Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7132014B2 - electrical conductivity meter - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7132014B2 - electrical conductivity meter - Google Patents

electrical conductivity meter Download PDF

Info

Publication number
JP7132014B2
JP7132014B2 JP2018138539A JP2018138539A JP7132014B2 JP 7132014 B2 JP7132014 B2 JP 7132014B2 JP 2018138539 A JP2018138539 A JP 2018138539A JP 2018138539 A JP2018138539 A JP 2018138539A JP 7132014 B2 JP7132014 B2 JP 7132014B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrical conductivity
circuit
electrode
conductivity meter
liquid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018138539A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020016498A (en
Inventor
浩一 間々田
修 百瀬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Azbil Corp
Original Assignee
Azbil Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Azbil Corp filed Critical Azbil Corp
Priority to JP2018138539A priority Critical patent/JP7132014B2/en
Priority to KR1020190088545A priority patent/KR102270974B1/en
Priority to CN201910660602.2A priority patent/CN110780122B/en
Publication of JP2020016498A publication Critical patent/JP2020016498A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7132014B2 publication Critical patent/JP7132014B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • 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
    • G01N27/045Circuits

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Description

本発明は、液体の電気伝導率を計測するための電気伝導率計測技術に関する。 The present invention relates to an electrical conductivity measurement technique for measuring the electrical conductivity of liquids.

液体の電気伝導率(導電率)を計測する機器として、2電極方式の電気伝導率計が知られている。2電極方式の電気伝導率計は、2つの電極間に正弦波や方形波などの交流信号を印加し、電極間に発生した電気信号を検出することによって液体の電気伝導率を求める計測器である。2電極方式の電気伝導率計の従来技術については、特許文献1乃至3に開示がある。 A two-electrode electrical conductivity meter is known as a device for measuring the electrical conductivity (conductivity) of a liquid. A two-electrode electrical conductivity meter applies an AC signal such as a sine wave or square wave between two electrodes and detects the electrical signal generated between the electrodes to determine the electrical conductivity of the liquid. be. Patent Documents 1 to 3 disclose conventional techniques of a two-electrode electrical conductivity meter.

例えば、特許文献1には、2つの電極を計測対象の液体中に浸した状態において、一方の電極に交流電圧を印加したときの他方の電極に流れ込む電流を検出することにより、計測対象の液体の電気抵抗から電気伝導率を計測する2電極方式の電気伝導率計が開示されている。また、特許文献2,3には、2つの電極が棒状に形成された2電極方式の電気伝導率計が開示されている。 For example, in Patent Document 1, in a state in which two electrodes are immersed in a liquid to be measured, when an AC voltage is applied to one electrode, the current flowing into the other electrode is detected to detect the liquid to be measured. A two-electrode electrical conductivity meter for measuring the electrical conductivity from the electrical resistance is disclosed. Further, Patent Documents 2 and 3 disclose a two-electrode electrical conductivity meter in which two electrodes are formed in a rod shape.

特公平7-15490号公報Japanese Patent Publication No. 7-15490 特開2005-148007号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-148007 特開2002-296312号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-296312

このような2電極方式の電気伝導率計では、2つの電極と電気伝導率を導出する回路とを一対の配線で結ぶ必要があるが、これら配線の長さによっては配線のインピーダンスが大きくなって、電気伝導率の計測において無視できなくなる。したがって、配線インピーダンスの影響により電極で検出した信号波形に歪みが生じ、電気伝導率の計測精度が低下するという問題点があった。 In such a two-electrode type electrical conductivity meter, it is necessary to connect two electrodes and a circuit for deriving the electrical conductivity with a pair of wires, but the impedance of the wires increases depending on the length of these wires. , becomes non-negligible in the measurement of electrical conductivity. Therefore, there is a problem that the waveform of the signal detected by the electrodes is distorted due to the influence of the wiring impedance, and the measurement accuracy of the electric conductivity is lowered.

この点については、特許文献1において検討されている。図17は、従来の電気伝導率計の信号処理回路を示す回路図である。図18は、図17の電極間およびケーブルに関する等価回路である。
図17に示す信号処理回路50において、信号生成回路51で生成された交流矩形波の印加電圧Vgは、バッファアンプU1で印加電圧Vg’に安定化された後、端子N1および電極配線LT1を介して電極T1に印加される。電極T2に発生した検出電流Itは、電極配線LT2および端子N2を介してオペアンプU2と帰還抵抗Rfに入力されて、検出電圧Vtに変換された後、同期整流回路52で整流されて直流電圧Etに変換出力される。
This point is discussed in Patent Document 1. FIG. 17 is a circuit diagram showing a signal processing circuit of a conventional electrical conductivity meter. FIG. 18 is an equivalent circuit between electrodes and cables in FIG.
In the signal processing circuit 50 shown in FIG. 17, the applied voltage Vg of the AC rectangular wave generated by the signal generating circuit 51 is stabilized to the applied voltage Vg' by the buffer amplifier U1, and then is applied via the terminal N1 and the electrode wiring LT1. is applied to electrode T1. A detection current It generated in the electrode T2 is input to the operational amplifier U2 and the feedback resistor Rf via the electrode wiring LT2 and the terminal N2, converted to a detection voltage Vt, and then rectified by the synchronous rectification circuit 52 to obtain a DC voltage Et. converted to output.

図18に示す等価回路において、Cp,Rpは、電極T1,T2が液体と接液する際に電極-液体間に発生する分極容量および分極抵抗であり、Rlは、電極T1,T2間の液体に関する液体抵抗である。また、Cwは、電極配線LT1,LT2間に生じる線間容量であり、Rwは、LT1,LT2が持つ配線抵抗である。
図18に示すように、信号処理回路50側から端子N1,N2を介して電極T1,T2側を見た場合、分極容量Cpおよび分極抵抗Rpの並列回路と液体抵抗Rlとの直列回路に対して、線間容量Cwと配線抵抗Rwの直列回路が並列接続されているように見える。
In the equivalent circuit shown in FIG. 18, Cp and Rp are the polarization capacitance and polarization resistance generated between the electrodes T1 and T2 when they come into contact with the liquid, and Rl is the liquid between the electrodes T1 and T2. is the liquid resistance with respect to Also, Cw is the line-to-line capacitance generated between the electrode wirings LT1 and LT2, and Rw is the wiring resistance of the LT1 and LT2.
As shown in FIG. 18, when the electrodes T1 and T2 are viewed from the signal processing circuit 50 through the terminals N1 and N2, the parallel circuit of the polarization capacitance Cp and the polarization resistance Rp and the series circuit of the liquid resistance Rl are Therefore, it seems that a series circuit of the line capacitance Cw and the wiring resistance Rw is connected in parallel.

特許文献1では、このようなCp,Cwによる検出電圧Vtの歪みの影響が小さいタイミング、例えば印加電圧Vg’の出力開始直後に発生する微分ノイズの後であって、印加電圧Vg’の出力停止前までの期間に複数回Vtをサンプリングし、得られた複数のサンプル電圧からCp,Cwの影響を受けないVtを計算式で求めている。
しかしながら、上記計算式では線間容量Cwを無視できると仮定しているため、電極配線LT1,LT2が長くてCwを無視できない場合には、高い精度で電気伝導率を計測できないという問題点があった。
In Patent Document 1, the output of the applied voltage Vg' is stopped at a timing when the influence of the distortion of the detected voltage Vt due to such Cp and Cw is small, for example, after the differential noise generated immediately after the start of the output of the applied voltage Vg'. Vt is sampled a plurality of times in the previous period, and Vt, which is not affected by Cp and Cw, is obtained by a calculation formula from a plurality of obtained sample voltages.
However, since the above formula assumes that the inter-line capacitance Cw can be ignored, there is a problem that if the electrode wirings LT1 and LT2 are long and Cw cannot be ignored, the electrical conductivity cannot be measured with high accuracy. rice field.

一般に、分極容量Cpの影響を抑制するには、T1,T2間に印加する印加電圧Vgの周波数を高くする必要がある。しかし、印加電圧Vgの周波数を高くすると線間容量Cwの影響が大きくなって、T1,T2から得られる検出電圧Vtの歪みが大きくなり、電気伝導率の計測精度が低下する原因となる。また、電極配線LT1,LT2が長くなればなるほどCwが大きくなって、検出電圧Vtの歪みが大きくなり、電気伝導率の計測精度が低下する原因となる。 Generally, in order to suppress the influence of the polarization capacitance Cp, it is necessary to increase the frequency of the applied voltage Vg applied between T1 and T2. However, when the frequency of the applied voltage Vg is increased, the effect of the line capacitance Cw increases, and the distortion of the detected voltage Vt obtained from T1 and T2 increases, causing a decrease in the measurement accuracy of electrical conductivity. In addition, the longer the electrode wirings LT1 and LT2, the larger the Cw, the greater the distortion of the detected voltage Vt, and the lower the accuracy of electrical conductivity measurement.

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、電極を接続する電極配線の線間容量による影響を抑制し、高い精度で電気伝導率を計測できる電気伝導率計測技術を提供することを目的としている。 The present invention is intended to solve such problems, and provides an electrical conductivity measurement technique that suppresses the influence of inter-line capacitance of electrode wiring that connects electrodes and can measure electrical conductivity with high accuracy. It is an object.

このような目的を達成するために、本発明にかかる電気伝導率計は、測定管内の液体に関する電気伝導率を計測する電気伝導率計であって、予め設定された信号周波数で一定振幅を有する交流の矩形波電流を矩形波信号として生成する信号生成回路と、前記測定管に取り付けられて前記矩形波信号を前記液体に印加する第1および第2の電極と、前記第1および第2の電極から検出した検出電圧をサンプリングすることにより前記検出電圧の振幅を検出する検出回路と、前記振幅に基づいて前記液体に関する電気伝導率を演算処理により求める演算処理回路とを備えている。 In order to achieve such an object, the electrical conductivity meter according to the present invention is an electrical conductivity meter for measuring the electrical conductivity of a liquid in a measuring tube, which has a constant amplitude at a preset signal frequency. a signal generating circuit for generating an alternating rectangular wave current as a rectangular wave signal; first and second electrodes attached to the measuring tube for applying the rectangular wave signal to the liquid; It comprises a detection circuit for detecting the amplitude of the detected voltage by sampling the detected voltage detected from the electrodes, and an arithmetic processing circuit for calculating the electrical conductivity of the liquid based on the amplitude.

また、本発明にかかる上記電気伝導率計の一構成例は、前記第1および第2の電極の近傍位置に配置されて、前記信号生成回路を搭載するプリント配線基板をさらに備えるものである。 Further, one configuration example of the electrical conductivity meter according to the present invention further includes a printed wiring board arranged near the first and second electrodes and on which the signal generating circuit is mounted.

また、本発明にかかる上記電気伝導率計の一構成例は、前記第1および第2の電極の近傍位置に配置されて、前記検出電圧を安定化して前記検出回路へ出力するバッファアンプを搭載するプリント配線基板をさらに備えるものである。 In one configuration example of the electric conductivity meter according to the present invention, a buffer amplifier is installed near the first and second electrodes to stabilize the detected voltage and output the detected voltage to the detection circuit. The printed wiring board is further provided.

