JP2001281070A - Physical quantity sensor - Google Patents

Physical quantity sensor

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JP2001281070A
JP2001281070A JP2000089505A JP2000089505A JP2001281070A JP 2001281070 A JP2001281070 A JP 2001281070A JP 2000089505 A JP2000089505 A JP 2000089505A JP 2000089505 A JP2000089505 A JP 2000089505A JP 2001281070 A JP2001281070 A JP 2001281070A
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JP
Japan
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physical quantity
coil
temperature
quantity sensor
frequency
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Pending
Application number
JP2000089505A
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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 which detects physical quantities at a distant position. SOLUTION: A magnetic field is generated in a coil 12 by oscillation of a positive feedback oscillation circuit 1 which contains an amplifier 11 and the coil 12 in a feedback path. A physical quantity detecting part 2 is constituted of a tank circuit comprising a coil 13 and a capacitor 15 connected in parallel with the coil 13, which is wound around magnetic material 14 having temperature sensing characteristic and couples electromagnetically with the coil 12. The detecting part 2 converts an environmental temperature of the coil 13 into a frequency, detects an oscillation frequency of the positive feedback oscillation circuit 1, and measures the physical quantity on the basis of the 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、加速度などの検出においても同様である。
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 detection of 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、帰還路中に第1のコイルを含む正帰還発振部
と、第1のコイルに電磁結合する第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かつ物理
量を検出して検出した物理量に基づく周波数に変換する
物理量検出手段とを備え、正帰還発振部の発振周波数に
基づき物理量を検出することを特徴とする。
A physical quantity sensor according to the present invention comprises a positive feedback oscillating section including a first coil in a return path, a second coil and a second coil electromagnetically coupled to the first coil. And a physical quantity detecting means for detecting a physical quantity and converting the frequency to a frequency based on the detected physical quantity, wherein the physical quantity is detected based on the oscillation frequency of the positive feedback oscillation unit. .

【0007】本発明にかかる物理量センサによれば、正
帰還発振部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のコイルと第2のコイ
ルに並列に接続されたコンデンサと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共振周波数の電流が流れ、第
2のコイルに共振周波数の磁界が発生させられる。した
がって、第2のコイルが発生する磁界が第1のコイルに
よって受信され、正帰還発振部の発振周波数が物理量検
出手段の共振周波数にされる。その結果、正帰還発振部
の発振周波数を計測することにより、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 second coil and the second coil which receive the oscillation output from the positive feedback oscillation section and are electromagnetically coupled to the magnetic field generated by the first coil are connected in parallel to the second coil. A current having a resonance frequency based on the inductance of the second coil and the capacitance of the capacitor flows through the physical quantity detecting means including the capacitor, and a magnetic field having the resonance frequency is generated in the second coil. Therefore, the magnetic field generated by the second coil is received by the first coil, and the oscillation frequency of the positive feedback oscillation section is set to the resonance frequency of the physical quantity detection means. As a result, the physical quantity can be measured by measuring the oscillation frequency of the positive feedback oscillation section.

【0008】物理量検出手段により検出された物理量が
変化すれば、物理量検出手段の共振周波数が変化し、正
帰還発振部の発振周波数は物理量検出手段の共振周波数
になって、この周波数を計測することによって物理量を
計測することができる。すなわち物理量が周波数に変換
されて計測される。
When the physical quantity detected by the physical quantity detecting means changes, the resonance frequency of the physical quantity detecting means changes, and the oscillation frequency of the positive feedback oscillation section becomes the resonance frequency of the physical quantity detecting means, and this frequency is measured. Can measure a physical quantity. That is, the physical quantity is converted into a frequency and measured.

【0009】物理量検出手段において、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。
In the physical quantity detecting means, when a coil wound around a magnetic material having a temperature-sensitive characteristic and used to convert an ambient temperature into an inductance based on the ambient temperature is used as the second coil, the characteristic of the magnetic material depends on the temperature. And the inductance of the second coil changes according to the ambient temperature, so that the temperature can be measured based on the frequency of the current flowing through the physical quantity detecting means.

【0010】物理量検出手段に、誘電率が温度特性を有
する誘電体を用いたコンデンサを備えた場合は、温度に
よってコンデンサのキャパシタンスが変化し、発振周波
数が温度により変化するため、発振周波数に基づいて温
度を計測することができる。
When the physical quantity detecting means is provided with a capacitor using a dielectric material having a temperature characteristic of a dielectric constant, the capacitance of the capacitor changes with temperature, and the oscillation frequency changes with temperature. Temperature can be measured.

【0011】物理量検出手段に、第2のコイルに並列に
接続された第3のコイルを含み、第3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 third coil connected in parallel to the second coil, and the third coil is a magnetostrictive thin film coil which changes the inductance based on the external force when an external force is applied, , Acceleration and the like can be measured.

【0012】物理量検出手段に、外力が加えられたとき
外力に基づ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 includes an element whose capacitance changes based on the external force when an external force is applied, pressure and stress can be measured.

【0013】[0013]

【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.

【0014】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、測定物理量と
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 measured physical quantity.

【0015】参照符号1は正帰還発振部に対応する発振
回路部であり、増幅器11およびコイル12による正帰
還発振器にて構成され、コイル12は増幅器11の帰還
回路に組み込まれて、コイル12のインピーダンスが極
値を示す周波数で発振するように構成されている。
Reference numeral 1 denotes an oscillation circuit section corresponding to a positive feedback oscillation section, which is constituted by a positive feedback oscillator including an amplifier 11 and a coil 12. The coil 12 is incorporated in a feedback circuit of the amplifier 11, It is configured to oscillate at a frequency at which the impedance indicates an extreme value.

【0016】コイル12には発振出力に基づく電流が流
れ、該電流によってコイル12により磁界が発生させら
れる。
A current based on the oscillation output flows through the coil 12, and a magnetic field is generated by the coil 12 by the current.

【0017】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12に電磁結合するコイル1
3と、コイル13に並列に接続されたコンデンサ15と
からなるタンク回路にて構成し、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.
3 and a tank circuit composed of a capacitor 15 connected in parallel to the coil 13 so that the inductance L of the coil 13 changes according to the detected physical quantity.

【0018】物理量検出部2は、検出された物理量に基
づきコイル13のインダクタンスLに代わって、後記の
ように、コンデンサ15のキャパシタンスCが変化する
ように構成してもよい。
The physical quantity detector 2 may be configured so that the capacitance C of the capacitor 15 changes as described later, instead of the inductance L of the coil 13 based on the detected physical quantity.

【0019】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等
に用いられている感温フェライトなどの感温特性を有す
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, a temperature-sensitive ferrite used for a temperature switch, etc. A coil 13 is wound around a magnetic material 14 having the above temperature-sensitive characteristics, and a capacitor 15 is connected to the coil 13 in parallel.

【0020】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、コイル13のインダクタンスL
とコンデンサ15のキャパシタンスCとからなるタンク
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 with the ambient temperature and the capacitance of the capacitor 15 is C, the inductance L of the coil 13
And a capacitance C of the capacitor 15, that is, a resonance frequency frx of the physical quantity detection unit 2,
It changes based on the following equation (1).

【0021】 frx=1/{2π(LC)1/2} …(1) そこで、コイル13とコンデンサ15からなるタンク回
路のインピーダンスは共振周波数において、極小値を示
し、コイル13に流れる電流は最大値となる。したがっ
て、コイル13と電磁結合しているコイル12のインピ
ーダンスも、上記(1)式で与えられる周波数のときに
極値を示す。
Frx = 1 / {2π (LC) 1/2 } (1) Therefore, the impedance of the tank circuit including the coil 13 and the capacitor 15 shows a minimum value at the resonance frequency, and the current flowing through the coil 13 is the maximum. Value. Therefore, the impedance of the coil 12 electromagnetically coupled to the coil 13 also shows an extreme value at the frequency given by the above equation (1).

【0022】そこで、コイル13に流れる共振電流によ
って、コイル13により共振周波数の磁界が形成され、
この磁界に基づきコイル13に電磁結合されているコイ
ル12を帰還回路に組み込んで構成されている発振回路
部1の発振周波数は、ほぼ(1)式の周波数frxに等
しくなり、発振回路部1の発振周波数はコイル12の周
囲温度すなわち物理量検出部2の周囲温度によって変化
し、発振回路部1の発振周波数を検出することによって
物理量検出部2の温度を検出することができる。
Therefore, a magnetic field having a resonance frequency is formed by the coil 13 by the resonance current flowing through the coil 13,
Based on this magnetic field, the oscillation frequency of the oscillation circuit unit 1 configured by incorporating the coil 12 electromagnetically coupled to the coil 13 into the feedback circuit becomes substantially equal to the frequency frx of the equation (1). The oscillation frequency changes depending on the ambient temperature of the coil 12, that is, the ambient temperature of the physical quantity detection unit 2, and the temperature of the physical quantity detection unit 2 can be detected by detecting the oscillation frequency of the oscillation circuit unit 1.

【0023】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 the local temperature at a remote position and in real time.

【0024】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各素子について、具体的に説
明する。
Next, each element used in the physical quantity sensor according to the embodiment of the present invention will be specifically described.

【0025】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。
The coil 12 has, for example, a diameter of 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.

【0026】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
の磁性材料には直径4mm、厚さ1.6mmの円盤状の
感温フェライトを9個重ね、このまわりに絶縁導体で5
88ターンの巻線を施してコイル13とした。
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. Nine disc-shaped temperature-sensitive ferrites each having a diameter of 4 mm and a thickness of 1.6 mm are laminated on this magnetic material, and an insulating conductor is used to surround them.
A coil 13 was formed by applying 88 turns of winding.

【0027】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、58℃か
ら66℃の温度範囲で、図2に示すように、817μH
から2.44mHの間で変化した。
In such a configuration, the inductance L of the coil 13 changes with temperature, and in the temperature range of 58 ° C. to 66 ° C., as shown in FIG.
To 2.44 mH.

【0028】コンデンサ15には8nFのコンデンサを
用いた。
As the capacitor 15, an 8 nF capacitor was used.

【0029】このように構成した場合において、コイル
12とコイル13との間の距離を50mmとし、温度の
リモート・センシング能力について測定した。この結
果、物理量検出部2周辺の温度を変化させた際に発振回
路部1の発振周波数は、コイル13のインダクタンスL
の温度変化にしたがって62kHzから36kHzに変
化した。
With this configuration, the distance between the coil 12 and the coil 13 was set to 50 mm, and the capability of remote sensing of temperature was measured. As a result, when the temperature around the physical quantity detection unit 2 is changed, the oscillation frequency of the oscillation circuit unit 1 becomes equal to the inductance L of the coil 13.
Changed from 62 kHz to 36 kHz according to the temperature change.

【0030】上記の結果から明らかなように、この場合
には離れた位置の温度計測が、58℃から66℃の温度
範囲で、発振回路部1の発振周波数を測定することによ
って、遠隔位置でかつ実時間で温度測定が行える。
As is apparent from the above results, in this case, the temperature measurement at a remote position is performed at a remote position by measuring the oscillation frequency of the oscillation circuit unit 1 in the temperature range of 58 ° C. to 66 ° C. In addition, the temperature can be measured in real time.

【0031】本発明の実施の一形態にかかる物理量セン
サは、検出物理量としての温度を周波数に変換して計測
することから、物理量検出部2の位置が測定中に変動
し、コイル12とコイル13との電磁結合の状態が測定
中に変化しても、測定には全く支障がないことも大きな
特徴の1つである。
In the physical quantity sensor according to the embodiment of the present invention, since the temperature as the detected physical quantity is converted into a frequency and measured, the position of the physical quantity detecting unit 2 fluctuates during the measurement, and the coil 12 and the coil 13 are changed. One of the major features is that even if the state of the electromagnetic coupling with changes during measurement, there is no problem in the measurement.

【0032】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、発振回路部1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 detection unit 2 is several mm.
It can be formed on a corner base, the oscillation circuit unit 1 is provided at a remote position, and the physical quantity detection unit 2 including this base is inserted into the deep part of the living body, whereby the temperature of the deep part of the living body can be detected. .

【0033】さらに、2つ以上の物理量検出部2を配置
した場合には、複数の物理量検出部2のそれぞれのコイ
ル13とコンデンサ15とによるタンク回路の共振周波
数を変えておくとともに、発振回路部1の帰還回路に通
過帯域の異なるバンドパスフィルタを設け、必要に応じ
て帯域幅を切り替えることにより、複数の温度の検出も
可能である。
Further, when two or more physical quantity detectors 2 are arranged, the resonance frequency of the tank circuit formed by the coils 13 and the capacitors 15 of the plurality of physical quantity detectors 2 is changed, and the oscillation circuit A plurality of temperatures can be detected by providing a bandpass filter having a different passband in one feedback circuit and switching the bandwidth as necessary.

【0034】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3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 above-described physical quantity sensor according to one embodiment of the present invention, the case where the temperature is measured using the change in the inductance L of the coil 13 due to the temperature has been exemplified. Alternatively, the capacitance C of the capacitor 15 may be changed according to the temperature by using a capacitor 15 using a dielectric whose dielectric constant changes according to the temperature. FIG. 3 shows an example of a temperature change of the dielectric constant of the dielectric. By configuring the capacitor 15 using this dielectric material, the capacitance C changes with temperature,
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.

【0035】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.

【0036】図4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. 4, 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.

【0037】このため、加速度測定の場合、図5に示す
ように、物理量検出部2に代わって物理量検出部2A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。その他の構成は図1に示した場合と同
様である。
For this reason, in the case of measuring acceleration, a physical quantity detector 2A is used instead of the physical quantity detector 2 as shown in FIG. 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. Other configurations are the same as those shown in FIG.

【0038】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
が小さいためコイル12との電磁結合の効率が小さく、
磁歪薄膜コイル32とコンデンサ15との共振インピー
ダンスを効率よくコイル12に伝達できないために、コ
イル12との電磁結合ならびにコイル12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で構成しようとしたのである。
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 efficiency of electromagnetic coupling with the coil 12 is small.
Since the resonance impedance between the magnetostrictive thin-film coil 32 and the capacitor 15 cannot be efficiently transmitted to the coil 12, the air core having a large size for the electromagnetic coupling with the coil 12 and the transmission of the magnetic field to the coil 12 has a large electromagnetic coupling efficiency. The resonance circuit is mainly composed of the magnetostrictive thin-film coil 32 and the capacitor 15.

【0039】このようにすることによって、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12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。
In this manner, acceleration can be detected by the magnetostrictive thin-film coil 32 and the capacitor 15, electromagnetic coupling with the coil 12 is achieved by the air-core coil 13, and transmission to the coil 12 is attempted. Acceleration at a more remote location can be measured.

【0040】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.

【0041】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 stress can also be measured using the physical quantity detection unit 2 composed of a pressure sensor in which the distance between the opposing electrode plates changes due to the received pressure instead of the capacitor 15 and the capacitance C changes.

【0042】例えば、コンデンサ15として、図6のよ
うに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が変化するセンサを用いて、圧力、
応力を計測することもできる。この図6では、多結晶S
iとn+をドープした層をそれぞれ電極として用いた場
合を示している。
For example, as the capacitor 15, as shown in FIG. 6, a sensor in which the distance between opposing electrode plates changes due to the pressure received and the capacitance C changes,
Stress can also be measured. In FIG. 6, the polycrystalline S
The case where layers doped with i and n + are used as electrodes respectively is shown.

【0043】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.

【0044】[0044]

【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、物理量が周波数に変換して検出さ
れ、物理量センサがおかれた位置にかかわらず物理量を
検出することができ、さらに、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。さらに物理量検出手段の動作エネルギが外部か
ら磁気的に与えられるため、物理量検出手段の内部にエ
ネルギ源を設ける必要がなく、離れた位置における物理
量の検出ができる。
As described above, according to the physical quantity sensor according to the present invention, the physical quantity is converted into a frequency and detected, and the physical quantity can be detected regardless of the position where the physical quantity sensor is placed. , Miniaturization is possible,
It is possible to detect a physical quantity at a position where measurement was not possible conventionally. Further, since the operating energy of the physical quantity detecting means is magnetically applied from the outside, it is not necessary to provide an energy source inside the physical quantity detecting means, 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
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. 3 is a temperature characteristic diagram of a dielectric constant of a dielectric of a capacitor used in a 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
用いる加速度センサの一例を示す模式図である。
FIG. 4 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5】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. 5 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6】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. 6 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…発振回路部 2、2A…物理量
検出部 11…増幅器 12、13…コイ
ル 14…磁性材料 15…コンデンサ 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 ... Oscillation circuit part 2, 2A ... Physical quantity detection part 11 ... Amplifier 12, 13 ... Coil 14 ... Magnetic material 15 ... Capacitor 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) G01L 9/10 G01L 9/12 9/12 G01P 15/11 G01P 15/11 15/125 15/125 G01D 5/24 R (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 AA40 BB20 CC02 DD05 EE21 EE25 FF34 GG31 2F056 SA05 SA07 SB03 SB05 SB06 SB09 2F077 AA49 FF02 FF39 HH03 HH13 TT02 WW08 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (Reference) G01L 9/10 G01L 9/12 9/12 G01P 15/11 G01P 15/11 15/125 15/125 G01D 5/24 R (72) Inventor Mitsuteru Inoue 20-8, Jizogairi, Iga-cho, Okazaki City, Aichi Prefecture (72) Inventor Kim Eigaku 4-5, Yagiyama Matsunami-cho, Taishiro-ku, Sendai City, Miyagi Prefecture Tohoku University Yagiyama Hall A301 (72 ) Inventor Atsugaki Itagaki 48, Minamizaiki-cho, Wakabayashi-ku, Sendai City, Miyagi Prefecture Ryowa Electronics Co., Ltd. (72) Inventor Tetsuo Yoshida 6-7-1, Koriyama, Taishiro-ku, Sendai-shi, Miyagi F-term (reference) ) 2F055 AA40 BB20 CC02 DD05 EE21 EE25 FF34 GG31 2F056 SA05 SA07 SB03 SB05 SB06 SB09 2F077 AA49 FF02 FF39 HH03 HH13 TT02 WW08

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】帰還路中に第1のコイルを含む正帰還発振
部と、第1のコイルに電磁結合する第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かつ物
理量を検出して検出した物理量に基づく周波数に変換す
る物理量検出手段とを備え、正帰還発振部の発振周波数
に基づき物理量を検出することを特徴とする物理量セン
サ。
A positive feedback oscillating section including a first coil in a return path; a second coil electromagnetically coupled to the first coil;
And a physical quantity detecting means for detecting a physical quantity and converting it to a frequency based on the detected physical quantity, wherein the physical quantity is detected based on the oscillation frequency of the positive feedback oscillation unit. Physical quantity sensor.
【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
ンデンサは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 the capacitor uses a dielectric having a temperature characteristic as a dielectric and converts an ambient temperature into a capacitance based on the ambient temperature.
【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3
のコイルを含み、第3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 third coil connected in parallel to the second coil.
Wherein the third 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
ン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 based on the external force when an external force is applied.
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