JP2001255224A - Physical quantity sensor - Google Patents

Physical quantity sensor

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JP2001255224A
JP2001255224A JP2000067372A JP2000067372A JP2001255224A JP 2001255224 A JP2001255224 A JP 2001255224A JP 2000067372 A JP2000067372 A JP 2000067372A JP 2000067372 A JP2000067372 A JP 2000067372A JP 2001255224 A JP2001255224 A JP 2001255224A
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JP
Japan
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coil
physical quantity
temperature
quantity sensor
frequency
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Application number
JP2000067372A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Arai
賢一 荒井
Kazuyuki Ishiyama
和志 石山
Mitsuteru Inoue
光輝 井上
Eigaku Kin
栄学 金
Atsushi Itagaki
篤 板垣
Tetsuo Yoshida
哲男 吉田
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RYOWA DENSHI KK
Tokin Corp
Original Assignee
RYOWA DENSHI KK
Tokin Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P2015/0805Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
    • G01P2015/0822Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
    • G01P2015/0825Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass
    • G01P2015/0828Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type being suspended at one of its longitudinal ends

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a physical quantity sensor detecting the physical quantity in a distal place. SOLUTION: A magnetic field is generated in a coil 12 by an oscillation output from an external oscillator 10, the ambient temperature of a coil 13 is converted into frequency by a physical quantity detecting part 2 comprising the coil 13 wound around a magnetic material 14 having a temperature sensing characteristic, and electromagnetically connected to the coil 12 and a capacitor 15 connected in parallel to the coil 13, the frequency of the physical quantity detecting part 2 is detected by receiving the magnetic field generated by the coil 13, and the physical quantity is measured based on the detected frequency.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、温度、圧力、加速
度などの物理量を周波数に変換して遠隔位置で検出する
物理量センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a physical quantity sensor for converting a physical quantity such as temperature, pressure, acceleration and the like into a frequency and detecting the frequency at a remote position.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の物理量センサ、例えば温度センサ
の場合、被測定体の温度を計測するために温度センサで
ある温度計を被測定体に直接接触させて行っている。し
かし、被測定体が離れた位置に存在し、温度センサと直
接接触ができない場合には、温度検出は困難になる。
2. Description of the Related Art In the case of a conventional physical quantity sensor, for example, a temperature sensor, a thermometer as a temperature sensor is directly brought into contact with a measured object to measure the temperature of the measured object. However, when the object to be measured is at a remote position and cannot directly contact the temperature sensor, temperature detection becomes difficult.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】このような場合、赤外
線センサ等を利用して温度検出が行われるが、この方法
では被測定体の表面温度しか検出できないという問題点
がある。例えば、生体深部等の温度を検出することはき
わめて困難であるという問題点がある。また、温度に限
らず、圧力、加速度などについても同様である。
In such a case, the temperature is detected using an infrared sensor or the like. However, this method has a problem that only the surface temperature of the measured object can be detected. For example, there is a problem that it is extremely difficult to detect the temperature of a deep part of a living body or the like. The same applies to pressure, acceleration, and the like, not limited to temperature.

【0004】また、遠隔位置で物理量を計測する場合、
検出物理量の伝送のために、物理量センサが大型化し
て、前記の生体深部における温度を検出することが困難
になるという問題があった。
When measuring a physical quantity at a remote location,
Due to the transmission of the detected physical quantity, there is a problem that the physical quantity sensor becomes large and it becomes difficult to detect the temperature in the deep part of the living body.

【0005】本発明は、離れた位置における物理量の検
出を行うことを可能にした物理量センサを提供すること
を目的とする。
It is an object of the present invention to provide a physical quantity sensor capable of detecting a physical quantity at a remote position.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明にかかる物理量セ
ンサは、外部発振器からの発振出力を受けて磁界を発生
させる第1のコイルと、第1のコイルと電磁結合する第
2のコイルと第2のコイルに並列に接続されたコンデン
サとを含み物理量を検出して検出した物理量に基づく周
波数の出力に変換する物理量検出手段と、第2のコイル
と電磁結合する第3のコイルを含み第3のコイルにより
第2のコイルが発生する磁界を受けて第2のコイルが発
生する磁界の周波数を検出する受信手段とを備えること
を特徴とする。
A physical quantity sensor according to the present invention includes a first coil for generating a magnetic field by receiving an oscillation output from an external oscillator, a second coil electromagnetically coupled to the first coil, and a second coil. A physical quantity detecting means including a capacitor connected in parallel with the second coil and detecting a physical quantity to convert the output into a frequency based on the detected physical quantity; and a third coil including a third coil electromagnetically coupled to the second coil. Receiving means for receiving the magnetic field generated by the second coil by the coil and detecting the frequency of the magnetic field generated by the second coil.

【0007】本発明にかかる物理量センサによれば、外
部発振器からの発振出力を受けて第1のコイルにより発
生した磁界と電磁結合する第2のコイルとコンデンサか
らなる物理量検出手段に、第2のコイルのインダクタン
スとコンデンサのキャパシタンスとに基づく周波数の電
流が流れ、第2のコイルはこの電流の周波数の磁界を発
生させる。したがって、第3のコイルにより第2のコイ
ルが発生する磁界を受信しその周波数を計測することに
より、物理量検出手段に流れる電流の周波数を検出する
ことができる。すなわち、検出物理量が変化すれば物理
量検出手段に流れる電流の周波数が変化し、この周波数
によって物理量を計測することができる。
According to the physical quantity sensor according to the present invention, the physical quantity detecting means comprising the second coil and the capacitor, which receives the oscillation output from the external oscillator and electromagnetically couples with the magnetic field generated by the first coil, is provided with the second quantity. A current flows at a frequency based on the inductance of the coil and the capacitance of the capacitor, and the second coil generates a magnetic field at the frequency of the current. Therefore, the frequency of the current flowing through the physical quantity detecting means can be detected by receiving the magnetic field generated by the second coil by the third coil and measuring the frequency. That is, if the detected physical quantity changes, the frequency of the current flowing through the physical quantity detecting means changes, and the physical quantity can be measured based on this frequency.

【0008】第2のコイルに、感温特性を有する磁性体
に巻回され、周囲温度を周囲温度に基づくインダクタン
スに変換するコイルを用いたときは、温度によって磁性
体の特性が変化し、第2のコイルのインダクタンスは周
囲温度により変化するため、物理量検出手段に流れる電
流の周波数に基づいて温度を計測することができる。
When a coil wound around a magnetic material having a temperature-sensitive characteristic and converting an ambient temperature into an inductance based on the ambient temperature is used as the second coil, the characteristic of the magnetic material changes depending on the temperature. Since the inductance of the second coil changes depending on the ambient temperature, the temperature can be measured based on the frequency of the current flowing through the physical quantity detection means.

【0009】コンデンサに、コンデンサの誘電体として
温度特性を有する誘電体を用いたときは、コンデンサの
キャパシタンスはコンデンサの周囲温度により変化する
ため、物理量検出手段に流れる電流の周波数に基づいて
温度を計測することができる。
When a capacitor having a temperature characteristic is used as the capacitor dielectric, the capacitance of the capacitor changes depending on the ambient temperature of the capacitor. Therefore, the temperature is measured based on the frequency of the current flowing through the physical quantity detecting means. can do.

【0010】物理量検出手段に、第2のコイルに並列に
接続された第4のコイルを含み、第4のコイルは外力が
加えられたとき外力に基づきインダクタンスを変化させ
る磁歪薄膜コイルとしたときは、加速度などを計測する
ことができる。
When the physical quantity detecting means includes a fourth coil connected in parallel to the second coil, and the fourth coil is a magnetostrictive thin film coil that changes inductance based on the external force when an external force is applied, , Acceleration and the like can be measured.

【0011】物理量検出手段に、外力が加えられたとき
コンデンサのキャパシタンスが変化する素子を備えると
きは、圧力や、応力を計測することができる。
When the physical quantity detecting means is provided with an element whose capacitance changes when an external force is applied, pressure and stress can be measured.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明にかかる物理量センサを実
施の一形態によって説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a physical quantity sensor according to the present invention will be described.

【0013】図1は本発明の実施の一形態にかかる物理
量センサの構成を示すブロック図であり、物理量として
温度を計測する場合を例示している。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a physical quantity sensor according to an embodiment of the present invention, and illustrates a case where temperature is measured as a physical quantity.

