JP2008241542A - 球面弾性表面波センサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
円弧状帯を定義可能な三次元基材と、その円弧状帯上に位置しそれに沿って弾性表面波を励起する電気音響変換素子と、円弧状帯に沿って反射する反射器と、少なくとも一部が円弧状帯の電気音響変換素子と反射器間に存在し周囲の環境変化に反応する感応膜とを備えたセンサヘッドと、高周波発生部と、高周波信号を計測する検出・出力部とを備える球面弾性表面波センサを提供する。
【選択図】図1
Description
による周回リングを構成して、伝搬距離を増加することを提案することは可能である。しかし、平面上を伝搬する弾性表面波では、分散の影響を完全に回避することは困難であり、波形が歪んでしまう問題がある。更には、平面上に形成した導波路の曲率の大きい部分では、導波路からの漏れの抑制も困難であり、波が減衰する問題がある。
弧状帯に弾性表面波を伝搬させることで弾性表面波の拡散を防いで伝搬させつつ、反射器で弾性表面波を反射し、伝搬経路を周回帯の一部に限定することで素子加工を容易とし、周回帯に限定されず伝搬経路の長さを自在に定義でき、センサの集積度を高めることができる。さらに、球面を伝搬する弾性表面波の温度係数がゼロでない場合に、温度の影響を補正することができる。
センサヘッド21は、球面の周回帯の一部である円弧状帯22を定義可能な曲面を有する圧電性結晶の三次元基材23と、三次元基材23の円弧状帯22上に位置し、円弧状帯22に沿って弾性表面波31を励起する電気音響変換素子24と、弾性表面波31を反射する反射器25と、特定のガス分子と反応する感応膜26とを備えている。ガスセンサとして、高周波信号発生部27,切換部28,アンプ29及び検出・出力部30を備えている。
チナ(Pt)、水素化物を吸着する酸化タングステン(WO3)、一酸化炭素(CO)、二酸化炭素(CO2)、二酸化硫黄(SO2)、二酸化窒素(NO2)等を選択的に吸着するフタロシアニン(Phthalocyanine)等が知られている。
図2は本発明の第二の実施形態に係る弾性表面波センサを示す実施図である。
多重反射する。
図3は本発明の第三の実施形態に係る弾性表面波センサを示す実施図である。
図4は本発明の第四の実施形態に係る弾性表面波センサを示す実施図である。
図5は本発明の第五の実施形態に係る弾性表面波センサを示す実施図である。
圧電性結晶の温度係数などの環境の影響を除いた、感応膜114に反応する特定のガス分子の吸着或いは吸蔵状態、更には特定のガス分子の有無や濃度を計測することができる。
図6は本発明の第六の実施形態に係る弾性表面波センサを示す実施図である。
また、円弧状帯122での伝搬速度V2は以下のように表される。
ここで、Vc1,Vc2はそれぞれ円弧状帯121,円弧状帯122での一定温度の時の伝搬速度、α1、α2はそれぞれ円弧状帯121、122での温度係数、Tは温度、β1は感応膜125において特定ガスの影響が伝搬速度V1に及ぼす係数、mは特定ガスの感応膜125への感応量である。
11・・・送信側すだれ状電極
12・・・高周波発生部
13・・・受信側すだれ状電極
14・・・検出・出力部
15・・・感応膜
21・・・センサヘッド
22・・・円弧状帯
23・・・三次元基材
24・・・電気音響変換素子
25・・・反射器
26・・・感応膜
27・・・高周波信号発生部
28・・・切換部
29・・・アンプ
30・・・検出・出力部
31・・・弾性表面波
32・・・センサヘッド
33・・・三次元基材
34・・・円弧状帯
35・・・電気音響変換素子
36・・・弾性表面波
37・・・弾性表面波
38・・・反射器
39・・・吸音材
40・・・感応膜
51・・・センサヘッド
52・・・円弧状帯
53・・・三次元基材
54・・・弾性表面波
55・・・弾性表面波
56・・・電気音響変換素子
57・・・反射器
58・・・反射器
