(57)【要約】【課題】比誘電率が低い液体状の被測定物の比誘電率及び広範囲において被測定物の比誘電率を正確に測定することが可能な比誘電率・導電率測定装置を提供することを目的とする。【解決手段】比誘電率・導電率測定装置１０は、入力電極２１と出力電極３１との間に電気的に短絡した短絡伝搬路４１を有する第１弾性表面波素子１１と、入力電極２２と出力電極３２との間に電気的に開放した開放伝搬路４２を有する第２弾性表面波素子１２とを備え、短絡伝搬路４１及び開放伝搬路４２に被測定物５０を負荷した状態で、入力電極２１、２２から同一の信号を入力し、出力電極３１、３２から出力された各出力信号を測定し、速度変化量、減衰変化量を速度変化量と減衰変化量との関係を示す特性に基づいて補正する。【選択図】図１
2008309779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電極と出力電極との間に電気的に短絡した短絡伝搬路を有する第１弾性表面波素子と、入力電極と出力電極との間に電気的に開放した開放伝搬路を有する第２弾性表面波素子とを備え、前記短絡伝搬路及び前記開放伝搬路に液体状の被測定物を負荷した状態で、前記各入力電極から同一の信号を入力し、前記各出力電極から出力された各出力信号を測定し、前記被測定物の比誘電率、導電率を求める比誘電率・導電率測定装置において、
測定した前記各出力信号の減衰変化量を、測定した前記各出力信号の速度変化量に応じた減衰変化補正量により補正した補正後減衰変化量に基づいて、前記被測定物の比誘電率又は導電率の少なくとも一方を求めることを特徴とする比誘電率・導電率測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の比誘電率・導電率測定装置において、
前記減衰変化補正量は、測定した前記各出力信号の速度変化量の増分に対応した前記各出力信号の減衰変化量の増分が、前記速度変化量の増加に応じて徐々に増加する関係から求められることを特徴とする比誘電率・導電率測定装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の比誘電率・導電率測定装置において、
前記被測定物の比誘電率又は導電率は、測定した前記各出力信号の速度変化量を、前記補正後減衰変化量と予め求めてある理論速度変化量対実測速度変化量の対応関係により補正した補正後速度変化量とに基づいて求めることを特徴とする比誘電率・導電率測定装置。
【請求項４】
請求項１又は２記載の比誘電率・導電率測定装置において、
さらに、前記補正後減衰変化量に基づいて算出比誘電率を求め、求めた算出比誘電率を、予め求めてある理論比誘電率対実測比誘電率の対応関係により補正して前記被測定物の比誘電率を求めることを特徴とする比誘電率・導電率測定装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の比誘電率・導電率測定装置において、
さらに、求めた比誘電率又導電率の少なくとも一方を比誘電率・導電率チャートに表示する表示器を有することを特徴とする比誘電率・導電率測定装置。
【請求項６】
入力電極と出力電極との間に電気的に短絡した短絡伝搬路を有する第１弾性表面波素子と、入力電極と出力電極との間に電気的に開放した開放伝搬路を有する第２弾性表面波素子とを備え、前記短絡伝搬路及び前記開放伝搬路に液体状の被測定物を負荷した状態で、前記各入力電極から同一の信号を入力し、前記各出力電極から出力された各出力信号を測定し、前記被測定物の比誘電率、導電率を求める比誘電率・導電率測定方法において、
測定した前記各出力信号の減衰変化量を、測定した前記各出力信号の速度変化量に応じた減衰変化補正量により補正した補正後減衰変化量に基づいて、前記被測定物の比誘電率又は導電率の少なくとも一方を求めることを特徴とする比誘電率・導電率測定方法。
【請求項７】
請求項６記載の比誘電率・導電率測定方法において、
前記減衰変化補正量は、測定した前記各出力信号の速度変化量の増分に対応した前記各出力信号の減衰変化量の増分が、前記速度変化量の増加に応じて徐々に増加する関係から求められることを特徴とする比誘電率・導電率測定方法。
【請求項８】
