JPH0352019B2 - - Google Patents
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- JPH0352019B2 JPH0352019B2 JP17988584A JP17988584A JPH0352019B2 JP H0352019 B2 JPH0352019 B2 JP H0352019B2 JP 17988584 A JP17988584 A JP 17988584A JP 17988584 A JP17988584 A JP 17988584A JP H0352019 B2 JPH0352019 B2 JP H0352019B2
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- Japan
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- corrosion
- metal
- measurement system
- voltage
- electrode
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
- G01N17/02—Electrochemical measuring systems for weathering, corrosion or corrosion-protection measurement
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Ecology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、デジタル・フーリエ積分法による
金属の腐食測定装置に関する。
金属の腐食測定装置に関する。
周知のように、多くの金属は、その金属の置か
れた環境に応じた速度で腐食し、その進行にとも
なつて消耗する。このため、金属で作られた製品
は、経時的に性能が低下し、そのままにしておく
と、ついには使用不能となつてしまうものであ
る。そこで、金属の腐食速度を容易にしかも迅速
かつ正確に測定する技術の開発が強く要望される
ことになる。
れた環境に応じた速度で腐食し、その進行にとも
なつて消耗する。このため、金属で作られた製品
は、経時的に性能が低下し、そのままにしておく
と、ついには使用不能となつてしまうものであ
る。そこで、金属の腐食速度を容易にしかも迅速
かつ正確に測定する技術の開発が強く要望される
ことになる。
一般に、金属の腐食速度を電気化学的に測定す
る手段としては、従来より直流法と交流法とが用
いられている。このうち、直流法は、測定対象と
なる金属が電気分解されるため、実際の腐食速度
を求めることが困難であるとともに、工業技術と
して採用するにあたつても、設置、保守及び測定
の連続性等に難点があるものである。
る手段としては、従来より直流法と交流法とが用
いられている。このうち、直流法は、測定対象と
なる金属が電気分解されるため、実際の腐食速度
を求めることが困難であるとともに、工業技術と
して採用するにあたつても、設置、保守及び測定
の連続性等に難点があるものである。
一方、交流法は、その代表的なものとして交流
インピーダンス法があり、これは例えば「新版電
気化学便覧、電気化学協会編、昭和39年12月25日
丸善発行、21・２・２；交流試験法の欄」及び
「電気化学、吉沢四郎編、昭和49年10月25日共
立出版発行、４・２・Ｄ；交流重畳下での電極反
応の解析の欄」等に示されるように広く使用され
ており、金属の交流インピーダンスを腐食溶液−
金属系の電気的等価回路により解釈する試みがな
されている。
インピーダンス法があり、これは例えば「新版電
気化学便覧、電気化学協会編、昭和39年12月25日
丸善発行、21・２・２；交流試験法の欄」及び
「電気化学、吉沢四郎編、昭和49年10月25日共
立出版発行、４・２・Ｄ；交流重畳下での電極反
応の解析の欄」等に示されるように広く使用され
ており、金属の交流インピーダンスを腐食溶液−
金属系の電気的等価回路により解釈する試みがな
されている。
すなわち、第１図は、腐食溶液中における金属
腐食系の電気的等価回路を示すものである。そし
て、図中（Rsol）は、腐食溶液の電気抵抗（以
下溶液抵抗という）であり、（Rcor）は金属の腐
食反応速度に関係する腐食抵抗である。また、金
属と溶液との界面では電荷が分離し、これが静電
容量と等価であるため、電気二重層容量と称され
ており、これを（Cdl）で表わしている。
腐食系の電気的等価回路を示すものである。そし
て、図中（Rsol）は、腐食溶液の電気抵抗（以
下溶液抵抗という）であり、（Rcor）は金属の腐
食反応速度に関係する腐食抵抗である。また、金
属と溶液との界面では電荷が分離し、これが静電
容量と等価であるため、電気二重層容量と称され
ており、これを（Cdl）で表わしている。
そして、金属の腐食速度（金属の腐食による溶
解速度）（Vcor）は、 Vcor＝Ｋ／Rcor （Ｋ：定数） で求めることができる。なお、定数（Ｋ）は、理
