JP3045664B2 - 電気伝導率測定装置 - Google Patents
電気伝導率測定装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気伝導率測定装
置に関し、更に詳しくは、工場用水や水道水、あるいは
純水や蒸留水等の各種水の純粋度を測定するために好適
に使用される電気伝導率測定装置に関する。
置に関し、更に詳しくは、工場用水や水道水、あるいは
純水や蒸留水等の各種水の純粋度を測定するために好適
に使用される電気伝導率測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、純水や蒸留水等の水の純粋度は、
その水中に溶存するイオン量を測定する方法、即ち、水
の電気伝導率を測定する方法によって計測されている。
水の電気伝導率による純粋度の計測方法は、工業用水の
試験法として日本工業規格（ＪＩＳ０１０１）に記載さ
れている。
その水中に溶存するイオン量を測定する方法、即ち、水
の電気伝導率を測定する方法によって計測されている。
水の電気伝導率による純粋度の計測方法は、工業用水の
試験法として日本工業規格（ＪＩＳ０１０１）に記載さ
れている。
【０００３】工業用水等の水の電気伝導率は、水中に浸
した一対の電極に電圧を印加して、電極間を流れる電流
を測定することにより算出する。電極に印加する基準電
圧として直流電圧を用いると、電気分解によるガス等の
ために測定誤差が発生するので、一般に、交流電圧が基
準電圧として用いられている。
した一対の電極に電圧を印加して、電極間を流れる電流
を測定することにより算出する。電極に印加する基準電
圧として直流電圧を用いると、電気分解によるガス等の
ために測定誤差が発生するので、一般に、交流電圧が基
準電圧として用いられている。
【０００４】電極相互間には、正確な振幅を有する基準
交流電圧を印加する必要があり、その電圧源として安定
化回路が使われている。電極間を流れる信号電流は、整
流・平滑回路（整流及び平滑回路）によって直流電圧に
変換された後に、ＡＤ変換器に入力され、その出力がコ
ンピュ−タに入力されて電気伝導率が得られる。
交流電圧を印加する必要があり、その電圧源として安定
化回路が使われている。電極間を流れる信号電流は、整
流・平滑回路（整流及び平滑回路）によって直流電圧に
変換された後に、ＡＤ変換器に入力され、その出力がコ
ンピュ−タに入力されて電気伝導率が得られる。
【０００５】以下、従来の電気伝導率測定装置につい
て、図４の回路ブロック図を参照して説明する。電極ホ
ルダ１に保持された電極１ａ、１ｂが被測定対象物であ
る水中に浸されており、一方の電極１ａは、キャパシタ
−Ｃ１を介して基準交流電圧発生回路２の出力に接続さ
れている。他方の電極１ｂは、整流回路３及び平滑回路
４を介してＡＤ変換器５の被測定電圧入力端子に接続さ
れている。
て、図４の回路ブロック図を参照して説明する。電極ホ
ルダ１に保持された電極１ａ、１ｂが被測定対象物であ
る水中に浸されており、一方の電極１ａは、キャパシタ
−Ｃ１を介して基準交流電圧発生回路２の出力に接続さ
れている。他方の電極１ｂは、整流回路３及び平滑回路
４を介してＡＤ変換器５の被測定電圧入力端子に接続さ
れている。
【０００６】ＡＤ変換器５の他方の入力端子には、直流
電圧源Ｅ１から参照電圧が印加されている。ＡＤ変換器
５は、入力された参照電圧を基準として被測定電圧を計
測してこれをデジタル信号に変換する。このデジタル信
号の大きさをコンピュ−タで読み取ることにより、電気
伝導率が得られる。
電圧源Ｅ１から参照電圧が印加されている。ＡＤ変換器
５は、入力された参照電圧を基準として被測定電圧を計
測してこれをデジタル信号に変換する。このデジタル信
号の大きさをコンピュ−タで読み取ることにより、電気
伝導率が得られる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の電気伝導率測定
装置は、基準交流電圧発生回路、整流回路、平滑回路、
ＡＤ変換器、直流電圧源等の多数の回路から構成され、
回路数が多いためコストが高いという欠点がある。ま
た、回路数が多いことを考慮すると、測定誤差を低く抑
えるためには、誤差が小さく精度が高い回路部品の採用
が不可欠であり、これらの回路部品により更にコストが
かさむ。特に細かな分解能を備えた高精度のＡＤ変換器