請求項６又は７記載の比誘電率・導電率測定方法において、
前記被測定物の比誘電率又は導電率は、測定した前記各出力信号の速度変化量を、前記補正後減衰変化量と予め求めてある理論速度変化量対実測速度変化量の対応関係により補正した補正後速度変化量とに基づいて求めることを特徴とする比誘電率・導電率測定方法。
【請求項９】
請求項６又は７記載の比誘電率・導電率測定方法において、
さらに、前記補正後減衰変化量に基づいて算出比誘電率を求め、求めた算出比誘電率を、予め求めてある理論比誘電率対実測比誘電率の対応関係により補正して前記被測定物の比誘電率を求めることを特徴とする比誘電率・導電率測定方法。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれか１項に記載の比誘電率・導電率測定方法において、
求めた比誘電率又導電率の少なくとも一方を比誘電率・導電率チャートに表示することを特徴とする比誘電率・導電率測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体状の被測定物の比誘電率又は導電率を測定する弾性表面波素子を有する比誘電率・導電率測定装置及びその測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、弾性表面波素子は、圧電基板と、前記圧電基板上に設けられた櫛歯状電極指からなる入力電極及び出力電極を備えている。弾性表面波素子では、入力電極に電気信号が入力されると、電極指間に電界が発生し、圧電効果により弾性表面波が励振され、圧電基板上を伝搬していく。この弾性表面波のうち、伝搬方向と直交する方向に変位するすべり弾性表面波（SH-SAW:Shear horizontal Surface Acoustic Wave）を利用する弾性表面波素子を用いた各種物質の検出や物性値等の測定を行うための弾性波センサが研究されている（特許文献１、非特許文献１参照）。
【０００３】
弾性波センサでは、圧電基板上に置かれた測定対象である液体状の被測定物の領域が電気的に開放されている場合と、短絡されている場合とでは、出力電極から出力される出力信号の特性に差異があることを利用している。すなわち、圧電基板上の領域が開放されている場合の出力信号は、電気的相互作用及び力学的相互作用を受けており、圧電基板上の領域が短絡されている場合の出力信号は、力学的相互作用のみを受けている。従って、両出力信号から力学的相互作用を相殺し、電気的相互作用を抽出することにより、被測定物の比誘電率や導電率を求めることができる。図６は、従来の被測定物の比誘電率・導電率を測定する比誘電率・導電率測定装置１００の構成の説明図である。
【０００４】
図６に示すように、比誘電率・導電率測定装置１００は、第１弾性表面波素子１１と、第２弾性表面波素子１２と、高周波の電気信号を発生する発振器５２と、発振器５２からの電気信号を分配する分配器５４と、弾性表面波に対応した出力信号の振幅比及び位相差を測定する振幅比位相差検出器５６と、比誘電率、導電率を算出する比誘電率・導電率算出部５８とを備える。
【０００５】
第１弾性表面波素子１１は、入力電極２１及び出力電極３１を備え、入力電極２１と出力電極３１との間には、短絡伝搬路４１が形成されている。第２弾性表面波素子１２は、入力電極２２及び出力電極３２を備え、入力電極２２と出力電極３２との間には、開放伝搬路４２が形成されている。また、第１弾性表面波素子１１及び第２弾性表面波素子１２は、圧電基板４４上に互いに並列になるように配置されている。
【０００６】
入力電極２１及び２２は、発振器５２から分配器５４を介して入力された電気信号によって、弾性表面波を励振させるために櫛形電極で構成されている。また、出力電極３１及び３２は、入力電極２１、入力電極２２で励振され伝搬してきた弾性表面波を受信するために櫛形電極で構成されている。
【０００７】
短絡伝搬路４１及び開放伝搬路４２は、圧電基板４４上に蒸着された金属膜４６で形成され、金属膜４６は電気的に短絡されている。開放伝搬路４２には、金属膜４６の一部が剥離され、圧電基板４４が露出するように開放領域４８が形成されている。従って、圧電基板４４が露出している開放領域４８は電気的に開放状態となっている。なお、圧電基板４４に金属膜４６が蒸着された部分については、第１弾性表面波素子１１と同様に電気的に短絡状態となっている。
