(57)【要約】溶液の電気伝導率を測定する方法であって、接続ケーブル（３）を通して、所定の周波数ｆＨのＡＣ矩形形状交流電流を用いて電極（２）を励起するステップと、電極の応答電圧を同期整流（６）するステップと、第１平均電圧を計算するステップと、第１平均電圧を電流振幅で割って、第１インピーダンスＲＨを取得するステップと、その後、接続ケーブルを通して、別の周波数ｆＬの矩形形状交流電流を用いて電極を励起するステップと、電極の応答電圧を同期整流するステップと、第２平均電圧を計算するステップと、第２平均電圧を電流振幅で割って、第２インピーダンスＲＬを得るステップとを含む方法。数学的モデルに基づいて、測定される電極間の抵抗Ｒと、第１および第２インピーダンスＲＨおよびＲＬとの間の関係、ならびに、周波数ｆＨとｆＬの比ｎが確立されて、電極間の抵抗Ｒが導出され、その後、溶液の伝導率が、電極定数を組み込むことによってさらに導出されることが可能である。電極と測定デバイスとの間の接続ケーブルが非常に長く、また、所定の程度の電極分極が存在するときでも、溶液の電気伝導率が正確に測定されることが可能である。
2010501872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶液（１）に接触し、かつ、接続ケーブル（３）を介して処理ユニット（４，１０４）に接続される少なくとも１つの測定セル（２，１０２，２０２）を備える測定デバイスを用いて、
交流電流（ｉ）を前記測定セル（２，１０２，２０２）に印加すること、
前記処理ユニット（４，１０４）において、前記測定セル（２，１０２，２０２）から電圧（Ｖ）を測定すること、および、
前記測定セル（２，１０２，２０２）の前記電圧（Ｖ）から、前記溶液（１）の抵抗（Ｒ）および／または電気伝導率（Ｇ）を計算することによって、前記溶液（１）の電気伝導率（Ｇ）を測定する方法であって、
電流源（５）によって供給され、かつ、前記少なくとも１つの測定セル（２，１０２，２０２）に印加される前記交流電流（ｉ）が、実質的に矩形形状であること、および、前記溶液（１）の抵抗（Ｒ）および／または電気伝導率（Ｇ）が、計算ユニット（７）によって実施される計算によって確定されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記測定セル（２，１０２，２０２）は、少なくとも２つの電極を備え、一方の電極は、コモン電位、特に、接地電位に接続されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記接続ケーブル（３）の容量性作用および／または前記溶液（１）の分極作用が方程式に含まれること、および、前記溶液（１）の抵抗（Ｒ）が前記方程式を解くことによって確定されることを特徴とする請求項２または３に記載の方法。
【請求項４】
前記処理ユニット（４，１０４）は、前記交流電流（ｉ）の発生、および／または、整流プロセスに対する前記交流電流（ｉ）の同期化、および／または、前記交流電流（ｉ）に対する整流プロセスの同期化を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
第１周波数（ｆＨ）の交流電流（ｉ）を用いた第１測定および第２周波数（ｆＬ）の交流電流（ｉ）を用いた第２測定が実施されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記２つの周波数は異なること、および、前記高い周波数（ｆＨ）と前記低い周波数（ｆＬ）との比（ｎ）、すなわち、ｎ＝ｆＨ／ｆＬは１．２０〜４であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記測定セル（２，１０２，２０２）の前記電圧（Ｖ）は、好ましくは前記交流電流（ｉ）に同期化される整流プロセスによって、また、特にローパスフィルタを用いて平均することによる平均化プロセスによって処理されて、平均電圧（ＶＨ，ＶＬ）が提供されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記溶液（１）のインピーダンス（ＲＨ，ＲＬ）は、前記平均電圧（ＶＨ，ＶＬ）を前記対応する交流電流（ｉ）の振幅（ＩＨ，ＩＬ）で割ることによって計算されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記溶液（１）の前記抵抗（Ｒ）は、前記第１測定の前記第１インピーダンス（ＲＨ）および前記第２測定の前記第２インピーダンス（ＲＬ）から計算されることを特徴とする請求項６および７に記載の方法。
【請求項１０】
前記溶液（１）の前記抵抗（Ｒ）は、式
Ｒ＝ＰｎｗＲＬ＋（１−Ｐｎｗ）ＲＨ
に従って計算され、式中、Ｐｎｗは、前記比（ｎ）および
【数１】
2010501872.tif 000063
として規定される相対差（ｗ）の関数であることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
参照値（ｗｒｅｆ）が規定され、前記相対差（ｗ）が前記参照値（ｗｒｅｆ）に近いか、または、前記参照値（ｗｒｅｆ）より小さい場合、関数Ｐｎｗが、Ｐｎｗ＝ｎ／（ｎ−１）によって与えられることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記測定セル（２，１０２，２０２）の前記電圧（Ｖ）は、少なくとも３つの異なる時点（ｔ１，ｔ２，ｔ３）で測定されて、少なくとも３つの電圧値（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３）が確定されること、および、前記抵抗（Ｒ）は、前記少なくとも３つの電圧値（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３）のそれぞれについて前記測定セル（２，１０２，２０２）の前記電圧（Ｖ）の時間依存関数によって与えられる少なくとも３つの方程式を同時に解くことによって計算されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記電圧値（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３）は、ある期間（Δｔ１，Δｔ２，Δｔ３）中に前記測定セル（２，１０２，２０２）の前記電圧（Ｖ）を測定し、かつ、前記測定値を前記対応する期間（Δｔ１，Δｔ２，Δｔ３）にわたって平均することによって確定されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記測定セル（２，１０２，２０２）の前記電圧（Ｖ）の前記時間依存関数は、式
【数２】
2010501872.tif 000064
によって与えられ、式中、
【数３】
2010501872.tif 000065
および
【数４】
2010501872.tif 000066
