(57)【要約】電気化学セル（１２）の様々な品質の測定値を得るための装置および方法である。この装置は第１の電極（９）および第２の電極（１０）と、時間的に変化する励起電圧を第１電極（９）に提供するための励起源（８）とを含む。励起電圧（８）は、２つの電圧レベル間で切り換えられ、第１電圧および第２電圧が所定の時間にわたって第１電極に交互に印加される。外部キャパシタンス（Ｃout）は、第２の電極（１０）と接地との間に接続される。この装置は、外部キャパシタンス（Ｃout）を帯電させるために第１電極（９）から電荷が移動される時間に関する比率を割り出すことができる。これらの比率は、本明細書中では、過渡イミティビティ応答（TransientImmitivityResponse（ＴＩＲ））と呼ばれ、デジタルまたはアナログ出力（１１）として提供される。
2005519282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに所定の間隔を置いて設けられていて、それぞれが前記流体に接触している第１電極および第２電極と、
時間的に変化する励起電圧を前記第１電極に提供するために使用され、第１定義電圧レベルおよび異なる第２定義電圧レベルの間で切り換えられ得る励起源と、
前記第２電極と、電気的な接地または回路接地との間に配置され、該接地が定義された接地電圧を有しているキャパシタンスと、
前記装置に対して所定の位置で検知電圧を検出するために使用される電圧検出器と、
前記第１定義電圧レベルおよび前記第２定義電圧レベルの切り換え間の１つまたは２つ以上の時間インターバルを割り出すために使用され、前記１つまたは２つ以上の時間インターバルを、各インターバルの検知電圧と相関させることができ、且つ、時間インターバル当たりの各検知電圧が、前記過渡イミティビティ応答を表す比率の尺度となるタイミングデバイスと、を備えることを特徴とする流体に対応する過渡イミティビティ応答を得るための装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記第１電圧レベルおよび前記第２電圧レベルが、特定の時間にわたって前記第１電極に交互に印加されることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置において、前記検知電圧が、前記第１電極に印加された前記励起電圧の結果として前記流体を通って前記第１電極から前記第２電極に導かれた電荷に対して比例することを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置において、前記電圧検出器が高い入力抵抗を有しており、これにより外部電流を最小化することを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置において、前記タイミングデバイスが、前記検知電圧が１つまたは２つ以上の選択された電圧レベルにいつ達するかを割り出し得ることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置において、前記電圧検出器が、１つまたは２つ以上の時間インターバルを置いて、前記検知電圧を割り出し得ることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置において、前記流体の過渡イミティビティ応答を表す、時間インターバル当たりの前記検知電圧変化によって確立された比率が、デジタル出力またはアナログ出力として提供されることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置において、前記第１電極のキャパシタンスが、前記励起電圧を受けると瞬時に帯電されるように、前記励起源が最小出力抵抗を有していることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置において、前記電圧検出器が、前記キャパシタンスを横切る電圧を測定するために接続されていることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置において、前記電圧検出器が、前記第１電極と前記第２電極との間の電圧を測定するために接続されていることを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の装置において、前記励起源と前記第１電極との間に、直列抵抗が電気的に接続されていることを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の装置において、前記電圧検出器が、前記キャパシタンスを横切る電圧を測定するために接続されていることを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載の装置において、前記電圧検出器が、前記直列抵抗を横切る電圧を測定するために接続されていることを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１１に記載の装置において、前記電圧検出器が、前記接地と前記第１電極との間の電圧を測定するために接続されていることを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１１に記載の装置において、前記電圧検出器が、前記第１電極と前記第２電極との間の電圧を測定するために接続されていることを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１に記載の装置において、前記励起源と前記第１電極との間に、前記流体の温度の変化に対して応答する可変抵抗が接続されていることを特徴とする装置。
【請求項１７】
互いに所定の間隔を置いて設けられていて、それぞれが前記流体に接触している第１電極および第２電極と、
時間的に変化する励起電圧を前記第１電極に提供するために使用され、第１定義電圧レベルおよび異なる第２定義電圧レベルの間で切り換えられ、前記第１定義電圧レベルおよび前記第２定義電圧レベルが特定の時間にわたって前記第１電極に交互に印加される励起源と、
前記第２電極と、電気的な接地または回路接地との間に配置され、該接地が定義された接地電圧を有しているキャパシタンスと、
前記検出手段が、前記第１電極に印加された前記励起電圧の結果として、前記流体を通って導かれた電荷を検出することができ、且つ、高い入力抵抗を有しており、これにより外部電流を最小化する検出手段と、
時間インターバル当たりの電荷の１つまたは２つ以上の変化率を割り出すことができ、前記１つまたは２つ以上の変化率が前記流体の過渡イミティビティ応答を表し、前記割り出し手段が前記過渡イミティビティ応答をデジタル出力またはアナログ出力として提供することができる割り出し手段と、を備えることを特徴とする流体に対応する過渡イミティビティ応答を得るための装置。
【請求項１８】
ａ）互いに所定の間隔を置いて設けられた第１電極および第２電極を流体と接触させる段階と、
ｂ）前記第１電極に励起電圧を印加して、第１定義電圧レベルおよび異なる第２定義電圧レベルの間で前記励起電圧を切り換える段階と、
