JP3558741B2

JP3558741B2 - 電気伝導度測定回路及び電気伝導度測定用プロ−ブ

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Publication number: JP3558741B2
Application number: JP16194495A
Authority: JP
Inventors: 道夫関本; 哲須山
Original assignee: Tsurumi Seiki Co Ltd
Current assignee: Tsurumi Seiki Co Ltd
Priority date: 1995-06-28
Filing date: 1995-06-28
Publication date: 2004-08-25
Anticipated expiration: 2019-08-25
Also published as: NO323850B1; CA2161615C; CA2161615A1; NO954348L; US5767682A; GB2302737B; NO954348D0; GB9521880D0; JPH0915278A; GB2302737A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は海中等の鉛直方向の電気伝導度を自動的に計測することができる海洋デ−タ自動測定装置に用いられる測定回路及びそのプロ−ブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
航行中の観測船から水温センサを内蔵したプロ−ブを海中に投下して自由落下させ、水温センサで検知された水温信号を常時伝送ワイヤ（例えば、２本の極細電線）を介して測量船に伝送して、海中鉛直方向の深度に対する水温をリアルタイムに連続的に計測する、いわゆるＸＢＴ（ｅｘｐｅｎｄａｂｌｅｂａｔｈｙｔｈｅｒｍｏｇｒａｐｈ）という計測装置が広く知られている。この測定された水温デ−タは重要な海象観測デ−タとして使用される。このＸＢＴのプロ−ブを海中に投下し、所定の水温デ−タを計測し終えると、プロ−ブに接続されていた伝送ワイヤを切断し、プロ−ブもろとも海中に投棄していた。
【０００３】
また、海洋デ−タを観測する上から海中の水温だけでなく海水の電気伝導度をも計測するＣＴＤ（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｅｐｔｈ）と呼ばれる計測器が知られている。この計測器はプロ−ブに水温センサ及び電気伝導度センサ及び深度センサを内蔵し、このプロ−ブをケ−ブルにより降下させ水温センサ、電気伝導度センサ及び深度センサにより検出された水温、電気伝導度、深度をプロ−ブに接続されたケ−ブルを介して観測船にリアルタイムに伝送し、深度に対する水温及び電気伝導度を表示あるいは印字出力するようにしたものである。
【０００４】
また、プロ−ブ内に測定した水温及び電気伝導度を記憶しておくメモリを内蔵させ、プロ−ブをロ−プ等で吊下げ降下させた後にプロ−ブを引き上げて、メモリに記憶されているデ−タを読み出して深度に対する水温，電気伝導度等の海洋デ−タを印字あるいは表示出力するＣＴＤ計測器もある。
【０００５】
上記前者のＣＴＤ測定器は水温，電気伝導度等の海洋デ−タを観測船にケ−ブルを介して伝送することができるため、リアルタイムに海洋デ−タを出力することができるが、ケ−ブルを引きづって航行することができないため、観測が終了するまで、観測船を停泊させておく必要がある。このため、停泊に要する費用も莫大なものとなるばかりでなく、観測に要する時間もかかり、専用ウインチの装備に要する費用、人員の配置等の問題点があった。
【０００６】
また、後者のＣＴＤ測定器はプロ−ブを引き上げてからでないと、海洋デ−タを出力することができないため、リアルタイムの海洋デ−タを検知することはできなかった。
【０００７】
このため、観測船を停泊させないで航行しながらリアルタイムに水温及び電気伝導度等の海洋デ−タを測定できるＣＴＤ計測器の出現が望まれていた。
このようなＣＴＤはプロ−ブにワイヤ（例えば、２本の極細電線）を接続しておき、プロ−ブを海中に投下してプロ−ブが目的とする深度まで自由落下した後には、ワイヤもろともプロ−ブも海中に投棄してしまうため、プロ−ブを安価に製造する必要がある。しかし、プロ−ブの精度も高精度を達成しうることが望まれる。
そこで、そのように安価でしかも精度及び分解能を上げることができる投捨式の海洋デ−タ自動測定装置が特開平５−１８８０３０号公報で知られている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このような装置においては、電気伝導度の測定をプロ−ブの先端に配設された電極間の抵抗を測定する、いわゆる電極方式により行っていた。
しかし、この電極方式では、プロ−ブを海中に投下してから、電極面がなじむまで時間がかかるため、海面近傍での電気伝導度測定デ−タの信頼性が落ちるという問題点があった。
【０００９】
さらに、海水をア−スとして使用しているため、測定値にノイズ、誤差が発生するという問題があった。
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は電極式のような電極面のなじみによる測定の立ち遅れを防止し、精度良い電気伝導度を測定することができる電気伝導度測定回路及び電気伝導度測定用プロ−ブを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係わる電気伝導度測定回路は、電気伝導度を測定する被検出液体に磁束回路が閉ル−プを構成するように配設された第１及び第２のコアと、上記第１のコアに巻かれた第１のコイルにパルス電圧を供給する発振器と、上記第２のコアに巻かれた第２のコイルに誘起される電圧を位相検波する位相検波回路と、上記第１のコア及び第２のコアに互いに逆方向に巻かれた第３及び第４のコイルを備え、この第３及び第４のコイル、基準抵抗Ｒｒ、スイッチ手段により構成される閉回路と、上記位相検波回路の出力を積分する積分回路と、この積分回路の出力信号をそれぞれサンプルホ−ルドする第１及び第２のサイプルホ−ルド回路と、上記スイッチ手段を所定周期でオフからオンに切り替え動作させ、このスイッチ手段のオフ期間に上記第２のコイルに誘起される電圧を、上記パルス電圧の立ち下がりに同期した位相で検波し、その電圧を上記積分回路で積分し、このオフ期間が終了するまでに上記積分器に積分された電圧をＶｃとして上記第１のサンプルホ−ルド回路に保持させ、上記スイッチ手段のオン期間に上記第２のコイルに上記第２のコイルに誘起される電圧を、上記パルス電圧の立ち下がりに同期した位相検波し、その電圧を上記オフ期間から累積して上記積分回路で積分し、このオン期間が終了するまでに上記積分器に積分された電圧をＶｒとして上記第２のサンプルホ−ルド回路に保持させ、上記被検出液体の電気伝導度ＫｃをＫｃ＝（Ｓ／Ｒｒ）・（Ｖｃ／Ｖｒ）（ただし、Ｓはセルの形状で決まるセル定数とする）として算出する制御手段とから構成される。
【００１３】
【作用】
電気伝導度を測定する被検出液体に磁束回路が閉ル−プを構成するように第１及び第２のコアを配設すると共に、第１のコア及び第２のコアに互いに逆方向に巻かれた第３及び第４のコイルを備え、この第３及び第４のコイル、基準抵抗Ｒｒ、スイッチ手段により構成される閉回路を設け、スイッチ手段を所定周期でオフからオンに切り替え動作させ、このスイッチ手段のオフ期間に上記第２のコイルに誘起される電圧を、パルス電圧の立ち上がりに同期した位相で検波し、その電圧を上記積分回路で積分し、このオフ期間が終了するまでに上記積分器に積分された電圧をＶｃとして第１のサンプルホ−ルド回路に保持させ、上記スイッチ手段のオン期間に第２のコイルに上記第２のコイルに誘起される電圧を、パルス電圧の立ち下がりに同期した位相検波し、その電圧をオフ期間から累積して上記積分回路で積分し、このオン期間が終了するまでに積分器に積分された電圧をＶｒとして上記第２のサンプルホ−ルド回路に保持させ、上記被検出液体の電気伝導度ＫｃをＫｃ＝（Ｓ／Ｒｒ）・（Ｖｃ／Ｖｒ）（ただし、Ｓはセルの形状で決まるセル定数とする）として算出するようにしている。
【００１４】
【実施例】
以下図面を参照して本発明の一実施例について説明する。まず、図３を参照して電気伝導度測定用プロ−ブの外形について説明する。図３は電気伝導度測定用プロ−ブの外形を示す斜視図である。図３に示すように、１１はプロ−ブである。これは先端部１２がコ−ン形状をなし、この先端部１２の上に円筒形状の円筒部１３が樹脂で一対形成されている。
【００１５】
この円筒部１３内には、図４を参照して後述する電気回路が設けられており、この電気回路から４０ｍｓｅｃ毎に出力される電気伝導度Ｋｃデ−タを送信するための極細のワイヤ１４がプロ−ブ１１の外部に延出されている。このワイヤ１４はプロ−ブ１１の投入前には、プロ−ブ１１内部において巻回されており、プロ−ブ１１が落下するに従って解けていく。このワイヤ１４の一端は電気回路に接続され、他端は計測船（図４のＳ）に搭載されているパ−ソナルコンピュ−タ（図示しない）に接続される。
【００１６】
さらに、先端部１２には軸方向に沿って被検出液体である海水を導入するための円筒状の通路１５が設けられている。この通路１５はプロ−ブ１１の中心軸と直交する貫通通路１６と連通している。従って、プロ−ブ１１が落下するに従って、矢印Ａ方向から流入した海水は、通路１５を介して導入され、その後に貫通路１６を介して外部に排水される。
【００１７】
また、上記通路１５を中心にして、第１のコア１７及び第２のコア１８が軸方向に離間した状態で配置されている。この状態を図５に示しておく。
次に、図１及び図２を参照してプロ−ブ１４の詳細な構成について説明する。図１において、２１は上部が円筒形状をなす円筒部２１ａをなし、下部がコ−ン状をなすコ−ン形状部２１ｂをなした共に樹脂で一体構形成れたプロ−ブ本体である。この円筒部２１ａには図４に示した電気回路を搭載した基板２２が収納されている。そして、このプロ−ブ本体２１の下部に一対形成されたコ−ン形状部２１ｂの軸方向に沿って被検出液体である海水を導入するための円筒状の通路１５が設けられている。さらに、この通路１５に直交する通路１６が連結されている。
【００１８】
この通路１５を中心にして、ド−ナツ状に穴が形成されたコア収納部２３ｂが設けられている。前述した第１のコア１７は図示した下方向に開口を持ち、しかもド−ナツ形状の磁気遮蔽部材１７ａに囲われるように収納されているおり、前述した第２のコア１８は図示した上方向に開口を持ち、しかもド−ナツ状に穴が形成された磁気遮蔽部材１８ａに囲われるように収納されている。この磁気遮蔽部材１７ａと１８ａはド−ナツ状のスペ−サ１９を介して所定の距離を隔てて配置される。そして、コア収納部２３内の上記第１のコア１７、第２のコア１８、スペ−サ１９、磁気遮蔽部材１７ａ及び１８ａはすべてエポキシ樹脂２０が封入されている。
【００１９】
通路１５の内周面には筒状の熱膨脹率の極め少ない硼硅酸ガラス２１ｃが装着されている。この硼硅酸ガラス２１ｃは通路１５が開けられているコ−ン形状部２１ｂの素材である樹脂が温度、圧力により変形して、通路１５の内径が変化しないようにするためである。
【００２０】
また、円筒部２１ａとコ−ン形状部２１ｂとの間には円柱状の金属より構成される錘り部材２３ａが内蔵される。この錘り部材２３ａには、プロ−ブ１１の軸方向に３ケ所、電線を挿入するための貫通孔２４〜２６が開けられている。図では貫通孔２５，２６が重なって見えるが、水平位置では離れた位置に存在している。
【００２１】
この錘り部材２３ａは円筒部２１ａとネジ２７〜３０で液密に固定されている。なお、３２ａ，３２ｂはＯリングである。
さらに、コ−ン形状部２１ｂには、上記した貫通孔２４〜２６と整合する位置に貫通孔３１ａ〜３１ｃが開けられている。
【００２２】
そして、基板２２からの電線は貫通孔２４〜２６及び貫通孔３１ａ〜３１ｃを介して第１のコア１７に巻かれる第１のコイルＬ１及び第２のコア１８に巻かれる第２のコイルＬ２及び後述する第３及び第４のコイルＬ３，Ｌ４と電気的に接続される。
【００２３】
次に、図６を参照して基板２２に搭載されている電気回路について説明する。第１のコア１７には一次コイルとして第１のコイルＬ１が巻回されている。この第１のコイルＬ１の一端は回路ＧＮＤにア−スされ、その他端には図７（Ａ）に示す高周波パルス電圧を出力する発振器（オシレ−タ）３１が接続されている。この高周波パルス電圧の周波数は１２．８ＫＨｚである。この発振器（オシレ−タ）３１からコントロ−ラ３２へ基準位相ラインａが接続されている。
【００２４】
さらに、第１のコア１７を１巻きして第３のコイルＬ３を構成し、基準抵抗Ｒｒを介してから第２のコア１８を上記第１のコア１７の巻き方向と反対となるように巻いて第４のコイルＬ４を構成した後、スイッチＳ１を介して閉ル−プを構成する電線３３が設けられている。このスイッチＳ１は半導体スイッチで構成されており、コントロ−ラ３２からの制御信号ｂによりオン／オフ制御されるもので、図７（Ｈ）に示すように、２０ｍｓｅｃ毎にオン状態とオフ状態とを交互に繰り返す。この基準抵抗Ｒｒは温度補償をする必要のない基準抵抗であり、その等価導電率ＫｒはＫｒ＝Ｓ／Ｒｒ（Ｓはセル定数）である。
【００２５】
図面上では、第１のコア１７と第２のコア１８の間を抵抗Ｒｃを介在したル−プＣＬが記載されているが、この抵抗Ｒｃはプロ−ブ１１の通路１５に流入した海水の等価抵抗値を示し、Ｒｃ＝Ｓ／Ｋｃである。
【００２６】
さらに、第２のコア１８には二次コイルとしての第２のコイルＬ２が巻回されている。この第２のコイルＬ２の一端は回路ＧＮＤにア−スされ、その他端は図７（Ｂ）に示すような二次コイル出力Ｂが出力される。
【００２７】
この第２のコイルＬ２に発生する電圧は前段増幅を行うプリアンプ３４を介して増幅される。このプリアンプ３４の出力は図７（Ｃ）に示すようにプリアンプ出力ＣとしてスイッチＳ２を介してオペアンプ３５とコンデンサＣ１、抵抗Ｒで構成される積分器３６に入力される。このオプアンプ３５の入力と出力との間には、コンデンサＣ１に充電された電圧をリセットするためのスイッチＳ３が接続されている。
【００２８】
上記スイッチＳ２は位相検波するためのスイッチで、図７（Ａ）のオシレ−タ出力Ａの立ち上がりあるいは立ち下がりのいずれかに同期して閉じられるスイッチである。立ち上がりに同期した場合には、“０度”検波となり、立ち下がりに同期した場合には“１８０度”検波となる。このスイッチＳ２の出力は図７（Ｄ）に示すように検波出力Ｄとして出力される。このスイッチＳ２のオン／オフ制御は前述したコントロ−ラ３２からの制御信号ｃにより行われる。
【００２９】
また、前述したスイッチＳ３のオン／オフ制御は、コントロ−ラ３２からの制御信号ｄにより制御される。このスイッチＳ３は図７（Ｊ）に示すように、４０ｍｓｅｃ毎に１回だけオンされる。
【００３０】
そして、この積分器３６の出力電圧ＥはスイッチＳ４、バッファ３７より構成されるサンプリングホ−ルド回路３８に入力されると共に、スイッチＳ５，バッファ３９より構成されるサンプリングホ−ルド回路４０に入力される。
【００３１】
スイッチＳ４とバッファ３７との接続点の導電率出力ＦはコンデンサＣ２を介して回路ＧＮＤにア−スされる。
さらに、スイッチＳ５とバッファ３９との接続点の標準器出力ＧはコンデンサＣ３を介して回路ＧＮＤにア−スされる。
【００３２】
上記スイッチＳ４はコントロ−ラ３２からの制御信号ｅによりオン／オフ制御されるもので、図７（Ｋ）に示すように、図７（Ｊ）のスイッチＳ３が一瞬オンされるリセットパルスＰより２０ｍｓｅｃ経過して、スイッチＳ１がオフからオンに切り替わる直前に一瞬オンされる。このことにより、スイッチＳ１がオフ（開）状態の間に、積分器３６に積分される電圧Ｖｃをバッファ３７に保持させることができる。
【００３３】
また、上記スイッチＳ５はコント−ラ３２からの制御信号ｆによりオン／オフ制御されているもので、図７（Ｌ）に示すように、前述したパルスＰより４０ｍｓｅｃが経過して次のリセットパルスＰが出力される直前に、一瞬オンされる。このことにより、スイッチＳ１がオフ（開）状態からオン（閉）状態に亘って、積分器３６に積分される電圧Ｖｒをバッファ３９に保持させることができる。
【００３４】
上記バッファ３７，３９にそれぞれ保持された電圧Ｖｃ，ＶｒはそれぞれＡ／Ｄ変換器４１，４２を介してデジタルデ−タに変換された後コントロ−ラ３２に入力される。
【００３５】
さらに、このコントロ−ラ３２には算出された電気伝導度デ−タをシリアルデ−タに変換するＰ／Ｓ（パラレル・シリアル）変換回路４３を介して送信回路４４が接続される。この送信回路４４は４０ｍｓｅｃ毎に被検液の電気伝導度デ−タをライン１４を介して測量船Ｓに搭載されたパ−ソナルコンピュ−タにシリアル転送する。
【００３６】
ところで、このコントロ−ラ３２は例えば４ビットのマイクロプロセッサを中心に構成されているもので、基準位相信号ａをもとに制御信号ｂ〜ｆによるスイッチＳ１〜Ｓ５のオン／オフのタイミング制御の他、Ａ／Ｄ変換器４１，４２を介して入力される電圧Ｖｃ，Ｖｒ，基準抵抗Ｒｒから被検液（つまり、通路１５の海水）の電気伝導度を
Ｋｃ＝（Ｓ／Ｒｒ）＊（Ｖｃ／Ｖｒ）として算出している。
【００３７】
次に、上記のように構成された本発明の一実施例の動作について説明する。まず、測量船Ｓが電気伝導度Ｋｃを測定する測量域に到着すると、プロ−ブ１１を図示しないキャニスタから取り出して、コントロ−ラ３２の図示しない電源をオンさせた後、海中に投下する。
【００３８】
海中に投下されたプロ−ブ１１はプロ−ブ１１内部に巻回されたワイヤ１４を解きながら、自重により自然落下していく。ここで、プロ−ブ１１内部には金属の錘り部材２３が内蔵されているため、プロ−ブ１１はコ−ン形状部２１ｂを下側にして自然落下する。
【００３９】
従って、コ−ン形状部２１ｂの通路１５を介して海水が流入し、貫通路１６を介して左右側面に排水される。
通路１５内の第１のコア１７と第２のコア１８との間にある海水の電気伝導度Ｋｃを求めるのが、本発明の測定回路である。
【００４０】
まず、スイッチＳ１は図７（Ｈ）に示すように、２０ｍｓｅｃ毎にオフ状態からオン状態への切り替えを繰り返している。
まず、スイッチＳ１がオフ状態にある時刻ｔ１〜時刻ｔ２までの動作について説明する。スイッチＳ１がオフ状態にあるので、図６の電線３３が閉ル−プを構成していない。
【００４１】
従って、第１のコア１７に巻回されている第１のコイルＬ１には図７（Ａ）に示すような波形の高周波パルス電圧が発振器３１から印加される。
そして、第１のコイルＬ１に印加される電圧が変化するため、第１のコア１７から第２のコア１８に伝達される磁束密度が変化する。これにより、第２のコア１８に巻回されている第２のコイルＬ２に図７（Ｂ）に示すような波形を持つ出力電圧Ｂが発生する。
【００４２】
ここで、出力電圧Ｂは抵抗Ｒｃの電気伝導度Ｋｃに比例して大きくなる。なぜなら、第１のコア１７から第２のコア１８に放射される磁束密度は第１のコア１７と第２のコア１８に介在する媒体、つまり、通路１５に流入した海水の電気伝導度に比例して大きくなるからである。
