CN102364876A - 频率测量装置、以及具备该装置的气味传感器和电子设备 - Google Patents

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Abstract

一种频率测量装置，具备：具备第一吸附膜的第一振荡器(100a)；具备第二吸附膜的第二振荡器(100x)；与第一振荡器(100a)连接并具备能调频输出第一振荡信号(118a)的第一频率调整器的第一振荡电路(110a)；与第二振荡器(100x)连接并具备能调频输出第二振荡信号(118x)的第二频率调整器的第二振荡电路(110x)；能分别测量第一振荡信号(118a)及第二振荡信号(118x)的频率的测量电路(120a)；和基于测量电路(120a)的测量结果，能控制第一频率调整器及第二频率调整器使得第一振荡信号(118a)和第二振荡信号(118x)之间的频率差大于规定的频率差的控制电路(130)。

Description

频率测量装置、以及具备该装置的气味传感器和电子设备
技术领域
本发明涉及具备由具备吸附膜的振荡器以及与该振荡器连接的振荡电路构成的多个组的频率测量装置等。
背景技术
若在处于谐振状态的水晶振荡器表面附着有周边介质所含的物质，则有谐振频率根据该附着物质发生变化的现象。利用该现象的技术被称作QCM(Quarts Crystal Microbalance)，并作为检测周边介质所含的分子的存在或者其含量的传感器来进行利用。作为QCM的应用例，可列举在振荡器的表面形成了选择性地吸附特定的分子的吸附膜的气味传感器(odorsensor)。另外，还研究了利用DNA的杂交的生物传感器、气体传感器等的运用。在以下的说明中，主要以气味传感器为例进行说明。
一般而言，在QCM设备中利用AT切(AT CUT)型的水晶振荡器。AT切是指对于水晶晶体轴的某特定方位的切基板，在室温附近温度系数变化极小，从而温度稳定性好，因此，不限于QCM设备而被广泛运用。
AT切水晶振荡器，若在基板正面和背面上形成的激励电极间施加电压，则在正面和背面彼此不同地滑动，即所谓的厚度滑动振动模式下进行动作。该谐振频率f0与正面和背面的电极所夹持的部位的水晶板厚成反比，一般具有下面的关系。
f0(MHz)＝1670/水晶板厚(μm)
而且，利用该AT切水晶振荡器的QCM设备的吸附物质量ΔM与频率变化量Δf之间的关系由下面的Sauerbrey式表示，这是公知的。
(数学式1)
Δf = - 2 × f 0 2 ρ × μ × ΔM A
在此，f0：振荡器的谐振频率、ρ：水晶的密度、μ：水晶的剪切弹性常数、A：有效振动面积(大致电极面积)。通过用上式来提高水晶振荡器的谐振频率f0，可知灵敏度即每吸附物质量ΔM的频率变化量Δf将被提高。
但是，利用了QCM设备的气味传感器被公开在例如JP特开昭63-222248号公报(专利文献1)等中。在该专利文献1的实施例6所公开的技术中，利用在AT切水晶振荡器1的电极2上形成了作为吸附膜的由二烷基铵盐(dialkylammonium salt)和聚苯乙烯磺酸(polystyrene sulfonicacid)构成的二分子膜薄膜的元件(图6)，来检测在空气中饱和的气味物质β紫罗兰酮的存在，作为振动频率的变化(图9)。
然而，实际上选择性地仅使目标物质吸附在吸附膜上是不可能的，在吸附膜上会有多种物质被吸附。为了解决该问题，在例如JP特开平1-244335号公报(专利文献2)所记载的技术中，采用了所谓的多阵列方式，即同时对形成了种类各不相同的吸附膜的多个水晶振荡器的振动频率变化进行观测并模式分析振荡器间的振动频率变化比，由此特定气味的种类。
在此，要提高气味的识别精度，增加具备使用的吸附膜的振荡器的种类是有效的。而作为测定对象的气味物质被认为有40万种，将这样庞大种类的气味物质像上述现有技术那样用几个(几种)振荡器(QCM)来识别是不可能的。
这样，在使用多个振荡器(QCM)时，有时分别与振荡器连接的振荡电路间的牵引现象(drawing effect)将成问题。在此所说的牵引现象是指，在两个振荡电路的振荡频率接近的情况下，因某种触发而从这些谐振电路输出的信号的频率会突然一致地变化的现象。若产生牵引现象，则从振荡电路输出的信号将与附着在吸附膜上的物质无关地变化。
在JP特开平10-142134号公报(专利文献3)中，为了避免牵引现象，利用多个预先选好的谐振频率各不相同的振荡器。
专利文献1：JP特开昭63-222248号公报
专利文献2：JP特开平1-244335号公报
专利文献3：JP特开平10-142134号公报
然而，即使像上述专利文献3所记载的那样，预先选好谐振频率各不相同的振荡器来进行使用，有时振荡电路所含的负载电容等特性会产生偏差。在这种情况下，从振荡电路输出的信号频率有时不会成为预定的频率，从而在振荡电路间有时得不到期望的频率差。其结果是，还是有产生牵引现象的情况。
进而，在利用多个振荡器的情况下，需要这些振荡器各自具有不同的谐振频率，从而存在甄选费时的这样课题。
发明内容
为了解决所提出的课题，本发明的一种形态的频率测量装置，具备：第一振荡器，其具备第一吸附膜；第二振荡器，其具备第二吸附膜；第一振荡电路，其与所述第一振荡器连接，并具备能调整频率地输出第一振荡信号的第一频率调整器；第二振荡电路，其与所述第二振荡器连接，并具备能调整频率地输出第二振荡信号的第二频率调整器；测量电路，其构成为能分别测量所述第一振荡信号的频率以及所述第二振荡信号的频率；和控制电路，其构成为：基于由所述测量电路得到的测量结果，能对所述第一频率调整器以及所述第二频率调整器进行控制，使得所述第一振荡信号和所述第二振荡信号之间的频率差大于规定的频率差。
根据此构成，由于使从第一振荡电路以及第二振荡电路分别输出的第一振荡信号和第二振荡信号之间的频率差大于规定的频率差，因此能够防止在振荡电路之间产生牵引现象。进而，能够防止因牵引现象而造成频率测量装置的动作产生不良状态的情况。
另外，不需要预先选定具有规定的谐振频率的振荡器。进而，由于不需要振荡器的选定，具有某谐振频率的振荡器将不会多出，从而能够使产量提高。
另外，本发明的一种形态的频率测量装置，还具备：第三振荡器，其具备第三吸附膜；和第三振荡电路，其与所述第三振荡器连接，并具备能调整频率地输出第三振荡信号的第三频率调整器，所述测量电路还构成为能测量所述第三振荡信号的频率，所述控制电路构成为能执行以下的处理，即，(a1处理)基于由所述测量电路测量得到的频率，将所述第一振荡信号、所述第二振荡信号、以及所述第三振荡信号之中具有最高频率的信号确定为第一信号，并将仅次于所述第一信号的具有次高频率的信号确定为第二信号；(b处理)比较所述第一信号和所述第二信号；(c1-1处理)当所述第一信号和所述第二信号之间的频率差大于规定的频率差时，将所述第二信号确定为新的所述第一信号，并将仅次于所述新的第一信号的具有次高频率的信号确定为新的所述第二信号，且回到所述(b处理)；(c1-2处理)当所述第一信号和所述第二信号之间的频率差在规定的频率差以下时，控制与输出所述第二信号的振荡电路对应的频率调整器来降低所述第二信号的频率，并回到所述(a1处理)。
根据此构成，由于使第一振荡信号至第三振荡信号的各自的信号间的频率差大于各自规定的频率差，因此，能够防止这些振荡电路之间的牵引现象。另外，通过利用上述构成的控制电路，能够简单且适当地使各谐振信号之间的频率差大于规定的频率差。
进而，在上述构成的控制电路中，当调整振荡信号的频率时，进行降低频率的处理。这样，在不使频率测量装置的功耗增加的前提下，能够调整振荡信号的频率。
另外，本发明的另一种形态的频率测量装置，还具备：第三振荡器，其具备第三吸附膜；和第三振荡电路，其与所述第三振荡器连接，并构成为能输出第三振荡信号，该第三振荡信号具有第三频率调整器能调整的频率，所述测量电路还构成为能测量所述第三振荡信号的频率，所述控制电路构成为能执行以下的处理，即，(a2处理)基于由所述测量电路测量得到的频率，将所述第一振荡信号、所述第二振荡信号、以及所述第三振荡信号之中具有最低频率的信号确定为第一信号，并将仅次于所述第一信号的具有次低频率的信号确定为第二信号；(b处理)比较所述第一信号和所述第二信号；(c2-1处理)当所述第一信号和所述第二信号之间的频率差大于规定的频率差时，将所述第二信号确定为新的所述第一信号，并将仅次于所述新的第一信号的具有次低频率的信号确定为新的所述第二信号，且回到所述(b处理)；(c2-2处理)当所述第一信号和所述第二信号之间的频率差在规定的频率差以下时，控制与输出所述第二信号的振荡电路对应的频率调整器来升高所述第二信号的频率，并回到所述(a1处理)。
根据此构成，与前述构成相同，由于使第一振荡信号至第三振荡信号的各自的信号间的频率差大于各自规定的频率差，因此，能够防止这些振荡电路之间的牵引现象。另外，通过利用上述构成的控制电路，能够简单且适当地使各谐振信号之间的频率差大于规定的频率差。
另外，本发明的另一种形态的频率测量装置，还具备：第三振荡器，其具备第三吸附膜；和第三振荡电路，其与所述第三振荡器连接，并构成为能输出第三振荡信号，该第三振荡信号具有第三频率调整器能调整的频率，所述测量电路还构成为能测量所述第三振荡信号的频率，所述控制电路构成为能执行以下的处理，即，(a1处理)基于由所述测量电路测量得到的频率，将所述第一振荡信号、所述第二振荡信号、以及所述第三振荡信号之中具有最高频率的信号确定为第一信号，并将仅次于所述第一信号的具有次高频率的信号确定为第二信号；(b处理)比较所述第一信号和所述第二信号；(c1-1处理)当所述第一信号和所述第二信号之间的频率差大于规定的频率差时，将所述第二信号确定为新的所述第一信号，并将仅次于所述新的第一信号的具有次高频率的信号确定为新的所述第二信号，且回到所述(b处理)；(c3-2处理)当所述第一信号和所述第二信号之间的频率差在规定的频率差以下时，在控制与输出所述第二信号的振荡电路对应的频率调整器来降低所述第二信号的频率后，将所述第一振荡信号、所述第二振荡信号、以及所述第三振荡信号之中仅次于所述第一信号的具有次高频率的信号确定为新的所述第二信号，并回到所述(b处理)。
根据此构成，能够在进行调整以降低振荡信号的频率的同时，以更短时间的处理来使第一振荡信号至第三振荡信号的各自的信号间的频率差大于各自规定的频率差。
另外，本发明的另一种形态的频率测量装置，还具备：第三振荡器，其具备第三吸附膜；和第三振荡电路，其与所述第三振荡器连接，并构成为能输出第三振荡信号，该第三振荡信号具有第三频率调整器能调整的频率，所述测量电路还构成为能测量所述第三振荡信号的频率，所述控制电路构成为能执行以下的处理，即，(a2处理)基于由所述测量电路测量得到的频率，将所述第一振荡信号、所述第二振荡信号、以及所述第三振荡信号之中具有最低频率的信号确定为第一信号，并将仅次于所述第一信号的具有次低频率的信号确定为第二信号；(b处理)比较所述第一信号和所述第二信号；(c2-1处理)当所述第一信号和所述第二信号之间的频率差大于规定的频率差时，将所述第二信号确定为新的所述第一信号，并将仅次于所述新的第一信号的具有次低频率的信号确定为新的所述第二信号，且回到所述(b处理)；(c4-2处理)当所述第一信号和所述第二信号之间的频率差在规定的频率差以下时，在控制与输出所述第二信号的振荡电路对应的频率调整器来升高所述第二信号的频率后，将所述第一振荡信号、所述第二振荡信号、以及所述第三振荡信号之中仅次于所述第一信号的具有次高频率的信号确定为第二信号，并回到所述(b处理)。