であり、ここで、Ｃｐは、前記測定セル（２，１０２，２０２）によって前記溶液（１）内で発生する前記分極作用の静電容量を表し、ＣＳは、前記ケーブル（３）の静電容量および／または前記処理ユニット（４，１０４）の静電容量および／または前記測定セル（２，１０２，２０２）の分布静電容量の和を表し、ＴＨは、前記交流電流（ｉ）の半周期の期間を表すことを特徴とする請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
中間値
【数５】
2010501872.tif 000067
または、適用可能である場合、
【数６】
2010501872.tif 000068
が計算され、また、前記溶液（１）の抵抗（Ｒ）は、式
【数７】
2010501872.tif 000069
または、適用可能である場合、
【数８】
2010501872.tif 000070
に従って計算されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
少なくとも１つの測定セル（２，１０２，２０２）であって、溶液（１）に接触し、かつ、接続ケーブル（３）を介して処理ユニット（４，１０４）に接続され、前記測定セル（２，１０２，２０２）の前記電圧（Ｖ）を測定するのに適し、かつ、前記測定セル（２，１０２，２０２）の前記電圧（Ｖ）から、前記溶液（１）の抵抗（Ｒ）および／または対応する電気伝導率（Ｇ）を確定するのに適する、少なくとも１つの測定セル（２，１０２，２０２）を用いて前記溶液（１）の電気伝導率を測定するデバイスであって、実質的に矩形形状の交流電流（ｉ）を供給する電流源（５）、および、前記測定セル（２，１０２，２０２）の前記電圧（Ｖ）から、前記溶液（１）の抵抗（Ｒ）および／または電気伝導率（Ｇ）を計算する計算ユニット（７）を備えることを特徴とする測定デバイス。
【請求項１７】
前記電流源（５）は、定電流源（Ｉ）および前記定電流の向きを反転させる交互デバイスを備えることを特徴とする請求項１６に記載の測定デバイス。
【請求項１８】
前記処理ユニット（４，１０４）は、前記計算ユニット（７）に接続される同期整流器（６）を備えること、および、前記少なくとも１つの測定セル（２，１０２，２０２）は、適切である場合増幅器（１０６）を介して、前記同期整流器（６）の入力に接続されることを特徴とする請求項１６または１７に記載の測定デバイス。
【請求項１９】
前記計算ユニット（７，４０７）は、前記計算ユニット（７）の入力信号をフィルタリングする、かつ／または、平均するローパスフィルタを備えることを特徴とする請求項１６から１８のいずれか一項に記載の測定デバイス。
【請求項２０】
前記計算ユニット（７，４０７）は、好ましくは高速で、特に、前記交流電流（ｉ）の半周期の期間の何分の１かの間で、前記測定値を応答電極電圧（Ｖ）に変換するのに適したアナログ−デジタル変換器を備えることを特徴とする請求項１６から１９のいずれか一項に記載の測定デバイス。
【請求項２１】
前記オペレーションユニット（７，４０７）は、前記少なくとも３つの電圧値（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３）のそれぞれについて前記測定セル（２，１０２，２０２）の前記電圧（Ｖ）の依存関数によって与えられる少なくとも３つの方程式を同時に解くことによって、前記抵抗（Ｒ）を計算するのに適した計算ユニット（７）を備えることを特徴とする請求項１６から２０のいずれか一項に記載の測定デバイス。
【請求項２２】
前記測定セル（２，１０２，２０２）内で、前記電極は、２ワイヤ接続または４ワイヤ接続を好ましくは含む、単一電極構成か、４極電極構成か、かつ／または、２極電極構成で配置されることを特徴とする請求項１６から２１のいずれか一項に記載の測定デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶液の電気伝導率または抵抗率を測定する方法に関し、特に、前記測定に対する電極分極および長い接続ケーブルの悪い影響をなくすことが可能な方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気伝導率を測定する一般的なプロシージャは、溶液内に２つの電極を設置すること、電極を通して溶液に電気を供給すること、電極の端にわたって電圧Ｕを測定すること、および電極間に流れる電流Ｉを測定することを含む。溶液の抵抗率は、式Ｒ＝Ｕ・Ｉ−１に従って２つの電極間の抵抗Ｒを計算することによって確定される。さらに、溶液の伝導率Ｇは、式Ｇ＝Ｃ・Ｒ−１によって与えられ、式中、Ｃは電極定数であり、Ｒは電極間の抵抗である。伝導率は、溶液の抵抗率の逆数である。
【０００３】
しかし、溶液内の電極間で一様方向に向いたすべての電流は、溶液を分解し、それにより、起電性抗力を生成する。分極作用として知られる抗力は、電流を減少させるか、または、より高い励起電圧を必要とし、したがって、動的に変化する測定誤差を導入する。その結果、溶液の測定抵抗は時間と共にドリフトすることになる。この分極によって生じる測定誤差を防止する一般的な方法は、測定に交流電流を使用することである。
【０００４】
電極と測定回路との間に配置された理想的に短い接続ケーブルの場合、測定精度は電流周波数の増加と共に上がることになる。しかし、高い周波数において誤差の増加をもたらす所定のケーブル静電容量が常に存在するため、このことは、実用的な接続ケーブルについて当てはまらない。したがって、ケーブル長を減らすこと、および、電流の周波数を増加させることは、前記測定の精度を増加させるための２つの方法であるが、これらのパラメータは、また、互いに干渉することになる。
【０００５】
ＣＮ１６１９３１８  Ａは、電極が、２つの異なる周波数の正弦波信号によって励起される方法を開示する。結果として、２つのインピーダンスＺａおよびＺｂのそれぞれの絶対値｜Ｚａ｜および｜Ｚｂ｜、ならびに、比ｒ＝｜Ｚａ｜・｜Ｚｂ｜−１が取得される。溶液の電気伝導率Ｇは、その後、式
【０００６】
【数１】
2010501872.tif 000003
【０００７】
に従って計算されることが可能である。ここで、Ｋはセル定数であり、ｒは２つのインピーダンスＺａおよびＺｂの比である。開示された方法は、分極作用だけをなくす。しかし、この方法は、電極分極作用ならびに長いケーブルの作用を同時になくすことができない。
【０００８】
ＣＮ１４５９６２９は、使用可能パワーの概念に基づいて測定を実施する方法を開示する。溶液の電圧および電流を測定することによって、溶液の電気伝導率Ｇを得るための式
【０００９】
【数２】
2010501872.tif 000004
【００１０】
が適用される。この方法は、また、分極作用をなくすのに役立つが、やはり、両方の作用をなくすことを含まない。
ＤＥ４  ２３３  １１０  Ａ１は、最適励起周波数を確定する方法を開示する。ベース周波数、および、ベース周波数から約２０％異なる隣接周波数は、２つの測定を行うのに使用される。これらの測定の結果の間の差が小さい場合、使用されるベース周波数は、正しいと考えられ、そうでない場合、ベース周波数が変更され、新しい測定が行われることになる。これは、最適周波数が見出されるまで繰り返され、誤差が推定されることになる。しかし、この方法は、従来の単一周波数法である。
