JP2012008122A - Elastic surface wave sensor, sensing system and pressure measuring method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、弾性表面波を利用して、測定対象の状態(圧力等)の変化を検出するために、少なくとも3種の弾性表面波素子を備えた弾性表面波センサと、弾性表面波センサからの信号に基づいて圧力を測定するセンシングシステムと、弾性表面波センサからの信号に基づいて圧力を測定する圧力測定方法に関する。 The present invention relates to a surface acoustic wave sensor including at least three types of surface acoustic wave elements and a surface acoustic wave sensor to detect a change in a state (pressure or the like) of a measurement target using surface acoustic waves. The present invention relates to a sensing system that measures pressure based on a signal of the above and a pressure measurement method that measures pressure based on a signal from a surface acoustic wave sensor.
従来より、弾性表面波(SAW)の特性を利用して、測定対象の圧力や温度等を検知する弾性表面波センサ(SAWデバイス)が開発されている。
この種の弾性表面波を利用した圧力・温度モニターとしては、下記特許文献1、2に記載の様に、圧力変動を検出する素子として、櫛歯電極(IDT:Inter Digital Transducer)や反射器(リフレクタ)からなる共振型SAW素子を利用し、このSAW素子の共振周波数の変動から圧力変動を検知する手法(共振周波数検知方式)が開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, surface acoustic wave sensors (SAW devices) that detect the pressure, temperature, and the like of a measurement object have been developed using the characteristics of surface acoustic waves (SAW).
As a pressure / temperature monitor using this type of surface acoustic wave, as described in Patent Documents 1 and 2 below, a comb electrode (IDT: Inter Digital Transducer) or a reflector (element) is used as an element for detecting pressure fluctuation. A method (resonance frequency detection method) is disclosed that uses a resonant SAW element made of a reflector and detects pressure fluctuations from fluctuations in the resonance frequency of the SAW elements.
これとは別に、近年では、圧力変動をSAW素子の反射信号の強度(例えば電圧レベル)の変動から検知する手法(電力検知方式)が検討されている。
また、弾性表面波センサを利用した圧力・温度モニターにおいて、温度影響を補償する手段として、下記特許文献3〜5に記載の様に、特性が同じ2個のSAW素子を用い、一方を圧力と温度の両影響を受ける素子、他方を温度の影響のみを受ける素子とし、これらの2素子の差動出力を圧力検知信号することで、温度影響を除去する方法が開示されている。
Apart from this, in recent years, a method (power detection method) for detecting pressure fluctuations from fluctuations in the intensity (for example, voltage level) of reflected signals of SAW elements has been studied.
Further, in a pressure / temperature monitor using a surface acoustic wave sensor, as means for compensating for the temperature effect, two SAW elements having the same characteristics are used as described in Patent Documents 3 to 5 below, and one of them is a pressure. A method is disclosed in which an element that is affected by both of the temperatures and an element that is affected only by the temperature are used, and the differential output of these two elements is subjected to a pressure detection signal to remove the temperature effect.
しかしながら、上述した従来技術の様に、両SAW素子の出力電圧値の差の変化から、目的とする測定対象の状態(例えば圧力)を検知する場合でも、好適に測定対象の状態を検知できないことがあった。 However, as in the above-described prior art, even when detecting the state (for example, pressure) of the target measurement object from the change in the difference between the output voltage values of both SAW elements, the state of the measurement object cannot be detected suitably. was there.
つまり、弾性表面波センサの特性(特にSAW素子の反射係数と周波数との関係)は温度によって影響を受け、温度によって同じ圧力でも異なった出力電圧値となるので、単にSAW素子の出力電圧値の差を取っただけでは、精度良く測定対象の状態を検出できないことがあった。 That is, the characteristics of the surface acoustic wave sensor (particularly the relationship between the reflection coefficient and the frequency of the SAW element) are affected by the temperature, and the output voltage value varies depending on the temperature even at the same pressure. There are cases where the state of the measurement object cannot be detected with high accuracy simply by taking the difference.
すなわち、温度と圧力の変化が同時に発生するような状況では、両SAW素子の特性自体が変化する状態となるので、単にSAW素子の出力電圧値の差を取っただけでは、精度良く測定対象の状態を検出できないという問題があった。 That is, in a situation where changes in temperature and pressure occur at the same time, the characteristics of both SAW elements themselves change. Therefore, simply taking the difference between the output voltage values of the SAW elements can accurately measure the object to be measured. There was a problem that the state could not be detected.
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、温度が変化した場合でも、例えば圧力等の目的とする測定対象の状態を精度良く検知することができる弾性表面波センサ、センシングシステム、及び圧力測定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and the purpose thereof is a surface acoustic wave sensor that can accurately detect the state of a target object to be measured, such as pressure, even when the temperature changes, It is an object to provide a sensing system and a pressure measurement method.
(1)本発明の弾性表面波センサは、第1態様として、外部からの影響によって素子を伝わる弾性表面波の特性が変化して素子の出力が変化する第1弾性表面波素子及び第2弾性表面波素子及び第3弾性表面波素子を備えた弾性表面波センサであって、前記第1弾性表面波素子及び前記第2弾性表面波素子は、温度変化に対し素子の出力が同じであるとともに、前記第3弾性表面波素子は、前記第1弾性表面波素子及び前記第2弾性表面波素子とは温度変化に対し素子の出力が異なり、且つ、前記第1弾性表面波素子は、前記温度以外の測定対象の状態の変化によって素子の出力が変化するように構成された素子であることを特徴とする。 (1) The surface acoustic wave sensor according to the present invention has, as a first aspect, a first surface acoustic wave element and a second elasticity in which the output of the element changes due to changes in the characteristics of the surface acoustic wave transmitted through the element due to external influences. A surface acoustic wave sensor including a surface acoustic wave element and a third surface acoustic wave element, wherein the first surface acoustic wave element and the second surface acoustic wave element have the same element output with respect to a temperature change. The third surface acoustic wave element is different from the first surface acoustic wave element and the second surface acoustic wave element in output of the element with respect to temperature change, and the first surface acoustic wave element has the temperature It is an element comprised so that the output of an element may change with the change of the state of measurement objects other than.
本発明では、第1弾性表面波素子及び第2弾性表面波素子は、温度変化に対し素子の出力(例えば電圧や電力)が同じであるが、第3弾性表面波素子は、第1弾性表面波素子及び第2弾性表面波素子とは温度変化に対し素子の出力(例えば電圧や電力)が異なる。また、第1弾性表面波素子は、例えば圧力等の温度以外の測定対象の状態の変化によって素子の出力(例えば電圧や電力)が変化するように構成された素子である。 In the present invention, the first surface acoustic wave element and the second surface acoustic wave element have the same element output (for example, voltage and power) with respect to temperature change, but the third surface acoustic wave element is the first surface acoustic wave element. The wave element and the second surface acoustic wave element differ in element output (for example, voltage and power) with respect to temperature change. The first surface acoustic wave element is an element configured such that the output (for example, voltage or power) of the element changes according to a change in the state of the measurement target other than temperature such as pressure.
従って、これらの各出力を用いて、例えば後述する請求項7〜16に記載の様に、温度の影響を排除して、測定対象の状態(例えば圧力)を精度良く検出することができる。
なお、前記各弾性表面波素子としては、圧電基板上に櫛歯電極、反射器等の電極を備えた素子が挙げられるが、各素子において、例えば反射器反射係数の周波数特性が異なる場合には、同じ温度変化であっても、温度変化によって各素子の出力(例えば電圧や電力)が異なる。
Therefore, using these outputs, for example, as described in claims 7 to 16 described later, the influence of temperature can be eliminated and the state (for example, pressure) of the measurement target can be accurately detected.
Examples of the surface acoustic wave elements include elements provided with electrodes such as comb electrodes and reflectors on a piezoelectric substrate. In each element, for example, when the frequency characteristics of the reflector reflection coefficient are different. Even with the same temperature change, the output (for example, voltage or power) of each element varies depending on the temperature change.
(2)本発明では、第2態様として、無線によって外部装置との信号の送受信が可能な構成とすることができる。
(3)本発明では、第3態様として、測定対象を圧力とすることができる。
(2) In the present invention, as a second aspect, a configuration is possible in which signals can be transmitted and received with an external device wirelessly.
(3) In this invention, a measurement object can be made into a pressure as a 3rd aspect.
(4)本発明では、第4態様として、押圧力印加部によって、第1弾性表面波素子に対して圧力に対応する押圧力を印加することができる。
(5)本発明では、第5態様として、第1弾性表面波素子と第2弾性表面波素子と第3弾性表面波素子とにおける信号の遅延時間が全て異なるように設定することができる。
(4) In the present invention, as a fourth aspect, a pressing force corresponding to the pressure can be applied to the first surface acoustic wave element by the pressing force application unit.
(5) In the present invention, as a fifth aspect, the delay times of signals in the first surface acoustic wave element, the second surface acoustic wave element, and the third surface acoustic wave element can be set to be all different.
これにより、弾性表面波センサから送信された各素子からの信号を受信した外部装置(送受信機)では、各素子からの信号を時間によって分離することが可能になる。
(6)本発明では、第6態様として、第1弾性表面波素子は、弾性表面波を発生させる電極と、電極にて発生した弾性表面波を反射させる反射器とを備え、この反射器は、外部からの押圧力が印加された場合に弾性変形する構成を有するとともに、反射器に対して押圧力を印加する押圧力印加部を備えた構成とすることができる。
Thereby, in the external device (transceiver) that has received the signal from each element transmitted from the surface acoustic wave sensor, the signal from each element can be separated by time.
(6) In the present invention, as a sixth aspect, the first surface acoustic wave element includes an electrode that generates a surface acoustic wave and a reflector that reflects the surface acoustic wave generated at the electrode. In addition to the configuration that elastically deforms when an external pressing force is applied, the configuration can include a pressing force application unit that applies the pressing force to the reflector.
これにより、第1弾性表面波素子の押圧力印加部によって反射器に対して応力を印加すると、反射器は弾性変形してたわむことにより、その反射係数が変化する。よって、反射係数の変化によって大きく変動する応答(例えば応答信号の電圧レベル)に基づいて、印加された応力を検出することができる。また、電極を、応力が印加された場合でも変形しないように固定することもできる。これにより、応力が印加された場合でも、電極自体は変形しないので(従って電極の反射係数は変化しないので)、反射器自体の反射係数の変化に基づく応答の変化を精度良く検出することができる。さらに、押圧力印加部を、応力に応じて変形する弾性部材を介して該応力を受けるように構成することで、応力の変化を好適に弾性表面波素子側に伝達することができる。 Thereby, when a stress is applied to the reflector by the pressing force application unit of the first surface acoustic wave element, the reflection coefficient of the reflector changes due to elastic deformation and deflection. Therefore, the applied stress can be detected based on a response (for example, the voltage level of the response signal) that varies greatly due to a change in the reflection coefficient. Further, the electrode can be fixed so as not to be deformed even when stress is applied. Thereby, even when stress is applied, the electrode itself is not deformed (therefore, the reflection coefficient of the electrode does not change), so that it is possible to accurately detect a change in response based on a change in the reflection coefficient of the reflector itself. . Furthermore, by configuring the pressing force application unit to receive the stress via an elastic member that deforms according to the stress, it is possible to suitably transmit the change in the stress to the surface acoustic wave element side.
(7)本発明のセンシングシステムは、第7態様として、前記請求項1〜6のいずれか1項に記載の弾性表面波センサを備えた圧力のセンシングシステムであって、前記第1弾性表面波素子に前記圧力に対応する押圧力が加わった場合に、前記第1弾性表面波素子の出力電圧と前記第2弾性表面波素子の出力電圧との電圧差を示す第1の演算値を求める第1演算手段と、前記第3弾性表面波素子の出力電圧と前記第2弾性表面波素子の出力電圧との電圧差を示す第2の演算値を求める第2演算手段と、前記第2の演算値に基づいて、温度による素子の基板変化量を求める第3演算手段と、前記第1の演算値と圧力による素子の基板変化量との関係を用い、前記温度による素子の基板変化量に基づいて、圧力及び温度による素子の基板変化量を求める際の基準となる温度補正量を求める第4演算手段と、前記温度補正量に前記第1の演算値を加算して、加算値を求める第5演算手段と、前記加算値に基づいて、圧力及び温度による素子の基板変化量を求める第6演算手段と、前記圧力及び温度による素子の基板変化量と前記温度による素子の基板変化量との差から、圧力による素子の基板変化量を求める第7演算手段と、前記圧力による素子の基板変化量に基づいて、前記圧力を算出する第8演算手段と、を備えたことを特徴とする。 (7) As a seventh aspect, the sensing system of the present invention is a pressure sensing system including the surface acoustic wave sensor according to any one of claims 1 to 6, wherein the first surface acoustic wave is provided. When a pressing force corresponding to the pressure is applied to the element, a first calculated value indicating a voltage difference between the output voltage of the first surface acoustic wave element and the output voltage of the second surface acoustic wave element is obtained. 1 calculation means, 2nd calculation means for obtaining a second calculation value indicating a voltage difference between the output voltage of the third surface acoustic wave element and the output voltage of the second surface acoustic wave element, and the second calculation Based on the value of the substrate change amount of the element due to the temperature, the third calculation means for obtaining the substrate change amount of the element due to the temperature, and the relationship between the first calculated value and the substrate change amount of the element due to the pressure. The amount of change in the substrate of the element due to pressure and temperature Based on the fourth calculation means for calculating a temperature correction amount serving as a reference for correction, a fifth calculation means for adding the first calculation value to the temperature correction amount to obtain an addition value, and the addition value A sixth calculating means for obtaining a change amount of the substrate of the element due to the pressure and temperature; and a difference between the change amount of the substrate of the element due to the pressure and temperature and the change amount of the substrate of the element due to the temperature. Seventh calculating means to be obtained, and eighth calculating means for calculating the pressure based on the substrate change amount of the element due to the pressure are provided.
次に、各素子の出力を用いて、圧力を求めることができる原理を、図1に基づいて説明する。
各弾性表面波素子においては、その弾性表面波を発生する部材(基板)は、温度によってその形状(寸法)が異なるとともに(以下その変化量を基板変化量と称する)、圧力が加わっても基板変化量が異なる。
Next, the principle by which the pressure can be obtained using the output of each element will be described with reference to FIG.
In each surface acoustic wave element, the member (substrate) that generates the surface acoustic wave has a shape (dimension) that varies depending on the temperature (hereinafter, the amount of change is referred to as a substrate change amount), and the substrate even when pressure is applied. The amount of change is different.
第7態様では、この様に、素子特性は、温度変化及び(印加による)圧力変化に応じて、共に基板変化量として表すことができるという知見に基づいており、この基板変化量を利用して、弾性表面波素子に加わった圧力(又は温度)を検出する。 In the seventh aspect, as described above, the element characteristics are based on the knowledge that both the change in the temperature and the change in the pressure (by application) can be expressed as the substrate change amount. The pressure (or temperature) applied to the surface acoustic wave element is detected.
即ち、図1の横軸(X軸)に示す様に、温度及び圧力の変化は、基板変化量として同一軸上にプロットすることができるので、以下に示す手順の様に、この基板変化量に基づいて、温度変化があった場合でも、印加された圧力の変化を検知することができる。 That is, as shown in the horizontal axis (X-axis) in FIG. 1, the change in temperature and pressure can be plotted on the same axis as the substrate change amount. Based on the above, even when there is a temperature change, a change in the applied pressure can be detected.
ここで、図1の横軸(X軸)は、温度又は圧力による基板変化量を示し、縦軸(Y軸)は、素子間の出力電圧の差(又は電力比)を示している。
また、同図の実線のグラフ(圧力マップ)は、温度を一定として、第1弾性表面波素子(SAW1)に印加する圧力を変化させた場合に、第1弾性表面波素子(SAW1)と第2弾性表面波素子(SAW2)との出力電圧の差(又は電力比:反射電力比)の変化を示すグラフである。
Here, the horizontal axis (X axis) in FIG. 1 represents the amount of change in the substrate due to temperature or pressure, and the vertical axis (Y axis) represents the difference (or power ratio) in output voltage between the elements.
Further, the solid line graph (pressure map) in the figure shows that the first surface acoustic wave element (SAW1) and the first surface acoustic wave element (SAW1) and the first surface acoustic wave element when the pressure applied to the first surface acoustic wave element (SAW1) is changed. It is a graph which shows the change of the difference (or power ratio: reflected power ratio) of the output voltage with 2 surface acoustic wave elements (SAW2).
同図の点線で示すグラフ(温度マップ)は、(圧力の印加なく)温度を変化させた場合に、第3弾性表面波素子(SAW3)と第2弾性表面波素子(SAW2)との出力電圧の差(又は電力比:反射電力比)の変化を示すグラフである。 The graph (temperature map) indicated by the dotted line in the figure shows the output voltages of the third surface acoustic wave element (SAW3) and the second surface acoustic wave element (SAW2) when the temperature is changed (without applying pressure). It is a graph which shows the change of the difference (or power ratio: reflected power ratio).
なお、前記マップではなく、演算式で規定してもよいが、以下ではマップで説明する。
なお、本第7態様では、第1弾性表面波素子は、圧力及び温度に反応する圧力+温度極であり、第2弾性表面波素子は、温度のみに反応し、後述の計算における圧力の基準となる圧力基準極及び温度の基準となる温度基準極であり、第3弾性表面波素子は、温度のみに反応する温度極である。
In addition, although you may prescribe | regulate with an arithmetic expression instead of the said map, below, it demonstrates with a map.
In the seventh aspect, the first surface acoustic wave element is a pressure + temperature electrode that reacts to pressure and temperature, and the second surface acoustic wave element reacts only to temperature, and a reference of pressure in the calculation described later. The third surface acoustic wave element is a temperature electrode that reacts only to temperature.
具体的には、図1に例示する様に、まず、第1演算手段により、第1弾性表面波素子の出力電圧と第2弾性表面波素子の出力電圧との電圧差(第1の演算値:VSAW1−VSAW2)を求める。 Specifically, as illustrated in FIG. 1, first, a voltage difference between the output voltage of the first surface acoustic wave element and the output voltage of the second surface acoustic wave element (first calculated value) is calculated by the first calculation means. : V SAW1 −V SAW2 ).
ここで、第1弾性表面波素子と第2弾性表面波素子とは温度に対する特性が同じであり、両素子の特性(例えば反射係数と周波数との関係)は温度によって変化する。従って、この第1の演算値には、圧力と温度とによる影響が含まれている。 Here, the first surface acoustic wave element and the second surface acoustic wave element have the same characteristics with respect to temperature, and the characteristics (for example, the relationship between the reflection coefficient and the frequency) of both elements change with temperature. Therefore, the first calculation value includes the influence of pressure and temperature.
また、第2演算手段により、第3弾性表面波素子の出力電圧と第2弾性表面波素子の出力電圧との電圧差(第2の演算値:VSAW3−VSAW2)を求める(同図(1)参照)。
ここで、第2弾性表面波素子と第3弾性表面波素子とには(圧力が加わっておらず)温度に対する特性が異なり、この第2の演算値には、(圧力による影響は無く)温度による影響が含まれている。
Further, the second calculating means, the voltage difference between the output voltage and the output voltage of the second surface acoustic wave device of the third surface acoustic wave element (second calculation value: V SAW3 -V SAW2) seek (Fig ( 1)).
Here, the second surface acoustic wave element and the third surface acoustic wave element have different characteristics with respect to temperature (no pressure is applied), and the second calculated value has a temperature (no influence by pressure). The effects of are included.
なお、予め第3、第2弾性表面波素子の温度特性を調べておくことにより、この第2の演算値により、温度の影響を抽出することができる。つまり、第3、第2弾性表面波素子の出力は、温度によって変化するので(従って両素子の出力電圧の差も温度によって変化するので)、第2演算値から温度を求めることができる。 In addition, by investigating the temperature characteristics of the third and second surface acoustic wave elements in advance, the influence of temperature can be extracted from the second calculated value. That is, since the outputs of the third and second surface acoustic wave elements change with temperature (thus, the difference between the output voltages of both elements also changes with temperature), the temperature can be obtained from the second calculated value.
そして、この第2の演算値である電圧差(VSAW3−VSAW2)は、温度(のみ)による基板変化量に対応しているので、第3演算手段により、この電圧差と温度による基板変化量とのマップ(温度マップ)を用い、前記電圧差から温度による基板変化量を求める(同図(2)参照)。 Then, the voltage difference is the second calculation value (V SAW3 -V SAW2), since it corresponds to the substrate amount of change with temperature (alone), the third arithmetic means, the substrate changes due to the voltage difference between the temperature Using the map with the amount (temperature map), the substrate change amount due to temperature is obtained from the voltage difference (see (2) in the figure).
また、前記第1の演算値と圧力による素子の基板変化量とは所定の対応関係があるので、第4演算手段では、この第1の演算値と圧力による素子の基板変化量との関係(例えば圧力マップ)を用いて、前記温度による基板変化量から、圧力及び温度による基板変化量を求める際の基準となる圧力基準値(即ち、圧力のみによる基板の変化量を求める際の初期値)である温度補正量を求める(同図(3)参照)。なお、この温度補正量(圧力基準値)は、圧力マップから得られる。 Further, since the first calculated value and the substrate change amount of the element due to the pressure have a predetermined correspondence relationship, the fourth calculating means has a relationship between the first calculated value and the substrate change amount of the element due to the pressure ( For example, using a pressure map), a pressure reference value that serves as a reference for determining the substrate change amount due to the pressure and temperature from the substrate change amount due to the temperature (that is, the initial value when determining the substrate change amount due to the pressure alone). Is obtained (see (3) in the figure). The temperature correction amount (pressure reference value) is obtained from the pressure map.
ここで、温度補正量という概念について、第1弾性表面波素子と第2弾性表面波素子とは温度に対する特性が同じであることから、前述の圧力マップに対してその温度変化時の圧力マップは、その基準点を、圧力マップ上をシフトさせたものとみなすことができる。したがって、第3演算手段による温度による基板変化量を求めることにより、圧力マップの基準点のシフト量すなわち温度補正量を求めるのである。 Here, regarding the concept of temperature correction amount, the first surface acoustic wave element and the second surface acoustic wave element have the same characteristics with respect to temperature. The reference point can be regarded as being shifted on the pressure map. Therefore, the shift amount of the reference point of the pressure map, that is, the temperature correction amount is obtained by obtaining the substrate change amount due to the temperature by the third calculating means.
そして、圧力及び温度の影響を含む電圧差を求めるために、第5演算手段によって、初期値である温度補正量に(圧力及び温度の影響を含む)第1の演算値を加算して、加算値を求める。 Then, in order to obtain a voltage difference including the influence of pressure and temperature, the fifth calculation means adds the first calculation value (including the influence of pressure and temperature) to the temperature correction amount that is the initial value, and adds Find the value.
また、加算値と圧力及び温度による基板変化量とには所定の関係があるので、第6演算手段では、圧力及び温度の影響を含む電圧差と圧力及び温度による基板変化量との関係(例えば圧力マップ)を用いて、加算値から圧力及び温度による基板変化量を求める(同図(4)参照)。 In addition, since there is a predetermined relationship between the added value and the amount of change in the substrate due to pressure and temperature, the sixth calculation means has a relationship between the voltage difference including the effect of pressure and temperature and the amount of change in the substrate due to pressure and temperature (eg, Using the pressure map, the amount of change in the substrate due to pressure and temperature is obtained from the added value (see (4) in the figure).
次に、第7演算手段により、圧力及び温度による基板変化量と温度による基板変化量との差から、圧力による基板変化量を求め(同図(5)参照)、第8演算手段により、圧力による基板変化量に基づいて、圧力を算出する。 Next, the seventh calculation means obtains the substrate change amount due to the pressure from the difference between the substrate change amount due to the pressure and temperature and the substrate change amount due to the temperature (see FIG. 5), and the eighth calculation means causes the pressure change. The pressure is calculated on the basis of the amount of change in the substrate.
つまり、本第7態様では、第3弾性表面波素子と第2弾性表面波素子との電圧差に対応した温度による基板変化量を求め、(温度マップ等を用いて)この温度による基板変化量から温度補正量を求める。この温度補正量は、ある温度条件における(圧力マップ等の)圧力による基板変化量の変化の開始点(圧力基準点)と見なせるので、この温度補正量に第1の演算値を加算し、この加算値に基づいて、圧力及び温度に対応した基板変化量を求めることができる。よって、この圧力及び温度による基板変化量から温度による基板変化量を除くことにより、圧力のみに対応した基板変化量を求めることができるので、この圧力のみに対応した基板変化量から圧力を求めることができる。 That is, in the seventh aspect, the substrate change amount due to the temperature corresponding to the voltage difference between the third surface acoustic wave element and the second surface acoustic wave element is obtained, and the substrate change amount due to this temperature (using a temperature map or the like). From this, the temperature correction amount is obtained. Since this temperature correction amount can be regarded as the starting point (pressure reference point) of the change in the substrate change amount due to pressure (such as a pressure map) under a certain temperature condition, the first calculated value is added to this temperature correction amount, Based on the added value, the substrate change amount corresponding to the pressure and temperature can be obtained. Therefore, by subtracting the substrate change amount due to temperature from the substrate change amount due to pressure and temperature, the substrate change amount corresponding only to the pressure can be obtained. Therefore, the pressure is obtained from the substrate change amount corresponding only to this pressure. Can do.
・なお、図2に示す様に、一定の圧力下においては、温度条件が異なれば、各素子間の電圧差や電力比は異なるが、即ち、温度による基板変化量は異なるが、そのときは、(温度によって変化する)圧力基準値が異なるだけであるので、圧力による基板変化量は同じである。即ち、検知される圧力は同じである。 As shown in FIG. 2, under a certain pressure, if the temperature conditions are different, the voltage difference and power ratio between the elements are different, that is, the amount of change in the substrate due to the temperature is different. , Only the pressure reference value (which varies depending on the temperature) is different, so that the substrate change amount due to pressure is the same. That is, the detected pressure is the same.
・ここで、温度によって、素子の特性(特に反射係数:従って出力(例えば電圧))が変化することを説明する。
図3(a)に示す様に、弾性表面波素子に用いられる周知の電極(例えば櫛歯電極:IDT)の反射係数は、櫛歯電極に入力される入力信号の周波数によって異なる。例えば温度が25℃の場合に同図の実線で示す特性が、温度が50℃に上がると同図の破線のように変化する。
Here, it will be described that the characteristics of the element (particularly the reflection coefficient: accordingly, output (for example, voltage)) change depending on the temperature.
As shown in FIG. 3A, the reflection coefficient of a well-known electrode (for example, comb electrode: IDT) used for the surface acoustic wave element varies depending on the frequency of the input signal input to the comb electrode. For example, when the temperature is 25 ° C., the characteristic indicated by the solid line in the figure changes as indicated by the broken line in the figure when the temperature rises to 50 ° C.
また、図3(b)に示す様に、弾性表面波素子に用いられる周知の反射器(リフレクタ)の反射係数も、反射器に入力される入力信号の周波数によって異なる。例えば温度が25℃の場合に同図のX1〜X3で示す特性が、温度が50℃に上がると同図のY1〜Y3のように変化する。 In addition, as shown in FIG. 3B, the reflection coefficient of a known reflector (reflector) used for the surface acoustic wave element also varies depending on the frequency of the input signal input to the reflector. For example, when the temperature is 25 ° C., the characteristics indicated by X1 to X3 in the figure change as Y1 to Y3 in the figure when the temperature rises to 50 ° C.
なお、X1、Y1は、弾性表面波素子に圧力が加わっていない状態の特性を示し、X2、Y2は、200[kPa]の圧力が加わった場合の特性を示し、X3、Y3は、400[kPa]の圧力が加わった場合の特性を示している。 X1 and Y1 indicate characteristics when no pressure is applied to the surface acoustic wave element, X2 and Y2 indicate characteristics when a pressure of 200 [kPa] is applied, and X3 and Y3 indicate 400 [ The characteristic when the pressure of kPa] is applied is shown.
このような弾性表面波素子の場合は、その出力(ここでは電圧)は、例えば図4に示す様になる。なお、同図において、P(X1〜X3)が、25℃の場合の信号強度(電圧)を示し、P(Y1〜Y3)が、50℃の場合の信号強度を示す。 In the case of such a surface acoustic wave element, its output (here, voltage) is, for example, as shown in FIG. In the figure, P (X1 to X3) indicates the signal intensity (voltage) when 25 ° C., and P (Y1 to Y3) indicates the signal intensity when 50 ° C.
つまり、前記弾性表面波素子を用いた場合は、図5に示す様に、同じ圧力であっても、温度が異なれば異なる信号強度となる。
従って、本発明では、この様な弾性表面波素子の温度による影響を解消するために、上述した構成としたものである。
That is, when the surface acoustic wave element is used, as shown in FIG. 5, even if the pressure is the same, the signal intensity varies depending on the temperature.
Therefore, in the present invention, in order to eliminate the influence of the temperature of such a surface acoustic wave element, the configuration described above is adopted.
つまり、従来の様に、例えば温度と圧力を検出する素子の出力と温度のみを検出する素子の出力との差を取る場合を考えると、具体的には、例えば温度25℃にて圧力が200〜400[kPa]に変化したときに所定の出力電圧差ΔTが得られた場合を考えると、圧力や温度が変化した他の条件で同様な出力電圧差ΔTが得られたときには、単純に出力電圧差ΔTから精度良く圧力を検出することは容易ではない。 That is, considering the case of taking the difference between the output of the element that detects temperature and pressure and the output of the element that detects only temperature as in the conventional case, specifically, for example, the pressure is 200 at 25 ° C. Considering the case where a predetermined output voltage difference ΔT is obtained when it changes to ˜400 [kPa], when a similar output voltage difference ΔT is obtained under other conditions where the pressure or temperature changes, the output is simply output. It is not easy to accurately detect the pressure from the voltage difference ΔT.
従って、本発明では、上述した様に、3種の弾性表面波素子を設け、この素子出力を利用することにより、圧力と温度が共に変化する状況であっても、温度の影響を好適に排除して、目的とする測定対象の状態(圧力)を精度良く検出することができる。 Therefore, in the present invention, as described above, by providing three types of surface acoustic wave elements and using these element outputs, the influence of temperature is suitably eliminated even in a situation where both pressure and temperature change. Thus, the state (pressure) of the target measurement object can be detected with high accuracy.
(8)本発明は、第8態様として、前記請求項1〜6のいずれか1項に記載の弾性表面波センサを備えた圧力のセンシングシステムであって、前記第1弾性表面波素子に前記圧力に対応する押圧力が加わった場合に、前記第1弾性表面波素子の出力電圧と前記第2弾性表面波素子の出力電圧との電圧差を示す第1の演算値を求める第1演算手段と、前記第3弾性表面波素子の出力電圧と前記第2弾性表面波素子の出力電圧との電圧差を示す第2の演算値を求める第2演算手段と、前記第2の演算値に基づいて、温度による素子の基板変化量を求める第3演算手段と、前記第2の演算値と前記第1の演算値との関係を用い、前記第2の演算値に基づいて、圧力及び温度による素子の基板変化量を求める際の基準となる温度補正量を求める第4演算手段と、前記温度補正量に前記第1の演算値を加算して、加算値を求める第5演算手段と、前記加算値に基づいて、圧力及び温度による素子の基板変化量を求める第6演算手段と、前記圧力及び温度による素子の基板変化量と前記温度による素子の基板変化量との差から、圧力による素子の基板変化量を求める第7演算手段と、前記圧力による素子の基板変化量に基づいて、前記圧力を算出する第8演算手段と、を備えたことを特徴とする。 (8) The present invention provides, as an eighth aspect, a pressure sensing system including the surface acoustic wave sensor according to any one of the first to sixth aspects, wherein the first surface acoustic wave element includes the surface acoustic wave element. First calculating means for obtaining a first calculation value indicating a voltage difference between the output voltage of the first surface acoustic wave element and the output voltage of the second surface acoustic wave element when a pressing force corresponding to the pressure is applied. And a second calculation means for obtaining a second calculation value indicating a voltage difference between the output voltage of the third surface acoustic wave element and the output voltage of the second surface acoustic wave element, and based on the second calculation value Then, using the relationship between the second calculation value and the first calculation value based on the third calculation means for obtaining the substrate change amount of the element depending on the temperature, the pressure and temperature are determined based on the second calculation value. Act 4 for determining the temperature correction amount, which is the reference for determining the amount of change in the substrate of the element And a fifth calculation means for adding the first calculation value to the temperature correction amount to obtain the addition value, and a sixth calculation for obtaining the substrate change amount of the element due to pressure and temperature based on the addition value. Means, a seventh arithmetic means for obtaining a substrate change amount of the element due to the pressure from a difference between the substrate change amount of the element due to the pressure and temperature and a substrate change amount of the element due to the temperature; and a substrate change amount of the element due to the pressure. And an eighth calculating means for calculating the pressure based on the above.
本第8態様は、前記第7態様とは、第4演算手段が異なっている。つまり、この第4演算手段では、第2の演算値と第1の演算値との関係を用い、第2の演算値から、(第2の演算値に対応した第1の演算値である)圧力及び温度による基板変化量を求める際の基準(圧力基準値)となる温度補正量を求め、以後第7態様と同様な演算を行っている。 The eighth mode is different from the seventh mode in the fourth calculation means. In other words, in the fourth calculation means, the relationship between the second calculation value and the first calculation value is used, and from the second calculation value (the first calculation value corresponding to the second calculation value). A temperature correction amount serving as a reference (pressure reference value) for obtaining the substrate change amount due to pressure and temperature is obtained, and thereafter the same calculation as in the seventh aspect is performed.
従って、予め第2の演算値と第1の演算値との関係を示す例えばオフセットマップ等を作っておけば、第2の演算値から(温度による基板変化量を利用することなく)温度補正量を求めることができる。 Therefore, if an offset map or the like indicating the relationship between the second calculation value and the first calculation value is prepared in advance, the temperature correction amount (without using the substrate change amount due to the temperature) from the second calculation value. Can be requested.
本第8態様によっても、前記第7態様と同様な効果が得られる。
(9)本発明は、第9態様として、前記請求項1〜6のいずれか1項に記載の弾性表面波センサを備えた圧力のセンシングシステムであって、前記第1弾性表面波素子に前記圧力に対応する押圧力が加わった場合に、前記第1弾性表面波素子の出力電力と前記第2弾性表面波素子の出力電力との電力比を示す第1の演算値を求める第1演算手段と、前記第3弾性表面波素子の出力電力と前記第2弾性表面波素子の出力電力との電力比を示す第2の演算値を求める第2演算手段と、前記第2の演算値に基づいて、温度による素子の基板変化量を求める第3演算手段と、前記第1の演算値と圧力による素子の基板変化量との関係を用い、前記温度による素子の基板変化量に基づいて、圧力及び温度による素子の基板変化量を求める際の基準となる温度補正量を求める第4演算手段と、前記温度補正量に前記第1の演算値を加算して、加算値を求める第5演算手段と、前記加算値に基づいて、前記加算値から圧力及び温度による素子の基板変化量を求める第6演算手段と、前記圧力及び温度による素子の基板変化量と前記温度による素子の基板変化量との差から、圧力による素子の基板変化量を求める第7演算手段と、前記圧力による素子の基板変化量に基づいて、前記圧力を算出する第8演算手段と、を備えたことを特徴とする。
Also according to the eighth aspect, the same effect as in the seventh aspect can be obtained.
(9) The present invention provides, as a ninth aspect, a pressure sensing system including the surface acoustic wave sensor according to any one of the first to sixth aspects, wherein the first surface acoustic wave element includes the surface acoustic wave element. First calculation means for obtaining a first calculation value indicating a power ratio between the output power of the first surface acoustic wave element and the output power of the second surface acoustic wave element when a pressing force corresponding to the pressure is applied. And second calculation means for obtaining a second calculation value indicating a power ratio between the output power of the third surface acoustic wave element and the output power of the second surface acoustic wave element, and based on the second calculation value Then, the third calculation means for obtaining the substrate change amount of the element due to temperature, the relationship between the first calculation value and the substrate change amount of the element due to pressure, and the pressure based on the substrate change amount of the element due to the temperature. And a reference for determining the amount of change in the substrate of the element due to temperature Fourth calculation means for determining the degree of correction, fifth calculation means for adding the first calculation value to the temperature correction amount to obtain an addition value, and based on the addition value, pressure and Sixth calculating means for determining the substrate change amount of the element due to temperature, and seventh difference calculating the substrate change amount of the element due to pressure from the difference between the substrate change amount of the element due to pressure and temperature and the substrate change amount of the element due to temperature. It is characterized by comprising an arithmetic means and an eighth arithmetic means for calculating the pressure based on the change amount of the substrate of the element due to the pressure.
以下に、本第9態様の電力比を用いて、圧力を求めることができる原理を、前記図1に基づいて説明する。
図1に例示する様に、まず、第1演算手段により、第1弾性表面波素子の出力電圧と第2弾性表面波素子の出力電力との電力比(第1の演算値)を求める。また、第2演算手段により、第2演算手段にて、第3弾性表面波素子の出力電力と第2弾性表面波素子の出力電力との電力比(第2の演算値)を求める(同図(1)参照)。
Below, the principle which can obtain | require a pressure using the power ratio of this 9th aspect is demonstrated based on the said FIG.
As illustrated in FIG. 1, first, the first calculation means obtains a power ratio (first calculation value) between the output voltage of the first surface acoustic wave element and the output power of the second surface acoustic wave element. Further, the second calculation means obtains the power ratio (second calculation value) between the output power of the third surface acoustic wave element and the output power of the second surface acoustic wave element by the second calculation means (the same figure). (See (1)).
この第2の演算値である電力比(PSAW3/PSAW2)は、温度による基板変化量に対応しているので、第3演算手段により、この電力比と温度による基板変化量との関係(例えば温度マップ)を用い、前記電力比から温度による基板変化量を求める(同図(2)参照)。 The second power ratio is an operation value (P SAW3 / P SAW2), since it corresponds to the substrate amount of change due to temperature, by the third calculation means, relationship between the substrate variation according to the power ratio and temperature ( For example, a temperature map) is used to determine the amount of substrate change due to temperature from the power ratio (see (2) in the figure).
上述した様に、第1の演算値と圧力による素子の基板変化量とには所定の関係があるので、第4演算手段では、この関係(例えば圧力マップ)を用いて、温度による基板変化量から、圧力及び温度による基板変化量を求める際の基準となる圧力基準値(初期値)である温度補正量を求める(同図(3)参照)。
ここで、温度補正量という概念について、第1弾性表面波素子と第2弾性表面波素子とは温度に対する特性が同じであることから、前述の圧力マップに対してその温度変化時の圧力マップは、その基準点を、圧力マップ上をシフトさせたものとみなすことができる。したがって、第3演算手段による温度による基板変化量を求めることにより、圧力マップの基準点のシフト量すなわち温度補正量を求めるのである。
As described above, since there is a predetermined relationship between the first calculation value and the substrate change amount of the element due to pressure, the fourth calculation means uses this relationship (for example, a pressure map) to change the substrate change amount due to temperature. From this, a temperature correction amount, which is a pressure reference value (initial value), which is a reference for determining the substrate change amount due to pressure and temperature is obtained (see (3) in the figure).
Here, regarding the concept of temperature correction amount, the first surface acoustic wave element and the second surface acoustic wave element have the same characteristics with respect to temperature. The reference point can be regarded as being shifted on the pressure map. Therefore, the shift amount of the reference point of the pressure map, that is, the temperature correction amount is obtained by obtaining the substrate change amount due to the temperature by the third calculating means.
そして、圧力及び温度の影響を含む電圧差を求めるために、第5演算手段によって、初期値である温度補正量に(圧力及び温度の影響を含む)第1の演算値を加算して、加算値を求める。 Then, in order to obtain a voltage difference including the influence of pressure and temperature, the fifth calculation means adds the first calculation value (including the influence of pressure and temperature) to the temperature correction amount that is the initial value, and adds Find the value.
また、加算値と圧力及び温度による基板変化量とには所定の関係があるので、第6演算手段では、圧力及び温度の影響を含む電圧差と圧力及び温度による基板変化量との関係(例えば圧力マップ)を用いて、加算値から圧力及び温度による基板変化量を求める(同図(4)参照)。 In addition, since there is a predetermined relationship between the added value and the amount of change in the substrate due to pressure and temperature, the sixth calculation means has a relationship between the voltage difference including the effect of pressure and temperature and the amount of change in the substrate due to pressure and temperature (eg, Using the pressure map, the amount of change in the substrate due to pressure and temperature is obtained from the added value (see (4) in the figure).
次に、第7演算手段により、圧力及び温度による基板変化量と温度による基板変化量との差から、圧力による基板変化量を求め(同図(5)参照)、第8演算手段により、圧力による基板変化量に基づいて、圧力を算出する。 Next, the seventh calculation means obtains the substrate change amount due to the pressure from the difference between the substrate change amount due to the pressure and temperature and the substrate change amount due to the temperature (see FIG. 5), and the eighth calculation means causes the pressure change. The pressure is calculated on the basis of the amount of change in the substrate.
つまり、本第9態様では、第3弾性表面波素子と第2弾性表面波素子との電力比に対応した温度による基板変化量を求め、(温度マップ等を用いて)この温度による基板変化量から温度補正量を求める。この温度補正量は、ある温度条件における(圧力マップ等の)圧力による基板変化量の変化の開始点(圧力基準点)と見なせるので、この温度補正量に第1の演算値を加算し、この加算値に基づいて、圧力及び温度に対応した基板変化量を求めることができる。よって、この圧力及び温度による基板変化量から温度による基板変化量を除くことにより、圧力のみに対応した基板変化量を求めることができるので、この圧力のみに対応した基板変化量から圧力を求めることができる。 In other words, in the ninth aspect, the substrate change amount due to the temperature corresponding to the power ratio between the third surface acoustic wave element and the second surface acoustic wave element is obtained, and the substrate change amount due to this temperature (using a temperature map or the like). From this, the temperature correction amount is obtained. Since this temperature correction amount can be regarded as the starting point (pressure reference point) of the change in the substrate change amount due to pressure (such as a pressure map) under a certain temperature condition, the first calculated value is added to this temperature correction amount, Based on the added value, the substrate change amount corresponding to the pressure and temperature can be obtained. Therefore, by subtracting the substrate change amount due to temperature from the substrate change amount due to pressure and temperature, the substrate change amount corresponding only to the pressure can be obtained. Therefore, the pressure is obtained from the substrate change amount corresponding only to this pressure. Can do.
(10)本発明では、第10態様として、前記請求項1〜6のいずれか1項に記載の弾性表面波センサを備えた圧力のセンシングシステムであって、前記第1弾性表面波素子に前記圧力に対応する押圧力が加わった場合に、前記第1弾性表面波素子の出力電力と前記第2弾性表面波素子の出力電力との電力比を示す第1の演算値を求める第1演算手段と、前記第3弾性表面波素子の出力電力と前記第2弾性表面波素子の出力電力との電力比を示す第2の演算値を求める第2演算手段と、前記第2の演算値に基づいて、温度による素子の基板変化量を求める第3演算手段と、前記第2の演算値と前記第1の演算値との関係を用い、前記第2の演算値に基づいて、圧力及び温度による素子の基板変化量を求める際の基準となる温度補正量を求める第4演算手段と、前記温度補正量に前記第1の演算値を加算して、加算値を求める第5演算手段と、前記加算値に基づいて、圧力及び温度による素子の基板変化量を求める第6演算手段と、前記圧力及び温度による素子の基板変化量と前記温度による素子の基板変化量との差から、圧力による素子の基板変化量を求める第7演算手段と、前記圧力による素子の基板変化量に基づいて、前記圧力を算出する第8演算手段と、を備えたことを特徴とする。 (10) In the present invention, as a tenth aspect, the pressure sensing system includes the surface acoustic wave sensor according to any one of the first to sixth aspects, and the first surface acoustic wave element includes the surface acoustic wave element. First calculation means for obtaining a first calculation value indicating a power ratio between the output power of the first surface acoustic wave element and the output power of the second surface acoustic wave element when a pressing force corresponding to the pressure is applied. And second calculation means for obtaining a second calculation value indicating a power ratio between the output power of the third surface acoustic wave element and the output power of the second surface acoustic wave element, and based on the second calculation value Then, using the relationship between the second calculation value and the first calculation value based on the third calculation means for obtaining the substrate change amount of the element depending on the temperature, the pressure and temperature are determined based on the second calculation value. Determine the temperature correction amount that is the reference for determining the substrate change amount of the element 4 computing means, 5th computing means for adding the first computed value to the temperature correction amount to obtain an added value, and for obtaining a substrate change amount of the element due to pressure and temperature based on the added value. 6 arithmetic means, seventh arithmetic means for obtaining the substrate change amount of the element due to pressure from the difference between the substrate change amount of the element due to the pressure and temperature and the substrate change amount of the element due to the temperature, and the substrate of the element due to the pressure And an eighth calculating means for calculating the pressure based on the amount of change.
本第10態様は、前記第9態様とは、第4演算手段が異なっている。つまり、この第4演算手段では、第2の演算値と第1の演算値との関係を用い、第2の演算値から、(第2の演算値に対応した第1の演算値である)圧力及び温度による基板変化量を求める際の基準(圧力基準値)となる温度補正量を求め、以後第9態様と同様な演算を行っている。 The tenth aspect is different from the ninth aspect in the fourth calculation means. In other words, in the fourth calculation means, the relationship between the second calculation value and the first calculation value is used, and from the second calculation value (the first calculation value corresponding to the second calculation value). A temperature correction amount serving as a reference (pressure reference value) for obtaining the substrate change amount due to pressure and temperature is obtained, and thereafter the same calculation as in the ninth aspect is performed.
従って、予め第2の演算値と第1の演算値との関係を示す例えばオフセットマップ等を作っておけば、第2の演算値から(温度による基板変化量を利用することなく)温度補正量を求めることができる。 Therefore, if an offset map or the like indicating the relationship between the second calculation value and the first calculation value is prepared in advance, the temperature correction amount (without using the substrate change amount due to the temperature) from the second calculation value. Can be requested.
本第10態様によっても、前記第9態様と同様な効果が得られる。
(11)本発明では、第11態様として、外部装置として、無線により弾性表面波センサに対して高周波信号を印加する高周波印加部と、無線により弾性表面波センサからの信号を受信する信号受信部と、信号受信部にて受信した信号(例えば電圧レベル)を検知する信号検知部とを備えた構成とすることができる。
According to the tenth aspect, the same effect as in the ninth aspect can be obtained.
(11) In the present invention, as an eleventh aspect, as an external device, a high-frequency applying unit that wirelessly applies a high-frequency signal to the surface acoustic wave sensor and a signal receiving unit that wirelessly receives a signal from the surface acoustic wave sensor And a signal detector that detects a signal (for example, voltage level) received by the signal receiver.
無線によって、弾性表面波センサと外部装置との間で信号の送受信を行って、各素子の出力(例えば電圧)の関係を利用して圧力を検出する場合、即ち、無線を利用した電力検知方式で圧力を検出する場合には、無線伝送距離の変動に伴って信号強度(例えば出力電圧)が変化するので、精度良く圧力を検出することが難しい。この対策として、無線伝送距離が一定のタイミングを検知する場合には、そのタイミングでのセンシングが必要となり、システムが複雑化する。 When wirelessly transmitting / receiving a signal between a surface acoustic wave sensor and an external device and detecting the pressure using the relationship between outputs (for example, voltages) of each element, that is, a power detection method using wireless In the case where the pressure is detected by the method, the signal intensity (for example, the output voltage) changes with the variation of the wireless transmission distance, so that it is difficult to detect the pressure with high accuracy. As a countermeasure, when the timing at which the wireless transmission distance is constant is detected, sensing at that timing is required, and the system becomes complicated.
それに対して、本発明では、上述した様に、各素子間の出力電圧や電力の演算を行うので、無線伝送距離の影響を排除することができる。
つまり、各素子間の出力電圧の差や電力の比を演算することにより無線通信距離の変動に伴う信号強度の変化をキャンセルすることができる、すなわち、無線伝送距離による影響を排除することができる。
On the other hand, in the present invention, as described above, since the output voltage and power between the elements are calculated, the influence of the wireless transmission distance can be eliminated.
That is, by calculating the output voltage difference or power ratio between the elements, it is possible to cancel the change in signal strength due to the change in the wireless communication distance, that is, the influence of the wireless transmission distance can be eliminated. .
(12)本発明では、第12態様として、第1弾性表面波素子と第2弾性表面波素子と第3弾性表面波素子との遅延時間が全て異なり、且つ、第1弾性表面波素子と第2弾性表面波素子と第3弾性表面波素子との遅延時間が、全て外部装置より出力される出力信号時間より長く、且つ、第1弾性表面波素子と第2弾性表面波素子と第3弾性表面波素子との最大遅延時間が、最小遅延時間の2倍より短いように設定することができる。 (12) In the present invention, as the twelfth aspect, the delay times of the first surface acoustic wave element, the second surface acoustic wave element, and the third surface acoustic wave element are all different, and the first surface acoustic wave element and the first surface acoustic wave element The delay times of the second surface acoustic wave element and the third surface acoustic wave element are all longer than the output signal time output from the external device, and the first surface acoustic wave element, the second surface acoustic wave element, and the third elasticity The maximum delay time with the surface acoustic wave element can be set to be shorter than twice the minimum delay time.
つまり、各素子における入力信号に対する応答信号(反射波)には、図6に例示する様に、各素子における遅延時間によるずれが発生する。電極〜反射器間の複数回の反射を繰り返した応答信号(第1次反射波、第2次反射波・・)は、本発明のように各素子の条件を設定することにより、各素子における応答信号に、例えば外部装置側にて応答信号の時間分離が可能なような十分な時間的なずれを与えることができる。 That is, in the response signal (reflected wave) to the input signal in each element, a shift due to the delay time in each element occurs as illustrated in FIG. A response signal (first reflected wave, second reflected wave,...) Obtained by repeating a plurality of reflections between the electrode and the reflector is set in each element by setting the conditions of each element as in the present invention. For example, a sufficient time shift can be given to the response signal so that the response signal can be time-separated on the external device side.
ここで、「(1)第1弾性表面波素子と第2弾性表面波素子と第3弾性表面波素子との遅延時間が全て異なること」は、3素子の信号分離のための必要条件であり、「(2)第1弾性表面波素子と第2弾性表面波素子と第3弾性表面波素子との遅延時間が、全て外部装置より出力される出力信号時間より長いこと」は、素子上での入力波と反射波を分離するための必要条件であり、「(3)第1弾性表面波素子と第2弾性表面波素子と第3弾性表面波
素子との最大遅延時間が、最小遅延時間の2倍より短いこと」は、2次反射波と1次反射波とを分離するための必要条件である。
Here, “(1) The delay times of the first surface acoustic wave element, the second surface acoustic wave element, and the third surface acoustic wave element are all different” is a necessary condition for signal separation of the three elements. , “(2) The delay times of the first surface acoustic wave element, the second surface acoustic wave element and the third surface acoustic wave element are all longer than the output signal time output from the external device” Is a necessary condition for separating the input wave and the reflected wave of "3. The maximum delay time of the first surface acoustic wave element, the second surface acoustic wave element and the third surface acoustic wave element is the minimum delay time""Shorter than twice" is a necessary condition for separating the secondary reflected wave and the primary reflected wave.
なお、同図において、τA、τB、τCは、それぞれ、第1、第2、第3弾性表面波素子において、電極から送信された信号が例えば反射器に反射して帰って来るまでの時間(電極から反射器までの伝搬路で規定される遅延時間の2倍)を示している。 In the figure, τA, τB, and τC are the times (in the first, second, and third surface acoustic wave elements) until the signal transmitted from the electrode is reflected back to, for example, a reflector ( 2 times the delay time defined by the propagation path from the electrode to the reflector).
(13)本発明は、第13態様として、前記請求項1〜6のいずれか1項に記載の弾性表面波センサを用いて圧力を測定する圧力測定方法であって、前記第1弾性表面波素子に前記圧力に対応する押圧力が加わった場合に、前記第1弾性表面波素子の出力電圧と前記第2弾性表面波素子の出力電圧との電圧差を示す第1の演算値を求める第1演算工程と、前記第3弾性表面波素子の出力電圧と前記第2弾性表面波素子の出力電圧との電圧差を示す第2の演算値を求める第2演算工程と、前記第2の演算値に基づいて、温度による素子の基板変化量を求める第3演算工程と、前記第1の演算値と圧力による素子の基板変化量との関係を用い、前記温度による素子の基板変化量に基づいて、圧力及び温度による素子の基板変化量を求める際の基準となる温度補正量を求める第4演算工程と、前記温度補正量に前記第1の演算値を加算して、加算値を求める第5演算工程と、前記加算値に基づいて、圧力及び温度による素子の基板変化量を求める第6演算工程と、前記圧力及び温度による素子の基板変化量と前記温度による素子の基板変化量との差から、圧力による素子の基板変化量を求める第7演算工程と、前記圧力による素子の基板変化量に基づいて、前記圧力を算出する第8演算工程と、を備えたことを特徴とする。 (13) The present invention provides, as a thirteenth aspect, a pressure measuring method for measuring pressure using the surface acoustic wave sensor according to any one of the first to sixth aspects, wherein the first surface acoustic wave When a pressing force corresponding to the pressure is applied to the element, a first calculated value indicating a voltage difference between the output voltage of the first surface acoustic wave element and the output voltage of the second surface acoustic wave element is obtained. A first calculation step, a second calculation step for obtaining a second calculation value indicating a voltage difference between the output voltage of the third surface acoustic wave element and the output voltage of the second surface acoustic wave element, and the second calculation Based on the third calculation step for obtaining the substrate change amount of the element based on the temperature and the relationship between the first calculation value and the substrate change amount of the element due to the pressure, and based on the substrate change amount of the element due to the temperature. The standard for determining the amount of change in the substrate of the element due to pressure and temperature A fourth calculation step for obtaining a temperature correction amount, a fifth calculation step for adding the first calculation value to the temperature correction amount to obtain an addition value, and an element based on pressure and temperature based on the addition value A sixth calculation step for obtaining the substrate change amount of the element, and a seventh calculation step for obtaining the substrate change amount of the element due to the pressure from a difference between the substrate change amount of the element due to the pressure and temperature and the substrate change amount of the element due to the temperature; And an eighth operation step of calculating the pressure based on the substrate change amount of the element due to the pressure.
本第13態様は、前記第7態様と同様な作用効果を奏する。
(14)本発明は、第14態様として、前記請求項1〜6のいずれか1項に記載の弾性表面波センサを用いて圧力を測定する圧力測定方法であって、前記第1弾性表面波素子に前記圧力に対応する押圧力が加わった場合に、前記第1弾性表面波素子の出力電圧と前記第2弾性表面波素子の出力電圧との電圧差を示す第1の演算値を求める第1演算工程と、前記第3弾性表面波素子の出力電圧と前記第2弾性表面波素子の出力電圧との電圧差を示す第2の演算値を求める第2演算工程と、前記第2の演算値に基づいて、温度による素子の基板変化量を求める第3演算工程と、前記第2の演算値と前記第1の演算値との関係を用い、前記第2の演算値に基づいて、圧力及び温度による素子の基板変化量を求める際の基準となる温度補正量を求める第4演算工程と、前記温度補正量に前記第1の演算値を加算して、加算値を求める第5演算工程と、前記加算値に基づいて、圧力及び温度による素子の基板変化量を求める第6演算工程と、前記圧力及び温度による素子の基板変化量と前記温度による素子の基板変化量との差から、圧力による素子の基板変化量を求める第7演算工程と、前記圧力による素子の基板変化量に基づいて、前記圧力を算出する第8演算工程と、を備えたことを特徴とする。
The thirteenth aspect has the same operational effects as the seventh aspect.
(14) The present invention provides, as a fourteenth aspect, a pressure measuring method for measuring pressure using the surface acoustic wave sensor according to any one of the first to sixth aspects, wherein the first surface acoustic wave When a pressing force corresponding to the pressure is applied to the element, a first calculated value indicating a voltage difference between the output voltage of the first surface acoustic wave element and the output voltage of the second surface acoustic wave element is obtained. A first calculation step, a second calculation step for obtaining a second calculation value indicating a voltage difference between the output voltage of the third surface acoustic wave element and the output voltage of the second surface acoustic wave element, and the second calculation Based on the value, the third calculation step for obtaining the amount of change in the substrate of the element due to temperature, and the relationship between the second calculation value and the first calculation value, and based on the second calculation value, And the temperature correction amount used as a reference when determining the amount of change in the substrate of the element due to temperature A fourth calculation step; a fifth calculation step of adding the first calculation value to the temperature correction amount to obtain an addition value; and a step of obtaining a substrate change amount of the element due to pressure and temperature based on the addition value. A seventh calculation step for obtaining a substrate change amount of the element due to the pressure from a difference between the element change amount due to the pressure and temperature and a substrate change amount of the element due to the temperature; and a substrate of the element due to the pressure. And an eighth calculation step of calculating the pressure based on the amount of change.
本第14態様は、前記第8態様と同様な作用効果を奏する。
(15)本発明は、第15態様として、前記請求項1〜6のいずれか1項に記載の弾性表面波センサを用いて圧力を測定する圧力測定方法であって、前記第1弾性表面波素子に前記圧力に対応する押圧力が加わった場合に、前記第1弾性表面波素子の出力電力と前記第2弾性表面波素子の出力電力との電力比を示す第1の演算値を求める第1演算工程と、前記第3弾性表面波素子の出力電力と前記第2弾性表面波素子の出力電力との電力比を示す第2の演算値を求める第2演算工程と、前記第2の演算値に基づいて、温度による素子の基板変化量を求める第3演算工程と、前記第1の演算値と圧力による素子の基板変化量との関係を用い、前記温度による素子の基板変化量に基づいて、圧力及び温度による素子の基板変化量を求める際の基準となる温度補正量を求める第4演算工程と、前記温度補正量に前記第1の演算値を加算して、加算値を求める第5演算工程と、前記加算値に基づいて、前記加算値から圧力及び温度による素子の基板変化量を求める第6演算工程と、前記圧力及び温度による素子の基板変化量と前記温度による素子の基板変化量との差から、圧力による素子の基板変化量を求める第7演算工程と、前記圧力による素子の基板変化量に基づいて、前記圧力を算出する第8演算工程と、を備えたことを特徴とする。
The fourteenth aspect has the same effects as the eighth aspect.
(15) The present invention provides, as a fifteenth aspect, a pressure measuring method for measuring pressure using the surface acoustic wave sensor according to any one of the first to sixth aspects, wherein the first surface acoustic wave When a pressing force corresponding to the pressure is applied to the element, a first calculated value indicating a power ratio between the output power of the first surface acoustic wave element and the output power of the second surface acoustic wave element is obtained. A first calculation step, a second calculation step for obtaining a second calculation value indicating a power ratio between the output power of the third surface acoustic wave element and the output power of the second surface acoustic wave element, and the second calculation Based on the third calculation step for obtaining the substrate change amount of the element based on the temperature and the relationship between the first calculation value and the substrate change amount of the element due to the pressure, and based on the substrate change amount of the element due to the temperature. The standard for determining the amount of change in the substrate of the element due to pressure and temperature A fourth calculation step for obtaining a temperature correction amount, a fifth calculation step for adding the first calculation value to the temperature correction amount to obtain an addition value, and a pressure from the addition value based on the addition value. And a sixth calculation step for obtaining a change amount of the substrate of the element due to temperature and a difference between the change amount of the substrate of the element due to pressure and temperature and the change amount of the substrate of the element due to temperature. And an eighth calculation step for calculating the pressure based on the substrate change amount of the element due to the pressure.
本第15態様は、前記第9態様と同様な作用効果を奏する。
(16)本発明は、第16態様として、前記請求項1〜6のいずれか1項に記載の弾性表面波センサを用いて圧力を測定する圧力測定方法であって、前記第1弾性表面波素子に前記圧力に対応する押圧力が加わった場合に、前記第1弾性表面波素子の出力電力と前記第2弾性表面波素子の出力電力との電力比を示す第1の演算値を求める第1演算工程と、前記第3弾性表面波素子の出力電力と前記第2弾性表面波素子の出力電力との電力比を示す第2の演算値を求める第2演算工程と、前記第2の演算値に基づいて、温度による素子の基板変化量を求める第3演算工程と、前記第2の演算値と前記第1の演算値との関係を用い、前記第2の演算値に基づいて、圧力及び温度による素子の基板変化量を求める際の基準となる温度補正量を求める第4演算工程と、前記温度補正量に前記第1の演算値を加算して、加算値を求める第5演算工程と、前記加算値に基づいて、圧力及び温度による素子の基板変化量を求める第6演算工程と、前記圧力及び温度による素子の基板変化量と前記温度による素子の基板変化量との差から、圧力による素子の基板変化量を求める第7演算工程と、前記圧力による素子の基板変化量に基づいて、前記圧力を算出する第8演算工程と、を備えたことを特徴とする。
The fifteenth aspect has the same operational effects as the ninth aspect.
(16) The present invention provides, as a sixteenth aspect, a pressure measurement method for measuring pressure using the surface acoustic wave sensor according to any one of the first to sixth aspects, wherein the first surface acoustic wave When a pressing force corresponding to the pressure is applied to the element, a first calculated value indicating a power ratio between the output power of the first surface acoustic wave element and the output power of the second surface acoustic wave element is obtained. A first calculation step, a second calculation step for obtaining a second calculation value indicating a power ratio between the output power of the third surface acoustic wave element and the output power of the second surface acoustic wave element, and the second calculation Based on the value, the third calculation step for obtaining the amount of change in the substrate of the element due to temperature, and the relationship between the second calculation value and the first calculation value, and based on the second calculation value, And the temperature correction amount used as a reference when determining the amount of change in the substrate of the element due to temperature A fourth calculation step; a fifth calculation step of adding the first calculation value to the temperature correction amount to obtain an addition value; and a step of obtaining a substrate change amount of the element due to pressure and temperature based on the addition value. A seventh calculation step for obtaining a substrate change amount of the element due to the pressure from a difference between the element change amount due to the pressure and temperature and a substrate change amount of the element due to the temperature; and a substrate of the element due to the pressure. And an eighth calculation step of calculating the pressure based on the amount of change.
本第16態様は、前記第10態様と同様な作用効果を奏する。 The sixteenth aspect has the same effects as the tenth aspect.
以下、本発明が適用される実施例について図面を用いて説明する。 Embodiments to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings.
本実施例では、弾性表面波センサとして、例えば車両のタイヤ空気圧を検出するタイヤ空気圧センサである圧力センサを例に挙げて説明する。
図7にシステム全体を示す様に、圧力センサ1は、外部装置(計測装置:送受信機)3との間で、無線にて信号の送受信を行うセンシングシステムを構成するものであり、このセンシングシステムでは、圧力センサ1は、外部装置3からの信号(高周波信号)を受けて、その信号に対する応答を外部装置3に送信し、外部装置3は、受信した信号に基づいて演算を行うことにより、タイヤ空気圧を求める。
In the present embodiment, as a surface acoustic wave sensor, for example, a pressure sensor that is a tire pressure sensor that detects tire pressure of a vehicle will be described as an example.
As shown in FIG. 7, the pressure sensor 1 constitutes a sensing system that wirelessly transmits and receives signals to and from an external device (measuring device: transmitter / receiver) 3. Then, the pressure sensor 1 receives a signal (high frequency signal) from the external device 3 and transmits a response to the signal to the external device 3, and the external device 3 performs an operation based on the received signal, Find tire pressure.
なお、前記圧力センサ1は、例えばタイヤ5内部の内側表面などに取り付けられ、外部装置3は、例えば回転しない箇所(例えばリム7の近傍やタイヤハウジング9の周辺)に取り付けられるものである。以下、詳細に説明する。 The pressure sensor 1 is attached to, for example, the inner surface of the tire 5, and the external device 3 is attached to, for example, a portion that does not rotate (for example, near the rim 7 or around the tire housing 9). Details will be described below.
a)まず、弾性表面波センサである圧力センサ1の構成について説明する。
図8及び図9に示す様に、本実施例の圧力センサ1は、特徴の異なる3種の弾性表面波素子(第1〜第3弾性表面波素子)11、13、15が、例えばコバールからなる平板状の基板17上に並列に配置されて貼り付けられたものである。なお、ここでは、アンテナ及びアンテナに接続された回路は省略してある。
a) First, the configuration of the pressure sensor 1 which is a surface acoustic wave sensor will be described.
As shown in FIGS. 8 and 9, the pressure sensor 1 of this embodiment includes three types of surface acoustic wave elements (first to third surface acoustic wave elements) 11, 13, and 15 having different characteristics. It is arranged and attached in parallel on the flat substrate 17 to be formed. Note that an antenna and a circuit connected to the antenna are omitted here.
以下、各弾性表面波素子11〜15について説明する。
・第1弾性表面波素子11は、圧電基板19の同一表面上に、同一方向(圧電基板19の長手方向)に沿って、弾性表面波(SAW)を励起させる一対の櫛歯電極(IDT)21、23(図8参照)と、櫛歯電極21、23によって励起された弾性表面波を櫛歯電極21、23側に反射させる反射器25と、余分な弾性表面波を吸収する左右一対の吸音材27、29とを備えている。なお、一対の櫛歯電極21、23を櫛歯電極部24と称する。
Hereinafter, the surface acoustic wave elements 11 to 15 will be described.
The first surface acoustic wave element 11 has a pair of comb electrodes (IDT) that excite surface acoustic waves (SAW) on the same surface of the piezoelectric substrate 19 along the same direction (longitudinal direction of the piezoelectric substrate 19). 21 and 23 (see FIG. 8), a reflector 25 that reflects the surface acoustic waves excited by the comb-shaped electrodes 21 and 23 toward the comb-shaped electrodes 21 and 23, and a pair of left and right that absorb excess surface acoustic waves Sound absorbing materials 27 and 29 are provided. The pair of comb electrodes 21 and 23 is referred to as a comb electrode portion 24.
この第1弾性表面波素子11は、433MHz近傍で動作する素子であり、櫛歯電極2
1、23に対して、信号源である外部装置3(図9、図11参照)から、後述するように無線(又は有線)にて、単位時間の一定強度の一周波数(433MHz)の高周波信号が印加されるように構成されている(他の素子13、15も同様である)。なお、ここでは、櫛歯電極21、23は、反射器25からの反射波を受信する電極としても用いられる。
The first surface acoustic wave element 11 is an element that operates in the vicinity of 433 MHz, and the comb electrode 2
1 and 23, a high-frequency signal of one frequency (433 MHz) with a constant unit time is wirelessly (or wired) from an external device 3 (see FIGS. 9 and 11) as a signal source, as will be described later. Is applied (the same applies to the other elements 13 and 15). Here, the comb electrodes 21 and 23 are also used as electrodes for receiving the reflected wave from the reflector 25.
以下に、第1弾性表面波素子11の各構成について、更に詳細に説明する。
前記図9に示す様に、前記圧電基板19は、例えば縦2mm×横16mm×厚み0.5mmの例えばST−X水晶基板(単結晶)からなる。
Below, each structure of the 1st surface acoustic wave element 11 is demonstrated still in detail.
As shown in FIG. 9, the piezoelectric substrate 19 is made of, for example, an ST-X quartz substrate (single crystal) having a length of 2 mm, a width of 16 mm, and a thickness of 0.5 mm.
前記櫛歯電極21、23は、信号源から433MHzの高周波信号が印加される電極(即ち交互に正負の電圧が印加される電極)であり、それぞれ複数の櫛歯(電極指)31が、前記長手方向と垂直方向に平行に形成されるとともに、対向する櫛歯電極21、23の電極指31が互いに入り込む様に設定されている。 The comb electrodes 21 and 23 are electrodes to which a high frequency signal of 433 MHz is applied from a signal source (that is, electrodes to which positive and negative voltages are applied alternately), and a plurality of comb teeth (electrode fingers) 31 are respectively The electrode fingers 31 of the comb electrodes 21 and 23 facing each other are set so as to enter each other while being formed parallel to the longitudinal direction and the vertical direction.
ここでは、櫛歯電極21、23は、厚さ0.1μmのアルミニウムからなり、電極幅:1/4λ(1.181μm)、電極間隔:1/4λ(1.81μm)、対数:100.5対に設定されている。なお、λは励起する弾性表面波の波長である。 Here, the comb electrodes 21 and 23 are made of aluminum having a thickness of 0.1 μm, electrode width: 1 / 4λ (1.181 μm), electrode interval: 1 / 4λ (1.81 μm), logarithm: 100.5. Set to pair. Note that λ is the wavelength of the surface acoustic wave to be excited.
前記反射器(リフレクタ:SMSA)25は、厚さ0.1μmのアルミニウムからなり、電極幅:1/4λ(1.181μm)、電極間隔:1/4λ(1.81μm)、本数:200本に設定されている。なお、反射器25は、自身に印加される応力や周囲の温度に応じて反射係数が変化する特性を有している。 The reflector (reflector: SMSA) 25 is made of aluminum having a thickness of 0.1 μm, electrode width: 1 / 4λ (1.181 μm), electrode interval: 1 / 4λ (1.81 μm), number: 200 Is set. The reflector 25 has a characteristic that the reflection coefficient changes according to the stress applied to itself and the ambient temperature.
前記吸音材27、29は、例えばシリコンからなり、それぞれ、櫛歯電極21、23の外側と反射器25の外側に配置されている。
なお、櫛歯電極21、23と反射器25との間の(弾性表面波の)伝搬路33の伝搬距離dR1は、1500λ(4.735mm)に設定されており、その伝搬時間(従って遅延時間)τ1は、1.5μs相当である。
The sound absorbing materials 27 and 29 are made of, for example, silicon, and are disposed outside the comb electrodes 21 and 23 and outside the reflector 25, respectively.
The propagation distance dR1 of the propagation path 33 (surface acoustic wave) between the comb electrodes 21 and 23 and the reflector 25 is set to 1500λ (4.735 mm), and the propagation time (and hence the delay time). ) Τ1 is equivalent to 1.5 μs.
特に、第1弾性表面波素子11については、図10に図8のZ−Z断面を示す様に、第1弾性表面波素子11の先端側(同図右側)に対応して、基板17の先端側(同図右側)の表面に、直方体形状の凹部35が形成されている。 In particular, with respect to the first surface acoustic wave element 11, as shown in the ZZ cross section of FIG. 8 in FIG. 10, corresponding to the front end side (right side of the same figure) of the first surface acoustic wave element 11, A rectangular parallelepiped concave portion 35 is formed on the surface on the tip side (right side of the figure).
つまり、第1弾性表面波素子11は、その櫛歯電極21、23が設けられている側(同図左側)が、基板17の表面に固定され、反射器25が設けられている側(同図右側)が、凹部35の上方に張り出すように配置され、これにより、第1弾性表面波素子11の先端側が同図上下方向に湾曲可能に構成されている。 That is, the first surface acoustic wave element 11 has the side (left side in the figure) on which the comb-tooth electrodes 21 and 23 are provided fixed to the surface of the substrate 17 and the side on which the reflector 25 is provided (same as above). The right side of the figure is arranged so as to protrude above the concave portion 35, whereby the tip side of the first surface acoustic wave element 11 is configured to be able to bend in the vertical direction of the figure.
また、同図に示す様に、基板17表面には、各素子11〜13を覆うようなカバー37が配置されている。そして、カバー37の先端側(同図右側)には、開口部39が形成されており、この開口部39を覆うように、例えばゴムからなる弾性部材41が貼り付けられている。この弾性部材41の中心の基板17側には、第1弾性表面波素子11の先端側に当接するように、棒状の押圧部材43が突出して形成されている。なお、弾性部材41と押圧部材43により押圧力印加部が構成されている。 As shown in the figure, a cover 37 is disposed on the surface of the substrate 17 so as to cover the elements 11 to 13. An opening 39 is formed at the front end side (right side of the figure) of the cover 37, and an elastic member 41 made of, for example, rubber is attached so as to cover the opening 39. On the side of the substrate 17 at the center of the elastic member 41, a rod-shaped pressing member 43 is formed so as to protrude from the front end side of the first surface acoustic wave element 11. The elastic member 41 and the pressing member 43 constitute a pressing force application unit.
これにより、弾性部材41が外部より押圧されると、押圧部材43が第1弾性表面波素子11の先端を押圧して(凹部35の左側端部を支点として)第1弾性表面波素子11の先端部分が湾曲するので、同時に反射器25も湾曲して、その反射係数が変化する。 Thus, when the elastic member 41 is pressed from the outside, the pressing member 43 presses the tip of the first surface acoustic wave element 11 (using the left end portion of the recess 35 as a fulcrum) of the first surface acoustic wave element 11. Since the tip portion is curved, the reflector 25 is also curved at the same time, and the reflection coefficient thereof changes.
なお、上述した第1弾性表面波素子11を製造する場合には、例えば圧電基板19上に、スパッタリング法にて金属(アルミニウム)膜を成膜し、フォトリソグラフィーにて櫛歯電極21、23や反射器25に対応する形状にマスキングし、エッチングにより櫛歯電極21、23や反射器25をパターンニングする方法を採用できる。 In the case of manufacturing the first surface acoustic wave element 11 described above, for example, a metal (aluminum) film is formed on the piezoelectric substrate 19 by a sputtering method, and the comb-tooth electrodes 21 and 23 or the like are formed by photolithography. A method of masking the shape corresponding to the reflector 25 and patterning the comb electrodes 21 and 23 and the reflector 25 by etching can be employed.
・前記図9に示す様に、第2弾性表面波素子13は、前記第1弾性表面波素子11と同様に、圧電基板51の表面に、一対の櫛歯電極53、55と反射器57とが、所定の伝搬距離dR2(>dR1)だけ離れて形成されたものであり、その外側には、同様に吸音材59、61が配置されている。なお、一対の櫛歯電極53、55により櫛歯電極部56が構成されている。 As shown in FIG. 9, the second surface acoustic wave element 13, like the first surface acoustic wave element 11, has a pair of comb electrodes 53 and 55 and a reflector 57 on the surface of the piezoelectric substrate 51. Are formed apart by a predetermined propagation distance dR2 (> dR1), and the sound absorbing materials 59 and 61 are similarly arranged on the outside thereof. The pair of comb electrodes 53 and 55 constitutes a comb electrode unit 56.
この第2弾性表面波素子13は、前記第1弾性表面波素子11と、圧電基板51の材料及び寸法が同じであり、櫛歯電極53、55及び反射器57の材料や寸法・形状も同じである。 The second surface acoustic wave element 13 is the same as the first surface acoustic wave element 11 in the material and dimensions of the piezoelectric substrate 51, and the materials, dimensions, and shapes of the comb-tooth electrodes 53 and 55 and the reflector 57 are the same. It is.
従って、第2弾性表面波素子13の温度に対する反射係数−周波数の特性は、第1弾性表面波素子11と同じである。但し、この第2弾性表面波素子13は、その裏面全体が基板17上に接合されており、(第1弾性表面波素子11とは異なり)圧力を加えられないように構成されている。 Accordingly, the characteristic of the reflection coefficient-frequency with respect to the temperature of the second surface acoustic wave element 13 is the same as that of the first surface acoustic wave element 11. However, the entire surface of the second surface acoustic wave element 13 is bonded onto the substrate 17 so that no pressure is applied (unlike the first surface acoustic wave element 11).
なお、上記以外の構成は、基本的に第1弾性表面波素子11と同様であるので、その説明は省略する。
・前記図9に示す様に、第3弾性表面波素子15は、前記第1弾性表面波素子11と同様に、(第1弾性表面波素子11より長尺の)圧電基板71の表面に、一対の櫛歯電極73、75と反射器77とが、所定の伝搬距離dR3(>dR2>dR1)だけ離れて形成されたものであり、その外側には、同様に吸音材79、81が配置されている。なお、一対の櫛歯電極73、75により櫛歯電極部76が構成されている。
Since the configuration other than the above is basically the same as that of the first surface acoustic wave element 11, the description thereof is omitted.
As shown in FIG. 9, the third surface acoustic wave element 15 is formed on the surface of the piezoelectric substrate 71 (longer than the first surface acoustic wave element 11), like the first surface acoustic wave element 11. The pair of comb electrodes 73 and 75 and the reflector 77 are formed to be separated by a predetermined propagation distance dR3 (>dR2> dR1), and similarly, sound absorbing materials 79 and 81 are arranged on the outside thereof. Has been. The pair of comb electrodes 73 and 75 constitutes a comb electrode portion 76.
この第3弾性表面波素子15は、前記第1弾性表面波素子11と、櫛歯電極73、75及び反射器77の材料や寸法・形状も同じであり、圧電基板の材料も同じであるが、圧電基板71の寸法が異なる。具体的には、圧電基板71は、例えば縦2mm×横23mm×厚み0.5mmの例えばST−X水晶基板(単結晶)からなる。従って、第3弾性表面波素子15の温度に対する反射係数−周波数の特性は、第1、第2弾性表面波素子11、13とは異なっている。また、この第3弾性表面波素子15は、その裏面全体が基板17上に接合されており、(第2弾性表面波素子13と同様に)圧力を加えられないように構成されている。 The third surface acoustic wave element 15 is the same as the first surface acoustic wave element 11 in terms of the materials, dimensions, and shapes of the comb electrodes 73 and 75 and the reflector 77, and the material of the piezoelectric substrate. The dimensions of the piezoelectric substrate 71 are different. Specifically, the piezoelectric substrate 71 is made of, for example, an ST-X quartz substrate (single crystal) having a length of 2 mm, a width of 23 mm, and a thickness of 0.5 mm. Accordingly, the reflection coefficient-frequency characteristics with respect to the temperature of the third surface acoustic wave element 15 are different from those of the first and second surface acoustic wave elements 11 and 13. The entire surface of the third surface acoustic wave element 15 is bonded to the substrate 17 so that no pressure can be applied (similar to the second surface acoustic wave element 13).
なお、上記以外の構成は、基本的に第1弾性表面波素子11と同様であるので、その説明は省略する。
なお、前記第1〜第3弾性表面波素子11〜15は、同種の圧電基板から構成されているので、この圧電基板のみに着目した場合には、例えば同じ条件(圧力や温度)の場合には、同じ基板変化量だけ変化する。
Since the configuration other than the above is basically the same as that of the first surface acoustic wave element 11, the description thereof is omitted.
Since the first to third surface acoustic wave elements 11 to 15 are composed of the same type of piezoelectric substrate, when focusing on only this piezoelectric substrate, for example, under the same conditions (pressure and temperature) Changes by the same amount of substrate change.
b)ここで、本実施例の要部である各弾性表面波素子11〜15間の関係について、まとめて説明する。
本実施例では、下記表1に示す様に、第1弾性表面波素子11及び第2弾性表面波素子13は、温度変化に対し素子の出力電圧が同じであるように設定されている。即ち、温度変化に対する素子の出力電圧が同じであるように、第1弾性表面波素子11及び第2弾性表面波素子13を構成する各圧電基板19、51や櫛歯電極21、23、53、55や反射器25、57が設定されている。
b) Here, the relationship between the surface acoustic wave elements 11 to 15 as the main part of the present embodiment will be described together.
In this embodiment, as shown in Table 1 below, the first surface acoustic wave element 11 and the second surface acoustic wave element 13 are set so that the output voltages of the elements are the same with respect to temperature changes. That is, the piezoelectric substrates 19 and 51 and the comb electrodes 21, 23, 53, and the like constituting the first surface acoustic wave element 11 and the second surface acoustic wave element 13 so that the output voltages of the elements with respect to temperature changes are the same. 55 and reflectors 25 and 57 are set.
また、第3弾性表面波素子15は、第1弾性表面波素子11及び第2弾性表面波素子13とは温度変化に対し素子の出力電圧が異なるように設定されている。即ち、温度変化に対する素子の出力電圧が異なるように、第3弾性表面波素子15と第1弾性表面波素子11及び第2弾性表面波素子13とを構成する各圧電基板19、51、71などが設定されている。 The third surface acoustic wave element 15 is set so that the output voltage of the element differs from the first surface acoustic wave element 11 and the second surface acoustic wave element 13 with respect to temperature changes. That is, each of the piezoelectric substrates 19, 51, 71, etc. constituting the third surface acoustic wave element 15, the first surface acoustic wave element 11, and the second surface acoustic wave element 13 so that the output voltage of the element with respect to the temperature change is different. Is set.
具体的には、第1弾性表面波素子11及び第2弾性表面波素子13は、櫛歯電極21、23、53、55及び反射器25、57の材料や寸法、形状が同じであるので、温度変化に対し素子の出力電圧が同じであり、第3弾性表面波素子15は、第1弾性表面波素子11及び第2弾性表面波素子13に対して、例えば反射器反射係数の周波数特性が異なるので、温度変化に対し素子の出力電圧が異なる。 Specifically, the first surface acoustic wave element 11 and the second surface acoustic wave element 13 are the same in material, size, and shape of the comb electrodes 21, 23, 53, 55 and the reflectors 25, 57. The output voltage of the element is the same with respect to the temperature change, and the third surface acoustic wave element 15 has, for example, a frequency characteristic of the reflector reflection coefficient compared to the first surface acoustic wave element 11 and the second surface acoustic wave element 13. Since they are different, the output voltage of the element varies with temperature change.
更に、第1弾性表面波素子11は、圧力の変化によって素子の出力電圧が変化するように設定されている。即ち、第1弾性表面波素子11のみ、圧力の変化によって素子の出力電圧が変化するように、反射器25側が圧力を受けて撓んで、その反射係数が変化するように構成されている。 Further, the first surface acoustic wave element 11 is set so that the output voltage of the element changes according to a change in pressure. That is, only the first surface acoustic wave element 11 is configured such that the reflection coefficient is changed on the reflector 25 side so that the output voltage of the element changes due to a change in pressure, and its reflection coefficient changes.
しかも、本実施例では、第1弾性表面波素子11と第2弾性表面波素子13と第3弾性表面波素子15との遅延時間τ1、τ2、τ3が全て異なるように、各伝搬路33の長さ、従って各伝搬距離dR1、dR2、dR3(dR1<dR2<dR3)が設定されている。 In addition, in the present embodiment, the propagation paths 33 of the first surface acoustic wave element 11, the second surface acoustic wave element 13, and the third surface acoustic wave element 15 are different so that the delay times τ1, τ2, and τ3 are all different. The length, and hence the propagation distances dR1, dR2, and dR3 (dR1 <dR2 <dR3) are set.
つまり、外部装置3側(送受信機側)にて、第1〜第3弾性表面波素子11〜15おける各応答信号を分離できるように、第1〜第3弾性表面波素子11〜15における伝搬距離dR1〜dR3が十分に異なるように設定されている。 That is, the propagation in the first to third surface acoustic wave elements 11 to 15 can be separated on the external device 3 side (transceiver side) so that the response signals in the first to third surface acoustic wave elements 11 to 15 can be separated. The distances dR1 to dR3 are set to be sufficiently different.
また、第1弾性表面波素子11と第2弾性表面波素子13と第3弾性表面波素子15との遅延時間τ1〜τ3は、全て外部装置3より出力される出力信号時間より長く設定されている。 The delay times τ1 to τ3 of the first surface acoustic wave element 11, the second surface acoustic wave element 13, and the third surface acoustic wave element 15 are all set longer than the output signal time output from the external device 3. Yes.
更に、第1弾性表面波素子11と第2弾性表面波素子13と第3弾性表面波素子15との最大遅延時間が、最小遅延時間の2倍より短く設定されている。
c)次に、前記圧力センサ1及び外部装置3を用いたセンシングシステムについて、図11に基づいて説明する。
Further, the maximum delay time of the first surface acoustic wave element 11, the second surface acoustic wave element 13, and the third surface acoustic wave element 15 is set to be shorter than twice the minimum delay time.
c) Next, a sensing system using the pressure sensor 1 and the external device 3 will be described with reference to FIG.
ここでは、無線による送受信システムを例に挙げて説明するが、有線にて応力を検出するようにしてもよい。なお、ここでは、同一の信号源(即ち外部装置である送受信機)3からの信号が、第1〜第3弾性表面波素子11〜15の各櫛歯電極21、23、53、55、73、75に入力するように構成されている。同様に、第1〜第3弾性表面波素子11〜15から得られる各反射信号(応答信号)が、1つのアンテナを介して外部装置3側に送信されるように構成されている。 Although a wireless transmission / reception system will be described as an example here, stress may be detected by wire. Here, signals from the same signal source (that is, a transmitter / receiver which is an external device) 3 are transmitted from the comb-tooth electrodes 21, 23, 53, 55, 73 of the first to third surface acoustic wave elements 11-15. , 75. Similarly, each reflected signal (response signal) obtained from the first to third surface acoustic wave elements 11 to 15 is configured to be transmitted to the external device 3 side via one antenna.
図11に示す様に、第1〜第3弾性表面波素子11〜15及びアンテナ91を備えた圧力センサ1は、無線を利用した周知の外部装置3によって駆動される。従って、ここでは、この外部装置3が前記信号源に相当するものである。 As shown in FIG. 11, the pressure sensor 1 including the first to third surface acoustic wave elements 11 to 15 and the antenna 91 is driven by a known external device 3 using radio. Therefore, here, the external device 3 corresponds to the signal source.
前記外部装置3は、その主要部として制御回路(コントローラ)93を備えている。
また、外部装置3は、圧力センサ1を駆動させる信号(高周波信号)の送信のための回路として、高周波の発振回路(Osc)95、発信のオン・オフを切り換えるスイッチ(SW)96、バンドパスフィルタ(BPF)97、パワーアンプ(PA)99、送受信を切り換えるスイッチ(SPDT)101、アンテナ103を備えている。よって、スイッチ(SPDT)101が信号の送信が可能に設定されている場合には、制御回路93からの制御信号により、アンテナ103を介して、圧力センサ1に信号を送信する。この送信される信号は、例えば10mWの433MHzの単パルスの高周波信号である。
The external device 3 includes a control circuit (controller) 93 as its main part.
The external device 3 includes a high-frequency oscillation circuit (Osc) 95, a switch for switching on / off transmission (SW) 96, a band pass as a circuit for transmitting a signal (high-frequency signal) for driving the pressure sensor 1. A filter (BPF) 97, a power amplifier (PA) 99, a transmission / reception switch (SPDT) 101, and an antenna 103 are provided. Therefore, when the switch (SPDT) 101 is set to be able to transmit a signal, a signal is transmitted to the pressure sensor 1 via the antenna 103 by a control signal from the control circuit 93. The signal to be transmitted is, for example, a 10-mW 433 MHz single-pulse high-frequency signal.
更に、外部装置3は、圧力センサ1からの信号を受信するための回路として、前記アンテナ103、前記スイッチ(SPDT)101に加え、ローノイズアンプ(LNA)105、バンドパスフィルタ(BPF)107、ログアンプあるいはダイオードからなる検波器(DET)109、A/D変換器111等を備えている。よって、スイッチ(SPDT)101が信号の受信が可能に設定されている場合には、アンテナ103を介して、圧力センサ1からの信号を送信して、制御回路93に入力する。 Further, the external device 3 is a circuit for receiving a signal from the pressure sensor 1, in addition to the antenna 103 and the switch (SPDT) 101, a low noise amplifier (LNA) 105, a band pass filter (BPF) 107, a log A detector (DET) 109 including an amplifier or a diode, an A / D converter 111, and the like are provided. Therefore, when the switch (SPDT) 101 is set to be able to receive a signal, the signal from the pressure sensor 1 is transmitted via the antenna 103 and input to the control circuit 93.
d)次に、前記センシングシステムを用いた圧力測定方法について説明する。
(1)最初に、このセンシングシステムにおける基本的な送受信の動作について説明する。
d) Next, a pressure measurement method using the sensing system will be described.
(1) First, basic transmission / reception operations in this sensing system will be described.
まず、圧力センサ1を駆動する場合には、上述した様に、外部装置3からアンテナ103を介して圧力センサ1に対して高周波信号を送信する。この高周波信号を受信した圧力センサ1では、受信した高周波信号を第1〜第3弾性表面波素子11〜15の各櫛歯電極21、23、53、55、73、75に印加することにより、弾性表面波を発生させる。 First, when the pressure sensor 1 is driven, a high frequency signal is transmitted from the external device 3 to the pressure sensor 1 via the antenna 103 as described above. In the pressure sensor 1 that has received this high-frequency signal, by applying the received high-frequency signal to the comb-tooth electrodes 21, 23, 53, 55, 73, 75 of the first to third surface acoustic wave elements 11-15, Generate surface acoustic waves.
ここでは、例えば図12に示す様な(tINの幅を有する)入力信号が、各第1〜第3弾性表面波素子11〜15の各櫛歯電極21、23、53、55、73、75に印加された場合を考える。 Here, for example, an input signal as shown in FIG. 12 (having a width of t IN ) is input to each of the comb-tooth electrodes 21, 23, 53, 55, 73, of each of the first to third surface acoustic wave elements 11 to 15. Consider the case where the voltage is applied to 75.
この入力信号は、各櫛歯電極21、23、53、55、73、75によって弾性表面波に変換され、弾性表面波は、各櫛歯電極21、23、53、55、73、75と各反射器25、57、77との間の伝搬距離dR1〜dR3によって定まる伝搬時間(即ち遅延時間τ1〜τ3)に各反射器25、57、77に到達する。 This input signal is converted into a surface acoustic wave by each comb-tooth electrode 21, 23, 53, 55, 73, 75. The surface acoustic wave is converted into each comb-tooth electrode 21, 23, 53, 55, 73, 75 and each Each reflector 25, 57, 77 is reached at a propagation time determined by the propagation distances dR1-dR3 between the reflectors 25, 57, 77 (that is, delay times τ1-τ3).
各反射器25、57、77では、この弾性表面波を反射し、この弾性表面波は、同様に前記伝搬距離dR1〜dR3によって定まる遅延時間τ1〜τ3後に各櫛歯電極21、23、53、55、73、75に到達する。 Each reflector 25, 57, 77 reflects this surface acoustic wave, and this surface acoustic wave is similarly output to each comb electrode 21, 23, 53, after delay times τ1-τ3 determined by the propagation distances dR1-dR3. 55, 73, 75 are reached.
この反射した弾性表面波(反射波)によって、各櫛歯電極21、23、53、55、73、75に生ずる信号が応答信号(反射信号)であり、この応答信号は、前記送信された信号(送信信号)とは逆に、アンテナ91を介して、外部装置3に送信される。 A signal generated at each of the comb-tooth electrodes 21, 23, 53, 55, 73, and 75 due to the reflected surface acoustic wave (reflected wave) is a response signal (reflected signal), and this response signal is the transmitted signal. Contrary to (transmission signal), it is transmitted to the external device 3 via the antenna 91.
従って、外部装置3では、この応答信号の電圧(信号レベル)から、以下に述べる様に、弾性表面波素子1に加わる圧力を検出することができる。
(2)次に、前記圧力測定方法による処理手順ついて、より具体的に説明する。
Therefore, the external device 3 can detect the pressure applied to the surface acoustic wave element 1 from the voltage (signal level) of the response signal as described below.
(2) Next, the processing procedure by the pressure measuring method will be described more specifically.
・まず、センシングシステム全体における処理の流れについて、図13に基づいて、時系列に沿って説明する。
図13に示す様に、外部装置3側において、圧力センサ1側に問い合わせ信号を発生し、その後、送受信回路を受信に切り換える。
First, the flow of processing in the entire sensing system will be described along the time series based on FIG.
As shown in FIG. 13, on the external device 3 side, an inquiry signal is generated on the pressure sensor 1 side, and then the transmission / reception circuit is switched to reception.
一方、圧力センサ1側では、外部装置3側から送信された問い合わせ信号を受信する。
次に、圧力センサ1において、問い合わせ信号を第1〜第3弾性表面素子11〜15の各櫛歯電極21、23、53、55、73、75に分配し、櫛歯電極21、23、53、55、73、75から弾性表面波(入力波)を発生させる。そして、各反射器25、57、77にて反射した(遅延時間の2倍分遅延した)反射波を、各櫛歯電極21、23、53、55、73、75にて受信し、その応答信号を、外部装置3側に送信する。
On the other hand, the pressure sensor 1 side receives the inquiry signal transmitted from the external device 3 side.
Next, in the pressure sensor 1, the inquiry signal is distributed to the comb-tooth electrodes 21, 23, 53, 55, 73, 75 of the first to third elastic surface elements 11-15, and the comb-tooth electrodes 21, 23, 53 are distributed. , 55, 73, 75 generate surface acoustic waves (input waves). Then, the reflected waves reflected by the reflectors 25, 57, 77 (delayed by twice the delay time) are received by the comb electrodes 21, 23, 53, 55, 73, 75, and the response The signal is transmitted to the external device 3 side.
外部装置3側では、圧力センサ1から送信された応答信号を受信し、増幅、ノイズ除去等を行った後に、検波を行い、その信号から、後述するように圧力や温度の算出を行う。
・次に、外部装置3側における処理手順について、図14及び図15に基づいて説明する。
On the external device 3 side, the response signal transmitted from the pressure sensor 1 is received, amplified, noise-removed, etc., and then detected, and pressure and temperature are calculated from the signal as will be described later.
Next, the processing procedure on the external device 3 side will be described with reference to FIGS.
なお、両図に機能的に示すように、ハードによる処理が検知部121にて行われ、ソフトによる処理が(マイコン等による演算処理を行う)演算部123にて行われる。
まず、両図に示すように、圧力センサ1の応答信号の検波電圧は、A/D変換器111にてデジタル信号に変換される。
As functionally shown in both figures, processing by hardware is performed by the detection unit 121, and processing by software is performed by the arithmetic unit 123 (which performs arithmetic processing by a microcomputer or the like).
First, as shown in both figures, the detection voltage of the response signal of the pressure sensor 1 is converted into a digital signal by the A / D converter 111.
具体的には、第1、第2、第3弾性表面波素子11、13、15からのそれぞれ信号(電圧信号VSAW1、VSAW2、VSAW3)は、それぞれA/D変換器111(図14では便宜的に各信号のA/D変換器を区分して示している)を介して演算部123に入力される。 Specifically, first, second, each signal from the third surface acoustic wave element 11, 13, 15 (voltage signal V SAW1, V SAW2, V SAW3 ) each A / D converter 111 (FIG. 14 For convenience, the A / D converters for each signal are shown separately, and are input to the arithmetic unit 123.
・次に、演算部123における処理について、図15及び図16に基づいて詳細に説明する。
具体的には、例えば図16(a)に示す温度マップと図16(b)に示す圧力マップとを用いる。
-Next, the process in the calculating part 123 is demonstrated in detail based on FIG.15 and FIG.16.
Specifically, for example, a temperature map shown in FIG. 16A and a pressure map shown in FIG. 16B are used.
この温度マップとは、温度による基板変化量と、第3弾性表面波素子15の出力電圧VSAW3と温度基準極である第2弾性表面波素子13の出力電圧VSAW2との差(VSAW3−VSAW2)との関係を示すマップである。 The temperature map and includes a substrate variation with temperature, the difference between the output voltage V SAW2 the second surface acoustic wave element 13 is the output voltage V SAW3 and temperature reference electrode of the third surface acoustic wave element 15 (V SAW3 - V SAW2 ) is a map showing the relationship.
また、圧力マップとは、圧力による基板変化量と、第1弾性表面波素子11の出力電圧VSAW1と圧力基準極である第2弾性表面波素子13の出力電圧VSAW2との差(VSAW1−VSAW2)との関係を示すマップである。 Further, the pressure map, and substrates variation due to pressure difference (V between the output voltage V SAW2 the second surface acoustic wave element 13 is the output voltage V SAW1 and pressure reference electrode of the first surface acoustic wave element 11 SAW1 -V SAW2 ) is a map showing the relationship.
まず、ステップ1では、第1弾性表面波素子11の出力電圧VSAW1と第2弾性表面波素子13の出力電圧VSAW2との電圧差(VSAW1−VSAW2)を求める。
また、ステップ2では、第3弾性表面波素子15の出力電圧VSAW3と第2弾性表面波素子13の出力電圧VSAW2との電圧差(VSAW3−VSAW2)を求め、温度マップから、この電圧差に対応する温度による基板変化量を求める。例えば前記電圧差が2Vである場合には、図16(a)から、温度による基板変化量は190ppmとなる。
First, in Step 1, a voltage difference (V SAW1 −V SAW2 ) between the output voltage V SAW1 of the first surface acoustic wave element 11 and the output voltage V SAW2 of the second surface acoustic wave element 13 is obtained .
In step 2, determined as the output voltage V SAW3 the third surface acoustic wave element 15 the voltage difference between the output voltage V SAW2 the second surface acoustic wave element 13 (V SAW3 -V SAW2), the temperature map, the The amount of substrate change due to temperature corresponding to the voltage difference is obtained. For example, when the voltage difference is 2 V, the substrate change amount due to temperature is 190 ppm from FIG.
従って、予め温度と温度による基板変化量との関係を調べてマップ等を作製しておき、このマップ等を参照して、温度による基板変化量から温度を求めることができる。
次に、ステップ3では、前記温度による基板変化量を、図16(b)の圧力による基板変化量として当てはめて、同図の圧力マップから、温度補正量(圧力基準値)を求める。例えば温度による基板変化量が190ppmの場合には、図16(b)から、温度補正量は1.1Vとなる。
Accordingly, a map or the like is prepared by examining the relationship between the temperature and the substrate change amount due to the temperature in advance, and the temperature can be obtained from the substrate change amount due to the temperature with reference to this map or the like.
Next, in step 3, the substrate change amount due to the temperature is applied as the substrate change amount due to the pressure of FIG. 16B, and a temperature correction amount (pressure reference value) is obtained from the pressure map of FIG. For example, when the substrate change amount due to temperature is 190 ppm, the temperature correction amount is 1.1 V from FIG.
次に、ステップ4では、前記ステップ1で求めた電圧差(VSAW1−VSAW2)に前記温度補正量を加えた値(加算値)を求める。例えば電圧差が1.2Vである場合には、温度補正量の1.1Vを加えた2.3Vが加算値となる。 Next, in step 4, a value (added value) obtained by adding the temperature correction amount to the voltage difference (V SAW1 −V SAW2 ) obtained in step 1 is obtained. For example, when the voltage difference is 1.2 V, 2.3 V obtained by adding 1.1 V of the temperature correction amount is the added value.
次に、ステップ5では、前記圧力マップを用い、この加算値に対応した圧力による基板変化量を求める。なお、この加算値には、温度補正量も加味されているので、この圧力による基板変化量には、圧力だけでなく温度による影響も含まれている。例えば、図16(b)から、加算値2.3Vに対応した圧力による基板変化量は500ppmとなる。 Next, in step 5, the substrate change amount due to the pressure corresponding to the added value is obtained using the pressure map. Note that since the temperature correction amount is added to the added value, the substrate change amount due to the pressure includes not only the pressure but also the influence of the temperature. For example, from FIG. 16B, the substrate change amount due to the pressure corresponding to the added value 2.3 V is 500 ppm.
次に、ステップ6では、(温度の影響も含む)圧力による基板変化量から(温度のみに起因する)温度による基板変化量を引いて、圧力のみによる基板変化量を求める。例えば圧力による基板変化量が500ppmで、温度による基板変化量が190ppmである場合には、その差の310ppmが圧力のみによる基板変化量となる。 Next, in step 6, the substrate change amount due to the pressure alone is obtained by subtracting the substrate change amount due to the temperature (caused only by the temperature) from the substrate change amount due to the pressure (including the influence of temperature). For example, when the substrate variation due to pressure is 500 ppm and the substrate variation due to temperature is 190 ppm, the difference of 310 ppm is the substrate variation due to pressure alone.
従って、予め圧力と圧力による基板変化量との関係を調べてマップ等を作製しておき、このマップ等を参照して、圧力のみによる基板変化量から圧力を求めることができる。
e)この様に、本実施例では、3種の弾性表面波素子11〜15を設けた圧力センサ1を用い、これらの素子出力を利用することにより、圧力と温度が共に変化する状況であっても、温度の影響を好適に排除して、目的とする測定対象の状態(圧力)を精度良く検出することができる。
Accordingly, a map or the like is prepared by examining the relationship between the pressure and the substrate change amount due to the pressure in advance, and the pressure can be obtained from the substrate change amount based only on the pressure with reference to this map or the like.
e) As described above, in this embodiment, the pressure sensor 1 provided with the three types of surface acoustic wave elements 11 to 15 is used, and the output of these elements is used to change both the pressure and the temperature. However, it is possible to detect the target state (pressure) of the measurement object with high accuracy by suitably eliminating the influence of temperature.
つまり、まず、第1弾性表面波素子11と第2弾性表面波素子13との出力電圧の差をとって、(圧力と温度の影響を含む)第1の演算値を求め、第3弾性表面波素子15と第2弾性表面波素子13との出力電圧の差をとって、(温度のみの影響を含む)第2の演算値を求める。 That is, first, a difference between output voltages of the first surface acoustic wave element 11 and the second surface acoustic wave element 13 is calculated to obtain a first calculated value (including the effects of pressure and temperature), and the third surface acoustic wave is obtained. A difference in output voltage between the wave element 15 and the second surface acoustic wave element 13 is taken to obtain a second calculated value (including the effect of temperature only).
そして、温度マップを用いて、第2の演算値を温度(のみ)による基板変化量に換算し、次に、圧力マップを用いて、この温度による基板変化量から(圧力基準値に対応する)温度補正量を求める。次に、この温度補正量に前記第1の演算値を加えた加算値を求め、更に、圧力マップを用いて、この加算値から圧力及び温度による基板変化量を求める。そして、圧力及び温度による基板変化量から温度のみによる基板変化量を引くことにより、圧力のみによる基板変化量を求めることができるので、この圧力のみによる基板変化量から、精度良く圧力を求めることができる。 Then, using the temperature map, the second calculated value is converted into a substrate change amount due to temperature (only), and then from the substrate change amount due to this temperature using the pressure map (corresponding to the pressure reference value). Find the temperature correction amount. Next, an addition value obtained by adding the first calculation value to the temperature correction amount is obtained, and further, a substrate change amount due to pressure and temperature is obtained from the addition value using a pressure map. Then, by subtracting the substrate change amount due to only the temperature from the substrate change amount due to the pressure and temperature, the substrate change amount due to only the pressure can be obtained. Therefore, the pressure can be obtained accurately from the substrate change amount due to only this pressure. it can.
また、本実施例では、無線を利用した電力検知方式で圧力を検出する場合に、上述した圧力測定方法を行うことにより、無線伝送距離の変動に伴って信号強度(出力電圧)が変化しても、簡易な構成で、無線伝送距離の影響を排除することができる。 Also, in this embodiment, when pressure is detected by a wireless power detection method, the signal strength (output voltage) changes as the wireless transmission distance varies by performing the pressure measurement method described above. However, the influence of the wireless transmission distance can be eliminated with a simple configuration.
次に、実施例2について説明するが、前記実施例1と同様な内容の説明は簡略化する。
ここでは、外部装置における圧力等を算出する手法が第1実施例と異なるので、異なる内容について説明する。
Next, the second embodiment will be described, but the description of the same contents as the first embodiment will be simplified.
Here, since the method for calculating the pressure and the like in the external device is different from that in the first embodiment, different contents will be described.
図17及び図18に示す様に、本実施例では、ハードによる処理が検知部201にて行われ、ソフトによる処理が演算部203にて行われる。
両図に示す様に、圧力センサ1の応答信号の検波電圧は、各ホールド回路205〜209で保持される。具体的には、第1、第2、第3弾性表面波素子からのそれぞれ信号(電圧信号VSAW1、VSAW2、VSAW3)は、それぞれ各ホールド回路205〜209で保持される。
As shown in FIGS. 17 and 18, in this embodiment, hardware processing is performed by the detection unit 201, and software processing is performed by the calculation unit 203.
As shown in both figures, the detection voltage of the response signal of the pressure sensor 1 is held in each hold circuit 205-209. Specifically, first, second, each signal from the third surface acoustic wave device (a voltage signal V SAW1, V SAW2, V SAW3 ) is respectively held in each holding circuit 205 to 209.
そして、例えば図示しない差動演算回路によって、保持された第1、第2弾性表面波素子からの電圧信号VSAW1、VSAW2の差分(VSAW1−VSAW2)を演算する。また、同様に、保持された第3、第2弾性表面波素子からの電圧信号VSAW3、VSAW2の差分(VSAW3−VSAW2)を演算する。 Then, for example, a difference (V SAW1 −V SAW2 ) between the held voltage signals V SAW1 and V SAW2 from the first and second surface acoustic wave elements is calculated by a differential calculation circuit (not shown). Similarly, the third is held, calculates a difference (V SAW3 -V SAW2) of the voltage signal V SAW3, V SAW2 from the second surface acoustic wave element.
これらの差分の演算値は、それぞれA/D変換器211、213を介して、演算部203に入力される。
その後、演算部203では、前記実施例1と同様に、図18に示す様に、まず、第1弾性表面波素子11からの電圧信号VSAW1と(温度及び圧力の基準極である)第2弾性表面波素子13からの電圧信号VSAW2の差分(VSAW1−VSAW2)を演算する。また、同様に、第3弾性表面波素子15からの電圧信号VSAW3と第2弾性表面波素子13からの電圧信号VSAW2の差分(VSAW3−VSAW2)を演算する。
The calculated values of these differences are input to the calculation unit 203 via the A / D converters 211 and 213, respectively.
After that, in the arithmetic unit 203, as in the first embodiment, as shown in FIG. 18, first, the voltage signal V SAW1 from the first surface acoustic wave element 11 and the second electrode (which is a reference electrode for temperature and pressure). The difference (V SAW1 −V SAW2 ) of the voltage signal V SAW2 from the surface acoustic wave element 13 is calculated. Similarly, it calculates a difference (V SAW3 -V SAW2) of the voltage signal V SAW2 from the voltage signal V SAW3 from the third surface acoustic wave element 15 and the second surface acoustic wave element 13.
次に、前記図16(a)の様な温度マップを用いて、前記電圧差(VSAW3−VSAW2)に対応する基板変位量(温度による基板変化量:第1の演算値)を算出する。
次に、上述した様に、前記図16(b)の様な圧力マップを用いて、前記温度による基板変化量から(圧力基準点に対応する)温度補正量を算出する。
Next, using a temperature map as FIG 16 (a), the voltage difference substrate displacement amount corresponding to (V SAW3 -V SAW2) (substrate variation due to temperature: first calculation value) is calculated .
Next, as described above, the temperature correction amount (corresponding to the pressure reference point) is calculated from the substrate change amount due to the temperature, using the pressure map as shown in FIG.
次に、前記電圧差(VSAW1−VSAW2)に前記温度補正量を加算し、前記図16(b)の様な圧力マップを用いて、その加算値から、温度及び圧力による基板変位量を算出する。
次に、温度及び圧力による基板変位量から温度による基板変位量を引いて、圧力のみによる基板変位量を算出する。
Next, the temperature correction amount is added to the voltage difference (V SAW1 −V SAW2 ), and the substrate displacement due to temperature and pressure is calculated from the addition value using the pressure map as shown in FIG. calculate.
Next, the substrate displacement amount due to temperature alone is calculated by subtracting the substrate displacement amount due to temperature from the substrate displacement amount due to temperature and pressure.
従って、この圧力のみによる基板変位量から、予め求めておいた圧力と圧力のみによる基板変位量との関係を示すマップ等を用いて、圧力を求めることができる。
また、前記電圧差(VSAW3−VSAW2)から、上述した様に、予め求めておいた温度と温度のみによる基板変位量との関係を示すマップ等を用いて、温度を算出することができる。
Accordingly, the pressure can be obtained from the amount of substrate displacement due to this pressure alone, using a map or the like showing the relationship between the pressure obtained beforehand and the amount of substrate displacement due to pressure alone.
Further, from the voltage difference (V SAW3 -V SAW2), as described above, by using a map or the like showing the relationship between a substrate displacement by only previously obtained temperature and the temperature, it is possible to calculate the temperature .
本実施例によっても、前記実施例1と同様な効果を奏する。 Also according to this embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
次に、実施例3について説明するが、前記実施例1と同様な内容の説明は簡略化する。
ここでは、弾性表面波素子の構成が第1実施例と異なるので、異なる内容を説明する。
図19(a)に示す様に、本実施例の弾性表面波センサである圧力センサ301では、第1〜第3弾性表面波素子303〜307の長手方向における長さが異なるように設定されている。
Next, the third embodiment will be described, but the description of the same contents as the first embodiment will be simplified.
Here, since the configuration of the surface acoustic wave element is different from that of the first embodiment, different contents will be described.
As shown in FIG. 19A, in the pressure sensor 301 which is the surface acoustic wave sensor of the present embodiment, the lengths in the longitudinal direction of the first to third surface acoustic wave elements 303 to 307 are set to be different. Yes.
なお、各素子303〜307は、前記実施例1と同様に、それぞれ圧電基板309〜313上に、(一対の櫛歯電極からなる)櫛歯電極部315〜319と反射器321〜325が形成されたものである。 Each element 303 to 307 is formed with comb electrode portions 315 to 319 (consisting of a pair of comb electrodes) and reflectors 321 to 325 on the piezoelectric substrates 309 to 313, respectively, as in the first embodiment. It has been done.
本実施例においても、第1弾性表面波素子303及び第2弾性表面波素子305は、櫛歯電極及び反射器の材料や寸法、形状を同じにすることにより、温度変化に対し素子の出力電圧が同じであるように設定されている。 Also in this embodiment, the first surface acoustic wave element 303 and the second surface acoustic wave element 305 have the same material, size, and shape of the comb electrode and the reflector, so that the output voltage of the element with respect to the temperature change. Are set to be the same.
また、第3弾性表面波素子307は、第1弾性表面波素子303及び第2弾性表面波素子305とは、例えば反射器反射係数の周波数特性が異なるようにすることにより、温度変化に対し素子の出力電圧が異なるように設定されている。 In addition, the third surface acoustic wave element 307 is different from the first surface acoustic wave element 303 and the second surface acoustic wave element 305 in that, for example, the frequency characteristics of the reflector reflection coefficient are different from each other in response to the temperature change. Are set to have different output voltages.
更に、第1弾性表面波素子303のみは、圧力の変化によって素子の出力電圧が変化するように設定されている。
本実施例においても、前記実施例1と同様な効果を奏する。
Further, only the first surface acoustic wave element 303 is set so that the output voltage of the element changes due to a change in pressure.
Also in the present embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained.
次に、実施例4について説明するが、前記実施例1と同様な内容の説明は簡略化する。
ここでは、弾性表面波素子の構成が第1実施例と異なるので、異なる内容を説明する。
図19(b)に示す様に、本実施例の弾性表面波センサである圧力センサ401では、第1、第2弾性表面波素子403、405は、同一の圧電基板407において、長手方向に一列に形成されている。
Next, the fourth embodiment will be described, but the description of the same contents as the first embodiment will be simplified.
Here, since the configuration of the surface acoustic wave element is different from that of the first embodiment, different contents will be described.
As shown in FIG. 19B, in the pressure sensor 401 which is the surface acoustic wave sensor of this embodiment, the first and second surface acoustic wave elements 403 and 405 are arranged in a row in the longitudinal direction on the same piezoelectric substrate 407. Is formed.
なお、第1、第2弾性表面波素子403、405は、同一の圧電基板407上の中央に(両素子403、405の共有の)櫛歯電極部409が形成されるとともに、圧電基板407の両側に反射器411、413が形成されたものである。 The first and second surface acoustic wave elements 403 and 405 have a comb electrode portion 409 (shared by both elements 403 and 405) formed at the center on the same piezoelectric substrate 407 and the piezoelectric substrate 407. Reflectors 411 and 413 are formed on both sides.
また、第3弾性表面波素子414は、他の圧電基板415の上に、櫛歯電極部417と反射器419が形成されたものである。
本実施例においても、第1弾性表面波素子403及び第2弾性表面波素子405は、櫛歯電極及び反射器の材料や寸法、形状を同じにすることにより、温度変化に対し素子の出力電圧が同じであるように設定されている。
The third surface acoustic wave element 414 has a comb electrode part 417 and a reflector 419 formed on another piezoelectric substrate 415.
Also in this embodiment, the first surface acoustic wave element 403 and the second surface acoustic wave element 405 have the same material, size, and shape of the comb electrode and the reflector, so that the output voltage of the element with respect to the temperature change. Are set to be the same.
また、第3弾性表面波素子414は、第1弾性表面波素子403及び第2弾性表面波素子405とは、例えば反射器反射係数の周波数特性が異なるようにすることにより、温度変化に対し素子の出力電圧が異なるように設定されている。 The third surface acoustic wave element 414 is different from the first surface acoustic wave element 403 and the second surface acoustic wave element 405 in that, for example, the frequency characteristic of the reflector reflection coefficient is different from that of the first surface acoustic wave element 405. Are set to have different output voltages.
更に、第1弾性表面波素子403のみは、圧力の変化によって素子の出力電圧が変化するように設定されている。
本実施例においても、前記実施例1と同様な効果を奏する。
Further, only the first surface acoustic wave element 403 is set such that the output voltage of the element changes due to a change in pressure.
Also in the present embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained.
次に、実施例5について説明するが、前記実施例1と同様な内容の説明は簡略化する。
ここでは、弾性表面波素子の構成が第1実施例と異なるので、異なる内容を説明する。
図18(c)に示す様に、本実施例の弾性表面波センサである圧力センサ501では、第1〜第3弾性表面波素子503〜507の長手方向における長さが異なるように設定されている。
Next, a description will be given of the fifth embodiment, but the description of the same contents as the first embodiment will be simplified.
Here, since the configuration of the surface acoustic wave element is different from that of the first embodiment, different contents will be described.
As shown in FIG. 18C, in the pressure sensor 501 which is the surface acoustic wave sensor of this embodiment, the lengths in the longitudinal direction of the first to third surface acoustic wave elements 503 to 507 are set to be different. Yes.
なお、各素子503〜507は、前記実施例1と同様に、それぞれ圧電基板509〜513上に、各素子共有の(一対の櫛歯電極からなる)櫛歯電極部515と各反射器517〜521が形成されたものである。 Each element 503 to 507 is similar to the first embodiment, on each piezoelectric substrate 509 to 513, each element common (consisting of a pair of comb electrodes) 515 and each reflector 517 to 521 is formed.
本実施例においても、第1弾性表面波素子503及び第2弾性表面波素子505は、櫛歯電極及び反射器の材料や寸法、形状を同じにすることにより、温度変化に対し素子の出力電力値が同じであるように設定されている。 Also in the present embodiment, the first surface acoustic wave element 503 and the second surface acoustic wave element 505 have the same material, size, and shape of the comb electrode and the reflector, so that the output power of the element with respect to the temperature change. The values are set to be the same.
また、第3弾性表面波素子507は、第1弾性表面波素子503及び第2弾性表面波素子505とは、例えば反射器反射係数の周波数特性が異なるようにすることにより、温度変化に対し素子の出力電圧が異なるように設定されている。 Further, the third surface acoustic wave element 507 is different from the first surface acoustic wave element 503 and the second surface acoustic wave element 505 in that, for example, the frequency characteristics of the reflector reflection coefficient are made different from each other in response to a temperature change. Are set to have different output voltages.
更に、第1弾性表面波素子503のみは、圧力の変化によって素子の出力電圧が変化するように設定されている。
本実施例においても、前記実施例1と同様な効果を奏する。
Furthermore, only the first surface acoustic wave element 503 is set so that the output voltage of the element changes due to a change in pressure.
Also in the present embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained.
次に、実施例6について説明するが、前記実施例1と同様な内容の説明は簡略化する。 なお、素子等の各部材は実施例1と同じであるので、実施例1と同じ番号を使用する。
本実施例では、前記実施例1の前記図16(a)、(b)と同様な、図20(a)の温度マップ及び図20(b)の圧力マップを用いるとともに、図20(c)に示す様なオフセットマップも使用する。
Next, the sixth embodiment will be described, but the description of the same contents as the first embodiment will be simplified. In addition, since each member, such as an element, is the same as Example 1, the same number as Example 1 is used.
In this example, the temperature map of FIG. 20A and the pressure map of FIG. 20B are used, as in FIGS. 16A and 16B of Example 1, and FIG. Also use an offset map as shown in.
このオフセットマップは、縦軸に電圧差(VSAW1−VSAW2)をとり、横軸に電圧差(VSAW3−VSAW2)をとったものである。つまり、このオフセットマップは、電圧差(VSAW3−VSAW2)から、温度補正量に対応する電圧差(VSAW1−VSAW2)を求めることができる様に設定されている。 The offset map is a voltage difference on the vertical axis represents (V SAW1 -V SAW2), those taken voltage difference on the horizontal axis (V SAW3 -V SAW2). That is, the offset map, the voltage difference (V SAW3 -V SAW2), is set so that it is possible to obtain a voltage difference corresponding to the temperature correction amount (V SAW1 -V SAW2).
従って、このオフセットマップを用いれば、電圧差(VSAW3−VSAW2)から、(温度マップを使用することなく)オフセット電圧である温度補正量に対応するオフセット電圧(VSAW1−VSAW2)を求めることができる。 Therefore, when the offset map is obtained from the voltage difference (V SAW3 -V SAW2), the (without the use of temperature map) offset voltage corresponding to the temperature correction amount is offset voltage (V SAW1 -V SAW2) be able to.
以下、このオフセットマップを使用して圧力を測定する手順を説明する。
まず、ステップ1では、第3弾性表面波素子15の出力電圧VSAW3と第2弾性表面波素子13の出力電圧VSAW2との電圧差(VSAW3−VSAW2)を求め、温度マップから、この電圧差に対応する温度による基板変化量を求める。例えば前記電圧差が2Vである場合には、図20(a)から、温度による基板変化量は190ppmとなる。
Hereinafter, a procedure for measuring pressure using this offset map will be described.
First, in step 1, determined with the output voltage V SAW3 the third surface acoustic wave element 15 the voltage difference between the output voltage V SAW2 the second surface acoustic wave element 13 (V SAW3 -V SAW2), the temperature map, the The amount of substrate change due to the temperature corresponding to the voltage difference is obtained. For example, when the voltage difference is 2 V, the substrate change amount due to temperature is 190 ppm from FIG.
次に、ステップ2では、図20(c)のオフセットマップを用い、横軸の電圧差(VSAW3−VSAW2)から、直接に縦軸の電圧差(VSAW1−VSAW2)で示される温度補正量を求める。例えば電圧差が2Vである場合には、図20(c)から、温度補正量は1.1Vとなる。 Next, in step 2, using the offset map of FIG. 20 (c), the voltage difference between the horizontal axis from (V SAW3 -V SAW2), temperature indicated directly by the voltage difference between the vertical axis (V SAW1 -V SAW2) Find the correction amount. For example, when the voltage difference is 2V, the temperature correction amount is 1.1V from FIG.
次に、ステップ3では、前記温度補正量に、第1弾性表面波素子11の出力電圧VSAW1と第2弾性表面波素子13の出力電圧VSAW2との電圧差(VSAW1−VSAW2)を加える。そして、圧力マップから、この加算値に対応した圧力による基板変化量を求める。例えば電圧差が1.2Vである場合には、温度補正量の1.1Vを加えた2.3Vが加算値となり、図20(b)から、圧力による基板変化量は500ppmとなる。 Next, in step 3, the voltage difference (V SAW1 −V SAW2 ) between the output voltage V SAW1 of the first surface acoustic wave element 11 and the output voltage V SAW2 of the second surface acoustic wave element 13 is set as the temperature correction amount. Add. Then, the substrate change amount due to the pressure corresponding to the added value is obtained from the pressure map. For example, when the voltage difference is 1.2 V, 2.3 V obtained by adding 1.1 V of the temperature correction amount is an added value, and from FIG. 20B, the substrate change amount due to pressure is 500 ppm.
次に、ステップ4では、(温度の影響も含む)圧力による基板変化量から(温度のみに起因する)温度による基板変化量を引いて、圧力のみによる基板変化量を求める。例えば圧力による基板変化量が500ppmで、温度による基板変化量が190ppmである場合には、その差の310ppmが、圧力のみによる基板変化量となる。 Next, in step 4, the substrate change amount due to the pressure alone is obtained by subtracting the substrate change amount due to the temperature (which is caused only by the temperature) from the substrate change amount due to the pressure (including the influence of temperature). For example, when the substrate change amount due to pressure is 500 ppm and the substrate change amount due to temperature is 190 ppm, the difference of 310 ppm is the substrate change amount due to pressure alone.
従って、予め圧力と圧力による基板変化量との関係を調べてマップ等を作製しておき、このマップ等を参照して、圧力のみによる基板変化量から圧力を求めることができる。
また、温度についても、前記実施例1と同様にして、温度による基板変化量から、予め求めておいた温度と温度のみによる基板変位量との関係を示すマップ等を用いて、温度を算出することができる。
Accordingly, a map or the like is prepared by examining the relationship between the pressure and the substrate change amount due to the pressure in advance, and the pressure can be obtained from the substrate change amount based only on the pressure with reference to this map or the like.
As for the temperature, as in the first embodiment, the temperature is calculated from the substrate change amount due to the temperature using a map or the like showing the relationship between the temperature obtained in advance and the substrate displacement amount due only to the temperature. be able to.
本実施例においても、前記実施例1と同様な効果を奏するとともに、予めオフセットマップを用意しておくことにより、演算を簡易でき、演算時間を短縮できるという利点がある。 In the present embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained, and by preparing an offset map in advance, there are advantages that the calculation can be simplified and the calculation time can be shortened.
次に、実施例7について説明するが、前記実施例1と同様な内容の説明は簡略化する。 なお、素子等の各部材は実施例1と同じであるので、実施例1と同じ番号を使用する。
本実施例は、各素子の出力の電力比を用いて、前記実施例1とほぼ同様な手順で圧力を検出するので、図21及び図22に基づいて簡単に説明する。
Next, the seventh embodiment will be described, but the description of the same contents as the first embodiment will be simplified. In addition, since each member, such as an element, is the same as Example 1, the same number as Example 1 is used.
In the present embodiment, the pressure is detected in substantially the same procedure as in the first embodiment using the power ratio of the output of each element, and therefore, this will be briefly described with reference to FIGS.
なお、図22(a)の縦軸は、前記実施例1と同様な温度による基板変化量を示すが、横軸は素子15、13間の電力比を示している。また、図22(b)の縦軸は、前記実施例1と同様な圧力による基板変化量を示すが、横軸は素子11、13間の電力比を示している。 Note that the vertical axis of FIG. 22A shows the amount of change in the substrate due to the same temperature as in Example 1, while the horizontal axis shows the power ratio between the elements 15 and 13. Further, the vertical axis of FIG. 22B shows the amount of change in the substrate due to the same pressure as in Example 1, while the horizontal axis shows the power ratio between the elements 11 and 13.
図21及び図22に示す様に、まず、第1〜第3弾性表面波素子11〜15の出力電圧を、図11のログアンプあるいはダイオードからなる検波器(DET)109の検波特性に従い、その入力電力に換算することによって、それぞれ電力PSAW1、PSAW2、PSAW3に換算する。 As shown in FIGS. 21 and 22, first, the output voltages of the first to third surface acoustic wave elements 11 to 15 are determined according to the detection characteristics of the detector (DET) 109 including a log amplifier or a diode shown in FIG. by converting the input power, respectively converted to electric power P SAW1, P SAW2, P SAW3 .
そして、第1弾性表面波素子11の電力PSAW1と(温度及び圧力の基準極である)第2弾性表面波素子13の電力PSAW2との電力比(PSAW1/PSAW2)を演算する。また、同様に、第3弾性表面波素子15の電力PSAW3と第2弾性表面波素子13の電力PSAW2との電力比(PSAW3/PSAW2)を演算する。 Then, a power ratio (P SAW1 / P SAW2 ) between the power P SAW1 of the first surface acoustic wave element 11 and the power P SAW2 of the second surface acoustic wave element 13 (which is a reference electrode for temperature and pressure) is calculated. Similarly, to calculate the power P SAW3 the third surface acoustic wave element 15 power ratio between the power P SAW2 the second surface acoustic wave element 13 (P SAW3 / P SAW2).
なお、後述する様に、電力比と電力差とは等価であり、ここでは、電力をdBmでとっているため、電力比の計算は差動演算となる。
次に、前記図22(a)の様な温度マップを用いて、前記電力比(PSAW3/PSAW2)の値に対応する基板変位量(温度による基板変化量)を算出する。
As will be described later, the power ratio and the power difference are equivalent, and here, since the power is taken in dBm, the calculation of the power ratio is a differential operation.
Next, using a temperature map as FIG 22 (a), to calculate the substrate displacement amount corresponding to the value of the power ratio (P SAW3 / P SAW2) (substrate variation with temperature).
次に、前記図22(b)の様な圧力マップを用いて、前記温度による基板変化量から(圧力基準点に対応する)温度補正量を算出する。
次に、前記電力比(PSAW1/PSAW2)に前記温度補正量を加算し、前記図22(b)の様な圧力マップを用いて、その加算値から、温度及び圧力による基板変位量を算出する。
Next, using the pressure map as shown in FIG. 22B, a temperature correction amount (corresponding to the pressure reference point) is calculated from the substrate change amount due to the temperature.
Next, the temperature correction amount is added to the power ratio (P SAW1 / P SAW2 ), and the substrate displacement due to temperature and pressure is calculated from the added value using the pressure map as shown in FIG. calculate.
次に、温度及び圧力による基板変位量から温度による基板変位量を引いて、圧力のみによる基板変位量を算出する。
従って、この圧力のみによる基板変位量から、予め求めておいた圧力と圧力のみによる基板変位量との関係を示すマップ等を用いて、圧力を求めることができる。
Next, the substrate displacement amount due to temperature alone is calculated by subtracting the substrate displacement amount due to temperature from the substrate displacement amount due to temperature and pressure.
Accordingly, the pressure can be obtained from the amount of substrate displacement due to this pressure alone, using a map or the like showing the relationship between the pressure obtained beforehand and the amount of substrate displacement due to pressure alone.
また、前記温度による基板変化量から、予め求めておいた温度と温度のみによる基板変位量との関係を示すマップ等を用いて、温度を算出することができる。
本実施例においても、前記実施例1と同様な効果を奏する。
Further, the temperature can be calculated from the substrate change amount due to the temperature, using a map or the like showing the relationship between the previously obtained temperature and the substrate displacement amount due to only the temperature.
Also in the present embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained.
なお、下記数1に示す様に、式(1)の様に定義される場合、式(2)又は式(3)から明かな様に、dBm単位の電力で差分を計算することは、その真数(電力W)の比を取ることと等価であるので、各マップでは、電力の差で表現してある。 In addition, as shown in the following equation 1, when defined as in equation (1), as is clear from equation (2) or equation (3), calculating the difference with power in dBm is Since this is equivalent to taking the ratio of the true number (power W), each map is represented by a power difference.
次に、実施例8について説明するが、前記実施例7と同様な内容の説明は簡略化する。
本実施例は、前記実施例7に示した様な素子の電力比を用いるとともに、前記実施例6で示した様なオフセットマップを用いたものである。
Next, Example 8 will be described, but the description of the same contents as Example 7 will be simplified.
In this embodiment, the power ratio of the element as shown in the seventh embodiment is used, and the offset map as shown in the sixth embodiment is used.
なお、素子等の各部材は実施例1と同じであるので、実施例1と同じ番号を使用する。
本実施例では、前記図22(a)と図22(b)の両マップと、図23に示すオフセットマップを使用して圧力を求める。
In addition, since each member, such as an element, is the same as Example 1, the same number as Example 1 is used.
In this embodiment, the pressure is obtained by using both the maps shown in FIGS. 22A and 22B and the offset map shown in FIG.
このオフセットマップは、図23に示す様に、縦軸に電力比(PSAW1/PSAW2)をとり、横軸に電力比(PSAW3/PSAW2)をとったものである。つまり、このオフセットマップは、電力比(PSAW3/PSAW2)から、温度補正量に対応する電力比(PSAW1/PSAW2)を求めることができる様に設定されている。 The offset map is, as shown in FIG. 23, the power ratio on the vertical axis represents the (P SAW1 / P SAW2), in which took power ratio (P SAW3 / P SAW2) on the horizontal axis. That is, the offset map, from the power ratio (P SAW3 / P SAW2), is set so that it is possible to determine the power ratio corresponding to the temperature correction amount (P SAW1 / P SAW2).
従って、このオフセットマップを用いれば、電力比(PSAW3/PSAW2)から、(温度マップを使用することなく)オフセット電圧である温度補正量に対応する電力比(PSAW1/PSAW2)を求めることができる。 Therefore, when the offset map is obtained from the power ratio (P SAW3 / P SAW2), the (temperature without the use of maps) power ratio corresponding to the temperature correction amount is offset voltage (P SAW1 / P SAW2) be able to.
以下、このオフセットマップを使用して圧力を検出する手順を簡単に説明する。
まず、ステップ1では、第3弾性表面波素子15の電力PSAW3と第2弾性表面波素子13の電力PSAW2との電力比(PSAW3/PSAW2)を求め、図22(a)の温度マップから、この電圧比に対応する温度による基板変化量を求める。
The procedure for detecting the pressure using this offset map will be briefly described below.
First, in step 1, calculated power P SAW3 the third surface acoustic wave element 15 power ratio between the power P SAW2 the second surface acoustic wave element 13 (P SAW3 / P SAW2), the temperature shown in FIG. 22 (a) From the map, the amount of substrate change due to the temperature corresponding to this voltage ratio is obtained.
次に、ステップ2では、図23のオフセットマップを用い、横軸の電力比(PSAW3/PSAW2)から、直接に縦軸の電力比(PSAW1/PSAW2)で示される温度補正量を求める。
次に、ステップ3では、前記温度補正量に、第1弾性表面波素子11の電力PSAW1と第2弾性表面波素子13の電力PSAW2との電力比(PSAW1/PSAW2)を加える。そして、図22(b)の圧力マップから、この加算値に対応した圧力による基板変化量を求める。
Next, in step 2, using the offset map of FIG. 23, the power ratio of the horizontal axis from (P SAW3 / P SAW2), a temperature correction amount indicated directly in the power ratio of the vertical axis (P SAW1 / P SAW2) Ask.
In step 3, the temperature correction amount is added to the power P SAW1 the first surface acoustic wave element 11 power ratio between the power P SAW2 the second surface acoustic wave element 13 (P SAW1 / P SAW2). Then, the amount of change in the substrate due to the pressure corresponding to the added value is obtained from the pressure map of FIG.
次に、ステップ4では、(温度の影響も含む)圧力による基板変化量から(温度のみに起因する)温度による基板変化量を引いて、圧力のみによる基板変化量を求める。
従って、予め圧力と圧力による基板変化量との関係を調べてマップ等を作製しておき、このマップ等を参照して、圧力のみによる基板変化量から圧力を求めることができる。
Next, in step 4, the substrate change amount due to the pressure alone is obtained by subtracting the substrate change amount due to the temperature (which is caused only by the temperature) from the substrate change amount due to the pressure (including the influence of temperature).
Accordingly, a map or the like is prepared by examining the relationship between the pressure and the substrate change amount due to the pressure in advance, and the pressure can be obtained from the substrate change amount based only on the pressure with reference to this map or the like.
また、前記実施例7と同様にして、温度による基板変化量から温度を求めることができる。
本実施例においても、前記実施例7と同様な効果を奏するとともに、予めオフセットマップを用意しておくことにより、演算を簡易でき、演算時間を短縮できるという利点がある。
Further, similarly to the seventh embodiment, the temperature can be obtained from the substrate change amount due to the temperature.
In the present embodiment, the same effects as in the seventh embodiment can be obtained, and there is an advantage that the calculation can be simplified and the calculation time can be shortened by preparing an offset map in advance.
次に、実施例9について説明するが、前記実施例2と同様な内容の説明は簡略化する。
なお、素子等の各部材は実施例2と同じであるので、実施例2と同じ番号を使用する。
本実施例では、前記実施例2と同様なホールド回路を用いるとともに、前記実施例7と同様な素子間の電力比を用いて、圧力を検出するものである。
Next, the ninth embodiment will be described, but the description of the same contents as the second embodiment will be simplified.
In addition, since each member, such as an element, is the same as Example 2, the same number as Example 2 is used.
In this embodiment, the pressure is detected using the same hold circuit as in the second embodiment and using the power ratio between elements similar to that in the seventh embodiment.
本実施例では、図24に示す様に、第1、第2、第3弾性表面波素子からのそれぞれ信号(電圧信号VSAW1、VSAW2、VSAW3)は、それぞれ各ホールド回路205〜209で保持される。 In this embodiment, as shown in FIG. 24, first, second, each signal from the third surface acoustic wave device (a voltage signal V SAW1, V SAW2, V SAW3 ) at each hold circuits 205 to 209 respectively Retained.
そして、例えば図示しない差動演算回路によって、保持された第1、第2弾性表面波素子からの電圧信号VSAW1、VSAW2の差分(VSAW1−VSAW2)を演算する。また、同様に、保持された第3、第2弾性表面波素子からの電圧信号VSAW3、VSAW2の差分(VSAW3−VSAW2)を演算する。 Then, for example, a difference (V SAW1 −V SAW2 ) between the held voltage signals V SAW1 and V SAW2 from the first and second surface acoustic wave elements is calculated by a differential calculation circuit (not shown). Similarly, the third is held, calculates a difference (V SAW3 -V SAW2) of the voltage signal V SAW3, V SAW2 from the second surface acoustic wave element.
これらの差分の演算値は、それぞれA/D変換器211、213を介して、演算部203に入力される。
その後、演算部203では、まず、第1弾性表面波素子11からの電圧信号VSAW1と第2弾性表面波素子13からの電圧信号VSAW2の差分(VSAW1−VSAW2)を、図11のログアンプあるいはダイオードからなる検波器(DET)109の検波特性に従い電力換算して、電力比(PSAW1/PSAW2)を求める。
The calculated values of these differences are input to the calculation unit 203 via the A / D converters 211 and 213, respectively.
Then, the arithmetic unit 203, first, a voltage signal V SAW1 from the first surface acoustic wave element 11 of the voltage signal V SAW2 from the second surface acoustic wave element 13 the difference (V SAW1 -V SAW2), in FIG. 11 A power ratio (P SAW1 / P SAW2 ) is obtained by converting power according to the detection characteristics of a detector (DET) 109 formed of a log amplifier or a diode.
また、同様に、第3弾性表面波素子15からの電圧信号VSAW3と第2弾性表面波素子13からの電圧信号VSAW2の差分(VSAW3−VSAW2)を電力換算して、電力比(PSAW3/PSAW2)を求める。 Similarly, with the third voltage signal V SAW3 from the surface acoustic wave device 15 of the voltage signal V SAW2 from the second surface acoustic wave element 13 the difference (V SAW3 -V SAW2) to power conversion, power ratio ( determine the P SAW3 / P SAW2).
そして、これらの電力比を用いて、前記実施例7と同様にして圧力を求める。
具体的には、前記図22(a)の様な温度マップを用いて、前記電力比(PSAW3/PSAW2)の値に対応する基板変位量(温度による基板変化量)を算出する。
Then, using these power ratios, the pressure is obtained in the same manner as in Example 7.
Specifically, using a temperature map as FIG 22 (a), to calculate the substrate displacement amount corresponding to the value of the power ratio (P SAW3 / P SAW2) (substrate variation with temperature).
次に、前記図22(b)の様な圧力マップを用いて、前記温度による基板変化量から(圧力基準点に対応する)温度補正量を算出する。
次に、前記電力比(PSAW1/PSAW2)に前記温度補正量を加算し、前記図22(b)の様なマップを用いて、その加算値から、温度及び圧力による基板変位量を算出する。
Next, using the pressure map as shown in FIG. 22B, a temperature correction amount (corresponding to the pressure reference point) is calculated from the substrate change amount due to the temperature.
Next, the temperature correction amount is added to the power ratio (P SAW1 / P SAW2 ), and the amount of substrate displacement due to temperature and pressure is calculated from the added value using the map as shown in FIG. To do.
次に、温度及び圧力による基板変位量から温度による基板変位量を引いて、圧力のみによる基板変位量を算出する。
従って、この圧力のみによる基板変位量から、予め求めておいた圧力と圧力のみによる基板変位量との関係を示すマップ等を用いて、圧力を求めることができる。
Next, the substrate displacement amount due to temperature alone is calculated by subtracting the substrate displacement amount due to temperature from the substrate displacement amount due to temperature and pressure.
Accordingly, the pressure can be obtained from the amount of substrate displacement due to this pressure alone, using a map or the like showing the relationship between the pressure obtained beforehand and the amount of substrate displacement due to pressure alone.
また、前記実施例2と同様にして、温度による基板変化量から温度を求めることができる。
本実施例によっても、前記実施例2と同様な効果を奏する。
Further, similarly to the second embodiment, the temperature can be obtained from the substrate change amount due to the temperature.
According to the present embodiment, the same effects as those of the second embodiment can be obtained.
次に、実施例10について説明するが、前記実施例9と同様な内容の説明は簡略化する。
なお、素子等の各部材は実施例9と同じであるので、実施例9と同じ番号を使用する。
Next, Example 10 will be described, but the description of the same contents as Example 9 will be simplified.
In addition, since each member, such as an element, is the same as Example 9, the same number as Example 9 is used.
本実施例では、前記実施例9と同様なホールド回路及び素子間の電力比を用いるとともに、前記実施例8の様なオフセットマップを使用して、圧力を検出するものである。
本実施例では、前記図24に示す様に、前記実施例9と同様にして、演算部203では、第1弾性表面波素子11からの電圧信号VSAW1と第2弾性表面波素子13からの電圧信号VSAW2の差分(VSAW1−VSAW2)を電力換算して、電力比(PSAW1/PSAW2)を求める。
In the present embodiment, the pressure is detected using the hold circuit and the power ratio between elements similar to those in the ninth embodiment and using the offset map as in the eighth embodiment.
In the present embodiment, as shown in FIG. 24, in the same manner as in the ninth embodiment, the calculation unit 203 receives the voltage signal V SAW1 from the first surface acoustic wave element 11 and the second surface acoustic wave element 13 from The power ratio (P SAW1 / P SAW2 ) is obtained by converting the difference (V SAW1 −V SAW2 ) of the voltage signal V SAW2 into power.
また、同様に、第3弾性表面波素子15からの電圧信号VSAW3と第2弾性表面波素子13からの電圧信号VSAW2の差分(VSAW3−VSAW2)を電力換算して、電力比(PSAW3/PSAW2)を求める。 Similarly, with the third voltage signal V SAW3 from the surface acoustic wave device 15 of the voltage signal V SAW2 from the second surface acoustic wave element 13 the difference (V SAW3 -V SAW2) to power conversion, power ratio ( determine the P SAW3 / P SAW2).
そして、これらの電力比を用いて、前記実施例8と同様にして圧力を求める。
具体的には、ステップ1では、第3弾性表面波素子15の電力PSAW3と第2弾性表面波素子13の電力PSAW2との電力比(PSAW3/PSAW2)を求め、前記図22(a)の温度マップから、この電圧比に対応する温度による基板変化量を求める。
Then, using these power ratios, the pressure is obtained in the same manner as in Example 8.
Specifically, in step 1, calculated power P SAW3 the third surface acoustic wave element 15 power ratio between the power P SAW2 the second surface acoustic wave element 13 (P SAW3 / P SAW2), FIG. 22 ( From the temperature map of a), the substrate change amount due to the temperature corresponding to this voltage ratio is obtained.
次に、ステップ2では、前記図23のオフセットマップを用い、横軸の電力比(PSAW3/PSAW2)から、直接に縦軸の(PSAW1/PSAW2)、即ち温度補正量を求める。
次に、ステップ3では、前記温度補正量に、第1弾性表面波素子11の電力PSAW1と第2弾性表面波素子13の電力PSAW2との電力比(PSAW1/PSAW2)を加える。そして、前記図22(b)の圧力マップから、この加算値に対応した圧力による基板変化量を求める。
Next, in step 2, using the offset map of FIG 23, the power ratio of the horizontal axis from (P SAW3 / P SAW2), directly to the vertical axis (P SAW1 / P SAW2), i.e. obtaining the temperature correction amount.
In step 3, the temperature correction amount is added to the power P SAW1 the first surface acoustic wave element 11 power ratio between the power P SAW2 the second surface acoustic wave element 13 (P SAW1 / P SAW2). Then, from the pressure map of FIG. 22B, the substrate change amount due to the pressure corresponding to the added value is obtained.
次に、ステップ4では、(温度の影響も含む)圧力による基板変化量から(温度のみに起因する)温度による基板変化量を引いて、圧力のみによる基板変化量を求める。
従って、予め圧力と圧力による基板変化量との関係を調べてマップ等を作製しておき、このマップ等を参照して、圧力のみによる基板変化量から圧力を求めることができる。
Next, in step 4, the substrate change amount due to the pressure alone is obtained by subtracting the substrate change amount due to the temperature (which is caused only by the temperature) from the substrate change amount due to the pressure (including the influence of temperature).
Accordingly, a map or the like is prepared by examining the relationship between the pressure and the substrate change amount due to the pressure in advance, and the pressure can be obtained from the substrate change amount based only on the pressure with reference to this map or the like.
また、前記実施例9と同様にして、温度による基板変化量から温度を求めることができる。
本実施例においても、前記実施例9と同様な効果を奏する。
Further, similarly to the ninth embodiment, the temperature can be obtained from the substrate change amount due to the temperature.
Also in this embodiment, the same effects as those of the ninth embodiment are obtained.
次に、実施例11について説明するが、前記実施例1と同様な内容の説明は簡略化する。
a)まず、本実施例において、各素子の出力を用いて、圧力を求めることができる原理を、図25に基づいて説明する。
Next, although Example 11 is demonstrated, description of the content similar to the said Example 1 is simplified.
a) First, in this embodiment, the principle by which the pressure can be obtained using the output of each element will be described with reference to FIG.
なお、図25の横軸(X軸)は、温度又は圧力による基板変化量を示し、縦軸(Y軸)は、素子間の出力電圧の差又は電力比を示している。
また、同図の実線のグラフ(圧力マップ)は、温度が一定の場合において、第1弾性表面波素子(SAW1)に印加する圧力を変化させた場合の第1弾性表面波素子(SAW1)と第2弾性表面波素子(SAW2)との出力電圧の差(又は電力比:反射電力比)を示すグラフである。更に、同図の点線で示すグラフ(温度マップ)は、温度を変化させた場合の第3弾性表面波素子(SAW3)と第2弾性表面波素子(SAW2)との出力電圧の差(又は電力比:反射電力比)を示すグラフである。
Note that the horizontal axis (X axis) in FIG. 25 indicates the amount of change in the substrate due to temperature or pressure, and the vertical axis (Y axis) indicates the difference in output voltage or power ratio between elements.
Further, the solid line graph (pressure map) in the figure shows the first surface acoustic wave element (SAW1) when the pressure applied to the first surface acoustic wave element (SAW1) is changed when the temperature is constant. It is a graph which shows the difference (or power ratio: reflected power ratio) of an output voltage with a 2nd surface acoustic wave element (SAW2). Further, a graph (temperature map) indicated by a dotted line in the figure shows a difference (or power) between output voltages of the third surface acoustic wave element (SAW3) and the second surface acoustic wave element (SAW2) when the temperature is changed. (Ratio: reflected power ratio).
また、同図の一点鎖線で示すグラフ(基準極温度マップ)は、温度を変化させた場合における基準極である第2弾性表面波素子(SAW2)の出力電圧の変化量(又は電力変化量:反射電力変化量)、即ち、第2弾性表面波素子(SAW2)の出力電圧(又は電力)と基準温度(基板変化量が0)のときの出力電圧(又は電力:反射電力)との電圧差(又は電力比)である。 In addition, the graph (reference electrode temperature map) indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 6 shows the change amount (or power change amount) of the output voltage of the second surface acoustic wave element (SAW2) which is the reference electrode when the temperature is changed. Reflected power variation), that is, the voltage difference between the output voltage (or power) of the second surface acoustic wave element (SAW2) and the output voltage (or power: reflected power) when the reference temperature (substrate variation is 0). (Or power ratio).
なお、前記マップはなく、演算式で規定してもよいが、以下ではマップを用いて説明する。
本実施例では、以下の手順によって、温度変化があった場合でも、印加された圧力の変化を検知することができる。
Note that the map is not provided and may be defined by an arithmetic expression, but the following description will be made using the map.
In the present embodiment, the change in applied pressure can be detected by the following procedure even when there is a temperature change.
図25に例示する様に、まず、ステップ1では、SAW3とSAW2との電圧差(又は電力比)を求める。
この電圧差(又は電力比)は、温度による基板変化量に対応しているので、ステップ2では、前記温度マップを用いて、前記電力差(又は電力比)に対応した温度による基板変化量を求める。
As illustrated in FIG. 25, first, in step 1, a voltage difference (or power ratio) between SAW3 and SAW2 is obtained.
Since this voltage difference (or power ratio) corresponds to the substrate change amount due to temperature, in step 2, using the temperature map, the substrate change amount due to temperature corresponding to the power difference (or power ratio) is calculated. Ask.
ステップ3では、前記基準極温度マップを用いて、前記温度による基板変化量を圧力による基板変化量に換算して、圧力基準値(初期値)を求める。つまり、SAW1とSAW2との温度特性が一致している場合には、基準極温度マップと圧力マップとは完全に一致し、圧力基準値は基準極温度マップをシフトするので、ここでは、基準極温度マップを用いて、圧力基準値を求める。 In step 3, using the reference electrode temperature map, the substrate change amount due to the temperature is converted into the substrate change amount due to the pressure to obtain a pressure reference value (initial value). That is, when the temperature characteristics of SAW1 and SAW2 match, the reference electrode temperature map and the pressure map completely match, and the pressure reference value shifts the reference electrode temperature map. The pressure reference value is obtained using the temperature map.
なお、ここで、基準極温度マップと圧力マップとが完全に一致する理由は、第1弾性表面波素子及び第2弾性表面波素子は、温度変化に対し素子の出力(例えば電圧や電力)が同じだからである。 Here, the reason why the reference electrode temperature map and the pressure map completely coincide is that the first surface acoustic wave element and the second surface acoustic wave element have an output (for example, voltage or power) of the element with respect to a temperature change. Because it is the same.
ステップ4では、SAW1とSAW2との電力差(又は電力比)を求める。
ステップ5では、前記圧力マップを用いて、前記圧力基準点からのステップ4で求めた電力差(電圧比)に対応する基板変化量(即ち圧力のみに対応した基板変化量)を求める。
In step 4, the power difference (or power ratio) between SAW1 and SAW2 is obtained.
In step 5, a substrate change amount corresponding to the power difference (voltage ratio) obtained in step 4 from the pressure reference point (that is, a substrate change amount corresponding to only the pressure) is obtained using the pressure map.
従って、この圧力と圧力のみに対応した基板変化量との関係を予め求めておくことにより、圧力のみに対応した基板変化量から圧力のみを求めることができる。
b)次に、上述した原理に基づいて、本実施例において行われる圧力の検出のための具体的な手順について、図26及び図27に基づいて説明する。
Therefore, by obtaining the relationship between the pressure and the substrate change amount corresponding to only the pressure in advance, only the pressure can be obtained from the substrate change amount corresponding to only the pressure.
b) Next, based on the above-described principle, a specific procedure for pressure detection performed in the present embodiment will be described with reference to FIGS.
なお、素子等の各部材は実施例1と同じであるので、実施例1と同じ番号を使用する。
ここで、図27(a)に示す温度マップとは、温度による基板変化量と、第3弾性表面波素子15の出力電圧VSAW3と第2弾性表面波素子13の出力電圧VSAW2との差(VSAW3−VSAW2)との関係を示すマップである。
In addition, since each member, such as an element, is the same as Example 1, the same number as Example 1 is used.
Here, the temperature map shown in FIG. 27A is the difference between the substrate change amount due to temperature and the output voltage V SAW3 of the third surface acoustic wave element 15 and the output voltage V SAW2 of the second surface acoustic wave element 13. is a map showing the relationship between the (V SAW3 -V SAW2).
また、図27(b)に示す圧力マップとは、圧力による基板変化量と、第1弾性表面波素子11の出力電圧VSAW1と第2弾性表面波素子13の出力電圧VSAW2との差(VSAW1−VSAW2)との関係を示すマップである。 In addition, the pressure map shown in FIG. 27B is a difference between the substrate change amount due to pressure and the output voltage V SAW1 of the first surface acoustic wave element 11 and the output voltage V SAW2 of the second surface acoustic wave element 13 ( V SAW1 −V SAW2 ).
更に、図27(c)に示す基準極温度マップとは、基準極である第2弾性表面波素子13の出力電圧VSAW2と第2弾性表面波素子13の基準温度における出力電圧VSAW2*との電圧差(VSAW2−VSAW2*)と、第3弾性表面波素子11の出力電圧VSAW3と第2弾性表面波素子13の出力電圧VSAW2との差(VSAW3−VSAW2)と、の関係を示すオフセットマップである。 Further, the reference electrode temperature map shown in FIG. 27C is that the output voltage V SAW2 of the second surface acoustic wave element 13 that is the reference electrode and the output voltage V SAW2 * of the second surface acoustic wave element 13 at the reference temperature are voltage difference between (V SAW2 -V SAW2 *), the difference between the output voltage V SAW3 the third surface acoustic wave element 11 and the output voltage V SAW2 the second surface acoustic wave element 13 (V SAW3 -V SAW2), It is an offset map showing the relationship.
図26に示す様に、圧力センサ1の応答信号の検波電圧は、A/D変換器111にてデジタル信号に変換される。
具体的には、第1、第2、第3弾性表面波素子11、13、15からのそれぞれ信号(電圧信号VSAW1、VSAW2、VSAW3)は、それぞれA/D変換器111を介して演算部123に入力される。
As shown in FIG. 26, the detection voltage of the response signal of the pressure sensor 1 is converted into a digital signal by the A / D converter 111.
Specifically, first, second, each signal from the third surface acoustic wave element 11, 13, 15 (voltage signal V SAW1, V SAW2, V SAW3 ) , respectively via the A / D converter 111 Input to the arithmetic unit 123.
そして、演算部123では、第1弾性表面波素子11からの電圧信号VSAW1と第2弾性表面波素子13からの電圧信号VSAW2の差分(VSAW1−VSAW2)を演算する。また、同様に、第3弾性表面波素子15からの電圧信号VSAW3と第2弾性表面波素子13からの電圧信号VSAW2の差分(VSAW3−VSAW2)を演算する。 Then, the arithmetic unit 123 calculates a voltage signal V SAW1 from the first surface acoustic wave element 11 of the voltage signal V SAW2 from the second surface acoustic wave element 13 the difference (V SAW1 -V SAW2). Similarly, it calculates a difference (V SAW3 -V SAW2) of the voltage signal V SAW2 from the voltage signal V SAW3 from the third surface acoustic wave element 15 and the second surface acoustic wave element 13.
次に、前記図27(a)に示す温度マップを用いて、前記電圧差(VSAW3−VSAW2)の値に対応する基板変位量(温度による基板変化量)を算出する。なお、例えば電圧差(VSAW3−VSAW2)が2Vの場合には、温度による基板変化量は190ppmになる。 Next, using a temperature map shown in FIG. 27 (a), to calculate the substrate displacement amount corresponding to the value of the voltage difference (V SAW3 -V SAW2) (substrate variation with temperature). Incidentally, for example, when the voltage difference (V SAW3 -V SAW2) is 2V, the substrate variation due to temperature becomes 190 ppm.
次に、図27(c)のオフセットマップを用い、横軸の電圧差(VSAW3−VSAW2)から、縦軸の(VSAW2−VSAW2*)、即ち圧力基準値に対応した温度補正量であるオフセット電圧を求める。例えば電圧差が2Vである場合には、温度補正量は1.1Vとなる。 Then, the temperature correction amount using the offset map, the voltage difference between the horizontal axis from (V SAW3 -V SAW2), the vertical axis (V SAW2 -V SAW2 *), i.e. corresponding to the pressure reference value in FIG. 27 (c) Find the offset voltage. For example, when the voltage difference is 2V, the temperature correction amount is 1.1V.
次に、前記温度補正量に、第1弾性表面波素子11の出力電圧VSAW1と第2弾性表面波素子13の出力電圧VSAW2との電圧差(VSAW1−VSAW2)を加える。
そして、図27(b)に示す圧力マップから、この加算値に対応した圧力による基板変化量を求める。例えば電圧差が1.2Vである場合には、温度補正量の1.1Vを加えた2.3Vが加算値となり、図27(b)から、圧力による基板変化量は500ppmとなる。
Next, a voltage difference (V SAW1 −V SAW2 ) between the output voltage V SAW1 of the first surface acoustic wave element 11 and the output voltage V SAW2 of the second surface acoustic wave element 13 is added to the temperature correction amount.
Then, from the pressure map shown in FIG. 27B, the substrate change amount due to the pressure corresponding to the added value is obtained. For example, when the voltage difference is 1.2 V, 2.3 V obtained by adding 1.1 V of the temperature correction amount is an added value, and from FIG. 27B, the substrate change amount due to pressure is 500 ppm.
次に、この(温度の影響も含む)圧力による基板変化量から(温度のみに起因する)温度による基板変化量を引いて、圧力のみによる基板変化量を求める。
例えば圧力による基板変化量が500ppmで、温度による基板変化量が190ppmである場合には、その差の310ppmが、圧力のみによる基板変化量となる。
Next, the substrate change amount due to temperature (including only the temperature) is subtracted from the substrate change amount due to pressure (including the effect of temperature) to obtain the substrate change amount due to pressure alone.
For example, when the substrate change amount due to pressure is 500 ppm and the substrate change amount due to temperature is 190 ppm, the difference of 310 ppm is the substrate change amount due to pressure alone.
従って、予め圧力と圧力による基板変化量との関係を調べてマップ等を作製しておき、このマップ等を参照して、圧力のみによる基板変化量から圧力を求めることができる。
また、温度についても、前記実施例1と同様にして、温度による基板変化量から、予め求めておいた温度と温度のみによる基板変位量との関係を示すマップ等を用いて、温度を算出することができる。
Accordingly, a map or the like is prepared by examining the relationship between the pressure and the substrate change amount due to the pressure in advance, and the pressure can be obtained from the substrate change amount based only on the pressure with reference to this map or the like.
As for the temperature, as in the first embodiment, the temperature is calculated from the substrate change amount due to the temperature using a map or the like showing the relationship between the temperature obtained in advance and the substrate displacement amount due only to the temperature. be able to.
本実施例においても、前記実施例1と同様な効果を奏する。 Also in the present embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained.
次に、実施例12について説明するが、前記実施例10と同様な内容の説明は簡略化する。
なお、素子等の各部材は実施例10と同じであるので、実施例1と同じ番号を使用する。
Next, the twelfth embodiment will be described, but the description of the same contents as the tenth embodiment will be simplified.
In addition, since each member, such as an element, is the same as Example 10, the same number as Example 1 is used.
本実施例では、前記実施例10と同様なホールド回路及び素子間の電力比を用いるとともに、前記実施例11の様なオフセットマップを使用して、圧力を検出するものである。
以下に、本実施例において行われる圧力の検出のための具体的な手順について、図28及び図29に基づいて説明する。
In the present embodiment, the hold circuit and the power ratio between elements similar to those in the tenth embodiment are used, and the pressure is detected using the offset map as in the eleventh embodiment.
Hereinafter, a specific procedure for pressure detection performed in this embodiment will be described with reference to FIGS.
なお、図29(a)に示す温度マップとは、温度による基板変化量と、第3弾性表面波素子15の電力(PSAW3)と第2弾性表面波素子13の電力(PSAW2)との電力比(PSAW3/PSAW2)との関係を示すマップである。 Note that the temperature map shown in FIG. 29 (a), a substrate variation with temperature of the third surface acoustic wave element 15 power (P SAW3) and the power (P SAW2) of the second surface acoustic wave element 13 is a map showing a relationship between the power ratio (P SAW3 / P SAW2).
また、図29(b)に示す圧力マップとは、圧力による基板変化量と、第1弾性表面波素子11の電力(PSAW1)と第2弾性表面波素子13の電力(PSAW2)との電力比(PSAW1/PSAW2)との関係を示すマップである。 In addition, the pressure map shown in FIG. 29 (b) is the change in the substrate due to pressure, the power of the first surface acoustic wave element 11 (P SAW1 ), and the power of the second surface acoustic wave element 13 (P SAW2 ). It is a map which shows the relationship with a power ratio (P SAW1 / P SAW2 ).
更に、図29(c)に示す基準極温度マップとは、基準極である第2弾性表面波素子13の基準温度における電力(PSAW2*)と第2弾性表面波素子13の電力(PSAW3)との電力比(PSAW2/VSAW2*)と、第3弾性表面波素子11の電力(PSAW3)と第2弾性表面波素子13の電力(PSAW2)との電力比(PSAW3/PSAW2)との関係を示すオフセットマップである。 Furthermore, the reference electrode temperature map shown in FIG. 29 (c), the power at the reference temperature of the second surface acoustic wave element 13 is a reference electrode (P SAW2 *) and the second surface acoustic wave element 13 power (P SAW3 ) and power ratio between (P SAW2 / V SAW2 *) , the power of the third surface acoustic wave element 11 and the (P SAW3) power ratio between the power (P SAW2) of the second surface acoustic wave element 13 (P SAW3 / P SAW2 ) is an offset map showing the relationship.
本実施例では、前記図28に示す様に、前記実施例10と同様にして、演算部203では、第1弾性表面波素子11からの電圧信号VSAW1と第2弾性表面波素子13からの電圧信号VSAW2の差分(VSAW1−VSAW2)を電力換算して、電力比(PSAW1/PSAW2)を求める。 In the present embodiment, as shown in FIG. 28, in the same manner as in the tenth embodiment, the calculation unit 203 uses the voltage signal V SAW1 from the first surface acoustic wave element 11 and the second surface acoustic wave element 13 to The power ratio (P SAW1 / P SAW2 ) is obtained by converting the difference (V SAW1 −V SAW2 ) of the voltage signal V SAW2 into power.
また、同様に、第3弾性表面波素子15からの電圧信号VSAW3と第2弾性表面波素子13からの電圧信号VSAW2の差分(VSAW3−VSAW2)を電力換算して、電力比(PSAW3/PSAW2)を求める。 Similarly, with the third voltage signal V SAW3 from the surface acoustic wave device 15 of the voltage signal V SAW2 from the second surface acoustic wave element 13 the difference (V SAW3 -V SAW2) to power conversion, power ratio ( determine the P SAW3 / P SAW2).
そして、これらの電力比を用いて、前記実施例11と同様にして圧力を求める。
具体的には、まず、第3弾性表面波素子15の電力PSAW3と第2弾性表面波素子13の電力PSAW2との電力比(PSAW3/PSAW2)を求め、前記図29(a)の温度マップから、この電圧比に対応する温度による基板変化量を求める。
Then, using these power ratios, the pressure is obtained in the same manner as in Example 11.
Specifically, first, the power ratio between the power P SAW2 the power P SAW3 the third surface acoustic wave element 15 and the second surface acoustic wave element 13 (P SAW3 / P SAW2) look, FIG 29 (a) From this temperature map, the amount of change in the substrate due to the temperature corresponding to this voltage ratio is obtained.
次に、図29(c)のオフセットマップを用い、横軸の電力比(PSAW3/PSAW2)から、縦軸の(PSAW2/PSAW2*)、即ち圧力基準値に対応した温度補正量であるオフセット電圧を求める。 Then, the temperature correction amount using an offset map, the power ratio of the horizontal axis from (P SAW3 / P SAW2), the vertical axis (P SAW2 / P SAW2 *) , i.e. corresponding to the pressure reference value in FIG. 29 (c) Find the offset voltage.
次に、前記温度補正量に、第1弾性表面波素子11の電力PSAW1と第2弾性表面波素子13の電力PSAW2との電力比(PSAW1/PSAW2)を加える。
そして、図29(b)に示す圧力マップから、この加算値に対応した圧力による基板変化量を求める。
Then, the temperature correction amount is added to the power P SAW1 the first surface acoustic wave element 11 power ratio between the power P SAW2 the second surface acoustic wave element 13 (P SAW1 / P SAW2).
Then, from the pressure map shown in FIG. 29B, the substrate change amount due to the pressure corresponding to the added value is obtained.
次に、この(温度の影響も含む)圧力による基板変化量から(温度のみに起因する)温度による基板変化量を引いて、圧力のみによる基板変化量を求める。
従って、予め圧力と圧力による基板変化量との関係を調べてマップ等を作製しておき、このマップ等を参照して、圧力のみによる基板変化量から圧力を求めることができる。
Next, the substrate change amount due to temperature (including only the temperature) is subtracted from the substrate change amount due to pressure (including the effect of temperature) to obtain the substrate change amount due to pressure alone.
Accordingly, a map or the like is prepared by examining the relationship between the pressure and the substrate change amount due to the pressure in advance, and the pressure can be obtained from the substrate change amount based only on the pressure with reference to this map or the like.
また、温度についても、温度による基板変化量から、予め求めておいた温度と温度のみによる基板変位量との関係を示すマップ等を用いて、温度を算出することができる。
本実施例においても、前記実施例11と同様な効果を奏する。
As for the temperature, the temperature can be calculated using a map or the like showing the relationship between the temperature obtained in advance and the substrate displacement amount based only on the temperature based on the substrate change amount based on the temperature.
Also in the present embodiment, the same effects as in the eleventh embodiment can be obtained.
(1)本発明は、例えばタイヤ空気圧センサのような圧力センサに限らず、応力センサ、変位センサなど、各種の用途に適用できる。
(2)本発明では、出力電圧値を用いて圧力等を求めたが、それ以外に、出力電圧値から求めた出力電流値を用いて圧力等を求めてもよい。
(1) The present invention is not limited to a pressure sensor such as a tire air pressure sensor, but can be applied to various applications such as a stress sensor and a displacement sensor.
(2) In the present invention, the pressure or the like is obtained using the output voltage value. Alternatively, the pressure or the like may be obtained using the output current value obtained from the output voltage value.
1、301、401、501…圧力センサ(弾性表面波センサ)
3…外部装置(信号源)
11、303、403、503…第1弾性表面波素子
13、305、405、505…第2弾性表面波素子
15、307、414、507…第3弾性表面波素子
19、51、71、309、311、313、407、415、509、511、513…圧電基板
21、23、53、55、73、75…櫛歯電極
24、56、76、315、317、319、409、417、515…櫛歯電極部
33…伝送路
25、57、77、321、323、325、411、413、419、517、519、521…反射器
43…押圧部材
1, 301, 401, 501 ... Pressure sensor (surface acoustic wave sensor)
3. External device (signal source)
11, 303, 403, 503... First surface acoustic wave element 13, 305, 405, 505... Second surface acoustic wave element 15, 307, 414, 507... Third surface acoustic wave element 19, 51, 71, 309, 311, 313, 407, 415, 509, 511, 513 ... Piezoelectric substrate 21, 23, 53, 55, 73, 75 ... Comb electrode 24, 56, 76, 315, 317, 319, 409, 417, 515 ... Comb Tooth electrode part 33 ... Transmission path 25, 57, 77, 321, 323, 325, 411, 413, 419, 517, 519, 521 ... Reflector 43 ... Pressing member
Claims (16)
前記第1弾性表面波素子及び前記第2弾性表面波素子は、温度変化に対し素子の出力が同じであるとともに、前記第3弾性表面波素子は、前記第1弾性表面波素子及び前記第2弾性表面波素子とは温度変化に対し素子の出力が異なり、
且つ、前記第1弾性表面波素子は、前記温度以外の測定対象の状態の変化によって素子の出力が変化するように構成された素子であることを特徴とする弾性表面波センサ。 A surface acoustic wave sensor including a first surface acoustic wave element, a second surface acoustic wave element, and a third surface acoustic wave element in which the output of the element changes due to a change in the characteristics of the surface acoustic wave transmitted through the element due to an external influence. Because
The first surface acoustic wave element and the second surface acoustic wave element have the same element output with respect to temperature change, and the third surface acoustic wave element includes the first surface acoustic wave element and the second surface acoustic wave element. The output of the element is different from the surface acoustic wave element with respect to temperature change,
The first surface acoustic wave element is an element configured such that an output of the element changes according to a change in a state of a measurement object other than the temperature.
前記第1弾性表面波素子の反射器は、外部からの押圧力が印加された場合に弾性変形する構成を有するとともに、前記反射器に対して押圧力を印加する押圧力印加部を備えたことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の弾性表面波センサ。 The first surface acoustic wave element includes an electrode that generates a surface acoustic wave, and a reflector that reflects the surface acoustic wave generated by the electrode,
The reflector of the first surface acoustic wave element has a configuration that elastically deforms when an external pressing force is applied, and includes a pressing force application unit that applies the pressing force to the reflector. The surface acoustic wave sensor according to claim 1, wherein:
前記第1弾性表面波素子に前記圧力に対応する押圧力が加わった場合に、前記第1弾性表面波素子の出力電圧と前記第2弾性表面波素子の出力電圧との電圧差を示す第1の演算値を求める第1演算手段と、
前記第3弾性表面波素子の出力電圧と前記第2弾性表面波素子の出力電圧との電圧差を示す第2の演算値を求める第2演算手段と、
前記第2の演算値に基づいて、温度による素子の基板変化量を求める第3演算手段と、
前記第1の演算値と圧力による素子の基板変化量との関係を用い、前記温度による素子の基板変化量に基づいて、圧力及び温度による素子の基板変化量を求める際の基準となる温度補正量を求める第4演算手段と、
前記温度補正量に前記第1の演算値を加算して、加算値を求める第5演算手段と、
前記加算値に基づいて、圧力及び温度による素子の基板変化量を求める第6演算手段と、
前記圧力及び温度による素子の基板変化量と前記温度による素子の基板変化量との差から、圧力による素子の基板変化量を求める第7演算手段と、
前記圧力による素子の基板変化量に基づいて、前記圧力を算出する第8演算手段と、
を備えたことを特徴とするセンシングシステム。 A pressure sensing system comprising the surface acoustic wave sensor according to any one of claims 1 to 6,
A first difference indicating a voltage difference between an output voltage of the first surface acoustic wave element and an output voltage of the second surface acoustic wave element when a pressing force corresponding to the pressure is applied to the first surface acoustic wave element. First calculating means for calculating a calculated value of
Second computing means for obtaining a second computed value indicating a voltage difference between the output voltage of the third surface acoustic wave element and the output voltage of the second surface acoustic wave element;
Based on the second calculated value, a third calculating means for obtaining a substrate change amount of the element due to temperature;
Using the relationship between the first calculated value and the substrate change amount of the element due to the pressure, based on the substrate change amount of the element due to the temperature, temperature correction serving as a reference when obtaining the substrate change amount of the element due to pressure and temperature A fourth calculation means for obtaining an amount;
A fifth calculation means for adding the first calculation value to the temperature correction amount to obtain an addition value;
Sixth arithmetic means for obtaining a change amount of the substrate of the element due to pressure and temperature based on the added value;
A seventh calculating means for obtaining a substrate change amount of the element due to pressure from a difference between the substrate change amount of the element due to the pressure and temperature and a substrate change amount of the element due to the temperature;
Eighth operation means for calculating the pressure based on the substrate change amount of the element due to the pressure;
Sensing system characterized by comprising
前記第1弾性表面波素子に前記圧力に対応する押圧力が加わった場合に、前記第1弾性表面波素子の出力電圧と前記第2弾性表面波素子の出力電圧との電圧差を示す第1の演算値を求める第1演算手段と、
前記第3弾性表面波素子の出力電圧と前記第2弾性表面波素子の出力電圧との電圧差を示す第2の演算値を求める第2演算手段と、
前記第2の演算値に基づいて、温度による素子の基板変化量を求める第3演算手段と、
前記第2の演算値と前記第1の演算値との関係を用い、前記第2の演算値に基づいて、圧力及び温度による素子の基板変化量を求める際の基準となる温度補正量を求める第4演算手段と、
前記温度補正量に前記第1の演算値を加算して、加算値を求める第5演算手段と、
前記加算値に基づいて、圧力及び温度による素子の基板変化量を求める第6演算手段と、
前記圧力及び温度による素子の基板変化量と前記温度による素子の基板変化量との差から、圧力による素子の基板変化量を求める第7演算手段と、
前記圧力による素子の基板変化量に基づいて、前記圧力を算出する第8演算手段と、
を備えたことを特徴とするセンシングシステム。 A pressure sensing system comprising the surface acoustic wave sensor according to any one of claims 1 to 6,
A first difference indicating a voltage difference between an output voltage of the first surface acoustic wave element and an output voltage of the second surface acoustic wave element when a pressing force corresponding to the pressure is applied to the first surface acoustic wave element. First calculating means for calculating a calculated value of
Second computing means for obtaining a second computed value indicating a voltage difference between the output voltage of the third surface acoustic wave element and the output voltage of the second surface acoustic wave element;
Based on the second calculated value, a third calculating means for obtaining a substrate change amount of the element due to temperature;
Using the relationship between the second calculated value and the first calculated value, a temperature correction amount serving as a reference for determining a substrate change amount of the element due to pressure and temperature is obtained based on the second calculated value. A fourth computing means;
A fifth calculation means for adding the first calculation value to the temperature correction amount to obtain an addition value;
Sixth arithmetic means for obtaining a change amount of the substrate of the element due to pressure and temperature based on the added value;
A seventh calculating means for obtaining a substrate change amount of the element due to pressure from a difference between the substrate change amount of the element due to the pressure and temperature and a substrate change amount of the element due to the temperature;
Eighth operation means for calculating the pressure based on the substrate change amount of the element due to the pressure;
Sensing system characterized by comprising
前記第1弾性表面波素子に前記圧力に対応する押圧力が加わった場合に、前記第1弾性表面波素子の出力電力と前記第2弾性表面波素子の出力電力との電力比を示す第1の演算値を求める第1演算手段と、
前記第3弾性表面波素子の出力電力と前記第2弾性表面波素子の出力電力との電力比を示す第2の演算値を求める第2演算手段と、
前記第2の演算値に基づいて、温度による素子の基板変化量を求める第3演算手段と、
前記第1の演算値と圧力による素子の基板変化量との関係を用い、前記温度による素子の基板変化量に基づいて、圧力及び温度による素子の基板変化量を求める際の基準となる温度補正量を求める第4演算手段と、
前記温度補正量に前記第1の演算値を加算して、加算値を求める第5演算手段と、
前記加算値に基づいて、前記加算値から圧力及び温度による素子の基板変化量を求める第6演算手段と、
前記圧力及び温度による素子の基板変化量と前記温度による素子の基板変化量との差から、圧力による素子の基板変化量を求める第7演算手段と、
前記圧力による素子の基板変化量に基づいて、前記圧力を算出する第8演算手段と、
を備えたことを特徴とするセンシングシステム。 A pressure sensing system comprising the surface acoustic wave sensor according to any one of claims 1 to 6,
A first ratio indicating a power ratio between the output power of the first surface acoustic wave element and the output power of the second surface acoustic wave element when a pressing force corresponding to the pressure is applied to the first surface acoustic wave element. First calculating means for calculating a calculated value of
Second computing means for obtaining a second computation value indicating a power ratio between the output power of the third surface acoustic wave element and the output power of the second surface acoustic wave element;
Based on the second calculated value, a third calculating means for obtaining a substrate change amount of the element due to temperature;
Using the relationship between the first calculated value and the substrate change amount of the element due to the pressure, based on the substrate change amount of the element due to the temperature, temperature correction serving as a reference when obtaining the substrate change amount of the element due to pressure and temperature A fourth calculation means for obtaining an amount;
A fifth calculation means for adding the first calculation value to the temperature correction amount to obtain an addition value;
Based on the added value, sixth calculating means for obtaining a substrate change amount of the element due to pressure and temperature from the added value;
A seventh calculating means for obtaining a substrate change amount of the element due to pressure from a difference between the substrate change amount of the element due to the pressure and temperature and a substrate change amount of the element due to the temperature;
Eighth operation means for calculating the pressure based on the substrate change amount of the element due to the pressure;
Sensing system characterized by comprising
前記第1弾性表面波素子に前記圧力に対応する押圧力が加わった場合に、前記第1弾性表面波素子の出力電力と前記第2弾性表面波素子の出力電力との電力比を示す第1の演算値を求める第1演算手段と、
前記第3弾性表面波素子の出力電力と前記第2弾性表面波素子の出力電力との電力比を示す第2の演算値を求める第2演算手段と、
前記第2の演算値に基づいて、温度による素子の基板変化量を求める第3演算手段と、
前記第2の演算値と前記第1の演算値との関係を用い、前記第2の演算値に基づいて、圧力及び温度による素子の基板変化量を求める際の基準となる温度補正量を求める第4演算手段と、
前記温度補正量に前記第1の演算値を加算して、加算値を求める第5演算手段と、
前記加算値に基づいて、圧力及び温度による素子の基板変化量を求める第6演算手段と、
前記圧力及び温度による素子の基板変化量と前記温度による素子の基板変化量との差から、圧力による素子の基板変化量を求める第7演算手段と、
前記圧力による素子の基板変化量に基づいて、前記圧力を算出する第8演算手段と、
を備えたことを特徴とするセンシングシステム。 A pressure sensing system comprising the surface acoustic wave sensor according to any one of claims 1 to 6,
A first ratio indicating a power ratio between the output power of the first surface acoustic wave element and the output power of the second surface acoustic wave element when a pressing force corresponding to the pressure is applied to the first surface acoustic wave element. First calculating means for calculating a calculated value of
Second computing means for obtaining a second computation value indicating a power ratio between the output power of the third surface acoustic wave element and the output power of the second surface acoustic wave element;
Based on the second calculated value, a third calculating means for obtaining a substrate change amount of the element due to temperature;
Using the relationship between the second calculated value and the first calculated value, a temperature correction amount serving as a reference for determining a substrate change amount of the element due to pressure and temperature is obtained based on the second calculated value. A fourth computing means;
A fifth calculation means for adding the first calculation value to the temperature correction amount to obtain an addition value;
Sixth arithmetic means for obtaining a change amount of the substrate of the element due to pressure and temperature based on the added value;
A seventh calculating means for obtaining a substrate change amount of the element due to pressure from a difference between the substrate change amount of the element due to the pressure and temperature and a substrate change amount of the element due to the temperature;
Eighth operation means for calculating the pressure based on the substrate change amount of the element due to the pressure;
Sensing system characterized by comprising
且つ、前記第1弾性表面波素子と前記第2弾性表面波素子と前記第3弾性表面波素子との遅延時間が、全て前記外部装置より出力される出力信号時間より長く、
且つ、前記第1弾性表面波素子と前記第2弾性表面波素子と前記第3弾性表面波素子との最大遅延時間が、最小遅延時間の2倍より短いことを特徴とする請求項7〜11のいずれか1項に記載のセンシングシステム。 The delay times of the first surface acoustic wave element, the second surface acoustic wave element, and the third surface acoustic wave element are all different,
And, the delay times of the first surface acoustic wave element, the second surface acoustic wave element, and the third surface acoustic wave element are all longer than the output signal time output from the external device,
The maximum delay time of the first surface acoustic wave element, the second surface acoustic wave element, and the third surface acoustic wave element is shorter than twice the minimum delay time. The sensing system according to any one of the above.
前記第1弾性表面波素子に前記圧力に対応する押圧力が加わった場合に、前記第1弾性表面波素子の出力電圧と前記第2弾性表面波素子の出力電圧との電圧差を示す第1の演算値を求める第1演算工程と、
前記第3弾性表面波素子の出力電圧と前記第2弾性表面波素子の出力電圧との電圧差を示す第2の演算値を求める第2演算工程と、
前記第2の演算値に基づいて、温度による素子の基板変化量を求める第3演算工程と、
前記第1の演算値と圧力による素子の基板変化量との関係を用い、前記温度による素子の基板変化量に基づいて、圧力及び温度による素子の基板変化量を求める際の基準となる温度補正量を求める第4演算工程と、
前記温度補正量に前記第1の演算値を加算して、加算値を求める第5演算工程と、
前記加算値に基づいて、圧力及び温度による素子の基板変化量を求める第6演算工程と、
前記圧力及び温度による素子の基板変化量と前記温度による素子の基板変化量との差から、圧力による素子の基板変化量を求める第7演算工程と、
前記圧力による素子の基板変化量に基づいて、前記圧力を算出する第8演算工程と、
を備えたことを特徴とする圧力測定方法。 A pressure measurement method for measuring pressure using the surface acoustic wave sensor according to any one of claims 1 to 6,
A first difference indicating a voltage difference between an output voltage of the first surface acoustic wave element and an output voltage of the second surface acoustic wave element when a pressing force corresponding to the pressure is applied to the first surface acoustic wave element. A first calculation step for obtaining a calculated value of
A second calculation step of obtaining a second calculation value indicating a voltage difference between the output voltage of the third surface acoustic wave element and the output voltage of the second surface acoustic wave element;
A third calculation step of obtaining a substrate change amount of the element due to temperature based on the second calculation value;
Using the relationship between the first calculated value and the substrate change amount of the element due to the pressure, based on the substrate change amount of the element due to the temperature, temperature correction serving as a reference when obtaining the substrate change amount of the element due to pressure and temperature A fourth calculation step for determining the quantity;
A fifth calculation step of adding the first calculation value to the temperature correction amount to obtain an addition value;
A sixth calculation step for obtaining a substrate change amount of the element due to pressure and temperature based on the added value;
A seventh calculation step of obtaining the substrate change amount of the element due to pressure from the difference between the substrate change amount of the element due to the pressure and temperature and the substrate change amount of the element due to the temperature;
An eighth calculation step of calculating the pressure based on the substrate change amount of the element due to the pressure;
A pressure measuring method comprising:
前記第1弾性表面波素子に前記圧力に対応する押圧力が加わった場合に、前記第1弾性表面波素子の出力電圧と前記第2弾性表面波素子の出力電圧との電圧差を示す第1の演算値を求める第1演算工程と、
前記第3弾性表面波素子の出力電圧と前記第2弾性表面波素子の出力電圧との電圧差を示す第2の演算値を求める第2演算工程と、
前記第2の演算値に基づいて、温度による素子の基板変化量を求める第3演算工程と、
前記第2の演算値と前記第1の演算値との関係を用い、前記第2の演算値に基づいて、圧力及び温度による素子の基板変化量を求める際の基準となる温度補正量を求める第4演算工程と、
前記温度補正量に前記第1の演算値を加算して、加算値を求める第5演算工程と、
前記加算値に基づいて、圧力及び温度による素子の基板変化量を求める第6演算工程と、
前記圧力及び温度による素子の基板変化量と前記温度による素子の基板変化量との差から、圧力による素子の基板変化量を求める第7演算工程と、
前記圧力による素子の基板変化量に基づいて、前記圧力を算出する第8演算工程と、
を備えたことを特徴とする圧力測定方法。 A pressure measurement method for measuring pressure using the surface acoustic wave sensor according to any one of claims 1 to 6,
A first difference indicating a voltage difference between an output voltage of the first surface acoustic wave element and an output voltage of the second surface acoustic wave element when a pressing force corresponding to the pressure is applied to the first surface acoustic wave element. A first calculation step for obtaining a calculated value of
A second calculation step of obtaining a second calculation value indicating a voltage difference between the output voltage of the third surface acoustic wave element and the output voltage of the second surface acoustic wave element;
A third calculation step of obtaining a substrate change amount of the element due to temperature based on the second calculation value;
Using the relationship between the second calculated value and the first calculated value, a temperature correction amount serving as a reference for determining a substrate change amount of the element due to pressure and temperature is obtained based on the second calculated value. A fourth calculation step;
A fifth calculation step of adding the first calculation value to the temperature correction amount to obtain an addition value;
A sixth calculation step for obtaining a substrate change amount of the element due to pressure and temperature based on the added value;
A seventh calculation step of obtaining the substrate change amount of the element due to pressure from the difference between the substrate change amount of the element due to the pressure and temperature and the substrate change amount of the element due to the temperature;
An eighth calculation step of calculating the pressure based on the substrate change amount of the element due to the pressure;
A pressure measuring method comprising:
前記第1弾性表面波素子に前記圧力に対応する押圧力が加わった場合に、前記第1弾性表面波素子の出力電力と前記第2弾性表面波素子の出力電力との電力比を示す第1の演算値を求める第1演算工程と、
前記第3弾性表面波素子の出力電力と前記第2弾性表面波素子の出力電力との電力比を示す第2の演算値を求める第2演算工程と、
前記第2の演算値に基づいて、温度による素子の基板変化量を求める第3演算工程と、
前記第1の演算値と圧力による素子の基板変化量との関係を用い、前記温度による素子の基板変化量に基づいて、圧力及び温度による素子の基板変化量を求める際の基準となる温度補正量を求める第4演算工程と、
前記温度補正量に前記第1の演算値を加算して、加算値を求める第5演算工程と、
前記加算値に基づいて、前記加算値から圧力及び温度による素子の基板変化量を求める第6演算工程と、
前記圧力及び温度による素子の基板変化量と前記温度による素子の基板変化量との差から、圧力による素子の基板変化量を求める第7演算工程と、
前記圧力による素子の基板変化量に基づいて、前記圧力を算出する第8演算工程と、
を備えたことを特徴とする圧力測定方法。 A pressure measurement method for measuring pressure using the surface acoustic wave sensor according to any one of claims 1 to 6,
A first ratio indicating a power ratio between the output power of the first surface acoustic wave element and the output power of the second surface acoustic wave element when a pressing force corresponding to the pressure is applied to the first surface acoustic wave element. A first calculation step for obtaining a calculated value of
A second calculation step of obtaining a second calculation value indicating a power ratio between the output power of the third surface acoustic wave element and the output power of the second surface acoustic wave element;
A third calculation step of obtaining a substrate change amount of the element due to temperature based on the second calculation value;
Using the relationship between the first calculated value and the substrate change amount of the element due to the pressure, based on the substrate change amount of the element due to the temperature, temperature correction serving as a reference when obtaining the substrate change amount of the element due to pressure and temperature A fourth calculation step for determining the quantity;
A fifth calculation step of adding the first calculation value to the temperature correction amount to obtain an addition value;
A sixth calculation step of obtaining a substrate change amount of the element due to pressure and temperature from the addition value based on the addition value;
A seventh calculation step of obtaining the substrate change amount of the element due to pressure from the difference between the substrate change amount of the element due to the pressure and temperature and the substrate change amount of the element due to the temperature;
An eighth calculation step of calculating the pressure based on the substrate change amount of the element due to the pressure;
A pressure measuring method comprising:
前記第1弾性表面波素子に前記圧力に対応する押圧力が加わった場合に、前記第1弾性表面波素子の出力電力と前記第2弾性表面波素子の出力電力との電力比を示す第1の演算値を求める第1演算工程と、
前記第3弾性表面波素子の出力電力と前記第2弾性表面波素子の出力電力との電力比を示す第2の演算値を求める第2演算工程と、
前記第2の演算値に基づいて、温度による素子の基板変化量を求める第3演算工程と、
前記第2の演算値と前記第1の演算値との関係を用い、前記第2の演算値に基づいて、圧力及び温度による素子の基板変化量を求める際の基準となる温度補正量を求める第4演算工程と、
前記温度補正量に前記第1の演算値を加算して、加算値を求める第5演算工程と、
前記加算値に基づいて、圧力及び温度による素子の基板変化量を求める第6演算工程と、
前記圧力及び温度による素子の基板変化量と前記温度による素子の基板変化量との差から、圧力による素子の基板変化量を求める第7演算工程と、
前記圧力による素子の基板変化量に基づいて、前記圧力を算出する第8演算工程と、
を備えたことを特徴とする圧力測定方法。 A pressure measurement method for measuring pressure using the surface acoustic wave sensor according to any one of claims 1 to 6,
A first ratio indicating a power ratio between the output power of the first surface acoustic wave element and the output power of the second surface acoustic wave element when a pressing force corresponding to the pressure is applied to the first surface acoustic wave element. A first calculation step for obtaining a calculated value of
A second calculation step of obtaining a second calculation value indicating a power ratio between the output power of the third surface acoustic wave element and the output power of the second surface acoustic wave element;
A third calculation step of obtaining a substrate change amount of the element due to temperature based on the second calculation value;
Using the relationship between the second calculated value and the first calculated value, a temperature correction amount serving as a reference for determining a substrate change amount of the element due to pressure and temperature is obtained based on the second calculated value. A fourth calculation step;
A fifth calculation step of adding the first calculation value to the temperature correction amount to obtain an addition value;
A sixth calculation step for obtaining a substrate change amount of the element due to pressure and temperature based on the added value;
A seventh calculation step of obtaining the substrate change amount of the element due to pressure from the difference between the substrate change amount of the element due to the pressure and temperature and the substrate change amount of the element due to the temperature;
An eighth calculation step of calculating the pressure based on the substrate change amount of the element due to the pressure;
A pressure measuring method comprising:
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Cited By (3)
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WO2014155926A1 (en) * | 2013-03-26 | 2014-10-02 | 株式会社デンソー | Pressure sensor |
JP2017096841A (en) * | 2015-11-26 | 2017-06-01 | 新日本無線株式会社 | Parasitic wireless sensor, measuring system using the same, and detection method of measuring system |
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-
2011
- 2011-05-25 JP JP2011117177A patent/JP2012008122A/en not_active Withdrawn
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