JPS5846698B2 - 液体の電導度測定装置 - Google Patents

液体の電導度測定装置

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JPS5846698B2
JPS5846698B2 JP50093223A JP9322375A JPS5846698B2 JP S5846698 B2 JPS5846698 B2 JP S5846698B2 JP 50093223 A JP50093223 A JP 50093223A JP 9322375 A JP9322375 A JP 9322375A JP S5846698 B2 JPS5846698 B2 JP S5846698B2
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electrodes
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current
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    • G01R27/02Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/22Measuring resistance of fluids
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/06Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a liquid
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液体の電気的伝導度を測定するための測定用セ
ルに係り、測定せんとする液体と接触するきり穴ときり
穴に沿って間隔をおいて多数個の電極を埋め込み、きり
穴の一部を形成した電気絶縁物の本体からなる測定用セ
ルに関する。
従来の測定用セルは英国特許明細書869.226に引
用されたように、電極の内面は環状であってきり穴の一
部を形成し絶縁物で作られたきり穴の表面に接触してい
る。
従来の測定用セルは4個の環状電極を有し、外側の電極
は電流電極であり交流電源に接続し、内側の電極は電圧
電極として使用されることは周知である。
従来の測定用セルは定電流または定電圧法の何れにも使
用できる。
定電流法では一定のAC電源を外側の電極即ち電流電極
に印加し、内側の電極即ち電圧電極の電圧を高入力イン
ピーダンスのAC電圧計で測定し、それが液体の電導塵
を表わす。
電匣計の読みは、測定せんとする電導塵に反比例するの
で、計器の読みは直接型導度を示さない。
定電圧法においては、電圧で制御されたAC電源の出力
が外側の電極に印加され測定時には電流が流れる。
AC電源の出力は一定周波数で振巾が変化する交流であ
る。
内側の重臣電極間の電圧はAC電源から流れる電流に関
係し、セルの中の液体の伝導度に関係する。
電圧電極間の電圧を高インピーダンスの入力抵抗の増巾
器により増巾し、その出力をコンパレークに入れ基準電
圧と比較する。
コンパレータの出力によりA、C電源を制御し電圧電極
の電圧を一定にする。
このような状況下で外側の電流電極に流れる電流はAC
電源の動作範囲内において、液体の電導塵に直接比例す
る。
然し電流電極の表面において、液体と電極との接触面に
おいてインピーダンスが増加すると云う好ましくない現
象が起こり、電圧電極から無視できる位の小さい電流が
流れる。
それで電圧電極の電歪が範囲内にあって影響をうけてな
いでいる時、好ましくない現象のためインピーダンスが
増加し電流電極間の電圧が増加しているから測定した電
流値が電導塵の値を表わす値として精確であるかどうか
確認する要がある。
好ましくないインピーダンス増加が電車制御されたAC
電源の動作範囲を越えた電流電極への電モ増加がないか
ぎりは測定は精確である。
定電圧法による測定は直接に電導塵が読めるので便利で
ある。
本発明の目的は、液体の電導塵測定用セルから外へ流れ
出す電流たとえばセルに接続された金属パイプ等の工作
物へ電流が流れ電導塵測定の誤差の原因となるような外
部へ流れる電流を無くした液体の電導塵測定用セルを提
供するにある。
本発明は次の様な構成である。
m1Jtl可能なAC電源の出力が印加され、環状同軸
の電極である第1と第4の電流電極と、この第1と第4
の電極の中間に位置し高入力インピーダンスを有する増
巾器へ接続された第2と第3の電圧電極を有する。
この高入力インピーダンスの増巾器の出力は、前述の制
御可能なAC電源をi制御し第2と第3の電圧電極の電
圧を実用上一定になるように制御する。
次ぎに第5の電極を環状にして第1から第4の電極と同
軸であり、第1の電極の隣りに位置し従って第4の電極
と第2、第3の電圧電極とから遠く離れた位置(こ設け
る。
且つ第5の電極は高入力インピーダンスのバッファー増
巾器を介して第1の電流電極に接続し、低出力インピー
ダンスでこの第5の電極へ接続している。
本発明はこの第1、第2、第3、第4、第5の環状同軸
の電極が構成された液体型導度測定用セルである。
尚本発明は次のような構成でもある。
制御可能なAC電源に接続された同軸環状の第1と第4
の電極である電流電極と、第1と第4の電極の中間にあ
って高入力インピーダンスを有する増巾器に接続されそ
の増巾器の出力によってAC電源を制御し実用上一定の
電圧を保持している第2と第3の電極である電圧電極と
、制御可能なAC電源により印加された第1と第4の電
極間を流れる電流を測定する回路手段と、第1、第4の
電極と同軸環状でありバッファー増巾器を介して第1の
電極に接続され第1の電極の隣りに第4電極および電圧
電極とは離れた位置にある第5の電極を有することを特
徴とする液体型導度の測定用セル、と云うこともできる
本発明の測定用セルにおいて、第4の電極は接地されて
おり第1の電極と第5の電極の間には電流は流れること
はできないので、第5の電極から流れるリーク電流即ち
測定用セルの前後に接続されて接地された金属パイプ等
の工作物へ流れるリーク電流は液体の電導塵測定に伺ん
らの影響をも写えない。
電導塵測定セルを利用した場合、特に医療方面に利用し
た場合、例えば人工腎臓機械等(こ利用すると接地した
パイプ等の工作物へ電流が流れ出すことを防止すること
は重要なことである。
この目的のために、第6の電極を設けることは都合が良
い。
第6の電極は第5の電極と同様に同軸環状であり第5の
電極の隣りに第1から第4の電極群から離れた位置lこ
有り、第4の電極に接続し且つ接地しである。
このようにすれば第6の電極は第5の電極から流れるリ
ーク電流の接地の帰路を提供するのに役立つ。
第1と第4の電極の軸」−の間隔と第1と第5の間隔と
第5と第6の電極間の間隔を実用上同間隔にするのが良
い。
且つ第3と第4の電圧電極は他の電極と同様に同軸環状
であり第1と第4の電極との中間に対称的に位置しその
間隔は第1と第4の電極の間隔の半分の間隔lこおく方
が良い。
本発明の実施例を添付の図面により説明する。
第1図は本発明の液体の電導塵測定用セルの一部を取除
いて、構造の説明のための外観図であり、第2図は第1
図により説明したセルを使用した回路の一例を示すブロ
ック図である。
第1図において、セルはきり穴11を有する絶練物の管
10を本体とし、管の内部に電極1から6番目の電極ま
でを同軸環状(こ埋め込んである。
電極1から6までの内面はきり穴11の表面と隣接し且
つ同じ高さに配列しである。
電極1と電極4は電流電極である。
電極2と電極3は電圧電極であり、電極1と4との間隔
の半分の間隔をおいて対称になる位置にある。
電極5は駆動電極であり、電極1と4の間隔と同じ間隔
を電極1との間において位置している。
電極6は電極1と5の間の間隔と同間隔を電極5との間
においた位置にある。
電極6は遮蔽電極であり、電極41こ接続し共に接地す
る。
電極1から6までの各電極にはそれに接続した電気導線
があり管10の外部へ引き出しである。
第2図において、一定周波数の可変振巾の電歪制御電源
16の出カドランス14の2次巻線12に、電極1と電
極4が抵抗18と20を通して接続される。
抵抗18と20は2次巻線12と電極4の間に接続する
電源16は電流電極1と4に可変のAC電流を供給する
構成である。
電極6は電極4に接続され、共に接地22に至る。
電圧電極2と3は高入力インピーダンスを有する増巾器
24の入力に接続される。
この増巾器24の出力はコンパレーク26に接続され、
基準電圧28と比較される。
コンパレータ26の出力である誤差信号は電源16に作
用し、電源出力の振巾を制御して電圧電極2と3の電圧
を実用上一定にするように役立つ。
電極5はバッファ増巾器30を経て変匡器14の出力に
接続される。
バッファ増巾器30は高入力インピーダンスと低出力イ
ンピーダンスを有する。
増巾器30の入力は図示するように2次巻線12に接続
し、出力は巻線12と電極1とを接続している電流ケー
ブルの被覆導体であるシールド32を通して電極51こ
接続される。
温度補償は抵抗18と20およびサーミスタ34で達成
できる。
サーミスタ34はセルの内部に取付けられ、電極4と抵
抗18と20との中間点に接続される。
抵抗はセルの外側に取付は温度系数の傾斜の補正に役立
つ。
一般に知られているように電導塵測定の標準温度は25
°Cである。
サーミスタ34を流れる電流は電導塵に比例する。
サーミスタの抵抗値の負の温度係数のため抵抗値は液体
の所要温度25℃のそれに反比例する。
並列抵抗20はサーミスタ自身の温度係数は液体のそれ
に対して4%/’Cであるがそれを引下げて約2%/°
Cにする。
増巾器36と増巾器38は抵抗18と20の高電位点に
接続し、セルのきり穴11の中にある液体の電導塵に直
接比例する抵抗18と20の間の電位を増巾する。
増「D器38の出力は位相感知整流器40に送られる。
位相感知整流器40には増巾器24の出力から基準電圧
が送られている。
整流器40の平滑でない出力は積分回路42に送られる
積分回路42は増巾器44とそれlこシャント(ど入っ
たコンデンサ46からなっている。
回路42からのり、C,電モ出力は測定された液体の電
導塵に直接比例する。
メータ単位で表わすこともできる。
或はもつと増巾して伝送に適するように電導塵に比例す
るり、C電流に変換することもできる。
或は回路42からのり、C0電匡を本計器内の基準点制
御にも使用することができる。
広い限定範囲を必要とする場合、例えば人工腎臓機械に
おいて透析モニターのため10〜16ミリシ一メンス/
cmをモニターする時は、本計器の測定範囲の低い部分
を取り去り、抵抗18と20の間の出力電圧を零から最
大まで変化させることにより識別範囲を拡げることが可
能である。
又増巾器24の一定電圧の出力に比例するポテンショメ
ータ48からの電圧を引下げることにより増巾器38へ
の入力を増すことで達成できる。
増巾器38は合算増巾器として動作し、その出力は入力
電圧の差である電圧を示し且つその大きさは増巾器38
の利得を調整することにより制御できる。
増巾器24と増巾器38から位相感知整流器40への入
力が逆相であれば、その出力は負でありもし同相であれ
ば正である。
整流器40の正の出力の原点は増巾器38からの入力と
同値であることによる。
増巾器36から増巾器38への入力がポテンショメーク
48からの入力よりも太きいと整流器40の正の出力は
増加する。
適当な方法により、例えばダイオードを使用するなどの
方法で回路42への入力を位相感知整流器40からの正
の出力だけに限定することができる。
温度補償の他の方法としてサーミスタ34と抵抗18,
20の代りに固定抵抗を使用することもできる。
温感素子例えば抵抗温度計等をセルの内部に置き、その
出力を利用して温度補償し増巾器36の出力振巾を修正
することもできる。
電極1から4までは前述のように電流電極および電圧電
極として作用し、本発明【こよる電極5と6は次のよう
な効果を有する。
電極6は電極5から流れ出すリーク電流の接地への帰還
路として役立つに対し、電極5は電極1から流れ出すリ
ーク電流を防止する役目を有する。
従って電極5からのリーク電流は電極1と4にこより測
定される電導度には影響しない。
且つ電極6により接地への帰還路が提供されるので、電
極5から周囲のパイプ工作物等の金属体へリーク電流が
流れることが無い。
電極1と4、電極1と5、電極5と6との夫々の間隔が
等間隔であることは次の効果がある。
即ち電極1と5の間には電流が流れないから両電極は同
電位にある。
第1図に示すセルの形状は切り穴が同一断面積であり電
極1と4との間隔と電極5と6の間隔が等しいから電極
5と6の間の通路の電流密度と電極1と4の通路の電流
密度は実質的に同一である。
従って電極5と6の間の電流傾度も電極1と4との間の
電流傾度も実質的に等しくなり、また電極1と5との間
には電流が流れないからリーク電流は実質的に皆無とな
る。
電圧電極2と3の間隔を選定する基準は増幅器の増幅度
をリニヤ−にするため余り太きくしないことが望ましく
そのために電極間隔を出来るだけ大きく、また、これら
電極間の重臣傾度は事実上直線的でなければならない。
更に電極間隔はセルの校正定数に対応するようにするこ
とが望ましい。
各電極が接近すると電位傾度が非直線性を呈するので電
極の位置は電圧電極2と3の相互間隔は電流電極1と4
との間隔に対し半分の位置に且つ夫々電流電極に対し対
称の位置におくことが最適条件であることが判明した。