論的または実験的に求めることが可能なものであ
る。
解速度）（Vcor）は、 Vcor＝Ｋ／Rcor （Ｋ：定数） で求めることができる。なお、定数（Ｋ）は、理
論的または実験的に求めることが可能なものであ
る。
ところで、従来の交流インピーダンス法による
金属の腐食測定は、腐食速度を測定しようとする
金属とこの金属に対向設置される電極（例えば白
金等で構成される）とを腐食溶液（電界質溶液）
中に浸漬して腐食測定系を構成し、該金属と電極
との間に、高い周波数（例えば10［ｋHz］程度）
の交流電圧と低い周波数（例えば10［ｍHz］程度
で５〜10［ｍＶ］）の交流電圧をそれぞれ印加す
る。すると、第１図に示した等価回路のインピー
ダンスの周波数特性は、第２図に実線で示すよう
になる。このため、上記腐食測定系を流れる電流
を電圧に変換し、上記交流電圧の各周波数での高
い周波数及び低い周波数の平坦部のインピーダン
スを求めることにより、高い周波数の交流電圧印
加時に溶液抵抗（Rsol）、低い周波数の交流電圧
印加時に溶液抵抗（Rsol）と腐食抵抗（Rcor）
との和（Rsol＋Rcor）が、それぞれ測定できる
ものとして、両者の差から腐食抵抗（Rcor）を
求めるようにしている。
金属の腐食測定は、腐食速度を測定しようとする
金属とこの金属に対向設置される電極（例えば白
金等で構成される）とを腐食溶液（電界質溶液）
中に浸漬して腐食測定系を構成し、該金属と電極
との間に、高い周波数（例えば10［ｋHz］程度）
の交流電圧と低い周波数（例えば10［ｍHz］程度
で５〜10［ｍＶ］）の交流電圧をそれぞれ印加す
る。すると、第１図に示した等価回路のインピー
ダンスの周波数特性は、第２図に実線で示すよう
になる。このため、上記腐食測定系を流れる電流
を電圧に変換し、上記交流電圧の各周波数での高
い周波数及び低い周波数の平坦部のインピーダン
スを求めることにより、高い周波数の交流電圧印
加時に溶液抵抗（Rsol）、低い周波数の交流電圧
印加時に溶液抵抗（Rsol）と腐食抵抗（Rcor）
との和（Rsol＋Rcor）が、それぞれ測定できる
ものとして、両者の差から腐食抵抗（Rcor）を
求めるようにしている。
しかしながら、上記のような従来の腐食測定手
段は、次のような問題を有している。すなわち、
通常、腐食している金属の電気二重層容量
（Cdl）は例えば数10［μF／cm2］とかなり大きい場
合が多く、このため、電気二重層の増加ととも
に、第２図に示したインピーダンスの周波数特性
が図中点線で示す方にずれることになる。したが
つて、10［ｋHz］程度の高い周波数の交流電圧印
加時に求められる溶液抵抗（Rsol）の値は正確
なものとみなすことができるが、10［ｍHz］程度
の低い周波数の交流電圧印加時に求められたイン
ピーダンス値は、溶液抵抗（Rsol）と、腐食抵
抗（Rcor）との和（Rsol＋Rcor）とみなすこと
ができず、腐食抵抗（Rcor）の測定が困難にな
るものである。
段は、次のような問題を有している。すなわち、
通常、腐食している金属の電気二重層容量
（Cdl）は例えば数10［μF／cm2］とかなり大きい場
合が多く、このため、電気二重層の増加ととも
に、第２図に示したインピーダンスの周波数特性
が図中点線で示す方にずれることになる。したが
つて、10［ｋHz］程度の高い周波数の交流電圧印
加時に求められる溶液抵抗（Rsol）の値は正確
なものとみなすことができるが、10［ｍHz］程度
の低い周波数の交流電圧印加時に求められたイン
ピーダンス値は、溶液抵抗（Rsol）と、腐食抵
抗（Rcor）との和（Rsol＋Rcor）とみなすこと
ができず、腐食抵抗（Rcor）の測定が困難にな
るものである。
また、10［ｋHz］の高い周波数での計測時間は、
１周期当り1/10000秒程度なのに対して、低い周
波数を仮りに10［ｍHz］とした交流電圧で測定で
きたとしても、１周期当りの計測時間は100秒程
度となり、計測誤差を小さくするために交流電圧
の５周期分程度の測定が必要であるとすれば、１
回の測定に５分以上の時間を要することになる。
特に、１［ｍHz］の交流電圧印加時には、約50分
以上の時間が必要となる。すなわち、計測時間
は、低い計測周波数に左右されることがわかる。
１周期当り1/10000秒程度なのに対して、低い周
波数を仮りに10［ｍHz］とした交流電圧で測定で
きたとしても、１周期当りの計測時間は100秒程
度となり、計測誤差を小さくするために交流電圧
の５周期分程度の測定が必要であるとすれば、１
回の測定に５分以上の時間を要することになる。
特に、１［ｍHz］の交流電圧印加時には、約50分
以上の時間が必要となる。すなわち、計測時間
は、低い計測周波数に左右されることがわかる。
さらに、金属腐食系の変化が激しい場合には、
十分な測定精度を得ることができず、また、10
［ｍHz］以下の周波数で５〜10［ｍＶ］の正弦波交
流電圧を発生する発振器として、簡易な構成で安
価なものがないという問題も生じている。その
上、金属の状態によつては、金属と電極との間に