【０００８】
振幅比位相差検出器５６としては、例えば、ユニバーサルカウンターが用いられる。
【０００９】
比誘電率・導電率測定装置１００を用いた測定対象である被測定物５０の比誘電率の測定は、以下のように行われる。
【００１０】
短絡伝搬路４１及び開放伝搬路４２に被測定物５０が負荷された状態で、発振器５２より電気信号を分配器５４で分配して、第１弾性表面波素子１１及び第２弾性表面波素子１２へ同一信号を入力する。第１弾性表面波素子１１では、入力された信号に基づいて弾性表面波が励振され、短絡伝搬路４１上を伝搬して、出力電極３１で受信される。同様に、第２弾性表面波素子１２では、入力された信号に基づいて弾性表面波が励振され、開放伝搬路４２上を伝搬して、出力電極３２で受信される。
【００１１】
出力電極３１と出力電極３２で受信した弾性表面波から取り出した両出力信号を振幅比位相差検出器５６で比較し振幅比及び位相差を検出し、比誘電率・導電率算出部５８において被測定物５０の比誘電率が算出される。
【００１２】
被測定物５０の具体的な算出は、以下に説明する摂動法による算出式によって行われる。標準液として純水を用いた場合に標準液の複素誘電率をεt、比誘電率をεr、真空の誘電率をε0、導電率をσ、発振器５２から出力される信号の励振角周波数をωとすると、
εt＝εrε0−ｊσ／ω…（１）
となる。ここで、標準液では導電率σ＝０であるために、式（１）は、
εt＝εrε0…（２）
となる。
【００１３】
次に、測定対象である被測定物５０の複素誘電率をεt’、比誘電率をεr’、導電率をσ’とすると次式の関係となる。
εt'＝εr'ε0−ｊσ'/ω…（３）
【００１４】
伝搬速度の速度変化量ΔＶ／Ｖ、減衰変化量Δα／ｋは、式（４）、式（５）で表される。
ΔＶ／Ｖ＝−Ｋs2／２・[(σ'／ω)2＋ε0(εr'−εr)(εr'ε0＋εpT)]／[(σ'／ω)2＋(εr'ε0＋εpT)2]…（４）
Δα／ｋ＝Ｋs2／２・[(σ'／ω)(εrε0＋εpT)]／[(σ'／ω)2＋(εr'ε0＋εpT)2]…（５）
【００１５】
ここで、Ｖは、伝搬路を伝搬する弾性表面波の伝搬速度、ΔＶは、標準液に対する被測定物５０における弾性表面波の伝搬速度の変化量、αは、弾性表面波の伝搬減衰、Δαは、標準液に対する被測定物５０における弾性表面波の伝搬減衰の変化量、ｋは波数で、ｋ＝２π／λであり、εpTは、実効誘電率である。
【００１６】
また、伝搬速度の速度変化量ΔＶ／Ｖ、減衰変化量Δα／ｋと、振幅比Δａｍｐ、位相差Δφとの関係は、伝搬路長の差をＬとすると、次式で表される。
ΔＶ／Ｖ＝Δφ／ｋＬ…（６）
Δα／ｋ＝ｌｎ（Δａｍｐ）／ｋＬ…（７）
【００１７】
振幅比位相差検出器５６で検出した出力信号の位相差Δφを式（６）に、振幅比Δａｍｐを式（７）に代入して、速度変化量ΔＶ／Ｖ、減衰変化量Δα／ｋを求め、さらに求めた速度変化量ΔＶ／Ｖを式（４）に、減衰変化量Δα／ｋを式（５）に代入して、式（４）、（５）の連立方程式から測定対象である被測定物５０の比誘電率εr’を求めることができる。なお、被測定物５０に対する振幅比位相差検出器５６で検出した出力信号の位相差Δφ、振幅比Δａｍｐは、予め被測定物５０と同様に標準液について検出した位相差、振幅比に対する変化量として規定化したうえで代入している。
【００１８】
また、式（４）、（５）の連立方程式を具体的に計算せずに、図７を用いて、比誘電率εr’を求めることもできる。図７は、縦軸に減衰変化量Δα／ｋ、横軸に速度変化量ΔＶ／Ｖを表し、比誘電率εr’を実線で表し、導電率σ’を点線で表した比誘電率・導電率チャートである。この図７では、求めた速度変化量ΔＶ／Ｖ、減衰変化量Δα／ｋをプロットして、その点の比誘電率εr’、導電率σ’を読み取ることにより、被測定物５０の比誘電率εr’、導電率σ’を求めることができる。
【００１９】
【特許文献１】特許第３４８１２９８号公報
