JPS6318258A - 分極曲線測定装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、金属材料の耐食性等を非破壊的に評価するた
めの分極曲線測定装置に関する。

（従来の技術） 金属材料の耐食性等を非破壊的に評価するために、評価
したい金属材料を試験片として切り出し５例えば３％食
塩水のような溶液中で電位をかけ、その電位と電流の関
係即ち分極曲線を測定する方法が広く行なわれている。

この方法は、第２図に示すように、電解槽１に入った電
解液の中に上記試験片２と参照電極３と対極４とを配置
し、分極曲線測定装置５により、対極４から試験片１へ
電流■を流して、参照電極３に生じる電位Ｖｄを測定す
るものである。そして、この電位Ｖｄを所定の範囲内で
変化させて、そのとき流れる電流■との関係で分極曲線
を求め、これにより試駒片２の上記評価を行なう。

このため、分極曲線測定中買５は次のように動作する。

即ち、増幅ｃ（ＡＭＰ）６には、この装置内部の図示せ
ぬ回路により設定信号として電位Ｖａが入力される。レ
ンジ切換スイッチＧｌ、Ｇ２は、選択された一方がオン
しており、増幅器６は電位ＶａとＶｅとの差に比例した
電流工を出力し、この電流Ｉが対極４へ流、ｈる。増幅
器（ＡＭＰ）７は、上記により生じる参照重囲３の電位
Ｖｄを増幅して電位Ｖｅを出力する。この電位Ｖｅは、
増幅器６にフィードバックされる。

ここで、増幅器６の利得は充分大きく、また増幅器７の
利得はＫであるとする。いま、電位Ｖａ＞Ｖｅになった
とすると、増幅器６はこの偏差を増幅し、電流■を増加
させる。この電流工は対極４から試験片２へ流れるので
、参照電極３の電位Ｖｄも上昇するようになる。また、
電位’／　ａ　（Ｖ　ｅになったどすると、上記とは逆
に、電流工が減少し、電位Ｖｄを低下させる。

ところが、増幅器７は上記Ｖｄを増幅してその出力を電
位Ｖｅとして増幅器６の入力にフィードバックしている
ので、上記動作により、電位Ｖａ　＝　Ｖｅとなるよう
に電流丁が調節されることになる。このとき、電位Ｖｅ
は参照電極３の電位νｄと増幅器６の利得にとにより、 Ｖｅ＝Ｋ・νｄ　　　　　　　　　　・・・・・・（１
）で示され、上記Ｖａ　＝　Ｖｅより Ｖａ＝に−Ｖｄ　　　　　　　　　　−・・・（２）即
ち、 Ｖｄ＝−・Ｖａ　　　　　　　　　・・・・・・（３）
となる。従って、前記設定信号により電位Ｖａを変えて
電位Ｖｄを任意に設定できるので、上記各電位における
電流Ｉを測定すれば、電位Ｖｄと電流■との関係即ち分
極曲線が得られる。なお、このときの電流工は抵抗Ｒ１
，Ｒ２の大きさに係わらず、上記電位Ｖｄに対応する一
定電流が流れることになる。

そこで、この電流１を測定するため、抵抗Ｒ１またはＲ
２の両端に生じる電圧Ｖｆを差動増幅器已により検出し
、その電圧と上記抵抗値とにより電流工を算出するよう
にしている。このとき、差動増幅器８には所定の範囲の
電圧が印加されるように、前記レンジ切換スイッチによ
り電流工の大きさに応じて抵抗Ｒ１あるいはＲ２を選択
するようにしている。

さて、いまレンジ切換スイッチＧ１を閉じて抵抗Ｒ１に
電流工を流して、上記測定を行なっているとき、増幅器
６の出力電圧をｖｂ、対極４の電位をＶｃとすると、差
動増幅器８に入力される電圧Ｖｆは。

ｖｆ＝ｖｃ−ｖｄ＝Ｉ−Ｒ１・・・・・・（４）となる
。この電圧Ｖｆが差動増幅器８の許容入力電圧に近づく
と、レンジ切換スイッチＧ１を開いて６２を閉じ、例え
ばＲ２＝Ｒ１／１０なる抵抗Ｒ２に切換える。

すると、その瞬間に増幅器６の負荷抵抗が減少すること
により、抵抗Ｒ２に流れる電流工は増加しようとする。

このため、対極４の電位Ｖｃが上昇しようとすると共に
、参照電極３の電位Ｖｄも上昇しようとする。ところが
、増幅器７は上記電位Ｖｄを増幅して電位Ｖｅとして増
幅器６の入力にフィードバックしているため、このとき
増幅器６は電流■を低下させるように動作するにの結果
、電流■と電位Ｖｃは上記抵抗を切換える前の状態で保
持される。これにより、差動増幅器８に入力される電圧
Ｖｆは１／１０になって、１０倍のレンジで電流Ｔが測
定できるようになる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、通常、電解槽１内に配置された参照電極
３と試験片２との間には、数１００μＦから数Ｆという
大きい静電容量Ｃが生じている。このため、上記のよう
に抵抗Ｒ２に切換えてたとき、その電流工の増加に応じ
て即座に電位Ｖｄが上昇せず。

電位は一定時間遅れて電流増加に追従するようになる。

従って、前記のような電位Ｖｄの上昇のフィードバック
が遅れて、抵抗Ｒ２に一定時間過大な電流工が流れてし
まうことになる。

分極曲線測定中に、このような過大な電流工が流れると
電解槽１内の分極状態を変化させてしまうので、正確な
測定結果が得られなくなるという問題があった。

そこで、本発明は、上記の問題をｍ決し、測定中に電流
測定レンジを変えて広い範囲にわたって正確な測定が行
なえる分極曲線測定装置を提供することを目的とする。

［発明の構成コ （問題点を解決するための手段） このため本発明は、参照電極に対する設定電位とその検
知電位との偏差を求める偏差増幅器と、上記偏差に基づ
いて対極への通電電流を制御する電流制御用増幅器とを
備え、上記電流制御用増幅器の＋側入力端子に上記偏差
増幅器の出力信号を入力すると共に、上記電流制御用増
幅器の出力より電流検出用の抵抗を介して対極に通電す
る一方、その対極の電位を上記電流制御用増幅器の一側
入力端子にフィードバックしてボルテージフォロア回路
を形成したものである。

（作用） 上記ボルテージフォロア回路により、測定動作中に上記
電流測定用の抵抗を切換えても上記通電電流は一定に保
持され１分極曲線の正態な測定が可能となる。

（実施例） 以下１本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る分極曲線測定装置の回
路構成図である５図において、第２図と同一符号は同一
部分を示している。電解槽１には例えば３％の食塩水の
ような電解液が収容され。

その中に耐食性等を評価したい材料から取り出した試験
片２と、試験片２の電極電位を測定するための基準とな
る参照電極３と、試験片２の電極電位を所定の値に分極
させるために電流を流す対極４とが配置されている。

分極曲線測定装置５は参照型［ｉ３と試験片２との間の
電位差と、対極４へ流れる電流を測定してグラフ上にプ
ロットし、分極曲線を得る装置である。

デジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ）９はこの分極曲線測
定装ｒＨ５内部の図示せぬ制御部からの設定信号ａを受
けて、それに対応した電位Ｖａを出力するものである。

増幅器（ＡＭＰ）６は演算増幅器であり、上記電位Ｖａ
と電位Ｖｅとの偏差に応じた電位ｖｂを出力するもので
ある。

抵抗Ｒ１，Ｒ２は、対極４に流れる電流工を流して生じ
る電圧降下によりその電流値を測定するためのもので、
レンジ切換スイッチＧｌ、Ｇ２により一方の抵抗が選択
される。増幅器（ＡＭＰ）　１０は大電流を出力できる
演算増幅器であり、上記電流Ｉを出力するものである。