【００１１】
ＵＳ６，３６９，５７９  Ｂ１は、測定変換器および２つの周波数値の交流電圧を用いた溶液の伝導率の確定における誤差を低減する方法を開示する。しかし、方法および等価回路図は、測定セル内の作用を考慮するだけであり、ケーブル静電容量を考慮しない。したがって、開示された解決策は、接続ケーブルが長い場合に適さない。
【００１２】
一般に、実際の測定構成の場合、使用される周波数によらず、ケーブルの静電容量と電極の分極の両方が同時に存在し、したがって、従来の方法は、両方の作用から同時に生じる誤差をなくすことができないことになる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
従来技術の欠点を解決するために、溶液の伝導率または抵抗の正確な測定を提供する方法が提示される。技術的解決策は、独立請求項に記載される特徴を含む測定方法および測定デバイスによって提供される。本発明のさらなる実施形態は、さらなる従属請求項で開示される。
【００１４】
溶液に接触し、かつ、接続ケーブルを介して処理ユニットに接続される少なくとも１つの測定セルを備える測定デバイスを用いて、
・交流電流を測定セルに印加すること、
・処理ユニットにおいて、測定セルから電圧を測定すること、および、
・測定セルの電圧から、溶液の抵抗および／または電気伝導率を確定することによって、溶液の電気伝導率を測定する方法。
【００１５】
この方法は、電流源によって供給され、かつ、少なくとも１つの測定セルに印加される交流電流が、実質的に矩形形状であること、および、溶液の抵抗および／または伝導率が、計算ユニットによって実施される計算によって確定されることを特徴とする。矩形形状の交流電流の利点は、矩形形状の交流電流が、比較的低い周波数で正確な結果をもたらすことである。低い周波数は、次に、測定デバイスの単純でかつ費用効果的な設計を可能にする。さらに、測定セルの応答電圧の処理は、比較的単純であり、基本的な計算を実施することによって達成されることが可能である。
【００１６】
好ましくは、計算は、処理ユニット内に配置される計算ユニットによって実施される。しかし、計算ユニットは、送信機か、コンピュータか、または、端末のように、他のデバイス内に別個に配置されることが可能である。測定デバイスという用語は、幅広く包括的な意味で理解されるべきである。
【００１７】
好ましくは、増幅器または同期整流器の入力のような処理ユニットのコンポーネントは、十分に飽和状態以下であるように設計される。しかし、交流電流の周波数は、好ましくは、十分に高くなるように選択されて、測定デバイスの電極における溶液の分極による作用が回避される。交流電流の周波数を適切に選択することによって、本発明による方法は、電極分極の悪い影響ならびにケーブル静電容量の悪い影響をなくすことができるであろう。
【００１８】
提示される方法は、電極と処理ユニットとの間の接続ケーブルが長く、電極分極が存在しても、非常に有利であり、比較的単純な回路および比較的単純なプロシージャを使用することによって溶液伝導率についての非常に正確な測定結果が取得される可能性がある。
【００１９】
本発明のさらなる実施形態では、測定セルは、少なくとも２つの電極を備え、一方の電極はコモン電位、特に、接地電位に接続される。これらの電極は、２ワイヤ接続または４ワイヤ接続を好ましくは含む、単一電極構成か、４極電極構成か、かつ／または、２極電極構成で配置されることが可能である。
【００２０】
本発明の好ましい実施形態では、接続ケーブルの容量性作用および／または溶液の分極作用が方程式に含まれ、溶液の抵抗が前記方程式を解くことによって確定される。
本発明のさらに好ましい実施形態では、処理ユニットは、交流電流の発生、および／または、整流プロセスに対する交流電流の同期化、および／または、交流電流に対する整流プロセスの同期化を制御する。
【００２１】
さらに、第１周波数の交流電流を用いた第１測定および第２周波数の交流電流を用いた第２測定が実施される。好ましくは、２つの周波数は異なり、高い周波数（ｆＨ）と低い周波数（ｆＬ）との比、すなわち、ｎ＝ｆＨ／ｆＬは１．２０〜４である。このことは、測定に使用される周波数によらず測定誤差が常に存在しても、２つの異なる周波数に関して取得される測定結果に基づいて、正確な結果が計算されることが可能であるという利点を有する。この方法は、２周波数法と呼ばれることが可能である。
【００２２】
好ましい構成では、電流源は、定電流源および定電流の向きを反転させる交互デバイスを備える。
本発明の別の実施形態では、測定セルの電圧は、好ましくは交流電流に同期化される整流プロセスによって、また、特にローパスフィルタを用いて平均することによる平均化プロセスによって処理されて、平均電圧が提供される。これらから、溶液のインピーダンスは、平均電圧を対応する交流電流の振幅で割ることによって計算される。さらに、溶液の抵抗は、第１測定の第１インピーダンスおよび第２測定の第２インピーダンスから計算される。
【００２３】
好ましくは、整流プロセスは、計算ユニットに接続される同期整流器を備える処理ユニットによって実施される。そのため、少なくとも１つの測定セルは、適切である場合増幅器を介して、前記同期整流器の入力に接続される。さらに、計算ユニットは、計算ユニットの入力信号をフィルタリングする、かつ／または、平均するローパスフィルタを備えてもよい。
【００２４】
さらなる実施形態では、溶液の抵抗は、式
Ｒ＝ＰｎｗＲＬ＋（１−Ｐｎｗ）ＲＨに従って計算され、式中、Ｐｎｗは、比（ｎ）および
【００２５】
【数３】
2010501872.tif 000005
【００２６】
として規定される相対差（ｗ）の関数である。
さらなる実施形態では、参照値（ｗｒｅｆ）が規定され、相対差（ｗ）が参照値（ｗｒｅｆ）に近いか、または、参照値（ｗｒｅｆ）より小さい場合、関数Ｐｎｗが、Ｐｎｗ＝ｎ／（ｎ−１）によって与えられる。
【００２７】
本発明の別の実施形態では、測定セルの電圧は、少なくとも３つの異なる地点で所定時刻に測定されて、少なくとも３つの電圧値が確定され、抵抗は、少なくとも３つの電圧値のそれぞれについて測定セルの電圧の時間依存関数によって与えられる少なくとも３つの方程式を同時に解くことによって計算される。好ましくは、これは、好ましくは高速で、特に、交流電流の半周期の期間の何分の１かの間で、測定値を応答電極電圧に変換するのに適したアナログ−デジタル変換器によって達成される。電圧値は、ある期間中に測定セルの電圧を測定し、かつ、測定値を対応する期間にわたって平均することによって確定されることが可能である。
【００２８】
測定デバイスの好ましい構成では、計算ユニットは、好ましくは高速で、特に、交流電流の半周期の期間の何分の１かの間で、測定値を応答電極電圧に変換するのに適したアナログ−デジタル変換器を備える。好ましくは、計算ユニットは、少なくとも３つの電圧値のそれぞれについて測定セルの電圧の依存関数によって与えられる少なくとも３つの方程式を同時に解くことによって抵抗を計算するのに適している。
【００２９】
さらなる実施形態では、測定セルの電圧の時間依存関数は、式
