JPH052185B2 - - Google Patents

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JPH052185B2
JPH052185B2 JP60227556A JP22755685A JPH052185B2 JP H052185 B2 JPH052185 B2 JP H052185B2 JP 60227556 A JP60227556 A JP 60227556A JP 22755685 A JP22755685 A JP 22755685A JP H052185 B2 JPH052185 B2 JP H052185B2
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MERUBABU BOEKI KK
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は液体の塩分濃度計に関し、特に、一組
の電極間の電導度の測定に基づいて塩分を求める
塩分濃度計に関する。
<従来の技術> いわゆる測定セルと呼ばれる一組の電極を具備
し、それを被測定液中に浸すことによりその液の
導電率Kを測定する装置は、例えば実開昭56−
65478号公報に開示されている。この文献に開示
された導電率計は、セル定数Jの補正を精度よく
行うため、測定セルと並列に設けられた基準抵抗
Rkと、測定セルとこの基準抵抗Rkを選択する切
換スイツチを備えていることが特徴である。その
ため、測定セルに印加される交流電源電圧の変動
に依らずに測定値が得られるという利点がある。
この装置を用いて、例えば食塩水の濃度を測定
するときは、まず、濃度が既知の例えば5%の食
塩水を標準温度25℃に保持した電導度を測定して
スパン較正を行い、次に、被測定食塩水の温度を
25℃に保つて同様にして電導度を測定しなければ
ならない。
<発明が解決しようとする問題点> 現実の塩分測定、例えば海水の塩分、水族館の
水槽の塩分、熱いみそ汁の塩分、食品工業の工程
中の流れる液の塩分等を測定するとき、被測定液
の温度を25℃に保ことは不可能である。
また、標準試験液を常備しておいて測定の都度
スパン調整することは、測定セルの浸漬の都度、
他の液が侵入したり、自然蒸発によつて標準試験
液の導電率が変化するため、度々試験液を新しい
ものと交換しなければならず使用上不便である。
さらに、もし軽率にスパン調整用ボリユームを
廻してしまうと、その後の測定が無意味になり、
再度較正作業からやり直さなければならない。
特に重要な問題は、現実の被試験液がNaclま
たはKclだけの水溶液であることはむしろ稀であ
つて、海水、みそ汁のような種々の組成物が溶け
込んでおり、従つて温度補正係数の正確な値は未
知であり、標準濃度の試験液を予め作ることがで
きないことである。
そこで本発明の主たる目的は、被測定液の温度
が標準温度25℃以外のときでも使用することがで
き、標準試験液を常備する必要がない塩分計を提
供することである。
本発明の他の目的は、測定セルを含む測定プロ
ーブと本体部分とが着脱自在であつて測定プロー
ブに互換性があり、セル常数が、被測定液の種類
が特定されれば測定プローブごとに銘記されてい
る塩分計を提供することである。
本発明の更に他の目的は、導電率の濃度特性、
温度特性がアナログ量であり、実用範囲において
は殆ど線形であることに鑑み、デジタル演算処
理、デジタルメモリを使用せず、そのためにデジ
タル化に伴う誤差を含まず、塩分濃度が完全に連
続的に求められる塩分計を提供することである。
<問題点を解決するための手段> 本発明の液体の塩分濃度計は、測定すべき液体
中に浸される一組の電極と温度センサーを備えた
測定セルと、発振器出力から可変抵抗器R1を通
して上記一組の電極の一方に電圧を印加する励振
電圧印加手段と、上記一組の電極の他方の電流を
増幅して導電検出電圧edを得る導電検出手段と、
上記温度センサーの出力信号に基づき所定の温度
補償電圧erを得る温度補償手段と、上記導電検出
電圧edを上記温度補償電圧erで除算した商を演算
する演算手段と、その演算結果を表示する出力手
段と、互に連動する2回路切換スイツチS1,S2
備え、第一の切換スイツチS1は、そのコモン端子
Cが上記導電検出手段の入力端に接続され、その
一つの切換接点aが上記一組の電極の他方4に接
続され、もう一つの切換接点bが所定の抵抗値を
もつ固定抵抗Rsを介して一組の電極の一方3に