ｃ）前記第２電極と、定義された接地電圧を有する電気的な接地または回路接地との間にキャパシタンスを提供する段階と、
ｄ）直列抵抗によって、前記第１電極に印加された前記励起電圧から生じる検知電圧を検出する段階と、
ｅ）時間インターバル当たりの前記検知電圧の前記流体の前記過渡イミティビティ応答を表す１つまたは２つ以上の変化率を割り出す段階と、
ｆ）前記過渡イミティビティ応答を表す前記測定された変化率をデジタル出力またはアナログ出力として提供する段階と、を備えることを特徴とする過渡イミティビティ応答を得るための方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法において、前記第１定義電圧レベルおよび前記第２定義電圧レベルが特定の時間にわたって前記第１電極に交互に印加されることを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の方法において、前記直列抵抗がゼロであることを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項１８に記載の方法において、前記検知電圧が、前記第１電極に印加された前記励起電圧の結果として、前記流体を通って前記第１電極から前記第２電極に導かれた電荷に対して比例することを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項１８に記載の方法において、前記検出段階が、外部電流を最小化するために高い入力抵抗を用いて実施されることを特徴とする方法。
【請求項２３】
ａ）互いに所定の間隔を置いて設けられた第１電極および第２電極を流体と接触させる段階と、
ｂ）前記第１電極に対して時間的に変化する励起電圧を提供し、該励起電圧が第１定義電圧レベルおよび異なる第２定義電圧レベルの間で切り換えられ、前記第１定義電圧レベルおよび前記第２定義電圧レベルが特定の時間にわたって前記第１電極に交互に印加される段階と、
ｃ）前記第２電極と、定義された接地電圧を有する電気的な接地または回路接地との間にキャパシタンスを提供する段階と、
ｄ）前記第１電極に印加された前記励起電圧の結果としての検知電圧を検出し、該検出が外部電流を最小化するために高い入力抵抗を用いて実施される段階と、
ｅ）時間インターバル当たりの前記検知電圧の前記流体の前記過渡イミティビティ応答を表す１つまたは２つ以上の変化率を割り出す段階と、
ｆ）前記過渡イミティビティ応答をデジタル出力またはアナログ出力として提供する段階と、を備えることを特徴とする過渡イミティビティ応答を得るための方法。
【請求項２４】
ａ）互いに所定の間隔を置いて設けられた第１電極および第２電極を流体と接触させる段階と、
ｂ）前記第１電極に対して時間的に変化する励起電圧を提供し、該励起電圧が第１定義電圧レベルおよび異なる第２定義電圧レベルの間で切り換えられ、前記第１定義電圧レベルおよび前記第２定義電圧レベルが特定の時間にわたって前記第１電極に交互に印加される段階と、
ｃ）前記第２電極と定義された接地電圧を有する電気的な接地または回路接地との間に、キャパシタンスを接触させる段階と、
ｄ）前記第１電極に印加された前記励起電圧に起因する前記流体を通って前記第１電極から前記第２電極に導かれた電荷に比例する検知電圧を検出し、該検出が外部電流を最小化するために高い入力抵抗を用いて実施される段階と、
ｅ）２つまたは３つ以上の過渡イミティビティ応答測定値が得られるように、段階ａ）〜ｄ）を繰り返し、それぞれの測定値が、前記励起電圧に印加された直列抵抗の異なる値を用いて割り出される段階と、
ｆ）２つまたは３つ以上の測定値間の過渡イミティビティ応答の変化率を、デジタル出力またはアナログ出力として提供する段階と、を備えることを特徴とする様々な異なる誘電定数を有する流体を見分ける方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載の方法において、前記測定値の１つがゼロの直列抵抗値で形成されることを特徴とする方法。
【請求項２６】
ａ）互いに所定の間隔を置いて設けられた第１電極および第２電極を流体と接触させる段階と、
ｂ）前記第１電極に対して時間的に変化する励起電圧を提供し、該励起電圧が第１定義電圧レベルおよび異なる第２定義電圧レベルの間で切り換えられ、前記第１定義電圧レベルおよび前記第２定義電圧レベルが特定の時間にわたって前記第１電極に交互に印加される段階と、
ｃ）前記励起電圧と前記第１電極との間に、流体の温度変化に対して応答する可変抵抗を設ける段階と、
ｄ）前記第２電極と定義された接地電圧を有する電気的な接地または回路接地との間に、キャパシタンスを接触させる段階と、
ｅ）前記第１電極に印加された前記励起電圧の結果として、前記流体を通って前記第１電極から前記第２電極に導かれた電荷に比例する検知電圧を検出し、該検出が外部電流を最小化するために高い入力抵抗を用いて実施される段階と、
ｆ）時間インターバル当たりの検知電圧の１つ以上の変化率を割り出し、前記１つ以上の変化率が前記流体の過渡イミティビティ応答を表す段階と、
ｇ）前記過渡イミティビティ応答をデジタル出力またはアナログ出力として提供する段階と、を備えることを特徴とする過渡イミティビティ応答の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体および流体含有材料の存在および様々な品質を測定する方法に関する。特に、本発明は、極めて高い感度、単純化された温度補償、プローブ構成、材料および電子制御を提供する流体の１回抜き取りまたは連続流モニタリングに際して微小な組成変化を検出する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの科学的および工業的プロセスにおいて、また、末端使用者の用途において、無数の流体が使用されている。これらの流体を工程内および使用中に最初に試験することは、発生し得る問題を防止する助けとなることがしばしばある。多くのプロセスは、流体、スラリー、懸濁液または湿潤材料の正確な混合に依存し、そして、その結果としての混合物に関する正確なフィードバックを必要とする。末端使用者は、しばしば安全および効率的な使用のために、流体、スラリー、懸濁液または湿潤材料の正確な組成を必要とする。これらの材料の定性測定は、高価につく誤り、損傷または負傷をしばしば防止することができる。
【０００３】
流体組成物の電子分析は、従来複雑なものである。これは、そのような流体が誘電定数、コンダクタンスおよび二重層効果（double-layer effect）を有し、これらの効果のそれぞれが複雑な電気応答を生じるという事実によるものである。流体組成物の品質の測定は日常的に行われるものであるが、その測定は、正確且つ高感度の結果を得ようとする上で、計器の問題、例えば、プローブの構成、不安定な温度依存性および複雑な電子制御装置といった問題に苦しめられる。
【０００４】