59・・・感応膜
60・・・センサヘッド
61・・・三次元基材
62・・・円弧状帯
63・・・電気音響変換素子
64・・・弾性表面波
65・・・弾性表面波
66・・・感応膜
67・・・反射器
68・・・反射器
71・・・センサヘッド
72・・・円弧状帯
73・・・三次元基材
74・・・弾性表面波
75・・・電気音響変換素子
76・・・反射器
77・・・反射器
78・・・感応膜
80・・・センサヘッド
81・・・円弧状帯
82・・・円弧状帯
83・・・三次元基材
84・・・弾性表面波
85・・・弾性表面波
86・・・電気音響変換素子
87・・・弾性表面波
88・・・弾性表面波
89・・・電気音響変換素子
90・・・反射器
91・・・反射器
92・・・反射器
93・・・反射器
94・・・感応膜
95・・・感応膜
100・・・センサヘッド
101・・・円弧状帯
102・・・円弧状帯
103・・・三次元基材
104・・・弾性表面波
105・・・弾性表面波
106・・・電気音響変換素子
107・・・弾性表面波
108・・・弾性表面波
109・・・電気音響変換素子
110・・・反射器
111・・・反射器
112・・・反射器
113・・・反射器
114・・・感応膜
120・・・センサヘッド
121・・・円弧状帯
122・・・円弧状帯
123・・・三次元基材
124・・・弾性表面波
125・・・弾性表面波
126・・・電気音響変換素子
127・・・弾性表面波
128・・・弾性表面波
129・・・電気音響変換素子
130・・・反射器
131・・・反射器
132・・・反射器
133・・・反射器
134・・・感応膜
Claims (6)
- 球面の周回帯の一部である円弧状帯を定義可能な三次元基材と、前記三次元基材の前記円弧状帯上に位置し、前記円弧状帯に沿って弾性表面波を励起する電気音響変換素子と、前記弾性表面波を前記円弧状帯に沿って反射する反射器と、少なくとも一部が前記三次元基材の前記円弧状帯の前記電気音響変換素子と前記反射器間に存在し周囲の環境変化に反応する感応膜とを備えたセンサヘッドと、前記電気音響変換素子に高周波電気信号を供給する高周波発生部と、前記電気音響変換素子から前記弾性表面波の伝搬特性に関する高周波信号を計測する検出・出力部とを備える球面弾性表面波センサ。
- 前記弾性表面波を前記円弧状帯に沿って多重反射する反射器を有する請求項1記載の球面弾性表面波センサ。
- 前記電気音響変換素子は一方向に前記弾性表面波を励起する請求項2記載の球面弾性表面波センサ。
- 複数の前記円弧状帯を定義可能な前記三次元基材において、前記電気音響変換素子と、前記反射器と、前記感応膜を複数備えたセンサヘッドを備える請求項2記載の球面弾性表面波センサ。
- 球面の周回帯の一部である複数の円弧状帯を定義可能な三次元基材と、前記三次元基材の前記円弧状帯上に位置し、前記円弧状帯に沿って弾性表面波を励起する電気音響変換素子と、前記弾性表面波を前記円弧状帯に沿って多重反射する反射器とを備え、前記三次元基材の前記円弧状帯上に位置し、前記円弧状帯に沿って弾性表面波を励起する電気音響変換素子と、前記弾性表面波を前記円弧状帯に沿って多重反射する反射器と、少なくとも一部が前記三次元基材の前記円弧状帯の前記電気音響変換素子と前記反射器間に存在し周囲の環境変化に反応する感応膜を備えたセンサヘッドを備え、前記感応膜が存在しない前記円弧状帯における前記弾性表面波の伝搬速度と、前記感応膜が存在する前記円弧状帯における前記弾性表面波の伝搬速度の差を検出することを特徴とする球面弾性表面波センサ。
- 前記感応膜が存在しない前記円弧状帯での弾性表面波の伝搬速度と、前記感応膜が存在する前記円弧状帯での前記弾性表面波の伝搬速度の温度特性が異なり、前記伝搬速度の温度特性値の違いから温度の影響を補償することを特徴とする請求項5記載の球面弾性表面波センサ。
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