JPS61137078A - 静電容量測定方法 - Google Patents

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】 産業上の利用分野： 本発明は、靜電容凌の変化により表示又は制御を行うに
際して、従来困難とされた微細な容量変化で６っても所
産の高い測定を行い、それにより精確な表示又は制御等
を可能とした微細静４８ｍ測定方法に係るものである。

発明の背虞： 特定の物質により２甑間に生ずる静電４童を感知し、こ
れに基いて種種の計測又、ま制御を行う方法は広く用・
ハらルているが、この際に靜電容鷺を生起する甑板間介
在物の誘電率が小であったり、或いは物理的条件によっ
て赦少な容を変化でゐっても的確に測定する必要性はま
すます高くなっている。

従来技術ニー たとえば、液量の表示又は液面を一定に保つための制御
装置等にあって・ｌｉ、静電容量式液面計が多く便用さ
れてお９、この液面計は測定対象となる液体と空気若し
くは液体と気岨状態の該液体物質とが電極間に介在し−
ときに、それらの各誘電率の差によプ静４容童が異なる
ことを利用したもので、液に浸る２極間の静電容量が異
なることを利用したもので、液１／（浸る２極間の静電
容量が液位に比例することに着目し、センナ−として溶
液槽内に１対となる電極を入れ靜電容破を測定している
。

そして、この静４容菫式液面計等にあっては１．＃電谷
量の測定、検出に基準抵抗を用いており、その最も一般
的な方法は４３図に示すように、定′４圧定周波数の電
源α→により被測定静電容量（ト）全駆動し、これに流
れる電亙αηを接点（ト）を介して基準抵抗Ｑ神に加え
、端子電圧（６）を得ていた。この場合に得られる４圧
（至）の値ｖ′ｘは、基準抵抗αΦ値をｔａｒ、流れる
電流（ロ）ｔ−１とし、正弦波電源−の電圧金Ｅ′、周
波数をｆ１靜電容量（ト）の値をＣ’ｘとすれば、 Ｖ’ｘ　＝　ｉ　＃Ｒｒ　＝　ｔ、Ｄ−Ｅ’−Ｃ’ｘ−
Ｈ，ｒ（ここにｈ’　＝ｌ　ｗ　、壺７．ｙ＝＝２πｆ
　）となる。

上式によると、従来の方法では、抵抗値、被測定靜４存
盪をメ姑する戒源工圧、周波数及び波形の影響を受るこ
とを示している。そして、このＶ’ｘはダイオード四及
び（ロ）により検出１号に）として取出されているが、
この方法で得られる信号Ｉまダイオード（ホ）及び（ロ
）の準方向電圧分の誤差・と生じ、さらにこの電圧は温
度に依存するから微細な精度は得られなかったのでわる
。

発明の目的： 本発明は斯かる現況に鑑み、より安定で精度の高い静電
容量の測定方法を提案せんとしてなされたもので、被測
定静電容量を基準となる静電容量に接続してこれらをパ
ルス電圧で駆動し、その容量比に従って得られる（圧に
より被測定静電容量及びその微少変化を測定する方法の
提供を目的としている。

発明の構成・実施例： 以下、本発明の原理を具体的な実施の１列に基づき説明
する。第１図において、（１）は被測定静電容量であシ
その値をＣｘとし、（２）は基準となる既知ｌ＃Ｉ！容
量でろりその値をＣｒとする。今この直列部にＥなる電
圧ｔ−もつ一定周期のパルス電源α◆を加えると、被測
定静電容量（１）と既知静電容量（２）との接続部（３
）に発生する電圧（５）は、各静電容量（１）及び（２
）の比に依存し、その電圧（５）の値をＶｘとすると次
式によって表される。

Ｖｘ　＝　Ｃｘ　−Ｅ／　（Ｃｒ　＋Ｃｘ）上式によれ
ば被測定靜電容ｔ　（１）の値Ｃｘの微少な変化は、既
知靜戒容献（２）の値Ｃｒを上記被測定値Ｃｘにできる
だけ近い・直に設定することにより、最も大きい電圧２
化とし得られることを示している。

さらに上式は、得られる−圧（５）の値Ｖｘが、被＃ｌ
定靜電容ｔ　（１）の値ＣＸ（！：駆動用パルス電源（
４）の電圧Ｅにのみ依存し、他の電気的要素たとえば電
源の１波数等の影響ｒ無視することができ、安定な信号
４圧として利用できることを示している。

この場合、各静ｔｊＬ６童を駆動するパルスを源（４）
の′１圧波形１９）　ｒｊ第２図（ａ）に示すようであ
り、そして、被副定靜電容−（１）の関数として得られ
る１ｇ号直圧（５）は第２図（ｂ）に示す波形叫となる
。

同じく（ロ）に示す破線の波形（ロ）は被測定静電容量
（１）の値Ｃｘがより大きい場合でろシ、いずれも、第
１図の回路における接地電位にたいして対称波となって
いる。

従って、第１図に示す両靜成容量の接続部（３）には弁
効果トランジスタ（６）を接続し、パルス電源（４）で
そのゲート電極を駆動すれば、電界効果トランジスタ（
６）は電気的抵抗素子で６るため、・ｌＸ２図（Ｃ）に
示すように乱れのない波形（２）又は餞をもつ１１！号
電圧が得られる。

この信号を信号増巾器（７）により増巾した後、表示・
制御部（８）に導き、九とえば液面位の表示或いは液相
系の制御等の使用に供する。

発明の作用・効果： 以上の説明にみるごとく、本発明によルば静４容量の測
定において、従来の方法・に比較してより安定で精度の
高い測定を行い得ると共に、静電容量の微少変化を連続
的に測定することができる。

さらに、微少容を測定が可能なことにより、従来手段で
は困難であった誘電率の低い浮液の液瀘測定を可能とし
、一方、誘電率の高い溶液の液瀘測・・ぜに適用する・
ときにはセンサーとなる４極等り構造に自由度をもたら
すことがでる等υ利点上Ｍして分り、上記の実施列にみ
るごとく多様な具体列を導くことができ産業上の利用性
は著大でるる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の１具体例における回路構成金示す
図、ｇ２図は第１図に示す具体例に２ける各波形図、第
３図は従来例の回路構成を示す図である。 （１）・・・破測定静電容量　（２）・・・既知静電容
量（３）・・・接続部　　　　　（４）・・・パルス−
源（５）・・・信号電圧　　　　（６）・−・４界効果
トランジスタ（７）・・・信号増巾器　　　（８）・・
・表示・制御部（９）１．ＬｌＪ東四四・・・波形 （ロ）・・・定電圧９．周波数−源 四・・・破剣尼靜″−ｍ浮凌　αＱ・・・基準抵抗αη
・・パ峨流　　　　　　（至）・・・接点ｃ４ψυ・・
・グイず−ド　　磐・・・検出信号第７図 ｃ′ｌ）　　　　　　　（ｂ）　　　　　　（Ｃ）第２
図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　被測定静電容量と予め設定した既知静電容量とを電
   気的に接続してパルス電圧で駆動し、その接続部におい
   て上記各容量の容量比に従つて得られる電圧により、被
   測定静電容量並びにその微少変化を測定することを特徴
   とする静電容量測定方法。 ２　各容量を駆動するパルス電圧により、回路中に含ま
   せた電界効果トランジスタを同時に駆動し信号電圧を得
   るようにした特許請求の範囲第１項記載の静電容量測定
   方法。 ３　信号電圧を増巾して表示・制御部に導いて、低誘電
   率の液体等の液量等の測定、処理又は表示をするように
   した特許請求の範囲第１項及び第２項記載の静電容量測
   定方法。