印加する交流電圧レベルよりも大きな電位差（例
えば0.1〜数［Ｖ］）が発生してしまい、測定不能
になることもある。
十分な測定精度を得ることができず、また、10
［ｍHz］以下の周波数で５〜10［ｍＶ］の正弦波交
流電圧を発生する発振器として、簡易な構成で安
価なものがないという問題も生じている。その
上、金属の状態によつては、金属と電極との間に
印加する交流電圧レベルよりも大きな電位差（例
えば0.1〜数［Ｖ］）が発生してしまい、測定不能
になることもある。
この発明は上記事情を考慮してなされたもの
で、腐食抵抗を迅速かつ正確に測定することがで
き、ひいては腐食速度を容易に測定し得るように
するとともに、従来測定することができなかつた
電気二重層容量をも測定し得る極めて良好なデジ
タル・フーリエ積分法による金属の腐食測定装置
を提供することを目的とする。
で、腐食抵抗を迅速かつ正確に測定することがで
き、ひいては腐食速度を容易に測定し得るように
するとともに、従来測定することができなかつた
電気二重層容量をも測定し得る極めて良好なデジ
タル・フーリエ積分法による金属の腐食測定装置
を提供することを目的とする。
以下、この発明の一実施例を説明するに先立
ち、この発明で用いられるデジタル・フーリエ積
分法と、その金属腐食系への適用とについて、原
理的に説明することにする。まず、デジタル・フ
ーリエ積分法について説明する。すなわち、前記
金属と電極との間に角周波数（ω0）の交流電圧 E0cosω0t（E0：定数、ｔ：時間） を印加すると、前記金属腐食系を流れる電流i0(t)
は、 i0(t)＝Acosω0t＋jBsinω0t（Ａ、Ｂ：定数） と表わすことができる。
ち、この発明で用いられるデジタル・フーリエ積
分法と、その金属腐食系への適用とについて、原
理的に説明することにする。まず、デジタル・フ
ーリエ積分法について説明する。すなわち、前記
金属と電極との間に角周波数（ω0）の交流電圧 E0cosω0t（E0：定数、ｔ：時間） を印加すると、前記金属腐食系を流れる電流i0(t)
は、 i0(t)＝Acosω0t＋jBsinω0t（Ａ、Ｂ：定数） と表わすことができる。
ここで、三角関数の直交性から、次式が成立す
る。
る。
２／nT∫nT pi0(t)・cosωt・dt＝ｏ（ω＝mω0、
ｍ≠１） Ａ（ω＝ω0） …(1) ２／nT∫nT pi0(t)・sinωt・dt＝ｏ（ω＝mω0、
ｍ≠１） jB（ω＝ω0） …(2) 但し、ｍ、ｎは整数、Ｔは周期（＝2π／ω）
である。
ｍ≠１） Ａ（ω＝ω0） …(1) ２／nT∫nT pi0(t)・sinωt・dt＝ｏ（ω＝mω0、
ｍ≠１） jB（ω＝ω0） …(2) 但し、ｍ、ｎは整数、Ｔは周期（＝2π／ω）
である。
そして、上記(1)、(2)式から、ω＝ω0に選べば、
与えられた周波数成分における電流の実数部Re
［i0（ω0）］と、虚数部Im［i0（（ω0）］とが求めら
れ
る。
与えられた周波数成分における電流の実数部Re
［i0（ω0）］と、虚数部Im［i0（（ω0）］とが求めら
れ
る。
すなわち、
Re［i0（ω0）］＝２／nT∫nT pi0(t)・cosω0t・dt…(3
) Im［i0（ω0）］＝２／jnT∫nT pi0(t)・sinω0t・dt…(
4) となる。ここで、上記(3)、(4)式から、金属腐食系
を流れる電流に上記角周波数（ω0）と異なる角
周波数（ω′）を有する雑信号成分が含まれても、
測定には影響されないことがわかる。そして、上
記(3)、(4)式から、電流の絶対値（I0）と、該電流
と電圧との位相差（θ）を求めると、次式のよう
になる。
) Im［i0（ω0）］＝２／jnT∫nT pi0(t)・sinω0t・dt…(
4) となる。ここで、上記(3)、(4)式から、金属腐食系
を流れる電流に上記角周波数（ω0）と異なる角
周波数（ω′）を有する雑信号成分が含まれても、
測定には影響されないことがわかる。そして、上
記(3)、(4)式から、電流の絶対値（I0）と、該電流
と電圧との位相差（θ）を求めると、次式のよう
になる。
I0＝√2［0（0）］＋2［0（0）］
θ＝tan-1｛Im［i0（ω0）］／Re［i0（ω0）］｝
ここで、金属腐食系のインピーダンス絶対値｜
Ｚ（ω0）｜は、上記定数（E0）と電流の絶対値
（I0）との比から算出することができる。そして、
実際のデジタル・フーリエ積分による演算では、
上記電流i0(t)が（Δt）時間間隔で測定されるた
め、上記(3)、(4)式は、 Re［i0（ω0）］＝２／nTnT／Δt 〓K=0 i0（tK）・cos（ω0・Ｋ・Δt）・Δt …(5) Im［i0（ω0）］＝２／jnTnT／Δt 〓K=0 i0（tK）・sin（ω0・Ｋ・Δt）・Δt …(6) となる。
Ｚ（ω0）｜は、上記定数（E0）と電流の絶対値
（I0）との比から算出することができる。そして、
実際のデジタル・フーリエ積分による演算では、
上記電流i0(t)が（Δt）時間間隔で測定されるた
め、上記(3)、(4)式は、 Re［i0（ω0）］＝２／nTnT／Δt 〓K=0 i0（tK）・cos（ω0・Ｋ・Δt）・Δt …(5) Im［i0（ω0）］＝２／jnTnT／Δt 〓K=0 i0（tK）・sin（ω0・Ｋ・Δt）・Δt …(6) となる。
次に、上述したデジタル・フーリエ積分の金属
腐食系への適用について説明する。すなわち、先
に述べたように、腐食溶液中における金属腐食系
の電気的等価回路は、第１図に示される。この等
価回路のインピーダンス(Z)は、 Ｚ＝Rsol＋Rcor／１＋jω・Cdl・Rcor …(7) で表わされる。このため、角周波数（ω）が十分
高くかつ電気二重層容量（Cdl）が十分に大きい
場合には、上記(7)式右辺第２項が無視できること
になり、結局、 Ｚ≒Rsol とみなすことができる。したがつて、前述したよ
うに例えば10［ｋHz］程度の高い周波数の交流電
圧印加時に、溶液抵抗（Rsol）が測定できるこ
とになる。
腐食系への適用について説明する。すなわち、先
に述べたように、腐食溶液中における金属腐食系
の電気的等価回路は、第１図に示される。この等
価回路のインピーダンス(Z)は、 Ｚ＝Rsol＋Rcor／１＋jω・Cdl・Rcor …(7) で表わされる。このため、角周波数（ω）が十分
高くかつ電気二重層容量（Cdl）が十分に大きい
場合には、上記(7)式右辺第２項が無視できること
になり、結局、 Ｚ≒Rsol とみなすことができる。したがつて、前述したよ
うに例えば10［ｋHz］程度の高い周波数の交流電
圧印加時に、溶液抵抗（Rsol）が測定できるこ
とになる。
一方、低い周波数の交流電圧印加時に、
Ｚ＝Rsol＋Rcor
とみなすためには、上記(7)式より、
１＋jω・Cdl・Rcor≒１
となる必要がある。このためには、
ω・Cdl・Rcor≪１
つまり、実際上（ω・Cdl・Rcor）が0.1以下
程度になるように交流電圧の周波数を選定する必
要があるものである。そして、実際上は、電気二
重層容量（Cdl）及び腐食抵抗（Rcor）の値を考
えると、交流電圧の周波数が10［ｍHz］程度では、
上記条件を満足させることが困難な場合が多いも
のである。
程度になるように交流電圧の周波数を選定する必
要があるものである。そして、実際上は、電気二
重層容量（Cdl）及び腐食抵抗（Rcor）の値を考
えると、交流電圧の周波数が10［ｍHz］程度では、
上記条件を満足させることが困難な場合が多いも
のである。
ところが、デジタル・フーリエ積分法を用いる
ことにより、電気二重層容量（Cdl）及び腐食抵
抗（Rcor）が、次のように算出される。まず、
上記(7)式の実数部Re［Ｚ］及び虚数部Im［Ｚ］
は、それぞれ、 Re［Ｚ］＝Rsol＋Rcor／１＋ω2・Cdl2・Rcor2 …(8) Im［Ｚ］＝ω・Cdl・Rcor2／１＋ω2・Cdl2・Rcor2…
(9) となる。そして、この(8)、(9)式の左辺Re［Ｚ］及
びIm［Ｚ］は、前述したデジタル・フーリエ積分
の(5)、(6)式から演算によつて求めることができ
る。また、溶液抵抗（Rsol）は先に述べたよう
に別途算出され、角周波数（ω）も既知の値であ
る。このため、上記(8)、(9)式は、腐食抵抗
（Rcor）と電気二重層容量（Cdl）を根とする２
元方程式となり、両者の値（Rcor）、（Cdl）を演
算によつて正確に求めることができるものであ
る。
ことにより、電気二重層容量（Cdl）及び腐食抵
抗（Rcor）が、次のように算出される。まず、
上記(7)式の実数部Re［Ｚ］及び虚数部Im［Ｚ］
は、それぞれ、 Re［Ｚ］＝Rsol＋Rcor／１＋ω2・Cdl2・Rcor2 …(8) Im［Ｚ］＝ω・Cdl・Rcor2／１＋ω2・Cdl2・Rcor2…
(9) となる。そして、この(8)、(9)式の左辺Re［Ｚ］及
びIm［Ｚ］は、前述したデジタル・フーリエ積分
の(5)、(6)式から演算によつて求めることができ
る。また、溶液抵抗（Rsol）は先に述べたよう
に別途算出され、角周波数（ω）も既知の値であ
る。このため、上記(8)、(9)式は、腐食抵抗
（Rcor）と電気二重層容量（Cdl）を根とする２
元方程式となり、両者の値（Rcor）、（Cdl）を演
算によつて正確に求めることができるものであ
る。
以下、上述のような原理に基づくこの発明の一
実施例について、図面を参照して詳細に説明す
る。第３図において、計測用の電圧は、従来と同
様に５〜10［ｍＶ］とし、また計測時間にほとん
ど影響を与えない高い計測周波数も、従来と同様
に１〜10［ｋHz］とする。高い周波数でのインピ
ーダンス測定は、従来と同様にアナログ方式で発
振器１１から切り替えスイツチ１２，１３により
バツフア１４を介して電解液１５に浸漬された金
属１６と電極１７に印加され、ここに腐食測定系
が構成される。
実施例について、図面を参照して詳細に説明す
る。第３図において、計測用の電圧は、従来と同
様に５〜10［ｍＶ］とし、また計測時間にほとん
ど影響を与えない高い計測周波数も、従来と同様
に１〜10［ｋHz］とする。高い周波数でのインピ
ーダンス測定は、従来と同様にアナログ方式で発
振器１１から切り替えスイツチ１２，１３により