また、本発明にかかる上記電気伝導率計の一構成例は、前記第1の電極が、前記液体と接液する接液電極からなり、前記第2の電極は、前記測定管の外周部に形成されて、前記液体と接液していない非接液電極からなるものである。 Further, in one configuration example of the electrical conductivity meter according to the present invention, the first electrode is a liquid-contact electrode that is in contact with the liquid, and the second electrode is provided on the outer circumference of the measuring tube. It consists of a non-wetted electrode formed and not in contact with said liquid.

また、本発明にかかる上記電気伝導率計の一構成例は、前記検出回路が、前記矩形波信号の半周期の中央時間位置で、前記検出電圧をサンプリングするようにしたものである。 In one configuration example of the electrical conductivity meter according to the present invention, the detection circuit samples the detected voltage at the central time position of the half cycle of the rectangular wave signal.

また、本発明にかかる上記電気伝導率計の一構成例は、前記信号生成回路が、前記矩形波信号の大きさを検出する電流検出回路と、前記信号周波数を示すクロック信号と前記電流検出回路からの検出結果とに基づいて、前記矩形波信号の振幅を設定電流に維持するオペアンプとを含むものである。 In one configuration example of the electric conductivity meter according to the present invention, the signal generation circuit includes a current detection circuit for detecting the magnitude of the rectangular wave signal, a clock signal indicating the signal frequency, and the current detection circuit. and an operational amplifier for maintaining the amplitude of the square-wave signal at a set current based on the detection result from.

本発明によれば、信号周波数が比較的低くても検出電圧の傾斜が直線的となり、検出電圧の振幅を安定して検出することができる。したがって、信号周波数として電極を接続する電極配線の線間容量による影響を抑制できる程度の周波数を用いることができ、高い精度で電気伝導率を計測することが可能となる。 According to the present invention, even if the signal frequency is relatively low, the slope of the detected voltage becomes linear, and the amplitude of the detected voltage can be stably detected. Therefore, as the signal frequency, it is possible to use a frequency that can suppress the influence of the line-to-line capacitance of the electrode wiring that connects the electrodes, and it is possible to measure the electrical conductivity with high accuracy.

第1の実施の形態にかかる電気伝導率計の回路構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a circuit configuration of an electrical conductivity meter according to a first embodiment; FIG. 第1の実施の形態にかかる電気伝導率計の側面図である。1 is a side view of an electrical conductivity meter according to a first embodiment; FIG. 第1の実施の形態にかかる電気伝導率計の上面図である。1 is a top view of an electrical conductivity meter according to a first embodiment; FIG. 第1の実施の形態にかかる電気伝導率計の斜視図である。1 is a perspective view of an electrical conductivity meter according to a first embodiment; FIG. 第1の実施の形態にかかる電気伝導率計の他の斜視図である。It is another perspective view of the electrical conductivity meter according to the first embodiment. サブ基板を示す正面図である。4 is a front view showing a sub-board; FIG. サブ基板を示す裏面図である。FIG. 4 is a back view showing the sub-board; 第1の実施の形態にかかる電気伝導率計の動作を示す信号波形図である。4 is a signal waveform diagram showing the operation of the electrical conductivity meter according to the first embodiment; FIG. 矩形波電流源の構成例である。It is a configuration example of a rectangular wave current source. 第1の実施の形態にかかる電極側の等価回路である。It is an equivalent circuit on the electrode side according to the first embodiment. 矩形波定電圧信号を用いた電気伝導率計の動作を示す信号波形図である。FIG. 4 is a signal waveform diagram showing the operation of an electrical conductivity meter using a rectangular wave constant voltage signal; 振幅データと電気伝導率との対応関係を示す特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram showing a correspondence relationship between amplitude data and electrical conductivity; 第2の実施の形態にかかる電気伝導率計の側面図である。It is a side view of an electrical conductivity meter according to a second embodiment. 第2の実施の形態にかかる電気伝導率計の上面図である。It is a top view of an electrical conductivity meter according to a second embodiment. 第2の実施の形態にかかる電気伝導率計の斜視図である。It is a perspective view of an electrical conductivity meter according to a second embodiment. 第2の実施の形態にかかる電気伝導率計の他の斜視図である。It is another perspective view of the electrical conductivity meter according to the second embodiment. 従来の電気伝導率計の信号処理回路を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a signal processing circuit of a conventional electrical conductivity meter; 図17の電極間およびケーブルに関する等価回路である。FIG. 18 is an equivalent circuit between electrodes and cables in FIG. 17; FIG.

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[第1の実施の形態]
まず、図1~図5を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかる電気伝導率計10について説明する。図1は、第1の実施の形態にかかる電気伝導率計の回路構成を示すブロック図である。図2は、第1の実施の形態にかかる電気伝導率計の側面図である。図3は、第1の実施の形態にかかる電気伝導率計の上面図である。図4は、第1の実施の形態にかかる電気伝導率計の斜視図である。図5は、第1の実施の形態にかかる電気伝導率計の他の斜視図である。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First embodiment]
First, an electrical conductivity meter 10 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. FIG. FIG. 1 is a block diagram showing the circuit configuration of the electrical conductivity meter according to the first embodiment. FIG. 2 is a side view of the electrical conductivity meter according to the first embodiment; FIG. 3 is a top view of the electrical conductivity meter according to the first embodiment; FIG. 4 is a perspective view of the electrical conductivity meter according to the first embodiment; FIG. 5 is another perspective view of the electrical conductivity meter according to the first embodiment.

本発明にかかる電気伝導率計10は、図1~図5に示すように、測定管3に取り付けられた2つの電極T1,T2間に交流の矩形波信号SGを印加し、T1,T2間から検出した検出電圧Vtの振幅に基づいて、測定管3内の液体に関する電気伝導率を求める機能を有している。 As shown in FIGS. 1 to 5, the electrical conductivity meter 10 according to the present invention applies an alternating rectangular wave signal SG between two electrodes T1 and T2 attached to the measuring tube 3, It has a function of determining the electrical conductivity of the liquid in the measuring tube 3 based on the amplitude of the detected voltage Vt detected from .

図1に示すように、電気伝導率計10は、主な回路部として、検出回路11、演算処理回路12、設定・表示回路13、伝送回路14、信号生成回路21、バッファアンプ22を備えている。 As shown in FIG. 1, the electrical conductivity meter 10 includes a detection circuit 11, an arithmetic processing circuit 12, a setting/display circuit 13, a transmission circuit 14, a signal generation circuit 21, and a buffer amplifier 22 as main circuit units. there is

本発明は、これら回路部のうち、信号生成回路21およびバッファアンプ22のうち、少なくともいずれか一方または両方を、測定管3の外周面のうち電極T1,T2の近傍位置に取り付けられたサブ基板(プリント配線基板)2に実装し、ジャンパー線J1,J2を介して電極T1,T2をサブ基板2に電気的に接続するようにしたものである。以下では、検出回路11、演算処理回路12、設定・表示回路13、および伝送回路14をメイン基板(プリント配線基板)1に実装し、信号生成回路21およびバッファアンプ22をサブ基板2に実装した場合を例として説明する。 In the present invention, at least one or both of the signal generating circuit 21 and the buffer amplifier 22 among these circuit units are attached to the outer peripheral surface of the measuring tube 3 at positions near the electrodes T1 and T2. (printed wiring board) 2, and the electrodes T1 and T2 are electrically connected to the sub-board 2 via jumper wires J1 and J2. In the following, the detection circuit 11, the arithmetic processing circuit 12, the setting/display circuit 13, and the transmission circuit 14 are mounted on the main board (printed wiring board) 1, and the signal generation circuit 21 and the buffer amplifier 22 are mounted on the sub board 2. A case will be described as an example.

検出回路11は、信号生成回路21を制御することにより、電極T1,T2に対して予め設定された信号周波数fgで一定振幅(設定電流Is)を有する交流の矩形波電流を、矩形波信号SGすなわち矩形波定電流信号として印加する機能と、電極T1,T2に発生した検出電圧Vtの振幅を検出して演算処理回路12へ出力する機能とを有している。 The detection circuit 11 controls the signal generation circuit 21 to generate an alternating rectangular wave current having a constant amplitude (set current Is) at a preset signal frequency fg for the electrodes T1 and T2 as a rectangular wave signal SG. That is, it has a function of applying a rectangular wave constant current signal and a function of detecting the amplitude of the detection voltage Vt generated at the electrodes T1 and T2 and outputting it to the arithmetic processing circuit 12 .

本発明にかかる電気伝導率計10のバリエーションについては、電極T2として液体に接液しない非接液電極を用いてもよく、液体に接液する接液電極を用いてもよい。本実施の形態では、電極T2が非接液電極である場合を例として説明する。なお、電極T2が接液電極である場合については、第2の実施の形態で後述する。 For variations of the electrical conductivity meter 10 according to the present invention, a non-wetted electrode that does not come into contact with the liquid may be used as the electrode T2, or a wetted electrode that comes into contact with the liquid may be used. In this embodiment, an example in which the electrode T2 is a non-wetted electrode will be described. A case where the electrode T2 is the liquid-contacting electrode will be described later in a second embodiment.

検出回路11は、主な回路部として、クロック生成回路11A、サンプルホールド回路(SH回路)11B、およびA/D変換回路(ADC回路)11Cを備えている。
クロック生成回路11Aは、演算処理回路12からのクロック信号CLK0に基づいて、矩形波信号SG生成用のクロック信号CLKsと、サンプリング制御用のクロック信号CLKh,CLKlとを生成する機能を有している。
The detection circuit 11 includes a clock generation circuit 11A, a sample hold circuit (SH circuit) 11B, and an A/D conversion circuit (ADC circuit) 11C as main circuit portions.
The clock generation circuit 11A has a function of generating a clock signal CLKs for generating the rectangular wave signal SG and clock signals CLKh and CLKl for sampling control based on the clock signal CLK0 from the arithmetic processing circuit 12. .

サンプルホールド回路11Bは、クロック生成回路11Aからのクロック信号CLKh,CLKlに基づいてスイッチSWh,SWlをオンオフ制御することにより、バッファアンプ22からの出力電圧Vt’をサンプルホールドし、得られた検出電圧VH,VLをA/D変換回路11Cへ出力する機能を有している。
A/D変換回路11Cは、サンプルホールド回路11BからのVH,VLの差分電圧、すなわちVtの振幅電圧をA/D変換し、得られた振幅データDAを演算処理回路12へ出力する機能を有している。
The sample-and-hold circuit 11B samples and holds the output voltage Vt' from the buffer amplifier 22 by on/off controlling the switches SWh and SWl based on the clock signals CLKh and CLKl from the clock generation circuit 11A. It has a function of outputting VH and VL to the A/D conversion circuit 11C.
The A/D conversion circuit 11C has a function of A/D converting the differential voltage between VH and VL from the sample hold circuit 11B, ie, the amplitude voltage of Vt, and outputting the obtained amplitude data DA to the arithmetic processing circuit 12. is doing.