接続されたものであり、第2の切換スイツチS2
は、そのコモン端子Cが上記温度補償手段の入力
端に接続され、その一つの切換接点aが上記温度
センサーに接続され、もう一つの切換接点bが所
定の電圧源に接続されたものである較正手段とを
有することにより特徴づけられる。
<作用> 液体中へ一組の電極をもつ測定セルを浸し、そ
の電極に励振電圧eiを印加すると、その液体の導
電率に比例して電極間に電流が流れる。例えば温
度25℃の純食塩水の導電率は67.2mS/cmであり、
これの温度係数αは2.17%/℃であることが知ら
れている。
導電検出電圧edは、測定セルの構造と、交流電
源の電圧と、可変抵抗器R1の設定状態と、被測
定物の導電率と、増幅器の利得に依存する。そし
て、このときの導電率は温度に依存している。一
方、温度補償電圧erは、第3図に示すように、温
度センサーの検知温度を変数とする一次関数であ
る。この勾配は被測定物の導電率の温度係数αと
一致していることが好ましいが、みそ汁、海水の
ように不純物を含むものであつてはほぼ2〜3%
の範囲におさまつているので、多用途の塩分計で
あつても、実用上差しつかえのない勾配に設定す
ることができる。
演算手段は、導電検出電圧edの温度tと温度係
数αを含む因子{1+α(t−25)}と、温度補償
電圧erの同じ因子{1+α(t−25)}を消去す
る。
切換スイツチは測定状態aと較正状態bを切換
える手動スイツチである。較正状態bに切換えら
れると、導電検出電圧edと温度補償電圧erの演算
手段への導入が断たれ、可変抵抗器R1の設定状
態のみに依存する電圧が出力手段に導入される。
その結果、出力手段の表示値と可変抵抗器R1
設定位置は一次の対応関係をもち、従つてあらか
じめ較正された表示値を示すように可変抵抗器を
設定すれば、測定セルの構造とそのばらつき、そ
の他の要素のばらつきを補正することができ、被
測定物の種類ごとにその表示値を定めておけば、
標準液による絶対較正を行うことなく簡易に較正
を行うことができる。
<実施例> 第1図に本発明の一実施例の回路図を示す。
発振器1は振幅一定な交流発振器である。その
出力端子にコンデンサC1と可変抵抗R1の直列回
路が接続され、その可変端子がバツフアアンプ2
の入力線に接続され、バツフアアンプ2の出力線
が測定セルの一方の電極3に接続されている。従
つて、この電極3と接地間には第2図に示すよう
な振幅eiの方形波交流電圧が励振電圧として印加
される。
測定セルは電気的には2極の電極であるが、構
造的には例えば第7図に示すように円筒13内に
3個の電極板14,15,16を配設し、両端の
もの14,16を共通接続して1組の電極を形成
している。
測定セルの他方の電極4は、切換スイツチS1
端子aに接続され、コモン端子cは増幅器5に入
力されている。この増幅器5は帰還抵抗Rfを持
ち、励振電圧eiにより生ずる電流を検出してお
り、検出電圧e0を出力する。スイツチS1のもう一
つの端子bは抵抗Rsを通じて測定セルの電極3
に接続されている。この抵抗Rsは測定セルの電
極間抵抗Rcの擬似抵抗である。増幅器5の出力
e0は同期整流回路6に入力されて、直流アナログ
信号に整流される。この同期整流回路6は発振器
1の方形波出力と同期してスイツチング要素S3
S4が交互にオンオフし、コンデンサC3を充電す
る。この同期整流回路6の出力電圧edは、被測定
液の導電率の温度係数をα、温度25℃における被
測定液中に測定セルを浸したときの電極間抵抗を
Rc25、励起電圧の振幅をei、増幅器5の帰還抵抗
をRfとしたとき ed=Rf・ei/Rc25{1+α(t−25)} ……(1) と表わされる。この電圧edを導電検出電圧とす
る。
測定セルの電極4には温度センサー7が付設さ
れて、このセンサー7の端子は温度検出器8に接
続されている。この温度検出器8は測定セルの温
度に比例したアナログ電圧etを出力する。切換ス
イツチS2はスイツチS1と連動している。スイツチ
S2の接点aは温度検出器8の出力端子に接続され
ている。スイツチS2の接点bには、基準電圧Es
を2個の抵抗R2とR3で分割したレフアンス電圧 eT=R3/R2+R3・Es ……(2) が導入される。この基準電圧Esは所定の定電圧
源であればよい。抵抗Rsと、抵抗R2,R3の分圧
比の関係は、抵抗Rsが例えば温度25℃における
濃度5%の純食塩水に測定セルを浸したときの電
極間電気抵抗に相当する値であれば、レフアンス
電圧eTは温度25℃における温度検出電圧et25に相