また、抵抗Ｒ１，Ｒ２の対極４側の電位Ｖｃが増幅器１
０の入力端子にフィードバックされ。

ボルテージフォロア回路１１を構成している。増幅器（
ＡＭＰ）７は、一定の利得Ｋをもつ増幅器であり、参照
電極３の電位Ｖｄを増幅して電位Ｖｅを出力するもので
ある。

差動増幅器８は一定の利得をもつ増幅器であり、上記抵
抗Ｒ１またはＲ２の電圧降下により生じる電圧Ｖｆを入
力して増幅するものである。サンプルホールド回路（Ｓ
／Ｈ）１２は上記増幅された電圧Ｖｆを保持し、アナロ
グデジタル変換回路１３はその保持された電圧をデジタ
ル信号に変換して、検出信号すを出力するものである。

本実施例の分極曲線測定装置５は以上の構成で、次のよ
うに動作する。すなわち、レンジ切換スイッチの一方１
例えばＧ１がオンされ１図示せぬ制御部より設定信号ａ
が入力されると、デジタルアナログ変換器９はその設定
信号ａに対応した電位Ｖａを出力する。

いま、電位Ｖａ＞Ｖｅであるとすると、増幅器６の出力
の電位ｖｂは上昇する。これにより、増幅器１０の＋側
入力の電位が上昇し、その出力電流である電流Ｉも増加
する。この電流工は対極４から試験片２に流れており、
この電流工の増加にともない対極４の１位Ｖｃと参照電
極３の電位Ｖｄが上昇する。また。

電位Ｖａ＜Ｖｅであるとすると、上記とは反対に電流■
が減少し、電位Ｖｃ　、　Ｖｄともに低下するようにな
る。

ところが、上記電位Ｖｄは増幅器７により増幅されて電
位Ｖｅとして増幅器６の一側入力にフィードバックされ
ているにのため、前記電位Ｖａと上記電位Ｖｅとは、Ｖ
ａ　＝　Ｖｅになるように上記電流工が調節されるよう
になる。このとき、参照電極３の電位をＶｄ、増幅器７
の利得をＫ、その出力の電位をＶｅとすると。

Ｖｅ　＝　Ｋ−Ｖｄ　　　　　　　　　　−−（５）即
ち。

Ｖｄ＝−・Ｖｅ　　　　　　　　　　　　　・・・・・
・（６）Ｋ となる。また、上記よりＶａ　＝　Ｖｅになることから
。

Ｖｄ＝−・Ｖａ　　　　　　　　　　・・・・・・（７
）となる。つまり、前記設定信号ａで所定の電位Ｖａを
入力することにより、参照電極３の電位Ｖｄを任意に設
定できる。

このように設定した種々の電位Ｖｄにおいて、抵抗Ｒ１
で生じる電圧Ｖｆが差動増幅器８により検出されて増幅
される。増幅された上記電圧はサンプルホールド回路１
２で保持され、アナログデジタル変換回路１３でデジタ
ル信号に変換され、測定信号すが出力される０図示せぬ
制御部は、この測定信号すにより電圧Ｖｆの値を検知し
、その電圧Ｖｆと抵抗Ｒ１の大きさより電流■の値を算
出し、分極曲線のグラフを作成する。

ところで、上記においてボルテージフォロア回路１１は
次のように動作する。すなわち、対極４の電位Ｖｃが増
幅器１０の一側入力にフィードバックされているため、
増幅器１０は上記電位Ｖｃと上記電位ｖｂとがＶｃ　＝
　Ｖｂの条件を保持する一方、その出力の電位ｖｇを変
化させることにより−ｆｆ１ｌ＊Ｖｄがｌ／ｄ＝Ｖａ／
にになるように電流工を調節する。

さて１分極曲線の測定動作において、電圧Ｖｆの値が差
動増幅器８の許容入力電圧に近づいたとき、レンジ切換
スイッチＧ１を開き、　Ｇ２を閉じて、例えばＲ２＝Ｒ
１／１０なる抵抗Ｒ２に切換える。