使用中または工程内の制御は、組成変化の精密測定中に、流量、圧力および温度の変動レベルを適正に取扱うことができるセンサをしばしば必要とする。流体の誘電定数またはコンダクタンスを測定する目下の方法は、これらの効果の変化範囲が極めて狭いこと、または、これらの効果に対する極端且つ技術的に複雑な補償を必要とする。
【０００５】
流体の誘電定数は、流体に関連する一般的な定性尺度である。固体中の誘電定数は、外部電界に応答して固体の内部電荷を分極またはシフトする、分子の能力の尺度であることが知られている。流体内では、分子は動き回ることもでき、電界内で配向するために回転し、および／または、流体内部で移動する。電子的な見地からは、誘電定数はキャパシタの類似物である。
【０００６】
流体のキャパシタンスの測定に関する多くの特許明細書が存在する。米国特許第４，１３２，９４４号、同第５，４９７，７５３号および同第５，５０７，１７８号の各明細書がキャパシタンス測定技術の代表的なものである。
【０００７】
流体組成物および流体中の荷電種を定性的に示すのに使用される別の一般的な尺度が、導電性（電気抵抗の逆数）である。流体中に存在する荷電種またはイオンは、電子が流体を通る手段を提供する。存在するイオンが多ければ多いほど、流体の電気抵抗は低く、そして流体を貫流することができる電流の規模は大きい。電子的な見地からは、この現象は抵抗の類似物である。
【０００８】
流体導電性測定に関する特許明細書が多数ある。これらの明細書は、米国特許第４，１３２，９４４号、同第４，６３４，９８２号、同第６，１６９，３９４号および同第６，２３２，７８３号の各明細書を含む。これら全ては、導電性に基づく用途の代表的なものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記尺度の双方は、温度およびその他の影響に大きく左右される。多くの場合、これらの大幅な変化の背後にある正確な理論は、直接的には知られておらず、または、信頼性高くは予測されず、そして組成に応じてかなり変動する。
【００１０】
上述の問題の多くを単純化して解決しようと、導電性と誘電特性とが過去において一緒に測定された。米国特許第４，５１６，０７７号明細書および同第６，１６９，３９４号明細書は、このアプローチの代表である。後者の特許明細書の場合、流体の電気的なインピーダンス（すなわち、並列の抵抗およびキャパシタンスの効果）から複合的な測定が行われた。残念ながら、この発明は、広範囲な励起周波数を発生させる上で複雑な電子装置を使用する一方、温度依存性のような変化に対する措置は講じられなかった。
【００１１】
米国特許第４，５１６，０７７号明細書に記載されたセンサは、水、アルコールおよびグリコールを含む限定された数の溶剤溶液において有用である。この発明は、流体を荷電し、荷電手段を接続解除し、次いで、流体を横切る電荷が消散するのに必要な時間（「固有時間定数（intrinsic time constant）」と称する）を測定する方法を含んだ。この発明は本質的に、外部のいかなる電気的影響もない平衡状態に戻るのに伴う、分極および電荷の再拡散速度を測定するものであり、温度および流体の流量によって大きく影響される。
【００１２】
いかなる流体品質の測定も、電極と流体との界面によって厄介になる。このような界面はそれぞれ、固有の抵抗とキャパシタンスとを含む。これらは、しばしば流体自体の抵抗とキャパシタンスよりも大きい。流体中に電流を導入することにより引き起こされる電気化学反応は、電極を腐蝕させ、汚染させるおそれがある。検知電圧または検知電流は、好適な読み出しを可能にするために、しばしば増幅および信号処理を必要とする。これらおよびその他の問題点に対しては、従来の発明ではほとんど措置が講じられていなかった。
【００１３】
従って、流体の電気的な品質を利用することにより主要な尺度を提供する一方、上記の厄介な問題を回避するような発明を生み出すことが望ましい。
【００１４】
本発明の目的は、従来技術の制限の多くを克服する流体センサを提供することである。
本発明の別の目的は、様々な流体および流体担持材料の存在を検知するためのセンサを提供することである。
本発明の更なる目的は、様々な溶剤間および流体組成物間の差異を定性的に測定することができるセンサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、流体および流体含有材料の存在および様々な品質を測定する方法に関する。本発明は、その範囲および感度において従来の方法を上回る、改善された性能を提供し、また、温度および流体の流量に対する相対不感受性を提供する。加えて、この方法は、単純化された構成および測定を提供する。
【００１６】
本発明は、単純化された電気化学セルの様々な電気化学効果を制御して測定する方法および装置を含む。しかし、測定される根本的な効果はその性質が複雑である。本発明は、これらの効果の個々の影響の幾つかを制御することにより、測定を導き出す。この測定は従来技術を上回る利点を有し、本明細書中では、過渡イミティビティ応答（Transient Immitivity Response（ＴＩＲ））と称する。
【００１７】
本発明の主要な特徴は、セルを通る電流を蓄積し、制御し、そして制限するために、セル外部のキャパシタンスを使用することである。過渡イミティビティ応答は、このキャパシタンスと、電気化学セル内部の電流移動メカニズムとの相互作用を意味する。これらの相互作用は、この外部キャパシタンスの帯電および放電の複合比率を形成する。この複合比率は多くの様々な方法で測定することができる。このキャパシタンス、セル構造および他の外部構成部分は、様々な電荷移動メカニズムの効果を増減するように、そして事実上任意の流体に本発明を適合させるように調節することができる。過渡イミティビティ応答は、電荷がセルを通り、そして外部キャパシタンスに蓄積される、時間に関連する複合比率である。
【００１８】
本発明による１実施例は、互いに所定の間隔を置いて設けられ、そして両方とも被験流体と接触させられた２つの電極を含む。この実施例は、時間的に変化する励起電圧を第１電極に提供するための励起源を含む。この励起電極は、第１定義電圧レベルと、異なる第２定義電圧レベルとの間で切り換えられる。第１電圧レベルと第２電圧レベルとは、特定の時間にわたって、第１電極に交互に印加される。この励起源は低い源抵抗を有しているので、最小時間で第１電極の電位を変化させるのに十分な電流を供給し、これにより第１電極のキャパシタンスを急速に帯電させることができる。
【００１９】
本発明によれば、定義されたキャパシタンスは、第２電極と、電気的な接地または回路接地との間に配置されている。接地は、定義された電圧を有している。この実施例はまた、定義されたキャパシタンス上に誘導された検知電圧を検出するための電圧検出器を含む。検知電圧は、第１電極に印加された励起電圧の結果として、流体を通って第１電極から第２電極に導かれた電荷に対して比例する。この電圧検出器は電気的な接地に対する極めて高い抵抗を有しているので、セルからこの電圧検出器を貫流する電流は実質的にない。好適な電圧検出器の例は、電流発生ＦＥＴトランジスタ、演算増幅器、および、１０11オーム（Ω）を上回る入力抵抗を有するＣＭＯＳ論理回路を含む。