は、高価であると共に多数の出力端子を有し、その出力
を受けるコンピュータの入力端子を多数占有するという
欠点もある。
装置は、基準交流電圧発生回路、整流回路、平滑回路、
ＡＤ変換器、直流電圧源等の多数の回路から構成され、
回路数が多いためコストが高いという欠点がある。ま
た、回路数が多いことを考慮すると、測定誤差を低く抑
えるためには、誤差が小さく精度が高い回路部品の採用
が不可欠であり、これらの回路部品により更にコストが
かさむ。特に細かな分解能を備えた高精度のＡＤ変換器
は、高価であると共に多数の出力端子を有し、その出力
を受けるコンピュータの入力端子を多数占有するという
欠点もある。
【０００８】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、回路数の削減を図ることにより、回路
を小型化し、且つ、コストを低減できる電気伝導率測定
装置を提供することを目的とする。
れたものであり、回路数の削減を図ることにより、回路
を小型化し、且つ、コストを低減できる電気伝導率測定
装置を提供することを目的とする。
【０００９】更に、本発明は、上記目的を達成した上
で、上記電気伝導率測定装置の精度を上げることを目的
とする。
で、上記電気伝導率測定装置の精度を上げることを目的
とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の電気伝導率測定装置は、入力電圧のしきい
値にヒステリシス特性を持ち反転出力を有するコンパレ
ータと、被測定物と接触する１対の電極であってその一
方の電極にコンパレータの出力電圧が印加される電極対
と、該電極対の他方に一端が接続されており、被測定物
と直列回路を形成すると共にコンパレータの出力により
被測定物を介して充電されるキャパシタとを備え、キャ
パシタの前記一端をコンパレータの入力に接続して発振
回路を構成し、該発振回路の発振周期又は発振周波数を
計測する手段を備えたことを特徴とする。
め、本発明の電気伝導率測定装置は、入力電圧のしきい
値にヒステリシス特性を持ち反転出力を有するコンパレ
ータと、被測定物と接触する１対の電極であってその一
方の電極にコンパレータの出力電圧が印加される電極対
と、該電極対の他方に一端が接続されており、被測定物
と直列回路を形成すると共にコンパレータの出力により
被測定物を介して充電されるキャパシタとを備え、キャ
パシタの前記一端をコンパレータの入力に接続して発振
回路を構成し、該発振回路の発振周期又は発振周波数を
計測する手段を備えたことを特徴とする。
【００１１】本発明の電気伝導率測定装置では、発振回
路の発振周波数は、ＲＣ発振回路を構成する被測定物の
抵抗（又は電気伝導率）とキャパシタの既知の容量とに
より定まる。この発振周期又は発振周波数を計測し、既
知の容量に基づいて、被測定物の電気伝導率を容易に求
めることが出来る。ここで、本発明の電気伝導率測定装
置は、その主要回路が、ヒステリシス特性を有するコン
パレータ、発振周期（周波数）計測手段及び直流電圧源
のみで構成でき、従来に比して回路構成が大幅に簡素化
される。これにより、小型化及び低価格化が可能とな
る。また、発振周期等をコンピュータで計測するには、
例えばコンパレータの出力を取り出せば足りるので、コ
ンピュータの入力端子数も少なくて済む。
路の発振周波数は、ＲＣ発振回路を構成する被測定物の
抵抗（又は電気伝導率）とキャパシタの既知の容量とに
より定まる。この発振周期又は発振周波数を計測し、既
知の容量に基づいて、被測定物の電気伝導率を容易に求
めることが出来る。ここで、本発明の電気伝導率測定装
置は、その主要回路が、ヒステリシス特性を有するコン
パレータ、発振周期（周波数）計測手段及び直流電圧源
のみで構成でき、従来に比して回路構成が大幅に簡素化
される。これにより、小型化及び低価格化が可能とな
る。また、発振周期等をコンピュータで計測するには、
例えばコンパレータの出力を取り出せば足りるので、コ
ンピュータの入力端子数も少なくて済む。
【００１２】本発明の電気伝導率測定装置は、好ましく
は、電極対相互間に接続されて被測定物と並列回路を形
成する並列抵抗を更に備える。この場合、被測定物の伝
導率が急激に変動し、或いは、電極が被測定物から離れ
る等の不安定な状態にあっても、コンパレータの入力電
圧が安定となり、安定な電気伝導率の測定が可能とな