メイン基板1に実装されているコネクタCN1は、4芯の接続配線LCを介してサブ基板2に実装されているコネクタCN2と接続されている。これにより、メイン基板1とサブ基板2とが電気的に接続されている。具体的には、CN1の端子T11からLCを介してCN2の端子T21へクロック信号CLKsが供給されている。また、CN1の端子T12からLCを介してCN2の端子T22へ基準電圧Vsが供給されている。また、CN1の端子T13からLCを介してCN2の端子T23へ接地電圧GNDが供給されている。また、CN2の端子T24からLCを介してCN1の端子T14へバッファアンプ22の出力電圧Vt’が供給されている。 A connector CN1 mounted on the main board 1 is connected to a connector CN2 mounted on the sub-board 2 via a four-core connection wiring LC. Thereby, the main board 1 and the sub board 2 are electrically connected. Specifically, the clock signal CLKs is supplied from the terminal T11 of CN1 to the terminal T21 of CN2 via LC. Also, the reference voltage Vs is supplied from the terminal T12 of CN1 to the terminal T22 of CN2 via LC. Also, the ground voltage GND is supplied from the terminal T13 of CN1 to the terminal T23 of CN2 via LC. Also, the output voltage Vt' of the buffer amplifier 22 is supplied from the terminal T24 of CN2 to the terminal T14 of CN1 via LC.

また、サブ基板2は、ジャンパー線J1,J2を介して第1および第2の電極T1,T2と電気的に接続されている。具体的には、サブ基板2に形成されたパッド(電極接続端子)P1が、ジャンパー線J1を介して第1の電極T1と接続されており、サブ基板2に形成されたパッド(電極接続端子)P2が、ジャンパー線J2を介して第2の電極T2と接続されている。P1は、サブ基板2に形成された配線パターンLP1を介してサブ基板2上の接地電圧GNDと接続されており、P2は、サブ基板2に形成された配線パターンLP2を介してサブ基板2上の信号生成回路21およびバッファアンプ22と接続されている。 Also, the sub-board 2 is electrically connected to the first and second electrodes T1 and T2 via jumper lines J1 and J2. Specifically, the pads (electrode connection terminals) P1 formed on the sub-board 2 are connected to the first electrodes T1 via jumper wires J1, and the pads (electrode connection terminals) formed on the sub-board 2 are connected to the first electrodes T1. ) P2 is connected to the second electrode T2 via a jumper J2. P1 is connected to the ground voltage GND on the sub-board 2 via a wiring pattern LP1 formed on the sub-board 2, and P2 is connected to the ground voltage GND on the sub-board 2 via a wiring pattern LP2 formed on the sub-board 2. , are connected to the signal generation circuit 21 and the buffer amplifier 22 .

信号生成回路21は、予め設定された信号周波数fgで一定振幅(設定電流Is)を有する交流の矩形波電流を、矩形波信号SGすなわち矩形波定電流信号として生成する機能を有している。具体的には、信号生成回路21は、全体としてオンオフ動作する矩形波電流源IGからなり、T22の基準電圧VsとT23の接地電圧GNDに接続されて、T21のクロック信号CLKsに基づいて、振幅が設定電流IsでCLKsと同じ信号周波数fgを有する矩形波信号SGを生成する機能を有している。 The signal generation circuit 21 has a function of generating an alternating rectangular wave current having a constant amplitude (set current Is) at a preset signal frequency fg as a rectangular wave signal SG, ie, a rectangular wave constant current signal. Specifically, the signal generation circuit 21 is composed of a rectangular wave current source IG that operates on and off as a whole, is connected to the reference voltage Vs of T22 and the ground voltage GND of T23, and is based on the clock signal CLKs of T21. has a function of generating a rectangular wave signal SG having a set current Is and the same signal frequency fg as CLKs.

バッファアンプ22は、例えばオペアンプやバッファ回路からなり、電極T1,T2から検出した検出電圧Vtを安定化し、出力電圧Vt’として出力する機能を有している。具体的には、バッファアンプ22において、入力端子はLP2を介してパッドP2に接続され、出力端子はT24に接続されている。 The buffer amplifier 22 is composed of an operational amplifier or a buffer circuit, for example, and has a function of stabilizing the detection voltage Vt detected from the electrodes T1 and T2 and outputting it as an output voltage Vt'. Specifically, in the buffer amplifier 22, the input terminal is connected to the pad P2 via LP2, and the output terminal is connected to T24.

演算処理回路12は、CPUとプログラムとを協働させることにより、検出回路11で得られた振幅データDAに基づいて、測定管3内の液体に関する電気伝導率を演算処理により求める機能を有している。演算処理回路12は、主な処理部として、電気伝導率算出部12Aと空状態判定部12Bとを備えている。 The arithmetic processing circuit 12 has a function of calculating the electric conductivity of the liquid in the measuring tube 3 based on the amplitude data DA obtained by the detection circuit 11 by cooperating with the CPU and the program. ing. The arithmetic processing circuit 12 includes, as main processing units, an electrical conductivity calculation unit 12A and an empty state determination unit 12B.

電気伝導率算出部12Aは、検出回路11で得られた振幅データDAに基づいて、測定管3内の液体に関する電気伝導率を算出する機能を有している。具体的には、予め設定されている電気伝導率算出式を用いて、検出回路11からの振幅データDAに対応する電気伝導率を計算してもよいが、振幅データDAと電気伝導率との対応関係を予め計測し、得られた特性をルックアップテーブルとして予め設定しておき、検出回路11からの振幅データDAに基づいてルックアップテーブルを参照することにより、測定管3内の液体に関する電気伝導率を導出してもよい。 The electric conductivity calculator 12A has a function of calculating the electric conductivity of the liquid in the measuring tube 3 based on the amplitude data DA obtained by the detection circuit 11. FIG. Specifically, the electrical conductivity corresponding to the amplitude data DA from the detection circuit 11 may be calculated using a preset electrical conductivity calculation formula. The correspondence relationship is measured in advance, the obtained characteristics are set in advance as a lookup table, and by referring to the lookup table based on the amplitude data DA from the detection circuit 11, the electrical Conductivity may be derived.

空状態判定部12Bは、電気伝導率算出部12Aによって算出された電気伝導率に基づいて、測定管3内の液体の有無を判定する機能を有している。具体的には、空状態判定部12Bは、電気伝導率算出部12Aによって算出された電気伝導率と、予め設定されている閾値伝導率とを比較し、算出された電気伝導率が閾値伝導率よりも小さい場合、測定管3内に液体が存在しない、すなわち空状態と判定する。 The empty state determining section 12B has a function of determining whether or not there is liquid in the measuring tube 3 based on the electric conductivity calculated by the electric conductivity calculating section 12A. Specifically, the empty state determination unit 12B compares the electric conductivity calculated by the electric conductivity calculation unit 12A with a preset threshold conductivity, and the calculated electric conductivity is equal to the threshold conductivity. , it is determined that there is no liquid in the measuring tube 3, that is, it is in an empty state.

設定・表示回路13は、操作用ボタンやLED・LCD等の表示装置を備え、作業者の設定操作入力を検出して演算処理回路12へ出力する機能と、演算処理回路12からの各種データを表示する機能とを備えている。
伝送回路14は、伝送路LTを介してコントローラなどの上位装置(図示せず)との間でデータ伝送を行う機能と、演算処理回路12で得られた電気伝導率や空状態判定結果を、上位装置へ送信する機能とを備えている。
The setting/display circuit 13 includes operation buttons and a display device such as an LED/LCD. It has the function of displaying
The transmission circuit 14 has a function of transmitting data between a host device (not shown) such as a controller via the transmission line LT, and the electrical conductivity and empty state determination result obtained by the arithmetic processing circuit 12 and a function of transmitting to a higher-level device.

[電気伝導率計の構造]
次に、図2~図5を参照して、本実施の形態にかかる電気伝導率計10の構造について説明する。なお、以下では、便宜上、測定管3が伸延する方向を第1の方向Xといい、第1の方向Xに直交する測定管3の左右方向を第2の方向Yといい、第1および第2の方向X,Yに直交する測定管3の上下方向を第3の方向Zという。
[Structure of electrical conductivity meter]
Next, the structure of the electrical conductivity meter 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 5. FIG. Hereinafter, for convenience, the direction in which the measuring tube 3 extends will be referred to as a first direction X, the left-right direction of the measuring tube 3 orthogonal to the first direction X will be referred to as a second direction Y, and the first and second The vertical direction of the measuring tube 3 perpendicular to the two directions X and Y is called a third direction Z. As shown in FIG.

測定管3は、円筒形状をなすセラミックや樹脂などの絶縁性および誘電性に優れた材料からなり、下側ケース4の内部に収納されている。下側ケース4は、上側に開口部4Dを有する有底箱状の樹脂、または金属筐体から構成されている。 The measuring tube 3 is made of a material having excellent insulating and dielectric properties, such as a cylindrical ceramic or resin, and is accommodated inside the lower case 4 . The lower case 4 is composed of a bottomed box-shaped resin or metal housing having an opening 4D on the upper side.

下側ケース4の側面のうち第1の方向Xと直交する一対の側面4Aには、電気伝導率計10の外部に設けられる配管(図示せず)と測定管3とを連結可能な、金属材料(例えば、SUS)から構成された管状の継手5A,5Bが配設されている。測定管3は、第1の方向Xに沿って下側ケース4の内部に収納され、測定管3の両端部には、一対のOリングORを挟んで継手5Aと継手5Bがそれぞれ連結される。 A pair of side surfaces 4A orthogonal to the first direction X of the side surfaces of the lower case 4 are provided with a metal plate capable of connecting a pipe (not shown) provided outside the electrical conductivity meter 10 and the measuring pipe 3. Tubular joints 5A and 5B made of material (eg, SUS) are provided. The measuring tube 3 is housed inside the lower case 4 along the first direction X, and joints 5A and 5B are respectively connected to both ends of the measuring tube 3 with a pair of O-rings OR interposed therebetween. .

ここで、継手5A,5Bのうちの少なくとも一方は、電極(第1の電極)T1として機能する。例えば、継手5Aは、接地電圧GND(コモン電位)に接続されることにより、外部の配管と測定管3とを連結するだけでなく、電極T1としても機能する。
このように、電極T1を金属からなる継手5Aによって実現することにより、T1が液体と接触する面積が大きくなる。
At least one of the joints 5A and 5B functions as an electrode (first electrode) T1. For example, the joint 5A is connected to the ground voltage GND (common potential) to not only connect the external pipe and the measurement pipe 3 but also function as the electrode T1.
Thus, by realizing the electrode T1 with the joint 5A made of metal, the area where T1 contacts the liquid is increased.

これにより、T1に異物の付着や腐食が生じた場合であっても、異物の付着や腐食が生じた部分の面積がT1の全面積に対して相対的に小さくなるため、分極容量の変化による測定誤差を抑えることが可能となる。また、継手5Aに接地電圧GNDが印加されるため、継手5Aに接続される外部配管が金属であっても、外部配管がアンテナとなって電磁波ノイズを放射してしまうことはない。また、継手5Aが電極T1として兼用されるため、別途T1を設ける必要がなく、電気伝導率計10の小型化が図れる。 As a result, even if foreign matter adheres or corrodes on T1, the area of the portion where foreign matter adheres or corrodes is relatively small with respect to the total area of T1, so the change in polarization capacity Measurement errors can be suppressed. Further, since the ground voltage GND is applied to the joint 5A, even if the external pipe connected to the joint 5A is made of metal, the external pipe does not act as an antenna and radiate electromagnetic noise. In addition, since the joint 5A is also used as the electrode T1, there is no need to provide a separate T1, and the electrical conductivity meter 10 can be made smaller.

一方、下側ケース4の側面のうち第2の方向Yと直交する一対の側面4Bと下側ケース4の底面4Eの外側面には、断面コの字形状の金属板からなるシールド6が取り付けられている。これにより、電気伝導率計10から外部に放射されるノイズを低減できる。 On the other hand, a pair of side surfaces 4B of the side surfaces of the lower case 4 perpendicular to the second direction Y and the outer surface of the bottom surface 4E of the lower case 4 are attached with a shield 6 made of a metal plate having a U-shaped cross section. It is Thereby, the noise radiated outside from the electrical conductivity meter 10 can be reduced.

また、測定管3の外周面3Aのうち、サブ基板2を挟んで継手5Aと反対側には、測定管3の全周にわたって薄膜導体からなる面電極(第2の電極)T2が、非接液電極としてパターン形成されている。また、T2のうちサブ基板2側の側端部には、パッドP3がサブ基板2に向かって突出して形成されている。 Further, on the outer peripheral surface 3A of the measuring tube 3, on the opposite side of the joint 5A with the sub-substrate 2 interposed therebetween, a plane electrode (second electrode) T2 made of a thin film conductor extends over the entire circumference of the measuring tube 3 and is not connected. It is patterned as a liquid electrode. A pad P3 is formed so as to protrude toward the sub-board 2 at the side end of T2 on the side of the sub-board 2 .

前述したように、信号生成回路21およびバッファアンプ22のうち、少なくともいずれか一方を、測定管3の外周面3Aのうち電極T1,T2の近傍位置に取り付けられたサブ基板(プリント配線基板)2に実装し、ジャンパー線J1,J2を介して電極T1,T2をサブ基板2に電気的に接続するようにしたものである。 As described above, at least one of the signal generation circuit 21 and the buffer amplifier 22 is attached to the sub-board (printed wiring board) 2 on the outer peripheral surface 3A of the measuring tube 3 at a position near the electrodes T1 and T2. , and the electrodes T1 and T2 are electrically connected to the sub-board 2 via jumper wires J1 and J2.

図6は、サブ基板を示す正面図である。図7は、サブ基板を示す裏面図である。
図6に示すように、サブ基板2のうち、継手5Aからなる電極T1側の基板面2Aには、第2の方向Yに沿って管孔2Hの横位置にパッドP1がパターン形成されており、J1を介してこのP1とT1とを接続している。J1はP1およびT1の外表面に半田付けされる。
FIG. 6 is a front view showing the sub-board. FIG. 7 is a back view showing the sub-board.
As shown in FIG. 6, pads P1 are patterned along the second direction Y on the substrate surface 2A on the side of the electrode T1 formed by the joint 5A of the sub-substrate 2, laterally of the pipe hole 2H. , J1 are connected to this P1 and T1. J1 is soldered to the outer surface of P1 and T1.

また、図7に示すように、サブ基板2のうち、電極T2側の基板面2Bには、第3の方向Zに沿って管孔2Hの上位置にパッドP2がパターン形成されており、J2を介してこのP2とP3とを接続している。J2はP2およびP3に半田付けされる。
また、基板面2Bのうち、パッドP2を含む管孔2Hの上側には、回路実装領域2Gが設けられており、信号生成回路21やバッファアンプ22、さらにはコネクタCN2が実装され、配線パターンLP1,LP2(図示せず)を介してP1,P2が接続されている。
Further, as shown in FIG. 7, on the substrate surface 2B on the electrode T2 side of the sub-substrate 2, a pad P2 is patterned above the tube hole 2H along the third direction Z. The P2 and P3 are connected via. J2 is soldered to P2 and P3.
A circuit mounting region 2G is provided on the board surface 2B above the tube hole 2H including the pad P2, and a signal generation circuit 21, a buffer amplifier 22, and a connector CN2 are mounted, and the wiring pattern LP1 is provided. , LP2 (not shown).

これにより、サブ基板2と電極T1,T2とを接続する電極配線、すなわちジャンパー線J1,J2の長さを極めて短くでき、J1,J2のインピーダンスを極めて低く抑えることができる。また、サブ基板2に信号生成回路21またはバッファアンプ22を実装したため、メイン基板1とサブ基板2とを接続する接続配線LCのインピーダンスも低く抑えることができる。このため、電気伝導率の計測において、ジャンパー線J1,J2さらには接続配線LCのインピーダンスを無視することができる。 As a result, the electrode wires connecting the sub-board 2 and the electrodes T1 and T2, that is, the lengths of the jumper wires J1 and J2 can be extremely shortened, and the impedance of J1 and J2 can be kept extremely low. Moreover, since the signal generation circuit 21 or the buffer amplifier 22 is mounted on the sub-board 2, the impedance of the connection wiring LC connecting the main board 1 and the sub-board 2 can be kept low. Therefore, in measuring the electrical conductivity, the impedance of the jumper wires J1 and J2 and the connection wiring LC can be ignored.

図2に示すように、下側ケース4の上部には、開口部4Dを覆うように上側ケース9が取り付けられる。メイン基板1は、この上側ケース9内に固定されており、検出回路11、演算処理回路12、設定・表示回路13、伝送回路14などの各回路部が実装されている。サブ基板2のコネクタCN2は、接続配線LCを介してメイン基板1のコネクタCN1と接続されている。
なお、サブ基板2のうち、回路部品や配線パターン以外の領域に、接地電圧GNDと接続されたグランドパターンを形成してもよい。これにより、電気伝導率計10の外部から電極T2に混入するノイズを低減でき、測定誤差を抑えることが可能となる。
As shown in FIG. 2, an upper case 9 is attached to the upper portion of the lower case 4 so as to cover the opening 4D. The main substrate 1 is fixed inside the upper case 9, and has circuit units such as a detection circuit 11, an arithmetic processing circuit 12, a setting/display circuit 13, and a transmission circuit 14 mounted thereon. The connector CN2 of the sub-board 2 is connected to the connector CN1 of the main board 1 via the connection wiring LC.
A ground pattern connected to the ground voltage GND may be formed in a region other than the circuit parts and the wiring pattern on the sub-board 2 . As a result, noise entering the electrode T2 from the outside of the electrical conductivity meter 10 can be reduced, and measurement errors can be suppressed.

サブ基板2については、測定管3の外周面3Aであればいずれの方向に取り付けてもよいが、本実施の形態は、サブ基板2に設けた管孔2Hに測定管3を圧入することにより、サブ基板2を測定管3に固定している。
図6および図7に示すように、サブ基板2のうち、紙面に向かって左右の方向である左右方向Yの中央位置には、測定管3を圧入するための管孔2Hが形成されている。これにより、取付ネジなどの固定部材を用いることなく極めて簡素な構成で、サブ基板2を測定管3に固定することができる。
The sub-board 2 may be attached in any direction as long as it is attached to the outer peripheral surface 3A of the measurement tube 3. , the sub-board 2 is fixed to the measuring tube 3 .
As shown in FIGS. 6 and 7, in the sub-board 2, a tube hole 2H for press-fitting the measuring tube 3 is formed at a center position in the left-right direction Y, which is the left-right direction as viewed in the plane of the paper. . As a result, the sub-board 2 can be fixed to the measuring tube 3 with a very simple structure without using fixing members such as mounting screws.

管孔2Hの大きさは、測定管3の外周部の大きさと同じもしくは少し小さめに設定されている。この際、管孔2Hは、測定管3の外周形状に合わせて真円形状にする必要はなく、略多角形状、図6および図7では略八角形状としてもよい。これにより、管孔2Hの端部が外周面3Aと部分的に接触することになり、管孔2Hの端部の全周にわたって外周面3Aと接する構成と比較して、測定管3からサブ基板2に実装した信号生成回路21やバッファアンプ22に伝わる熱の影響を抑制することができる。 The size of the tube hole 2H is set to be the same as or slightly smaller than the size of the outer peripheral portion of the measurement tube 3 . At this time, the tube hole 2H does not need to be perfectly circular in conformity with the outer peripheral shape of the measurement tube 3, and may be substantially polygonal, and in FIGS. 6 and 7, substantially octagonal. As a result, the end portion of the tube hole 2H is partially in contact with the outer peripheral surface 3A. 2, the influence of heat transmitted to the signal generation circuit 21 and the buffer amplifier 22 mounted on the circuit board 2 can be suppressed.

また、管孔2Hと測定管3との間に隙間2Sが離散して形成されるため、管孔2Hに対して測定管3を容易に圧入することができ、圧入専用の治具を用意する必要がなく、作業負担を軽減できる。
なお、管孔2Hの形状については略多角形状に限定されるものではなく、管孔2Hの孔壁面に複数の凸部を備え、この凸部が外周面3Aと当接するようにしてもよい。あるいは、管孔2Hの周部の一部がサブ基板2の側端部に向けて直接開口する切欠きや間接的に開口するスリットを設けてもよい。これにより、前述と同様の作用効果が得られる。
In addition, since the gaps 2S are discretely formed between the tube hole 2H and the measuring tube 3, the measuring tube 3 can be easily press-fitted into the tube hole 2H, and a jig dedicated to press-fitting is prepared. It is not necessary and can reduce the work load.
The shape of the tube hole 2H is not limited to a substantially polygonal shape, and the hole wall surface of the tube hole 2H may be provided with a plurality of projections, and the projections may contact the outer peripheral surface 3A. Alternatively, a part of the periphery of the tube hole 2H may be provided with a notch that opens directly toward the side end of the sub-board 2 or a slit that opens indirectly. As a result, the same effects as those described above can be obtained.

また、本実施の形態において、下側ケース4の側面4Bの内壁部4Cには、凸状または凹状のレールからなる一対のガイド部7X,7Yが形成されている。サブ基板2の側端部2X,2Yがこれらガイド部7X,7Yに嵌合するよう、下側ケース4の開口部4Dから挿入することにより、サブ基板2を介して測定管3を下側ケース4に取り付けられる。これにより、極めて簡素な構造でサブ基板2さらには測定管3を下側ケース4の内部に取り付けることができる。 Further, in the present embodiment, the inner wall portion 4C of the side surface 4B of the lower case 4 is formed with a pair of guide portions 7X and 7Y made of convex or concave rails. By inserting the sub-board 2 through the opening 4D of the lower case 4 so that the side ends 2X and 2Y of the sub-board 2 are fitted into the guides 7X and 7Y, the measurement tube 3 is inserted through the sub-board 2 into the lower case. 4 is attached. As a result, the sub-board 2 and furthermore the measuring tube 3 can be mounted inside the lower case 4 with a very simple structure.