【非特許文献１】羽藤逸文他２名、「ＳＡＷ発振器一体型ＳＡＷセンサシステムの開発」、信学技報、電子情報通信学会、２００３年２月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、圧電基板上の開放されている表面領域を弾性表面波が伝搬する場合には、すべり弾性表面波は、圧電基板の表面近傍を潜り込みながら伝搬するバルク波となるために挿入損失が大きくなり、被測定物の比誘電率が低い場合には、正確に測定できないことがあった。図８は、ジオキサン（Dioxane）、エタノールの比誘電率εr’の測定値と理論値を比較するため説明図であり、横軸に比誘電率εr’、縦軸に速度変化量ΔＶ／Ｖを表し、実線は、数値解析法による算出結果、点線は上述した摂動法による算出結果を表している。なお、数値解析法は、圧電基板４４及び被測定物５０の所定定数を用いて、圧電基本式、運動方程式及び静電近似したMaxwell方程式を利用した解析方法であり、精度良く比誘電率εr’を求めることが可能である。
【００２１】
図８に示すように、ジオキサン、エタノールの測定値と摂動法による算出結果とを対比すると、比誘電率εr’が低くなるにつれ、測定値と摂動法による算出結果とが乖離していくことがわかる。
【００２２】
本発明は、上記の課題を考慮してなされたものであって、比誘電率が低い液体状の被測定物の比誘電率を含め、被測定物の比誘電率を広範囲かつ、正確に測定することを可能にすると共に、前記被測定物の導電率を正確に測定することの可能な比誘電率・導電率測定装置及びその測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明に係る比誘電率・導電率測定装置は、入力電極と出力電極との間に電気的に短絡した短絡伝搬路を有する第１弾性表面波素子と、入力電極と出力電極との間に電気的に開放した開放伝搬路を有する第２弾性表面波素子とを備え、前記短絡伝搬路及び前記開放伝搬路に液体状の被測定物を負荷した状態で、前記各入力電極から同一の信号を入力し、前記各出力電極から出力された各出力信号を測定し、前記被測定物の比誘電率、導電率を求める比誘電率・導電率測定装置において、測定した前記各出力信号の減衰変化量を、測定した前記各出力信号の速度変化量に応じた減衰変化補正量により補正した補正後減衰変化量に基づいて、前記被測定物の比誘電率又は導電率の少なくとも一方を求めることを特徴とする。
【００２４】
本発明によれば、測定した前記各出力信号の減衰変化量を、測定した前記各出力信号の速度変化量に応じた減衰変化補正量により補正した補正後減衰変化量に基づいて、前記被測定物の比誘電率又は導電率の少なくとも一方を求めることにより、比誘電率が低い被測定物の比誘電率を含め、被測定物の比誘電率又は導電率を広範囲かつ、正確に測定することができる。
【００２５】
前記減衰変化補正量は、測定した前記各出力信号の速度変化量の増分に対応した前記各出力信号の減衰変化量の増分が、前記速度変化量の増加に応じて徐々に増加する関係から求められる。
【００２６】
また、前記被測定物の比誘電率又は導電率は、測定した前記各出力信号の速度変化量を、前記補正後減衰変化量と予め求めてある理論速度変化量対実測速度変化量の対応関係により補正した補正後速度変化量とに基づいて求める。
【００２７】
さらに、前記補正後減衰変化量に基づいて算出比誘電率を求め、求めた算出比誘電率を、予め求めてある理論比誘電率対実測比誘電率の対応関係により補正して前記被測定物の比誘電率を求めることができる。
【００２８】
さらにまた、求めた比誘電率又導電率の少なくとも一方を比誘電率・導電率チャートに表示する表示器を有する。
【００２９】
また、他の本発明に係る比誘電率測定方法は、入力電極と出力電極との間に電気的に短絡した短絡伝搬路を有する第１弾性表面波素子と、入力電極と出力電極との間に電気的に開放した開放伝搬路を有する第２弾性表面波素子とを備え、前記短絡伝搬路及び前記開放伝搬路に液体状の被測定物を負荷した状態で、前記各入力電極から同一の信号を入力し、前記各出力電極から出力された各出力信号を測定し、前記被測定物の比誘電率、導電率を求める比誘電率・導電率測定方法において、測定した前記各出力信号の減衰変化量を、測定した前記各出力信号の速度変化量に応じた減衰変化補正量により補正した補正後減衰変化量に基づいて、前記被測定