る。この並列抵抗に基づいて本電気伝導率測定装置の校
正を行なうことも可能である。
は、電極対相互間に接続されて被測定物と並列回路を形
成する並列抵抗を更に備える。この場合、被測定物の伝
導率が急激に変動し、或いは、電極が被測定物から離れ
る等の不安定な状態にあっても、コンパレータの入力電
圧が安定となり、安定な電気伝導率の測定が可能とな
る。この並列抵抗に基づいて本電気伝導率測定装置の校
正を行なうことも可能である。
【００１３】また、コンパレータの出力とキャパシタの
一方の端子との間のいずれかの位置に第２のキャパシタ
を挿入することも好ましい。この場合、電極を流れる微
小な直流漏洩電流が第２のキャパシタにより阻止され、
電極における電食が防止できる。これにより、電極を製
作するにあたって白金等の高価な材料を用いなくとも、
従来から採用されている通常の材料が使用できる。
一方の端子との間のいずれかの位置に第２のキャパシタ
を挿入することも好ましい。この場合、電極を流れる微
小な直流漏洩電流が第２のキャパシタにより阻止され、
電極における電食が防止できる。これにより、電極を製
作するにあたって白金等の高価な材料を用いなくとも、
従来から採用されている通常の材料が使用できる。
【００１４】更に、コンパレータの出力とキャパシタの
一方の端子との間のいずれかの位置に直列抵抗を挿入す
ることも本発明の好ましい態様である。この場合、非測
定物の電気伝導率の大きさの如何に拘らず、発振回路の
発振周波数を所定以下に制限できるので、コンピュータ
等による発振周波数又は発振周期の計測において、安定
な測定が可能となる。
一方の端子との間のいずれかの位置に直列抵抗を挿入す
ることも本発明の好ましい態様である。この場合、非測
定物の電気伝導率の大きさの如何に拘らず、発振回路の
発振周波数を所定以下に制限できるので、コンピュータ
等による発振周波数又は発振周期の計測において、安定
な測定が可能となる。
【００１５】本発明の電気伝導率測定装置は、例えば、
純水や海水等の導電性の液体の電気伝導率の測定に好適
に利用される。ここで、精度が高い電気伝導率を得るた
めには、電流蓄積用のキャパシタの材料には、漏れ電流
が小さなプラスチックフィルム等を採用することが好ま
しい。また、コンパレータには、入力抵抗が大きく漏れ
電流が小さなＭＯＳＦＥＴを入力段としたものが好まし
い。
純水や海水等の導電性の液体の電気伝導率の測定に好適
に利用される。ここで、精度が高い電気伝導率を得るた
めには、電流蓄積用のキャパシタの材料には、漏れ電流
が小さなプラスチックフィルム等を採用することが好ま
しい。また、コンパレータには、入力抵抗が大きく漏れ
電流が小さなＭＯＳＦＥＴを入力段としたものが好まし
い。
【００１６】
【発明の実施の形態】図面を参照して本発明の実施形態
例を説明する。図１は、本発明の一実施形態例の電気伝
導率測定装置の回路図である。本実施形態例の電気伝導
率測定装置は、電源電圧（Ｅ）を与える直流電源装置Ｅ
１と、入力端子ＩＮ及び出力端子ＯＵＴを有する集積回
路２０と、１対の電極１ａ、１ｂを保持する電極ホルダ
１０と、一方の端子が電極１ａに他方の端子がグランド
に接続されて、電極１ａ、１ｂに接触する被測定物（例
えば水）と直列に接続される電荷蓄積用のキャパシタＣ
１と、一方の電極１ｂと集積回路の出力端子ＯＵＴとの
間に挿入される第２のキャパシタＣ２と、１対の電極１
ａ、１ｂ相互間に接続されて、被測定物と並列回路を形
成する並列抵抗Ｒ４と、発振回路の出力を外部に伝達す
るための出力抵抗Ｒ５とを備える。
例を説明する。図１は、本発明の一実施形態例の電気伝
導率測定装置の回路図である。本実施形態例の電気伝導
率測定装置は、電源電圧（Ｅ）を与える直流電源装置Ｅ
１と、入力端子ＩＮ及び出力端子ＯＵＴを有する集積回
路２０と、１対の電極１ａ、１ｂを保持する電極ホルダ
１０と、一方の端子が電極１ａに他方の端子がグランド
に接続されて、電極１ａ、１ｂに接触する被測定物（例
えば水）と直列に接続される電荷蓄積用のキャパシタＣ
１と、一方の電極１ｂと集積回路の出力端子ＯＵＴとの
間に挿入される第２のキャパシタＣ２と、１対の電極１
ａ、１ｂ相互間に接続されて、被測定物と並列回路を形
成する並列抵抗Ｒ４と、発振回路の出力を外部に伝達す
るための出力抵抗Ｒ５とを備える。
【００１７】集積回路２０は、１対のコンパレータＱ
１、Ｑ２と、フリップフロップを構成する１対のＮＯＲ
ゲートＱ３、Ｑ４と、フリップフロップの出力を伝達す
る２段のインバータＱ５、Ｑ６と、フリップフロップの
出力を出力抵抗Ｒ５を介して伝達するためのトランジス
タ（ＦＥＴ）Ｑ８と、直流電源電圧を分圧して各コンパ
レータＱ１、Ｑ２に所定の基準電圧を与える分圧抵抗Ｒ
１〜Ｒ３とを有する。一対のコンパレータＱ１、Ｑ２と
一対のＮＯＲゲートＱ３、Ｑ４とによりヒステリシス特
性を持ち反転出力を有するコンパレータ（組）が構成さ
れる。
１、Ｑ２と、フリップフロップを構成する１対のＮＯＲ
ゲートＱ３、Ｑ４と、フリップフロップの出力を伝達す
る２段のインバータＱ５、Ｑ６と、フリップフロップの
出力を出力抵抗Ｒ５を介して伝達するためのトランジス
タ（ＦＥＴ）Ｑ８と、直流電源電圧を分圧して各コンパ
レータＱ１、Ｑ２に所定の基準電圧を与える分圧抵抗Ｒ
１〜Ｒ３とを有する。一対のコンパレータＱ１、Ｑ２と
一対のＮＯＲゲートＱ３、Ｑ４とによりヒステリシス特
性を持ち反転出力を有するコンパレータ（組）が構成さ
れる。
【００１８】分圧抵抗Ｒ１〜Ｒ３は、例えば相互に等し
い抵抗値を有し、第１コンパレータＱ１の反転入力端子
（−）に２Ｅ／３の基準電圧を、第２コンパレータＱ２
の非反転入力端子（＋）にＥ／３の基準電圧を夫々与え
る。これにより、このコンパレータ組における上側しき
い値は２Ｅ／３に、下側しきい値はＥ／３になる。キャ
パシタＣ１の端子電圧は、第１コンパレータＱ１の非反
転端子（＋）及び第２コンパレータＱ２の反転端子
（−）に入力されて、各コンパレータＱ１、Ｑ２におい
て夫々のしきい値と比較される。
い抵抗値を有し、第１コンパレータＱ１の反転入力端子
（−）に２Ｅ／３の基準電圧を、第２コンパレータＱ２
の非反転入力端子（＋）にＥ／３の基準電圧を夫々与え
る。これにより、このコンパレータ組における上側しき
い値は２Ｅ／３に、下側しきい値はＥ／３になる。キャ
パシタＣ１の端子電圧は、第１コンパレータＱ１の非反
転端子（＋）及び第２コンパレータＱ２の反転端子
（−）に入力されて、各コンパレータＱ１、Ｑ２におい
て夫々のしきい値と比較される。
【００１９】本実施形態例の電気伝導率測定装置では、
発振回路を構成するための電圧検出及び充放電制御を行
なう集積回路２０を、市販のＣＭＯＳ構造の５５５形集
積回路を用いて回路を簡素化している。この形式の集積
回路は、例えばタイマ回路等に多用される汎用回路であ
る。以下、本実施形態例の電気伝導率測定装置の動作
を、まず、電荷蓄積用のキャパシタＣ１の充電サイクル
及び放電サイクルから説明する。
発振回路を構成するための電圧検出及び充放電制御を行
なう集積回路２０を、市販のＣＭＯＳ構造の５５５形集
積回路を用いて回路を簡素化している。この形式の集積
回路は、例えばタイマ回路等に多用される汎用回路であ
る。以下、本実施形態例の電気伝導率測定装置の動作
を、まず、電荷蓄積用のキャパシタＣ１の充電サイクル
及び放電サイクルから説明する。
【００２０】（充電サイクル） キャパシタＣ１の端子
電圧が第２コンパレータＱ２の基準電圧（Ｅ／３）より
も低いと、第一コンパレータの出力はＬレベルに、第２
コンパレータＱ２の出力はＨレベルになり、１対のＮＯ
ＲゲートＱ３及びＱ４で構成されるフリップフロップの
出力をＨレベルにする。フリップフロップの出力は、２
段に接続されるインバータＱ５、Ｑ６を介して集積回路
２０から出力される。インバータＱ６の出力電流は、大
きなキャパシタンスを有する第２のキャパシタＣ２、電
極１ｂ、被測定液体、電極１ａを経由してキャパシタＣ
１を充電する。これにより、キャパシタＣ１の端子電圧
は時間と共に上昇する。インバータを２段に配したの
は、大きな電流駆動能力を有するインバータＱ６により
キャパシタＣ１を充電する際の出力抵抗を小さくするた
めである。
電圧が第２コンパレータＱ２の基準電圧（Ｅ／３）より
も低いと、第一コンパレータの出力はＬレベルに、第２
コンパレータＱ２の出力はＨレベルになり、１対のＮＯ
ＲゲートＱ３及びＱ４で構成されるフリップフロップの
出力をＨレベルにする。フリップフロップの出力は、２
段に接続されるインバータＱ５、Ｑ６を介して集積回路
２０から出力される。インバータＱ６の出力電流は、大
きなキャパシタンスを有する第２のキャパシタＣ２、電
極１ｂ、被測定液体、電極１ａを経由してキャパシタＣ
１を充電する。これにより、キャパシタＣ１の端子電圧
は時間と共に上昇する。インバータを２段に配したの
は、大きな電流駆動能力を有するインバータＱ６により
キャパシタＣ１を充電する際の出力抵抗を小さくするた
めである。
【００２１】（放電サイクル） 充電時間が経過して、
キャパシタＣ１の端子電圧が第１コンパレータＱ１の基
準電圧（２Ｅ／３）よりも上昇すると、第１コンパレー
タＱ１はＨレベルになり、フリップフロップＱ３、Ｑ４
の出力を反転させてＬレベルとする。このため、インバ
ータＱ６の出力も反転してＬレベルとなり、キャパシタ
Ｃ１に充電された電荷は、電極１ａ、被測定物、電極１
ｂ、第２のキャパシタＣ２、インバータＱ６を経由して
放電する。これを受けて、キャパシタＣ１の端子電圧は
時間と共に低下する。
キャパシタＣ１の端子電圧が第１コンパレータＱ１の基
準電圧（２Ｅ／３）よりも上昇すると、第１コンパレー
タＱ１はＨレベルになり、フリップフロップＱ３、Ｑ４
の出力を反転させてＬレベルとする。このため、インバ
ータＱ６の出力も反転してＬレベルとなり、キャパシタ
Ｃ１に充電された電荷は、電極１ａ、被測定物、電極１
ｂ、第２のキャパシタＣ２、インバータＱ６を経由して
放電する。これを受けて、キャパシタＣ１の端子電圧は
時間と共に低下する。
【００２２】キャパシタＣ１の端子電圧が、２Ｅ／３よ
りも低下すると第１コンパレータＱ１の出力はＬレベル
になるが、フリップフロップＱ３、Ｑ４はそれ以前の状
態を保持する。キャパシタＣ１の端子電圧がＥ／３より
も低下すると、第２コンパレータＱ２の出力がＨレベル
になるので、フリップフロップＱ３、Ｑ４の出力はＨレ
ベルになり、再び、キャパシタＣ１の充電サイクルに移
行する。この動作が繰り返されて回路は発振する。
りも低下すると第１コンパレータＱ１の出力はＬレベル
になるが、フリップフロップＱ３、Ｑ４はそれ以前の状
態を保持する。キャパシタＣ１の端子電圧がＥ／３より
も低下すると、第２コンパレータＱ２の出力がＨレベル
になるので、フリップフロップＱ３、Ｑ４の出力はＨレ
ベルになり、再び、キャパシタＣ１の充電サイクルに移
行する。この動作が繰り返されて回路は発振する。
【００２３】回路の発振は、トランジスタＱ８のオン又
はオフに従う外部端子ＴＰにおける信号電圧として取り
出される。図３に、キャパシタＣ１の端子電圧と外部端
子ＴＰにおける出力電圧波形とを示した。キャパシタＣ
１に適当な容量を選定することにより、キャパシタＣ１
の端子電圧は図示の如くほぼ鋸状となり、出力電圧波形
は周期Ｔのパルス列となる。このパルス列は、図示しな
いコンピュータに入力され、コンピュータによりその発
振周期が計測され、発振周波数が求められる。
はオフに従う外部端子ＴＰにおける信号電圧として取り
出される。図３に、キャパシタＣ１の端子電圧と外部端
子ＴＰにおける出力電圧波形とを示した。キャパシタＣ
１に適当な容量を選定することにより、キャパシタＣ１
の端子電圧は図示の如くほぼ鋸状となり、出力電圧波形
は周期Ｔのパルス列となる。このパルス列は、図示しな
いコンピュータに入力され、コンピュータによりその発
振周期が計測され、発振周波数が求められる。
【００２４】キャパシタＣ１の充放電に要する時間は、
電極間の抵抗値に、即ち電気伝導率の逆数に電極定数を
乗じた値にほぼ比例するので、発振周期Ｔの逆数である
発振周波数は、結局、電気伝導率に比例する。従って、
本実施形態例の電気伝導率測定装置では、電気伝導率に
比例した発振周波数を測定し、既知のキャパシタンスか
ら電気伝導率を求めている。
電極間の抵抗値に、即ち電気伝導率の逆数に電極定数を
乗じた値にほぼ比例するので、発振周期Ｔの逆数である
発振周波数は、結局、電気伝導率に比例する。従って、
本実施形態例の電気伝導率測定装置では、電気伝導率に
比例した発振周波数を測定し、既知のキャパシタンスか
ら電気伝導率を求めている。
【００２５】第２のキャパシタＣ２は、電極間に直流電
流成分が流れることを防止し、これにより、電極の電食
を防止する。一般に、各コンパレ−タＱ１、Ｑ２は、夫
々高い入力インピ−ダンスを有するものの、きわめて微
量の漏洩電流がその入力端子を通じて流れる。従って、
キャパシタＣ２を設けないと、この漏洩電流はキャパシ
タ−Ｃ１には蓄積されずにグランドに逃げてしまう。こ
れにより、電極間を通過する充電電荷と放電電荷との間
に差が生じ、電極材料として白金等の腐食し難い金属を
使用しない限り、この通過する電荷の差により電極が腐
食されるものである。
流成分が流れることを防止し、これにより、電極の電食
を防止する。一般に、各コンパレ−タＱ１、Ｑ２は、夫
々高い入力インピ−ダンスを有するものの、きわめて微
量の漏洩電流がその入力端子を通じて流れる。従って、
キャパシタＣ２を設けないと、この漏洩電流はキャパシ
タ−Ｃ１には蓄積されずにグランドに逃げてしまう。こ
れにより、電極間を通過する充電電荷と放電電荷との間
に差が生じ、電極材料として白金等の腐食し難い金属を
使用しない限り、この通過する電荷の差により電極が腐
食されるものである。
【００２６】並列抵抗Ｒ４は、コンパレ−タＱ１、Ｑ２
の入力を安定させる作用がある。並列抵抗Ｒ４を設けな
いと、電極１ａ側の端子Ｔ１を含む回路部分は、キャパ
シタＣ１とＣ２とによって直流的に他の回路部分から分
離される。この場合、コンパレ−タＱ１、Ｑ２は高い入
力インスピ−ダンスを有するので、端子Ｔ１はフローテ
ィング状態となって、その電位が周囲の電位の影響を受
けやすくなり不安定となる。適当な抵抗値を有する並列
抵抗Ｒ４を設けることによって端子Ｔ１の電位が安定す
る。
の入力を安定させる作用がある。並列抵抗Ｒ４を設けな
いと、電極１ａ側の端子Ｔ１を含む回路部分は、キャパ
シタＣ１とＣ２とによって直流的に他の回路部分から分
離される。この場合、コンパレ−タＱ１、Ｑ２は高い入
力インスピ−ダンスを有するので、端子Ｔ１はフローテ
ィング状態となって、その電位が周囲の電位の影響を受
けやすくなり不安定となる。適当な抵抗値を有する並列
抵抗Ｒ４を設けることによって端子Ｔ１の電位が安定す
る。
【００２７】また、並列抵抗Ｒ４に精度の高い抵抗器を
採用することにより、測定回路を校正することも出来
る。電極を接続しない状態又は電極を非測定物に接触さ
せない状態にすることで端子Ｔ１、Ｔ２間を開放する
と、本測定装置における発振周波数は並列抵抗Ｒ４によ
って定まる。例えば並列抵抗Ｒ４に非測定物の１μＳ
（マイクロ・ジーメンス）の電気伝導度に相当する抵抗
値の抵抗器を用いると、１μＳに相当する基準周波数が
得られる。本測定装置を製作後に、通常の測定装置にお
ける校正に代えて、この基準周波数を測定してコンピュ
−タに記憶させる。被測定物を測定したときに得られる
発振周波数をこの基準周波数で除算し、得られた値から
１μＳを減算すれば、被測定物の電気伝導率が得られ
る。一般に、精度の高い抵抗器は安価に入手でき、高精
度なキャパシタは高価である。本実施形態例では、精度
が高い並列抵抗Ｒ４の採用により、特別な校正を要する
ことなく、正確な基準周波数が得られ、安価で高精度な
電気伝導率測定装置を得ることが出来る。
採用することにより、測定回路を校正することも出来
る。電極を接続しない状態又は電極を非測定物に接触さ
せない状態にすることで端子Ｔ１、Ｔ２間を開放する
と、本測定装置における発振周波数は並列抵抗Ｒ４によ
って定まる。例えば並列抵抗Ｒ４に非測定物の１μＳ
（マイクロ・ジーメンス）の電気伝導度に相当する抵抗
値の抵抗器を用いると、１μＳに相当する基準周波数が
得られる。本測定装置を製作後に、通常の測定装置にお
ける校正に代えて、この基準周波数を測定してコンピュ
−タに記憶させる。被測定物を測定したときに得られる
発振周波数をこの基準周波数で除算し、得られた値から
１μＳを減算すれば、被測定物の電気伝導率が得られ
る。一般に、精度の高い抵抗器は安価に入手でき、高精
度なキャパシタは高価である。本実施形態例では、精度
が高い並列抵抗Ｒ４の採用により、特別な校正を要する
ことなく、正確な基準周波数が得られ、安価で高精度な
電気伝導率測定装置を得ることが出来る。
【００２８】図２は、本発明の第２の実施形態例の電気
伝導率測定装置を示す回路図である。本実施形態例の電
気伝導率測定装置は、図１の回路で端子Ｔ１とキャパシ
タＣ１の一方の端子との間に発振周波数制限用の直列抵
抗Ｒ６を付加した点において第１の実施形態例と異な
る。直列抵抗Ｒ６の作用は以下の通りである。
伝導率測定装置を示す回路図である。本実施形態例の電
気伝導率測定装置は、図１の回路で端子Ｔ１とキャパシ
タＣ１の一方の端子との間に発振周波数制限用の直列抵
抗Ｒ６を付加した点において第１の実施形態例と異な
る。直列抵抗Ｒ６の作用は以下の通りである。
【００２９】本発明の電気伝導率測定装置では、被測定
液体の電気伝導率に比例して発振周波数が変化する原理
を利用している。例えば水の電気伝導率は、純水から汚
れた海水の電気伝導率までを考えるときわめて広範囲に
わたっている。しかし、発振回路からの信号を受信して
周波数を計測するコンピュ−タの処理能力には、クロッ
ク周波数によって定まる限界があり、その限界を越える
高い周波数の信号を受信すると、誤った周波数を出力す
る可能性がある。本実施形態例では、これを防止するた
めに、発振周波数の上限を制限する。つまり、直列抵抗
Ｒ６は、コンピュータの処理能力範囲内に、発振周波数
を制限する作用がある。並列抵抗Ｒ６を設けると、電気
伝導率と発振周波数との間の比例関係が特に周波数の高
い範囲で幾分損われるが、これはコンピュータにおいて
Ｒ６の抵抗値から容易に補正できる。
液体の電気伝導率に比例して発振周波数が変化する原理
を利用している。例えば水の電気伝導率は、純水から汚
れた海水の電気伝導率までを考えるときわめて広範囲に
わたっている。しかし、発振回路からの信号を受信して
周波数を計測するコンピュ−タの処理能力には、クロッ
ク周波数によって定まる限界があり、その限界を越える
高い周波数の信号を受信すると、誤った周波数を出力す
る可能性がある。本実施形態例では、これを防止するた
めに、発振周波数の上限を制限する。つまり、直列抵抗
Ｒ６は、コンピュータの処理能力範囲内に、発振周波数
を制限する作用がある。並列抵抗Ｒ６を設けると、電気
伝導率と発振周波数との間の比例関係が特に周波数の高
い範囲で幾分損われるが、これはコンピュータにおいて
Ｒ６の抵抗値から容易に補正できる。
【００３０】上記第１及び第２の実施形態例の何れにお
いても、電源電圧（Ｅ）が変動すると、それに比例して
コンパレータに入力される基準電圧も変動するものの、
キャパシタを充電する電流も電源電圧の変動に比例して
変動する。従って、電源電圧が変動しても、キャパシタ
における充電時間に変動はなく、発振回路の周波数は変
化しないので、電気伝導率の測定精度に影響を与えるこ
とはない。つまり、高精度が要求される伝導率測定装置
にも、安価な直流電源装置の採用が可能である。
いても、電源電圧（Ｅ）が変動すると、それに比例して
コンパレータに入力される基準電圧も変動するものの、
キャパシタを充電する電流も電源電圧の変動に比例して
変動する。従って、電源電圧が変動しても、キャパシタ
における充電時間に変動はなく、発振回路の周波数は変
化しないので、電気伝導率の測定精度に影響を与えるこ
とはない。つまり、高精度が要求される伝導率測定装置
にも、安価な直流電源装置の採用が可能である。
【００３１】以上、本発明をその好適な実施形態例に基
づいて説明したが、本発明の電気伝導率測定装置は、上
記実施形態例の構成にのみ限定されるものではなく、上
記実施形態例の構成から種々の修正及び変更を施した電
気伝導率測定装置も、本発明の範囲に含まれる。
づいて説明したが、本発明の電気伝導率測定装置は、上
記実施形態例の構成にのみ限定されるものではなく、上
記実施形態例の構成から種々の修正及び変更を施した電
気伝導率測定装置も、本発明の範囲に含まれる。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電気伝導
率測定装置によると、電気伝導率測定装置の回路数が少
なくなり構成が簡素となるので、その小型化及び低価格
化が可能となる。
率測定装置によると、電気伝導率測定装置の回路数が少
なくなり構成が簡素となるので、その小型化及び低価格
化が可能となる。
【図１】本発明の第１の実施形態例の電気伝導率測定装
置の回路図。
置の回路図。
【図２】本発明の第２の実施形態例の電気伝導率測定装
置の回路図。
置の回路図。
【図３】図１の実施形態例における信号波形図。
【図４】従来の電気伝導率測定装置の回路図。
１０ 電極ホルダ ２０ 集積回路 １ａ、１ｂ 電極 Ｑ１ 第１コンパレータ Ｑ２ 第２コンパレータ Ｑ３、Ｑ４ ＮＯＲゲート Ｑ５、Ｑ６、Ｑ７ インバータ Ｑ８ トランジスタ（ＦＥＴ） Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、 分圧抵抗 Ｒ４ 並列抵抗 Ｒ５ 出力抵抗 Ｒ６ 直列抵抗 Ｃ１、Ｃ２ キャパシタ ＴＰ 出力端子 Ｅ１ 直流電源 Ｔ１、Ｔ２ 端子
Claims (4)
- 【請求項１】 入力電圧のしきい値にヒステリシス特性
を持ち反転出力を有するコンパレータと、被測定物と接