なお、ガイド部7X,7Yについては、凸状部分または凹状部分が伸延して形成されている必要はなく、側端部2X,2Yがスムーズに挿入される間隔で、凸状部分または凹状部分を複数に分離して形成してもよい。また、図3では、ガイド部7X,7Yが2つの突条からなる場合が例として示されているが、突条に代えて側端部2X,2Yが挿入される溝であってもよい。
また、ガイド部7X,7Yでサブ基板2を固定する必要はなく、逆に少し遊びがあったほうが継手5A,5Bによるネジ止めの際に、測定管3あるいはサブ基板2にかかる機械的ストレスを緩和することができる。
It should be noted that the guide portions 7X and 7Y do not need to be formed by extending the convex portion or the concave portion. It may be formed separately into a plurality of parts. Also, in FIG. 3, the case where the guide portions 7X and 7Y consist of two ridges is shown as an example, but grooves into which the side ends 2X and 2Y are inserted may be used instead of the ridges.
In addition, it is not necessary to fix the sub-board 2 with the guide portions 7X and 7Y. On the contrary, it is better to have a little play to reduce the mechanical stress applied to the measuring tube 3 or the sub-board 2 when the joints 5A and 5B are screwed. can be mitigated.

[第1の実施の形態の動作]
次に、図8を参照して、本実施の形態にかかる電気伝導率計10の動作について説明する。図8は、第1の実施の形態にかかる電気伝導率計の動作を示す信号波形図である。
ここでは、電極T2が非接液電極であって、矩形波信号SGが矩形波定電圧信号である場合を例として説明する。
[Operation of the first embodiment]
Next, operation of the electrical conductivity meter 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a signal waveform diagram showing the operation of the electrical conductivity meter according to the first embodiment.
Here, an example in which the electrode T2 is a non-wetted electrode and the rectangular wave signal SG is a rectangular wave constant voltage signal will be described.

クロック生成回路11Aは、演算処理回路12からのクロック信号CLK0に基づいて、矩形波信号SG生成用のクロック信号CLKsと、サンプリング制御用のクロック信号CLKh,CLKlとを生成する。ここでは、CLKsの周波数、すなわち矩形波信号SGの信号周波数fgが150kHzである場合が示されている。 Based on the clock signal CLK0 from the arithmetic processing circuit 12, the clock generation circuit 11A generates a clock signal CLKs for generating the rectangular wave signal SG and clock signals CLKh and CLKl for sampling control. Here, a case is shown where the frequency of CLKs, that is, the signal frequency fg of the rectangular wave signal SG is 150 kHz.

信号生成回路21は、CLKsに基づいて矩形波電流源IGをオンオフ制御する。これにより、図8に示すように、信号周波数fgの半周期ごとに印加電流Igが、予め設定されている設定電流Isとゼロとの間で切り替えられて、電極T2に印加されることになる。したがって、信号生成回路21から供給された印加電流Igにより、電極T1,T2間における液体の液体抵抗で発生した電圧が電極T1,T2間の電圧、すなわち検出電圧Vtとなる。 The signal generation circuit 21 controls on/off of the rectangular wave current source IG based on CLKs. As a result, as shown in FIG. 8, the applied current Ig is switched between the preset set current Is and zero every half cycle of the signal frequency fg, and is applied to the electrode T2. . Therefore, the voltage generated by the liquid resistance of the liquid between the electrodes T1 and T2 due to the applied current Ig supplied from the signal generation circuit 21 becomes the voltage between the electrodes T1 and T2, that is, the detection voltage Vt.

サンプルホールド回路11Bは、クロック生成回路11AからのCLKhに基づいて、バッファアンプ22でVtが安定化(インピーダンス変換)されて得られた出力電圧Vt’のうち、Isが供給されているハイレベル期間TH(SGの半周期)における検出電圧VHをサンプリングする。また、サンプルホールド回路11Bは、クロック生成回路11AからのCLKlに基づいて、Vt’のうち、ゼロが供給されているローレベル期間TL(SGの半周期)における検出電圧VLをサンプリングする。 The sample-and-hold circuit 11B is supplied with Is of the output voltage Vt′ obtained by stabilizing Vt (impedance conversion) by the buffer amplifier 22 based on CLKh from the clock generation circuit 11A. The detection voltage VH is sampled at TH (half cycle of SG). Also, the sample hold circuit 11B samples the detection voltage VL during the low level period TL (half cycle of SG) during which zero is supplied in Vt' based on CLK1 from the clock generation circuit 11A.

A/D変換回路11Cは、サンプルホールド回路11Bで得られたVHとVLの差分電圧ΔVtを振幅データDAにA/D変換して出力する。
一般には、交流の検出電圧Vtを全波整流する方法、例えばTLにおける検出電圧VtをVtの中間レベルで折り返してTHのVtと加算する方法が考えられる。しかし、このような方法では、TLとTHのVtが等しくないと、全波整流しても脈流が残り、安定した直流電圧とならないため、計測誤差の原因となる。
The A/D conversion circuit 11C A/D-converts the differential voltage ΔVt between VH and VL obtained by the sample-and-hold circuit 11B into amplitude data DA and outputs the amplitude data DA.
In general, a method of full-wave rectifying the detected AC voltage Vt, for example, a method of folding back the detected voltage Vt at TL at an intermediate level of Vt and adding it to Vt at TH can be considered. However, in such a method, if the Vts of TL and TH are not equal, a pulsating current remains even after full-wave rectification, and a stable DC voltage cannot be obtained, which causes a measurement error.

本実施の形態によれば、交流の検出電圧Vtを全波整流せず、TLとTHでそれぞれ別個にサンプリングし、得られたVH,VLの差分電圧を振幅データDAとして取得している。このため、液体の流速変化などによりVtに揺らぎが含まれているような場合や、外部から液体を介してコモンモードノイズがVtに混入しているような場合でも、振幅データDAへの影響を回避することができ、電気伝導率の安定した計測を実現できる。 According to the present embodiment, the detected AC voltage Vt is not full-wave rectified, but separately sampled at TL and TH, and the obtained differential voltage between VH and VL is acquired as the amplitude data DA. Therefore, even if Vt includes fluctuations due to changes in the flow velocity of the liquid, etc., or if common mode noise is mixed in Vt from the outside through the liquid, the influence on the amplitude data DA is minimized. can be avoided, and stable measurement of electrical conductivity can be realized.

電気伝導率算出部12Aは、A/D変換回路11CからのDAに基づいて、液体の電気伝導率を算出する。
また、空状態判定部12Bは、電気伝導率算出部12Aで得られた電気伝導率を閾値伝導率と比較することにより、測定管3内が空状態であるか否か判定する。
12 A of electrical conductivity calculation parts calculate the electrical conductivity of a liquid based on DA from 11 C of A/D conversion circuits.
Further, the empty state determination section 12B determines whether or not the inside of the measuring tube 3 is in an empty state by comparing the electrical conductivity obtained by the electrical conductivity calculation section 12A with the threshold conductivity.

図9は、矩形波電流源の構成例である。図9に示すように、矩形波電流源IGは、スイッチSWi、オペアンプUg、および電流検出回路DETを備えている。SWiは、CLKsに基づいてVsとGNDとを切替出力するアナログスイッチである。DETは、IGから出力される印加電流Igの電流値を検出する回路である。Ugは、DETからの電流検出出力に基づいてIgの電流値を設定電流Isに維持制御するとともに、SWiの出力に基づいてIgの出力をオンオフ制御する機能を有している。 FIG. 9 is a configuration example of a rectangular wave current source. As shown in FIG. 9, the rectangular wave current source IG comprises a switch SWi, an operational amplifier Ug, and a current detection circuit DET. SWi is an analog switch that switches and outputs Vs and GND based on CLKs. DET is a circuit that detects the current value of the applied current Ig output from the IG. Ug has the function of maintaining and controlling the current value of Ig at the set current Is based on the current detection output from DET, and controlling the on/off of the output of Ig based on the output of SWi.

図10は、第1の実施の形態にかかる電極側の等価回路である。前述したように、本実施の形態では、矩形波信号SGとして矩形波定電流信号を用いている。このため、図10に示すように、サブ基板2から見た電極側の等価回路は、信号生成回路21の矩形波電流源IGに対して、電極T1,T2間のインピーダンスを示す側の等価回路Ztが接続された形式となる。 FIG. 10 is an equivalent circuit on the electrode side according to the first embodiment. As described above, in this embodiment, a rectangular wave constant current signal is used as the rectangular wave signal SG. Therefore, as shown in FIG. 10, the equivalent circuit on the electrode side viewed from the sub-board 2 is the equivalent circuit on the side showing the impedance between the electrodes T1 and T2 with respect to the rectangular wave current source IG of the signal generating circuit 21. It becomes a form in which Zt is connected.

この際、Ztにおいて、電極T1,T2と液体との接液時に電極-液体間に分極容量Cpおよび分極抵抗Rpが発生し、T2が非接液電極であるため、液体と電極T2との間に電極容量Ctが発生する。したがって、電極T1,T2間の液体に関する液体抵抗をRlとすると、Ztは、分極容量Cpおよび分極抵抗Rpの並列回路と、液体抵抗Rlと、電極容量Ctとが直列接続された等価回路で表される。ここで、矩形波信号SGの信号周波数をfg=150kHzとした場合、Cpのインピーダンスは比較的小さいものの、Ctのインピーダンスがある程度大きくなるため、Ctの両端電圧VctさらにはVtが過渡的に変化するようになる。 At this time, in Zt, when the electrodes T1 and T2 are in contact with the liquid, a polarization capacitance Cp and a polarization resistance Rp are generated between the electrodes and the liquid. An electrode capacitance Ct is generated at . Therefore, if the liquid resistance of the liquid between the electrodes T1 and T2 is Rl, Zt is represented by an equivalent circuit in which the parallel circuit of the polarization capacitance Cp and the polarization resistance Rp, the liquid resistance Rl, and the electrode capacitance Ct are connected in series. be done. Here, when the signal frequency of the rectangular wave signal SG is fg=150 kHz, although the impedance of Cp is relatively small, the impedance of Ct increases to some extent, so the voltage Vct across Ct and further Vt change transiently. become.

図11は、矩形波定電圧信号を用いた電気伝導率計の動作を示す信号波形図である。図8と同様にしてfg=150kHzとした場合、Cpのインピーダンスは比較的小さいものの、Ctのインピーダンスがある程度大きくなる。このため、一定振幅(設定電圧Vs)を有する交流の矩形波電圧を、矩形波信号SGすなわち矩形波定電圧信号として用いた場合、VctやVrl、さらにはVtがそれぞれの時定数で指数関数的に変化するようになり、VH,VLを安定して検出できなくなる。 FIG. 11 is a signal waveform diagram showing the operation of an electrical conductivity meter using a rectangular wave constant voltage signal. When fg=150 kHz as in FIG. 8, the impedance of Cp is relatively small, but the impedance of Ct is somewhat large. Therefore, when an alternating rectangular wave voltage having a constant amplitude (set voltage Vs) is used as a rectangular wave signal SG, that is, a rectangular wave constant voltage signal, Vct, Vrl, and Vt are exponentially function with their respective time constants. , making it impossible to stably detect VH and VL.