【００２０】
この実施例において、流体が存在するときには、少なくともセルが平衡状態になるまで、励起源の電圧レベルがコンスタントに保持される。流体が存在しない場合には、検知手段または検出手段では電圧は検出されない。流体が平衡状態で存在する場合には、この実施例の電気化学セルの全ての部分が、励起電圧と事実上同じ電圧になり、二次電極で検知される電圧は第１電極の電圧に事実上等しくなる。次いで第１手段の励起電圧は、二次電圧レベルに切り換えられる。セルは今や、この二次電圧レベルで平衡状態になるように作用する。
【００２１】
この実施例はさらに、前記第１定義電圧レベルと前記第２定義電圧レベルとの切り換え間の１つまたは２つ以上の時間インターバルを割り出し、そしてキャパシタンスにおける検知電圧が１つまたは２つ以上の選択された電圧レベルにいつ達するかを割り出すための手段を含む。これらの時間インターバルは、流体の過渡イミティビティ応答を表す。或いは、この手段は、第１および第２の定義電圧レベルにおける切り換え後、１つまたは２つ以上の所定の時間インターバルを置いて、キャパシタンスにおいて得られた電圧を測定することもできる。ここでもまた、過渡イミティビティ応答のΔ電圧／Δ時間の性質の尺度が提供される。第２電極において得られる電圧レベルは、電極界面および流体の抵抗およびキャパシタンス、第１励起源の電圧の変化の全ての、時間に関連する関数である。この実施例はさらに、過渡イミティビティ応答をデジタル出力またはアナログ出力として提供することができる。変化する検知電圧の欠如は、電極間の流体の欠如を示すことができる。このような単回の時間または比率の測定により、本発明の基礎が具体化される一方、この電気化学セル・システムの時間関連応答の２つまたは３つ以上の測定値を用いることにより、より細かい情報を明らかにすることができる。
【００２２】
本発明はまた、流体の過渡イミティビティ応答を得るための装置を使用する方法でもある。最初に、第１および第２の電極を選択し、互いに所定の間隔を置いて設けられたこれらの電極を、流体と接触させる。次いで、時間的に変化する励起電圧を第１電極に印加する。続いて、第１定義電圧レベルと、異なる第２定義電圧レベルとの間で前記励起電圧を切り換えることにより、第１定義電圧レベルと第２定義電圧レベルとが、特定の時間にわたって、第１電極に交互に印加される。励起源はさらに、励起電圧が第１定義電圧レベルと第２定義電圧レベルとの間で切り換えられるときに最小切り換え時間が存在するように、低い抵抗を有することを特徴とする。
【００２３】
この方法はさらに、第２電極と、電気的な接地または回路接地との間に、定義されたキャパシタンスを提供することを含む。接地は、定義された電圧を有している。次いで検知電圧が、キャパシタンス上に誘導されたものとして検出される。この検知電圧は、第１電極に印加された励起電圧の結果として、流体を通って第１電極から第２電極に導かれた電荷に対して比例する。使用される検出器は、好ましくは、高い入力抵抗を有することにより外部電流を最小化することを特徴とする。
【００２４】
キャパシタンス上に誘導された検知電圧を検出するのに続いて、第１定義電圧レベルと第２定義電圧レベルとの切り換え間で１つまたは２つ以上の時間インターバルが割り出され、そして、第２電極における検知電圧が１つまたは２つ以上の特定電圧レベルにいつ達するかが割り出される。或いは、励起電圧が第１定義電圧レベルと第２定義電圧レベルとの間で切り換えられる時点から所定の時間インターバルを置いて得られる１つまたは２つ以上の電圧レベルを測定することもできる。これらの時間インターバルおよび電圧レベルは、流体の過渡イミティビティ応答を表し、続いてデジタル出力またはアナログ出力として提供することができる。
【００２５】
上述の抵抗およびキャパシタンスはそれ自体、試験下の流体、流量、温度、電位およびその他の効果の関数である。本発明によって測定されたこれらの効果を具体的に組み合わせることにより、流量および電位に対する依存性を低減することができ、また、流体組成によって引き起こされる温度依存性の変化を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
添付の図面および本明細書の詳細な説明から、本発明の様々な他の特徴、目的および利点が当業者には明らかである。
本発明の前述の特徴および利点は、添付の図面に示す下記の詳細な説明から明らかである。様々な図面全体を通して、同様の構造要素には同じ符号を付けた。
【実施例】
【００２７】
図１は、電気化学セルパラメータおよび本発明に該当するこれらの電子類似体の既知の比較図を概略的に示す。２電極型電気化学セルは概念上、第１電極界面または励起電極界面Ａと、流体領域Ｂと、第２電極界面または検知電極界面Ｃとに分けられる。図１は、縦方向の破線によって仕切られたこれらの３つの領域を全体的に示す。これらの３つの領域は、励起電極１と検知電極２との間に電流の通路を画定する。流体領域Ｂは、原子および分子の分極、並びに、その流体内に存在するイオン種の分離から生じる既知のキャパシタンスＣfを有する。流体はまた、既知の導電性または電気抵抗Ｒfを有している。これら２つの効果は共に、アドミッタンスとして知られる並列の抵抗およびキャパシタンスとして、電気的にモデル化することができる。
【００２８】
図１をなおも参照すると、２つの電極界面ＡおよびＣも、アドミッタンスとして電気的にモデル化することができる。電極と流体との界面が、電極と流体の拡散バルクとの間に層状分子層が形成されることに起因して、所定のキャパシタンスを有することが知られている。これらはヘルムホルツ層と呼ばれ、電荷の分離、ひいては、キャパシタの互いに極めて狭い間隔を置いて設けられた２つのプレートに類似するキャパシタンスＣeeおよびＣseを確立する。これらの層の配置およびキャパシタンスは、存在する電位に依存することも知られており、このことは通常のキャパシタには当てはまらない。それぞれの電極界面ＡおよびＣはまた、電流に対する既知の電気抵抗ＲeeおよびＲseを有している。
【００２９】
図２Ａ、２Ｂおよび２Ｃは、急速な電圧変化に対する、キャパシタＣの既知の電気的な反応を示している。図２Ａは、図２ＢにおけるキャパシタＣの一方の側に印加された電気的な波形３を示している。キャパシタＣの励起側の電圧は、キャパシタＣを直ちに帯電させるのに十分な電流が利用可能である限り、励起電圧に迅速に追従することになる。この例および下記の例の場合、ゼロの出力インピーダンスを有する励起側の理論上の電源と、接地に対して高い（＞１０12Ω）抵抗とゼロのキャパシタンスとを有する検知側の入力増幅器とが想定されている。励起電圧は低電圧で始まり、急速に変化して、より正の電圧になる。
【００３０】
図２Ａ〜図２Ｃにおいて、定常状態または直流の電圧が、キャパシタＣによってブロックされる。しかし励起電圧の急速な変化が、間接電流を引き起こす。これはキャパシタＣ内部の静電界の結果である。すなわち、一方の側に電荷が配置されると、他方の側の電荷が再編成して、励起電荷とは等しいがしかし極性が反対の電荷を生成する。この結果、励起電圧と同じ極性の電荷が飛び出し、そして対向極性の電荷に取って代わられるに伴って、検知側に電流が即座に瞬間的に生じる。図２Ｃは、その結果としてキャパシタＣの検知側上に生じる電圧波形４を示す。測定される電圧は、
