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技術 低伝導性および非伝導性流体の物理量を測定するための方法および測定方式

出願人 アッヘンバッハブッシュヒュッテンゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツング
発明者 ウルリッヒクイペルスアクセルバルテンアルントコールラオシュ
出願日 1997年7月16日 (23年5ヶ月経過) 出願番号 1997-191420
公開日 1998年5月22日 (22年7ヶ月経過) 公開番号 1998-132774
状態 特許登録済
技術分野 特有な方法による材料の調査、分析 電気的手段による材料の調査、分析
主要キーワード 出口スリーブ モノフロップ 測定電子装置 導電性区域 外側導線 導電性センサー 交互極性 ロール支持台
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図面 (13)

課題

伝導性および非伝導性流体に関して、伝導性添加剤を調整しながら導入することにより、導電性、伝導性の経時変化フィルター前後の伝導性の示差誘電率、透過性等をオンライン測定するための特定の方法およびその方法に従って作動する測定方式を開発すること。

解決手段

基礎センサー4に、サイクル化された定電圧の状態にある、周波数が伝導性の値に依存する試験信号が送られる。基礎センサー4の出力電圧は、インテグレータ18により積分され、インテグレータの出力信号は、シュミットトリガー19に送られ、その出力信号が再び試験信号として基礎センサー4に送られる。試験信号が変化する度に積算はゼロに設定される。伝導性を測定するための測定方式に関する作動原理は、中核において、逆転インテグレータ18および非反転シュミット−トリガーを有する不安定な傾斜段階からなり、インテグレータは、モノフロップ20により制御されるスイッチ21により、測定電圧極性交換の間に停止され、初期条件ゼロに設定される。

概要

背景

圧延設備の主要容器圧延油機構ならびにロール支持台区域では、時おり静電気の放電により爆発および火災が起こることがある。

油の導電性がある最小値を下回り、静電荷平衡が最早保証されなくなると、ロール支持台およびすべての関連部品接地されているにもかかわらず、摩擦効果のために静電荷が圧延油中蓄積する。

圧延工場における静電気放電の危険性およびそれに関連する火災の危険性を防止するために、圧延油の導電性を常に検査する必要がある。ある特定の値を下回った時、必要に応じて導電性付与添加剤を油に混合することができる。

様々な方法により流体の導電性を測定できる装置が市販されている。油または燃料の様な非伝導性または低伝導性流体用の従来の伝導性測定装置は、流動している媒体中での測定(オンライン運転)には適していない。公知の方式では、測定装置が信頼性のある値を表示するには、測定すべき流体を何分間も静止状態に置く必要がある。測定試料を連続的に取り出すには時間と手間がかかり、それに応じてコストがかかる。オフライン測定装置のもう一つの欠点は、伝導性は短時間の間に多くの影響により変化し得るので、導電性測定値の信頼性が非常に限られることである。危険領域にある値が測定された場合、生産を支障無く確実に行なえる様に、例えば圧延油中に添加剤を加えることにより、この値を再び下げようと努める。試料採取および測定時点の間には、測定装置製造者が規定する油の静止時間に応じて、重要な時間間隔があるので、場合によっては、静電気放電の危険性を除去するにはすでに遅すぎることがある。

このことは、圧延された材料の砕片を圧延油から濾別し、ケイソウ土の様な濾過材の細孔および毛細管を経由して油の流れを分割するために、電荷分離または摩擦電気により大量の電荷が発生する濾過過程に特に当てはまる

低伝導性および非伝導性流体の導電性を測定するための市販されている測定装置の重大な欠点は、それらの測定装置に使用されているセンサー不可避寄生容量が、分極容量と同じく、測定を大きく狂わせることである。

流体の汚染を測定するために、濁りを測定して流体の汚染程度を測定する光学測定装置が市販されている。しかしこれまでに、流体中に含まれる汚れ粒子幾何学的寸法には光の波長よりも小さいものもあり、これらの微小汚染物粒子は、光の屈折基く濁り測定によっては把握できないので、濁りは、油の様な多くの流体の汚染程度を測定するための尺度にはなり得ないことが分かっている。

油、燃料、等の非伝導性および低伝導性流体の導電性および汚染程度を測定するための市販されている装置の機能に欠点があるために、圧延油の様な流体の導電性を強化する薬剤を予防のために添加することになり、油を濾過する場合には、ケイソウ土やポドゾルの様な濾過材の交換が早過ぎたり、消耗してからになったりする。伝導性を高めるための公知の、伝導性付与添加剤とも呼ばれる薬剤には、生態学的および健康上の疑問点があるので、これらの薬剤を大量に、予防のために混合することは、環境汚染を増大し、処理技術上の問題点を引き起こす。濾過材の大量使用により生じる高い濾液品質および伝導性添加剤とフィルター助剤のの反応により、油および油製品の伝導性が大きく低下することがあり、伝導性の低下により、電荷が高くなり、機械および設備の不意の爆発や火災を引き起こすことがある。

概要

低伝導性および非伝導性流体に関して、伝導性添加剤を調整しながら導入することにより、導電性、伝導性の経時変化フィルター前後の伝導性の示差誘電率、透過性等をオンライン測定するための特定の方法およびその方法に従って作動する測定方式を開発すること。

基礎センサー4に、サイクル化された定電圧の状態にある、周波数が伝導性の値に依存する試験信号が送られる。基礎センサー4の出力電圧は、インテグレータ18により積分され、インテグレータの出力信号は、シュミットトリガー19に送られ、その出力信号が再び試験信号として基礎センサー4に送られる。試験信号が変化する度に積算はゼロに設定される。伝導性を測定するための測定方式に関する作動原理は、中核において、逆転インテグレータ18および非反転シュミット−トリガーを有する不安定な傾斜段階からなり、インテグレータは、モノフロップ20により制御されるスイッチ21により、測定電圧極性交換の間に停止され、初期条件ゼロに設定される。

目的

本発明の課題は、圧延油、潤滑油油圧油ブレーキ流体および燃料の様な低伝導性および非伝導性流体に関して、伝導性添加剤を調整しながら導入することにより、静電気の充電および放電を阻止する最小伝導性を制御するために導電性をオンライン測定し、微小汚染物および汚染程度を測定するために伝導性の経時変化をオンライン測定し、濾過工程の機能および品質を試験するために、および場合により調整されたフィルター助剤の補給により濾過工程を制御するために、フィルター前後の伝導性の示差を測定し、油添加剤または水の様な極性成分を検出するための誘電率をオンライン測定し、ならびに鉄粒子ないし強磁性摩耗粒子の濃度を測定するために透過性をオンライン測定するための特定の方法およびその方法にしたがって作動する測定方式を開発することである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

少なくとも2個の導電性電極の間にある、圧延油潤滑油油圧油ブレーキ液および燃料の様な低伝導性および非伝導性流体物理量を測定する方法であって、伝導性添加剤を調整しながら導入することにより、流体、特に圧延油の静電気の充電および放電を阻止する最小伝導性を制御するために導電性κを測定すること、および/または微小汚染物および特に導電性金属摩耗粒子による汚染程度を測定するために伝導性の経時変化を測定すること、および/または濾過工程の機能および品質試験するために、および場合により調整されたフィルター助剤補給により濾過工程を制御するために、フィルター前後の伝導性の示差を測定すること、および/または油添加剤または水の様な極性成分を検出するために誘電率εr を測定すること、および/または鉄粒子ないし強磁性摩耗粒子の濃度を測定するために透過性μを測定すること、およびその際、各種物理量の測定を、共通の基礎センサーを使用してオンライン測定として行なうことを特徴とする方法。

請求項2

静電気放電を避ける目的で、静電気充電の危険性の程度を確認するために伝導性の絶対値を測定することを特徴とする請求項1の方法。

請求項3

請求項1または2の方法により流体の導電性κをオンライン測定するための測定方式であって、サイクル化された定電圧またはサイクル化された直流の形態にある、周波数が導電性の値κに依存する試験信号が基礎センサー(4)に送られ、生じた出力電流または出力電圧が積算され、インテグレータ(18)の出力信号がシュミットトリガー(19)に送られ、シュミット−トリガーの出力信号が再び試験信号として基礎センサー(4)に送られ、試験信号(側面)が変化する度に積算がゼロに設定されることを特徴とする測定方式。

請求項4

請求項1または2の方法により流体の誘電率εr をオンライン測定するための測定方式であって、サイクル化された直流の形態にある、周波数が誘電率εr に比例する試験信号が基礎センサーに送られ、その様に実現されたインテグレータから生じる出力電圧がシュミット−トリガーに送られ、シュミット−トリガーの出力信号が一つの電流に変換され、試験信号として再び基礎センサーに送られることを特徴とする測定方式。

請求項5

請求項1または2の方法により流体の透過性μをオンライン測定するための測定方式であって、サイクル化された定電圧の形態の、周波数が透過性μの値に依存する試験信号が基礎センサーに送られ、生じた電流が基礎センサーにより、一つの電圧に変換され、その様に形成されたインテグレータの出力電圧がシュミット−トリガーに送られ、シュミット−トリガーの出力電圧が試験信号として再び基礎センサーに送られることを特徴とする測定方式。

請求項6

センサー電子装置を使用することにより自己校正を自動的に行ない、その際、精密抵抗、精密コンデンサーおよび/または精密インダクタンスが短時間で基礎センサーの代わりに電子装置に接続されることを特徴とする請求項3〜5のいずれかの測定方式。

請求項7

基礎センサー(4)が、導電性管状部分(9a)として形成された外側電極(9)を備え、導電性管状部分(9a)の中に、導電性の、周囲を流体が流れる少なくとも1個の内側電極(10)が配置され、前記内側電極(10)が、少なくとも2個の互いに絶縁された、有効電極(10a)および遮蔽電極(10b、10c)の形態の導電性部分からなり、接続導線を通すために少なくとも部分的に中空に形成されており、その際、内側電極(10)の測定部分(10a)は、内側電極(10)の取付け具(12)と機械的に接触せず、内側電極(10)の他の導電性区域(10b、10c)には、等しいが、電気的に独立した電圧が測定区域(10a)と同様に接続され、その際、他の区域(10b、10c)は適当な電界分布の形成を行ない、取付け具の機能を受け継いでいることを特徴とする請求項3〜5のいずれかの測定方式。

請求項8

内側電極(10)の回転により流体の粘度測定を行なうことを特徴とする請求項7の測定方式。

請求項9

センサー機構が、並列して配置された、または同心円状に配置された電極を有する平ら電極配置として形成され、有効電極に加えて、他の電極が電界遮蔽および形成を行なうことを特徴とする請求項7の測定方式。

技術分野

0001

本発明は、圧延油潤滑油油圧油ブレーキ液および燃料の様な低伝導性および非伝導性流体物理量を測定するための、流体が少なくとも2個の導電性電極の間にあるか、またはその作用する場の中にある方法および方式に関する。

背景技術

0002

圧延設備の主要容器の圧延油機構ならびにロール支持台区域では、時おり静電気の放電により爆発および火災が起こることがある。

0003

油の導電性がある最小値を下回り、静電荷平衡が最早保証されなくなると、ロール支持台およびすべての関連部品接地されているにもかかわらず、摩擦効果のために静電荷が圧延油中蓄積する。

0004

圧延工場における静電気放電の危険性およびそれに関連する火災の危険性を防止するために、圧延油の導電性を常に検査する必要がある。ある特定の値を下回った時、必要に応じて導電性付与添加剤を油に混合することができる。

0005

様々な方法により流体の導電性を測定できる装置が市販されている。油または燃料の様な非伝導性または低伝導性流体用の従来の伝導性測定装置は、流動している媒体中での測定(オンライン運転)には適していない。公知の方式では、測定装置が信頼性のある値を表示するには、測定すべき流体を何分間も静止状態に置く必要がある。測定試料を連続的に取り出すには時間と手間がかかり、それに応じてコストがかかる。オフライン測定装置のもう一つの欠点は、伝導性は短時間の間に多くの影響により変化し得るので、導電性測定値の信頼性が非常に限られることである。危険領域にある値が測定された場合、生産を支障無く確実に行なえる様に、例えば圧延油中に添加剤を加えることにより、この値を再び下げようと努める。試料採取および測定時点の間には、測定装置製造者が規定する油の静止時間に応じて、重要な時間間隔があるので、場合によっては、静電気放電の危険性を除去するにはすでに遅すぎることがある。

0006

このことは、圧延された材料の砕片を圧延油から濾別し、ケイソウ土の様な濾過材の細孔および毛細管を経由して油の流れを分割するために、電荷分離または摩擦電気により大量の電荷が発生する濾過過程に特に当てはまる

0007

低伝導性および非伝導性流体の導電性を測定するための市販されている測定装置の重大な欠点は、それらの測定装置に使用されているセンサー不可避寄生容量が、分極容量と同じく、測定を大きく狂わせることである。

0008

流体の汚染を測定するために、濁りを測定して流体の汚染程度を測定する光学測定装置が市販されている。しかしこれまでに、流体中に含まれる汚れ粒子幾何学的寸法には光の波長よりも小さいものもあり、これらの微小汚染物粒子は、光の屈折基く濁り測定によっては把握できないので、濁りは、油の様な多くの流体の汚染程度を測定するための尺度にはなり得ないことが分かっている。

0009

油、燃料、等の非伝導性および低伝導性流体の導電性および汚染程度を測定するための市販されている装置の機能に欠点があるために、圧延油の様な流体の導電性を強化する薬剤を予防のために添加することになり、油を濾過する場合には、ケイソウ土やポドゾルの様な濾過材の交換が早過ぎたり、消耗してからになったりする。伝導性を高めるための公知の、伝導性付与添加剤とも呼ばれる薬剤には、生態学的および健康上の疑問点があるので、これらの薬剤を大量に、予防のために混合することは、環境汚染を増大し、処理技術上の問題点を引き起こす。濾過材の大量使用により生じる高い濾液品質および伝導性添加剤とフィルター助剤のの反応により、油および油製品の伝導性が大きく低下することがあり、伝導性の低下により、電荷が高くなり、機械および設備の不意の爆発や火災を引き起こすことがある。

発明が解決しようとする課題

0010

本発明の課題は、圧延油、潤滑油、油圧油、ブレーキ流体および燃料の様な低伝導性および非伝導性流体に関して、伝導性添加剤を調整しながら導入することにより、静電気の充電および放電を阻止する最小伝導性を制御するために導電性をオンライン測定し、微小汚染物および汚染程度を測定するために伝導性の経時変化をオンライン測定し、濾過工程の機能および品質を試験するために、および場合により調整されたフィルター助剤の補給により濾過工程を制御するために、フィルター前後の伝導性の示差を測定し、油添加剤または水の様な極性成分を検出するための誘電率をオンライン測定し、ならびに鉄粒子ないし強磁性摩耗粒子の濃度を測定するために透過性をオンライン測定するための特定の方法およびその方法にしたがって作動する測定方式を開発することである。

課題を解決するための手段

0011

これらの課題は、請求項1の測定方法ならびに請求項3、4および5の各種測定方式により解決される。

0012

圧延油の様な低伝導性および非伝導性流体の様々な物理量を測定するための本発明の測定方式、ならびにこれらの測定方式の、先行技術に対する優位性を以下に添付の図面を参照しながら説明する。

0013

図1図式的に示す、冷間圧延設備2の圧延工程用の潤滑油および冷却油を含む圧延油循環回路は、圧延油の導電性、主としてロールおよびロール材摩耗ならびに添加剤により引き起こされる油汚れの程度、ならびに循環回路中に配置された油フィルター3の濾過工程の品質をオンライン測定するための測定機構を備えている。

0014

この測定機構は、2個の同じ基礎センサー4、5を含む。基礎センサー4は、圧延油の循環方向aで見て、圧延油循環回路1の主要導管6の、油フィルター3の前にあるバイパス導管6aの中に組み込まれ、基礎センサー5は、油フィルター3の後にあるバイパス導管6bの中に組み込まれている。

0015

油フィルター3の後のバイパス導管6bの中に組み込まれた基礎センサー5により、静電気放電を避ける目的で、静電気充電の程度を突き止めるために圧延油の導電性の絶対値が連続的に測定される。基礎センサー5の測定信号制御装置7に送られるが、その制御装置は、伝導性添加剤を圧延油の循環回路1中に導入するための装置8を制御する。伝導性添加剤の供給により、圧延油の必要とされる最小伝導性50pS/mに調整される。

0016

油フィルター3の後にある基礎センサー5により測定された、場合により油温度に関連させなければならない、圧延油の導電性の絶対値は、さらに油の汚れ程度に関する基準であり、したがって、使用済みで、濾過工程では最早浄化できない圧延油を蒸留ないし精留工程により精製する時点を決定する上で非常に重要である。

0017

油フィルター3の前にある基礎センサー4により測定された圧延油の導電性の値、および油フィルター3の後にある基礎センサー5により測定された導電性の値から得られる示差値により、濾過工程の品質が評価され、必要なフィルターの清掃ないし濾過材の交換を行なう時点が確認され、フィルター助剤の補給が調整される。

0018

圧延油の様な低伝導性および非伝導性流体の導電性κ誘電率εr 、透過性μおよび粘度ηを測定するために使用できる図2に示す基礎センサー4は、油循環回路中にある空気が基礎センサー中に次第に集まり測定結果を誤らせるのを避けるために、圧延油循環回路1の主要導管6のバイパス導管6aの中に垂直位置に取り付ける。基礎センサー4は、導電性の金属製管状部分9aとして形成された外側電極9を備え、その中に、導電性の、周囲を流体が流れる、好ましくは流線形構築された内側電極10が配置されている。円筒形の内側電極10は、中央の有効電極10aならびに前方および後方遮蔽電極10b、10cに分割されている。内側電極10の有効電極10aは、絶縁11により両遮蔽電極10bおよび10cから分離されている。内側電極10は、2個のセパレータ12により基礎センサー4の中に保持され、その際、セパレータ12は外側電極9と両遮蔽電極10bおよび10cの間に組み込まれている。この配置により、導電性汚染粒子がセパレータ12に堆積した時に測定結果を誤らせる不均質周縁場が避けられる。内側電極10は、測定電子装置13用の接続導線を通すために部分的に中空体として形成されている。

0019

基礎センサー4の外側電極9中に組み込まれた温度センサー14は、圧延油の温度測定を行なう。

0020

圧延油の粘度を測定するために、基礎センサー4の内側電極10は、回転駆動装置を備えることができ、その駆動装置エネルギー消費または回転速度が圧延油の粘度に関する測定量を表示する。

0021

管状外側電極9は、それぞれ基礎センサー4を圧延油循環回路1の主要導管6のバイパス導管6a中に組み込むための管接続部17を備えた入りスリーブおよび出口スリーブ15、16を備えている。

0022

圧延油の導電性κを測定するには、基礎センサー4の外側電極9と内側電極10の間にある油のオーム抵抗Rx を下記の測定方式で測定する。

0023

図3のセンサー全体の等価回路図は、目標とする抵抗Rx が、寄生抵抗およびコンデンサーネットワークの構成要素であることを示している。

0024

Rx目標とする抵抗
Cxセンサーのキャパシタンス
Rp分極抵抗
Cp分極キャパシタンス
Cd二重層キャパシタンス
Ckケーブルキャパシタンス
Rk ケーブル−および接触抵抗
この等価回路図は、センサーを適当に配置し、適当なセンサー信号を使用することにより、非常に簡単になる。内側電極ないし外側電極への接続を分離し、内側電極の接続を同軸ケーブル経由して行ない、同軸ケーブルの外側導線を適切に接続すれば、Ck およびRk は無視することができる。

0025

導電性は、定電圧をかけると減少する。このことは、Cp 、Cd およびRp の形成に帰せられる。交互極性の測定信号を使用する場合、これらの成分も等価回路図で無視される。これによって、図4に示す基礎センサーの最終的な等価回路図が得られる。

0026

均質な流れの場に関する基本公式を使用し、上記のセンサー構造で、図5に断面で示す、外側電極9および内側電極10を単層円筒コンデンサーの形態で同軸配置したセンサー4の抵抗Rx ないし比導電性κは次の様に計算することができる。

0027

ID=000003HE=010 WI=095 LX=0575 LY=2050
ここで、ra は外側電極の内側半径を、ri は内側電極の半径を、lは電極の活性長さを意味する。

0028

図6は、圧延油の様な低伝導性および非伝導性流体の比導電性κ、誘電率εr、強磁性透過性μ、粘度η、および温度υを測定するための、上記の基礎センサーを備えた新規な測定方式のブロック回路図である。

0029

以下に、目標とする抵抗Rx および寄生センサーキャパシタンスCxを測定するための付属電子装置を備えた本発明の測定方式を説明する。抵抗Rx およびセンサーキャパシタンスCx が既知であれば、比導電性κならびに誘電率εr を計算することができる。これらの量はどちらも温度に依存するので、温度測定が必要であるが、これは詳しくは説明しない。

0030

抵抗Rx および寄生センサーキャパシタンスCxを測定するには、積算的な測定方式を使用する。この測定方式は、高度の妨害抑制を特徴とし、積分により得られる測定量を、非常に正確に測定できる周波数に容易に変換することができる、という利点を提供する。周波数の別の有利な特性は、測定信号を妨害無しに長距離伝送でき、簡単にデジタル化できることである。このことは、図6の測定方式のブロック回路図から分かる様に、測定すべき量Rx およびCx がマイクロプロセッサーで把握されるので、非常に重要である。この測定方式では電圧供給分離配置しているが、これは、それによって引き起こされる測定電子装置への妨害を排除するためである。

0031

導電性センサーの等価回路図は、抵抗Rx およびキャパシタンスCxの平行接続縮小される。しかし、導電性の測定には、抵抗Rx だけが重要である、すなわち寄生センサーキャパシタンスCx は測定結果に入り込むべきではない。キャパシタンスを除外する一つの方法は、定電圧で測定することである。充電されたコンデンサーに関しては、
ID=000004HE=010 WI=111 LX=0495 LY=0500
が成り立つ。

0032

ここで図7による測定方式は、センサーキャパシタンスCxを補償するが、同時に他の妨害量も有効になる。とりわけ、生じる分極により、定電圧測定による抵抗測定が不可能になる。作動増幅器の相殺量も測定結果をさらに誤らせる。これを阻止するために、交流電圧で作業することが不可欠である。しかし、純粋な正弦電圧はセンサーキャパシタンスの無効電流を補償しないので、これが一緒に測定される。本発明の方法は、双極サイクル化した定電圧で作動するが、センサーに作用する電圧が一定である時間部分でのみ測定される。

0033

図8は、記入した測定間隔を有する、双極性のサイクル化した定電圧の推移を示す。

0034

図9に示す簡略化したブロック回路図に示す、圧延油の様な低伝導性または非伝導性流体の比導電性を測定するための測定方式では、基礎センサー4に、サイクル化された定電圧の形態にある、周波数が導電性の値Kに依存する試験信号が送られる。基礎センサー4の出力電圧は、インテグレータ18により積算され、インテグレータ18の出力信号はシュミットトリガー19に送られ、その出力信号が再び試験信号として基礎センサー4に送られる。試験信号が変化する度に積算はゼロに設定される。

0035

伝導性を測定するための測定方式に関する作動原理は、中核において、逆転インテグレータ18および非反転シュミット−トリガー19を有する不安定な傾斜段階からなり、その際モノフロップ20により制御されるスイッチ21がインテグレータ18を、測定電圧極性交換の間に停止させ、初期条件ゼロに設定する。 この測定方式で使用する、作動増幅器および積分コンデンサーCn を有するインテグレータは、測定の正確さにとって不可欠である。測定すべき抵抗Rx は、流体の伝導性が非常に小さい場合には、テラオーム領域までの値を受け入れるので、使用する作動増幅器は高い入力抵抗を有するべきである。相殺量は本発明の測定方法により排除される。

0036

図10は、独自の回路を有する活性インテグレータを示す。Rx およびCxの平行接続からなるセンサーが入力インピーダンスを形成する。帰還には、積分コンデンサーCn およびそれと平行なモノフロップにより制御されるアナログスイッチS1 がある。

0037

サイクル化された定電圧U1 の+/−が逆転すると、スイッチS1 が閉じる。次いで、インテグレータは直接負帰還になるので、出力電圧U2 はこの時点でゼロボルトとに飛び、積分コンデンサーCn はスイッチS1 を経由して放電する。寄生センサーキャパシタンスCxはU1 の極性交換の間に単に再充電される。

0038

測定電圧が再び一定値に到達すると、S1 が開き、積分工程が始まる。この時、Cxはすでに充電されており、したがって対応する等式(2)ic =0であるので、目標とする抵抗Rx を経由して流れる試験電流iRxが積分される。

0039

電子装置の出力周波数は、
ID=000005HE=010 WI=111 LX=0495 LY=1950
である。

0040

周波数は、等式(3)により、κと直線関係にある。他の量は一定である。これらの量は、センサーの幾何学的寸法ならびに、詳細には説明していないシュミット−トリガーの接続閾を決定する抵抗関係R3 /R2 に基づいている。

0041

図10によるインテグレータの計算は、極性交換Umessの間に積分コンデンサーの短絡により、寄生センサーキャパシタンスを排除し得ることを示している。このためには、スイッチS1 を一定長さtkurzの制御インパルスで制御しなければならない。

0042

図9で説明した、圧延油の様な低伝導性および非伝導性流体の比導電性を測定するための測定方式と同様に、その様な流体の誘電率εr をオンライン測定するための測定方式では、周波数が誘電率εr に比例するサイクル化された直流を基礎センサーに送る。この様にして実現されたインテグレータから生じる出力電圧は、シュミット−トリガーに接続され、その出力信号が一つの電流に変換され、試験信号として再び基礎センサーに送られる。

0043

図12は、流体の伝導性および誘電率を測定するための測定方式のブロック回路図を示す。

0044

流体の伝導性および誘電率を測定するための上記の測定方式と同様に、低伝導性および非伝導性流体の透過性μをオンライン測定するための測定方式では、サイクル化された定電圧の形態の、周波数が透過性μの値に依存する試験信号を基礎センサーに送る。生じた電流は、基礎センサーにより一つの電圧に変換され、この様にして実現された、オーム抵抗を経由して帰還された作動増幅器の逆転入力分岐中に接続されたセンサーインダクタンスを有するインテグレータの出力電圧は、シュミット−トリガーに接続され、その出力電圧が試験信号として再び基礎センサーに送られる。

0045

誘電率の測定により、例えば変圧器油、ブレーキ液、および航空機用ガソリン含水量を突き止めることができる。ブレーキ液は水を吸収し、その水がブレーキ液中で蒸気泡を形成し、自動車ブレーキ装置の機能に悪影響を及ぼすことがある。温度が−40℃まで低下した航空機では、ブレーキ液中に含まれる水が結晶を形成し、ブレーキ装置の配管およびバルブを詰まらせ、それによってブレーキ能力が低下し、飛行機着陸時に事故の危険性が生じることがある。航空機用ガソリン中の水は、例えば氷結または蒸気泡形成により、航空機エンジンの性能を低下させることがある。そのため、飛行機の給油時に航空機用ガソリンの誘電率を測定し、航空機のブレーキ装置のブレーキ液の誘電率を常に測定し、航空機用ガソリンないしブレーキ液の含水量を確認することは、安全技術上、非常に重要なことである。

0046

例えば電動機、伝動装置および発電所タービンの潤滑油の透過性を常に測定することにより、油中に含まれる、例えばタービン軸受から生じる強磁性砕片を確認することができるので、軸受損傷の可能性を早期に発見することができ、軸受を早期に交換することにより、長期間にわたる発電所の操業停止を引き起こすタービンの損傷を回避することができる。

0047

上記の説明から、圧延油、潤滑油、ブレーキ液および航空機用ガソリンの様な低伝導性および非伝導性流体の伝導性、誘電率および透過性を測定するための本発明の測定方法および対応する測定方式が、将来における多くの技術的応用分野において非常に重要になることが分かる。

図面の簡単な説明

0048

図1圧延油の伝導性を測定するための測定機構を備えた圧延油循環回路を図式的に示す図
図2基礎センサーの縦断面図
図3Oehme, F.: Chemische Sensoren, Vieweg 1991から譲受された、図2の基礎センサーの等価回路図
図4基礎センサーの簡略化した等価回路図
図5図2による基礎センサーの断面図
図6低伝導性および非伝導性流体の様々な物理量を測定するための、図2から5に示す基礎センサーを備えた測定機構のブロック回路図
図7流体のオーム抵抗を測定するための、定電圧で作動する基礎センサーを備えた回路図
図8流体オーム抵抗測定用基礎センサー作動させるための、サイクル化した2極定電圧の推移のグラフ
図9流体の導電性を測定するための測定機構のブロック回路図
図10図9による測定機構で使用する、センサーおよびアナログ回路を備えたインテグレーターの回路図
図11インテグレーターのサイクル化された入力電圧および出力電圧のグラフ
図12流体の導電性および誘電率を測定するための測定機構のブロック回路図

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0049

4基礎センサー
9外側電極
9a導電性管状部分
10内側電極
10a 有効電極
10b、10c遮蔽電極
12スペーサ
18インテグレータ
19 シュミット−トリガー

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