バツフア１４を介して電解液１５に浸漬された金
属１６と電極１７に印加され、ここに腐食測定系
が構成される。
そして、上記金属１６と電極１７との間の電位
差が電圧測定器１８で測定され、その測定値がス
イツチ１９及びAD変換器２０を介してデジタル
データに変換されて、計算部２１の演算器２２に
供給される。また、上記腐食測定系を流れる電流
が電流電圧変換器２３で電圧信号に変換され、そ
の電圧信号がスイツチ２４、帯域フイルタ回路２
５、ピークホルダ回路２６及びAD変換器２７を
介してデジタルデータに変換されて、上記演算器
２２に供給される。
差が電圧測定器１８で測定され、その測定値がス
イツチ１９及びAD変換器２０を介してデジタル
データに変換されて、計算部２１の演算器２２に
供給される。また、上記腐食測定系を流れる電流
が電流電圧変換器２３で電圧信号に変換され、そ
の電圧信号がスイツチ２４、帯域フイルタ回路２
５、ピークホルダ回路２６及びAD変換器２７を
介してデジタルデータに変換されて、上記演算器
２２に供給される。
ここで、上記演算器２２は、上記AD変換器２
０，２７の出力に基づいて前記溶液抵抗（Rsol）
を算出する演算を行なうものである。そして、こ
の演算器２２で算出された溶液抵抗（Rsol）は
他の演算器２８に出力される。
０，２７の出力に基づいて前記溶液抵抗（Rsol）
を算出する演算を行なうものである。そして、こ
の演算器２２で算出された溶液抵抗（Rsol）は
他の演算器２８に出力される。
次に、上記各スイツチ１２，１３，１９，２４
を図示と反対側に切換える。すると、発振器２９
からの出力信号が、上記金属１６と電極１７とに
供給され、ここにもう１つの腐食測定系が構成さ
れる。この発振器２９は、従来の低い周波数（10
［ｍHz］）の交流電圧の10倍程度（100［ｍHz］）の
周波数で、５〜10［ｍＶ］の一定振幅の交流電圧
信号を発生するものである。このため、測定時間
を従来の約1/10に短縮することができる。
を図示と反対側に切換える。すると、発振器２９
からの出力信号が、上記金属１６と電極１７とに
供給され、ここにもう１つの腐食測定系が構成さ
れる。この発振器２９は、従来の低い周波数（10
［ｍHz］）の交流電圧の10倍程度（100［ｍHz］）の
周波数で、５〜10［ｍＶ］の一定振幅の交流電圧
信号を発生するものである。このため、測定時間
を従来の約1/10に短縮することができる。
そして、上記金属１６と電極１７との間の電位
差が上記電圧測定器１８で測定され、その測定値
がスイツチ１９及びAD変換器３０を介してデジ
タルデータに変換されて、上記計算部２１の演算
器３１に供給される。また、上記腐食測定系を流
れる電流が上記電流電圧変換器２３で電圧信号に
変換され、その電圧信号がスイツチ２４、サンプ
ルホールド回路３２及びAD変換器３３を介して
デジタルデータに変換されて、上記演算器３１に
供給される。
差が上記電圧測定器１８で測定され、その測定値
がスイツチ１９及びAD変換器３０を介してデジ
タルデータに変換されて、上記計算部２１の演算
器３１に供給される。また、上記腐食測定系を流
れる電流が上記電流電圧変換器２３で電圧信号に
変換され、その電圧信号がスイツチ２４、サンプ
ルホールド回路３２及びAD変換器３３を介して
デジタルデータに変換されて、上記演算器３１に
供給される。
この場合、上記サンプルホールド回路３２は、
上記計算部２１のクロツク発生器３４から出力さ
れるクロツク信号に基づく一定時間間隔のサンプ
リングタイミングで、上記電流電圧変換器２３の
出力をホールドして、AD変換器３３に出力する
ものである。そして、上記発振器２９から出力さ
れる交流電圧信号も、上記クロツク発生器３４か
らのクロツク信号に基づいて生成されており、上
記交流電圧信号は上記サンプリングタイミングと
同期し、その周期がサンプリング周期の整数倍と
なるようになされている。すなわち、例えば100
［ｍHz］（周期10［ｓ］）の交流電圧信号を用いる
と、AD変換器３３が12ビツト構成であれば、上
記クロツク信号の周期は2.5［ｍｓ］となり、サン
プリング周期をその４倍の10［ｍｓ］にとること
ができるものである。
上記計算部２１のクロツク発生器３４から出力さ
れるクロツク信号に基づく一定時間間隔のサンプ
リングタイミングで、上記電流電圧変換器２３の
出力をホールドして、AD変換器３３に出力する
ものである。そして、上記発振器２９から出力さ
れる交流電圧信号も、上記クロツク発生器３４か
らのクロツク信号に基づいて生成されており、上
記交流電圧信号は上記サンプリングタイミングと
同期し、その周期がサンプリング周期の整数倍と
なるようになされている。すなわち、例えば100
［ｍHz］（周期10［ｓ］）の交流電圧信号を用いる
と、AD変換器３３が12ビツト構成であれば、上
記クロツク信号の周期は2.5［ｍｓ］となり、サン
プリング周期をその４倍の10［ｍｓ］にとること
ができるものである。
ここで、上記演算器３１により前述した(5)、(6)
式の演算を行なうのであるが、通常の手法でこれ