物の比誘電率又は導電率の少なくとも一方を求めることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、測定した前記各出力信号の減衰変化量を、測定した前記各出力信号の速度変化量に応じた減衰変化補正量により補正した補正後減衰変化量に基づいて、前記被測定物の比誘電率又は導電率の少なくとも一方を求めることにより、比誘電率が低い被測定物の比誘電率を含め、広範囲かつ、正確に測定することを可能にすると共に、前記被測定物の導電率を広範囲かつ、正確に測定することの可能な比誘電率・導電率測定装置及びその測定方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る比誘電率・導電率測定装置１０の構成の説明図である。比誘電率・導電率測定装置１０は、比誘電率・導電率測定装置１００の比誘電率・導電率算出部５８の代わりに比誘電率・導電率算出部６０を備え、さらに、後述する比誘電率・導電率チャートを表示する表示器６２が追加されている。なお、図６に示した比誘電率・導電率測定装置１００と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３２】
比誘電率・導電率測定装置１０を用いた被測定物５０の比誘電率の測定は、以下のように行われる。
【００３３】
短絡伝搬路４１及び開放伝搬路４２に被測定物５０が負荷された状態で、発振器５２より電気信号を分配器５４で分配して、第１弾性表面波素子１１及び第２弾性表面波素子１２へ同一信号を入力する。第１弾性表面波素子１１では、入力された信号に基づいて弾性表面波が励振され、短絡伝搬路４１上を伝搬して、出力電極３１で受信される。同様に、第２弾性表面波素子１２では、入力された信号に基づいて弾性表面波が励振され、開放伝搬路４２上を伝搬して、出力電極３２で受信される。
【００３４】
出力電極３１と３２で受信した弾性表面波から取り出した両出力信号を振幅比位相差検出器５６で比較して振幅比及び位相差を検出し、比誘電率・導電率算出部６０において被測定物５０の比誘電率εr’が算出される。
【００３５】
比誘電率・導電率算出部６０による被測定物５０の比誘電率εr’の具体的な算出について説明する。
【００３６】
比誘電率・導電率算出部６０においては、振幅比位相差検出器５６で検出した振幅比及び位相差に基づいて、速度変化量ΔＶ1／Ｖ、減衰変化量Δα1／ｋを求め、さらに、速度変化量ΔＶ1／Ｖを補正した補正後速度変化量ΔＶ2／Ｖ及び減衰変化量Δα1／ｋを補正した補正後減衰変化量Δα2／ｋを求める。
【００３７】
補正後減衰変化量Δα2／ｋは、図２に示す特性Ｃ１を利用して求める。図２には、ジオキサンの質量パーセントを変化させた場合の変数として速度変化量ΔＶ／Ｖの変化量の増加分に対する減衰変化量Δα／ｋの増加分が、速度変化量ΔＶ／Ｖの増加に応じて徐々に増加する関数ｆ（ΔＶ／Ｖ）｛特性Ｃ１｝が示されている。
【００３８】
この特性Ｃ１の近似式を求めると式（８）となる。
Δα／ｋ＝ｆ（ΔＶ／Ｖ）＝ｅｘｐ（−９．５３＋２．１８×ΔＶ／Ｖ）…（８）
【００３９】
この式（８）を利用して、次の式（９）から補正後減衰量Δα2／ｋを求める。具体的には、測定した減衰変化量Δα1／ｋ及び速度変化量ΔＶ1／Ｖを式（９）に代入することにより求めることができる。
Δα2／ｋ＝Δα1／ｋ−ｆ（ΔＶ1／Ｖ）
＝Δα1／ｋ−ｅｘｐ（−９．５３＋２．１８×ΔＶ1／Ｖ）…（９）
【００４０】
次に、補正後速度変化量ΔＶ2／Ｖを図３に示す特性Ｃ２を利用して求める。図３には、ジオキサンの質量パーセント変化させた場合に予め求めてある理論速度変化量（ΔＶ／Ｖ）eqと、実測した速度変化量（ΔＶ／Ｖ）exとの関係を示す特性Ｃ２が示されている。
【００４１】
この特性Ｃ２の近似式を求めると式（１０）となる。
（ΔＶ／Ｖ）eq＝１．６５×（ΔＶ／Ｖ）eq…（１０）
【００４２】
この式（１０）を利用して、次の式（１１）から補正後速度変化量ΔＶ2／Ｖを求める。具体的には、測定した速度変化量ΔＶ1／Ｖを式（１０）に代入することにより求めることができる。
ΔＶ2／Ｖ＝１．６５×ΔＶ1／Ｖ…（１１）
【００４３】