【００３０】
【数４】
2010501872.tif 000006
【００３１】
によって与えられ、式中、
【００３２】
【数５】
2010501872.tif 000007
【００３３】
および
【００３４】
【数６】
2010501872.tif 000008
【００３５】
であり、Ｃｐは、測定セル（２，１０２，２０２）によって溶液（１）内で発生する分極作用の静電容量を表し、ＣＳは、ケーブル（３）の静電容量および／または処理ユニット（４，１０４）の静電容量および／または測定セル（２，１０２，２０２）の分布静電容量の和を表し、ＴＨは、交流電流（ｉ）の半周期の期間を表す。好ましくは、中間値
【００３６】
【数７】
2010501872.tif 000009
【００３７】
または、適用可能である場合、
【００３８】
【数８】
2010501872.tif 000010
【００３９】
が計算され、また、溶液（１）の前記抵抗（Ｒ）は、式
【００４０】
【数９】
2010501872.tif 000011
【００４１】
または、適用可能である場合、
【００４２】
【数１０】
2010501872.tif 000012
【００４３】
に従って計算される。
好ましくは、測定セルの電圧の依存関数を解くことは、少なくとも３つの方程式を同時に解くことによって抵抗を計算するのに適した計算ユニットによって達成される。特に、３つの測定電圧値が使用されて、３つの未知の値Ｒ、Ｂ、およびＤ（Ｒは測定される値である）を解くための３つの連立方程式を構成することができる。この方法は、３つの電圧値が計算に使用されるため、３電圧法と名付けられることが可能である。
【００４４】
本発明の特徴および利点は、ここで、添付図面および本発明の特定の実施形態を参照して述べられるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
図１〜３は、本発明の第１の実施形態による溶液伝導率測定方法の原理を示す略図である。ここで図１を参照すると、測定システムは、測定される溶液１内に挿入された２極電極２、処理ユニット４、および接続ケーブル３を備える。処理ユニット４は、さらに、矩形形状交流電流を生成する電流源５、同期整流器６、オペレーションユニット７、および２周波数制御ユニット８を備える。図１の電極は、２ワイヤ接続の２極電極を使用し、電流源５は、接続ケーブルを介して矩形形状交流電流を電極の一方に出力する。同期整流器６は、接続ケーブルから応答電極電圧を受け取る。
【００４６】
図２に示す４ワイヤ接続の２極電極が使用されてもよいことが留意される。その場合、電極１０２は、４ワイヤ接続ケーブル１０３を介して処理ユニット１０４に接続され、同期整流器６は、増幅器１０６を介して２つの電極間の測定セルの電圧Ｖを取り込む。増幅器１０６に接続された２つのワイヤ内に流れる電流は、増幅器１０６の入力インピーダンスが非常に高いため無視されることが可能である。さらに、長い接続ケーブル１０３の導電性ワイヤの抵抗は、矩形形状の交流電流励起が定電流励起と等価であるため無視されることが可能である。
【００４７】
あるいは、図３に示す４ワイヤ接続の４極電極２０２が利用されることもでき、４極電極２０２は、処理ユニット１０４に接続される。この種の４ワイヤ接続は、長い接続ケーブル１０３の導体抵抗の影響をなくすだけでなく、電極分極の影響もある程度低減することができる。
【００４８】
上述した異なるタイプの接続の場合、同じ測定方法、すなわち、以降で述べる２周波数法または３電圧法が使用されることが可能である。
いわゆる、２周波数法は、図４〜５に開示され、以下の章で述べられる。
【００４９】
図４は、本発明の第１の実施形態による溶液伝導率測定方法の等価図である。図４では、Ｒ＝Ｃ・Ｇ−１は、測定される電極間の抵抗であり、Ｇは溶液の伝導率であり、Ｃは電極定数である。コンデンサＣＰは、電極分極によって生じる等価静電容量を表し、一方、コンデンサＣＳは、ケーブルの等価静電容量、計器の入力回路の静電容量、および電極の分布静電容量の和を表す。電流Ｉは、一定振幅、すなわち、ＩＨまたはＩＬであり、周波数ＦＨおよびＦＬは、２つの励起周波数を表す。電圧Ｖは、応答電極電圧を表す。Ｖｒは、同期整流プロシージャ後の電圧関数を表す。
【００５０】
第１の実施形態として、２周波数法およびその基本原理がここで簡潔に述べられるであろう。
測定は、所定の周波数の矩形形状の交流電流による励起下で実行される。長いケーブルの静電容量によって生じる誤差は、主に、電流の向き変化の遷移中に導入される。この誤差は、励起の遷移継続期間と半周期期間との比に正比例する。遷移継続期間は、励起周波数が異なっているときでも、２つの測定の間でほとんど同じであるが、半周期期間は、２つの測定の間で異なる。したがって、誤差は、高い周波数と比較して低い周波数に関して小さい。
【００５１】
遷移継続期間がｔ１であると仮定する。周波数ＦＨの半周期期間は、
【００５２】
【数１１】
2010501872.tif 000013
【００５３】
であり、ＲＨは、周波数ＦＨの矩形形状の交流励起電流に関して測定されたインピーダンスである。同様に、周波数ＦＬの半周期期間は、
【００５４】
【数１２】
2010501872.tif 000014
【００５５】
であり、ＲＬは、周波数ＦＬの矩形形状の交流励起電流に関して測定されたインピーダンスである。
【００５６】
【数１３】
2010501872.tif 000015
【００５７】
が周波数の比であるとする。
そして、
【００５８】
【数１４】
2010501872.tif 000016
【００５９】
および
【００６０】
【数１５】
2010501872.tif 000017
【００６１】
であり、
【００６２】
【数１６】
2010501872.tif 000018
【００６３】
である。
特に、ｎ＝２の場合、Ｒ＝２ＲＬ−ＲＨである。
上述した方法は、方法の簡略化した記述にすぎないが、２周波数測定法の本質を理解するのに役立つ。電極間の抵抗Ｒを正確に確定する方法は、ここで、図４に示す等価回路モデルを参照して詳細に述べられることになり、本発明の第１の実施形態による測定ステップのフローチャートが図５に示され、電流および電圧関数の略図が図６に示される。
【００６４】
前記方法は、以下のステップを含む。
第１ステップＳ１にて、電極２（１０２，２０２）は、ケーブル３（１０３）を介して矩形形状の交流電流で励起される。図４に示す等価回路を解析することによって、測定セルの電圧Ｖの関数は、以下に述べるように導出されることが可能である。
【００６５】
短い測定期間中、電極間の抵抗Ｒならびに静電容量ＣＳおよびＣＰは一定であると仮定する。電極は、振幅ＩＨおよび周波数ＦＨの矩形形状の交流電流で励起されると仮定される。電流の正の半周期（ｔ＝０からｔ＝ＴＨまで）中、ｉはＩＨに等しく、静電容量電流則の下で、
【００６６】
【数１７】
2010501872.tif 000019
【００６７】
および
【００６８】
【数１８】
2010501872.tif 000020
【００６９】
である。
さらに、キルヒホッフの電流則によれば、
【００７０】
【数１９】
2010501872.tif 000021
【００７１】
である。
キルヒホッフの電圧則が、コンデンサＣＰの両端に適用される場合、
【００７２】
【数２０】
2010501872.tif 000022
【００７３】
である。
【００７４】
【数２１】
2010501872.tif 000023
【００７５】
および
【００７６】
【数２２】
2010501872.tif 000024
【００７７】
であるとすると、微分方程式
【００７８】
【数２３】
2010501872.tif 000025
【００７９】
が取得される。
微分方程式の一般解は、
【００８０】
【数２４】
2010501872.tif 000026
【００８１】
である。
電極および励起が定常状態にあると仮定すると、
Ｖ（ｔ＝ＴＨ）＝−Ｖ（ｔ＝０）
ＶＰ（ｔ＝ＴＨ）＝−ＶＰ（ｔ＝０）
である。
【００８２】
【数２５】
2010501872.tif 000027
【００８３】
であるとすると、
【００８４】
【数２６】
2010501872.tif 000028
【００８５】
および
【００８６】
【数２７】
2010501872.tif 000029
【００８７】
であり、測定セルの電圧Ｖの関数は、
【００８８】
【数２８】
2010501872.tif 000030
【００８９】
である。
ステップＳ２にて、同期整流が、測定セルの電圧Ｖに適用されて、第１平均電圧が確定される。その後、第１平均電圧を電流振幅で割ると、第１インピーダンスＲＨが取得されることになる。数学的式は、以下でより詳細に述べられるであろう。
【００９０】
最初に、期間Ｔ１→Ｔ２の間の電極電圧の平均
【００９１】
【数２９】
2010501872.tif 000031
【００９２】
は、
【００９３】
【数３０】
2010501872.tif 000032
【００９４】
を与える。
完全な半周期が平均される場合（Ｔ１＝０，Ｔ２＝ＴＨ）、第１平均電圧は、
【００９５】
【数３１】
2010501872.tif 000033
【００９６】
であり、ここで、
【００９７】
【数３２】
2010501872.tif 000034
【００９８】
である。
同期整流を適用することによって、第２の半周期（ＴＨ→２ＴＨ）の平均電圧は、第１の半周期（０→ＴＨ）の平均電圧と同じ、すなわち、同期整流後の電圧関数の総合平均と同じであることになる。第１インピーダンスは、
【００９９】
【数３３】
2010501872.tif 000035
【０１００】
として規定される。
ステップＳ３にて、別の周波数の矩形形状の交流電流が使用されて、接続ケーブル３を通して電極２が励起される。励起電流が、振幅ＩＬおよび周波数ｆＬを有する矩形形状の交流電流であると仮定すると、ｆＬと第１の矩形形状の交流電流との関係が、ｆＨ／ｆＬ＝ｎおよびＴＬ／ＴＨ＝ｎである場合、測定セルの電圧Ｖの関数は、同様に、
【０１０１】
【数３４】
2010501872.tif 000036
【０１０２】
として導出されることが可能である。
ステップＳ４にて、同期整流が、測定セルの電圧Ｖに適用されて、第２平均電圧が確定され、第２平均電圧を電流振幅で割ると、第２インピーダンスＲＬが確定される。
【０１０３】
同期整流後の平均電圧は、
【０１０４】
【数３５】
2010501872.tif 000037
【０１０５】
として表現されることが可能である。
そして、第２インピーダンスは、
【０１０６】
【数３６】
2010501872.tif 000038
【０１０７】
として規定される。
ステップＳ５にて、電極間の抵抗Ｒが、第１および第２インピーダンスＲＨ、ＲＬならびに周波数ＦＨとＦＬの比ｎに基づいて計算されることが可能である。測定される溶液の伝導率は、電極定数をさらに組み込むことによって取得されることが可能である。特定の計算は、以下のように表現されることが可能である。
【０１０８】
２つのインピーダンスの相対差が、
【０１０９】
【数３７】
2010501872.tif 000039
【０１１０】
であるとすると、
【０１１１】
【数３８】
2010501872.tif 000040
【０１１２】
である。
さらに、結果として、
Ｒ＝ＰｎｗＲＬ＋（１−Ｐｎｗ）ＲＨ
となり、ここで、
【０１１３】
【数３９】
2010501872.tif 000041
【０１１４】
である。
通常、式Ｐｎｗは、
【０１１５】
【数４０】
2010501872.tif 000042
【０１１６】
であると仮定すると、十分に正確であることになる。その場合、Ｐｎｗは、ｎおよびｗの関数である。最初に、ｎが規定され、次に、関数Ｐｎ（ｗ）が、セグメント化多項式当てはめを用いた数値計算法を使用することによって前もって得られることが可能である。特定の方法は、以下のように述べられることが可能である。一連のＤ値が列挙され、その後、一連のｗおよびＰｎ（ｗ）が、それぞれのＤ値に基づいて導出される。これらの値は、セグメント化多項式当てはめに使用される。測定中、２つのインピーダンスＲＨ、ＲＬの相対差ｗ＝（ＲＬ−ＲＨ）／ＲＨが、最初に計算され、次に、Ｐｎｗが計算され、その後、電極間の抵抗Ｒが得られることが可能である。式Ｇ＝Ｃ／Ｒを使用することによって、溶液伝導率Ｇが計算されることが可能である。式中、Ｃは電極定数である。
【０１１７】
本方法は、理論的には、２つの周波数の比ｎが１に等しくない限りうまく働くであろう。しかし、実際には、他のランダムな干渉作用を低減するために、周波数比は１．２〜４である、または、その逆数は、すなわち、０．２５〜０．８４であることが好ましい。
【０１１８】
周波数比ｎの２つの例が以下に示される。
例１、ｎ＝２の場合、
ｗ＞０．５３のとき、
【０１１９】
【数４１】
2010501872.tif 000043
【０１２０】
である。
０．１１＜ｗ＜０．５３のとき、
Ｐｎｗ＝−１．５６６０２５・ｗ４＋１．８８５２４８・ｗ３−０．０４２８１０・ｗ２−０．０５９６１６・ｗ＋２．００４９０３
である。
ｗ≦０．１１のとき、
Ｐｎｗ＝２
である。
【０１２１】
特に、ｎ＝２でかつ
【０１２２】
【数４２】
2010501872.tif 000044
【０１２３】
のとき、Ｒ＝２ＲＬ−ＲＨである。
例２、ｎ＝３／２＝１．５である場合、
ｗ＞０．２３のとき、
【０１２４】
【数４３】
2010501872.tif 000045
【０１２５】
である。
０．０６７＜ｗ＜０．２３のとき、
Ｐｎｗ＝−６５．９０５７５０・ｗ４＋４６．７４６１０７・ｗ３−６．８３６４７５・ｗ２＋０．３７０４５７・ｗ＋２．９９３２１９
である。
ｗ≦０．０６７のとき、
Ｐｎｗ＝３
である。
【０１２６】
特に、ｎ＝１．５でかつ
【０１２７】
【数４４】
2010501872.tif 000046
【０１２８】
のとき、Ｒ＝３ＲＬ−２ＲＨである。
先の式は、実際の精度要件に従って単純化されてもよい。Ｐｎｗの不正確な計算によって生じる理論的な相対誤差は、以下のように解析されることが可能である。
【０１２９】
ＰｎｗがＰｎｗ１になると仮定すると、相対差は、
【０１３０】
【数４５】