らの演算を行なうには、少なくとも一周期の電流
値をメモリに蓄えておくことと、10［ｍｓ］での
サンプリング周期では数千回の三角関数の演算が
含まれることから、大量のメモリと高速演算が必
要となり、汎用のパーソナル・コンピユータでも
リアルタイムの測定は困難であると考えられる。
式の演算を行なうのであるが、通常の手法でこれ
らの演算を行なうには、少なくとも一周期の電流
値をメモリに蓄えておくことと、10［ｍｓ］での
サンプリング周期では数千回の三角関数の演算が
含まれることから、大量のメモリと高速演算が必
要となり、汎用のパーソナル・コンピユータでも
リアルタイムの測定は困難であると考えられる。
しかしながら、この発明では、次のような手法
を採用している。すなわち、与えられた交流電圧
の周期とAD変換の間隔とが常に一定でしかも同
期していれば、演算に使用される三角関数の値は
常に同一の系列となる。例えば一周期の電流が
1000回に分割されてAD変換される場合には、
(5)、(6)式内のsin、cosは、それぞれ2π／1000きざ
みで増加する数値系列である。このため、予め三
角関数の数表を発振器２９に内蔵された図示しな
いメモリ等に記録しておけば、時間のかかる三角
関数演算過程を省略し、単にメモリの数表を参照
する作業に単純化できることになる。
を採用している。すなわち、与えられた交流電圧
の周期とAD変換の間隔とが常に一定でしかも同
期していれば、演算に使用される三角関数の値は
常に同一の系列となる。例えば一周期の電流が
1000回に分割されてAD変換される場合には、
(5)、(6)式内のsin、cosは、それぞれ2π／1000きざ
みで増加する数値系列である。このため、予め三
角関数の数表を発振器２９に内蔵された図示しな
いメモリ等に記録しておけば、時間のかかる三角
関数演算過程を省略し、単にメモリの数表を参照
する作業に単純化できることになる。
さらに、三角関数の対称性から、０〜π／２ま
での250個のsinの数表があれば、sin、cosとも符
号のつけかえ等の単純な作業で、この数表から求
めることができる。また、積和の演算と交流信号
の周期との関係が定まつているので、今、ｋ番目
の測定値をMkとすれば、上記数表からSkを求め、
必要な回数だけ例えば計測周期を５周期とし、こ
の例のように１周期を1000に分割すれば、 ５×1000＝5000回 ｋ＝Ｋ＋Mk・Sk なる計算をsin、cosについて符号等を考慮して行
なうと(5)、(6)式の値は求められ、三角関数の演算
は不要となる。ただし、この演算をするために
は、低い周波数の発振器２９からの信号をAD変
換器３３と同期して変化する必要があり、このた
め、計算部２１のクロツク発生器３４のクロツク
を利用して、正確な周期の正弦波波形を発振器２
９から発生させる必要がある。
での250個のsinの数表があれば、sin、cosとも符
号のつけかえ等の単純な作業で、この数表から求
めることができる。また、積和の演算と交流信号
の周期との関係が定まつているので、今、ｋ番目
の測定値をMkとすれば、上記数表からSkを求め、
必要な回数だけ例えば計測周期を５周期とし、こ
の例のように１周期を1000に分割すれば、 ５×1000＝5000回 ｋ＝Ｋ＋Mk・Sk なる計算をsin、cosについて符号等を考慮して行
なうと(5)、(6)式の値は求められ、三角関数の演算
は不要となる。ただし、この演算をするために
は、低い周波数の発振器２９からの信号をAD変
換器３３と同期して変化する必要があり、このた
め、計算部２１のクロツク発生器３４のクロツク
を利用して、正確な周期の正弦波波形を発振器２
９から発生させる必要がある。
そして、上記演算器２８が両演算器２２，３１
の出力に基づいて前記(8)、(9)式を解く演算を行な
うことにより、ここに腐食抵抗（Rcor）と電気
二重層容量（Cdl）とが算出されるものである。
の出力に基づいて前記(8)、(9)式を解く演算を行な
うことにより、ここに腐食抵抗（Rcor）と電気
二重層容量（Cdl）とが算出されるものである。
このようにして算出された腐食抵抗（Rcor）
及び電気二重層容量（Cdl）は、プリンター３５
によつて印字表示される。この場合、上記溶液抵
抗（Rsol）もプリンター３５で印字するように
してもよい。
及び電気二重層容量（Cdl）は、プリンター３５
によつて印字表示される。この場合、上記溶液抵
抗（Rsol）もプリンター３５で印字するように
してもよい。
以上の考えをもとに、第３図に示した実施例に
基づいて、高い計測周波数を従来と同じ10［ｋ
Hz］、そして低い計測周波数を従来の10［ｍHz］に
対して100［ｍHz］を採用した装置を試作し、この
装置の性能を評価するために第１図に示した抵抗
及び静電容量を変えたいくつかの回路の計測を行
なつた結果を、第４図及び第５図に示している。
第４図はRsor＝100［Ω］と一定にし、第５図は
Rsol＝10000［Ω］と一定にして、それぞれ
（Rcor）を10［Ω］から１［MΩ］まで変化させた
ときの測定結果であり、計測抵抗値は両者とも実
際の抵抗値と非常によく一致している。（Cdl）