【００４３】
従って、出力電圧Ｂを測定することにより通路１５に流入した海水の電気伝導度Ｋｃを測定することができる。
以下、図８のタイミングチャ−トをして海水の電気伝導度Ｋｃを計測する原理について説明する。まず、発振器３１の出力Ａが図８（Ａ）に示すようにパルス的に変化すると、第２のコイルＬ２には同図（Ｂ）に示すように出力Ａの立上がり及び立ち下がりに同期した鋸歯状波が発生する。
【００４４】
この鋸歯状波は同図（Ｂ）に示すように、位相が０度で正の鋸歯状波Ｐ１、位相が１８０度で負の鋸歯状波Ｐ２となる。
そして、第２のコイルＬ２の出力Ｂはプリアンプ３４で増幅されて図７（Ｂ）に示すように出力Ｃとなる。
【００４５】
スイッチＳ２はスイッチＳ１が閉状態を保持される時刻ｔ１〜ｔ２までの間は位相０度で検波を行っている。つまり、スイッチＳ２は発振器３１の出力Ａの立上がりに同期して所定時間だけ閉制御される。この結果、積分器３６には図９（Ｃ）に示すような正の鋸歯状波Ｐ１が入力される。
【００４６】
そして、積分器３６はこの鋸歯状波Ｐ１を積分するため、時刻ｔ１〜ｔ２においては時間が経過するに従って、積分器３６の出力は図８（Ｅ）のｄに示すようにリニアに増加する。
【００４７】
そして、時刻ｔ２でスイッチＳ１が閉じられる。従って、第１のコア１７を１巻きして第３のコイルＬ３を構成し、基準抵抗Ｒｒ（電気伝導度はＫｒ）を介してから第２のコア１８を上記第１のコア１７の巻き方向と反対となるように巻いて第４のコイルＬ４を構成した閉ル−プが電線３３により構成される。
【００４８】
従って、この電線３３を第１のコア１７及び第２のコア１８に組み込むことにより、第２のコイルＬ２の出力Ｂは図７（Ｂ）に示すように増加する。
これは基準抵抗Ｒｒの電気伝導度Ｋｒを海水の標準的な電気伝導度Ｋｃより大きくとっているためである。例えば、基準抵抗Ｒｒを１８８Ω以下とし、海水の抵抗を１８８Ω〜無限大とするように場合、電気伝導度はその抵抗の逆数であるので、基準抵抗Ｒｒの電気伝導度Ｋｒは海水の電気伝導度Ｋｃより大きくなる。
【００４９】
今仮に、時刻ｔ２でスイッチＳ１を閉じないで、開いた状態を時刻ｔ１から４０ｍｓｅｃである時刻ｔ３まで保持した場合には、積分器３６には時刻ｔ２以降は図８（Ｄ）に示す負の鋸歯状波Ｐ２を積分することになるので、時刻ｔ２で電圧Ｖｃを出力していた積分器３６の出力は時刻の経過とともに破線ｅに示すように減少し、時刻ｔ３では積分器３６の出力は「０」Ｖとなる。これは、時刻ｔ２で位相検波を１８０度位相の検波に切り替え、しかも時刻ｔ１〜ｔ２までの時間と時刻ｔ２〜ｔ３までの時間が等しいからである。
【００５０】
しかし、本願発明では、時刻ｔ２で１８０度位相検波に切り替えると共に、スイッチＳ１を閉じて、電線３３を組み込むようにしている。従って、電線３３の接続されている基準抵抗Ｒｒの電気伝導度Ｋｒは海水の電気伝導度Ｋｃより大きく、しかも第３のコイルＬ３と第４のコイルＬ４の巻き方向が逆であるため、第２のコア１８の第２のコイルＬ２に誘起される電圧を増方向に変化させている。
【００５１】
従って、時刻ｔ２から積分器３６に積分される電圧は直線ｆに示すように増加する。この間に、時刻ｔ２で積分器３６に積分されていた電圧Ｖｃは図８（Ｄ）に示す負の鋸歯状波Ｐ２を積分していく。そして、前述したように、時刻ｔ１〜ｔ２間の時間と、時刻ｔ２〜ｔ３までの時間とは等しいため、時刻ｔ１〜ｔ３までに積分器３６に入力される正の鋸歯状波Ｐ１の数と負の鋸歯状波Ｐ２は等しくなる。従って、時刻ｔ２にすでに積分器３６に積分されていた電圧Ｖｃは時刻ｔ３になると相殺されて「０」Ｖとなっている。
【００５２】