このとき、増幅ｒｉｌＯの負荷となる抵抗が小さくなる
ことから、電流■が増加しようとする。ところが、電流
■が増加すると電位Ｖｃが上昇することになり、増幅器
１０はその出力電位Ｖｇを低下させて電位Ｖｂ　＝　Ｖ
ｃを保持するように動作し、この結果。

電流Ｉは一定値に保持される。従って、従来のように抵
抗Ｒ１，Ｒ２を切換えるとき、参照電極３と試験片２と
の間に生じている静電容量により、電流工を一定に保持
するためのフィードバック動作が遅れて、過電流が一定
時間流れてしまうことがなくなる。

このように１本実施例では、対極４に通電する分極のた
めの電流工を制御するために、増幅器６と１０との２段
構成で配設し、増幅器１ｏの出力より上記電流工の検出
用の抵抗Ｒ１またはＲ２を介して対極に通電する一方、
対極４の電位Ｖｃを増幅器１ｏの一側入力にフィードバ
ックしてボルテージフォロア回路１１を形成している。

これにより、抵抗Ｒ１とＲ２とを切換えても、参照電極
３と試験片２との間の静電容量の影響を受けることなく
電流工を一定に保持でき１分極状態を変化させることが
なくなる。

従って１分極曲線測定中において、電流測定レンジを任
意に変え、広範囲にわたって正確な上記測定が行なえる
ようになる。

なお１本実施例では、レンジ切換は２段切換えで、任意
に選択する例を示したが、多段構成にして前記制御部に
より測定電流の大きさに応じて自動切換えするようにし
てもよい。

［発明の効果コ 以上のように本発明によれば、対極に流す電流を制御す
る２段構成の増幅器を配設し、その２段目の出力より電
流検出用の抵抗を介して上記対極に通電する一方、上記
対極の電位を上記２段目の増幅器の一側入力にフィード
バックしてボルテージフォロア回路を形成したので、上
記抵抗値を変えても上記電流を一定に保持できるため５
分極曲線測定中に上記電流の測定レンジを広範囲に任意
に切換えて、精度の高い上記測定が行なえるようになる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る分極曲線測定装置の回
路構成図、第２図は従来の分極曲線測定装置の回路構成
図である。 １・・・電解槽、２・・・試験片、３・・・参照電極、
４・・・対極、５・・・分極曲線測定装置、６，７，１
０・・・増幅器、８・・・差動増幅器、９・・・デジタ
ルアナログ変換回路、１１・・・ボルテージフォロア回
路。 １２・・・サンプルホールド回路、１９・・・アナログ
デジタル変換回路、Ｒ１，Ｒ２・・・抵抗、Ｇｌ、Ｇ２
・・・レンジ切換スイッチ。 ■−；　　−−１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電解液中に耐食性を評価する試験片と電位検出のための
   参照電極と上記試験片に通電するための対極とを配置し
   、この対極への通電電流を制御する第１の増幅器と、上
   記通電電流を流してその電圧降下により電流量を検出す
   るための抵抗と、上記参照電極の電位を検知してその電
   位に応じた信号を上記第１の増幅器にフィードバックす
   る第２の増幅器とを備えた分極曲線測定装置において、
   上記通電電流を制御する第３の増幅器と、複数の上記抵
   抗と、上記抵抗を切替える切換回路とを設け、上記第３
   の増幅器の一方の入力端子に上記第１の増幅器の出力信
   号を入力すると共に、上記第３の増幅器の出力より上記
   切換回路と上記抵抗を介して上記対極に通電する一方、
   上記対極の電位を上記第３の増幅器の他方の入力端子に
   フィードバックしてボルテージフォロア回路を形成し、
   上記抵抗を切換えるとき上記通電電流の変化を起こさな
   いようにしたことを特徴とする分極曲線測定装置。