は（Rcor）が小さい範囲で誤差があるが、これ
は位相差が図中の（ ）内の数値で示すように極
端に小さい値であることに起因する誤差で、ある
程度やむをえないものである。
基づいて、高い計測周波数を従来と同じ10［ｋ
Hz］、そして低い計測周波数を従来の10［ｍHz］に
対して100［ｍHz］を採用した装置を試作し、この
装置の性能を評価するために第１図に示した抵抗
及び静電容量を変えたいくつかの回路の計測を行
なつた結果を、第４図及び第５図に示している。
第４図はRsor＝100［Ω］と一定にし、第５図は
Rsol＝10000［Ω］と一定にして、それぞれ
（Rcor）を10［Ω］から１［MΩ］まで変化させた
ときの測定結果であり、計測抵抗値は両者とも実
際の抵抗値と非常によく一致している。（Cdl）
は（Rcor）が小さい範囲で誤差があるが、これ
は位相差が図中の（ ）内の数値で示すように極
端に小さい値であることに起因する誤差で、ある
程度やむをえないものである。
第６図は、第４図に示す特性を得た等価回路の
インピーダンスの周波数特性を求めたものであ
る。従来のデジタル・フーリエ積分法を採用しな
い計測法で、低い計測周波数を100［ｍHz］として
腐食抵抗（Rcor）を計測すると、腐食抵抗
（Rcor）が１［MΩ］以上では第２図に示したイ
ンピーダンス特性の平坦部に相当する部分を計測
することにならないので、正しい値が得られない
ことになる。
インピーダンスの周波数特性を求めたものであ
る。従来のデジタル・フーリエ積分法を採用しな
い計測法で、低い計測周波数を100［ｍHz］として
腐食抵抗（Rcor）を計測すると、腐食抵抗
（Rcor）が１［MΩ］以上では第２図に示したイ
ンピーダンス特性の平坦部に相当する部分を計測
することにならないので、正しい値が得られない
ことになる。
また、第５図は、Rsol＝10000［Ω］として
（Rcor）を変化させた場合であるが、従来の計測
法では（Rcor）が（Rsol）より小さくなると、
第１図に示した等価回路からもわかるように、
（Rcor）と（Rsol）とを分離することが極めて困
難になる。しかし、この計測方法では、（Rcor）
が（Rsol）より１桁小さくても正しく計測でき
ていることがわかる。
（Rcor）を変化させた場合であるが、従来の計測
法では（Rcor）が（Rsol）より小さくなると、
第１図に示した等価回路からもわかるように、
（Rcor）と（Rsol）とを分離することが極めて困
難になる。しかし、この計測方法では、（Rcor）
が（Rsol）より１桁小さくても正しく計測でき
ていることがわかる。
第７図は、第５図に示す特性を得た等価回路の
インピーダンスの周波数特性を求めたものであ
る。これも第６図と同様に、従来の方法では低い
計測周波数に100［ｍHz］を採用すると、インピー
ダンスの平坦部が計測されない場合があり、腐食
抵抗（Rcor）が正しく計測できないことがある
ことがわかる。このように、この発明に基づく腐
食測定装置は、従来のものより非常に優れた性能
を持つことが実験によつても立証される。
インピーダンスの周波数特性を求めたものであ
る。これも第６図と同様に、従来の方法では低い
計測周波数に100［ｍHz］を採用すると、インピー
ダンスの平坦部が計測されない場合があり、腐食
抵抗（Rcor）が正しく計測できないことがある
ことがわかる。このように、この発明に基づく腐
食測定装置は、従来のものより非常に優れた性能
を持つことが実験によつても立証される。
なお、この発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、この外その要旨を逸脱しない範囲で種
種変形して実施することができる。
ではなく、この外その要旨を逸脱しない範囲で種
種変形して実施することができる。
したがつて、以上詳述したようにこの発明によ
れば、腐食抵抗を迅速かつ正確に測定することが
でき、ひいては腐食速度を容易に測定し得るよう
にするとともに、従来測定することができなかつ
た電気二重層容量をも測定し得る極めて良好なデ
ジタル・フーリエ積分法による金属の腐食測定装
置を提供することができる。
れば、腐食抵抗を迅速かつ正確に測定することが
でき、ひいては腐食速度を容易に測定し得るよう
にするとともに、従来測定することができなかつ
た電気二重層容量をも測定し得る極めて良好なデ
ジタル・フーリエ積分法による金属の腐食測定装
置を提供することができる。
第１図は腐食溶液中における金属腐食系の電気
的等価回路を示す回路構成図、第２図は同等価回
路のインピーダンスの周波数特性を示す特性曲線
図、第３図はこの発明に係るデジタル・フーリエ
積分法による金属の腐食測定装置の一実施例を示
すブロツク回路構成図、第４図乃至第７図はそれ
ぞれ同実施例の実験結果を示す図である。 １１……発振器、１２，１３……スイツチ、１
４……バツフア、１５……電解液、１６……金
属、１７……電極、１８……電圧測定器、１９…
…スイツチ、２０……AD変換器、２１……計算
部、２２……演算器、２３……電流電圧変換器、
