JP2005195580A - 水晶振動子の周波数を特徴付ける方法及びシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 環境の影響による周波数の偏差を低減した水晶ベース発振器の周波数出力のプロファイリング又は特徴付けを行うための技術を提供する。
【解決手段】 水晶振動子の周波数プロファイルをリアルタイムで判断する技術。水晶振動子は、様々な温度変化率による一連の温度サイクルを受け、水晶振動子が温度サイクルを受ける時に、水晶周波数、水晶温度パラメータ、及び温度変化率がモニタされる。モニタした周波数は、モニタした温度パラメータ及び温度変化率と関連付けて分類される。水晶振動子の周波数を判断するためのシステムは、周波数プロファイリング技術を実施するようになったプロセッサを含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般的に、非常に安定した周波数基準（クロックなど）として使用される水晶振動子の分野に関する。より具体的には、本発明は、環境の影響による周波数の偏差を低減した水晶ベースの発振器の周波数出力のプロファイリング又は特徴付けを行うための技術に関する。

電子装置、特にデジタル装置の作動のタイミングでは、正確で周波数が安定したクロック信号が必要である。多くのこのような電子装置は、その作動中に周辺温度の変動を受ける。当業技術で公知であるように、周辺温度の変化は、一般的な水晶の周波数に影響を与える。
水晶発振器は、他の種類の発振器と比較するとかなり安定であるが、その周波数出力は、急激な温度変動があると何らかのドリフトが発生することが公知である。水晶振動子に掛かる応力の影響は公知であり、水晶振動子ベースの応力及び圧力センサの設計で利用されている。水晶は、熱伝導率が低くて異方性特質を有するために、水晶振動子の加熱及び冷却は、水晶内で応力を発生させて周波数に影響を与えることが公知である。Ｂｏｔｔｏｍ、Ｖｉｒｇｉｌｅ Ｅ．著「水晶振動子ユニット設計の入門」、ニューヨーク：「Ｄ．Ｖａｎ Ｎｏｓｔｒａｎｄ」、１９８２年を参照することができる。こういう理由で、水晶振動子に急激な温度勾配を受けさせることは、一般的に推奨されない。

従来の用途においては、温度による水晶振動子の周波数の偏差は、製造時にプロファイリング又は特徴付けが行われてリアルタイムで補正される。水晶の環境における急激な温度変動と温度勾配とも呼ばれる温度変化率の変化とは、水晶周波数をその特性から逸脱させる。温度変化率の変動が持続するのは短期間であると考えられるが、その影響は長期間に亘って続き、測定誤差の原因になる可能性がある。
より大きな周波数安定性を達成するために、これらの偏差に対処するいくつかの方法がこれまで提案されている。１つの手法は、温度制御チャンバに水晶を入れることであり、これによって水晶が一定の温度に保たれ、いかなる周波数の偏差も防止されることになる。例えば、米国特許第５，９１７，２７２号、第５，７２９，１８１号、第５，１８０，９４２号、第４，５８６，００６号、及び第３，６１９，８０６号を参照することができる。温度による周波数の偏差を補正するために取られる別の手法は、制御入力において電圧を変更することにより周波数を調節することができる電圧制御発振器を使用することである。これらの設計においては、水晶での温度が測定され、これが電圧制御発振器に印加される補正電圧をデジタル的に計算するのに使用される。例えば、米国特許第５，６６８，５０６号、第５，４７３，２８９号、第５，２１４，６６８号、第５，１７０，１３６号、第５，０８１，４３１号、第４，９２２，２１２号、第４，７４６，８７９号、第４，４２７，９５２号、及び第４，３８０，７４５号を参照することができる。

温度センサの使用及び水晶の外側の温度の測定に関する１つの問題は、実際の水晶温度（水晶板における）と温度が測定される外側との間で時間遅延があるという点である。これが原因となって、発振器は、温度変化に対する応答が遅くなり、誤差を誘発する。この問題で提案されている解決法は、同時に２つモードで水晶を振動させることであり、２つのモードの１つは感温性のものであり、２番目のモードは、温度に対して比較的安定したものである。感温性モードは、水晶自体の温度を得るために使用され、その後、安定モードにおいて温度による小さな偏差を補正するために使用される。例えば、米国特許第５，５２５，９３６号及び第４，０７９，２８０号を参照することができる。これらの設計における温度測定が非常に正確であるにもかかわらず、環境内の温度勾配が大きいために、誤差が依然として誘発される。最新の水晶はまた、温度による周波数の偏差を最小限に抑えようとして、ＳＣカットのような特別な角度でカットされる。