当する値になるよう設定される。
温度補償回路9は、標準温度25℃における出力
電圧erをE25として、温度補償電圧 er=E25{1+α(t−25)} ……(3) を出力する。この(3)式を第3図に示す。
アナログ除算器10は塩分濃度を求めるため除
算ed/erを実行する。(1)(3)両式より除算の商mは m=ed/er=Rf・ei/Rc25{1+α(t+25
)}/E25{1+α(t−25)}=Rf・ei/E25・Rc25
…(4) となる。この(4)式から明らかなように測定セルの
温度tが消去されている。
表示器11は塩分百分率を表示する。アナログ除
算器10としてA/D変換器を用い電圧erを基準
電圧とし、電圧edを入力電圧(被変換電圧)とす
れば、直ちにデジタル出力を得ることができる。
なお、測定器本体側と測定プローブ側とはコネク
タ12により着脱自在に接続されている。
ここで、電極間抵抗Rcにばらつきがあつてそ
の係数をセル定数Jとし、電圧eiの可変係数をj
とすれば、(4)式は、 m=Rf・j・ei/E25・JRc25 ……(4)′ (4)式と同じ塩分濃度mを得るためにはj=Jと
なる。すなわち(4)式が標準状態とすればRc25にJ
だけのばらつきがあれば電圧eiもJに相当する分
だけ可変設定することにより所定のmを得る。更
に(4)′式においてスイツチS1,S2をb側に倒すと
E25の代わりにETが、JRC25の代わりにRsが挿入
されて出力表示濃度m′は m′=Rf・Jei/ETRS となる。ここにRf/ETRcは定数であり、表示値m′は セル定数Jに比例したものとなる。すなわち、セ
ル定数Jのばらつきを補正するために設定した
Jeiによつてm′はJに比例した値を得る。
従つて例えば5%食塩水の標準試験液にて塩分
濃度表示mが5%を表示するようにeiを調整して
JeiとしたのちスイツチS1,S2をb側に切換えた
ときのm′の値が較正値となる。
所定の電極にて標準試験液を用いて以上の較正
を行えばそれ以降は上記較正値の設定により測定
の都度、較正作業を必要としなくなる。
次に、上記実施例の使用方法について説明す
る。
この塩分計の製造者は、例えば濃度5%の純食
塩水を温度25℃に保持して標準試験液とし、これ
に測定セルの電極3,4を浸して表示器11が5
%を指示するように可変抵抗器R1を調節する。
この可変抵抗器R1の設定状態をそのままにして
おいて切換スイツチS1,S2をa接点からb接点側
に切換え、そのときの表示値(%)を読み、これ
を較正値として記録する。この較正値は、この測
定セルが食塩水の塩分濃度を測定するときの個有
の数値であつて、これをその測定セルに銘記す
る。この較正値は換言すれば設定目標値を意味し
ている。
使用者は、まず切換スイツチS1,S2をb接点側
に切換え、測定セルに銘記されている表示値
(%)になるよう可変抵抗器R1を調節する。これ
で較正作業は終わる。その後は、可変抵抗器R1
の設定状態を固定したまま、食塩水の濃度を測定
すれば、その測定時の温度に影響されることなく
測定を行うことができる。上記の実施例におい
て、スイツチS1のb接点回路に抵抗Rsを接続し、
スイツチS2のb接点回路に抵抗R2,R3の分圧回
路を接続したが、本発明の内蔵較正手段は上記実
施例に限定されることなく、例えば増幅器5の帰
還抵抗Rfの切換え、同期整流回路6の出力回路
への減衰器の選択的挿入、温度補償回路10の出
力回路への減衰器の選択的挿入等の代替手段によ
り実施することもできる。
第4図に本発明の一変形実施例の回路図を示
す。この実施例が第1図のものと相違する点は、
温度センサー7のばらつきを補償するために、温
度検出器8に半固定抵抗器R4を設けたことであ
る。すなわち、温度検知回路の等価回路を第5図
のように表わした場合、温度検知電圧etは et=Rt/Rt+R4+R5・Es ……(5) となる。ここでセンサー抵抗Rtのばらつき係数
をxとすれば上式のRtをxRtに置換すればよい
が、etを変えないためには(R4+R5)をもx(R4
+R5)に置換すればよい。この置換は、半固定
抵抗R4の調整により実現される。
第6図に本発明の他の変形実施例の回路図を示
す。この実施例が第1図のものと相違する点は、
測定セルに銘記された較正値のばらつきをなくし
て、どの測定セルも例えば10%の固定された較正
値、すなわち設定目標値になるよう、擬似抵抗
Rsを測定セルのプローブ側に移したことにある。
すなわち、スイツチS1の接点bをコネクタ12
の本体側端子に接続し、これと対応するプローブ