【００３１】
【数１】
2005519282.tif 000003
に対して比例する（上記式中、Ｃ＝キャパシタンス、ｔ＝時間、Ｖin＝励起電圧の変化）。
【００３２】
この等式が示すように、パルス高さは、励起電圧（Ｖin）がいかに迅速に変化するかに依存する。極めて高速で上昇する電圧は、励起電圧変化と等しいパルス高さを生成するが、しかしこれを上回るパルス高さは決して生成しない。キャパシタ内に含有される電荷量は、キャパシタを横切って存在する電圧およびそのキャパシタンスに、
【００３３】
【数２】
2005519282.tif 000004
として関連する（上記式中、ｑ＝電荷、Ｃ＝キャパシタンス、Ｖ＝キャパシタを横切る電圧）。
【００３４】
キャパシタＣの検知側の、結果として生じたパルス中に存在する電流の量は、励起電圧の変化によって生じたキャパシタＣの電荷の変化に等しい。本発明は、大きな、しかし有限の抵抗を有する入力増幅器を使用するので、電荷はその抵抗を通して排出される。電流が検知側から流れる経路がないならば、キャパシタＣが静電平衡に達するのに伴って、電圧は励起電圧と等しいままとなる。検知側に設けられた、接地に対する抵抗がより低いと、パルスの幅は短くなる。それというのもこの電荷には、接地に通じる抵抗経路が提供されており、電荷がより迅速に排出されるからである。極めて高速で上昇する励起電圧（励起電圧変化の時間＜Δｔ）の場合、このパルス形状は、
【００３５】
【数３】
2005519282.tif 000005
に等しくなる（上記式中、Ｒ＝接地検知側に対する抵抗、Ｃ＝キャパシタンス、ｅ＝オイラー数（自然対数の底）、およびｔ＝時間増分）。
【００３６】
この等式がキャパシタンスを放電させる場合と同じになるのも当然である。キャパシタによって「保存」された電荷の量は、励起源から吸収された電荷の量と同じであり、そして、この間接電流中に放出された電荷の量と同じである。キャパシタは実際には正味電荷を保存することはなく、電荷の分離を維持する。キャパシタの「帯電」に必要となる電流は、実際にはキャパシタの他方の側に移動される。この過程において、キャパシタが放電されたときに電荷の組換えが可能になるまで、キャパシタ内に電荷の分離が形成され、そして維持される。
【００３７】
図３Ａ、３Ｂおよび３Ｃは、アドミッタンスおよび急速に変化する電圧に対するその反応を示している。図３Ａもまた、急速に正電圧に切り換えられる負電圧から成る励起波形３を示す。図３Ｂに示す回路の、図２Ｂに示す回路とは異なる主要な点は並列抵抗Ｒpを含むことである。
【００３８】
並列キャパシタＣpを通る間接電流もまた、全励起電圧への即時上昇を引き起こす。キャパシタＣpを放電させている間も、並列抵抗Ｒpを通る電流はその電圧を維持する。そして検知された波形５は図３Ｃに示される通りとなる。接地に対するより低い抵抗が検知側に加えられると、キャパシタＣpを通る間接電流は、なおも全励起電圧への即時上昇を引き起こす。次いで電圧は、接地に対する抵抗によって決定された速度で、所定のレベルまで低下する。このレベルは、並列抵抗Ｒpと、接地に対する抵抗との電圧分割により決定される。
【００３９】
これと比較して、図４Ｂは図３Ｂのアドミッタンスを採用し、そして、検知側で、接地に対するキャパシタンスＣoutを付加している。前述のように、アドミッタンスの出力側に抵抗が付加されると、キャパシタンスＣpを通る間接電流からの電圧の即時上昇がなおも生じる。出力側でキャパシタンスＣoutを代わりに使用すると、アドミッタンス・キャパシタンスＣpを通る間接電流からの電圧上昇を最小化するための手段が提供される。その電荷は、２つのキャパシタンスＣpとＣoutとの間で直ちに「共有」され、検知される即時の電圧上昇を低減する。明らかになる即時電圧上昇は、電流を２つのキャパシタンスＣpおよびＣoutで割算した結果であり、キャパシタンスの比に対して、
【００４０】
【数４】
2005519282.tif 000006
のように比例する。
出力電圧は入力電圧未満である一方で、２つのキャパシタＣpおよびＣoutは、アドミッタンス抵抗Ｒpを通る電流を引き出し続け、これにより、接地されたキャパシタンスＣoutを帯電させ、アドミッタンス・キャパシタンスＣpを入力電圧レベルまで放電させる。これらは補完的なプロセスであり、そして、
【００４１】
【数５】
2005519282.tif 000007
によって記述される。
実際には、アドミッタンス・キャパシタンスＣpを間接電流が初めに即座に通ることを考慮した上で、２つのキャパシタンスＣpおよびＣoutを、２つの並列の帯電キャパシタンスとして考えることができる。並列キャパシタンスを合計することにより、組み合わされたこれらの影響を下記のように見出すことができる。
【００４２】
【数６】
2005519282.tif 000008
上記等式と、アドミッタンス・キャパシタンスＣpを通る間接電流の電流共有に対応する等式とを組み合わせ、そしてこれを接地キャパシタＣoutの項に置き、
【００４３】
【数７】
2005519282.tif 000009
を得る。
この等式は、０ボルトからＶinまでのＶinの変化（励起電圧変化の時間＜Δｔ）が急速であり且つ不連続的である特別な事例の場合における、図４Ａ〜図４Ｃに示された回路から得られる出力電圧の正確な記述を提供する。図４Ｃに示す出力波形は、即時電圧上昇６と、上述の等式で記述された、しかし双極励起源電圧に合わせて調節された帯電／放電波形７とを示す。
【００４４】
この回路の注目すべき１つの特徴は、Ｃpのキャパシタンスの効果が、帯電電流よりも間接電流に関して顕著である点である。換言すれば、Ｃpは、並列抵抗Ｒpを通して放電することにより立ち上がり時間を長くすることよりも、通過した間接電流によって立ち上がり時間を短くすることによって、出力電圧立ち上がり時間に大きな影響を与える。その理由は、間接電流が、帯電／放電電流が時間に関連する場所を即座に通過させられることにある。このことは、Ｃpのアドミッタンス・キャパシタンスの予期効果を覆す。すなわち、Ｃpは実際には、値が大きいほど、回路の立ち上がり時間全体を短くし、このことは下記の式
【００４５】
【数８】
2005519282.tif 000010
によって支配される。
図３Ｂおよび図４Ｂに示されたアドミッタンス回路は、図１に概略的に示された一般的な電気化学装置を単純化したものとして使用することもできる。この場合、図１の回路は、抵抗Ｒee、ＲfおよびＲseの直列の組み合わせと、これと並列関係にあるキャパシタンスＣee、ＣfおよびＣseの直列の組み合わせとから成るアドミッタンスと見なされる。換言すれば、図３Ｂおよび４Ｂのアドミッタンス値は、下記のように置き換えられる。
【００４６】
【数９】
2005519282.tif 000011
このような置換えが上記等式に使用されると、良好な最初の近似値が得られ、この回路の作用の記述が単純化される。上記等式から見ることのできる別の興味深い点は、３つのアドミッタンス・キャパシタのキャパシタンスが小さいほど、このキャパシタンスが回路に与える効果が最大になることである。流体キャパシタンスＲfはほとんどいつも、電極界面ＣeeおよびＣseのキャパシタンスよりも著しく小さくなるので、このことは重要である。このことは単に、使用されるプローブの幾何学的形状に起因する。このプローブにおいて、キャパシタンスは、単純な平板キャパシタに対応する一般等式、
【００４７】
【数１０】
2005519282.tif 000012
から計算することができる（上記式中、ε＝総誘電率、Ａ＝各板の面積、およびＤ＝板間の距離）。
【００４８】
上記式から、板間の距離が大きければ大きいほど、キャパシタンスが小さくなることが明らかである。図１の電極界面ＡおよびＣにおいて、キャパシタンスＣeeおよびＣseの「板」間の距離、つまり、電極表面から「拡散」層および／またはヘルムホルツ層の表面までの距離は分子レベルであり、Å（オングストローム）またはナノメートルで測定される。電極自体は通常、マイクロメートルからデシメートルの範囲、つまり流体キャパシタンスＣfに対応する距離によって離隔されることになる。この過程において、流体キャパシタンスＣfは優位に立ち、電極界面ＡおよびＢのキャパシタンスＣeeおよびＣseに与える電気化学効果のいくつか、例えば印加電圧に伴うキャパシタンスＣeeおよびＣseの既知の変動を排除するのを助ける。
【００４９】
検知側の接地への経路が僅かしかまたは全くない場合、すなわち、検知増幅器インピーダンスが極めて高い場合、アドミッタンス・キャパシタンスＣpを放電させ、しかも出力キャパシタンスＣout帯電させるのに必要になる電流は、アドミッタンスを通る電流だけである。このことは、流体を通って引き出される電流の量を制限し、これにより、電極表面上および流体中に化学変化が生じる可能性を低減する。これらの効果は、双極励起電圧を使用し、および／または、測定実施時にのみ接続される励起電圧を有することにより、さらに低減することができる。
【００５０】
また、高入力抵抗入力増幅器を使用すると、セルが平衡状態にある場合、検知される電圧は入力電圧に近いかまたは等しくなり、こうして、検知電圧はその入力と同じ大きさになる。このことは信号処理または増幅の必要が殆どまたは全くなくなることを意味する。入力増幅器において接地に対するより小さな抵抗を加えると、検知電圧が減少し、付加的な電流がセルをコンスタントに流れることになる。
【００５１】
本発明は、検知電圧が特定の電圧に達するのにかかる時間、または特定の時間で到達した電圧を測定する。前者に関しては、任意の電圧レベルを用いることができるが、双極励起に対して０ボルトのレベルを使用するか、または、接地に向かってそして接地から流れる励起用電圧の半分を使用することにより、構成をよりシンプルにし、そして、電気ノイズ効果を低減するのを助けることができる。この時間インターバルまたは電圧は、本明細書中に記載した複合効果を１回で測定することを可能にする。このような測定は良く知られており、デジタル回路、またはアナログ信号への変換に適している。
【００５２】
大抵の流体は温度上昇に対して予測可能な反応を有しており、流体の抵抗およびキャパシタンスは、異なる速度、そしてしばしば非線形の速度で減少する。他の方法は、特に流体組成が変化させられたときに、これらの変化を考慮に入れるために複雑な補償を必要とすることがある。本発明の場合、様々な構成要素、プローブの構造、および入力キャパシタンスを、システムが温度変化の多くに対して「自己補償」するように調節することができる。流体のキャパシタンスが温度の上昇と共に低下する場合、このキャパシタンスは過渡イミティビティ応答を増大させることができるのに対し、流体抵抗の減少は、過渡イミティビティ応答を減少させるように作用することになる。
【００５３】
図５および６は、航空機作動油に関する研究から得られたデータを示す。コスト的な理由から、これらの油は航空機システム内で完全に交換されることは決してない。その代わり、航空会社の整備員に与えられた指針は、油の損失分を補給することである。この油の具体的な分解パターンは、酸性含有物を形成する。この酸性含有物は、液圧系部品の破壊的な腐蝕を招くおそれがある。図５および６に示す２つのグラフはそれぞれ、新しい油、十分に使用済の油、およびこれら２種の油の５０：５０混合物の試料における流体抵抗の読み出し値および本発明の測定値を示す。
【００５４】
具体的には、図５は、様々な温度全体にわたって、上述の試料で求められた一連の抵抗読み出し値であり、所定の温度範囲にわたる抵抗（またはコンダクタンス）測定を利用する際に直面し得る問題点を示している。双方の例において、同じシンプルな２銅線型プローブを使用した。抵抗測定の場合、ＨＰ５３０６Ａマルチメーターを備えたヒューレトパッカード（Hewlett Packard：ＨＰ）５３００測定システムを使用した。使用に際しては、この方法に対する温度補償は不可能になる。それというのも、新しい油の読み出し値がその他の試料の読み出し値と交差するからである。読み出しが行われる特定の温度を知っているとしても、温度効果から組成効果を切り離すことはできないので、補償に関しては知ることはできない。
【００５５】
図６は、本発明を用いた結果を示す。本発明を用いた測定の場合、励起源としてＧＷ−ＧＦＧ８０１６Ｇ関数生成器を使用し、テクトロニクス（Tektronix）のＴＤＳ−２１０オシロスコープを、×１０の１０ＭΩプローブと共に測定のために使用した。このプローブのキャパシタンスおよびオシロスコープ自体の入力回路を、入力キャパシタＣoutとして使用した。図６は、この方法を使用すれば、組成効果と温度効果とを明確に切り離すことができることを示す。この場合、幅広い温度範囲にわたる油の正確な定性測定を可能にするのに必要なのは、シンプルな温度補償である。
【００５６】
図７は、４つの異なる水溶液における、本発明を用いた濃度測定の結果を示す。これらの結果が示すように、このプロセスは、典型的な導電性測定と類似したイオン感度を生成する。この場合、これらの組成物は、水の誘電定数に変化を殆ど与えないが、しかし流体抵抗を変化させる。この流体抵抗は、ＣoutおよびＣpの帯電／放電に影響を与える。ＰＰＢ範囲以下の測定が明らかに可能であり、濃度が小さくなると感度は最大になる。
【００５７】
一層重要なのは、図６および図７に示す広範囲の流体を、本発明を用いて試験できることである。プローブの構成および検知増幅器の入力キャパシタンスを調節することにより、事実上いかなる流体、またはいかなる流体担持材料も、このプロセスを用いて定性試験することができる。
【００５８】
図８Ａ〜図８Ｄ、図９Ａ〜図９Ｄおよび図１０Ａ〜図１０Ｄは、図６に関して説明したように組み立てられた本発明と、３つの一般的な方法：導電性、キャパシタンスおよび固有時間定数との比較を示す。図８Ａ〜図８Ｄは、全て８０〜２００°Ｆの温度範囲にわたって蒸留水に対して、本発明（図８Ａ）およびその他の３つの方法を用いた結果を示し、図８Ｂは、抵抗、または導電性の逆数、図８Ｃはキャパシタンス、そして図８Ｄは、固有時間定数を示す。図９Ａ〜図９Ｄはそれぞれ、同じ温度範囲にわたって水道水に対して、４つの方法を用いた結果を示す。図１０Ａ〜図１０Ｄはそれぞれ、各方法の結果を比較し、蒸留水を使用した結果を水道水を使用した結果に対してグラフで示す。