ここで、式（４）、式（５）を変形して、ΔＶ／Ｖの代わりにΔＶ2／Ｖを、Δα／ｋの代わりにΔα2／ｋを代入することにより、式（１２）、（１３）が得られ、被測定物５０の比誘電率εr’及び導電率σ'を求めることができる。
εr'ε0＝Ｋs2／２・（Ｋs2／２＋ΔＶ2／Ｖ）(εrε0＋εpT)／[（Ｋs2／２＋ΔＶ2／Ｖ）2＋（Δα2／ｋ）2]−εpT…（１２）
σ'／ω＝Ｋs2／２・Δα2／ｋ・(εrε0＋εpT)／｛（Ｋs2／２＋ΔＶ2／Ｖ）2＋（Δα2／ｋ）2｝…（１３）
【００４４】
また、式（１２）、（１３）を用いずに、補正後速度変化量ΔＶ2／Ｖ及び補正後減衰変化量Δα2／ｋを図７にプロットして、その点の比誘電率εr’、導電率σ’を読み取ることにより、被測定物５０の比誘電率εr’、導電率σ’を求めることもできる。
【００４５】
このようにして、被測定物５０の比誘電率εr’及び導電率σ'を求めることができる。
【００４６】
なお、上述した比誘電率・導電率測定装置１００と比誘電率・導電率測定装置１０で求めた被測定物５０の比誘電率εr’及び導電率σ'を対比した比誘電率・導電チャートを図４として示す。比誘電率・導電率測定装置１００（図６：従来技術）で求めた被測定物５０の比誘電率εr’及び導電率σ'、比誘電率・導電率測定装置１０（図１：実施形態）で求めた被測定物５０の比誘電率εr’及び導電率σ'を示している。各プロットに伏した数字（１、１）、（２、２）、（３、３）、（４、４）、（５、５）は対応関係を示し、比誘電率・導電率測定装置１０によれば比誘電率、導電率を精度良く求めることができることが了解されよう。
【００４７】
比誘電率・導電率算出部６０における他の被測定物５０の比誘電率εr’の具体的な算出について説明する。比誘電率・導電率算出部６０においては、振幅比位相差検出器５６で検出した振幅比及び位相差に基づいて、速度変化量ΔＶ1／Ｖ、減衰変化量Δα1／ｋを求め、さらに、減衰変化量Δα1／ｋを補正した補正後減衰変化量Δα2／ｋを求める。
【００４８】
補正後減衰変化量Δα2／ｋの求め方は、上述した式（９）を用いて求める。
【００４９】
次に、式（４）、式（５）を変形して、ΔＶ／Ｖの代わりにΔＶ1／Ｖを、Δα／ｋの代わりにΔα2／ｋを代入することにより、式（１４）、（１５）が得られ、式（１５）から被測定物５０の導電率σ'を求めることができる。また、式（１４）から算出比誘電率εr1'を求めることができる。
εr1'ε0＝Ｋs2／２・（Ｋs2／２＋ΔＶ1／Ｖ）(εrε0＋εpT)／[（Ｋs2／２＋ΔＶ1／Ｖ）2＋（Δα2／ｋ）2]−εpT…（１４）
σ'／ω＝Ｋs2／２・Δα2／ｋ・(εrε0＋εpT)／｛（Ｋs2／２＋ΔＶ1／Ｖ）2＋（Δα2／ｋ）2｝…（１５）
【００５０】
さらに、比誘電率・導電率算出部６０において、図５に示す特性Ｃ３を利用して被測定物５０の比誘電率εr’を求める。図５には、ジオキサンの質量パーセントを変化させた場合に予め求めてある理論比誘電率（εr）eqと、実測した（εr）exとの関係を示す特性Ｃ３が示されている。
【００５１】
この特性Ｃ３の近似式を求めると式（１６）となる。
（εr）ex＝０．８８×（εr）eq＋１２．０８…（１６）
【００５２】
この式（１６）を利用して、（εr）eqの代わりに算出比誘電率εr1'と代入することにより、被測定物５０の比誘電率εr’を求めることができる。
εr’＝０．８８×（εr1）’＋１２．０８…（１７）
【００５３】
このようにして、被測定物５０の比誘電率εr’及び導電率σ'を求めることができる。
【００５４】
なお、求めた被測定物５０の比誘電率εr’及び導電率σ'を式（４）、（５）に代入して、ΔＶ2／Ｖ及びΔα2／ｋを求め、図７の誘電率・導電チャートにプロットすることにより、被測定物５０の比誘電率εr’及び導電率σ'を表示器６２に表示することが可能となる。
【００５５】