側に擬似抵抗Rsが接続されており、この抵抗Rs
は、半固定抵抗により較正されている。
従つて、使用者は使用に先立ち切換スイツチ
S1,S2をb接点側に切換え、いかなる測定セルで
あつても表示値が例えば10%になるように可変抵
抗器R1を調節するだけで較正作業が終了する。
<発明の効果> 本発明によれば、測定セルの電流に係る導電検
出電圧を温度補償電圧で除算することより、被測
定物の導電率の温度係数αを消去しているので、
標準温度25℃以外のときでも測定することができ
る。また、切換スイツチを較正側に切換えて表示
器の値が予め定めされている値になるよう可変抵
抗器を設定するだけで較正作業が終了するので、
標準試験液を常備する必要がなく、使用上大層便
利である。
また本発明によれば、測定計本体部と測定プロ
ーブ部を着脱自在に構成することができ、本体部
と測定プローブ部を別個に製作することができる
ので製造工程の管理が容易になり、更にプローブ
に互換性があるので使用者にとつても便利であ
る。
更に本発明によれば、導電検出手段、温度補償
手段および演算手段をアナログ回路で構成してい
るので回路構成が簡単化され、しかもデジタル化
に伴う誤差が発生せず連続的で高精度な測定値が
得られる。
また更に本発明によれば、A/D変換器、デジ
タルコンピユータ、およびコンピユータソフトウ
エアを必要とせず、いかなる被測定液に対しても
容易に較正操作ができるので、ポケツタブルの小
形であつて、いかなる用途にも適用できる汎用の
高精度な塩分濃度計を安価に提供することが可能
になつた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す回路図、第2図
は第1図の励振電圧eiの波形図、第3図は第1図
の温度補償回路9の特性図、第4図は本発明の一
変形実施例を示す回路図、第5図は第4図の温度
検知回路の等価回路図、第6図は本発明の他の変
形実施例を示す回路図である。第7図は本発明の
測定セルの一例を示す断面図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 測定すべき液体中に浸される一組の電極と温
    度センサーを備えた測定セルと、発振器出力から
    可変抵抗器R1を通して上記一組の電極の一方3
    に電圧を印加する励振電圧印加手段と、上記一組
    の電極の他方4の電流を増幅して導電検出電圧
    edを得る導電検出手段と、上記温度センサーの
    出力信号に基づき所定の温度補償電圧erを得る温
    度補償手段と、上記導電検出電圧edを上記温度
    補償電圧erで除算した商を演算する演算手段と、
    その演算結果を表示する出力手段と、互に連動す
    る2回路切換スイツチS1,S2を備え、第一の切換
    スイツチS1は、そのコモン端子Cが上記導電検出
    手段の入力端に接続され、その一つの切換接点a
    が上記一組の電極の他方4に接続され、もう一つ
    の切換接点bが所定の抵抗値を持つ固定抵抗Rs
    を介して一組の電極の一方3に接続されたもので
    あり、第二の切換スイツチS2は、そのコモン端子
    Cが上記温度補償手段の入力端に接続され、その
    一つの切換接点aが上記温度センサーに接続さ
    れ、もう一つの切換接点bが所定の電圧源に接続
    されたものである較正手段とを有する、液体の塩
    分濃度計。 2 上記温度補償電圧erが、測定すべき液体の導
    電率の温度係数をα、その液体の測定時の温度を
    t(摂氏)としたとき{1+α(t−25)}の関数
    である、特許請求の範囲第1項記載の液体の塩分
    濃度計。 3 測定器本体と、上記一組の電極を含む測定プ
    ローブが着脱自在に構成されており、上記固定抵
    抗Rsが測定プローブ側に設けられた半固定抵抗
    器である、特許請求の範囲第1項記載の液体の塩
    分濃度計。 4 上記較正手段の第一および第二の切換スイツ
    チS1,S2が上記もう一つの切換接点b側に切換え
    られた状態で、上記可変抵抗器R1を設定する際、
    その設定目標位置に対応する上記出力手段の表示
    値が測定プローブに銘記されている、特許請求の
    範囲第1項、第2項または第3項記載の液体の塩
    分濃度計。
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