根据此构成，能够在进行调整以升高振荡信号的频率的同时，以更短时间的处理来使第一振荡信号至第三振荡信号的各自的信号间的频率差大于各自规定的频率差。
另外，所述控制电路可以在判定为所述第一振荡信号、所述第二振荡信号以及所述第三振荡信号各自之间的频率差大于规定的频率差时，结束所述处理。
另外，所述第一振荡电路以及第二振荡电路能够分别具备以下部分而构成：电阻元件，其连接于所述振荡器的第一端子和第二端子之间；反相器，其在所述第一端子和所述第二端子之间与所述电阻元件并联连接；可变电容元件，其连接于所述第一端子和第一电位端子之间；和第一电容元件，其连接于所述第二端子和所述第一电位端子之间。
根据此构成，能够提供一种具备比较简单的构成的振荡电路的频率测量装置。
另外，所述第一频率调整器以及第二频率调整器能够分别还具备电压调整电路，该电压调整电路构成为能改变施加到所述可变电容元件的电压。
根据此构成，能够提供一种通过使施加电压变化而能简单调整各振荡信号的频率的频率测量装置。
另外，能够将所述电压调整电路设为包含模拟滤波电路的构成。
根据此构成，能够提供一种具备利用了模拟元件的简易构成的电压调整电路的频率测量装置。
另外，所述第一频率调整器以及第二频率调整器可以分别包含驱动电压调整电路而构成，该驱动电压调整电路构成为能改变对应的所述第一振荡电路或者所述第二振荡电路的驱动电压。
根据此构成，能够提供一种通过仅使驱动电压变化而能调整各振荡信号的频率的频率测量装置。
另外，还能够设为下面的构成，即所述频率测量装置还具备串并变换器，该串并变换器基于从外部供给的1比特的控制信号来生成第一选择信号以及第二选择信号，所述驱动电压调整电路还包括：在所述驱动电压的端子和第二电位端子之间串联连接的第一驱动电压调整电阻元件以及第一开关元件；和在所述驱动电压的端子和第二电位端子之间串联且与所述第一驱动电压调整电阻元件并联连接的第二驱动电压调整电阻元件以及第二开关元件，所述第一开关元件的导通状态根据所述第一选择信号而变化，所述第二开关元件的导通状态根据所述第二选择信号而变化。
根据此构成，能够用1比特的控制信号来控制驱动电压调整电路的多个开关元件。这样，能够使所用的信号线减少，例如，能够简化控制电路和振荡电路之间的连接。
另外，本申请包括具备上述任一项的频率测量装置的气味传感器。
另外，本申请包括具备上述频率测量装置的电子设备。
附图说明
图1是表示频率测量装置的构成例的图。
图2是表示振荡电路的构成例的图。
图3是表示控制电位调整电路的构成例的图。
图4是表示控制信号的波形的例子的图。
图5是说明频率测量装置的动作的第一流程图。
图6是表示驱动电压生成电路的构成例的图。
图7是表示串并变换器的构成例的图。
图8是说明频率测量装置的动作的第二流程图。
(符号的说明)
100，100a～100x：水晶振荡器、110，110a～110x：振荡电路、111：电阻元件、112，113：反相器、114，115：负载电容、116：可变电容二极管、117：控制电位、118，118a～118x：振荡信号、119：控制电位调整电路、120，120a～120x：计数电路、130：控制电路、140，140a～140x：控制信号、300，310，320：电阻元件、330：电容元件、400：驱动电压生成电路、410a～410c：电阻元件、420a～420c：开关元件、430：电源电位(端子)、440：选择信号、450：驱动电压(端子)、460：串并变换器、fa～fx：频率、fd：频率差、i：变量
具体实施方式
关于本发明的实施方式，依照以下构成，参照附图具体说明。然而，以下说明的实施方式充其量只是本发明的一例，不是用于限定本发明的技术范围。此外，在各附图中，对相同的部件赋予相同的符号，有时会省略其说明。
1、定义
2、第一实施方式
(1)频率测量装置的构成例
(2)振荡电路的构成例
(3)频率调整器的构成例
(4)频率测量装置的动作例
(5)第一实施方式的特长
3、第二实施方式
(1)频率调整器的构成例
(2)第二实施方式的特长
4、第三实施方式
(1)频率测量装置的动作例
(2)第三实施方式的特长
5、补充
(1、定义)
首先，将本说明书中的用语按照以下方式定义。
“○○电路”(○○表示任意)：包括基于电路的产物，但不限定于此，还包括发挥该电路的功能的物理单元、或者由软件实现的功能单元等。另外，一个电路具有的功能可以由两个以上的物理或功能单元来实现，两个以上的电路具有的功能可以由一个物理或功能单元来实现。
(2、第一实施方式)
关于本发明的第一实施方式的频率测量装置的构成以及动作，参照图1至图5进行说明。
此外，在包含本第一实施方式的各实施方式中所说明的频率测量装置，其被用在例如基于由计数电路或控制电路测量的频率来识别周边介质的气味的气味传感器等设备中。在气味传感器中，除了在各实施方式中说明的频率测量装置，还准备气味识别用的数据库。然后，基于由频率测量装置测量的从各振荡电路输出的频率的变化，参照数据库的数据，将能够识别气味。以下，不进行针对气味传感器等设备的具体说明，而针对作为本申请的发明内容部分的频率测量装置进行说明。
((1)频率测量装置的构成例)
图1是表示本第一实施方式的频率测量装置的构成的图。如图1所示，频率测量装置包括水晶振荡器100a～100x、振荡电路110a～110x、计数电路120a～120x、以及控制电路130而构成。即，频率测量装置具备由水晶振荡器100、振荡电路110、以及计数电路120组成的多组构成(n组)，并成为具备与这些构成中的多个计数电路120连接的一个控制电路130的构成。
(水晶振荡器100a～100x)
水晶振荡器100a～100x构成为：在表面和背面形成电极对，经由该电极对分别与振荡电路110a～110x连接。水晶振荡器100a～100x通过对该电极对施加电压而在正面和背面互不相同地滑动振动、即所谓的厚度滑动振动模式下进行动作。另外，水晶振荡器100a～100x设置在相同基板上。
在水晶振荡器100a～100x的电极的表面，设置有具有吸附特定的物质的特性的吸附膜。水晶振荡器100a～100x的周边介质主要是气体，但也可以是液体或者气体和液体的混合物等。该吸附膜可以按水晶振荡器不同而用不同的膜，在本实施方式中，水晶振荡器100a～100x各自具备不同的吸附膜。吸附膜可以形成于水晶振荡器100a～100x的一面或者两面上，但优选形成于两面上。这样，在两面形成吸附膜的情况下，与一面形成的情况相比，能够更有效地吸附成为吸附对象的物质。此外，作为吸附膜，可用聚合物膜、类脂膜、蛋白质膜、或者单分子膜的任意一种。另外，优选使易吸附的分子的种类根据吸附膜的种类而不同。
此外，在上述构成中，将全部水晶振荡器100a～100x都设成具备吸附膜的构成，但也可以设成这些水晶振荡器100a～100x中的一个不具备吸附膜的构成。在这种情况下，从与不具备吸附膜的水晶振荡器100a连接的振荡电路110a输出的振荡信号不会根据附着在吸附膜上的物质而使频率变化，因此能够作为具有基准频率的信号来进行利用。
(振荡电路110a～110x)
振荡电路110a～110x配置为分别与水晶振荡器100a～100x连接。振荡电路110a～110x构成为能分别输出振荡信号118a～118x。另外，振荡电路110a～110x分别具备频率调整器，这些频率调整器构成为能调整振荡信号118a～118x的频率。关于振荡电路110a～110x的具体构成以及功能将后述。
(计数电路120a～120x)
计数电路120a～120x配置为分别与振荡电路110a～110x连接。计数电路120a～120x构成为：对分别从对应的振荡电路110a～110x输入的振荡信号118a～118x的变化数进行计数，并每隔一定时间将计数结果输出到控制电路130。计数电路120a～120x的计数一般是对各振荡信号118a～118x的上升沿或下降沿的产生数目进行计数，但不局限于此。
此外，在本第一实施方式中，虽然设为设置与振荡电路110a～110x分别对应的多个计数电路120a～120x的构成，但也可以设为使多个计数电路120a～120x为一个的构成。
(控制电路130)
控制电路130构成为：基于从计数电路120a～120x输入的计数结果，通过运算来导出振荡电路110a～110x输出的振荡信号118a～118x的各自的频率。进而，控制电路130输出控制信号140a～140x，该控制信号用于根据导出的各振荡信号118a～118x的频率来对振荡电路110a～110x的每一个所含的频率调整器进行控制，以使振荡信号118a～118x的各自之间的频率差大于规定的频率差。关于控制电路130进行的控制的具体方法将后述。
((2)振荡电路的构成例)
图2是表示本第一实施方式中的振荡电路的构成例的图。如图2所示，振荡电路110包括电阻元件111、反相器112以及113、负载电容114以及115、可变电容二极管116、以及控制电位调整电路119而构成。该构成为所谓的考比兹(Colpitts)振荡电路，但由于要设为能调整由振荡电路生成的振荡信号的频率，因此，包含可变电容二极管116来作为负载电容的一部分。
电阻元件111配置为连接于水晶振荡器100的两个端子之间。反相器112配置为在水晶振荡器100的两个端子间与电阻元件111并联连接。反相器113配置为其输入端子与反相器112的输出端子连接，并从输出端子输入振荡信号118。负载电容114配置为连接于水晶振荡器100的一方的端子和接地电位端子之间。负载电容115配置为连接于水晶振荡器100的另一方的端子和可变电容二极管116之间。可变电容二极管116配置为连接于负载电容115的一端子和接地电位端子之间。控制电位调整电路119配置为连接于负载电容115和可变电容二极管116之间。
在此，可变电容二极管116是根据施加于两端的电压而使电容发生变化的元件。在本第一实施方式中，施加于接地电位端子的电位是恒定的接地电位，控制电位117是能控制的电位。因此，可变电容二极管116的电容通过使控制电位117变化而变化。若可变电容二极管116的电容变化，则构成振荡电路110的电容的参数会变化，由此，从振荡电路110输出的振荡信号118的频率会变化。即，在本第一实施方式的频率测量装置中，可变电容二极管116以及控制电位调整电路119作为能调整从振荡电路110输出的振荡信号的频率的频率调整器来发挥功能。
控制电位调整电路119基于作为输入信号的控制信号140来生成控制电位117并输出。
((3)控制电位调整电位的构成例)
图3是表示控制电位调整电路119的具体构成例的图。如图3所示，控制电位调整电路119包含电阻元件300、310和320、以及电容元件330而构成。控制电位调整电路119基于从控制电路130输入的控制信号140来生成控制电位117，并提供给振荡电路110。
电阻元件300以及310在输入控制信号140的端子和输出控制电位117的端子之间串联连接。电阻元件320连接于电阻元件300和电阻元件310之间的端子、与电容元件330的一方的端子之间。电容元件330连接于电阻元件320的一方的端子和接地电位端子之间。
图4是以电压随时间变化来表示输入到控制电位调整电路119的控制信号140的图。控制信号140是数字信号，在规定的电位和接地电位这两个电位之间变化。若输入图4所示的控制信号140，则构成控制电位调整电路119的模拟元件将发挥低通滤波器的功能，在控制电位117的端子呈现规定的电位。控制电位117由控制信号140的脉冲的产生时机或脉冲宽度来决定。
((4)频率测量装置的动作例)
在此，针对与用于防止频率测量装置的牵引现象的频率调整机构有关的具体的动作例，参照图5进行说明。
若用于防止频率测量装置的牵引现象的频率调整机构的动作开始(S200)，则控制电路130将已测量的振荡信号118a～118x的各自的频率fa～fx保存到控制电路130内的存储区域(S210)。接下来，控制电路130按照频率从高到低的降序来重新排列已保存的频率fa～fx(S220)。在此，为了说明方便，从频率高的一方起，按如下地重新赋予记号而成为f1＞f2＞f3＞···＞fn。接着，控制电路130将变量i初始化为1(S230)。接下来，控制电路130判定频率fi和频率fi+1之间的差是否大于规定的频率差fd(例如100Hz)(S240)。在此，在频率fi和频率fi+1之间的差大于规定的频率差fd的情况下(是)，控制电路130将变量i加1(S250)。然后，在变量i等于振荡信号118的数目n的情况下(是)，控制电路130结束处理(S280)。另一方面，在变量i小于振荡信号118的数目n的情况下(否)，控制电路130返回S240重新开始处理。
但是，在判定频率fi和频率fi+1之间的差是否大于规定的频率差fd的结果(S240)是频率fi和频率fi+1之间的差在规定的频率差fd以下的情况下(否)，控制电路130向输出与频率fi+1对应的振荡信号118的振荡电路110输出控制信号140，以使f2的频率降低规定的频率(例如50Hz)(S270)。其后，控制电路130重复从S210起的处理。
虽然作为表示频率测量装置的具体动作的流程图如上所述，但也能用以下的概念来表示。
首先，控制电路130基于由计数电路120a～120x测量的频率，将振荡信号118a～118x之中具有最高频率的信号确定为第一信号，并将仅次于第一信号的具有次高频率的信号确定为第二信号(a1处理)。
其次，控制电路130比较第一信号和第二信号(b处理)。当比较的结果为第一信号的频率f1和第二信号的频率f2之间的频率差大于规定的频率差fd(例如100Hz)时，控制电路130直到振荡信号118a～118x之中具有最低频率的信号成为第二信号为止，都将第二信号确定为新的第一信号，并将仅次于新的第一信号的具有次高频率的信号确定为新的第二信号后回到b处理(c1-1处理)。另一方面，当第一信号和第二信号之间的频率差在规定的频率差fd以下时，控制电路130控制与输出第二信号的振荡电路110a～110x的其中一个对应的频率调整器来降低第二信号的频率，并回到a1处理(c1-2处理)。
通过这样动作，控制电路130能够控制频率调整器使得振荡信号118a～118x的各自之间的频率差大于规定的频率差。
此外，在上述说明中，虽然调整了振荡信号的频率来使振荡信号118a～118x的各自之间的频率差fd大于100Hz，但该频率差fd不一定非限定于100Hz。在此，据经验认为通过使该频率差fd在100Hz以上而不会产生牵引现象。另外，若将此频率差fd设定为50Hz以上，则据经验可知几乎不会发生牵引现象。因此，优选将振荡信号118a～118x各自之间的频率差fd设为50Hz以上，进一步优选的是设为100Hz以上。
另外，在上述说明中，虽然控制电路130按频率降序重排频率fa～fn(S220)进行了一系列的处理，但也可以反过来以频率升序来重排频率fa～fn。在这种情况下，在S270中，与上述流程图不同的动作在于，控制电路130向输出与第二信号对应的振荡信号的振荡电路110输出控制信号140，使得第二信号的频率提高规定的频率。
此外，上述动作是用于使频率测量装置的动作中不产生牵引现象的调整，优选以规定的频度来执行。例如，在利用频率测量装置来检测周边介质所含的气味的情况下，能作为检测的初始调整来执行。进而，优选每隔规定时间来执行调整。在此，若在调整中振荡信号的频率随周边介质的变化而变化，则调整将变得困难，因此优选在调整中采取措施以使周边介质不变化。
另外，为了表示频率测量装置处于调整中，可以设置用于告知用户处于调整中的显示部或者发声部。这样，用户能够识别频率测量装置处于调整中。更优选的是在频率测量装置所含的水晶振荡器的周边，在流入介质的流通路径上设置阀门。另外，可以在水晶振荡器的周边设置送入无气味空气等稳定介质的机构。
((5)第一实施方式的特长)
根据上述构成的频率测量装置，由于使从各谐振电路110a～110x输出的谐振信号118a～118x之间的各自的频率差大于规定的频率差，因此能够防止在振荡电路110a～110x之间产生牵引现象。进而，能够防止因该牵引现象造成的频率测量装置的动作而产生不良状况的情况。
另外，在控制电路130按频率降序重排频率fa～fn(S220)来进行一系列处理的情况下，在调整振荡信号118a～118x的频率时，进行降低频率的处理。据此，能够在不使频率测量装置的功耗增加的前提下，调整振荡信号118a～118x的频率。
另一方面，在控制电路130按频率升序重排频率fa～fn(S220)来进行一系列处理的情况下，在调整振荡信号118a～118x的频率时，进行升高频率的处理。根据该方法，也能够适当调整振荡信号118a～118x的频率。
另外，若采用本第一实施方式所示的振荡电路，则能够提供一种具备较简单构成的振荡电路110a～110x的频率测量装置。
另外，如本第一实施方式所示，若构成为还具备控制电位调整电路(电压调整电路)，该控制电位调整电路构成为能改变频率调整器施加到可变电容二极管116的电压，则能够提供一种通过使施加电压变化而能易于调整各振荡信号118a～118x的频率的频率测量装置。
另外，在本第一实施方式中，控制电位调整电路由模拟滤波电路构成。这样，能够提供一种具备利用了模拟元件的简单构成的控制电位调整电路的频率测量装置。
(3、第二实施方式)
接下来，关于本发明的第二实施方式，参照图6以及图7进行说明。在本第二实施方式中，具备与第一实施方式不同的频率调整器，该频率调整器由驱动电压生成电路构成。因此，在本第二实施方式中，不一定非要具备第一实施方式的频率测量装置所具备的可变电容二极管116以及控制电位调整电路119。
((1)驱动电压生成电路的构成例)
图6是表示作为频率调整器而发挥功能的驱动电压生成电路400的具体构成、与驱动电压生成电路400连接的振荡电路110、以及水晶振荡器100的图。驱动电压生成电路400构成为：以电源电位430以及选择信号440为输入，将驱动电压450提供给振荡电路110。更具体地说，驱动电压生成电路400构成为具备多个电阻元件410a～410c以及多个开关元件420a～420c。多个电阻元件410a～410c和多个开关元件420a～420c按照每各出一个来形成组的方式构成。由电阻元件410a～410c和开关元件420a～420c构成的各组，一方的端子与电源电位端子430连接，另一方的端子与驱动电压端子450连接。对多个开关元件420a～420c分别输入选择信号440，各开关元件420a～420c的导通状态根据选择信号440而变化。
在此，多个电阻元件410a～410c的电阻值各不相同。根据该构成，由各电阻元件410a～410c引起的电压降不同，其结果是，能够使驱动电压450根据选择信号440而变化。
根据本第二实施方式的驱动电压生成电路，如上所述，能改变施加到振荡电路110的驱动电压450。若驱动电压450变化，则用于驱动构成振荡电路110的反相器112的电压会变化。由此，能够调整从振荡电路110输出的振荡信号118的频率。
如上所述，在本第二实施方式中，驱动电压生成电路400的输入信号包含多比特的选择信号440。该选择信号440虽然是由控制电路130控制的信号，但若控制电路130输出多比特的选择信号440，则布线数将变多。为此，在本第二实施方式中，将控制电路130输出的控制信号140设为1比特的信号，并具备串并变换器，其用于根据该控制信号140来生成多比特的选择信号440。
图7是表示本第二实施方式中的串并变换器的图。如图7所示，串并变换器460构成为将1比特的控制信号140变换成多比特的选择信号440。串并变换器460能够通过本领域技术人员公知的现有技术中的构成来实现。
在此，串并变换器460优选具备能将输出的选择信号440进行保持(hold)的功能。这样，在接收到控制信号140一次后，只要不需要振荡频率的调整，就能够停止控制信号140。
此外，驱动电压生成电路400以及串并变换器460分别具有频率测量装置所含的振荡电路110，是振荡电路110的构成的一部分。
另外，驱动电压生成电路400不限于上述构成，还能够由降压电路等其他构成来实现，本领域技术人员容易想到的构成也包含在本发明的范围以内。在此，上述构成在能够提供简单构成的驱动电压生成电路400这一点上是优选的。
((2)第二实施方式的特长)
根据上述构成的频率测量装置，具备作为频率调整器的驱动电压生成电路400。这样，能够提供一种频率测量装置，其既使频率测量装置具备的多个振荡电路110为一般构成，又通过仅使驱动电压变化而能够调整各振荡信号118的频率。
另外，像本实施方式2这样，通过具备串并变换器460，将能够用1比特的控制信号140来控制驱动电压生成电路400所含的多个开关元件420a～420c。这样，能够使所使用的信号线减少，从而能够使控制电路130和振荡电路110之间的连接变得容易化。
(4、第三实施方式)
接下来，关于本发明的第三实施方式，参照图8进行说明。本第三实施方式，频率测量装置的构成本身与第一实施方式相同，但频率测量装置的动作不同。更具体地说，在本第三实施方式中，改变了变量i的初始化时机。这样，相对于第一实施方式中的、每当任一振荡信号的频率发生变化都要针对全部振荡信号进行再次确认的方法，在本第三实施方式中，针对已确认的振荡信号不进行再次确认，而针对下一振荡信号进行确认。以下，关于本第三实施方式中的频率测量装置的动作，具体说明。
若频率测量装置的动作开始(S500)，则控制电路130将变量i初始化为1(S510)。接下来，控制电路130将已测量的振荡信号118a～118x的各自的频率fa～fx保存到控制电路130内的存储区域(S520)。接着，控制电路130按照频率降序来重排已保存的频率fa～fx(S530)。在此，为了说明方便，从频率高的一方起，按如下地重新赋予记号而成为f1＞f2＞f3＞···＞fn。接下来，控制电路130判定频率fi和频率fi+1之间的差是否大于规定的频率差fd(例如100Hz)(S540)。在此，在频率fi和频率fi+1之间的差大于规定的频率差fd的情况下(是)，控制电路130将变量i加1(S550)。然后，在变量i等于振荡信号118的数目n的情况下(是)，控制电路130结束处理(S580)。另一方面，在变量i小于振荡信号118的数目n的情况下(否)，控制电路130返回S540重新开始处理。
但是，在判定频率fi和频率fi+1之间的差是否大于规定的频率差fd的结果(S540)是频率fi和频率fi+1之间的差在规定的频率差fd以下的情况下(否)，控制电路130向输出与频率fi+1对应的振荡信号118的振荡电路110输出控制信号140，以使fi+1的频率降低规定的频率(例如50Hz)(S570)。其后，控制电路130重复从S520起的处理。
虽然作为表示频率测量装置的具体动作的流程图如上所述，但也能用以下的概念来表示。
首先，控制电路130基于由计数电路120a～120x测量的频率，将振荡信号118a～118x之中具有最高频率的信号确定为第一信号，并将仅次于第一信号的具有次高频率的信号确定为第二信号(a1处理)。
其次，控制电路130比较第一信号和第二信号(b处理)。当比较的结果为第一信号的频率f1和第二信号的频率f2之间的频率差大于规定的频率差fd(例如100Hz)时，控制电路130直到振荡信号118a～118x之中具有最低频率的信号成为第二信号为止，都将第二信号确定为新的第一信号，并将仅次于新的第一信号的具有次高频率的信号确定为新的第二信号，且回到b处理(c1-1处理)。另一方面，当第一信号和第二信号之间的频率差在规定的频率差fd以下时，控制电路130控制与输出第二信号的振荡电路110a～110x的其中一个对应的频率调整器来降低第二信号的频率(c3-2处理)。其后，控制电路130将仅次于第一信号的具有次低频率的信号确定为新的第二信号，并回到b处理。
通过这样动作，与第一实施方式相同，控制电路130能够控制频率调整器使得振荡信号118a～118x的各自之间的频率差大于规定的频率差。
另外，在上述说明中，控制电路130虽然按频率降序重排频率fa～fn(S530)来进行了一系列的处理，但也可以反过来以频率升序来重排频率fa～fn进行一系列处理，在这一点上与第一实施方式相同。在这种情况下，在S570中与上述流程图不同的动作在于，控制电路130向输出与第二信号对应的振荡信号118的振荡电路110输出控制信号140，使得第二信号的频率提高规定的频率。
((5)第三实施方式的特长)
根据本第三实施方式的动作，较之第一实施方式的动作，能够控制频率调整器使得以更短时间的处理来使振荡信号118a～118x的各自之间的频率差大于规定的频率差。
(5、补充)
上述频率测量装置除了能应用在气味传感器等传感器中以外，还能应用在各种电子设备中。
此外，在各实施方式说明的频率测量装置中，计数电路120对振荡信号118的变化数进行计数并输出计数结果，从而控制电路130导出振荡信号118的频率，但并不限于这样的构成。例如，可以取代计数电路120而配置频率测量电路，在这种情况下，频率测量电路导出振荡信号118的频率，可以将与已导出的频率有关的信息输出到控制电路130。
另外，在各实施方式说明的频率测量装置中，控制电路130根据振荡信号118导出了频率，但不一定非要导出频率本身，而能够利用等效的参量。例如，若求取振荡信号118的周期，则不用导出频率也能进行频率的调整。即，控制电路130可以间接地测量振荡信号118的频率。
另外，在实施方式中，利用了水晶振荡器100，但也可以利用其它振荡器。
另外，上述说明的各实施方式中能够彼此进行组合。例如，还能够构成这样的频率测量装置：具备第二实施方式的频率调整器，而进行第三实施方式的动作。

Claims (13)

1.一种频率测量装置，具备：
第一振荡器，其具备第一吸附膜；
第二振荡器，其具备第二吸附膜；
第一振荡电路，其与所述第一振荡器连接，并具备能调整频率地输出第一振荡信号的第一频率调整器；
第二振荡电路，其与所述第二振荡器连接，并具备能调整频率地输出第二振荡信号的第二频率调整器；
测量电路，其构成为能分别测量所述第一振荡信号的频率以及所述第二振荡信号的频率；和
控制电路，其构成为：基于由所述测量电路得到的测量结果，能对所述第一频率调整器以及所述第二频率调整器进行控制，使得所述第一振荡信号和所述第二振荡信号之间的频率差大于规定的频率差。
2.根据权利要求1所述的频率测量装置，其中，
所述频率测量装置还具备：
第三振荡器，其具备第三吸附膜；和
第三振荡电路，其与所述第三振荡器连接，并具备能调整频率地输出第三振荡信号的第三频率调整器，
所述测量电路还构成为能测量所述第三振荡信号的频率，
所述控制电路构成为能执行以下的处理，即，
a1处理，基于由所述测量电路测量得到的频率，将所述第一振荡信号、所述第二振荡信号、以及所述第三振荡信号之中具有最高频率的信号确定为第一信号，并将仅次于所述第一信号的具有次高频率的信号确定为第二信号；
b处理，比较所述第一信号和所述第二信号；
c1-1处理，当所述第一信号和所述第二信号之间的频率差大于规定的频率差时，将所述第二信号确定为新的所述第一信号，并将仅次于所述新的第一信号的具有次高频率的信号确定为新的所述第二信号，且回到所述b处理；
c1-2处理，当所述第一信号和所述第二信号之间的频率差在规定的频率差以下时，控制与输出所述第二信号的振荡电路对应的频率调整器来降低所述第二信号的频率，并回到所述a1处理。
3.根据权利要求1所述的频率测量装置，其中，
所述频率测量装置还具备：
第三振荡器，其具备第三吸附膜；和
第三振荡电路，其与所述第三振荡器连接，并构成为能输出第三振荡信号，该第三振荡信号具有第三频率调整器能调整的频率，
所述测量电路还构成为能测量所述第三振荡信号的频率，
所述控制电路构成为能执行以下处理，即，
a2处理，基于由所述测量电路测量得到的频率，将所述第一振荡信号、所述第二振荡信号、以及所述第三振荡信号之中具有最低频率的信号确定为第一信号，并将仅次于所述第一信号的具有次低频率的信号确定为第二信号；
b处理，比较所述第一信号和所述第二信号；
c2-1处理，当所述第一信号和所述第二信号之间的频率差大于规定的频率差时，将所述第二信号确定为新的所述第一信号，并将仅次于所述新的第一信号的具有次低频率的信号确定为新的所述第二信号，且回到所述b处理；
c2-2处理，当所述第一信号和所述第二信号之间的频率差在规定的频率差以下时，控制与输出所述第二信号的振荡电路对应的频率调整器来升高所述第二信号的频率，并回到所述a1处理。
4.根据权利要求1所述的频率测量装置，其中，
所述频率测量装置还具备：
第三振荡器，其具备第三吸附膜；和
第三振荡电路，其与所述第三振荡器连接，并构成为能输出第三振荡信号，该第三振荡信号具有第三频率调整器能调整的频率，
所述测量电路还构成为能测量所述第三振荡信号的频率，
所述控制电路构成为能执行以下的处理，即，
a1处理，基于由所述测量电路测量得到的频率，将所述第一振荡信号、所述第二振荡信号、以及所述第三振荡信号之中具有最高频率的信号确定为第一信号，并将仅次于所述第一信号的具有次高频率的信号确定为第二信号；
b处理，比较所述第一信号和所述第二信号；
c1-1处理，当所述第一信号和所述第二信号之间的频率差大于规定的频率差时，将所述第二信号确定为新的所述第一信号，并将仅次于所述新的第一信号的具有次高频率的信号确定为新的所述第二信号，且回到所述b处理；
c3-2处理，当所述第一信号和所述第二信号之间的频率差在规定的频率差以下时，在控制与输出所述第二信号的振荡电路对应的频率调整器来降低所述第二信号的频率后，将所述第一振荡信号、所述第二振荡信号、以及所述第三振荡信号之中仅次于所述第一信号的具有次高频率的信号确定为新的所述第二信号，并回到所述b处理。
5.根据权利要求1所述的频率测量装置，其中，
所述频率测量装置还具备：
第三振荡器，其具备第三吸附膜；和
第三振荡电路，其与所述第三振荡器连接，并构成为能输出第三振荡信号，该第三振荡信号具有第三频率调整器能调整的频率，
所述测量电路还构成为能测量所述第三振荡信号的频率，
所述控制电路构成为能执行以下处理，即，
a2处理，基于由所述测量电路测量得到的频率，将所述第一振荡信号、所述第二振荡信号、以及所述第三振荡信号之中具有最低频率的信号确定为第一信号，并将仅次于所述第一信号的具有次低频率的信号确定为第二信号；
b处理，比较所述第一信号和所述第二信号；
c2-1处理，当所述第一信号和所述第二信号之间的频率差大于规定的频率差时，将所述第二信号确定为新的所述第一信号，并将仅次于所述新的第一信号的具有次低频率的信号确定为新的所述第二信号，且回到所述b处理；
c4-2处理，当所述第一信号和所述第二信号之间的频率差在规定的频率差以下时，在控制与输出所述第二信号的振荡电路对应的频率调整器来升高所述第二信号的频率后，将所述第一振荡信号、所述第二振荡信号、以及所述第三振荡信号之中仅次于所述第一信号的具有次高频率的信号确定为第二信号，并回到所述b处理。
6.根据权利要求2～5中任一项所述的频率测量装置，其中，
所述控制电路在判定为所述第一振荡信号、所述第二振荡信号以及所述第三振荡信号各自之间的频率差大于规定的频率差时，结束所述处理。
7.根据权利要求1所述的频率测量装置，其中，
所述第一振荡电路以及所述第二振荡电路分别具备：
电阻元件，其连接于所述振荡器的第一端子和第二端子之间；
反相器，其在所述第一端子和所述第二端子之间与所述电阻元件并联连接；
可变电容元件，其连接于所述第一端子和第一电位端子之间；和
第一电容元件，其连接于所述第二端子和所述第一电位端子之间。
8.根据权利要求7所述的频率测量装置，其中，
所述第一频率调整器以及第二频率调整器分别还具备电压调整电路，该电压调整电路构成为能改变施加到所述可变电容元件的电压。
9.根据权利要求8所述的频率测量装置，其中，
所述电压调整电路包含模拟滤波电路。
10.根据权利要求1所述的频率测量装置，其中，
所述第一频率调整器以及所述第二频率调整器分别包含驱动电压调整电路而构成，该驱动电压调整电路构成为能改变对应的所述第一振荡电路或者所述第二振荡电路的驱动电压。
11.根据权利要求10所述的频率测量装置，其中，
所述频率测量装置还具备串并变换器，该串并变换器基于从外部供给的1比特的控制信号来生成第一选择信号以及第二选择信号，
所述驱动电压调整电路还包括：
在所述驱动电压的端子和第二电位端子之间串联连接的第一驱动电压调整电阻元件以及第一开关元件；和
在所述驱动电压的端子和第二电位端子之间串联且与所述第一驱动电压调整电阻元件并联连接的第二驱动电压调整电阻元件以及第二开关元件，
所述第一开关元件的导通状态根据所述第一选择信号而变化，所述第二开关元件的导通状态根据所述第二选择信号而变化。
12.一种气味传感器，其具备权利要求1～11中任一项所述的频率测量装置。
13.一种电子设备，其具备权利要求1～11中任一项所述的频率测量装置。
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