | 株式会社前川製作所 | 固液二相流体の固相率測定装置、冷却システム及び固相率計測方法 |
JP2015083987A (ja) * | 2008-04-15 | 2015-04-30 | パナソニックヘルスケアホールディングス株式会社 | 微粒子測定装置および微粒子測定方法 |
-
2017
- 2017-08-03 JP JP2017150517A patent/JP7071723B2/ja active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005121428A (ja) * | 2003-10-15 | 2005-05-12 | Alps Electric Co Ltd | 液体濃度センサ |
US20100089131A1 (en) * | 2004-11-12 | 2010-04-15 | Niksa Andrew J | MEMS-based sensor for lubricant analysis |
JP2009229390A (ja) * | 2008-03-25 | 2009-10-08 | Toppan Printing Co Ltd | 誘電センサーとそれを用いた硬化度測定方法 |
JP2015083987A (ja) * | 2008-04-15 | 2015-04-30 | パナソニックヘルスケアホールディングス株式会社 | 微粒子測定装置および微粒子測定方法 |
WO2011065340A1 (ja) * | 2009-11-25 | 2011-06-03 | 出光興産株式会社 | 潤滑油の劣化・変質度測定方法及びその測定装置 |
WO2014112227A1 (ja) * | 2013-01-18 | 2014-07-24 | ソニー株式会社 | 電気的特性測定装置 |
JP2015040841A (ja) * | 2013-08-23 | 2015-03-02 | 株式会社前川製作所 | 固液二相流体の固相率測定装置、冷却システム及び固相率計測方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
HUAN L. LEE, THE HANDBOOK OF DIELECTRIC ANALYSIS AND CURE MONITORING, JPN7022001511, 2017, ISSN: 0004752617 * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020201042A (ja) * | 2019-06-06 | 2020-12-17 | Tdk株式会社 | 測定装置 |
WO2023149575A1 (ja) * | 2022-02-07 | 2023-08-10 | 日本碍子株式会社 | 導電率センサおよび導電率測定方法 |
WO2023149571A1 (ja) * | 2022-02-07 | 2023-08-10 | 日本碍子株式会社 | 導電率測定方法 |
WO2023149572A1 (ja) * | 2022-02-07 | 2023-08-10 | 日本碍子株式会社 | 導電率測定方法 |
WO2024101320A1 (ja) * | 2022-11-07 | 2024-05-16 | 日本精工株式会社 | 測定方法、測定システム、およびプログラム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7071723B2 (ja) | 2022-05-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7071723B2 (ja) | 複素誘電率測定用回路、複素誘電率測定装置及び複素誘電率の測定方法 | |
US7550979B2 (en) | System and method for measuring conductivity of fluid | |
US10416020B2 (en) | Method and apparatus for monitoring fill level of a medium in a container | |
EP2405263B1 (en) | Analysis of a dielectric medium | |
US20090095073A1 (en) | Impedance sensor | |
US20070024287A1 (en) | Apparatus and method for measuring liquid conductivity and electrode series capacitance | |
US9500735B2 (en) | Method for calibrating a conductivity measuring cell | |
JPH0260141B2 (ja) | ||
JP7186787B2 (ja) | 流体を監視するための装置 | |
US9880119B2 (en) | Apparatus for identifying a value of a property of a fluid which is to be measured, method for operating an apparatus for identifying a value of a property of a fluid which is to be measured, and method for manufacturing an apparatus for identifying a value of a property of a fluid which is to be measured | |
US11035893B2 (en) | Sensor device | |
Aliau-Bonet et al. | Effects of stray capacitance to ground in bipolar material impedance measurements based on direct-contact electrodes | |
Avramov-Zamurovic et al. | A high-stability capacitance sensor system and its evaluation | |
US20120326733A1 (en) | Liquid sensor | |
Lage et al. | Bench system for iron ore moisture measurement | |
JP7076728B2 (ja) | 静電容量型センサ | |
Aslam et al. | Differential capacitive sensor based interface circuit design for accurate measurement of water content in crude oil | |
JPH04110618A (ja) | 液面センサー | |
JP5917583B2 (ja) | インピーダンス測定方法、インピーダンス測定装置 | |
KR100968896B1 (ko) | 복소 전기용량 측정 장치 | |
JP4007484B2 (ja) | 抵抗率測定方法及び固有抵抗率計 | |
JP7048043B2 (ja) | 非接触測定システム | |
US3395581A (en) | Pressure measuring apparatus | |
JP2019105558A (ja) | 血液中のヘマトクリット値を測定する測定方法および測定装置 | |
RU2303787C1 (ru) | Способ измерения диэлектрической проницаемости жидких и плоских твердых диэлектриков |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20200305 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200721 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210430 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210525 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210716 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220125 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220322 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220419 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220426 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7071723 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |