JPS6010266B2 - 導電率計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、液体の測定対象たとえば水の純度を測定す
るために必要な水の導電率を検出する導電率計に関する
ものである。

なお、この明細書において「導電率」とは、その逆数で
ある抵抗率を含むものとする。被測定水の導電率Ｇは、
‘１１式により示すように水自体の電離にもとづく導電
率○，と、水に含まれる不純物（主として塩類）のイオ
ンによる導電率Ｇ２との和により表わされる。

Ｇ：ＧＩ＋Ｇ２．…”………（１｝ しかしながら導電率Ｇ，及びＧ２は、温度によって異な
った値を有し、しかもこの両者の温度変化率は相互に異
なっているので、導電率Ｇを高い精度で求めるためには
、少なくとも測定時の温度に応じて測定値を個々に補正
することが必要である。

換算温陣８ｍ（通常は２５℃）においては、不純物を含
む被測定水の導電率をＧｍ、水の電離にもとづく導電率
をＧ，ｍ、不純物イオンによる導電率をＧ靴とすると、
前記の【１）式はつぎのように書き変えることができる
。

Ｇｍ＝Ｇ，ｍ＋Ｇ２ｍ……………‘２｝ 一般に、被測定水の導電率Ｇは、換算温度における導電
率Ｇｍを温度補償した値によって表わされる。

ある温度ｔにおける不純物イオンによる導電率らと、そ
の換算温度ｔｍにおける導電率Ｇ靴との比量力城孫数を
ａとすると・Ｇ机ｉよ２‐・・…………‘３｝ となるので、‘２｝式は‘１｝及び‘３’式によりＧｍ
＝妻（Ｇ・ＧＩ）＋ＧＩｍ……………‘４）となる。

すなわち導電率Ｇｍは、導電率Ｇと○，と間の差からそ
の温度変化特性を係数ａによって補償し、更にその結果
に換算温度ｔｍにおける導電率Ｇ，ｍを加えることによ
って求めことができる。ここで、導電率Ｇ，は被測定水
の各温度にわたり既知の値である。導電率Ｇ，と、これ
を係数ａで除した値Ｇ，／ａとの特性曲線を第１図に示
す。

第１図から明らかなように、導電率Ｇ，は温度に対して
非線形の変化が大きいので、導電率○，によく対応した
信号を作りだすことは困難である。しかし、導電率Ｇ，
を係数ａで除した値○，／ａは第１図に示すように温度
変化率が小さな曲線となるので、その変化にほぼ対応し
た信号を作り出すことは比較的容易なものとなる。この
発明は、このような点に鑑みてなされたもので、イオン
化する不純物を含む被測定水が有する任意の温度及び換
算温度における導電率間の比からなる係数の逆数と、被
測定水の導電率とを掛けることによって温度変化率の小
さな測定導電率信号を得ると共に、この測定導電率信号
を上記係数の逆数を乗じた水の導電率信号及び換算温度
における水の導電率を用いて補正することによって検出
される導電率信号を広い温度範囲にわたって精度よく補
正することができる導電率計を提供することを目的とす
る。

以下、この発明の一実施例について詳細に説明する。

第２図はこの発明の一実施例として示す導電率計の回路
図であり、‘４｝式に基づいて構成されている。検出セ
ルＤは導電率を測定すべき被測定水中に浸潰された一対
の電極を有し、一方の電極が交流電源１に接続され、他
方の電極が演算増幅器２の第１入力に接続される。検出
セルＤは、一対の電極対の構造によって定まる定数Ｋを
有する。

いま、ｒｄを測定水中の検出セルＤの抵抗値、Ｇを被測
定水の導電率とすると、定数ＫはＫ＝ｒｄ×Ｇ…………
…（５｝ により表わされる。

演算増幅器２は、第１演算回路として機能するもので、
第１入力を後述する感温抵抗体４にも接続し、第２入力
を接地しており、ゲイン亭を有する。

ただし、Ｇは被測定水の導電率、ａは不純物によるイオ
ンを含む被測定水のある温度ｔにおける導電率Ｇ２と換
算温度ｔｍ（例えば２５ｑ０）における導電率Ｇ拠の比
量‘浄い係数で偽良。ちＧ２ ａ＝ａ；……………【６｝ 演算増幅器２の出力は同期整流回路３に入力される。