このように、Vtの波形が歪んだ場合、振幅データDAの検出時に誤差が含まれやすくなり、結果として電気伝導率に関する測定精度の低下の要因となる。このため、fgとして、Cp,Ctのインピーダンスが無視できる程度の高い周波数を用いる必要がある。一方、fgを高くすると、図18に示した従来の等価回路のように電極配線の線間容量Cwによる影響が大きくなって電極配線で信号漏れが発生し、Vtの波形が歪む原因となる。 In this way, when the Vt waveform is distorted, an error is likely to be included in the detection of the amplitude data DA, resulting in a decrease in the accuracy of measurement of electrical conductivity. Therefore, as fg, it is necessary to use a frequency so high that the impedances of Cp and Ct can be ignored. On the other hand, if fg is increased, the influence of the inter-line capacitance Cw of the electrode wiring increases as in the conventional equivalent circuit shown in FIG.

これに対して、本実施の形態では、矩形波信号SGとして矩形波定電流信号を用いているため、fg=150kHzとした場合でも、VctおよびVtの傾斜が直線的となり、VH,VLを安定して検出することができる。 In contrast, in the present embodiment, since a rectangular wave constant current signal is used as the rectangular wave signal SG, even when fg=150 kHz, the slopes of Vct and Vt are linear, and VH and VL are stabilized. can be detected by

印加電流Igが設定電流Isであるハイレベル期間THに検出された検出電圧VtをVHとし、そのときのVrlおよびVctをVrlHおよびVctHとすると、VH=VrlH+VctHとなる。また、Ig=0であるローレベル期間TLに検出された検出電圧VtをVLとし、そのときのVrlおよびVctをVrlLおよびVctLとすると、VL=VrlL+VctLとなる。 Let VH be the detection voltage Vt detected during the high level period TH when the applied current Ig is the set current Is, and let VrlH and VctH be Vrl and Vct at that time, then VH=VrlH+VctH. Also, if the detection voltage Vt detected during the low level period TL when Ig=0 is VL, and Vrl and Vct at that time are VrlL and VctL, then VL=VrlL+VctL.

この際、検出したVH,VLには、Vctが含まれるものの、CLKhおよびCLKlがTH,TL(SGの半周期)の中央位置を示しているため、サンプリングされたVHとVLに含まれるVctHとVctLは等しくなる。これにより、VHとVLの差分電圧ΔVtを採ることによりVctHとVctLが相殺され、Vctを含まない振幅データDAが得られる。 At this time, although Vct is included in the detected VH and VL, since CLKh and CLKl indicate the central positions of TH and TL (half cycles of SG), VctH included in the sampled VH and VL VctL will be equal. As a result, VctH and VctL are offset by taking the differential voltage ΔVt between VH and VL, and amplitude data DA not including Vct is obtained.

すなわち、ΔVt=VH-VL=VrlH-VrlLとなる。これにより、Igが一定であるため、Rlは次の式(1)で求められる。

Figure 0007132014000001
That is, ΔVt=VH−VL=VrlH−VrlL. Accordingly, since Ig is constant, Rl can be obtained by the following formula (1).
Figure 0007132014000001

式(1)において、Igは既知であり、差分電圧VH-VLは、SH回路11Bで検出されてA/D変換回路11Cで振幅データDAに変換されて演算処理回路12へ入力される。したがって、電気伝導率算出部12Aは、これらデータに基づいてRlを容易に算出することができる。 In equation (1), Ig is known, and the differential voltage VH-VL is detected by the SH circuit 11B, converted to amplitude data DA by the A/D conversion circuit 11C, and input to the arithmetic processing circuit 12. FIG. Therefore, the electrical conductivity calculator 12A can easily calculate Rl based on these data.

図12は、振幅データと電気伝導率との対応関係を示す特性図であり、縦軸が振幅データDAを示し、横軸が電気伝導率を示している。電気伝導率が既知の標準流体を複数種用いてキャリブレーション作業を行うことによって、このような振幅データDAと電気伝導率との対応関係を予め計測し、得られた特性をルックアップテーブルとして、例えば半導体メモリ(図示せず)に設定しておき、検出回路11からの振幅データDAに基づいて、電気伝導率算出部12Aが、ルックアップテーブルを参照して、測定管3内の液体に関する電気伝導率を導出してもよい。 FIG. 12 is a characteristic diagram showing the correspondence relationship between amplitude data and electrical conductivity, where the vertical axis represents amplitude data DA and the horizontal axis represents electrical conductivity. By performing calibration work using a plurality of standard fluids with known electrical conductivity, the correspondence relationship between such amplitude data DA and electrical conductivity is measured in advance, and the obtained characteristics are used as a lookup table, For example, it is set in a semiconductor memory (not shown), and based on the amplitude data DA from the detection circuit 11, the electrical conductivity calculator 12A refers to the lookup table to determine the electrical Conductivity may be derived.

[第1の実施の形態の効果]
このように、本実施の形態は、信号生成回路21が、予め設定された信号周波数fgで一定振幅を有する交流の矩形波電流を矩形波信号SGとして生成して、測定管3に取り付けられている電極T1,T2に印加し、検出回路11が、これらT1,T2から検出した検出電圧Vtをサンプリングすることにより検出電圧Vtの振幅を検出するようにしたものである。
これにより、fgが比較的低くても検出電圧Vtの傾斜が直線的となり、検出電圧Vtの振幅を安定して検出することができる。したがって、fgとしてT1,T2を接続する電極配線の線間容量による影響を抑制できる程度の周波数を用いることができ、高い精度で電気伝導率を計測することが可能となる。
[Effects of the first embodiment]
Thus, in the present embodiment, the signal generation circuit 21 generates an alternating rectangular wave current having a constant amplitude at a preset signal frequency fg as the rectangular wave signal SG, which is attached to the measuring tube 3. A detection circuit 11 detects the amplitude of the detection voltage Vt by sampling the detection voltage Vt detected from these T1 and T2.
As a result, even if fg is relatively low, the slope of the detection voltage Vt becomes linear, and the amplitude of the detection voltage Vt can be stably detected. Therefore, as fg, it is possible to use a frequency that can suppress the influence of the line-to-line capacitance of the electrode wiring connecting T1 and T2, making it possible to measure electrical conductivity with high accuracy.

また、本実施の形態において、T1として液体と接液する接液電極を用い、T2として測定管3の外周部に形成されて、液体と接液していない非接液電極を用いてもよい。
これにより、電極面への汚れ付着や電極の腐食に起因する計測誤差の発生を抑止できる。また、白金黒のような高価な接液電極を用いる必要がなく、大幅なコストダウンが図れる。また、非接液電極を用いた場合、電極と液体との間に電極容量Ctが生じるものの、矩形波信号SGとして矩形波定電流信号を用いているため、検出電圧Vtの振幅を安定して検出することができる。
In the present embodiment, T1 may be a liquid-contacting electrode that is in contact with the liquid, and T2 may be a non-contacting liquid-contacting electrode that is formed on the outer periphery of the measuring tube 3 and is not in contact with the liquid. .
As a result, it is possible to suppress the occurrence of measurement errors due to adhesion of dirt to the electrode surfaces and corrosion of the electrodes. In addition, there is no need to use an expensive wetted electrode such as platinum black, and a significant cost reduction can be achieved. Further, when a non-wetted electrode is used, although an electrode capacitance Ct is generated between the electrode and the liquid, since a rectangular wave constant current signal is used as the rectangular wave signal SG, the amplitude of the detected voltage Vt can be stabilized. can be detected.

また、本実施の形態において、検出回路11が、矩形波信号SGの半周期の中央時間位置で、検出電圧Vtをサンプリングするようにしてもよい。
これにより、T2として非接液電極を用いた場合でも、ハイレベル期間THにサンプリングしたVHに含まれるT2の電極容量Ctの両端電圧VctHと、ローレベル期間TLにサンプリングしたVLに含まれるCtの両端電圧VctLとが等しくなる。したがって、VHとVLの差分電圧ΔVtを採ることによりVctHとVctLが相殺され、Vctを含まない振幅データDAが得られる。このため、高い精度で電気伝導率を計測することが可能となる。
Further, in the present embodiment, the detection circuit 11 may sample the detection voltage Vt at the central time position of the half cycle of the rectangular wave signal SG.
As a result, even when a non-wetted electrode is used as T2, the voltage VctH across the electrode capacitance Ct of T2 included in VH sampled during the high level period TH and the voltage Ct included in VL sampled during the low level period TL becomes equal to the both-ends voltage VctL. Therefore, by taking the differential voltage ΔVt between VH and VL, VctH and VctL are offset, and amplitude data DA not including Vct is obtained. Therefore, it is possible to measure the electrical conductivity with high accuracy.

また、本実施の形態において、信号生成回路21の矩形波電流源IGを、矩形波信号SGである印加電流Igの大きさを検出する電流検出回路DETと、信号周波数fgを示すクロック信号CLKsと電流検出回路DETからの検出結果とに基づいて、Igの振幅を設定電流Isに維持するオペアンプUgとにより構成してもよい。これにより、比較的簡素な構成で、精度の高い安定したIgを生成することができる。 In this embodiment, the rectangular wave current source IG of the signal generation circuit 21 is replaced by a current detection circuit DET for detecting the magnitude of the applied current Ig, which is the rectangular wave signal SG, and a clock signal CLKs indicating the signal frequency fg. It may be configured with an operational amplifier Ug that maintains the amplitude of Ig at the set current Is based on the detection result from the current detection circuit DET. As a result, highly accurate and stable Ig can be generated with a relatively simple configuration.

また、本実施の形態において、測定管3に取り付けられている電極T1,T2の近傍位置にサブ基板2を配置し、矩形波信号SGを生成する信号生成回路21、および、電極T1,T2から検出した検出電圧Vtを安定化して出力するバッファアンプ22のうち、少なくともいずれか一方または両方を、サブ基板2に搭載するようにしてもよい。
これにより、信号生成回路21やバッファアンプ22と電極T1,T2とを接続する電極配線、すなわちジャンパー線J1,J2の長さを大幅に短縮することができ、電極配線間の線間容量を小さくすることができる。このため、比較的高い信号周波数を用いても、高い精度で電気伝導率を計測することが可能となる。
Further, in the present embodiment, the sub-board 2 is arranged near the electrodes T1 and T2 attached to the measuring tube 3, and the signal generating circuit 21 for generating the rectangular wave signal SG and the electrodes T1 and T2 At least one or both of the buffer amplifiers 22 that stabilize and output the detected detection voltage Vt may be mounted on the sub-board 2 .
As a result, the length of the electrode wiring connecting the signal generation circuit 21 and the buffer amplifier 22 to the electrodes T1 and T2, that is, the length of the jumper lines J1 and J2 can be significantly shortened, and the capacitance between the electrode wirings can be reduced. can do. Therefore, even if a relatively high signal frequency is used, the electrical conductivity can be measured with high accuracy.

また、本実施の形態において、サブ基板2に測定管3が挿入される管孔2Hを設け、管孔2Hと測定管3の外周面3Aとが当接することにより、外周面3Aに取り付けられるようにしてもよい。
これにより、取付ネジなどの固定部材を用いることなく極めて簡素な構成で、サブ基板2を測定管3に固定することができる。
Further, in the present embodiment, the sub-board 2 is provided with a tube hole 2H into which the measuring tube 3 is inserted, and the tube hole 2H and the outer peripheral surface 3A of the measuring tube 3 are brought into contact with each other so that the measuring tube 3 can be attached to the outer peripheral surface 3A. can be
As a result, the sub-board 2 can be fixed to the measuring tube 3 with a very simple structure without using fixing members such as mounting screws.