米国特許第５，９１７，２７２号 米国特許第５，７２９，１８１号 米国特許第５，１８０，９４２号 米国特許第４，５８６，００６号 米国特許第３，６１９，８０６号 米国特許第５，６６８，５０６号 米国特許第５，４７３，２８９号 米国特許第５，２１４，６６８号 米国特許第５，１７０，１３６号 米国特許第５，０８１，４３１号 米国特許第４，９２２，２１２号 米国特許第４，７４６，８７９号 米国特許第４，４２７，９５２号 米国特許第４，３８０，７４５号 米国特許第５，５２５，９３６号 米国特許第４，０７９，２８０号 米国特許第６，６０６，００９号 Ｂｏｔｔｏｍ、Ｖｉｒｇｉｌｅ Ｅ．著「水晶振動子ユニット設計の入門」、ニューヨーク：「Ｄ．Ｖａｎ Ｎｏｓｔｒａｎｄ」、１９８２年 Ｇｒｉｆｆｉｔｈ、Ｊａｍｅｓ Ｅ．著「ＳＣカット水晶における開発と進歩」、「ＲＦ Ｅｘｐｏ ＥＡＳＴ」、１９９４年

温度変化率の変動による問題を最小限に抑えるために使用することができる別の方法は、水晶を温度制御チャンバに入れることである。例えば、米国特許第６，６０６，００９号（本出願人に譲渡）を参照することができる。しかし、この任意選択的な方法は、より大きな電力消費量を伴い、いくつかの用途では欠点になる可能性がある。すなわち、環境変動による水晶ベース発振器の周波数偏差に対処し、それを最小限に抑える改良技術が依然として必要とされている。

本発明の態様は、水晶振動子の周波数プロファイルを判断する方法を提供する。本方法は、水晶振動子を様々な温度変化率で温度サイクルを受けさせる段階と、水晶が温度サイクルを受ける時の水晶周波数、水晶温度パラメータ、及び温度変化率をモニタする段階と、モニタされた周波数をモニタされた温度パラメータ及び温度変化率と関連付けて分類する段階とを含む。
本発明の態様は、水晶振動子の周波数を判断する方法を提供する。本方法は、水晶振動子の温度を判断する段階と、判断された水晶温度から温度変化率を導出する段階と、水晶周波数を判断するために水晶温度及び温度変化率を水晶周波数、温度、及び温度変化率間の相関を特徴付けるデータセットと関連付ける段階とを含む。
本発明の態様は、水晶振動子の周波数を判断するためのシステムを提供する。本システムは、水晶の温度に関係した周波数出力を有する水晶と、水晶の測定温度パラメータ、水晶の温度変化率、水晶の観察温度パラメータ及び温度変化率と関連付けられた水晶の観察周波数から水晶周波数を計算するようになったプロセッサとを含む。
本発明の他の態様及び利点は、以下の説明及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。

大きな周波数安定性を必要とする水晶発振器用途においては、周波数の温度依存性は、一般的に、製造時にプロファイリング又は特徴付けが行われて、多項式又はルックアップテーブルの形で捉えられる。特徴付けの間、水晶振動子は温度サイクルを受け、同時に周波数及び温度がモニタされる。温度サイクルでは、最低作動温度から最高作動温度に加熱が行われ、その後、最高温度から最低温度に冷却が行われる。水晶周波数応答の再現性は、高い安定性が求められる用途が成功するか否かに関して極めて重要なものである。水晶が完全であれば、加熱時の周波数応答は、理論的には冷却時の周波数応答と完全に一致することになる。しかし、現実には、水晶の応答は、完全には一致しない。履歴現象ともいわれるこの効果が原因となって、加熱時の応答は、冷却時の応答とは若干異なる。加熱速度又は温度変化率に対するこの効果の強い依存性が観察されたので、本明細書では、この効果を温度変化率／勾配効果と呼ぶ。