【0014】参照符号1はエネルギー供給回路を示し、
外部発振器10、増幅器11およびコイル12からな
り、外部発振器10の発振出力は増幅器11にて増幅の
うえコイル12に印加され、コイル12にて磁界を発生
させる。
Reference numeral 1 denotes an energy supply circuit,
The oscillation output of the external oscillator 10 is amplified by the amplifier 11, applied to the coil 12, and generates a magnetic field in the coil 12.

【0015】参照符号2は物理量検出手段に対応する物
理量検出部を示し、コイル13とコイル13に並列接続
されたコンデンサ15からなるタンク回路を構成し、コ
イル13のインダクタンスLが検出物理量により変化す
るように構成してある。
Reference numeral 2 denotes a physical quantity detecting section corresponding to the physical quantity detecting means, which constitutes a tank circuit composed of a coil 13 and a capacitor 15 connected in parallel to the coil 13, and the inductance L of the coil 13 changes according to the detected physical quantity. It is configured as follows.

【0016】本発明の実施の一形態にかかる物理量セン
サの場合は温度を計測する場合であるため、透磁率が温
度により変化する軟磁性材料あるいは温度スイッチなど
に用いられている感温フェライト等の感温特性を有する
磁性材料14にコイル13を巻回し、コイル13にコン
デンサ15が並列に接続してある。
In the case of the physical quantity sensor according to the embodiment of the present invention, since the temperature is measured, a soft magnetic material whose magnetic permeability changes with temperature or a temperature-sensitive ferrite used for a temperature switch or the like is used. A coil 13 is wound around a magnetic material 14 having a temperature-sensitive characteristic, and a capacitor 15 is connected to the coil 13 in parallel.

【0017】したがって、コイル13のインダクタンス
Lが周囲温度によって変化し、コンデンサ15のキャパ
シタンスをCとすると、インダクタンスLとキャパシタ
ンスCからなるタンク回路、すなわち物理量検出部2の
共振周波数frxは、下記の(1)式に基づいて変化す
る。
Therefore, if the inductance L of the coil 13 changes depending on the ambient temperature, and the capacitance of the capacitor 15 is C, the tank circuit composed of the inductance L and the capacitance C, that is, the resonance frequency frx of the physical quantity detection unit 2 is as follows: 1) It changes based on the equation.

【0018】 frx=1/{2π(LC)1/2} …(1) そこで、コイル13に流れる共振電流は、コイル12か
ら与えられた磁界の周波数が共振周波数frxに一致し
た場合に最大となり、さらにそのときにコイル13が発
生する磁界の強さも最大となる。
Frx = 1 / {2π (LC) 1/2 } (1) Therefore, the resonance current flowing through the coil 13 becomes maximum when the frequency of the magnetic field applied from the coil 12 matches the resonance frequency frx. Further, the intensity of the magnetic field generated by the coil 13 at that time also becomes maximum.

【0019】一方、参照符号3は受信手段に対応する受
信部を示し、コイル13に電磁結合するコイル17と、
コイル17が受信する磁界の強度が最大となる周波数、
すなわち、コイル17に流れる電流の最大周波数を受信
回路18で検出することにより温度を検出する。ここ
で、コイル17に流れる電流の最大周波数がコイル13
の周囲温度に対応しており、受信回路18において検出
した最大周波数により温度を検知することができる。
On the other hand, reference numeral 3 denotes a receiving unit corresponding to the receiving means, and a coil 17 electromagnetically coupled to the coil 13;
The frequency at which the strength of the magnetic field received by the coil 17 is maximum,
That is, the temperature is detected by detecting the maximum frequency of the current flowing through the coil 17 with the receiving circuit 18. Here, the maximum frequency of the current flowing through the coil 17 is
, And the temperature can be detected by the maximum frequency detected by the receiving circuit 18.

【0020】このように、コイル17が受信する磁界の
強さが最大となる周波数を計測することにより、共振周
波数frxを検出することができて、最大周波数に基づ
いて温度の検出が可能となる。
As described above, by measuring the frequency at which the intensity of the magnetic field received by the coil 17 is maximum, the resonance frequency frx can be detected, and the temperature can be detected based on the maximum frequency. .

【0021】上記のように構成された本発明の実施の一
形態にかかる物理量センサによれば、局所温度を遠隔位
置でかつ実時間で計測することが可能となる。
According to the physical quantity sensor according to the embodiment of the present invention configured as described above, it is possible to measure a local temperature at a remote position and in real time.

【0022】次に、上記した本発明の実施の一形態にか
かる物理量センサに用いた素子について、具体的に説明
する。
Next, the elements used in the physical quantity sensor according to the embodiment of the present invention will be specifically described.

【0023】コイル12には、たとえば、直径200m
mφ、長さ16mm、10ターンの絶縁導体による巻線
を施した27μHの空芯コイルを用いた。コイル13が
巻回される磁性材料14には、キュリー温度55℃の感
温フェライトを用いた。この磁性材料14は直径4m
m、厚さ1.6mmの円盤状の感温フェライトを15個
重ね、このまわりに絶縁導体で2000ターンの巻線を
施してコイル13とした。
The coil 12 has a diameter of, for example, 200 m.
An air-core coil having a diameter of 27 μH and a diameter of 16 mm and a length of 16 turns wound with an insulated conductor was used. As the magnetic material 14 around which the coil 13 is wound, a temperature-sensitive ferrite having a Curie temperature of 55 ° C. was used. This magnetic material 14 has a diameter of 4 m.
Fifteen disk-shaped thermosensitive ferrites having a thickness of 1.6 mm and a thickness of 1.6 mm were laminated, and a 2,000-turn winding was formed therearound with an insulated conductor to form a coil 13.

【0024】このように構成したときにおいて、コイル
13のインダクタンスLは温度により変化し、35℃か
ら60℃の温度範囲で、図2に示すように、18mHか
ら8mHの間で変化した。一方、コイル13の抵抗Rは
42オーム(Ω)から47オーム(Ω)の間で変化し
た。コンデンサ15には55.3pFのコンデンサを用
いた。
In this configuration, the inductance L of the coil 13 changes depending on the temperature, and changes between 18 mH and 8 mH in the temperature range of 35 ° C. to 60 ° C. as shown in FIG. On the other hand, the resistance R of the coil 13 changed between 42 ohms (Ω) and 47 ohms (Ω). As the capacitor 15, a 55.3 pF capacitor was used.

【0025】上記のように構成した場合において、コイ
ル12とコイル13の間の距離を130mm、コイル1
3とコイル17の間の距離を130mmとして、温度の
リモート・センシング能力について測定した。その結
果、図3に示すように、コイル17が受信した磁界の周
波数がコイル13の周囲温度により変化することが明ら
かとなった。この結果、図2に示すようにあらかじめ測
定しておいたコイル13の周囲温度に対するインダクタ
ンスLから上記した(1)式を用いて算出される共振周
波数frxと一致し、所望の温度計測が可能であること
が示された。
In the case of the above configuration, the distance between the coil 12 and the coil 13 is 130 mm,
The distance between the coil 3 and the coil 17 was 130 mm, and the capability of remote sensing of temperature was measured. As a result, as shown in FIG. 3, it became clear that the frequency of the magnetic field received by the coil 17 changes depending on the ambient temperature of the coil 13. As a result, as shown in FIG. 2, the resonance frequency frx calculated from the inductance L with respect to the ambient temperature of the coil 13 measured in advance using the above equation (1) matches the resonance frequency frx, and a desired temperature measurement can be performed. It was shown that there is.

【0026】上記の結果から、この場合には温度計測
が、35℃から60℃の温度範囲で、遠隔位置でかつ実
時間で温度計測が行える。
From the above results, in this case, the temperature can be measured in a temperature range of 35 ° C. to 60 ° C. at a remote position and in real time.

【0027】本発明の実施の一形態にかかる物理量セン
サによれば、温度を周波数に変換して計測するために、
物理量検出部2の位置が測定中に変動し、電磁結合の状
態が測定中に変化しても、温度測定には全く支障がない
という大きな特徴もある。
According to the physical quantity sensor according to one embodiment of the present invention, in order to convert a temperature into a frequency and measure it,
Even if the position of the physical quantity detector 2 fluctuates during the measurement and the state of the electromagnetic coupling changes during the measurement, there is a great feature that the temperature measurement is not affected at all.

【0028】なお、この場合に物理量検出部2は数mm
角の基盤上に形成することができて、エネルギー供給回
路1および受信部3を遠隔位置に設けて、この基盤を含
む物理量検出部2を生体深部に挿入することにより、生
体深部の温度の検出が可能となる。
In this case, the physical quantity detecting unit 2 is several mm.
The energy supply circuit 1 and the receiving unit 3 can be formed on a corner base, and the physical quantity detection unit 2 including this base can be inserted into the living body deep by installing the energy supply circuit 1 and the receiving unit 3 to detect the temperature of the living body deep part. Becomes possible.

【0029】また、コイル12とコイル13との間隔が
500mm、コイル13とコイル17との間隔が500
mmである場合も35℃から60℃の温度範囲で温度の
測定を行うことができた。
The distance between the coil 12 and the coil 13 is 500 mm, and the distance between the coil 13 and the coil 17 is 500 mm.
mm, the temperature could be measured in the temperature range of 35 ° C to 60 ° C.

【0030】上記した本発明の実施の一形態にかかる物
理量センサにおいてコイル13のインダクタンスLの温
度による変化を利用して温度を計測する場合を例示した
が、コイル13のインダクタンスLの温度による変化に
代わって、温度によって誘電率が変化する誘電体を用い
たコンデンサ15を利用して、コンデンサ15のキャパ
シタンスCが温度によって変化するようにしてもよい。
図4は、誘電体の誘電率の温度変化例を示すものであ
る。この誘電材料を用いてコンデンサ15を構成するこ
とにより、キャパシタンスCが温度によって変化し、共
振周波数frxが変化する。これを利用してもインダク
タンスLの温度変化による場合と同様にキャパシタンス
Cの温度変化によって温度測定が可能となる。
In the physical quantity sensor according to the embodiment of the present invention described above, the temperature is measured using the change in the inductance L of the coil 13 due to the temperature. Alternatively, the capacitance C of the capacitor 15 may be changed according to the temperature by using a capacitor 15 using a dielectric whose permittivity changes according to the temperature.
FIG. 4 shows an example of a temperature change of the dielectric constant of the dielectric. By forming the capacitor 15 using this dielectric material, the capacitance C changes according to the temperature, and the resonance frequency frx changes. Even if this is used, the temperature can be measured by the temperature change of the capacitance C as in the case of the temperature change of the inductance L.

【0031】上記においては、温度検出の場合を例示し
たが、温度検出に代わって加速度検出に適用した場合に
ついて説明する。
In the above description, the case of temperature detection has been described as an example, but a case where the present invention is applied to acceleration detection instead of temperature detection will be described.

【0032】図5に示すように、カンチレバー31が形
成された加速度センサ30において、インダクタンスL
が歪みにより変化する材料、たとえばコバルト・鉄・シ
リコン・ボロンからなる磁歪薄膜コイル32を形成し、
この磁歪薄膜コイル32をカンチレバー31の根元部分
に設置することにより、受けた加速度に基づくカンチレ
バー31の根元部分の歪みをインダクタンス変化に変換
することが可能となる。
As shown in FIG. 5, in the acceleration sensor 30 having the cantilever 31, the inductance L
Forming a magnetostrictive thin-film coil 32 made of a material which changes due to strain, for example, cobalt, iron, silicon, boron,
By disposing the magnetostrictive thin-film coil 32 at the root of the cantilever 31, it is possible to convert the distortion of the root of the cantilever 31 based on the received acceleration into a change in inductance.

【0033】このために、加速度測定の場合は、図6に
示すように、物理量検出部2に代わって物理量検出部2
Aを用いる。物理量検出部2Aは、物理量検出部2にお
ける空芯のコイル13に並列に磁歪薄膜コイル32を接
続して構成してある。
For this reason, in the case of acceleration measurement, as shown in FIG.
A is used. The physical quantity detection unit 2A is configured by connecting a magnetostrictive thin-film coil 32 in parallel with the air-core coil 13 in the physical quantity detection unit 2.

【0034】ここで、空芯のコイル13に磁歪薄膜コイ
ル32を並列接続したのは、磁歪薄膜コイル32は寸法
が小さいため、共振電流により発生する磁界が小さく、
測定した物理量をコイル17に送信することができない
ために、コイル12との電磁結合ならびにコイル17へ
の磁界の送信には、寸法が大きく、電磁結合の効率の高
い空芯のコイル13を使用し、共振回路は主に磁歪薄膜
コイル32とコンデンサ15で構成しようとするもので
あり、磁歪薄膜コイル32とコンデンサ15とにより加
速度の検出が可能となり、空芯のコイル13によってコ
イル12との電磁結合を図り、コイル17への送信を図
ったため、より遠隔の位置における加速度を測定するこ
とができる。
Here, the reason why the magnetostrictive thin-film coil 32 is connected in parallel to the air-core coil 13 is that the magnetostrictive thin-film coil 32 has a small size, so that the magnetic field generated by the resonance current is small.
Since the measured physical quantity cannot be transmitted to the coil 17, an air-core coil 13 having a large size and a high electromagnetic coupling efficiency is used for electromagnetic coupling with the coil 12 and transmission of a magnetic field to the coil 17. The resonance circuit is mainly composed of the magnetostrictive thin-film coil 32 and the capacitor 15, and the acceleration can be detected by the magnetostrictive thin-film coil 32 and the capacitor 15. In this case, the transmission to the coil 17 is performed, so that the acceleration at a more remote position can be measured.

【0035】次に、圧力測定の場合について説明する。Next, the case of pressure measurement will be described.

【0036】圧力測定の場合には、空芯のコイル13
と、コンデンサ15に代えて受けた圧力により対向する
電極板間の間隔が変化してキャパシタンスCが変化する
圧力センサとからなる物理量検出部2を用いて、圧力
や、応力を計測することもできる。
In the case of pressure measurement, the air-core coil 13
The pressure and the stress can be measured by using the physical quantity detection unit 2 including the pressure sensor in which the distance between the opposing electrode plates changes due to the pressure received instead of the capacitor 15 and the capacitance C changes. .

【0037】図7に示す圧力センサの例では、単結晶シ
リコンSiのサブストレートに多結晶シリコンSiとn
+をドープした層をそれぞれ電極として用いた場合を示
し、多結晶Siとn+に加えられる圧力に基づいてその
キャパシタンスCが変化し、これをコンデンサ15に代
わって用いることにより、圧力や、応力を計測すること
もできる。
In the example of the pressure sensor shown in FIG. 7, polycrystalline silicon Si and n
The case where each of the + -doped layers is used as an electrode is shown. The capacitance C changes based on the pressure applied to polycrystalline Si and n + , and by using this instead of the capacitor 15, the pressure and the stress are reduced. Can also be measured.

【0038】上記においては、温度計測、加速度計測、
圧力・応力計測の場合を例示したが、これ以外の物理量
であっても、被測定物理量をインダクタンス変化、ある
いはキャパシタンス変化に変換できる物理量検出部を、
この物理量センサに適用可能である。
In the above, temperature measurement, acceleration measurement,
Although the case of pressure / stress measurement has been exemplified, a physical quantity detection unit that can convert a measured physical quantity into an inductance change, or a capacitance change, even with other physical quantities,
It is applicable to this physical quantity sensor.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる物
理量センサによれば、被測定物理量が周波数に変換され
て検出され、物理量検出部が置かれた位置にかかわらず
物理量を検出することができる。さらに、物理量検出部
は最小の場合、コイル1個とコンデンサ1個で構成され
るために小型化が可能であって、従来測定不能であった
位置における物理量の検出が可能となる。さらに物理量
検出部の動作エネルギーが外部から磁気的に与えられる
ため、物理量検出部の内部にエネルギー源を設ける必要
がなく、離れた位置における物理量の検出が可能であ
る。
As described above, according to the physical quantity sensor according to the present invention, the physical quantity to be measured is converted into a frequency and detected, and the physical quantity can be detected regardless of the position where the physical quantity detection unit is placed. it can. Furthermore, when the physical quantity detecting unit is minimal, it is composed of one coil and one capacitor, so that the physical quantity detecting unit can be reduced in size and can detect a physical quantity at a position where measurement was impossible conventionally. Furthermore, since the operating energy of the physical quantity detection unit is magnetically applied from the outside, it is not necessary to provide an energy source inside the physical quantity detection unit, and the physical quantity can be detected at a remote position.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の一形態にかかる物理量センサの
構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a physical quantity sensor according to one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の一形態にかかる物理量センサに
用いる感温磁性体に巻線を施したコイルのインダクタン
スの温度特性図である。
FIG. 2 is a temperature characteristic diagram of inductance of a coil in which a winding is formed on a temperature-sensitive magnetic material used in a physical quantity sensor according to one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の一形態にかかる物理量センサに
おける物理量検出部の温度特性図である。
FIG. 3 is a temperature characteristic diagram of a physical quantity detection unit in the physical quantity sensor according to one embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の一形態にかかる物理量センサに
用いるコンデンサの誘電体の誘電率の温度特性図であ
る。
FIG. 4 is a temperature characteristic diagram of a dielectric constant of a dielectric material of a capacitor used in the physical quantity sensor according to the embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施の一形態にかかる物理量センサに
用いる加速度センサの一例を示す模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of an acceleration sensor used for a physical quantity sensor according to one embodiment of the present invention.

【図6】物理量検出部に加速度センサを用いたときにお
ける本発明の実施の一形態にかかる物理量センサの構成
例を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration example of a physical quantity sensor according to an embodiment of the present invention when an acceleration sensor is used for a physical quantity detection unit.

【図7】本発明の実施の一形態にかかる物理量センサに
用いる圧力センサの一例を示す模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of a pressure sensor used for a physical quantity sensor according to one embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…エネルギー供給回路 2、2A…物理量
検出部 3…受信部 10…外部発振器 11…増幅器 12、13、17
…コイル 14…磁性材料 15…コンデンサ 18…受信回路 30…加速度セン
サ 31…カンチレバー 32…磁歪薄膜コ
イル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Energy supply circuit 2, 2A ... Physical quantity detection part 3 ... Reception part 10 ... External oscillator 11 ... Amplifier 12, 13, 17
... Coil 14 ... Magnetic material 15 ... Capacitor 18 ... Receiving circuit 30 ... Acceleration sensor 31 ... Cantilever 32 ... Magnetostrictive thin film coil

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01P 15/11 G01P 15/11 15/125 15/125 (72)発明者 井上 光輝 愛知県岡崎市伊賀町地蔵ヶ入20番8号 (72)発明者 金 栄学 宮城県仙台市太白区八木山松波町4番5号 東北大学八木山ホールA301 (72)発明者 板垣 篤 宮城県仙台市若林区南材木町48番地 凌和 電子株式会社内 (72)発明者 吉田 哲男 宮城県仙台市太白区郡山6丁目7番1号 株式会社トーキン内 Fターム(参考) 2F055 AA05 BB20 CC01 DD05 EE25 FF43 GG11 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G01P 15/11 G01P 15/11 15/125 15/125 (72) Inventor Mitsuteru Inoue Igacho, Okazaki City, Aichi Prefecture 20-8, Jizogairi (72) Inventor Kim Egaku 4-5, Matsunamicho, Yagiyama, Taishiro-ku, Sendai, Miyagi Prefecture A72, Tohoku University Yagiyama Hall A301 48-cho, Ryowa Electronics Co., Ltd. (72) Inventor Tetsuo Yoshida 6-7-1, Koriyama, Taishiro-ku, Sendai-shi, Miyagi F-term (reference) 2F055 AA05 BB20 CC01 DD05 EE25 FF43 GG11