【００５９】
水道水は、一般的な複合電解質として選択した。図８Ａ〜図８Ｄおよび図９Ａ〜図９Ｄに示された結果を比較すると、本発明の方法を除くそれぞれの方法が、温度変化に対して応答し、この応答が、程度の差こそあれ流体組成に依存し、ひいてはそれぞれの方法が、異なる特性曲線を有することが明らかである。図８Ａ〜図８Ｄおよび図９Ａ〜図９Ｄにおいて、本発明は、極めて類似する特徴的な温度応答を有している。
【００６０】
図１０Ａ〜図１０Ｄにおいて、これらの差異は、それぞれの方法に関して、蒸留水に対する応答を、水道水に対する応答に対してグラフで示すことにより、さらに明らかになる。本発明を表す図１０Ａは、蒸留水に対する温度応答と、水道水に対する温度応答との間の関係が極めて線形であることを示している。このことは、測定がこれらの流体の組成に対する感受性を明示する一方、本発明が組成変化に起因する温度関連効果に対しては感受性を有さないことを意味している。図１０Ｂ、１０Ｃおよび１０Ｄは、これらの３つの既知の方法が、流体組成に応じてかなり変動する温度応答を有していることを示す。
【００６１】
いかなる定性流体検出システムをも正確に使用するために、温度補償が必要となる。これらのグラフは、３つの既知の方法、すなわち導電性、キャパシタンスおよび固有時間定数が、正確な温度補償をもたらすために流体組成に関して何らかの知識をも必要とすることを示している。しかし、本発明の場合、温度に関する知識だけを必要とする単独の補償を、広範囲の温度および流体組成にわたって利用することができる。
【００６２】
図１１Ａは、本発明による基本的な測定装置の構成を示している。励起信号源８が励起電極９に直接的に接続されている。電極９および１０は、試料流体１２中に浸されている。検知電極１０は、入力キャパシタンスとしてＣoutを有する入力増幅器１１に接続されている。本発明を用いて任意の特定の測定を１回行うと、セル内の様々な電気化学効果、主として流体および電極界面の抵抗およびキャパシタンスを表す値が提供される。図１１Ｂは、この回路によって測定される代表的な波形を示す。
【００６３】
図１２Ａは、本発明による別の実施例を示す。この実施例の場合、示差増幅器（１１）を使用することにより、励起電極（９）と検知電極（１０）との間の電圧差を測定する。励起電極（９）上の電圧から、検出電極（１０）上の電圧を引き算することにより、セルの平衡状態の尺度が得られる。平衡状態にある時には、両電極は事実上同じ電圧であるので、電圧はゼロに近くなる。励起電圧が新しい電圧レベルに切り換えられると、この出力電圧は電圧状態の差まで即時に上昇し、そして図１２Ｂに示すように、セルが新しい励起電圧に対して平衡状態になるのに伴って、減衰してゼロ近くまで戻る。このパルス出力はまた、特定の電圧レベルに達するまでの時間インターバル、または、特定の時間インターバルにおける電圧に関して測定することができる。これはいずれも、やはり過渡イミティビティ応答の測定である。
【００６４】
図１３Ａは、直列抵抗Ｒsの付加を含む、本発明による別の実施例を示す。この実施例の場合、励起信号源８は、直列抵抗Ｒsを介して励起電極９に接続されている。電極９および１０は、試料流体１２中に浸されている。検出電極１０は、入力キャパシタンスとしてＣoutを有する入力増幅器１１に接続されている。それぞれが、直列抵抗Ｒsの異なる値（１つの値はゼロ抵抗であってよい）を有する２つまたは３つ以上の測定値を求めることにより、２つの測定値の間の差は、主として、直列抵抗Ｒsとシステムのキャパシタンスとの間に形成された時間定数の結果となる。図１３Ｂは、この実施例によって生成された２つの代表的な波形を示し、一方は低いＲsから、他方は高いＲsから得られたものである。
【００６５】
図１４は、前段落に記載して図１３Ｂに示した測定を利用して、溶剤の変化に起因する品質変化をいかにして見分けることができるかを示す。図１４において、蒸留水、エタノール、およびこれら２つの５０％混合物の試料は、直列抵抗Ｒsに対してプロットされたこれらの立ち上がり時間を有している。それぞれの立ち上がり時間は、明らかに区別可能な勾配を有している。事実上、この勾配はキャパシタンス、ひいては流体の誘電定数に対して比例する。
【００６６】
図１５は、図１３に示された回路と類似する本発明のさらに別の実施例を示す。図１５の場合、温度と共に変化する抵抗を有する電子素子を使用することにより、単純な温度補償手段をもたらすことができる。このような素子ＲPTC、例えばサーミスタ、１つまたは２つ以上のサーミスタを含む抵抗回路網、または温度変化に応答して抵抗Ｒsを変化させることができる回路を、直列抵抗Ｒsの代わりに配置し、そしてこの素子ＲPTCを流体と熱接触させることにより、自己補償用プローブを構成することができる。素子ＲPTCはプローブおよび流体に適合されて、温度が変化するにつれて、過渡イミティビティ反応を変化させ、これにより、温度変化に対して補償を行うことができる。前に示したように、本発明は、組成の温度依存性に対して著しい不感受性を有することが可能であり、上記自己補償されたプローブを広範囲な温度および流体組成にわたって使用可能にする。
【００６７】
図１６Ａに示す本発明の別の実施例は、励起源に直列抵抗を付加することを示している。この実施例は、セルを通って入力キャパシタンスに向かう電流ではなく、セル内に進む電流の測定を可能にする。この実施例において、電圧検知手段は、直列抵抗Ｒsを横切って接続される。測定される電圧は、セルによって引き出された電流に、Ｒsの抵抗を掛け算したものである。出力波形を図１６Ｂに示す。この場合、電圧波形の最終的な高さは過渡イミティビティ反応と共に変化することができる。それというのも、引き出された電流の最大量が主として直列抵抗Ｒsおよび励起電極界面キャパシタンスＣeeによって決定されるからである。このピーク電圧変化を用いて、何らかの条件下で測定感度を増大させ、また、主として励起電極キャパシタンスＣeeの測定を可能にすることができる。
【００６８】
図１７Ａは、図１６に示したものと多少類似している別の実施例を示す。この実施例の場合、電圧検出手段は、励起電極および回路接地に接続されている。測定される電圧は、下記の式
【００６９】
【数１１】
2005519282.tif 000013
として、励起電圧から、Ｒsを通る電流によって引き起こされる、Ｒsを横切る電圧を差し引いた結果となる。
【００７０】
図１７Ｂは、図１７Ａの回路から生じた波形を示す。この場合、達成される最終電圧は、図１６Ａの回路におけるような、Ｒsを通して引き出された電流によって決定される電圧ではなく、事実上Ｖinとなる。
【００７１】
