JPH0541942B2 - - Google Patents
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- JPH0541942B2 JPH0541942B2 JP21220487A JP21220487A JPH0541942B2 JP H0541942 B2 JPH0541942 B2 JP H0541942B2 JP 21220487 A JP21220487 A JP 21220487A JP 21220487 A JP21220487 A JP 21220487A JP H0541942 B2 JPH0541942 B2 JP H0541942B2
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- electrodes
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- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 19
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 18
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
＜産業上の利用分野＞
本発明は低濃度液から高濃度液まで広い範囲に
亘つて導電率の測定が行える導電率計センサに関
する。
亘つて導電率の測定が行える導電率計センサに関
する。
＜従来の技術＞
測定液に面積Ｓの二つの電極を間隔ｌ置いて配
置した場合、セル抵抗Rcは以下の式で与えられ
る。
置した場合、セル抵抗Rcは以下の式で与えられ
る。
Rc＝Ｋ／Ｊ＝（１／Ｊ）・（ｌ／Ｓ） ……(1)
但し、Ｊ：導電率、Ｋ＝ｌ／Ｓ：セル定数。
電極間電圧をＶとした場合、電極間に流れる測
定電流Ｉは、以下で与えられ、 Ｉ＝Ｖ／Rc＝（Ｖ−Ｋ）・Ｊ ……(2) ＶとＫが一定であれば、電流Ｉを測定すること
によつて導電率Ｊが求められる。
定電流Ｉは、以下で与えられ、 Ｉ＝Ｖ／Rc＝（Ｖ−Ｋ）・Ｊ ……(2) ＶとＫが一定であれば、電流Ｉを測定すること
によつて導電率Ｊが求められる。
第２図は３極方式の導電率計センサの従来例を
示す断面図である。１は筒状の絶縁体電極ガード
で、絶縁体本体２に螺合されている。このガード
の端部と途中に測定液Ａが流通する孔１ａ，１
ｂ，１ｃが設けられている。E1，E2，E3は、ガ
ード１内において、本体２から伸びた絶縁体部分
２ａに所定間隔離して設置された電極である。
W1，W2，W2は電極E1，E2，E3からのリードで
ある。
示す断面図である。１は筒状の絶縁体電極ガード
で、絶縁体本体２に螺合されている。このガード
の端部と途中に測定液Ａが流通する孔１ａ，１
ｂ，１ｃが設けられている。E1，E2，E3は、ガ
ード１内において、本体２から伸びた絶縁体部分
２ａに所定間隔離して設置された電極である。
W1，W2，W2は電極E1，E2，E3からのリードで
ある。
第３図はこのような３極方式の導電率計センサ
を用いて測定回路を示す。本図において、３は
正、負対称の交流印加電圧を発生する発振回路
で、ここからの印加電圧V1はボルテージフオロ
アA1を経て電極E3に印加されている。
を用いて測定回路を示す。本図において、３は
正、負対称の交流印加電圧を発生する発振回路
で、ここからの印加電圧V1はボルテージフオロ
アA1を経て電極E3に印加されている。
A2は非反転入力端子が基準電位に接続され反
転入力端子がE1に接続され、帰還回路にレンジ
抵抗Rfが接続された演算増幅器である。
転入力端子がE1に接続され、帰還回路にレンジ
抵抗Rfが接続された演算増幅器である。
このような構成で、電極E2は補助電極として
使用され、基準電位に接続されており、電極E1
は演算増幅器A2の帰還作用により基準電位に保
たれる為、電極E1，E2間には電流が流れず指示
誤差な発生しない。
使用され、基準電位に接続されており、電極E1
は演算増幅器A2の帰還作用により基準電位に保
たれる為、電極E1，E2間には電流が流れず指示