また、このような構成により、電極T1と電極T2との間に測定管3の長手方向と直交させてサブ基板2を配置することができる。このため、サブ基板2から電極T1,T2までの電極配線、すなわちジャンパー線J1,J2を、異なる位置および方向に配置・接続することができ、電極配線間の線間容量を極めて小さくすることができる。また、電極T1である継手5Aに金属配管が接続された場合、液体への印加電流が金属配管に回り込んで計測誤差が生じる可能性があるが、上記構成により、T1からある程度の距離を持ってT2を容易に配置することができる。したがって、金属配管に対する印加電流の回り込みを抑制でき、精度よく電気伝導率を計測することが可能となる。 Moreover, with such a configuration, the sub-board 2 can be arranged between the electrodes T1 and T2 so as to be perpendicular to the longitudinal direction of the measuring tube 3 . Therefore, the electrode wiring from the sub-board 2 to the electrodes T1 and T2, that is, the jumper lines J1 and J2 can be arranged and connected in different positions and directions, and the inter-line capacitance between the electrode wirings can be extremely reduced. can. In addition, when a metal pipe is connected to the joint 5A, which is the electrode T1, the current applied to the liquid may go around the metal pipe and cause a measurement error. T2 can be easily placed by Therefore, it is possible to suppress the wraparound of the applied current to the metal pipe, and it is possible to measure the electrical conductivity with high accuracy.

また、本実施の形態において、サブ基板2のパターン面に、電極T1,T2への電極配線を接続するためのパッド(電極接続端子)と、信号生成回路21およびバッファアンプ22のうち、少なくともいずれか一方または両方とパッドとを接続するための配線パターンとを形成するようにしてもよい。
これにより、コネクタを用いることなく、サブ基板2に実装されている信号生成回路21やバッファアンプ22と、電極T1,T2とをジャンパー線J1,J2により極めて容易に接続することができる。
In the present embodiment, at least one of pads (electrode connection terminals) for connecting electrode wiring to the electrodes T1 and T2, the signal generation circuit 21, and the buffer amplifier 22 is provided on the pattern surface of the sub-board 2. Either one or both of them may be formed with wiring patterns for connecting pads.
As a result, the signal generation circuit 21 and the buffer amplifier 22 mounted on the sub-board 2 can be very easily connected to the electrodes T1 and T2 by the jumper wires J1 and J2 without using connectors.

[第2の実施の形態]
次に、図13~図16を参照して、本発明の第2の実施の形態にかかる電気伝導率計10について説明する。図13は、第2の実施の形態にかかる電気伝導率計の側面図である。図14は、第2の実施の形態にかかる電気伝導率計の上面図である。図15は、第2の実施の形態にかかる電気伝導率計の斜視図である。図16は、第2の実施の形態にかかる電気伝導率計の他の斜視図である。
[Second embodiment]
Next, an electrical conductivity meter 10 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 13 to 16. FIG. FIG. 13 is a side view of the electrical conductivity meter according to the second embodiment; FIG. 14 is a top view of an electrical conductivity meter according to a second embodiment; FIG. 15 is a perspective view of an electrical conductivity meter according to a second embodiment; FIG. 16 is another perspective view of the electrical conductivity meter according to the second embodiment.

第1の実施の形態では、電極T2として液体に接液しない非接液電極を用いた場合を例として説明した。本実施の形態では、電極T2として液体に接液する接液電極を用いる場合について説明する。 In the first embodiment, the case where the non-contact liquid electrode that does not contact the liquid is used as the electrode T2 has been described as an example. In the present embodiment, a case of using a liquid-contact electrode that is in contact with liquid as the electrode T2 will be described.

[電気伝導率計の構造]
次に、図13~図16を参照して、本実施の形態にかかる電気伝導率計10の構造について説明する。なお、以下では、便宜上、測定管3が伸延する方向を第1の方向Xといい、第1の方向Xに直交する測定管3の左右方向を第2の方向Yといい、第1および第2の方向X,Yに直交する測定管3の上下方向を第3の方向Zという。
[Structure of electrical conductivity meter]
Next, the structure of the electrical conductivity meter 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 13 to 16. FIG. Hereinafter, for convenience, the direction in which the measuring tube 3 extends will be referred to as a first direction X, the left-right direction of the measuring tube 3 orthogonal to the first direction X will be referred to as a second direction Y, and the first and second The vertical direction of the measuring tube 3 perpendicular to the two directions X and Y is called a third direction Z. As shown in FIG.

測定管3は、円筒形状をなすセラミックや樹脂などの絶縁性および誘電性に優れた材料からなり、下側ケース4の内部に収納されている。下側ケース4は、有底箱状の樹脂、または金属筐体から構成されている。 The measuring tube 3 is made of a material having excellent insulating and dielectric properties, such as a cylindrical ceramic or resin, and is accommodated inside the lower case 4 . The lower case 4 is made of a bottomed box-shaped resin or metal housing.

下側ケース4の側面のうち第1の方向Xと直交する一対の側面4Aには、電気伝導率計10の外部に設けられる配管(図示せず)と測定管3とを連結可能な、金属材料(例えば、SUS)から構成された管状の継手5A,5Bが配設されている。この際、測定管3は、長手方向Xに沿って下側ケース4の内部に収納され、測定管3の両端部には、一対のOリングORを挟んで継手5Aと継手5Bがそれぞれ連結される。 A pair of side surfaces 4A orthogonal to the first direction X of the side surfaces of the lower case 4 are provided with a metal plate capable of connecting a pipe (not shown) provided outside the electrical conductivity meter 10 and the measuring pipe 3. Tubular joints 5A and 5B made of material (eg, SUS) are provided. At this time, the measuring tube 3 is housed inside the lower case 4 along the longitudinal direction X, and a joint 5A and a joint 5B are connected to both ends of the measuring tube 3 with a pair of O-rings OR interposed therebetween. be.

ここで、継手5A,5Bのうちの少なくとも一方は、電極(第1の電極)T1として機能する。例えば、継手5Aは、接地電圧GND(コモン電位)に接続されることにより、外部の配管と測定管3とを連結するだけでなく、電極T1としても機能する。
このように、電極T1を金属からなる継手5Aによって実現することにより、T1が液体と接触する面積が大きくなる。これにより、T1に異物の付着や腐食が生じた場合であっても、異物の付着や腐食が生じた部分の面積がT1の全面積に対して相対的に小さくなるため、分極容量の変化による測定誤差を抑えることが可能となる。
At least one of the joints 5A and 5B functions as an electrode (first electrode) T1. For example, the joint 5A is connected to the ground voltage GND (common potential) to not only connect the external pipe and the measurement pipe 3 but also function as the electrode T1.
Thus, by realizing the electrode T1 with the joint 5A made of metal, the area where T1 contacts the liquid is increased. As a result, even if foreign matter adheres or corrodes on T1, the area of the portion where foreign matter adheres or corrodes is relatively small with respect to the total area of T1, so the change in polarization capacity Measurement errors can be suppressed.

一方、下側ケース4の側面のうち第2の方向Yと直交する一対の側面4Bと下側ケース4の底面4Eの外側面には、断面コの字形状の金属板からなるシールド6が取り付けられている。これにより、電気伝導率計10から外部に放射されるノイズを低減できる。 On the other hand, a pair of side surfaces 4B of the side surfaces of the lower case 4 perpendicular to the second direction Y and the outer surface of the bottom surface 4E of the lower case 4 are attached with a shield 6 made of a metal plate having a U-shaped cross section. It is Thereby, the noise radiated outside from the electrical conductivity meter 10 can be reduced.

また、測定管3の外周面3Aのうち、サブ基板2を挟んで継手5Aと反対側には、測定管3の壁部を貫通して測定管3内に突出するよう、金属棒体からなる接液電極(第2の電極)T2が取り付けられている。測定管3内に突出した部分は、測定管3内の液体と接液することになる。 Further, on the side of the outer peripheral surface 3A of the measuring tube 3 opposite to the joint 5A across the sub-board 2, a metal rod is formed so as to penetrate the wall of the measuring tube 3 and protrude into the measuring tube 3. A wetted electrode (second electrode) T2 is attached. The portion protruding into the measuring tube 3 comes into contact with the liquid inside the measuring tube 3 .

前述したように、信号生成回路21およびバッファアンプ22のうち、少なくともいずれか一方を、測定管3の外周面3Aのうち電極T1,T2の近傍位置に取り付けられたサブ基板2に実装し、ジャンパー線J1,J2を介して電極T1,T2をサブ基板2に電気的に接続するようにしたものである。この際、具体的には、J1はP1およびT1の外表面に半田付けされ、J2はP2およびT2に半田付けされる。 As described above, at least one of the signal generation circuit 21 and the buffer amplifier 22 is mounted on the sub-board 2 mounted near the electrodes T1 and T2 on the outer peripheral surface 3A of the measurement tube 3, and a jumper The electrodes T1 and T2 are electrically connected to the sub-board 2 via lines J1 and J2. Specifically, J1 is soldered to the outer surfaces of P1 and T1, and J2 is soldered to P2 and T2.

[第2の実施の形態の動作]
次に、本実施の形態にかかる電気伝導率計10の動作について説明する。
電極T2を非接液電極から接液電極に変更した場合、非接液電極の場合におけるT2と液体との間の電極容量Ctがなくなる。このため、図10に示した等価回路Ztは、分極容量Cpおよび分極抵抗Rpの並列回路と、液体抵抗Rlとが直列接続された等価回路で表される。本実施の形態にかかるこのほかの電気伝導率計測動作については、第1の実施の形態と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
[Operation of Second Embodiment]
Next, the operation of the electrical conductivity meter 10 according to this embodiment will be described.
When the electrode T2 is changed from the non-wetted electrode to the liquid-wetted electrode, the electrode capacitance Ct between T2 and the liquid in the case of the non-wetted electrode disappears. Therefore, the equivalent circuit Zt shown in FIG. 10 is represented by an equivalent circuit in which the parallel circuit of the polarization capacitance Cp and the polarization resistance Rp and the liquid resistance Rl are connected in series. Other electrical conductivity measurement operations according to the present embodiment are the same as those in the first embodiment, and detailed descriptions thereof are omitted here.

[第2の実施の形態の効果]
このように、本実施の形態は、電極T1,T2が、液体と接液する接液電極からなるものである。これにより、T2として非接液電極を用いた場合に特有の、液体と電極T2との間に発生する容量Ctによる影響を排除することができ、矩形波信号SGの信号周波数として比較的低い周波数を用いることができる。このため、電極配線、すなわちジャンパー線J1,J2の線間容量による影響を極めて小さくでき、極めて高い精度で電気伝導率を計測することが可能となる。
[Effects of Second Embodiment]
Thus, in this embodiment, the electrodes T1 and T2 are liquid-contact electrodes that come into contact with the liquid. As a result, it is possible to eliminate the influence of the capacitance Ct generated between the liquid and the electrode T2, which is peculiar to the use of a non-wetted electrode as T2, and the signal frequency of the rectangular wave signal SG is relatively low. can be used. Therefore, the influence of the inter-line capacitance of the electrode wiring, that is, the jumper wires J1 and J2 can be extremely reduced, and the electrical conductivity can be measured with extremely high accuracy.