本実施形態の比誘電率・導電率測定装置１０は、入力電極２１と出力電極３１との間に電気的に短絡した短絡伝搬路４１を有する第１弾性表面波素子１１と、入力電極２２と出力電極３２との間に電気的に開放した開放伝搬路４２を有する第２弾性表面波素子１２とを備え、短絡伝搬路４１及び開放伝搬路４２に被測定物５０を負荷した状態で、入力電極２１、２２から同一の信号を入力し、出力電極３１、３２から出力された各出力信号を測定する。測定した前記各出力信号の減衰変化量Δα1／ｋを、測定した前記各出力信号の速度変化量ΔＶ1／Ｖに応じた減衰変化補正量（−ｆ（ΔＶ1／Ｖ））により補正した補正後減衰変化量Δα2／ｋに基づいて、被測定物５０の比誘電率εr’、導電率σ'を求めることにより、比誘電率が低い被測定物の比誘電率を含めて、広範囲において被測定物の比誘電率を正確に測定することできる。
【００５６】
減衰変化補正量Δα2／ｋは、測定した速度変化量ΔＶ1／Ｖの増分に対応した減衰変化量Δα1／ｋの増分が前記速度変化量ΔＶ1／Ｖの増加に応じて徐々に増加する関係（特性Ｃ１）から求めることができる。
【００５７】
また、被測定物５０の比誘電率εr’及び導電率σ'は、測定した速度変化量ΔＶ1／Ｖを、補正後減衰変化量Δα2／ｋと予め求めてある理論速度変化量対実測速度変化量の対応関係（特性Ｃ２）により補正した補正後速度変化量ΔＶ2／Ｖとに基づいて求めることができる。
【００５８】
さらに、補正後減衰変化量Δα2／ｋに基づいて算出比誘電率εr1'を求め、求めた算出比誘電率εr1'を、予め求めてある理論比誘電率対実測比誘電率の対応関係（特性Ｃ３）により補正して被測定物５０の比誘電率εr’及び導電率σ'を求めることができる。
【００５９】
なお、測定対象の液体状の被測定物は、特に限定されるものではなく、純液、混合液のいずれであってもよく、メタノール、エタノール等のアルコールの比誘電率を測定する場合に特に有効である。
【００６０】
また、分配器５４は、入力電極２１、２２へ同一の信号を入力することができれば、特に限定されるものではない。例えば、スイッチを用いてもよく、かかる場合にはタイミング発生器等を用いて信号を入力したタイミングを記録し、振幅比位相差検出器５６で記録したタイミングを考慮して位相差を補正することとなる。
【００６１】
なお、本発明は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施形態に係る比誘電率・導電率測定装置の構成の説明図である。
【図２】ジオキサンにおける速度変化量と減衰変化量との関係を示す特性Ｃ１を説明する図である。
【図３】ジオキサンにおける理論速度変化量と実測した速度変化量との関係を示す特性Ｃ２を説明する図である。
【図４】従来の比誘電率・導電率測定装置により測定した比誘電率と実施形態の比誘電率・導電率測定装置により測定した比誘電率を対比する比誘電率・導電率チャートである。
【図５】ジオキサンにおける理論比誘電率と実測した比誘電率との関係を示す特性Ｃ３を説明する図である。
【図６】従来の比誘電率・導電率測定装置の構成の説明図である。
【図７】比誘電率・導電率チャートである。
【図８】比誘電率εr’の測定値と理論値を比較するため説明図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０、１００…比誘電率・導電率測定装置    １１…第１弾性表面波素子
１２…第２弾性表面波素子                  ２１、２２…入力電極
３１、３２…出力電極                      ４１…短絡伝搬路
４２…開放伝搬路                          ４４…圧電基板
４６…金属膜                              ４８…開放領域
５０…被測定物                            ５２…発振器
５４…分配器                              ５６…振幅比位相差検出器
５８、６０…比誘電率・導電率算出部        ６２…表示器
【図１】
2008309779.tif 000003
【図２】
2008309779.tif 000004
【図３】
2008309779.tif 000005
【図４】
2008309779.tif 000006
【図５】
2008309779.tif 000007
【図６】
2008309779.tif 000008
【図７】
2008309779.tif 000009
【図８】
2008309779.tif 000010