JP2009053009A - 流体センサおよび音叉型センサ素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明にかかる流体センサは、流体の物理量を検出する流体センサであって、一対の振動腕12を有する音叉型センサ素子1と、一対の振動腕12を振動させ、前記流体の物理量に応じて変化する一対の振動腕の振動周波数に対応した信号を出力する発振回路と、前記発振回路が出力した信号の周波数または周期を検出する検出部と、を含み、前記音叉型センサ素子は、前記一対の振動腕に形成される一対の電極50,52と、前記一対の振動腕12の振動を伝達する振動伝達部10と、前記振動伝達部から延び、当該振動伝達部を介して前記振動腕から振動が伝わる検出腕32と、前記振動伝達部から延びているバランス腕34と、をさらに有する。
【選択図】図3
Description
図1は、本実施の形態に係る流体センサの機能構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る流体センサ100は、音叉型センサ素子の一部を流体に浸漬することによって、流体の物理量を検出する。ここで流体の物理量とは、流体の粘度や、音叉型センサ素子の位置における流体の有無等をいう。流体としては、たとえば液体であることができ、より具体的には、水、水溶液、コロイド溶液、有機溶媒、樹脂材料等であることができる。
図3(A)は、本実施の形態に係る音叉型センサ素子を示す平面図である。なお、音叉型センサ素子1の底面図は平面図と対称に表されるので記載を省略する。音叉型センサ素子1は、上述した発振回路60の水晶振動子62に含まれる。音叉型センサ素子1は、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料からなる。音叉型センサ素子1は、振動伝達部10と、振動伝達部10から延びる一対の振動腕12と、振動伝達部10から延びる検出腕32およびバランス腕34と、を含む。
本実施の形態にかかる音叉型センサ素子1を用いて、大気中における振動周波数と、検出腕34を水に浸漬したときの振動周波数と、検出腕34をエタノールに浸漬したときの振動周波数とを測定した。大気中における振動周波数は、34.5kHzであった。検出腕34の先端のみを水に浸漬したときの振動周波数は、15.0kHzであった。また、検出腕34の先端のみをエタノールに浸漬したときの振動周波数は、14.0kHzであった。
図4は、本実施の形態の第1の変形例にかかる音叉型センサ素子を示す平面図である。第1の変形例にかかる音叉型センサ素子2は、検出腕132およびバランス腕134が振動腕12と反対方向に延びている点で、上述した音叉型センサ素子1と異なる。
図5は、第2の変形例に係る流体センサ200の機能構成を示すブロック図である。図1と共通する構成については説明を省略する。本実施の形態に係る流体センサ100は、周波数を検出しているが、これにかえて、周期を検出してもよい。
Claims (7)
- 流体の物理量を検出する流体センサであって、
一対の振動腕を有する音叉型センサ素子と、
前記一対の振動腕を振動させ、前記流体の物理量に応じて変化する一対の振動腕の振動周波数に対応した信号を出力する発振回路と、
前記発振回路が出力した信号の周波数または周期を検出する検出部と、
を含み、
前記音叉型センサ素子は、
前記一対の振動腕に形成される一対の電極と、
前記振動腕の振動を伝達する振動伝達部と、
前記振動伝達部から延び、当該振動伝達部を介して前記振動腕から振動が伝わる検出腕と、
前記振動伝達部から延びているバランス腕と、
をさらに有し、
前記一対の振動腕は、前記振動伝達部から延び、線対称の領域に設けられており、
前記検出腕及び前記バランス腕は、前記線対称の領域に設けられている、流体センサ。 - 請求項1において、
前記音叉型センサ素子は、水晶振動片であり、
前記一対の振動腕は、水晶の結晶軸であるX軸、Y軸、Z軸のうち、最もY軸に近い方向に延び、
前記検出腕および前記バランス腕の一方は、水晶の結晶軸であるX軸方向において、前記一対の振動腕より−X側に配置され、
他方は、水晶の結晶軸であるX軸方向において、前記一対の振動腕より+X側に配置される、流体センサ。 - 請求項2において、
前記検出腕および前記バランス腕は、前記一対の振動腕と同じ方向に延び、
前記検出腕のY軸方向における長さは、前記一対の振動腕より長い、流体センサ。 - 請求項2において、
前記検出腕および前記バランス腕は、前記一対の振動腕の反対側に延びている、流体センサ。 - 請求項2において、
前記検出腕および前記バランス腕の一方は、前記X軸方向において−X側に延び、他方は、前記X軸方向において+X側に延びている、流体センサ。 - 請求項1ないし5のいずれかにおいて、
前記発振回路は、前記一対の振動腕の基本波モード振動よりも高調波の高調波モード振動を発振させる、流体センサ。 - 流体の物理量を検出するために用いられる音叉型センサ素子であって、
一対の振動腕と、
前記一対の振動腕の振動を伝達する振動伝達部と、
前記振動伝達部から延び、線対称の領域に設けられている前記一対の振動腕と、
前記一対の振動腕に形成される一対の電極と、
前記振動伝達部から延び、当該振動伝達部を介して前記振動腕から振動が伝わる検出腕と、
前記振動伝達部から延び、前記検出腕と前記線対称の領域に設けられているバランス腕と、
を含む、音叉型センサ素子。
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