触する１対の電極であってその一方の電極にコンパレー
タの出力電圧が印加される電極対と、該電極対の他方に
一端が接続されており、被測定物と直列回路を形成する
と共にコンパレータの出力により被測定物を介して充電
される第１のキャパシタとを有し、該第１のキャパシタ
の前記一端をコンパレータの入力に接続して成る発振回
路と、 電極対相互間に接続されて被測定物と並列回路を形成す
る並列抵抗と、 発振回路の発振周期又は発振周波数を計測する手段とを
備えることを特徴とする電気伝導率測定装置。 - 【請求項２】 入力電圧のしきい値にヒステリシス特性
を持ち反転出力を有するコンパレータと、被測定物と接
触する１対の電極であってその一方の電極にコンパレー
タの出力電圧が印加される電極対と、該電極対の他方に
一端が接続されており、被測定物と直列回路を形成する
と共にコンパレータの出力により被測定物を介して充電
される第１のキャパシタとを有し、該第１のキャパシタ
の前記一端をコンパレータの入力に接続して成る発振回
路と、 コンパレータの出力と第１のキャパシタの前記一端との
間に挿入された第２のキャパシタと、 発振回路の発振周期又は発振周波数を計測する手段とを
備えることを特徴とする電気伝導率測定装置。 - 【請求項３】 電極対相互間に接続されて被測定物と並
列回路を形成する並列抵抗を更に備える、請求項２に記
載の電気伝導率測定装置。 - 【請求項４】 入力電圧のしきい値にヒステリシス特性
を持ち反転出力を有するコンパレータと、被測定物と接
触する１対の電極であってその一方の電極にコンパレー
タの出力電圧が印加される電極対と、該電極対の他方に
一端が接続されており、被測定物と直列回路を形成する
と共にコンパレータの出力により被測定物を介して充電
されるキャパシタとを有し、該キャパシタの前記一端を
コンパレータの入力に接続して成る発振回路と、 コンパレータの出力とキャパシタの前記一端との間に挿
入された直列抵抗と、 発振回路の発振周期又は発振周波数を計測する手段とを
備えることを特徴とする電気伝導率測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8113279A JP3045664B2 (ja) | 1996-04-10 | 1996-04-10 | 電気伝導率測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8113279A JP3045664B2 (ja) | 1996-04-10 | 1996-04-10 | 電気伝導率測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09281164A JPH09281164A (ja) | 1997-10-31 |
| JP3045664B2 true JP3045664B2 (ja) | 2000-05-29 |
Family
ID=14608158
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8113279A Expired - Fee Related JP3045664B2 (ja) | 1996-04-10 | 1996-04-10 | 電気伝導率測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3045664B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019087589A1 (ja) | 2017-10-30 | 2019-05-09 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 電気伝導率測定用材料、電気伝導率測定膜、電気伝導率測定装置および電気伝導率測定方法、並びに電気抵抗率測定用材料、電気抵抗率測定膜、電気抵抗率測定装置および電気抵抗率測定方法 |
-
1996
- 1996-04-10 JP JP8113279A patent/JP3045664B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09281164A (ja) | 1997-10-31 |
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