図１８Ａが示す本発明の別の実施例の場合、電圧検知手段は、図１２Ａに示されているように、励起電極９と検知電極１０とに接続されている。しかしこの実施例の場合、図１３〜図１７と同様に、直列抵抗Ｒsは、励起源８と励起電極９との間で使用される。図１８Ｂは、この実施例の代表的な波形を示す。図１２Ａ〜図１２Ｂに示すように、この実施例は、セルの平衡状態を表す電圧パルスを生成するが、しかしこのパルスの最終電圧高さは、直列抵抗Ｒsを通して引き出された電流の結果として、励起電圧入力から、直列抵抗Ｒsを横切る電圧降下を差し引いたものに制限される。
【００７２】
本発明を好ましい実施例を参照しながら説明してきたが、本発明の範囲を逸脱することなしに、或る特定の置換え、変更および省略を行い得ることは当業者には明らかである。従って、前記説明は一例にすぎず、添付の特許請求の範囲に記載した本発明の範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】２電極型電気化学セルの一般に受け入れられている電子類似体を示す概略図である。
【図２Ａ】電圧の変化特性のグラフを示す図である。
【図２Ｂ】キャパシタを示す概略図である。
【図２Ｃ】図２Ａに示した電圧変化に対する図２Ｂに示したキャパシタの反応、および、その変化によって誘導された間接電流のグラフを示す図である。
【図３Ａ】図２Ａに示したのと同じ電圧変化の特性を示す図である。
【図３Ｂ】並列に接続されたキャパシタおよび抵抗を示す概略図である。
【図３Ｃ】図３Ａに示す電圧変化に対する図３Ｂに示す並列の抵抗およびキャパシタンス（アドミッタンス）の反応のグラフを示す図である。
【図４Ａ】図２Ａおよび図３Ａに示したのと同じ電圧変化の特性を示す図である。
【図４Ｂ】アドミッタンスをキャパシタが該アドミッタンスの出力側と接地との間に接続された状態で示す概略図である。
【図４Ｃ】キャパシタンスが検知端部および電気的な接地との間に配置されている場合の、図４Ａの電圧変化に対するアドミッタンスの反応のグラフを示す図である。
【図５】所定の温度範囲全体にわたって或る特定の航空機作動油の電気抵抗を研究した結果のグラフを示す図である。
【図６】本発明の好ましい実施例に係る所定の温度範囲全体にわたって或る特定の航空機作動油を測定した結果のグラフを示す図である。
【図７】本発明の好ましい実施例を用いて所定の濃度範囲にわたって多数の水溶液を測定したグラフを示す図である。
【図８Ａ】様々な既知の方法および本発明の蒸留水に関する温度特性の比較研究における結果のグラフを示す図である。
【図８Ｂ】様々な既知の方法および本発明の蒸留水に関する温度特性の比較研究における結果のグラフを示す図である。
【図８Ｃ】様々な既知の方法および本発明の蒸留水に関する温度特性の比較研究における結果のグラフを示す図である。
【図８Ｄ】様々な既知の方法および本発明の蒸留水に関する温度特性の比較研究における結果のグラフを示す図である。
【図９Ａ】様々な既知の方法および本発明の水道水に関する温度特性の比較研究における結果のグラフを示す図である。
【図９Ｂ】様々な既知の方法および本発明の水道水に関する温度特性の比較研究における結果のグラフを示す図である。
【図９Ｃ】様々な既知の方法および本発明の水道水に関する温度特性の比較研究における結果のグラフを示す図である。
【図９Ｄ】様々な既知の方法および本発明の水道水に関する温度特性の比較研究における結果のグラフを示す図である。
【図１０Ａ】図８Ａ〜図８Ｄおよび図９Ａ〜図９Ｄの結果をそれぞれ組成変化との関連におけるそれらの方法の温度特性を表す形式のグラフを示す図である。
【図１０Ｂ】図８Ａ〜図８Ｄおよび図９Ａ〜図９Ｄの結果をそれぞれ組成変化との関連におけるそれらの方法の温度特性を表す形式のグラフを示す図である。
【図１０Ｃ】図８Ａ〜図８Ｄおよび図９Ａ〜図９Ｄの結果をそれぞれ組成変化との関連におけるそれらの方法の温度特性を表す形式のグラフを示す図である。
【図１０Ｄ】図８Ａ〜図８Ｄおよび図９Ａ〜図９Ｄの結果をそれぞれ組成変化との関連におけるそれらの方法の温度特性を表す形式のグラフを示す図である。
【図１１Ａ】本発明の１実施例に基づく測定装置を示す概略図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａの装置によって測定された代表的な波形を示す図である。
【図１２Ａ】本発明の別の実施例に基づく測定装置を示す概略図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａの装置によって測定された代表的な波形を示す図である。
【図１３Ａ】本発明のさらに別の実施例に基づく測定装置を示す概略図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａの装置によって測定された代表的な波形を示す図である。
【図１４】図１３Ａに示された実施例を用いて電池の電気的なキャパシタンスを測定した結果のグラフを示す図である。
【図１５】本発明のさらに別の実施例に基づく測定装置を示す概略図である。
【図１６Ａ】本発明のさらに別の実施例に基づく測定装置を示す概略図である。
【図１６Ｂ】図１６Ａの装置によって測定された代表的な波形を示す図である。
【図１７Ａ】本発明のさらに別の実施例に基づく測定装置を示す概略図である。
【図１７Ｂ】図１７Ａの装置によって測定された代表的な波形を示す図である。
【図１８Ａ】本発明のさらに別の実施例に基づく測定装置を示す概略図である。
【図１８Ｂ】図１８Ａの装置によって測定された代表的な波形を示す図である。
【図１】
2005519282.tif 000014
【図２Ａ】
2005519282.tif 000015
【図２Ｂ】
2005519282.tif 000016
【図２Ｃ】
2005519282.tif 000017
【図３Ａ】
2005519282.tif 000018
【図３Ｂ】
2005519282.tif 000019
【図３Ｃ】
2005519282.tif 000020
【図４Ａ】
2005519282.tif 000021
【図４Ｂ】
2005519282.tif 000022
【図４Ｃ】
2005519282.tif 000023
【図５】
2005519282.tif 000024
【図６】
2005519282.tif 000025
【図７】
2005519282.tif 000026
【図８Ａ】
2005519282.tif 000027
【図８Ｂ】
2005519282.tif 000028
【図８Ｃ】
2005519282.tif 000029
【図８Ｄ】
2005519282.tif 000030
【図９Ａ】
2005519282.tif 000031
【図９Ｂ】
2005519282.tif 000032
【図９Ｃ】
2005519282.tif 000033
【図９Ｄ】
2005519282.tif 000034
【図１０Ａ】
2005519282.tif 000035
【図１０Ｂ】
2005519282.tif 000036
【図１０Ｃ】
2005519282.tif 000037
【図１０Ｄ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【国際調査報告】
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