誤差な発生しない。
一方、電極E1，E3間は常にV1に保たれる為、
導電率Ｊは電極E1，E3間に流れる電流Ｉに基づ
いて測定される（電極E3，E2間に流れる電流I′は
測定に関与しない。）。
導電率Ｊは電極E1，E3間に流れる電流Ｉに基づ
いて測定される（電極E3，E2間に流れる電流I′は
測定に関与しない。）。
ところで、このような構成の測定回路において
電極間インピーダンスは第４図の等価回路で表わ
され、電極間インピーダンスには、測定すべきセ
ル抵抗Rcの他の分極によつて生ずる容量CF及び
抵抗RF、電気、二重層に基づく容量CP、ケーブ
ル浮遊容量CNが含まれる。
電極間インピーダンスは第４図の等価回路で表わ
され、電極間インピーダンスには、測定すべきセ
ル抵抗Rcの他の分極によつて生ずる容量CF及び
抵抗RF、電気、二重層に基づく容量CP、ケーブ
ル浮遊容量CNが含まれる。
前記分極によつて生ずる容量等はノイズとして
作用する。これらの影響を受けずに測定を行う方
法として、電極に印加する交流電圧の周波数を上
げ、RCに対して他のインピーダンスの影響を充
分小さくして測定する方法がある。しかし、交流
電圧の周波数を上げるとケーブル浮遊容量CNの
影響が新たに発生する。更に周波数の高い安定し
た交流電圧を作ろうとすると回路が複雑になり、
消費電流も大きくなつてバツテリータイプの携帯
用導電率計にはこの方法は向かない。
作用する。これらの影響を受けずに測定を行う方
法として、電極に印加する交流電圧の周波数を上
げ、RCに対して他のインピーダンスの影響を充
分小さくして測定する方法がある。しかし、交流
電圧の周波数を上げるとケーブル浮遊容量CNの
影響が新たに発生する。更に周波数の高い安定し
た交流電圧を作ろうとすると回路が複雑になり、
消費電流も大きくなつてバツテリータイプの携帯
用導電率計にはこの方法は向かない。
電極材料に、白金、或は白金ブラツクを使用し
た場合、分極現象が発生しにくく上記した問題は
発生しないが、白金は高価であり、また白金ブラ
ツクの場合は、高価な上、機械的強度が弱い欠点
がある。
た場合、分極現象が発生しにくく上記した問題は
発生しないが、白金は高価であり、また白金ブラ
ツクの場合は、高価な上、機械的強度が弱い欠点
がある。
＜発明が解決しようとする問題点＞
本発明の解決しようとする技術的課題は、前記
電極に入手し易い材料を用いて機械的強度に優れ
た電極を形成し、交流印加電圧の周波数を上げず
に、低濃度液から高濃度液まで広い範囲に亘つて
精度良く測定が行える導電率計センサに実現する
ことにある。
電極に入手し易い材料を用いて機械的強度に優れ
た電極を形成し、交流印加電圧の周波数を上げず
に、低濃度液から高濃度液まで広い範囲に亘つて
精度良く測定が行える導電率計センサに実現する
ことにある。
＜問題点を解決するための手段＞
本発明の構成は、絶縁体本体先端部に測定液が
流通する孔を有する絶縁体電極ガードを取付け、
この電極ガード内に所定間隔離してに少なくとも
二つの電極を設けこれら電極を前記絶縁体本体に
支持せしめた導電率計センサにおいて、縁部にＲ
を付けた電極を互いに向かい合せ、この電極より
小さな径の絶縁体によつて中心部分を結合して前
記電極部分を形成し、前記電極の面積がこれ電極
間を流れる前記測定液の流通経路の断面積より大
きくなるようにした。
流通する孔を有する絶縁体電極ガードを取付け、
この電極ガード内に所定間隔離してに少なくとも
二つの電極を設けこれら電極を前記絶縁体本体に
支持せしめた導電率計センサにおいて、縁部にＲ
を付けた電極を互いに向かい合せ、この電極より
小さな径の絶縁体によつて中心部分を結合して前
記電極部分を形成し、前記電極の面積がこれ電極
間を流れる前記測定液の流通経路の断面積より大
きくなるようにした。
＜作用＞
前記の技術手段は次のように作用する。即ち、
前記電極間を流れる前記測定液の流通経路の断面
積を小さくした為、電極間隔を大きくとることな
く、所望のセル抵抗、並びにセル定数が得られ
る。また電極面積を大きくとることが出来る為、
前記電極間容量の値は大きくなり、この結果、前
記セル抵抗に対する前記電極間容量の影響を小さ