2010501872.tif 000047
【０１３１】
である。
数値解析によって、ｎ＝２である例１の場合、先の式は、ｗ＜０．５３ｗのときのＰｎｗの不正確な計算によって生じるＥｒｒ＜０．０１％の理論的な相対誤差を与えることになり、ｎ＝１．５である例２の場合、先の式は、ｗ＜０．７６のときのＰｎｗの不正確な計算によって生じるＥｒｒ＜０．０１％の理論的な相対誤差を与えることになると判断されることが可能である。
【０１３２】
相対差ｗが参照値ｗｒｅｆより小さいとき、
【０１３３】
【数４６】
2010501872.tif 000048
【０１３４】
が使用されることが可能である。
数値解析によれば、ｎ＝１．２〜４のとき、以下の推定が使用されることが可能である。
ｗ＜−０．０２０９・ｎ２＋０．１９４・ｎ−０．１５１（第１参照値）であるか、ｗ＜０．１５｜ｎ＝２であるか、またはｗ＜０．０９｜ｎ＝１．５である場合、Ｐｎｗ＝ｎ／（ｎ−１）の不正確な計算によって生じる理論的な相対誤差は、Ｅｒｒ＜０．０２％であることになる。
ｗ＜−０．０２３８・ｎ２＋０．２４７・ｎ−０．１９７（第２参照値）であるか、ｗ＜０．２０｜ｎ＝２であるか、またはｗ＜０．１２｜ｎ＝１．５である場合、Ｐｎｗ＝ｎ／（ｎ−１）の不正確な計算によって生じる理論的な相対誤差は、Ｅｒｒ＜０．１％であることになる。
【０１３５】
参照値ｗｒｅｆは、計算精度要件に従って選択されることが可能であることが明らかであり、小さな参照値ｗｒｅｆは、公式Ｐｎｗ＝ｎ／（ｎ−１）に従って小さな相対誤差をもたらす。
【０１３６】
測定中に、ＩＨ＝ＩＬ＝Ｉであると仮定されることが可能であり、したがって、一部の式は、さらに単純化される可能性がある。
本実施形態では、同期整流器６は、マルチプレクススイッチなどのハードウェア回路として実施されることが可能である。２周波数法の場合、式は、平均電圧を使用するだけであるため、同期整流器に続いて、かつ、Ａ／Ｄ変換器に先行してローパスフィルタが挿入されることが可能である。これは、Ａ／Ｄ変換器についての速度要件を低減することができる。あるいは、同期整流器６は、測定セルの電圧Ｖの高速Ａ／Ｄ変換後に、ソフトウェアで実施されることもできる。
【０１３７】
本発明のさらなる実施形態は、３電圧法と名付けられることが可能であり、かつ、以下の章で述べられる方法を開示する。
Ａ／Ｄ変換器の速度が十分に速い場合、単一周波数の矩形形状の交流電流だけを用いて励起することも可能である。電気伝導率の測定精度に対する電極分極および長い接続ケーブルの悪い影響は、以下の測定方法を使用してなくされることもできる。
【０１３８】
図７は、本発明のさらなる実施形態による溶液伝導率確定のための測定方法の原理を示す略図である。方法は、図４と同様の測定回路を用いてうまく働くが、同期整流器６は省略されることが可能であり、電圧信号は、オペレーションユニット４０７に直接送出されることが可能である。
【０１３９】
図８は、この実施形態による溶液伝導率確定のための測定方法のステップを示す略フローチャートである。試験システムは、矩形形状の交流励起電流を供給する電流源５、周波数制御ユニット４０８、および、オペレーションユニット４０７を備える。
【０１４０】
図７および８を参照すると、本実施形態の方法は、以下のステップを含む。
ステップＳ１１にて、ケーブルを通して所定の振幅および所定の周波数の矩形形状の交流電流で電極を励起する。上述したように、正の半周期中における、振幅ＩＨおよび周波数ｆＨを有する矩形形状の交流電流を用いた励起を仮定すると、測定セルの電圧Ｖの関数は、
【０１４１】
【数４７】
2010501872.tif 000049
【０１４２】
である。
電圧関数は、３つの独立した変数Ｄ、Ｂ、Ｒを有し、３つの独立した変数Ｄ、Ｂ、Ｒは、異なる時刻において３つの電圧を使用することによって、または、異なる期間の間に３つの平均電圧を使用することによって導出されることが可能である。
【０１４３】
ステップＳ１２にて、測定セルの電圧Ｖに対して高速Ａ／Ｄ変換を適用し、また、交流電流の半分の周期の間で、異なる時刻について３つの電圧または３つの期間について３つの平均電圧を取得する。たとえば、電圧関数Ｖの、３つの時点（ｔ１，ｔ２，ｔ３）、すなわち、ｔ１＝１／４ＴＨ、ｔ２＝１／２ＴＨ、ｔ１＝３／４ＴＨについて３つの電圧Ｖ１、Ｖ２、およびＶ３を得るために、電圧がＡ／Ｄ変換される。
【０１４４】
ステップＳ１３にて、測定セルの電圧Ｖの既に知られている関数
【０１４５】
【数４８】
2010501872.tif 000050
【０１４６】
に従ってＶ１、Ｖ２、およびＶ３についての連立方程式を
【０１４７】
【数４９】
2010501872.tif 000051
【０１４８】
として確立する。式中、Ｒは、測定される電極間の抵抗である。
再び、
【０１４９】
【数５０】
2010501872.tif 000052
【０１５０】
および
【０１５１】
【数５１】
2010501872.tif 000053
【０１５２】
とする。ここで、ＴＨは、周波数ＦＨの半周期である。３つの独立したパラメータＲ、Ｂ、およびＤは、連立方程式を解くことによって導出されることが可能である。その後、溶液伝導率Ｇが、公式Ｇ＝Ｃ／Ｒから導出されることが可能である。
【０１５３】
方程式を解く１つの方法は以下に述べられる。
【０１５４】
【数５２】
2010501872.tif 000054
【０１５５】
である。
Ｄは、Ｂ１から導出されることが可能である。
【０１５６】
【数５３】
2010501872.tif 000055
【０１５７】
そして、
【０１５８】
【数５４】
2010501872.tif 000056
【０１５９】
である。
Ｂは、Ｂ２およびＤから
【０１６０】
【数５５】
2010501872.tif 000057
【０１６１】
として容易に導出されることが可能である。ここで、
【０１６２】
【数５６】
2010501872.tif 000058
【０１６３】
であり、そして、
【０１６４】
【数５７】
2010501872.tif 000059
【０１６５】
である。
溶液伝導率Ｇは、式Ｇ＝Ｃ／Ｒから導出されることが可能である。式中、Ｃは電極定数である。
【０１６６】
別の解法は、ランダム干渉の影響を低減するために、Ｖａ１、Ｖａ２、およびＶａ３を取得するための、３つの異なる期間（Δｔ１，Δｔ２，Δｔ３）、たとえば、Δｔ１＝（１／８）→（３／８）ＴＨ、Δｔ２＝（３／８）→（５／８）ＴＨ、およびΔｔ３＝（５／８）→（７／８）ＴＨについての電圧の平均を含む。Ｖａ１、Ｖａ２、およびＶａ３が方程式を解くために使用されると、関数Ｖａは、上述したように使用される。
【０１６７】
【数５８】
2010501872.tif 000060
【０１６８】
その後、３つの連立方程式は、上記のように書かれることが可能であり、再び、Ｄが、
【０１６９】
【数５９】
2010501872.tif 000061
【０１７０】
から導出され、Ｂａ２が、
【０１７１】
【数６０】
2010501872.tif 000062
【０１７２】
から導出され、最後に、Ｒが、Ｖａ２から導出される。溶液伝導率Ｇは、式Ｇ＝Ｃ／Ｒから導出されることが可能である。
ランダム干渉の影響を低減するために、Ｖ１、Ｖ２、およびＶ３またはＶａ１、Ｖａ２、およびＶａ３が、複数の電圧関数の同じ位相点の電圧を平均することによって計算されることが可能である。符号を反転した後、負の半周期の電圧も計算に使用されることが可能である。Ｖ１、Ｖ２、およびＶ３またはＶａ１、Ｖａ２、およびＶａ３は、３つの未知の値Ｒ、Ｂ、およびＤを得るための連立方程式を構成するのに使用される。ここで、Ｒは、測定される電極間の抵抗である。
【０１７３】
一般に、上述した、いわゆる２周波数法、または、いわゆる１周波数３電圧法は、所定の測定に関連することが留意される。すなわち、所定の測定の場合、励起は、一対の周波数または単一周波数を用いて行われる。異なる伝導率範囲内の溶液が測定されるとき、適切な励起周波数は異なってもよいことが当業者には明らかである。通常、溶液の伝導率が低ければ低いほど、励起のためにより小さな電流と共に低い周波数が使用される。さらに、溶液の伝導率が、一般に溶液の温度に関連するため、溶液伝導率センサまたは電極内に温度センサが通常含まれる。したがって、センサを処理ユニットに接続するケーブルは、温度センサを接続するワイヤを備えてもよい。温度を測定する回路は、処理ユニット内にも設けられてもよい。すべての述べた原理は、本発明の方法にも適する。
【０１７４】
先の説明で使用された用語、記号、式、および例は、本発明の用途を決して制限せず、本発明の例示の便宜のためのものにすぎない。
本発明の好ましい実施形態では、周波数ｆｇおよびｆｒならびに交流電流ｉは、一般的に測定される溶液の中間範囲について選択される。特に、それらは、ｆｇ＝１ｋＨｚ、ｆｒ＝２ｋＨｚ、およびｉ＝０．１ｍＡであるように選択される。
【０１７５】
上述した実施形態は、本発明の好ましい実施形態を示すだけである。種々の等価な置換および変更が、先の説明に基づいて当業者によって行われることが可能である。
しかし、本発明の実施形態に基づくすべてのこれらの置換および変更は、本発明の精神および添付特許請求項に規定される範囲内に入る。
【図面の簡単な説明】
【０１７６】
【図１】２ワイヤシステムの２極電極についての、第１の実施形態による溶液伝導率を測定する方法を示す略図である。
【図２】４ワイヤシステムの２極電極についての、第１の実施形態による溶液伝導率を測定する方法を示す略図である。
【図３】４ワイヤシステムの４極電極についての、第１の実施形態による溶液伝導率を測定する方法を示す略図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の溶液伝導率測定方法の原理図を示す略図である。
【図５】本発明の第１の実施形態による溶液伝導率測定方法に含まれるステップを示す略フローチャートである。
【図６】電流および電圧関数を示す略図である。
【図７】本発明の第２の実施形態による溶液伝導率測定方法の原理を示す略図である。
【図８】本発明の第２の実施形態による溶液伝導率測定方法に含まれるステップを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１７７】
１  溶液
２、１０２、２０２  測定セル
３、１０３  接続ケーブル
４、１０４  処理ユニット
５  電流源
６  同期整流器
７、４０７  オペレーションユニット
８、４０８  周波数制御ユニット
１０６  増幅器
Ｇ  溶液の伝導率
ｉ  交流電流
Ｉ  電流源
ｆＨ、ｆＬ  周波数
Ｖ  測定セルの電圧
Ｖｒ  同期整流後の電圧
ＩＨ、ＩＬ  振幅
ＶＨ、ＶＬ  平均電圧
ＲＨ、ＲＬ  インピーダンス
Ｒ  抵抗
ｎ  周波数比
Ｃ  電極定数
ｗ  相対差
ｗｒｅｆ  参照値
Ｃｐ、Ｃｓ  コンデンサ
【図１】
2010501872.tif 000071
【図２】
2010501872.tif 000072
【図３】
2010501872.tif 000073
【図４】
2010501872.tif 000074
【図５】
2010501872.tif 000075
【図６】
2010501872.tif 000076
【図７】
2010501872.tif 000077
【図８】
2010501872.tif 000078
【手続補正書】
【提出日】平成20年1月29日(2008.1.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶液（１）に接触し、かつ、接続ケーブル（３）を介して処理ユニット（４，１０４）に接続される少なくとも１つの測定セル（２，１０２，２０２）を備える測定デバイスを用いて、
交流電流（ｉ）を前記測定セル（２，１０２，２０２）に印加すること、
前記処理ユニット（４，１０４）において、前記測定セル（２，１０２，２０２）から電圧（Ｖ）を測定すること、および、
前記測定セル（２，１０２，２０２）の前記電圧（Ｖ）から、前記溶液（１）の抵抗（Ｒ）および／または電気伝導率（Ｇ）を計算することによって、前記溶液（１）の電気伝導率（Ｇ）を測定する方法であって、
電流源（５）によって供給され、かつ、前記少なくとも１つの測定セル（２，１０２，２０２）に印加される前記交流電流（ｉ）が、実質的に矩形形状であること、および、前記接続ケーブル（３）の容量性作用が、方程式に含まれること、および、前記溶液（１）の抵抗（Ｒ）および／または電気伝導率（Ｇ）が、計算ユニット（７）によって前記方程式を解くことによって確定されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記測定セル（２，１０２，２０２）は、少なくとも２つの電極を備え、一方の電極は、コモン電位、特に、接地電位に接続されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記接続ケーブル（３）の容量性作用および／または前記溶液（１）の分極作用が方程式に含まれること、および、前記溶液（１）の抵抗（Ｒ）が前記方程式を解くことによって確定されることを特徴とする請求項２または３に記載の方法。
【請求項４】
前記処理ユニット（４，１０４）は、前記交流電流（ｉ）の発生、および／または、整流プロセスに対する前記交流電流（ｉ）の同期化、および／または、前記交流電流（ｉ）に対する整流プロセスの同期化を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
第１周波数（ｆＨ）の交流電流（ｉ）を用いた第１測定および第２周波数（ｆＬ）の交流電流（ｉ）を用いた第２測定が実施されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記２つの周波数は異なること、および、前記高い周波数（ｆＨ）と前記低い周波数（ｆＬ）との比（ｎ）、すなわち、ｎ＝ｆＨ／ｆＬは１．２０〜４であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記測定セル（２，１０２，２０２）の前記電圧（Ｖ）は、好ましくは前記交流電流（ｉ）に同期化される整流プロセスによって、また、特にローパスフィルタを用いて平均することによる平均化プロセスによって処理されて、平均電圧（ＶＨ，ＶＬ）が提供されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記溶液（１）のインピーダンス（ＲＨ，ＲＬ）は、前記平均電圧（ＶＨ，ＶＬ）を前記対応する交流電流（ｉ）の振幅（ＩＨ，ＩＬ）で割ることによって計算されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記溶液（１）の前記抵抗（Ｒ）は、前記第１測定の前記第１インピーダンス（ＲＨ）および前記第２測定の前記第２インピーダンス（ＲＬ）から計算されることを特徴とする請求項６および７に記載の方法。
【請求項１０】
前記溶液（１）の前記抵抗（Ｒ）は、式
Ｒ＝ＰｎｗＲＬ＋（１−Ｐｎｗ）ＲＨ
に従って計算され、式中、Ｐｎｗは、前記比（ｎ）および
【数１】
2010501872.tif 000079
として規定される相対差（ｗ）の関数であることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
参照値（ｗｒｅｆ）が規定され、前記相対差（ｗ）が前記参照値（ｗｒｅｆ）に近いか、または、前記参照値（ｗｒｅｆ）より小さい場合、関数Ｐｎｗが、Ｐｎｗ＝ｎ／（ｎ−１）によって与えられることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記測定セル（２，１０２，２０２）の前記電圧（Ｖ）は、少なくとも３つの異なる時点（ｔ１，ｔ２，ｔ３）で測定されて、少なくとも３つの電圧値（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３）が確定されること、および、前記抵抗（Ｒ）は、前記少なくとも３つの電圧値（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３）のそれぞれについて前記測定セル（２，１０２，２０２）の前記電圧（Ｖ）の時間依存関数によって与えられる少なくとも３つの方程式を同時に解くことによって計算されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記電圧値（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３）は、ある期間（Δｔ１，Δｔ２，Δｔ３）中に前記測定セル（２，１０２，２０２）の前記電圧（Ｖ）を測定し、かつ、前記測定値を前記対応する期間（Δｔ１，Δｔ２，Δｔ３）にわたって平均することによって確定されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記測定セル（２，１０２，２０２）の前記電圧（Ｖ）の前記時間依存関数は、式
【数２】
2010501872.tif 000080
によって与えられ、式中、
【数３】
2010501872.tif 000081
および
【数４】
2010501872.tif 000082
であり、ここで、Ｃｐは、前記測定セル（２，１０２，２０２）によって前記溶液（１）内で発生する前記分極作用の静電容量を表し、ＣＳは、前記ケーブル（３）の静電容量および／または前記処理ユニット（４，１０４）の静電容量および／または前記測定セル（２，１０２，２０２）の分布静電容量の和を表し、ＴＨは、前記交流電流（ｉ）の半周期の期間を表すことを特徴とする請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
中間値
【数５】
2010501872.tif 000083
または、適用可能である場合、
【数６】
2010501872.tif 000084
が計算され、また、前記溶液（１）の抵抗（Ｒ）は、式
【数７】
2010501872.tif 000085
または、適用可能である場合、
【数８】
2010501872.tif 000086
に従って計算されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
少なくとも１つの測定セル（２，１０２，２０２）であって、溶液（１）に接触し、かつ、接続ケーブル（３）を介して処理ユニット（４，１０４）に接続され、前記測定セル（２，１０２，２０２）の前記電圧（Ｖ）を測定するのに適し、かつ、前記測定セル（２，１０２，２０２）の前記電圧（Ｖ）から、前記溶液（１）の抵抗（Ｒ）および／または対応する電気伝導率（Ｇ）を確定するのに適する、少なくとも１つの測定セル（２，１０２，２０２）を用いて前記溶液（１）の電気伝導率を測定するデバイスであって、実質的に矩形形状の交流電流（ｉ）を供給する電流源（５）、および、前記接続ケーブル（３）の容量性作用を含む前記方程式を解くことによって、前記測定セル（２，１０２，２０２）の前記電圧（Ｖ）から、前記溶液（１）の抵抗（Ｒ）および／または電気伝導率（Ｇ）を計算する計算ユニット（７）を備えることを特徴とする測定デバイス。
【請求項１７】
前記電流源（５）は、定電流源（Ｉ）および前記定電流の向きを反転させる交互デバイスを備えることを特徴とする請求項１６に記載の測定デバイス。
【請求項１８】
前記処理ユニット（４，１０４）は、前記計算ユニット（７）に接続される同期整流器（６）を備えること、および、前記少なくとも１つの測定セル（２，１０２，２０２）は、適切である場合増幅器（１０６）を介して、前記同期整流器（６）の入力に接続されることを特徴とする請求項１６または１７に記載の測定デバイス。
【請求項１９】
前記計算ユニット（７，４０７）は、前記計算ユニット（７）の入力信号をフィルタリングする、かつ／または、平均するローパスフィルタを備えることを特徴とする請求項１６から１８のいずれか一項に記載の測定デバイス。
【請求項２０】
前記計算ユニット（７，４０７）は、好ましくは高速で、特に、前記交流電流（ｉ）の半周期の期間の何分の１かの間で、前記測定値を応答電極電圧（Ｖ）に変換するのに適したアナログ−デジタル変換器を備えることを特徴とする請求項１６から１９のいずれか一項に記載の測定デバイス。
【請求項２１】
前記オペレーションユニット（７，４０７）は、前記少なくとも３つの電圧値（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３）のそれぞれについて前記測定セル（２，１０２，２０２）の前記電圧（Ｖ）の依存関数によって与えられる少なくとも３つの方程式を同時に解くことによって、前記抵抗（Ｒ）を計算するのに適した計算ユニット（７）を備えることを特徴とする請求項１６から２０のいずれか一項に記載の測定デバイス。
【請求項２２】
前記測定セル（２，１０２，２０２）内で、前記電極は、２ワイヤ接続または４ワイヤ接続を好ましくは含む、単一電極構成か、４極電極構成か、かつ／または、２極電極構成で配置されることを特徴とする請求項１６から２１のいずれか一項に記載の測定デバイス。
【国際調査報告】
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