JPH02170040A - 電導度測定方法およびその測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は被測定溶液に浸漬された一対の電極に交流電圧
を印加してその間に流れる電流により溶液の電導度を測
定する方法および測定装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、電導度を測定して液体成分、例えば水分の検知な
どに応用することが知られており、かかる場合、被測定
溶液に浸漬された一対の電極間に一定の交流電圧を印加
して電極間電流を測定することにより行なわれているの
が通常である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、例えば無水弗酸などに含まれる水分の規
格は２０ｐｐｍ以下などと次第に厳しくなってきており
、従って電導針の測定範囲が従来に比べ格段に広範囲の
ものが要求されるに到っており従来の定電圧方式では、
このような微量成分の検知は勿論、広範囲に測定するこ
とも困難であった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、微量な
液体成分の検知を可能にするとともに測定範囲をも広げ
た電導度測定方法およびその測定装置を提供することを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、被測定溶液中に浸漬した一対の電極間に交流
電圧を印加して電極間に流れる電流によって前記溶液の
電導度を測定する方法において、電極間で消費される電
力が一定になるように、前記一対の電極間に印加される
交流電圧を制御することを特徴とするもので、具体的な
測定装置は、被測定溶液に浸漬される一対の電極間に交
流電圧を印加する電圧制御回路と、電極間に流れる電流
を測定する電流検出回路と、該電流検出回路の信号を対
数に変換する対数変換回路と、電極間で消費れれる電力
を演算する電力演算回路と、該演算回路の出力と基準電
力を比較してその差に応した信号を電圧制御回路に出力
する比較回路とを具備せしめたことを特徴とするもので
ある。

〔作用〕

無水弗酸中の水分を検知する電導度測定を例にとって説
明する。

一対の電極を無水弗酸中に浸漬してその間の抵抗をＲ（
Ω）とすると、弗酸中の電導度Ｋ（μＳ／　ｃｍ　）は
に−一×Ｃ（Ｃ：セル定数）となり、水分量は電導度に
比例するので電導度Ｋを測定すればよい。すなわち１．
５μＳ／ｃｍがＯ，ｌｐｐｍ、　１５００μｓ／ｃｒｒ
ｌが１１０００ｐｐに相当する。

ここで検出電流すなわち電極間電流ｉは通常数ｍＡ〜数
ｍＡ／１００であり、前記のセル定数は０．３〜０．５
とすればよいので電導度１．５μＳ／ｃｍのとき抵抗Ｒ
＝２００にΩ、電極間電流ｉ　＝０．０５ｍＡ、電導度
１５００μｓ／ｃｍのとき抵抗Ｒ＝２０Ω、電極間電流
ｉ＝５ｍＡとなるように設定すると電極間で消費される
電力（以下、電極間電力と略称する）Ｐ（ｍＷ）はＰ＝
ｉ２Ｒであるのでいずれも０．５ｍＷと一定となる。こ
の関係を一対の電極間に印加される交流電圧（以下、電
極間電圧と略称）Ｅと電極間電力Ｐとの関係で示すと第
２図のようになり、電導度かに＝１．５μＳ／ｃｍのと
きにはＥ＝１０Ｖ、に＝１５０μｓ／印のときＥ＝１■
、Ｋ　＝　１５０００　ｐ　Ｓ　／ｃｍのときＥ＝０．
ＩＶと電導度Ｋに反比例した電圧を印加することにより
電弓 ｐｐｍまで、１０進４桁の非常に広範囲に測定すること
ができる。

これに対して従来の定電圧法で例えば０．　ｌｐｐｍの
水分濃度（電導度１．５μＳ／ｃｍ）を測定しようとす
ると定電圧を１０　Ｖ　（ｉ　＝０．０５ｍ　Ａ　）と
する必要があり、そうすると水分濃度１０００　ｐｐｍ
　（電導度１５０００μＳ／ｃｍ）において電極間電流
ｉはｉ＝−の関係から電導度に比例するので５００ｍＡ
となり分極効果が高く、発熱量（Ｐ　＝　５　Ｗ）も大
きくなるので、誤差が大きくなり、電極にも悪影響を与
えるばかりか、０．０５ｍ　Ａ　〜５００　ｍ　Ａの電
流、すなわち１０進４桁（５００１０，０５＝１０’）
をルンジで測定する必要があり、実質的に不可能である
。

電極間電流ｉを低くするために定電圧を低くすると電導
度が小さいところでは電極間電流ｉが大幅に小さくなっ
てしまい検出が困難となり誤差が増大するとともにやは
り、１０進４桁の電流を測定する必要があり実質的に不
可能である。