従って、時刻ｔ３において、積分器３６に積分されている電圧Ｖｒは電圧Ｖｃには依存しない電圧となる。言い換えると、時刻ｔ３で積分器３６に積分される電圧Ｖｒは海水の電気伝導度Ｋｃに全く影響されない基準抵抗Ｒｒの電気伝導度Ｋｒのみに比例する一定の電圧となる。前述したように、基準抵抗Ｒｒとして温度補償する必要の全くない抵抗を使用しているため、この電圧Ｖｒは時刻ｔ２〜ｔ３までの時間と基準抵抗Ｒｒの電気伝導度Ｋｒにより一義的に決定される。
【００５３】
ところで、時刻ｔ１〜ｔ２においては第１のコア１７と第２のコア１８との間は、通路１５に導入された海水の電気伝導度Ｋｃにより電気的に結合されているため、第２のコア１８のＬ２に発生する電圧Ｂはその電気伝導度Ｋｃに比例した電圧となる。従って、時刻ｔ１〜ｔ２までに電圧Ｂを積分したものである時刻ｔ２における電圧Ｖｃは電気伝導度Ｋｃに比例する。
【００５４】
また、時刻ｔ２〜時刻ｔ３の間では、第１のコア１７と第２のコア１８との間は、通路１５に導入された海水の電気伝導度Ｋｃ及び基準抵抗Ｒｒの電気伝導度Ｋｒにより電気的に結合されている。
【００５５】
しかし、時刻ｔ２にすでに積分器３６に積分されていた電圧Ｖｃは時刻ｔ３になると相殺されて「０」Ｖとなっているため、時刻ｔ３で積分器３６に積分されている電圧Ｖｒは基準抵抗Ｒｒの電気伝導度Ｋｒに比例していると考えることができる。
【００５６】
つまり、Ｖｃ：Ｖｒ＝Ｋｃ：Ｋｒ …（１）
となる。但し、Ｋｒ＝Ｓ／Ｒｒであるから（１）式を変形すると、
Ｋｃ＝Ｋｒ＊Ｖｃ／Ｖｒ＝（Ｓ／Ｒｒ）・（Ｖｃ／Ｖｒ） …（２）
となる。
【００５７】
ところで、仮に発振器３１の出力電圧Ａ、第１のコア１７及び第２のコア１８の電磁変化率、アンプ３４の増幅率、積分器３６のコンデンサＣ１の容量が変化すると、電圧Ｖｃはその影響を受けて僅かに変化する。しかし、電圧Ｖｒを計測する時刻ｔ１〜ｔ２までの前半部分の時間と、電圧Ｖｃを計測する時刻ｔ２〜ｔ３までの時間が等しいので、電圧Ｖｒも前述した影響を受けるため、第（２）式の『Ｖｃ／Ｖｒ』項の存在により、電圧Ｖｃと電圧Ｖｒの前述した影響を相殺することができる。
【００５８】
従って、第（２）式による算出された海水の電気伝導度Ｋｃは発振器３１の出力電圧Ａ、第１のコア１７及び第２のコア１８の電磁変化率、アンプ３４の増幅率、積分器３６のコンデンサＣ１の容量の変化に全く影響を受けることはない。
【００５９】
さらに、Ｋｒは温度補償をする必要がない基準抵抗Ｒｒの電気伝導度であるので、第（２）式で算出された海水の電気伝導度Ｋｃは周囲の温度に影響されず、しかも発振器３１の出力電圧Ａ、第１のコア１７及び第２のコア１８の電磁変化率、アンプ３４の増幅率、積分器３６のコンデンサＣ１の容量が変化したとしてもその影響を全く受けることはない。
【００６０】
また、時刻ｔ２において積分器３６に積分された電圧Ｖｃはサンプリングホ−ルド回路３８に保持され、時刻ｔ３に積分器３６に積分された電圧Ｖｒはサンプリングホ−ルド回路４０に保持される。
【００６１】
そして、これら電圧Ｖｃ及びＶｒはそれぞれＡ／Ｄ変換器４１，４２を介してデジタルデ−タに変換されてコントロ−ラ３２に取り込まれる。
そして、コントロ−ラ３２内で『Ｋｃ＝（Ｓ／Ｒｒ）＊（Ｖｃ／Ｖｒ）』としてその時点で通路１５にある海水の電気伝導度Ｋｃを算出するようにしている。
【００６２】
つまり、コントロ−ラ３２では時刻ｔ１〜ｔ３が経過する毎、つまり４０ｍｓｅｃ毎に電気伝導度Ｋｃを算出している。
このようにして算出された電気伝導度Ｋｃのデ−タはＰ／Ｓ変換器４３でシリアルデ−タに変換されて後、送信回路４４からワイヤ１４を介して測量船Ｓのパ−ソナルコンピュ−タに送信される。
【００６３】
このような電気伝導度Ｋｃのデ−タの送信はプロ−ブ１１が海中を自然落下して、最終的にワイヤ１４が延び切って、ワイヤ１４がプロ−ブ１１の重さで切断されるまで行われる。
【００６４】
そして、４０ｍｓｅｃ毎の電気伝導度Ｋｃデ−タを受信した測量船Ｓのパ−ソナルコンピュ−タは自然落下によるプロ−ブ１１の水深を１／２ｇｔ^２から算出するようにし、プロ−ブ１１を投下した時刻から４０ｍｓｅｃ毎の水深に対する電気伝導度Ｋｃを測定するようにしている。
【００６５】
以上のべたように、電磁誘導現象を利用して海水の電気伝導度を測定するようにしたので、第１及び第２のコア１７，１８をエポキシ樹脂で封入しておいても測定上何ら影響を及ぼすことはない。
【００６６】
さらに、海水に接触する部分は熱膨脹率の極めて少ない硼硅酸ガラス２２とエポキシ樹脂２０であり、いずれも電気化学的に安定な素材であるので、海水中で長期間使用しても電蝕その他の恐れは全くない。
【００６７】
また、通路１５の内周面には硼硅酸ガラス２２を装着させることにより、水圧や水温が変化してもの通路１５の内径を一定に保つことができる。このことにより、測定した電気伝導度の確度を向上させることができる。
【００６８】
また、従来用いられていた電極式の電気伝導度の測定装置では、電極が海水になじむまでは、電気伝導度の測定誤差が発生していたが、本願のものでは、第１及び第２のコイル１７，１８は海水とは非接触であるため、従来のなじみによる測定誤差の発生をなくすことができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、被検液の電気伝導度を測定を温度補償をすることがなく、電極式のような電極面のなじみによる測定の立ち遅れを防止し、精度良い電気伝導度を測定することができる電気伝導度測定回路及び電気伝導度測定用プロ−ブを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係わるプロ−ブの断面図。
【図２】同プロ−ブの要部を示す断面図。
【図３】同プロ−ブの外観を示す斜視図。
【図４】同プロ−ブを投下して電気伝導度を測定する方法を説明するための図。
【図５】プロ−ブの先端部に設けられた第１及び第２のコアを示す図。
【図６】同ブロ−ブに搭載された電気伝導度測定回路を示す図。
【図７】動作を説明するためのタイミングチャ−ト。
【図８】同タイミングチャ−トの要部を示す図。
【符号の説明】
１１…プロ−ブ、１５…通路、２１ｃ…硼硅酸ガラス、１７…第１のコア、１８…第２のコア、３１…発振器、３２…コントロ−ラ、３３…電線、３６…積分器、３８，４０…サンプリングホ−ルド回路、３７，３９…バッファ。

Claims

電気伝導度を測定する被検出液体に磁束回路が閉ル−プを構成するように配設された第１及び第２のコアと、
上記第１のコアに巻かれた第１のコイルにパルス電圧を供給する発振器と、
上記第２のコアに巻かれた第２のコイルに誘起される電圧を位相検波する位相検波回路と、
上記第１のコア及び第２のコアに互いに逆方向に巻かれた第３及び第４のコイルを備え、この第３及び第４のコイル、基準抵抗Ｒｒ、スイッチ手段により構成される閉回路と、
上記位相検波回路の出力を積分する積分回路と、
この積分回路の出力信号をそれぞれサンプルホ−ルドする第１及び第２のサイプルホ−ルド回路と、
上記スイッチ手段を所定周期でオフからオンに切り替え動作させ、このスイッチ手段のオフ期間に上記第２のコイルに誘起される電圧を、上記パルス電圧の立ち下がりに同期した位相で検波し、その電圧を上記積分回路で積分し、このオフ期間が終了するまでに上記積分器に積分された電圧をＶｃとして上記第１のサンプルホ−ルド回路に保持させ、上記スイッチ手段のオン期間に上記第２のコイルに上記第２のコイルに誘起される電圧を、上記パルス電圧の立ち下がりに同期した位相検波し、その電圧を上記オフ期間から累積して上記積分回路で積分し、このオン期間が終了するまでに上記積分器に積分された電圧をＶｒとして上記第２のサンプルホ−ルド回路に保持させ、上記被検出液体の電気伝導度Ｋｃを
Ｋｃ＝（Ｓ／Ｒｒ）・（Ｖｃ／Ｖｒ）
（ただし、Ｓはセルの形状で決まるセル定数とする）
として算出する制御手段とを具備したことを特徴とする電気伝導度測定回路。