[実施の形態の拡張]
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。また、各実施形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。
[Expansion of Embodiment]
Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the present invention. In addition, each embodiment can be implemented in any combination within a non-contradictory range.

10…電気伝導率計、1…メイン基板、2…サブ基板、2A,2B…基板面、2G…回路実装領域、2H…管孔、2S…隙間、2X,2Y…側端部、3…測定管、3A…外周面、4…下側ケース、4A,4B…側面、4C…内壁部、4D…開口部、4E…底面、5A,5B…継手、6…シールド、7X,7Y…ガイド部、9…上側ケース、11…検出回路、11A…クロック生成回路、11B…サンプルホールド回路(SH回路)、11C…A/D変換回路(ADC回路)、12…演算処理回路、13…設定・表示回路、14…伝送回路、21…信号生成回路、22…バッファアンプ、IG…矩形波電流源、T1,T2…電極、P1,P2,P3…パッド、J1,J2…ジャンパー線、LC…接続配線、CN1,CN2…コネクタ、LP1,LP2…配線パターン、SWg,SWh,SWl,SWi…スイッチ、CLK0,CLKs,CLKh,CLKl…クロック信号、Vs…基準電圧、GND…接地電圧、SG…矩形波信号、Vg…印加電圧、Ig…印加電流、Vt,VH,VL…検出電圧、Vt’ …出力電圧、DA…振幅データ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Electrical conductivity meter 1... Main substrate 2... Sub substrate 2A, 2B... Substrate surface 2G... Circuit mounting area 2H... Tube hole 2S... Gap 2X, 2Y... Side end 3... Measurement Pipe, 3A... outer peripheral surface, 4... lower case, 4A, 4B... side surface, 4C... inner wall portion, 4D... opening portion, 4E... bottom surface, 5A, 5B... joint, 6... shield, 7X, 7Y... guide portion, 9 upper case 11 detection circuit 11A clock generation circuit 11B sample hold circuit (SH circuit) 11C A/D conversion circuit (ADC circuit) 12 arithmetic processing circuit 13 setting/display circuit , 14... transmission circuit, 21... signal generation circuit, 22... buffer amplifier, IG... rectangular wave current source, T1, T2... electrodes, P1, P2, P3... pads, J1, J2... jumper wires, LC... connection wiring, CN1, CN2... connectors, LP1, LP2... wiring patterns, SWg, SWh, SWl, SWi... switches, CLK0, CLKs, CLKh, CLKl... clock signals, Vs... reference voltages, GND... ground voltages, SG... square wave signals, Vg: Applied voltage, Ig: Applied current, Vt, VH, VL: Detection voltage, Vt': Output voltage, DA: Amplitude data.

Claims (5)

測定管内の液体に関する電気伝導率を計測する電気伝導率計であって、
予め設定された信号周波数で一定振幅を有する交流の矩形波電流を矩形波信号として生成する信号生成回路と、
前記測定管に取り付けられて前記矩形波信号を前記液体に印加する第1および第2の電極と、
前記第1および第2の電極から検出した検出電圧をサンプリングすることにより前記検出電圧の振幅を検出する検出回路と、
前記振幅に基づいて前記液体に関する電気伝導率を演算処理により求める演算処理回路と
を備え
前記第1の電極は、前記測定管に連結され、かつ、その内周面が前記液体と接液する金属管で構成される接液電極からなり、
前記第2の電極は、前記測定管の外周面に形成され、前記液体と接液していない非接液電極からなる
ことを特徴とする電気伝導率計。
An electrical conductivity meter for measuring the electrical conductivity of a liquid in a measuring tube,
a signal generating circuit that generates an alternating rectangular wave current having a constant amplitude at a preset signal frequency as a rectangular wave signal;
first and second electrodes attached to the measurement tube for applying the square wave signal to the liquid;
a detection circuit that detects the amplitude of the detection voltage by sampling the detection voltage detected from the first and second electrodes;
an arithmetic processing circuit that calculates the electrical conductivity of the liquid based on the amplitude ,
The first electrode is a liquid-contact electrode connected to the measurement tube and composed of a metal tube whose inner peripheral surface is in contact with the liquid,
The second electrode is formed on the outer peripheral surface of the measuring tube and consists of a non-wetted electrode that is not in contact with the liquid.
An electrical conductivity meter characterized by:
請求項1に記載の電気伝導率計において、
前記第1および第2の電極の両電極間に配置されて、前記信号生成回路を搭載するプリント配線基板をさらに備えることを特徴とする電気伝導率計。
In the electrical conductivity meter according to claim 1,
An electrical conductivity meter, further comprising a printed wiring board disposed between the first and second electrodes and on which the signal generating circuit is mounted.
請求項1に記載の電気伝導率計において、
前記第1および第2の電極の近傍位置に配置されて、前記検出電圧を安定化して前記検出回路へ出力するバッファアンプを搭載するプリント配線基板をさらに備えることを特徴とする電気伝導率計。
In the electrical conductivity meter according to claim 1,
The electrical conductivity meter further comprising a printed wiring board mounted with a buffer amplifier arranged near the first and second electrodes to stabilize the detected voltage and output it to the detection circuit.
請求項1~請求項のいずれかに記載の電気伝導率計において、
前記検出回路は、前記矩形波信号の半周期の中央時間位置で、前記検出電圧をサンプリングすることを特徴とする電気伝導率計。
In the electrical conductivity meter according to any one of claims 1 to 3 ,
The electrical conductivity meter, wherein the detection circuit samples the detection voltage at a central time position of a half cycle of the rectangular wave signal.
請求項1~請求項のいずれかに記載の電気伝導率計において、
前記信号生成回路は、
前記矩形波信号の大きさを検出する電流検出回路と、
前記信号周波数を示すクロック信号と前記電流検出回路からの検出結果とに基づいて、前記矩形波信号の振幅を設定電流に維持するオペアンプと
を含むことを特徴とする電気伝導率計。
In the electrical conductivity meter according to any one of claims 1 to 4 ,
The signal generation circuit is
a current detection circuit that detects the magnitude of the square wave signal;
an operational amplifier for maintaining the amplitude of the rectangular wave signal at a set current based on the clock signal indicating the signal frequency and the detection result from the current detection circuit.
JP2018138539A 2018-07-24 2018-07-24 electrical conductivity meter Active JP7132014B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018138539A JP7132014B2 (en) 2018-07-24 2018-07-24 electrical conductivity meter
KR1020190088545A KR102270974B1 (en) 2018-07-24 2019-07-22 Electric conductivity meter
CN201910660602.2A CN110780122B (en) 2018-07-24 2019-07-22 conductivity meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018138539A JP7132014B2 (en) 2018-07-24 2018-07-24 electrical conductivity meter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020016498A JP2020016498A (en) 2020-01-30
JP7132014B2 true JP7132014B2 (en) 2022-09-06

Family

ID=69383926

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018138539A Active JP7132014B2 (en) 2018-07-24 2018-07-24 electrical conductivity meter

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP7132014B2 (en)
KR (1) KR102270974B1 (en)
CN (1) CN110780122B (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11719659B2 (en) * 2018-04-18 2023-08-08 Universiteit Twente System and method for measuring conductivity
CN112763547B (en) * 2020-12-30 2022-10-25 安徽皖仪科技股份有限公司 Conductivity detection system based on dipolar conductivity cell
DE102021107765A1 (en) * 2021-03-26 2022-09-29 Endress+Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg Method for measuring the conductivity of a medium

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009250733A (en) 2008-04-04 2009-10-29 Keyence Corp Measurement module
JP2016176785A (en) 2015-03-19 2016-10-06 横河電機株式会社 Electromagnetic flow meter
JP2017026359A (en) 2015-07-16 2017-02-02 テクノ・モリオカ株式会社 Water quality sensor
JP2020016499A (en) 2018-07-24 2020-01-30 アズビル株式会社 Electromagnetic flow meter

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2946265B2 (en) 1993-06-24 1999-09-06 シャープ株式会社 Call waiting type telephone device
TW546480B (en) * 2000-03-07 2003-08-11 Sumitomo Metal Ind Circuit, apparatus and method for inspecting impedance
JP2002296312A (en) 2001-04-02 2002-10-09 Samson Co Ltd Electric conductivity sensor
JP2005148007A (en) 2003-11-19 2005-06-09 Horiba Advanced Techno Co Ltd Conductivity meter
CN1821763A (en) * 2006-03-22 2006-08-23 黄伟忠 Method for measuring solution conductivity
CN101629923B (en) * 2008-07-14 2013-05-15 梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司 Method and device for electromagnetically measuring solution conductivity
JP2010032245A (en) 2008-07-25 2010-02-12 Japan Radio Co Ltd Relative permittivity/conductivity measuring apparatus
CN101806776B (en) * 2010-04-19 2012-01-11 南京航空航天大学 Acoustic plate mode wave virtual array sensor system and liquid detection method based on same
CN102809699B (en) * 2012-08-24 2014-09-03 福建师范大学 Dynamic measurement method for distributed capacitance of electrode concerned in measurement of conductivity of solution
US9465001B2 (en) * 2014-09-15 2016-10-11 Bourns, Inc. Conductive liquid property measurement using variable phase mixing
PL3289342T3 (en) * 2015-04-27 2019-08-30 Bitron S.P.A. Device for sensing electrical conductivity of a liquid, particularly that of a washing bath in a washing machine
JP6758226B2 (en) * 2017-02-27 2020-09-23 アズビル株式会社 Electromagnetic flow meter

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009250733A (en) 2008-04-04 2009-10-29 Keyence Corp Measurement module
JP2016176785A (en) 2015-03-19 2016-10-06 横河電機株式会社 Electromagnetic flow meter
JP2017026359A (en) 2015-07-16 2017-02-02 テクノ・モリオカ株式会社 Water quality sensor
JP2020016499A (en) 2018-07-24 2020-01-30 アズビル株式会社 Electromagnetic flow meter

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200011370A (en) 2020-02-03
CN110780122B (en) 2022-02-25
JP2020016498A (en) 2020-01-30
CN110780122A (en) 2020-02-11
KR102270974B1 (en) 2021-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10473498B2 (en) Electromagnetic flow meter including a function of measuring electrical conductivity of a fluid
US8521442B2 (en) Method and device for measuring the electrical conductivity and/or resistivity of a solution
JP7132014B2 (en) electrical conductivity meter
US6798189B2 (en) Current detection resistor, mounting structure thereof and method of measuring effective inductance
KR102190189B1 (en) Electronic flow meter
CN106030320A (en) Non-contact voltage measuring device
US11067525B2 (en) Electrical conductivity meter
JP7132015B2 (en) electrical conductivity meter
CN1849517B (en) Method and device for measuring system, component active and reactive power and electrical component impedance
KR102109914B1 (en) Electromagnetic flowmeter
CN115362355A (en) Device for measuring temperature and device for determining current
JP7290512B2 (en) electromagnetic flow meter
JP6625422B2 (en) measuring device
JP2000111625A (en) Measuring system
JP2001159645A (en) High frequency current detector

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190708

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210324

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220225

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220315

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220516

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220802

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220825

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7132014

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250