２４……スイツチ、２５……帯域フイルタ回路、
２６……ピークホルダ回路、２７……AD変換
器、２８……演算器、２９……発振器、３０……
AD変換器、３１……演算器、３２……サンプル
ホールド回路、３３……AD変換器、３４……ク
ロツク発生器、３５……プリンター。
的等価回路を示す回路構成図、第２図は同等価回
路のインピーダンスの周波数特性を示す特性曲線
図、第３図はこの発明に係るデジタル・フーリエ
積分法による金属の腐食測定装置の一実施例を示
すブロツク回路構成図、第４図乃至第７図はそれ
ぞれ同実施例の実験結果を示す図である。 １１……発振器、１２，１３……スイツチ、１
４……バツフア、１５……電解液、１６……金
属、１７……電極、１８……電圧測定器、１９…
…スイツチ、２０……AD変換器、２１……計算
部、２２……演算器、２３……電流電圧変換器、
２４……スイツチ、２５……帯域フイルタ回路、
２６……ピークホルダ回路、２７……AD変換
器、２８……演算器、２９……発振器、３０……
AD変換器、３１……演算器、３２……サンプル
ホールド回路、３３……AD変換器、３４……ク
ロツク発生器、３５……プリンター。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 腐食速度を測定しようとする金属と、この金
属に対向設置される電極とを電解質溶液中に浸漬
し、前記金属と電極との間に所定周波数の交流電
圧を印加してなる第１の腐食測定系と、 この第１の腐食測定系で前記金属と電極とに印
加される電圧と、前記第１の腐食測定系を流れる
電流とを測定し、溶液抵抗を算出する第１の演算
手段と、 前記金属と電極との間に、前記第１の腐食測定
系で印加した交流電圧よりも低い周波数の交流電
圧を印加してなる第２の腐食測定系と、 この第２の腐食測定系で前記金属と電極とに印
加される電圧を測定する測定手段と、 前記第２の腐食測定系を流れる電流を、該第２
の腐食測定系で印加した交流電圧に同期させてデ
ジタルデータに変換するAD変換手段と、 このAD変換手段及び前記測定手段の各出力に
基づいて、前記第２の腐食測定系を流れる電流を
算出して、該第２の腐食測定系のインピーダンス
を算出する第２の演算手段と、 前記第１の演算手段で算出された溶液抵抗と、
前記第２の演算手段で算出された前記第２の腐食
測定系のインピーダンスとに基づいて、前記金属
の腐食抵抗及び前記二重層容量を算出する第３の
演算手段と を具備してなることを特徴とするデジタル・フー
リエ積分法による金属の腐食測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17988584A JPS6157849A (ja) | 1984-08-29 | 1984-08-29 | デジタル・フーリエ積分法による金属の腐食測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17988584A JPS6157849A (ja) | 1984-08-29 | 1984-08-29 | デジタル・フーリエ積分法による金属の腐食測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6157849A JPS6157849A (ja) | 1986-03-24 |
| JPH0352019B2 true JPH0352019B2 (ja) | 1991-08-08 |
Family
ID=16073597
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17988584A Granted JPS6157849A (ja) | 1984-08-29 | 1984-08-29 | デジタル・フーリエ積分法による金属の腐食測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6157849A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01245143A (ja) * | 1988-03-28 | 1989-09-29 | Tomita Seiyaku Kk | 化学物質の分析方法 |
| JPH055810U (ja) * | 1991-06-12 | 1993-01-26 | 盛皓 大串 | 帯状の帯飾り |
| GB2307753B (en) * | 1995-11-29 | 1999-11-24 | Sycopel Scient Ltd | Method and apparatus for determining electrical impedance |
-
1984
- 1984-08-29 JP JP17988584A patent/JPS6157849A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6157849A (ja) | 1986-03-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |