JPH04278449A - 液体成分濃度測定装置 - Google Patents

液体成分濃度測定装置

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JPH04278449A
JPH04278449A JP4159191A JP4159191A JPH04278449A JP H04278449 A JPH04278449 A JP H04278449A JP 4159191 A JP4159191 A JP 4159191A JP 4159191 A JP4159191 A JP 4159191A JP H04278449 A JPH04278449 A JP H04278449A
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JP
Japan
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liquid
concentration
measured
capacitance
detection
Prior art date
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Pending
Application number
JP4159191A
Other languages
English (en)
Inventor
Shotaro Urushibara
漆原 正太郎
Shigeo Sato
茂雄 佐藤
Akira Kumada
熊田 章
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Meidensha Corp, Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Meidensha Corp
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高周波誘電率の変化を利
用した液体成分濃度測定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図6は従来の高周波を利用した液体成分
濃度測定装置の一例を示すもので、同図において1は、
高周波発信回路、2は基準高周波発信回路、3は混合器
、4は増幅器、5は指示記録計、10は測定セルであっ
て検出素子としては、図7に示すように、パイプ11内
に介在させたコンデンサ12が用いられる。
【0003】高周波容量測定法による基本的な構成例を
図6に示したが、測定セルを高周波発信回路内に組込み
、一方に基準高周波発信回路を用意して、両発信器より
の信号を混合器に入れ、ビート信号として取り出す。 測定液の誘電率変化は容量変化として検出され、容量変
化にもとづく測定発信器の周波数変化をビート信号とし
て検出したのち電子管式自動平衡計器で測定する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図6と図7に示す液体
成分濃度測定装置によれば、(1)可動部がなく検出部
がシンプルである。(2)連続計測が可能、(3)リア
ルタイム計測が可能、(4)サンプルの色の影響を受け
ない等の特徴がある。
【0005】しかし被測定液にスライム、あるいはスケ
ールなどの付着物を接液部に生じる性質のある場合には
測定に誤差を生じる。例えば最も単純化した例を図7に
示す。図の様に電極12a,12bからなる平行板コン
デンサを被測定液に浸漬したとして、電極間距離をt、
電極面積をS、被測定液のの被誘電率をεs、真空の誘
電率をεoとすると、コンデンサの静電容量はC=εo
εsS/t……(1) であり、Cの測定から εs=t/εoSC……(2) によりある成分濃度とεsの関係から濃度を求める。
【0006】ここで各電極に厚さdで誘電率εdの付着
物が付いたとするとその時の静電容量C′は  C′=
C1C2C3/(C1C2+C2C3+C3C1)=ε
ot/{1/εd−1/εs)2d+1/εs}……(
3)   ここで  C1=εoεsS/(t−2d)、C2
=C3=εoεdS/2dである。 従って誘電率に次の誤差を生じる。
【0007】   ε’s/εs=1/{(εs/εd−1)2d/t
+1}……(4)以上の様な付着物による誤差は長期間
の使用でほとんどの液体で生じる問題である。また液体
が不透明であったり、液体は透明でも配管が不透明な材
質の場合にはスケール、スライムの付着を簡単に知るこ
とは困難である。 このことは的確な保守間隔、保守時期の検知が困難であ
り、使いにくい計測器であることを示している。
【0008】本発明は上述の問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、測定が容易にして高性
能な液体成分濃度測定装置を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、被測定液に浸漬すべき複数のコンデンサ
からなる濃度検出部と、この濃度検出部の濃度検出信号
を高周波電圧に基づいて容量値を算出する容量検出部と
、この容量検出部の検出容量値を基に演算して前記被測
定液の誘電率を算出すると共に、この誘電率を基に前記
被測定液の成分濃度を算出する演算部によって液体成分
濃度測定装置を得る。
【0010】
【作用】被測定液中に浸漬された複数のコンデンサによ
る濃度検出信号を基に容量検出回路によって高周波電圧
に基づく容量値を検出し、この容量値検出信号を基に演
算部によって被測定液の誘電率を算出するとともに濃度
を算出する。
【0011】
【実施例】以下に本発明の実施例を図1から図5を参照
しながら説明する。
【0012】図1は本発明の実施例による液体成分濃度
測定装置を示すもので、図1において13は濃度検出部
で、図3に示すように、第1のコンデンサ13aと第2
のコンデンサ13bからなる。14aは第1のコンデン
サ13aの容量値を検出する第1の容量検出回路、14
bは第2のコンデンサ13bの容量値を検出する第2の
容量検出回路、15aは第1の演算回路、15bは第2
の演算回路で、これらの演算回路はそれぞれ第1の容量
検出回路14aの検出容量CAと第2の容量検出回路1
4bの検出容量CBを入力として演算を行う。16は第
1の演算回路15aの演算出力εsを入力として濃度を
算出する出力回路である。第2の演算回路15bは、図
4に示すように、コンデンサ電極に付着した付着物21
の厚さ2dを算出する。
【0013】図2は上記第1,第2の容量検出部14a
,14bの詳細な構成を示すもので、17は高周波交流
電源、18は濃度検出部13に直列接続された基準抵抗
、19aは容量検出部13の分担電圧を入力する第1の
絶対値回路、19bは基準抵抗18の分担電圧E3を入
力とする第2の絶対値回路、20は第1,第2の絶対値
回路19a,19bの出力|E2|,|E3|を入力と
する割算回路である。
【0014】上記構成の液体成分濃度測定装置において
、説明を簡単にするために図3に示すように被検液の流
通するパイプ11に2つの平行板コンデンサ13a,1
3bを設置したと考える。それぞれの検出電極を13c
,13d,13e,13fとする。各電極板の距離をt
A,tB、電極板の面積をSとすると前出の様にそれぞ
れの静電容量CA,CBは、 CA=εoεsS/tA……(5) CB=εoεsS/tB……(6) しかし前述の様に長期間使用検液の濃度とεsの関係が
分かっていれば測定が行える。すると管内及び検出電極
に汚れが付着し測定誤差を生じるようになる。今、図4
の様に各部に等しく厚さdのスケール、スライムなどの
付着があったと仮定すると、   C’A=εoS/{(1/εd−1/εs)2d+
tA/εs}……(7)  C’B=εoS/{(1/
εd−1/εs)2d+tB/εs}……(8)(7)
,(8)式より   εs=(tA−tB)/εo(1/C’A−1/C
’B)S……(9)ここでtA,tBSは検出部形状の
定数、εo=8.854×10−12〔F/m〕である
。従ってC’A,C’Bの計測によりεsを決定でき、
成分濃度を演算できる。しかもこの方法は電極表面の汚
れ付着の影響を受けない。
【0015】また(7),(8)式より  2d=Sε
o(tB/CA−tA/CB)/(tB−tA)(1/
εd−1/εs)……(10) 従って、管内に付着するスケール、スライムなどのεd
の値があらかじめ分かっていれば汚れ付着の厚さdを(
10)式より推定することができる。
【0016】図2に示すように、濃度検出部13のイン
ピーダンスをZ、基準抵抗18の抵抗値をRSとし、被
検液の成分測定に適した周波数の交流電圧E1が濃度検
出部13と基準抵抗18に印加されると、それぞれの分
担電圧E2,E3は第1,第2の絶対値回路19a,1
9bで全波整流され|E2|,|E3|となる。割算回
路20で割算を行い|E2|/|E3|として容量値C
(CA,CB)を次のようにして出力する。
【0017】   E2=E1{Z/(RS+Z)}=E1{1/jω
C/(RS+1/jωC)}=E1{1/(1+ω2C
2R2S)−jωCRS/(1+ω2C2R2S)}…
…(11)  |E2|=|E1|=1/(1+ω2C
2R2S)1/2……(12)  E3=E1RS/(
RS+Z)=E1RS/(RS+1/jωC)=E1{
(ω2C2R2S/(1+ω2C2R2S)+jωCR
S/(1+ω2C2R2S)}……(13)  |E2
|=|E1|ωCRS/(1+ω2C2R2S)……(
14)  ∴C=(1/ωRS)(|E3|/|E2|
)……(15)ω、RSは定数であるので、前波整流後
の出力を演算する事によりC値を決定することができる
。もちろん(12)式から演算することもできるが、(
15)式の方法の方が簡単であり交流電源の電圧変動の
影響を受けない利点がある。
【0018】前述のように図1は濃度測定の全体構成を
示す。ZA,ZBは図3の検出電極13c,13d,1
3e,13fのインピーダンスを表す。それぞれの静電
容量は図2の静電容量計測回路により検出されCA,C
Bとなり、次の演算回路では(9)式に従ってεsを算
出し、図5の校正曲線により成分濃度を検出する。
【0019】また演算回路15bでは(10)式の演算
を行い電極表面への汚れ付着状況の推定を行う。
【0020】以上の演算、検出は被測定液の直流抵抗値
が比較的高異場合に有効である。また測定周波数は被測
定液の測定対象成分の濃度変化が敏感に比誘電率の変化
に現れる領域を選ぶ。
【0021】高周波誘電率を利用した液体濃度測定法は
連続的に、オンラインで計測できる有用な方法であるが
、本検討による手段を適用することにより安定した使い
やすい計測方法とすることができる。
【0022】図3の電極構成、図2の回路、図1の構成
をとることにより、また式(9),(10),(15)
を用いることにより、(1)電極表面の汚れ付着による
検出差を生じない、(2)汚れ付着状況(厚さ)の推定
ができる、(3)簡単な回路構成で検出用の高周波電源
電圧の変動の影響を受けない。
【0023】等の効果を得ることができる。
【0024】
【発明の効果】本考案は、上記の如くであって、被測定
液の濃度を検出する濃度検出部として複数のコンデンサ
を用い、これらのコンデンサの容量を基に高周波電圧に
基づく誘電率を算出し、この算出された誘電率から被測
定液の成分濃度を求めるものであるから、高性能にして
測定容易な液体成分濃度測定装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例による液体成分濃度測定装置の
ブロック図。
【図2】図1の装置の容量検出部のブロック図。
【図3】図1の装置の濃度検出部の構成図。
【図4】濃度検出部の動作説明図。
【図5】図1の装置の演算特性図。
【図6】従来の液体成分濃度測定装置のブロック図。
【図7】図6の装置の測定セルの構成図。
【符号の説明】
13…濃度検出部、13a…第1のコンデンサ、13b
…第2のコンデンサ、14a…第1の容量検出回路、1
4b…第2の容量検出回路、15a…第1の演算回路、
15b…第2の演算回路、16…出力回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  被測定液に浸漬すべき複数のコンデン
    サからなる濃度検出部と、この濃度検出部の濃度検出信
    号を高周波電圧に基づいて容量値を算出する容量検出部
    と、この容量検出部の検出容量値を基に演算して前記被
    測定液の誘電率を算出すると共に、この誘電率を基に前
    記被測定液の成分濃度を算出する演算部によって構成し
    たことを特徴とする液体成分濃度測定装置。
JP4159191A 1991-03-07 1991-03-07 液体成分濃度測定装置 Pending JPH04278449A (ja)

Priority Applications (1)

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JP4159191A JPH04278449A (ja) 1991-03-07 1991-03-07 液体成分濃度測定装置

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JP4159191A JPH04278449A (ja) 1991-03-07 1991-03-07 液体成分濃度測定装置

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JPH04278449A true JPH04278449A (ja) 1992-10-05

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ID=12612662

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JP4159191A Pending JPH04278449A (ja) 1991-03-07 1991-03-07 液体成分濃度測定装置

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JP (1) JPH04278449A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006138737A (ja) * 2004-11-12 2006-06-01 Fanuc Ltd 比抵抗検出器及び比抵抗検出装置
JP5278601B2 (ja) * 2010-04-15 2013-09-04 トヨタ自動車株式会社 燃料性状検出装置の異常検出装置

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