同期整流回路３は公知のものでよく、例えば第３図に示
すような構成を有する。第３図において、電界効果トラ
ンジスタＱ，はスイッチとして機能するもので、演算増
幅器２の出力端にドレィンを接続し、ソースを抵抗Ｒ４
を介して同期整流回路３の出力端に後続し、ゲートを信
号源Ｓ，に接続している。

信号源Ｓ，は交流電源１の交流電圧を半波整流し、即ち
交流電圧の正期間の波形を得、更にこの波形を矩形波に
波形変換した１８００おきのパルスを発生し、このパル
スを電界効果トランジスタＱ，のゲートに印加し、これ
をオン又はオフにする。電界効果トランジスタＱ２はド
レィンを演算増幅器２の第１入力に接続し、ソースを電
界効果トランジスタＱ，のソースに接続し、ゲートを信
号源Ｓ２に接続している。信号源Ｓ２は信号源Ｓ，と同
一構成を有するが、信号源Ｓ，と逆極性のパルスを出力
する。電界効果トランジスタＱ２のドレインとソースと
の間には感温抵抗体４が接続されている。感温抵抗体４
は、例えば固定抵抗とサーミスタとを直列又は並列に接
続し、ある温度ｔにおける抵抗値ｒ４と、換算温度ｔｍ
とにおけるその抵抗値ｒ４ｍとの地主が係数ａに等しく
なるよぅに選択される。

即ち、ａ＝守・・・・・・・肌．・【７’ 従って、演算増幅器２、同期整流回路３及び感温抵抗体
４からなる演算回路の出力電圧壬３は、交流電源１の電
圧をｅＳ、検出セルＤの抵抗値をｒｄ、感温抵抗体４の
抵抗値をｒ４とすると、ｅ３＝一事●ら……………■に
より表わされる。

従って、（８’式は、【５｝、｛７’式を用いると、Ｇ
Ｉ ｅ３＝一ｅｓ・Ｒ・き，ｒ４ｍ・…………”（９｝｛９
’式におけるｅｓ、Ｋ、ｒ４ｍの値はそれぞれ測定レン
ジ、検出セルＤ及び感温抵抗体４に固有の値をとり得る
ので、｛９１式はｅ３戊−きＧ‐‐…‐……‐‐‐（１
Ｑ となる。

■式はｅ３を測定すれば、換算温度ｔｍにおける導電率
Ｇ脚が求められることを示す。なお、‘１｝、■、‘６
｝を用いると、胤式はｅ３は−妻Ｇ＝−言（Ｇ．十Ｇ２
）＝−（Ｇ靴十妻子．）……（・・）Ｇ柵》Ｇ，のとき
はｅ３戊−Ｇ２ｍ・…………”（１２） となる。

第２図の説明に戻る。

同期整流回路３の出力は抵抗Ｒ５を介して演算増幅器８
の第１入力に供給される。一方、直流電流ｅ，は感温抵
抗体５を介して演算増幅器６の第１入力に接続され、そ
の第２入力は接地されている。

また、演算増幅器６の出力端は、抵抗Ｒ，を介してその
第１入力に接続され、かつ抵抗Ｒ２を介して演算増幅器
７の第１入力に接続される。ここで、感温抵抗体５は感
温抵抗素子、例えばサーミスタ及び固定抵抗器を直列又
は並列接続して構成され、その抵抗値吋まち＝肘等…・
・・・・・．・（１３） を満足するように選択される。

ただし、ｒ伽は換算温度におけるサーミス夕の抵抗値で
ある。

演算増幅器７は、第１入力を抵抗Ｒ３を介して直流電源
ｅ２に接続し、第２入力を接地し、出力端を抵抗Ｒ７を
介して第１入力及び抵抗Ｒ６を介して演算増幅器８の第
１入力‘こ接続されている。

ここで、直流電源ｅ，、感温抵抗体５、抵抗Ｒ，及び演
算増幅器６から構成される第１信号発生回路は、演算増
幅器６の出力をｅ６とすると、（１３）式より、Ｒ，− ｅ６＝‐ｅ．・万＝牢×器．・・・・・・（１４）（１
４）式におけるＲ，、ｒ加、ｅ，は既知の定数であるか
らく１４）はＧ， ｅ６Ｋ−客−……………”（１５） となる肌ち演算増幅器服−事はり流れ る出力ｅ６を抵抗Ｒ２を介して演算増幅器７に入力する
。

また、直流電源ｅ２は第２信号発生回路として機能し、
Ｇ，ｍにより示される信号を抵抗Ｒ３を介して演算増幅
器７に入力する。

従って、演算増幅器７は抵抗Ｒ２及びＲ３を介して入力
される信号を加算し、反転増卿るので、事−Ｇ．ｍによ
り示される信号を出力する。演算増幅器８は第１入力を
抵抗Ｒ５、Ｒ８及びＲ９の一端に接続され、第２入力を
接地し、出力端を抵抗友９の他端に接続し、かつ指示メ
ータ９を介して出力端子１０に接続している。

出力端子１０は抵抗Ｒ，ｏを介して接地される。従って
、演算増幅器８は、第２演算回路として被測定水の導電
率を関数とし、−言Ｇにより示される路地抗Ｒ５扮し、
炊事−Ｇ．ｍはり示される信号を抵抗Ｒ８を介して入力
し、反転した両者の和、即ち■式により示される演算を
してＧｍにより示される信号を指示メータ９を介して出
力端子１川こ供給する。

出力端子１０の信号は、補正された被測定液の導電率を
示す信号である。なお、感温抵抗体４及び５を構成する
サーミスタは、一般に定数Ｂにより評価され、次式のよ
うな関係式により示されることが知られている。

Ｒ＝Ｒ。ｅＸＰＢ（主−三）‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐
‐‐‐（１ただし、Ｒは温度Ｔｋにおけるサーミスタの
抵抗値、Ｒｏは温度Ｔｏにおけるサーミスタの抵抗値で
ある。従って、定数ＢはＢ＝２．３０斑ｏｇＲ−ｌｏｇ
Ｒｏ）．．．．．．，．．．…，．（１７）１−１Ｔ
Ｔｏ となり、通常３００血〜４００皿程度の値をとる。

以上のように、この発明によれば、温度変化に対して導
電率の信号の変化が小さくなるように測定信号に対して
係数を掛けて補正を行なうようにしたので、広い温度範
囲にわたって測定精度を高く保つことができ、またこの
ような係数を得るために感温抵抗体は製造が容易なもの
であり、そのコストも低いので、経済的な装置とするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は被測定液の導電率の温度特性を示す特性図、第
２図はこの発明の一実施例による導電率計の回路図、第
３図は第２図に示す同期整流回路の回路図である。 １…・・・交流電源、２，８，６，７・・・・・・演算
増幅器、３……同期整流回路、４，５……感温抵抗体、
９・・・…指示メータ、Ｄ…・・・検出セル、ｅ，，ｅ
２’ｅｓ・・・・・・直流電源。 第、図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 導電率を測定対象とした水中に浸漬されて上記導電
   率を測定するための電圧が印加される一対の電極を有し
   、上記電極を介する上記電圧を検出信号とした検出器と
   、予め設定される換算温度及びこの換算温度と異なる任
   意の温度における上記被測定対象の導電率間の比により
   定められる係数を上記検出信号に対して掛算する第１演
   算回路と、純粋な水の基準導電率に上記係数を掛けた値
   をもつ第１補正信号を発生する第１信号発生回路と、予
   め設定された換算温度における上記被測定対象中の水の
   導電率に対応した第２補正信号を発生する第２信号発生
   回路と、上記第１演算回路の出力信号、上記第１及び第
   ２補正信号を加算する第２演算回路とを備え、上記第２
   演算回路の出力信号を上記測定対象の導電率を示す測定
   信号とした導電率計。