また、本発明の方法によると、Ｋ−一・１２となり、Ｐ
が一定であるのでに＝Ａｉ２（Ａ：定数）、すなわち１
ｏｇＫ　ｏｃ２１ｏｇ　ｉとなり、対数目盛で表示する
ことかできる。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら、本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の好適な実施例を示す回路構成図、第２
図は本発明の詳細な説明するための電極間電圧Ｅ（Ｖ）
と電極間電流ｉ（ｍＡ）の関係を示す図、第３図は本発
明の電導度測定装置における目盛板を示す。

第１図に示すように本発明の電導度測定装置は一対の電
極１に交流電圧を印加する電圧調整機能を有する電圧制
御回路２と、電極１間に流れる電流を測定する電流検出
回路３と、この電流検出回路の出力信号を対数に変換す
る対数変換回路４と、電極間電圧Ｅ（Ｖ）と電極間電流
ｉ（ｍＡ）に基づき電極間で消費される電力Ｐ（ｍＷ）
（−Ｅｉ）を演算する電力演算回路５と、基準電力Ｐｏ
（ｍＷ）を設定する基準電力設定回路６と電極間電力Ｐ
と基準電力Ｐｏを比較してその差に応じた信号Ｂ　（Ｐ
　−Ｐｏ）（Ｂ　：定数）を電圧制御回路２に出力する
比較回路７を少なくとも具備し、その他図示しない各種
計器に接続するための電流変換回路８など設けることが
できる。

このような構成の電導度測定装置を前述のように無水弗
酸中の水分濃度を測定する場合に適用するには、電極間
電力を０．５ｍＷと一定になるように電導度Ｋ　１．５
μＳ／ｃｍ〜１５０００μＳ／ｃｍに応じて電極間電圧
ＥをＩＯＶ〜０．１■の範囲で変え、そのときの電極間
電流ｉ　（０，０５ｍ　Ａ〜５ｍＡ）から第３図に示す
ような目盛板により電導度にとともに０．ｌｐｐｍから
１１０００ｐｐまでの水分濃度を検出することができる
もので、また、精度も０．ｌｐｐｍ〜５００ｐｐｍの範
囲で±２％以内で高精度であり、５００ｐｐｍ〜１１０
００ｐｐの範囲内でも±４％以内の精度で充分実用に供
しうろことを確認した。

以上、好適な実施例により説明したが、本発明はこれに
限定されることなく、種々の応用が可能なものである。

被測定溶液についてい、弗酸以外にも、土壌中の水質測
定など特に広範囲の測定範囲が要求される場合に好適で
あるが、測定範囲が狭い場合であっても応用できること
は言うまでもない。

電圧制御回路について、一対の電極に印加する波形は方
形波等の交流電圧でもよいが、正弦波形の交流電圧が誤
差の要因となる直流のドリフト分が少なく好ましい。ま
た、電圧を制御する方法は発振回路の振幅を変える方法
、電圧降下方式において抵抗を変える方法、ＳＣＲ（シ
リコン制御整流素子）の点弧角を制御する方法などが使
用可能である。

各種の回路について、特に電力演算回路にっいては温度
による特性の変化を補償するための温度補償回路を付属
させるとさらに好ましい。

〔発明の効果〕

本発明は一対の電極間で消費される電力が一定になるよ
うに電極間電圧を制御して印加するので単一レンジで１
０進４桁の広範囲の測定、微小型導度の測定を可能にす
るばかりが、発熱量も一定であるので、発熱による電極
等への悪影響を除去するとともに表示も広範囲の測定範
囲を対数目盛で行なうことができるなど著効を奏するも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適な実施例を示す回路構成図、第２
図は本発明の詳細な説明するための電極間電圧Ｅ（Ｖ）
と電極間電流ｉ（ｍＡ）の関係を示す図、第３図は本発
明の電導度測定装置における目盛板を示す。 電力演算回路　６ 比較回路 基準電力設定回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測定溶液中に浸漬した一対の電極間に交流電圧
   を印加して電極間に流れる電流によって前記溶液の電導
   度を測定する方法において、電極間で消費される電力が
   一定になるように、前記一対の電極間に印加される交流
   電圧を制御することを特徴とする電導度測定方法。
2. （２）被測定溶液に浸漬される一対の電極間に交流電圧
   を印加する電圧制御回路と、電極間に流れる電流を測定
   する電流検出回路と、該電流検出回路の出力信号を対数
   に変換する対数変換回路と、電極間で消費される電力を
   演算する電力演算回路と、該演算回路の出力と基準電力
   を比較してその差に応じた信号を電圧制御回路に出力す
   る比較回路とを具備せしめたことを特徴とする電導度測
   定装置。