本発明の様々な態様を実行するのに使用することができる基本的な水晶振動子装置の例を図１に全体的に示す。水晶板又はディスク１４は、装着クリップ／電気リード１６に取り付けられる。ディスク１４は、ハウジング１０内に配置されて、絶縁層１８（例えば、ガラス層）によって密封される。ハウジング１０は、水晶ディスク１４及び周辺部のための真空域１２を形成するためにガス抜きされることが好ましい。ディスク１４上の電極との電気接続は、絶縁層１８を貫通するリード１６を通じて為される。図１は、１つのサンプル水晶振動子装置を示すが、水晶振動子の取り付けに使用される多くの標準的パッケージ様式／構成があることを当業者は認めるであろう。水晶振動子パッケージの更なる説明は、Ｇｒｉｆｆｉｔｈ、Ｊａｍｅｓ Ｅ．著「ＳＣカット水晶における開発と進歩」、「ＲＦ Ｅｘｐｏ ＥＡＳＴ」、１９９４年、（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｏｒｎｉｎｇｆｒｅｑｕｅｎｃｙ．ｃｏｍ）に見出される。

図２は、上から見た水晶ディスク１４のより詳細な図である。ディスク１４は、２つの金属電極を有し、電気的刺激を与えてディスクを振動させるために、一方の電極２４は上面にあり、他方２２は下面にある。電極２２及び２４は、当業技術で公知の手段によってディスク１４上に配置される。ディスク１４のハウジング１０は金属製であり、これは、従来の水晶振動子パッケージには一般的なものである。

水晶振動子が加熱される特徴付けのサイクルを考察する時、最初に金属ハウジング１０、次にディスク１４が加熱されると予想することができる。この状況においては、ハウジング１０内部の区域は真空状態であることから、電極２２及び２４が熱を十分に伝達する金属でできているために、電極に接続された装着クリップ／リード１６を通じて最も強力な熱流が予想される。従って、水晶ディスク１４の熱分布を考察する時には、接続されたリード１６のすぐ近くの区域の方が温度が高く、一方、水晶は一般的に不良導体であるために、リードから離れた区域は温度が低くなることを予想することができる。電極２２及び２４のためのリードとして使用されない装着クリップ１６は、一部の設計では金属性以外のものとすることができることに注意すべきである。熱膨張のために最も温度が高いディスク１４域の膨張度が大きく、温度が低くなるほど膨張度が小さいことを予想することができる。膨張におけるこの種の不一致は、機械的応力を誘発し、振動周波数の変化の原因となる可能性がある。

サイクルの冷却部分の間は、ハウジング１０外部の方がディスク１４に対して温度が低く、熱は、リード１６を通じて反対方向に流れる。従って、この状況においては、リード１６から離れた区域は温度が高くなって膨張し、一方、リードに近い区域ほど温度が低くて収縮することになる。応力状態のこの逆転は、水晶に影響を及ぼし、加熱時には一方の方向に、冷却時には反対方向への周波数シフトが引き起こされる。均一でない温度分布によって誘発されるこれらの応力は、水晶振動子周波数シフトの重要な因子であり、周波数勾配効果を生み出す。

上述のように、温度による水晶発振器周波数出力の偏差を補正する従来の方法は、以下のように特徴付けられる。
ｆ＝ｆ（Ｔ） （１）
ただし、ｆは周波数、Ｔは温度を表す。製造された水晶は、周波数及び温度を測定しながら温度サイクルを受ける。このデータは、最適化により方程式（１）を計算するのに使用される。この関数は、一般的に多項式として表される。

係数は、特徴付けデータを使用して最適化（データの多項式当てはめ）によって計算される。一般的に、これらの係数は記憶され、温度を測定することにより発振器の実際の周波数を計算するのに使用される。

本発明の技術は、２つの次元が温度パラメータ及び温度変化率である二次元特徴付けを行うことによって水晶に及ぼす温度勾配効果に対処するものである。温度パラメータは、温度を表す任意のパラメータとすることができる。一実施形態では、温度パラメータは、米国特許第６，６０６，００９号（本明細書においてその全内容が引用により組み込まれている）で説明されているような周波数の比（Ｆｂ／Ｆｃ）であり、温度変化率は、パラメータの時間微分によって捉えられる。本発明の１つの処理においては、この特徴付けは、水晶ディスク１４に対して様々な温度変化率による複数の温度サイクルを受けさせる段階を伴う。その後、水晶周波数は、以下のように温度パラメータ及び温度変化率の両方の関数として特徴付けられる。

ただし、ｆは周波数を表し、Ｔは、温度又は温度を表す任意のパラメータを表し、

はＴの時間微分を表し、ｔは時間を表す。特徴付けは、水晶周波数を計算するのにリアルタイムで使用することができる多項式又はルックアップテーブルで表すことができる。

本発明の二次元手法では、水晶は、図３に示すように、様々な温度変化率の一連の温度Ｔサイクル１、２、３、４、５、６を受ける。これらのサイクルの間、水晶の状態は、加熱及び冷却速度が同じである単純な場合の温度Ｔに対する温度変化率、

のプロット上の図４に示す曲線を通って進むと考えることができる。図３の温度サイクル１を見ると、温度は一定の割合（例えば、２０度／時）で上がっており、従って、図４の対応する曲線１

は、温度Ｔが上がるので正の定数である。冷却サイクル２においては、曲線２（図４）は、温度Ｔが下がる時は一定のままであるが、ここでは負の変化率である。次のサイクル３については、温度変化率は、図４の曲線３で表されるようにより高く、以下同様である。

水晶１４が温度サイクルを受ける時は、周波数、温度パラメータ、及び温度変化率は、モニタされて記録される。この特徴付けデータをグラフにし、記録したデータセット内の実数の各順序付けした対（ｘ，ｙ）に対して固有の実数又は点ｚ＝ｆ（ｘ，ｙ）を割り当てる２つの実変数の標準的数学関数を使用して直交三次元空間内の表面の形状を形成することができる。この場合、順序付けした対は、モニタされた温度パラメータＴ及び温度変化率、

から成る。

図５に示すように、水晶周波数は、ｘｙ平面内の一組の点、

と、表面、

のような周波数関数のグラフとで描くことができる。すなわち、点、

がデータセット領域で変化する時に、対応する点、

は、表面に亘って変化する。当業技術で公知のように、データセットを処理して表面をプロットするのに任意の適切なソフトウエアを使用することができる。当業技術で公知の内挿又は外挿技術を使用して、表面、

内の欠落点を導出することができる。表面が作成された状態で、それをリアルタイムに使用し、温度パラメータＴ及び温度変化率、

を計算することにより、より正確に周波数を計算することができる。

また、水晶１４の温度分布をより均一にすることにより、望ましくない勾配効果を低減又は排除することができる。図１６は、本発明の別の実施形態を示す。この実施形態では、ディスク全体に亘る熱伝導を向上させるために、ダミーメッキ２６が水晶ディスク１４表面に配置されている。ディスク１４の片側又は両側には、メッキ２６を備えることができる。メッキ２６材料には、任意の適切な熱伝導体を使用することができる（例えば、良好な熱伝導体である金属）。メッキ２６は、当業技術に公知の任意の適切な手段（例えば、電気メッキ、蒸着、エッチング、接着剤など）でディスク１４上に配置することができる。短絡を防止するために、ダミーメッキ２６と、装着クリップ／リード１６と、電極２２及び２４との間に十分なクリアランスを残すべきである。いくつかの実施形態は、水晶ディスク１４表面のより大きい部分（図示せず）を覆うように、より大きい電極２２及び２４で実施することができる。
水晶発振器が周波数基準として使用される任意の分野（例えば、宇宙空間、自動車などで使用される装置）に本発明を適用することができ、そこで実施することができることを当業者は認めるであろう。本発明は、いかなる特定の用途にも限定されないが、急激な温度変動に遭遇する地表下の用途に適切である。

図７は、本発明の別の実施形態である。水晶発振器４８は、地下構造を貫通するボアホール３０内に配置されたダウンホールロギングツール２８に取り付けられた状態で示されている。発振器４８は、加熱及び冷却中に水晶への熱流を低減するための断熱チャンバ５０内に収納されている。断熱チャンバ５０では、従来の断熱材を使用して、又は米国特許第６，６０６，００９号で説明された当業技術で公知のデュワーフラスコを使用して断熱が行われる。ツール２８はまた、多軸電磁アンテナ１９、地表下測定（例えば、原子力、音響、重力）用の従来のソース／センサ４４アレイ、及び適切な回路を有する電子機器４２を含む。ツール２８は、ワイヤラインシステムの場合はロギングケーブル３６により又は掘削中システムの場合はドリルストリング３６により、ボアホール３０内に支持された状態で示されている。ワイヤラインツールの場合は、ツール２８は、地表機器３２によって制御されたウィンチ３８によってボアホール３０内で昇降される。ロギングケーブル又はドリルストリング３６は、信号及び制御通信用にダウンホール電子機器４２を地表機器３２と接続する導体３４を含む。代替的に、これらの信号をツール２８内で処理又は記録し、処理されたデータを地表機器３２に送信することができる。

また、１つ又はそれ以上の適切な汎用マイクロプロセッサをプログラムすることによって本発明を実施することができることが当業者には明かであろう。プログラミングは、プロセッサによって読取可能な１つ又はそれ以上のプログラム記憶装置の使用と、上述の作業を実行するのにプロセッサによって実行可能な命令から成る１つ又はそれ以上のプログラムの符号化とを通じて達成することができる。プログラム記憶装置は、例えば、１つ又はそれ以上のフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ又は他の光ディスク、磁気テープ、及び読み出し専用メモリチップ（ＲＯＭ）の形、及び当業技術で公知か又はその後に開発された種類の他の形を取ることができる。命令のプログラムは、「オブジェクトコード」、すなわちプロセッサによって大なり小なり直接に実行可能であるバイナリ形式であるか、実行前にコンパイル又は解釈を必要とする「ソースコード」であるか、又は部分的にコンパイルされたコードのような何らかの中間形式とすることができる。プログラム記憶装置及び命令の符号化の正確な形式は、ここでは重要なものではない。すなわち、これらの処理手段は、地表機器３２やツール２８において実施されるか、又は当業技術で公知のようにその２つによって共有されてもよい。

本発明の実施形態は、水晶振動子の周波数プロファイルを判断するための処理に関する。図８は、その処理を概略的に示すものである。最初に、水晶振動子は、様々な温度変化率で温度サイクルを受ける（段階１００）。この段階は、水晶振動子の製造中又は任意の適切な場所（例えば、研究所、現地の場所など）で行うことができる。次に、水晶振動子が温度サイクルを受ける時に、水晶周波数、水晶温度パラメータ、及び温度変化率をモニタする（段階１０５）。次に、モニタされた温度パラメータ及び温度変化率と関連付けて、モニタされた周波数の分類を行う（段階１１０）。データ分類は、プロセッサ手段又は当業技術で公知の任意の他の適切な手段を使用して実行することができる。

図９は、本発明による水晶振動子の周波数を判断するための処理を示す流れ図である。処理は、水晶振動子を様々な温度変化率による温度サイクルを受けさせることで始まる（段階２００）。段階２０５では、水晶振動子が温度サイクルを受ける時に水晶周波数、水晶温度パラメータ、及び温度変化率をモニタする。次に、温度パラメータ及び温度変化率と関連付けて、モニタされた周波数を分類する（段階２１０）。段階２１５では、水晶振動子温度及び水晶振動子の温度変化率を判断する。当業技術で公知であって特定の環境に適切な任意の手段を使用して温度及び変化率の判断が行われる。最後に、判断した水晶振動子温度及び温度変化率を分類した周波数と関連付けて水晶周波数を判断する（段階２２０）。この関連付けは、マイクロプロセッサ手段又は当業技術で公知の任意の他の適切な手段を使用して、本明細書で説明したように実行される。

図１０は、本発明によりリアルタイムで水晶振動子の周波数を判断するための処理を示す流れ図である。処理は、水晶振動子の温度を判断することによって始まる（段階３００）。特定の水晶振動子環境に適切な当業技術で公知の任意の適切な手段を使用して、水晶振動子温度を判断することができる。次に、判断した水晶振動子温度から温度変化率を導出する（段階３０５）。段階３１０では、水晶振動子温度及び温度変化率を水晶周波数、温度、及び温度変化率間の相関を特徴付けるデータセットと関連させることにより水晶周波数が判断される。データセットは、本明細書で説明したようにコンパイルされる。

本発明による水晶振動子パッケージの断面図である。 図１の水晶振動子の上面詳細図である。 本発明による様々な温度勾配の水晶温度サイクルのプロットである。 図３の温度及び温度変化率のプロットである。 温度及び温度変化率の関数として直交三次元空間内の表面として示す水晶周波数のプロットである。 本発明による水晶振動子の上面図である。 ボアホールに配置されて本発明による水晶発振器を装備したダウンホールロギングシステムを示す図である。 本発明による水晶発振器の周波数プロファイルを判断するための処理の流れ図である。 本発明による水晶発振器の周波数を判断するための処理の流れ図である。 本発明によりリアルタイムで水晶発振器の周波数を判断するための処理の流れ図である。

符号の説明

１０ ハウジング
１２ 真空域
１４ 水晶板又はディスク
１６ 装着クリップ／電気リード
１８ 絶縁層

Claims (20)

1. 水晶振動子の周波数プロファイルを判断する方法であって、
   ａ）水晶振動子に対して様々な温度変化率で温度サイクルを受けさせる段階と、
   ｂ）前記水晶振動子が前記温度サイクルを受ける時に、水晶周波数、水晶温度パラメータ、及び前記温度変化率をモニタする段階と、
   ｃ）前記モニタされた周波数を前記モニタされた温度パラメータ及び温度変化率と関連付けて分類する段階と、
   を含むことを特徴とする方法。
2. ｄ）前記分類された周波数、温度、及び温度変化率を使用して、直交三次元空間に表面を形成する段階、
   を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記分類された周波数は、ｘが温度値でｙが温度変化率である場合に、
   ｚ＝ｆ（ｘ，ｙ）
   に従って直交ｚ軸上のグラフで描かれることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. ｄ）Ｔが温度パラメータで、かつ
   

   

   である場合、前記水晶周波数（ｆ）を前記モニタされた温度パラメータ及び温度変化率の関数として、
   

   

   に従って特徴付ける段階、
   を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. ｅ）直交三次元空間に表面を形成するために前記水晶周波数、
   

   

   のグラフを描く段階、
   を更に含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記表面上の欠落点を導出するために内挿又は外挿技術を実行する段階を更に含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記水晶温度パラメータは、温度を表す周波数の比又は温度値のうちの一方であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 前記水晶温度パラメータは、温度依存周波数であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. ｄ）前記温度及び前記水晶振動子の温度変化率を判断する段階と、
   ｅ）前記水晶周波数を判断するために、前記判断した水晶温度及び温度変化率を前記分類した周波数と関連付ける段階と、
   を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. 段階（ｄ）は、前記水晶振動子が地表下に位置する時に前記水晶温度を判断する段階を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記水晶振動子は、地下廃棄に適応したツールに配置されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 水晶振動子の周波数を判断する方法であって、
    ａ）水晶振動子の温度を判断する段階と、
    ｂ）前記判断された水晶温度から温度変化率を導出する段階と、
    ｃ）水晶周波数を判断するために、前記水晶温度及び温度変化率を該水晶周波数、温度、及び温度変化率間の相関を特徴付けるデータセットと関連付ける段階と、
    を含むことを特徴とする方法。
13. 前記データセットは、直交三次元空間にグラフで描かれた表面を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 前記水晶温度は、前記水晶振動子が地表下に位置する時に判断されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
15. 水晶振動子の周波数を判断するためのシステムであって、
    水晶振動子の温度に関連する周波数出力を有する水晶振動子と、
    前記水晶振動子の測定温度パラメータ、該水晶振動子の温度変化率、及び、該水晶振動子の観察温度パラメータ及び温度変化率と関連付けられた該水晶振動子の観察周波数から水晶周波数を計算するようになったプロセッサと、
    を含むことを特徴とするシステム。
16. 前記プロセッサは、前記水晶周波数（ｆ）と前記観察温度パラメータ及び温度変化率との間の関係を、Ｔが温度パラメータで、かつ
    

    

    である場合に、
    

    

    に従って特徴付けるようになっていることを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
17. 前記測定水晶温度パラメータは、地表下に位置する水晶に対して判断されることを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
18. 前記水晶振動子は、地下廃棄に適応したツールに配置されることを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
19. 前記水晶振動子の前記観察周波数、温度パラメータ、及び温度変化率は、前記プロセッサと作動的に結合した記憶装置内のデータセットを形成することを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
20. 前記水晶温度パラメータは、温度を表す周波数の比又は温度値のうちの一方であることを特徴とする請求項１５に記載のシステム。

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