くすることが出来る。
前記電極間を流れる前記測定液の流通経路の断面
積を小さくした為、電極間隔を大きくとることな
く、所望のセル抵抗、並びにセル定数が得られ
る。また電極面積を大きくとることが出来る為、
前記電極間容量の値は大きくなり、この結果、前
記セル抵抗に対する前記電極間容量の影響を小さ
くすることが出来る。
＜実施例＞
本発明の実施例について詳細に説明する前に、
本願発明者が本発明の導電率計センサを考えるに
至つた経過を説明する。
本願発明者が本発明の導電率計センサを考えるに
至つた経過を説明する。
第４図の等価回路を簡単にすると第５図のよう
に考えることが出来る（但し、この回路ではケー
ブル浮遊容量CNは省略されている。）。この回路
の両端のインピーダンスＺは、 Ｚ＝RC＋（１／jωCX） ∴｜Ｚ｜＝√C 2＋（112 X 2） ……(3) で与えられる。RCに対するCXの影響を小さくす
るには、CXの値をRCの値に対して充分大きくな
るようにすれば良い。即ち、 （１／CX）／RC＝１／（RC・CX）
……(4) の値が小さくなるようにすれば良い。
に考えることが出来る（但し、この回路ではケー
ブル浮遊容量CNは省略されている。）。この回路
の両端のインピーダンスＺは、 Ｚ＝RC＋（１／jωCX） ∴｜Ｚ｜＝√C 2＋（112 X 2） ……(3) で与えられる。RCに対するCXの影響を小さくす
るには、CXの値をRCの値に対して充分大きくな
るようにすれば良い。即ち、 （１／CX）／RC＝１／（RC・CX）
……(4) の値が小さくなるようにすれば良い。
一方、CXは電極の材質、形状、表面状態によ
つて決まる値であつて、面積Ｓの電極の場合、単
位面積当たりの電極固有の材質に基づく定数を
CMとした場合、CXは以下で与えられる。
つて決まる値であつて、面積Ｓの電極の場合、単
位面積当たりの電極固有の材質に基づく定数を
CMとした場合、CXは以下で与えられる。
CX≒Ｓ・CM ……(5)
(5)式、並びに(1)式を用い、(4)式は以下のように
書き改めることが出来る。
書き改めることが出来る。
１／（RC・CX）
＝Ｊ・（Ｓ／ｌ）・｛１／（Ｓ・CM）｝ ……(6)
＝Ｊ・｛１／（ｌ・CM）｝ ……(7)
(7)式において、１／（RC・CX）を小さくする
条件は、導電率Ｊの値を下げるか、電極間隔ｌを
大きくするかである。しかし、導電率Ｊは測定液
によつて決まる値で選択することは出来ない。一
方、ｌを大きくするとセル部分の長さが大きくな
り、またセル定数が大きくなつて低濃度液の測定
の場合に支障を来たす。
条件は、導電率Ｊの値を下げるか、電極間隔ｌを
大きくするかである。しかし、導電率Ｊは測定液
によつて決まる値で選択することは出来ない。一
方、ｌを大きくするとセル部分の長さが大きくな
り、またセル定数が大きくなつて低濃度液の測定
の場合に支障を来たす。
これに対し、セル定数を一定に保つたまま、即
ち、ｌ／Ｓの比を一定を保つたままCXの影響を
除く為には、ｌと共に電極面積Ｓも大きくしなけ
ればならず、このようにするとセンサが大型にな
つてしまう。
ち、ｌ／Ｓの比を一定を保つたままCXの影響を
除く為には、ｌと共に電極面積Ｓも大きくしなけ
ればならず、このようにするとセンサが大型にな
つてしまう。
本願発明者は、(6)式において、１／RCを決め
るＪ・（Ｓ／ｌ）におけるＳと、１／CXを決める
１／（Ｓ・CM）におけるＳとが夫々分けて考え
ることに着目し、RCを大きくしCXを大きくする
夫々のＳの条件から第６図に示すモデルを想到す
るに至つた。
るＪ・（Ｓ／ｌ）におけるＳと、１／CXを決める
１／（Ｓ・CM）におけるＳとが夫々分けて考え
ることに着目し、RCを大きくしCXを大きくする
夫々のＳの条件から第６図に示すモデルを想到す
るに至つた。
即ち、本モデルでは、両端の面積がS1で長さが
ｌの空洞に測定液がつまつており、両端に面積が
S1より大きい面積S2の電極Ｅを設けた構成になつ
ている。このようなセンサの場合、セル定数Ｋ
は、 Ｋ＝ｌ／S1 ……(8) で与えられる。一方、CXは、 CX＝α・S2・CM＞S1・CM ……(9) で与てられる。但し、αは測定液と電極との隙の
形状によつて定まる定数で、 S1／S2＜α＜１ ……(10) で与えられる。
ｌの空洞に測定液がつまつており、両端に面積が
S1より大きい面積S2の電極Ｅを設けた構成になつ
ている。このようなセンサの場合、セル定数Ｋ
は、 Ｋ＝ｌ／S1 ……(8) で与えられる。一方、CXは、 CX＝α・S2・CM＞S1・CM ……(9) で与てられる。但し、αは測定液と電極との隙の
形状によつて定まる定数で、 S1／S2＜α＜１ ……(10) で与えられる。
このような構成の場合、S1を小さくし、S2を大
きくとれる為、RC・CXの両方を共に大きくする
ことが出来る。本発明の導電率計センサはこのよ
うな原理に基づいている。
きくとれる為、RC・CXの両方を共に大きくする
ことが出来る。本発明の導電率計センサはこのよ
うな原理に基づいている。
第１図は本発明の実施例である導電率計センサ
の断面図である。図中、第２図における要素と同
じ要素には同一符号を付し、これらについての説
明は省略する。
の断面図である。図中、第２図における要素と同
じ要素には同一符号を付し、これらについての説
明は省略する。
４は絶縁体電極ガードで、本体１に螺合されて
いる。このガードの端部と途中には測定液Ａが流
通する孔４ａ，４ｂ，４ｃが設けられている。
E4，E5，E6は、ガード４内において、所定間隔
置いて配置された電極で、ステンレス、チタン等
比較的入手し易い材料が使われる。電極E5は本
体２から伸びた絶縁体部分２ｂに取付けられてい
る。電極E5は、この電極と同じ径の絶縁体部分
２ｃによつてE6と接続されている。
いる。このガードの端部と途中には測定液Ａが流
通する孔４ａ，４ｂ，４ｃが設けられている。
E4，E5，E6は、ガード４内において、所定間隔
置いて配置された電極で、ステンレス、チタン等
比較的入手し易い材料が使われる。電極E5は本
体２から伸びた絶縁体部分２ｂに取付けられてい
る。電極E5は、この電極と同じ径の絶縁体部分
２ｃによつてE6と接続されている。
電極E6と電極E4とは同一の電極面積を有し、
互いに向き合うように配置され、中心部分を電極
の径より小さな径の絶縁体部分２ｄによつて接続
されている。電極E4，E6の縁部は電流が一か所
に集中しないようにＲが付けられている。ガード
４の肉厚部分４ｄは電極E4，E6の間のくびれ部
の形状に合せて形成され、測定液Ａの流通経路が
形成されている。
互いに向き合うように配置され、中心部分を電極
の径より小さな径の絶縁体部分２ｄによつて接続
されている。電極E4，E6の縁部は電流が一か所
に集中しないようにＲが付けられている。ガード
４の肉厚部分４ｄは電極E4，E6の間のくびれ部
の形状に合せて形成され、測定液Ａの流通経路が
形成されている。
このような構成の導電率計センサは第３図に示
す測定回路と共に使用され、電極E5は基準電位
に接続されて補助電極として使用され、電極E6
には交流電圧が印加され、電極E4は演算増幅器
A2の反転入力端子に接続され、電極E6，E4間に
流れる電流に基づいて導電率の測定が行われる。
す測定回路と共に使用され、電極E5は基準電位
に接続されて補助電極として使用され、電極E6
には交流電圧が印加され、電極E4は演算増幅器
A2の反転入力端子に接続され、電極E6，E4間に
流れる電流に基づいて導電率の測定が行われる。
このような構成により、電極E4，E6間におけ
る隙G1の断面積S1を小さくして、これより電極
面積S2を大きくとることが出来る為、RC、CXの
両方を共に大きくすることができ、(4)式の要求を
満足させることが出来る。
る隙G1の断面積S1を小さくして、これより電極
面積S2を大きくとることが出来る為、RC、CXの
両方を共に大きくすることができ、(4)式の要求を
満足させることが出来る。
＜発明の効果＞
本発明によれば、入手し易く機械的強度に優れ
た材料で電極を形成することができる。交流印加
電圧の周波数を上げることなくセル抵抗に対する
電極間容量等の影響を除くことが出来る為、測定
回路にローパワーで簡単な回路が使用できる。電
極間隔を大きくすることなく所望のセル定数が得
られる為、センサの大きさはそのまま低濃度液か