実施の態様 (1)第5電極と同軸に絶縁体よりなる前記筒状体内に
埋め込まれ一定の直径を有する第6の環状電極を有し、
この第6電極は第1電極と第4電極より遠く第5電極の
外側に第1電極と第5電極間の距離と略々等しい間隔を
おいて配置され第5電極からの漏洩電流の帰路として第
4電極と共に接地される特許請求の範囲第1項記載の液
体の電導度測定装置。
(2)第2第3の電極は第1第4の電極の間に対称的に
位置し、その間隔は第1第4の電極間の略半分である前
項記載の液体の電導度測定装置。
(3)電流電極間の電流を表わす出力型止の温度を補正
する手段を有する前項記載の液体の電導度測定装置。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に用いる液体の電導度測定用セルの一実
施例を示す一部切り欠いた斜視図、第2図は本発明によ
る液体の電導度測定装置のブロック図を示す。 図において主な参照符号は次の通りである。 2.3は電圧電極、1,4は電流電極、5は駆動電極、
6は遮蔽電極、24は高入力インピーダンス増巾器、2
6はコンパレーク、14は出力変巴器、16は電圧制御
AC電源、34はサーミスタ、18,20は抵抗、30
、36、38、44は増巾器、40は位相感知整流器で
ある。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 電導塵測定用セルを構成する絶縁物よりなる筒体内
    の内面に所定の間隔をおいて5個の同軸環状電極を埋め
    込み比較的高い電圧にある第1電極と比較的低い電圧に
    ある第4電極は制御可能なAC電源に接続されて電流電
    極を構成し、前記第1電極と第4電極との間に第2電極
    と第3電極が設けられて電圧電極を構成し、前記第2電
    極と第3電極とは前記電圧電極間の電圧を一定に保持す
    るためのAC電源を制御する増幅器の出力につながる高
    インピーダンス入力に接続され、且つ制御可能な人C電
    源の出力に接続されてセル中の液体の電導塵を示す電流
    を流す電流電極に供給される電流を電圧値として表わす
    手段と、更に特徴として第5電極5が設けられバッファ
    増幅器30を介して第1電極に接続され、前記バッファ
    増幅器の入力は第1電極の接続点において制御可能な電
    源16に接続されており、前記バッファ増幅器は第1電
    極に対しては高インピーダンスを呈し、第5電極に対し
    ては低インピーダンスを呈し、前記第5電極は第1電極
    第2第3の電流電極の側に第4電極からかけ離れた位置
    に、且つ第1電極と第4電極との間の距離に略々等しい
    間隔を経て配置されて、第1電極と第5電極は第1電極
    から流出する漏洩電流を防止するように同一電位に保持
    されることを特徴とする液体の電導塵測定装置。
JP50093223A 1974-08-02 1975-08-01 液体の電導度測定装置 Expired JPS5846698B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

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GB34210/74A GB1517697A (en) 1974-08-02 1974-08-02 Measuring cells for measuring electrical conductivity of liquids

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JPS5139096A JPS5139096A (en) 1976-04-01
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JP50093223A Expired JPS5846698B2 (ja) 1974-08-02 1975-08-01 液体の電導度測定装置

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US (1) US3993945A (ja)
JP (1) JPS5846698B2 (ja)
DE (1) DE2533943C2 (ja)
GB (1) GB1517697A (ja)
NL (1) NL188369C (ja)

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