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】外部発振器からの発振出力を受けて磁界を
発生させる第1のコイルと、第1のコイルと電磁結合す
る第2のコイルと第2のコイルに並列に接続されたコン
デンサとを含み物理量を検出して検出した物理量に基づ
く周波数の出力に変換する物理量検出手段と、第2のコ
イルと電磁結合する第3のコイルを含み第3のコイルに
より第2のコイルが発生する磁界を受けて第2のコイル
が発生する磁界の周波数を検出する受信手段とを備える
ことを特徴とする物理量センサ。
A first coil for generating a magnetic field by receiving an oscillation output from an external oscillator; a second coil electromagnetically coupled to the first coil; and a capacitor connected in parallel to the second coil. A physical quantity detecting means for detecting the included physical quantity and converting the output to a frequency based on the detected physical quantity; and a third coil electromagnetically coupled to the second coil, the magnetic field generated by the second coil by the third coil. Receiving means for detecting the frequency of a magnetic field generated by the second coil upon reception.
【請求項2】請求項1記載の物理量センサにおいて、第
2のコイルは感温特性を有する磁性体に巻回され、周囲
温度を周囲温度に基づくインダクタンスに変換するコイ
ルであることを特徴とする物理量センサ。
2. The physical quantity sensor according to claim 1, wherein the second coil is a coil wound around a magnetic material having a temperature-sensitive characteristic and converting the ambient temperature into an inductance based on the ambient temperature. Physical quantity sensor.
【請求項3】請求項1記載の物理量センサにおいて、コ
ンデンサに、コンデンサの誘電体として誘電率が温度特
性を有する誘電体を用い、周囲温度を周囲温度に基づく
キャパシタンスに変換することを特徴とする物理量セン
サ。
3. The physical quantity sensor according to claim 1, wherein a dielectric having a temperature characteristic of a dielectric constant is used as a dielectric of the capacitor, and an ambient temperature is converted into a capacitance based on the ambient temperature. Physical quantity sensor.
【請求項4】請求項1記載の物理量センサにおいて、物
理量検出手段は、第2のコイルに並列に接続された第4
のコイルを含み、第4のコイルは外力が加えられたとき
外力に基づきインダクタンスを変化させる磁歪薄膜コイ
ルであることを特徴とする物理量センサ。
4. The physical quantity sensor according to claim 1, wherein the physical quantity detecting means is connected to a fourth coil connected in parallel to the second coil.
Wherein the fourth coil is a magnetostrictive thin-film coil that changes inductance based on the external force when an external force is applied.
【請求項5】請求項1記載の物理量センサにおいて、物
理量検出手段は、外力が加えられたとき外力に基づきコ
デンサのキャパシタンスが変化する素子を備えることを
特徴とする物理量センサ。
5. The physical quantity sensor according to claim 1, wherein the physical quantity detecting means includes an element whose capacitance changes when an external force is applied.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107576821A (en) * 2017-09-27 2018-01-12 东南大学 Inductance cantilever beam wireless and passive acceleration transducer
CN107727696A (en) * 2017-09-27 2018-02-23 东南大学 Inductance cantilever beam wireless and passive humidity sensor
CN107747981A (en) * 2017-09-27 2018-03-02 东南大学 Inductance cantilever beam wireless and passive flow sensor
CN107765036A (en) * 2017-09-27 2018-03-06 东南大学 Inductance two-end fixed beam wireless and passive acceleration transducer
CN107782472A (en) * 2017-09-27 2018-03-09 东南大学 Inductance two-end fixed beam wireless and passive strain gauge
CN107817058A (en) * 2017-09-27 2018-03-20 东南大学 Inductance cantilever beam wireless and passive temperature sensor
CN112525061A (en) * 2020-11-09 2021-03-19 西南科技大学 Wireless strain testing device and method adopting nano composite material

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107576821A (en) * 2017-09-27 2018-01-12 东南大学 Inductance cantilever beam wireless and passive acceleration transducer
CN107727696A (en) * 2017-09-27 2018-02-23 东南大学 Inductance cantilever beam wireless and passive humidity sensor
CN107747981A (en) * 2017-09-27 2018-03-02 东南大学 Inductance cantilever beam wireless and passive flow sensor
CN107765036A (en) * 2017-09-27 2018-03-06 东南大学 Inductance two-end fixed beam wireless and passive acceleration transducer
CN107782472A (en) * 2017-09-27 2018-03-09 东南大学 Inductance two-end fixed beam wireless and passive strain gauge
CN107817058A (en) * 2017-09-27 2018-03-20 东南大学 Inductance cantilever beam wireless and passive temperature sensor
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