ら高濃度液まで広い範囲に亘つて導電率の測定を
精度良く行うことが出来る。
た材料で電極を形成することができる。交流印加
電圧の周波数を上げることなくセル抵抗に対する
電極間容量等の影響を除くことが出来る為、測定
回路にローパワーで簡単な回路が使用できる。電
極間隔を大きくすることなく所望のセル定数が得
られる為、センサの大きさはそのまま低濃度液か
ら高濃度液まで広い範囲に亘つて導電率の測定を
精度良く行うことが出来る。
尚、本発明の実施例の説明では、３極方式の導
電率計センサについて説明を行つたが、これに限
らず、２極方式の導電率計センサの場合にも何等
支障なく本発明を実施することができる。
電率計センサについて説明を行つたが、これに限
らず、２極方式の導電率計センサの場合にも何等
支障なく本発明を実施することができる。
第１図は本発明の実施例である導電率計センサ
の断面図、第２図は従来装置の断面図、第３図は
導電率計センサ用測定回路の略線図、第４図及び
第５図は電極間インピーダンスの等価回路、第６
図は本発明の原理を示す概念図である。 ２……絶縁体本体、２ｂ，２ｃ，２ｄ……絶縁
体部分、４……絶縁体電極ガード、４ａ，４ｂ，
４ｃ……孔、E4，E5，E6……電極、G1……電極
E4，E6間の隙。
の断面図、第２図は従来装置の断面図、第３図は
導電率計センサ用測定回路の略線図、第４図及び
第５図は電極間インピーダンスの等価回路、第６
図は本発明の原理を示す概念図である。 ２……絶縁体本体、２ｂ，２ｃ，２ｄ……絶縁
体部分、４……絶縁体電極ガード、４ａ，４ｂ，
４ｃ……孔、E4，E5，E6……電極、G1……電極
E4，E6間の隙。
Claims (1)
- １ 絶縁体本体先端部に測定液が流通する孔を有
する絶縁体電極ガードを取付け、この電極ガード
内に所定間隔離して少なくとも二つの電極を設け
これら電極を前記絶縁体本体に支持せしめた導電
率計センサにおいて、縁部にＲを付けた電極を互
いに向かい合わせ、この電極より小さな径の絶縁
体によつて中心部分を結合して前記電極部分を形
成すると共に、前記絶縁体電極ガードに前記電極
間のくびれ部の形状に合わせた肉厚部分を形成
し、前記電極の面積がこれら電極間を流れる前記
測定液の流通経路の断面積より大きくなるように
したことを特徴とする導電率計センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21220487A JPS6454343A (en) | 1987-08-26 | 1987-08-26 | Conductivity meter sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21220487A JPS6454343A (en) | 1987-08-26 | 1987-08-26 | Conductivity meter sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6454343A JPS6454343A (en) | 1989-03-01 |
| JPH0541942B2 true JPH0541942B2 (ja) | 1993-06-25 |
Family
ID=16618645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21220487A Granted JPS6454343A (en) | 1987-08-26 | 1987-08-26 | Conductivity meter sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6454343A (ja) |
-
1987
- 1987-08-26 JP JP21220487A patent/JPS6454343A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6454343A (en) | 1989-03-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |