JP2016095227A - 物理量検出装置および物理量検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＳＮ比の低下やＤＣオフセットの発生を低減する。【解決手段】検出対象５２を含む物理系についての検出電極１１と検出対象５２との間の静電容量を変化させた際にこの物理系に生じる検出電流Ｉに基づいて検出対象５２の電圧Ｖ１を検出する電圧検出装置１であって、駆動電流Ｉｄｖに基づいて振動することで静電容量を変化させる振動体１３と、電圧Ｖ１が振幅に反映され、かつ駆動電流Ｉｄｖの基本波成分に対する偶数次高調波成分のうちの少なくとも１つの偶数次高調波成分（２次高調波成分）と同じ周波数成分で主として構成される検出電流Ｉを検出する電流電圧変換回路１４とを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、検出対象を含む物理系についての第１物理量を変化させた際にこの物理系に生じる第２物理量に基づいてこの検出対象の検出物理量を検出する物理量検出装置および物理量検出方法に関するものである。

この種の物理量検出装置として、下記の特許文献１に開示された非接触型表面電位計が知られている。この非接触型表面電位計は、検出対象である被測定体の検出物理量としての表面電位を測定するための検出孔を有するケース体の内部に、検出電極と、この検出電極と被測定体の間の電界を所定の周期（発振器の発振周期）で断続する振動子と、振動子を振動させるための駆動信号を出力する駆動回路と、振動子により電界が断続されることによって検出電極に誘起する交流電圧（被測定体の表面電位に応じた振幅の交流電圧）を増幅してケース体の外部に出力するプリアンプとが配設されている。また、ケース体の外部には、プリアンプから出力される交流信号を増幅する交流増幅回路と、交流増幅回路から出力される増幅された交流信号を整流平滑化するための同期検波回路および積分器が配設されている。この同期検波回路は、交流増幅回路から出力される増幅された交流信号を、発振器からの同期信号（つまり、振動子の振動周期と同一周波数で、かつ同一位相の信号）で同期検波する構成となっている。

この非接触型表面電位計によれば、積分器からの出力波形が被測定体の表面電位の変化に対して積分時定数を持って立ち上がるものであることから、この出力波形に基づいて被測定体の表面電位を検出することが可能になっている。

また、この非接触型表面電位計では、被測定体の表面電位を交流電圧として検出する検出電極に、被測定体の表面電位を直流電圧として検出する直流検出電極が併設され、交流電圧を整流平滑化した出力と直流検出電極の出力とを演算回路で加算処理する構成を採用することで、応答性がよい安定した検出信号を得ることが可能になっている。

以上の構成により、この非接触型表面電位計は、被測定体、検出電極および振動子を含む物理系についての第１物理量（検出電極と被測定体の間の電界）を変化させた際にこの物理系に生じる第２物理量（検出電極に誘起する交流電圧であって、被測定体の表面電位に応じた振幅の交流電圧）を検出する物理量検出装置となっている。

特開平０５−８００９８号公報（第２−３頁、第４図）

ところが、上記の物理量検出装置としての非接触型表面電位計には、以下のような解決すべき課題が存在している。すなわち、この非接触型表面電位計では、交流増幅回路から出力される増幅された交流信号（検出電極に誘起する交流電圧を増幅した交流信号）を同期検波回路において発振器からの同期信号で同期検波する構成を採用しているが、駆動回路から振動子に供給する駆動信号の周期と、同期検波用の同期信号の周期とが一致する構成となっている。

この場合、発振器から同期検波回路に出力される同期信号と比較して、駆動回路が振動子を振動させるために出力する駆動信号は高パワーの信号であり、このような駆動信号が流れる信号ラインからは、他の信号ラインや電子回路への回り込みが発生し得る程度のパワーのノイズが生じている。このノイズは、主として駆動信号と同じ周期、つまり同期信号と同じ周期の信号成分で構成されている。このため、検出電極に誘起する交流電圧を入力するための信号ラインや、この交流電圧に基づいて信号を生成する回路や、同期検波回路にこのノイズが回り込んだりしたときには、同期検波回路で行う同期検波によってもこのノイズを除去することができない。

したがって、この物理量検出装置としての非接触型表面電位計には、同期検波用の同期信号と同じ周期のノイズに起因して、検出する物理量（検出電極に誘起する交流電圧）のＳＮ比の低下や、この物理量でのＤＣオフセットの発生といった不具合が発生するおそれがあるという解決すべき課題が存在している。

本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、ＳＮ比の低下やＤＣオフセットの発生を低減し得る物理量検出装置および物理量検出方法を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載の物理量検出装置は、検出対象を含む物理系についての第１物理量を変化させた際に当該物理系に生じる第２物理量に基づいて当該検出対象の検出物理量を検出する物理量検出装置であって、基本波成分で主として構成される電気信号、並びに基本波成分およびその奇数次高調波成分で主として構成される電気信号のうちのいずれかの電気信号に基づいて前記第１物理量を変化させる物理量変化部と、前記検出物理量が振幅に反映され、かつ前記基本波成分に対する偶数次高調波成分のうちの少なくとも１つの偶数次高調波成分と同じ周波数成分で主として構成される検出信号を前記第２物理量として検出する検出部とを備えている。

請求項２記載の物理量検出装置は、請求項１記載の物理量検出装置において、前記物理量変化部は、前記電気信号に基づいて当該電気信号とは異種の物理量を生成し、当該生成した異種の物理量に基づいて前記第１物理量を変化させる。

請求項３記載の物理量検出装置は、請求項２記載の物理量検出装置において、前記物理量変化部は、前記少なくとも１つの偶数次高調波成分と同じ周波数成分で主として構成される波形状に前記第１物理量を変化させる。

請求項４記載の物理量検出装置は、請求項２または３記載の物理量検出装置において、前記検出対象に対向して配置されて前記物理系の一部を構成する検出電極を備え、前記物理量変化部は、前記検出対象と前記検出電極との間の静電容量を前記第１物理量として変化させる。

請求項５記載の物理量検出装置は、請求項２から４のいずれかに記載の物理量検出装置において、前記物理量変化部は、前記電気信号としての駆動電流に基づいて交番磁界を発生させるコイルと、前記交番磁界が作用する領域に配置された磁歪素子とを備え、当該磁歪素子が前記交番磁界によって変形することによって発生する前記異種の物理量としての振動で前記第１物理量を変化させる。

請求項６記載の物理量検出装置は、請求項５記載の物理量検出装置において、前記磁歪素子は、前記交番磁界がゼロのときに変形量がゼロになるように磁気的にバイアスされている。

請求項７記載の物理量検出装置は、請求項１から６のいずれかに記載の物理量検出装置において、前記少なくとも１つの偶数次高調波成分と同じ周波数成分で主として構成される同期信号と前記検出信号との相関をとることで前記検出物理量を検出する相関部を備えている。

請求項８記載の物理量検出装置は、請求項１から７のいずれかに記載の物理量検出装置において、前記少なくとも１つの偶数次高調波成分は、２次高調波成分である。

請求項９記載の物理量検出方法は、検出対象を含む物理系についての第１物理量を変化させた際に当該物理系に生じる第２物理量に基づいて当該検出対象の検出物理量を検出する物理量検出方法であって、基本波成分で主として構成される電気信号、並びに基本波成分およびその奇数次高調波成分で主として構成される電気信号のうちのいずれかの電気信号に基づいて前記第１物理量を変化させる物理量変化ステップと、前記検出物理量が振幅に反映され、かつ前記基本波成分に対する偶数次高調波成分のうちの少なくとも１つの偶数次高調波成分と同じ周波数成分で主として構成される検出信号を前記第２物理量として検出する検出ステップとを実行する。

請求項１０記載の物理量検出方法は、請求項９記載の物理量検出方法の前記物理量変化ステップにおいて、前記電気信号に基づいて当該電気信号とは異種の物理量を生成し、当該生成した異種の物理量に基づいて前記第１物理量を変化させる。

請求項１１記載の物理量検出方法は、請求項１０記載の物理量検出方法の前記物理量変化ステップにおいて、前記少なくとも１つの偶数次高調波成分と同じ周波数成分で主として構成される波形状に前記第１物理量を変化させる。

請求項１２記載の物理量検出方法は、請求項１０または１１記載の物理量検出方法において、前記物理系の一部を構成する検出電極を前記検出対象に対向して配置し、前記物理量変化ステップにおいて、前記検出対象と前記検出電極との間の静電容量を前記第１物理量として変化させる。

請求項１３記載の物理量検出方法は、請求項１０から１２のいずれかに記載の物理量検出方法において、前記電気信号としての駆動電流に基づいてコイルから交番磁界を発生させると共に、当該交番磁界が作用する領域に磁歪素子を配置し、前記物理量変化ステップにおいて、前記磁歪素子が前記交番磁界によって変形することによって発生する前記異種の物理量としての振動で前記第１物理量を変化させる。

請求項１４記載の物理量検出方法は、請求項１３記載の物理量検出方法において、前記交番磁界がゼロのときに変形量がゼロになるように前記磁歪素子を磁気的にバイアスする。

請求項１５記載の物理量検出方法は、請求項９から１４のいずれかに記載の物理量検出方法において、前記少なくとも１つの偶数次高調波成分と同じ周波数成分で主として構成される同期信号と前記検出信号との相関をとることで前記検出物理量を検出する相関ステップを実行する。

請求項１６記載の物理量検出方法は、請求項９から１５のいずれかに記載の物理量検出方法において、前記少なくとも１つの偶数次高調波成分として２次高調波成分を用いる。

請求項１記載の物理量検出装置および請求項９記載の物理量検出方法によれば、第１物理量を変化させるために一般的に高パワーの信号となる電気信号が流れる信号ラインや回路から、回り込みの発生し得る程度のパワーのノイズが発生したとしても、検出部で検出される第２物理量としての検出信号は、このノイズの周波数成分（上記の電気信号の基本波成分、並びにこの電気信号の基本波成分およびその奇数次高調波成分のいずれかで主として構成される成分）とは異なる周波数成分（主として上記の電気信号の基本波成分に対する偶数次高調波成分）で構成されているため、検出部は、この検出信号を上記ノイズの影響の極めて少ない状態で、つまり、ＳＮ比の低下やＤＣオフセットの発生の極めて少ない状態で検出することができる。これにより、この物理量検出装置および物理量検出方法によれば、検出物理量についても、この検出信号に基づいてＳＮ比の低下やＤＣオフセットの発生の極めて少ない状態で検出することができる。

請求項２記載の物理量検出装置および請求項１０記載の物理量検出方法によれば、例えば、回り込み等の原因となるノイズの発生のおそれのない機械的振動（電気信号とは異種の物理量）によって第１物理量を変化させることができるため、この検出信号ひいては検出物理量を上記ノイズの影響の一層少ない状態で、つまり、ＳＮ比の低下やＤＣオフセットの発生の一層少ない状態で検出することができる。

請求項３記載の物理量検出装置および請求項１１記載の物理量検出方法によれば、上記の電気信号の基本波成分に対する偶数次高調波成分のうちの少なくとも１つの偶数次高調波成分と同じ周波数成分で主として構成される波形状に上記物理系の第１物理量を変化させるため、この物理系から出力される第２物理量としての検出信号の基本波成分をこの偶数次高調波成分と同じ周波数成分に容易に一致させることができる。したがって、この物理量検出装置および物理量検出方法によれば、検出信号の基本波成分の周波数を上記ノイズの基本波成分（上記電気信号の基本波成分）およびその奇数次高調波成分とは異なる周波数に容易に規定することができるため、検出部は、この検出信号をこのノイズの影響の極めて少ない状態で、つまり、ＳＮ比の低下やＤＣオフセットの発生の極めて少ない状態で確実に検出することができる。これにより、この物理量検出装置および物理量検出方法によれば、検出物理量についても、この検出信号に基づいてＳＮ比の低下やＤＣオフセットの発生の極めて少ない状態で確実に検出することができる。

請求項４記載の物理量検出装置および請求項１２記載の物理量検出方法によれば、物理量変化部が検出電極と検出対象との間の静電容量を第１物理量として変化させるため、検出対象と検出電極との間に絶縁体が存在する場合であっても、検出対象の検出物理量を非接触で検出することができる。また、物理量変化部が検出対象に対向して配置した検出電極に振動を直接供給する構成を採用することもでき、この構成では、検出対象と検出電極との間に絶縁体が存在しないときであっても、検出対象と検出電極との間の静電容量を変化させることができることから、この構成の物理量検出装置および物理量検出方法によれば、検出対象の検出物理量を非接触で検出することができる。

請求項５記載の物理量検出装置および請求項１３記載の物理量検出方法によれば、交番磁界によって変形する磁歪素子で発生する振動で上記物理系の第１物理量を変化させるため、この第１物理量を高い周波数で変化させることができることから、第２物理量としての検出信号の周波数についても高い周波数にすることができ、これにより検出物理量を検出する際の応答を速めることができる。

請求項６記載の物理量検出装置および請求項１４記載の物理量検出方法によれば、交番磁界がゼロのときに変位量がゼロになるように磁歪素子を磁気的にバイアスしたことにより、変化する第１物理量の基本波成分、ひいては第２物理量として検出される検出信号の基本波成分の周波数を、ノイズの発生要因となる電気信号の基本波成分の２倍（つまり、電気信号の周波数成分とは異なる周波数）に確実にすることができる。このため、この物理量検出装置および物理量検出方法によれば、検出部が検出信号をノイズの影響の極めて少ない状態で検出することができる。これにより、この物理量検出装置および物理量検出方法によれば、検出物理量についても、この検出信号に基づいてＳＮ比の低下やＤＣオフセットの発生の極めて少ない状態で確実に検出することができる。

請求項７記載の物理量検出装置および請求項１５記載の物理量検出方法によれば、電気信号の基本波成分の周波数に対する偶数次高調波成分のうちの少なくとも１つの偶数次高調波成分と同じ周波数成分で主として構成される信号である同期信号と検出信号との相関をとることで検出物理量を検出するため、外乱の影響が少ない状態で検出物理量を検出することができる。

請求項８記載の物理量検出装置および請求項１６記載の物理量検出方法によれば、電気信号の基本波成分に対する偶数次高調波成分のうちの最も高レベルの２次高調波成分で主として構成される検出信号を第２物理量として検出することにより、２次高調波成分以外の偶数次高調波成分で主として構成される検出信号を第２物理量として検出する構成と比較して、ＳＮ比の低下の一層少ない状態で検出物理量を検出することができる。また、この物理量検出装置および物理量検出方法によれば、電気信号の基本波成分に対する偶数次高調波成分のうちの最も高レベルの２次高調波成分の周波数で第１物理量を変化させるようにしたことにより、この物理系から出力される第２物理量の基本波成分のレベルも高めることができることから、ＳＮ比の低下の一層少ない状態で検出物理量を検出することができる。

電圧検出装置１の構成図である。 振動体１３を構成する磁歪素子１３ａの動作を説明するための説明図である。 検出電極１１と振動体１３についての他の配置を説明するための説明図である。 検出電極１１と振動体１３についてのさらに他の配置を説明するための説明図である。 ケース２１を備えた電圧検出装置１の構成を説明するための説明図である。

以下、物理量検出装置および物理量検出方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

最初に、物理量検出方法を実行する物理量検出装置の構成について、図面を参照して説明する。

この物理量検出装置は、検出対象を含む物理系についての第１物理量を変化させた際にこの物理系に生じる第２物理量に基づいてこの検出対象の検出物理量を検出する装置であり、以下の例ではこの物理量検出装置の一例として、検出対象の検出物理量としての電圧を検出する電圧検出装置を例に挙げて、物理量検出方法としての電圧検出方法と併せて説明する。

図１に示す物理量検出装置としての電圧検出装置１は、非接触型の電圧検出装置であって、一例として、検出電極１１、発振回路１２、振動体１３、電流電圧変換回路１４、バッファアンプ１５、検波回路１６、位相調整回路１７、出力回路１８、分周回路１９および駆動回路２０を備え、絶縁体５１で被覆された検出対象５２に生じている検出物理量としての電圧Ｖ１を非接触で（検出電極１１を検出対象５２に直接接触させることなく）検出可能に構成されている。

本例では、絶縁体５１および検出対象５２は、検出電極１１と共に物理系を構成する。この場合、検出対象５２は、図１に示すように、その表面における一部の部位が絶縁体５１で被覆されていてもよいし、図３，４，５に示すように、表面全域が絶縁体５１で被覆されていてもよい（例えば、検出対象５２は、外周面全域が絶縁被覆で覆われた被覆電線の芯線でもよい）。また、絶縁体５１は、１種類の絶縁材料で構成された単層構造であってもよいし、それぞれ異なる種類の絶縁材料で構成された複数の層が積層されてなる多層構造であってもよい。

検出電極１１は、検出対象５２を被覆する絶縁体５１の表面に直接的に接触、またはこの表面に接（密着）して配設された他の絶縁体（空気などの気体以外の絶縁体）を介在させた状態で間接的に接触させ得る形状に構成されている。この場合、検出電極１１は、絶縁体５１の表面に密着により近い状態で接触させるのが好ましい。このため、例えば、絶縁体５１の表面が平面状のときには、これに対応して、絶縁体５１の表面との接触面が平面状に形成された形状に構成され、絶縁体５１の表面が円筒状のときには、これに対応して、絶縁体５１の表面との接触面が凹面状に形成された形状に構成されている。また、このようにして配設された検出電極１１は、検出対象５２に対して対向した状態で配置される。

発振回路１２は、例えば、数ｋＨｚ〜数ＭＨｚ程度の一定の周波数（所定周波数）の基準信号Ｓ１を生成して出力する。この場合、発振回路１２は、この基準信号Ｓ１を作動中において連続的に出力する構成を採用することもできるし、一定時間ずつ断続して周期的に出力する構成を採用することもできるし、測定時にのみ単発的に一定時間だけ出力する構成を採用することもできる。また、発振回路１２は、例えば、矩形波信号、三角波信号、または正弦波信号などを基準信号Ｓ１として出力する。

分周回路１９は、発振回路１２で生成される基準信号Ｓ１を入力すると共にＮ分周（Ｎは偶数）することにより、分周信号Ｓ３を生成する。本例では一例として、分周回路１９は、基準信号Ｓ１を２分周（Ｎ＝２）して分周信号Ｓ３を生成する。また、分周回路１９は、例えば、矩形波信号、三角波信号、または正弦波信号などを分周信号Ｓ３として出力する。

駆動回路２０は、物理量変化部の一部として機能して、分周回路１９で生成される分周信号Ｓ３を入力すると共に、分周信号Ｓ３に基づいて分周信号Ｓ３と同じ周波数の駆動信号Ｓｄｖを生成する。後述するように、振動体１３は一例として、磁歪素子１３ａおよびコイル（有芯・空芯を問わない）１３ｂを備えて構成されている。このため、本例では駆動回路２０は、コイル１３ｂに供給するための駆動電流Ｉｄｖを駆動信号Ｓｄｖとして生成する。

また、駆動回路２０は、正側半サイクルの波形と負側半サイクルの波形とが対称となっている交流電流（正側および負側の波形が対称となっている矩形波電流、三角波電流または正弦波電流などの直流電流成分を含まない電流）を駆動電流Ｉｄｖとして生成する。この場合、駆動電流Ｉｄｖは、正側および負側の波形が対称となっている矩形波電流または三角波電流として生成される構成のときには、分周信号Ｓ３の基本波成分を含む奇数次成分で主として構成される電流（理論上は、この基本波成分を含む奇数次成分のみで構成される電流）となり、正弦波電流として生成される構成のときには、分周信号Ｓ３の基本波成分で主として構成される電流（理論上は、基本波成分のみで構成される電流）となる。

振動体１３は、物理量変化部の一部として機能して、駆動回路２０において生成される駆動電流Ｉｄｖで駆動されて振動する。したがって、振動体１３は、駆動電流Ｉｄｖという電気信号としての物理量から機械的振動（変位量）という異種の物理量を生成して、直接的または間接的に接触する部材（本例では、上記の物理系を構成する検出電極１１や絶縁体５１）にこの生成した振動を伝達（供給）する（つまり、検出電極１１や絶縁体５１を振動させる）。また、検出電極１１と検出対象５２との間に形成される静電容量（物理系についての第１物理量の一例）は、この振動によってその容量値が変化させられる。

本例では振動体１３は、図１に示すように、磁歪素子（超磁歪素子）１３ａおよびコイル１３ｂを備えた磁歪振動子で構成されている。磁歪素子１３ａは、発生する機械的振動を伝達させる部位（図１では絶縁体５１）に密着して配設されている。また、磁歪素子１３ａは磁気的にバイアスされていない構成（具体的には直流磁界でバイアスされていない構成）となっている。コイル１３ｂは、上記の駆動電流Ｉｄｖの供給を受けて、交番磁界を発生させる。磁歪素子１３ａは、この交番磁界が作用する領域に配置されて、この交番磁界によって変形（振動）する。

本例では、上記したように、磁歪素子１３ａは直流磁界でバイアスされていない構成で、交番磁界の作用する領域内に配設されている。言い換えれば、磁歪素子１３ａは、図２に示すように、駆動磁界として印加される交番磁界がセロのときに変位量（変形量）がゼロ（またはほぼゼロ）になるように磁気的にバイアスされて、交番磁界に対して変位量が同図に示すように変化する特性を有している。このため、同図に示すように、磁歪素子１３ａは、交番磁界が作用する状態において、この交番磁界の周波数の２倍の周波数（振動周波数。基準信号Ｓ１と同じ周波数）で振動する。つまり、本例の電圧検出装置１では、振動体１３は、駆動電流Ｉｄｖの基本波成分に対する偶数次高調波成分のうちの少なくとも１つの偶数次高調波成分（この例では２次高調波成分）と同じ周波数成分で主として構成される波形状に絶縁体５１（および検出電極１１）を振動させることで、検出電極１１と検出対象５２との間に形成される静電容量の容量値を変化させる。

この場合、振動体１３は、検出電極１１と検出対象５２との間に形成される静電容量を、駆動電流Ｉｄｖとして供給される交流電流の波形状に変化させる。つまり、振動体１３は、駆動電流Ｉｄｖが正弦波電流（基本波成分のみで構成される電流）のときには、図２に示すように、交番磁界も時間と共に正弦波状に（基本波成分のみで構成される交流磁界として）変化し、それに伴い振動も時間と共に交番磁界の２倍の周波数で正弦波状に（基本波成分のみで構成される交流振動として）変化することから、容量値が時間と共に２倍の周波数（駆動電流Ｉｄｖの基本波成分に対する偶数次高調波成分のうちの少なくとも１つの周波数。本例では２次高調波成分と同じ周波数）で正弦波状に変化するように静電容量を変化させる。同様にして、振動体１３は、図示はしないが、駆動電流Ｉｄｖが三角波電流（基本波成分およびその奇数次高調波成分で構成される電流）のときには、容量値が時間と共に上記したような２倍の周波数で三角波状に変化するように静電容量を変化させ、駆動電流Ｉｄｖが矩形波電流（基本波成分およびその奇数次高調波成分で構成される電流）のときには、容量値が時間と共に上記したような２倍の周波数で矩形波状に変化するように静電容量を変化させる。

以上の構成により、駆動回路２０および振動体１３で構成される物理量変化部は、分周信号Ｓ３の基本波成分（基準信号Ｓ１の１／２の周波数の基本波成分）で主として構成される電気信号である駆動電流Ｉｄｖ、または分周信号Ｓ３の基本波成分およびその奇数次高調波成分で主として構成される電気信号である駆動電流Ｉｄｖに基づいて電気信号とは異種の物理量である振動を、上記したような２倍の周波数で生成し、この振動に基づいて上記物理系についての第１物理量としての上記の静電容量を変化させる（物理量変化ステップの実行）。

なお、この振動体１３は、駆動回路２０で生成される駆動信号Ｓｄｖに基づいて、この駆動信号Ｓｄｖの基本波成分に対する偶数次高調波成分のうちの少なくとも１つの偶数次高調波成分（例えば、上記の例のように２次高調波成分）と同じ周波数成分で主として構成される波形状に絶縁体５１（および検出電極１１）を振動させ得る構成である限り、磁歪振動子以外の振動子（例えば、超音波振動子、圧電振動子、セラミック振動子、電磁誘導型振動子、または回転子を用いた振動子など）で構成することができる。

電流電圧変換回路１４は、一例として、演算増幅器１４ａおよび帰還回路としての帰還抵抗１４ｂを備えて構成されて、検出部の一部として機能する。演算増幅器１４ａは、非反転入力端子が基準電位（グランド）に接続されて基準電圧（ゼロボルト）に規定され、反転入力端子が検出電極１１に接続され、かつ反転入力端子と出力端子との間に帰還抵抗１４ｂが接続されている。なお、本例では一例として、１個の帰還抵抗１４ｂで帰還回路を構成しているが、複数の抵抗の直列回路または並列回路や、直列回路および並列回路を組み合わせた直並列回路で帰還回路を構成することもできる。

この電流電圧変換回路１４は、後述するようにして、振動体１３からの振動によって検出対象５２と検出電極１１との間に位置する絶縁体５１の静電容量の容量値（つまり、検出対象５２と検出電極１１との間の容量値）が変化しているときに、検出対象５２の電圧Ｖ１と検出電極１１の電圧（演算増幅器１４ａの各入力端子間がバーチャルショート状態のため、基準電圧）との電位差Ｖｄｉ（本例では基準電圧はゼロボルトのため、電圧Ｖ１）に起因して、この電位差Ｖｄｉの大きさに応じた電流値（振幅）で検出対象５２から検出電極１１を経由して基準電位に流れる検出電流Ｉ（物理系についての第１物理量としての静電容量を変化させた際にこの物理系に生じる第２物理量の一例）を検出信号として検出すると共に検出電圧信号Ｖ２に変換して出力する（検出ステップの実行）。

つまり、この電流電圧変換回路１４では、検出対象５２の電圧Ｖ１と、検出電極１１の電圧（基準電圧）との間の電位差Ｖｄｉ（本例では電圧Ｖ１）に応じて振幅が変調された振動体１３の振動に同期する検出電流Ｉを検出して検出電圧信号Ｖ２として出力する。この検出電圧信号Ｖ２も、電位差Ｖｄｉ（本例では電圧Ｖ１）に応じて振幅が変調された信号であるため、検出電流Ｉと同様に、物理系についての第１物理量としての静電容量を変化させた際にこの物理系に生じる第２物理量としての検出信号である。

この場合、検出電流Ｉは、振動体１３の振動周波数で絶縁体５１の静電容量の容量値が変化することに起因して発生するため、振動周波数と同じ周波数（基準信号Ｓ１と同じ周波数）の交流信号（駆動電流Ｉｄｖの基本波成分に対する偶数次高調波成分のうちの少なくとも１つの偶数次高調波成分（この例では２次高調波成分）と同じ周波数成分で主として構成される物理量）であって、その振幅が上記した電位差Ｖｄｉ（本例では電圧Ｖ１）に応じたレベルに変調された（つまり、電圧Ｖ１が振幅に反映された）交流信号として発生する。このため、検出電圧信号Ｖ２もまた、振動周波数と同じ周波数（基準信号Ｓ１と同じ周波数）の交流信号であって、その振幅が電位差Ｖｄｉ（本例では電圧Ｖ１）に応じたレベルに変調された交流信号として電流電圧変換回路１４から出力される。

なお、電流電圧変換回路１４は、一例として上記したように、演算増幅器１４ａおよび帰還抵抗１４ｂを有する構成として、一般的にその振幅が極めて小さな（微弱な）検出電流Ｉを感度よく検出して検出電圧信号Ｖ２に変換し得るようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、より簡易な構成で電流電圧変換回路１４を実現することが望まれる場合には、上記の構成に代えて、図示はしないが、検出電極１１に一端が接続されると共に他端が基準電位（グランド）に接続された抵抗を有する構成を採用することもできる。この構成の電流電圧変換回路１４では、この抵抗が、検出対象５２から検出電極１１を経由して基準電位（基準電圧）に流れる検出電流Ｉを検出電圧信号Ｖ２に変換する。そして、この抵抗の一端において変換された検出電圧信号Ｖ２が、後述するバッファアンプ１５に出力される。

バッファアンプ１５は、高入力インピーダンス、かつ低出力インピーダンスのアンプで構成されて検出部の一部として機能して、電流電圧変換回路１４から出力される検出電圧信号Ｖ２を入力して低インピーダンスで出力する。

検波回路１６は、バッファアンプ１５から入力した検出電圧信号Ｖ２（基準信号Ｓ１と同じ周波数成分で主として構成される信号）と、位相調整回路１７から入力した同期信号Ｓ２（基準信号Ｓ１と同じ周波数成分で主として構成される信号）との相関をとることで、検出電圧信号Ｖ２の振幅成分（電圧Ｖ１）を検出（抽出）して、直流成分で構成される検波出力（電圧信号）Ｖ３として出力する（相関ステップを実行する）相関部として機能する。この検波回路１６は、一例として、乗算器、アナログスイッチで構成された切替スイッチ（マルチプレクサ）、および相関器のいずれかを備えて、同期検波回路として構成されている。したがって、検波回路１６は、具体的には、検出電圧信号Ｖ２を同期信号Ｓ２で同期検波して、検波出力Ｖ３を出力する。

位相調整回路１７は、発振回路１２からの基準信号Ｓ１を入力すると共に遅延させて同期信号Ｓ２として出力する。位相調整回路１７は、この基準信号Ｓ１に対する同期信号Ｓ２の遅延量を調整することが可能に構成されている。また、この遅延量は、検波回路１６に入力される交流信号としての検出電圧信号Ｖ２の位相と、同期信号Ｓ２の位相とが一致するように予め調整されている。

出力回路１８は、例えば、検波出力Ｖ３の電圧値を検出して表示する電圧計や、検波出力Ｖ３を入力して低インピーダンスで出力するバッファ回路や、検波出力Ｖ３をＡ／Ｄ変換してその電圧値を示す電圧データを出力するＡ／Ｄ変換器などで構成されている。

次いで、電圧検出装置１による検出対象５２の電圧Ｖ１についての検出動作について説明する。なお、電圧Ｖ１は、直流電圧であってもよいし、交流電圧であってもよい。本例では一例として、電圧Ｖ１は直流電圧であるものとする。

まず、図１に示すように、検出対象５２を被覆する絶縁体５１の表面に検出電極１１および振動体１３（具体的には磁歪素子１３ａ）を接触（密着）させる。この際には、同図に示すように、絶縁体５１における検出対象５２との接触面に対する背面側の表面に、検出電極１１および振動体１３の双方を離間させて接触させてもよいし、図２に示すように、絶縁体５１の表面に接触させた検出電極１１に振動体１３を接触（密着）させてもよい。なお、図３に示すように、検出電極１１に振動体１３を接触させる構成を採用したときには、振動体１３において発生する電気信号の検出電極１１への影響を軽減するため、同図に示すように、検出電極１１と振動体１３との間にシールドシート（例えば、電界や磁界をシールドするシート）５３を介在させる構成が好ましい。また、これらの部材間（絶縁体５１と検出電極１１との間、絶縁体５１と振動体１３との間、検出電極１１（またはシールドシート５３）と振動体１３との間）の密着性を向上させるため、部材間に他の絶縁体（例えば、絶縁シートやジェル状の絶縁体）を介在させてもよい。

また、図４に示すように、検出対象５２の外周が全域に亘って絶縁体５１に覆われている構成のときには、絶縁体５１における検出電極１１を接触させた表面の背面側に振動体１３を接触させるようにすることもできる。

この状態において、発振回路１２から基準信号Ｓ１が出力されると、分周回路１９がこの基準信号Ｓ１を２分周して分周信号Ｓ３を生成し、駆動回路２０が分周信号Ｓ３に基づいて分周信号Ｓ３と同じ周波数の駆動信号Ｓｄｖ（本例では駆動電流Ｉｄｖ）を生成する。振動体１３は、この駆動電流Ｉｄｖで駆動されて、駆動電流Ｉｄｖの２倍の周波数（基準信号Ｓ１と同じ周波数）で振動する。一方、位相調整回路１７は、基準信号Ｓ１を入力すると共に遅延させることにより、同期信号Ｓ２を出力する。

この振動体１３の振動（機械的振動）は振動体１３と接触している絶縁体５１に伝わるため、絶縁体５１も、振動体１３の振動周波数と同じ周波数（基準信号Ｓ１の２倍の周波数）で振動する。この場合、検出対象５２と検出電極１１との間の距離または密度（絶縁体５１の密度）が振動体１３の振動周波数と同じ周波数で変化するため、検出対象５２と検出電極１１との間の静電容量の容量値もこの振動周波数と同じ周波数で変化する（物理用変化ステップ）。また、この静電容量の容量値が変化するのに伴い、振幅が電位差Ｖｄｉ（電圧Ｖ１）に応じたレベルに変調され、かつ振動周波数と同じ周波数の交流信号である検出電流Ｉが、検出対象５２、検出電極１１および電流電圧変換回路１４の帰還抵抗１４ｂを含む経路に流れる。

電流電圧変換回路１４は、この検出電流Ｉを検出電圧信号Ｖ２に変換して出力し、バッファアンプ１５が、電流電圧変換回路１４から出力されるこの検出電圧信号Ｖ２を入力して低インピーダンスで出力する（検出ステップ）。検波回路１６は、バッファアンプ１５から出力されるこの検出電圧信号Ｖ２を、位相調整回路１７から出力される同期信号Ｓ２で同期検波することにより、検出電圧信号Ｖ２の振幅成分（電圧Ｖ１）を外乱の影響が少ない状態で検出して検波出力（電圧信号）Ｖ３として出力回路１８に出力する（相関ステップ）。

また、振動体１３のコイル１３ｂを駆動するために駆動回路２０で生成される駆動信号Ｓｄｖ（駆動電流Ｉｄｖ）は、一般的に高パワーの信号であり、このため、この駆動電流Ｉｄｖが流れる信号ラインやコイル１３ｂからは、他の信号ラインや他の電子回路への回り込みが発生し得る程度のパワーのノイズが発生することがある。しかしながら、この電圧検出装置１では、この駆動信号Ｓｄｖ（駆動電流Ｉｄｖ）の周波数は、検波回路１６に入力される検出電圧信号Ｖ２および同期信号Ｓ２の周波数とは異なる。このため、検波回路１６は、このノイズの影響についても極めて少ない状態で検波出力（電圧信号）Ｖ３を出力する。

出力回路１８は、この検波出力（電圧信号）Ｖ３を入力して、例えば、アナログ電圧計で構成されているときには、検波出力Ｖ３の電圧値（電位差Ｖｄｉ（電圧Ｖ１）と比例する電圧値）に基づいて、電位差Ｖｄｉ（電圧Ｖ１）の電圧値を示す数値まで指針を移動させることで、電位差Ｖｄｉ（電圧Ｖ１）の電圧値を目視し得る状態で出力する。また、出力回路１８は、例えば、バッファ回路で構成されているときには、検波出力Ｖ３を入力して低インピーダンスで外部に出力する（外部の計測器などに対して、検波出力Ｖ３に基づいて、電位差Ｖｄｉ（電圧Ｖ１）の電圧値を検出できるように出力する）。また、出力回路１８は、例えば、Ａ／Ｄ変換器で構成されているときには、検波出力Ｖ３を入力してその電圧値を示す電圧データ（電位差Ｖｄｉ（電圧Ｖ１）の電圧値を示す電圧データでもある）を、内部に設けられた処理部（不図示）や外部の処理装置に出力する。

このように、この物理量検出装置としての電圧検出装置１では、物理量変化部として機能する振動体１３が、駆動回路２０で生成される駆動電流Ｉｄｖ（分周信号Ｓ３の基本波成分を含む奇数次成分で主として構成される（理論上は、この基本波成分を含む奇数次成分のみで構成される）電気信号）に基づいて、物理系（検出電極１１、絶縁体５１および検出対象５２を含む系）についての第１物理量（本例では静電容量）を変化させる。また、検出部として機能する電流電圧変換回路１４およびバッファアンプ１５がこの際に物理系に生じる検出電流Ｉ（第２物理量）、すなわち、検出物理量としての電圧Ｖ１が振幅に反映され、駆動電流Ｉｄｖの基本波成分に対する偶数次高調波成分のうちの少なくとも１つの偶数次高調波成分（２次高調波成分）と同じ周波数成分で主として構成される検出信号としての検出電流Ｉを検出して検出電圧信号Ｖ２に変換して出力する。また、相関部として機能する検波回路１６が、検出電圧信号Ｖ２と同期信号Ｓ２とから、検出電圧信号Ｖ２の振幅成分（電圧Ｖ１）を示す検波出力Ｖ３を検出する。

また、電圧検出装置１が実行する物理量検出方法では、駆動電流Ｉｄｖ（分周信号Ｓ３の基本波成分を含む奇数次成分で主として構成される（理論上は、この基本波成分を含む奇数次成分のみで構成される）電気信号）に基づいて、上記の物理系についての第１物理量（本例では静電容量）を変化させる物理量変化ステップと、検出物理量としての電圧Ｖ１が振幅に反映され、かつ分周信号Ｓ３の基本波成分（駆動電流Ｉｄｖの基本波成分でもある）に対する偶数次高調波成分のうちの少なくとも１つの偶数次高調波成分（２次高調波成分）と同じ周波数成分で主として構成される検出信号としての検出電流Ｉを第２物理量として検出する検出ステップとを実行して、電圧Ｖ１を示す検波出力Ｖ３を検出する。

したがって、この物理量検出装置としての電圧検出装置１および物理量検出方法によれば、一般的に高パワーの信号である駆動電流Ｉｄｖが流れる信号ラインやコイル１３ｂから、回り込みの発生し得る程度のパワーのノイズが発生したとしても、検出部として機能する電流電圧変換回路１４で検出される検出電流Ｉは、このノイズの周波数成分（主として駆動電流Ｉｄｖの基本波成分を含む奇数次成分）とは異なる周波数成分（主として駆動電流Ｉｄｖの基本波成分に対する偶数次高調波成分）で構成されているため、電流電圧変換回路１４は、この検出電流Ｉを上記ノイズの影響の極めて少ない状態で、つまり、ＳＮ比の低下やＤＣオフセットの発生の極めて少ない状態で検出することができる。これにより、この電圧検出装置１および物理量検出方法によれば、この検出電流Ｉに基づいて検出物理量としての電圧Ｖ１についても、ＳＮ比の低下やＤＣオフセットの発生の極めて少ない状態で検出することができる。

また、この物理量検出装置としての電圧検出装置１および物理量検出方法では、物理量変化部として機能する振動体１３が、電気信号である分周信号Ｓ３とは異種の物理量である機械的振動（変位量）を生成し、この機械的振動に基づいて上記物理系の第１物理量（本例では静電容量）を変化させることで、検出電流Ｉを検出する。したがって、この物理量検出装置としての電圧検出装置１および物理量検出方法によれば、回り込み等の原因となるノイズの発生のおそれのない機械的振動によって第１物理量を変化させることができるため、この検出電流Ｉ、ひいては検出電流Ｉに基づいて検出される電圧Ｖ１を上記ノイズの影響の一層少ない状態で、つまり、ＳＮ比の低下やＤＣオフセットの発生の一層少ない状態で検出することができる。

また、この物理量検出装置としての電圧検出装置１および物理量検出方法によれば、分周信号Ｓ３の基本波成分に対する偶数次高調波成分のうちの少なくとも１つの偶数次高調波成分（２次高調波成分）と同じ周波数成分で主として構成される波形状に上記物理系の第１物理量（本例では静電容量）を変化させるため、この物理系から出力される第２物理量としての検出電流Ｉの基本波成分をこの偶数次高調波成分（２次高調波成分）と同じ周波数成分に容易に一致させることができる。したがって、この物理量検出装置としての電圧検出装置１および物理量検出方法によれば、検出電流Ｉの基本波成分の周波数をノイズの基本波成分（駆動電流Ｉｄｖの基本波成分）およびその奇数次高調波成分とは異なる周波数に容易に規定することができるため、電流電圧変換回路１４は、この検出電流Ｉをこのノイズの影響の極めて少ない状態で、つまり、ＳＮ比の低下やＤＣオフセットの発生の極めて少ない状態で確実に検出することができる。これにより、この電圧検出装置１および物理量検出方法によれば、この検出電流Ｉに基づいて検出物理量としての電圧Ｖ１についても、ＳＮ比の低下やＤＣオフセットの発生の極めて少ない状態で確実に検出することができる。

また、この物理量検出装置としての電圧検出装置１および物理量検出方法によれば、物理量変化部として機能する振動体１３が検出電極１１と検出対象５２との間の静電容量を第１物理量として変化させるため、検出対象５２と検出電極１１との間に絶縁体５１が存在する場合であっても、検出対象５２の電圧Ｖ１を非接触で検出することができる。なお、図示はしないが、検出対象５２に対向して配置した検出電極１１に対して振動体１３から振動を直接供給する構成を採用することもできる。この構成では、検出対象５２と検出電極１１との間に絶縁体５１が存在しないときであっても、検出電極１１を振動させることができ、検出対象５２と検出電極１１との間の容量値を変化させることができる。したがって、振動体１３から振動を検出電極１１に直接供給する構成の電圧検出装置１および物理量検出方法によれば、検出対象５２と検出電極１１との間に絶縁体５１が存在しないときであっても、検出対象５２の電圧Ｖ１を非接触で検出することができる。

また、この物理量検出装置としての電圧検出装置１および物理量検出方法によれば、交番磁界によって変形する磁歪素子１３ａで発生する振動で上記物理系の第１物理量（本例では静電容量）を変化させるため、この第１物理量を高い周波数で変化させることができることから、第２物理量としての検出電流Ｉを検出する際の応答を速めることができる。

また、この物理量検出装置としての電圧検出装置１および物理量検出方法によれば、交番磁界がゼロのときに変位量がゼロになるように磁歪素子１３ａを磁気的にバイアスしたことにより、変化する第１物理量（本例では静電容量）の基本波成分、ひいては第２物理量として検出される検出電流Ｉの基本波成分の周波数を、ノイズの発生要因となる駆動電流Ｉｄｖの基本波成分の２倍（つまり、駆動電流Ｉｄｖの周波数成分（分周信号Ｓ３の基本波成分およびその奇数次高調波成分と同じ）とは異なる周波数）に確実にすることができる。このため、この物理量検出装置としての電圧検出装置１および物理量検出方法によれば、電流電圧変換回路１４が検出電流Ｉをノイズの影響の極めて少ない状態で検出することができる。

また、この物理量検出装置としての電圧検出装置１および物理量検出方法によれば、駆動回路２０で生成される駆動電流Ｉｄｖの基本波成分の周波数に対する偶数次高調波成分のうちの少なくとも１つの偶数次高調波成分（本例では２次高調波成分）と同じ周波数成分で主として構成される信号である同期信号Ｓ２と検出信号としての検出電流Ｉ（具体的にはこの検出電流Ｉを電圧に変換して得られる検出電圧信号Ｖ２）との相関をとる（つまり、検出電圧信号Ｖ２を同期信号Ｓ２で同期検波する）ことで検波出力（電圧信号）Ｖ３、さらには検波出力Ｖ３に基づいて電圧Ｖ１を検出するため、外乱の影響が少ない状態で電圧Ｖ１を検出することができる。

また、この物理量検出装置としての電圧検出装置１および物理量検出方法によれば、駆動電流Ｉｄｖの基本波成分に対する偶数次高調波成分のうちの最も高レベルの２次高調波成分で主として構成される検出信号としての検出電流Ｉを第２物理量として検出することにより、２次高調波成分以外の偶数次高調波成分で主として構成される検出信号を第２物理量として検出する構成と比較して、ＳＮ比の低下の一層少ない状態で検波出力（電圧信号）Ｖ３、ひいては電圧Ｖ１を検出することができる。また、この物理量検出装置としての電圧検出装置１および物理量検出方法によれば、駆動電流Ｉｄｖの基本波成分に対する偶数次高調波成分のうちの最も高レベルの２次高調波成分で主として構成される振動を発生させて、この振動で上記物理系の第１物理量を変化させるようにしたことにより、この物理系から出力される第２物理量（本例では検出電流Ｉ）の基本波成分のレベルも高めることができることから、ＳＮ比の低下の一層少ない状態で検波出力（電圧信号）Ｖ３、ひいては電圧Ｖ１を検出することができる。

また、上記の電圧検出装置１および物理量検出方法では、駆動電流Ｉｄｖの基本波成分に対する偶数次高調波成分として、最も好ましい２次高調波成分を用いる構成を採用しているが、偶数次高調波成分として４次以上の高調波成分を用いることもできる。

なお、上記の例では、検出対象５２を被覆している絶縁体５１に検出電極１１を直接接触させる構成を採用しているが、上記したように、絶縁体５１は多層構造でもよいことに着目して、図５に示すように、電圧検出装置１を絶縁材料で形成されたケース２１内に収納（配設）して、検出電極１１および振動体１３を露出させない構成を採用することもできる。この構成では、同図に示すように、ケース２１を構成する複数の壁部のうちの外面が絶縁体５１と接触させられる他の絶縁体としての壁部２１ａの内面に検出電極１１を配設する。なお、振動体１３については、その振動をケース２１を介して絶縁体５１に伝えることができる限り、ケース２１を構成するいずれの壁部に配設してもよいが、検出電極１１と共に共通の壁部２１ａに配置することで、その振動を最も効率的に絶縁体５１に伝えることが可能となる。また、この図５では、検出電極１１および振動体１３以外の構成要素については図示を省略している。

このように、電圧検出装置１を絶縁材料で形成されたケース２１内に収納（配設）して、検出電極１１および振動体１３を露出させない構成とすることにより、検出電極１１および振動体１３を個別に絶縁体５１に接触させる手間が省けることから、電圧Ｖ１の検出作業をより効率よく実施することができる。

また、上記したように、電圧検出装置１を絶縁材料で形成されたケース２１内に収納する構成を採用したときには、図５に示すように、ケース２１にシールド部材（例えば、ケース２１の内面へのシールド部材５４や、ケース２１の外面へのシールド部材５５）を配設する構成を採用することもできる。この場合、検出電極１１と検出対象５２との間にシールド部材が介在しないようにする。また、図５において、ケース２１における検出電極１１と振動体１３とが配置される壁部（絶縁体５１に接触させられる上壁）のみを絶縁材料として、シールド部材５４やシールド部材５５が配置される壁部（側壁および下壁）をシールド材で構成して、この壁部自体をシールド部材とする構成を採用することもできる。また、このシールド部材は、電圧検出装置１を構成する上記の各回路（検出電極１１、発振回路１２、振動体１３、電流電圧変換回路１４、バッファアンプ１５、検波回路１６、位相調整回路１７および出力回路１８）の基準電位（図１に示される演算増幅器１４ａの非反転入力端子が接続された基準電位）に電気的に接続される。

この構成によれば、このシールド部材によって電圧検出装置１が覆われるため、電圧検出装置１を構成する上記の各回路（検出電極１１、発振回路１２、振動体１３、電流電圧変換回路１４、バッファアンプ１５、検波回路１６、位相調整回路１７および出力回路１８）への外乱（外部磁界や外部電界など）の影響を低減することができるため、外乱の影響が一層少ない状態で検波出力Ｖ３を検出して出力することが可能になる。

また、物理量検出装置および物理量検出方法の一例として、検出対象の検出物理量としての電圧を検出する電圧検出装置および電圧検出方法を例に挙げて説明したが、検出対象の検出物理量としては、電圧以外に電流や磁界など種々の物理量でもよいし、物理系についての変化させる第１物理量としては、磁界や透磁率など種々の物理量でもよい。また、物理系についての検出する第２物理量としては、電流、電圧および変位など種々の物理量でもよい。

１ 電圧検出装置
１１ 検出電極
１３ 振動体
１４ 電流電圧変換回路
１６ 検波回路
２０ 駆動回路
５２ 検出対象
Ｉ 検出電流
Ｉｄｖ 駆動電流
Ｖ１ 電圧（検出対象電圧）

Claims (16)

1. 検出対象を含む物理系についての第１物理量を変化させた際に当該物理系に生じる第２物理量に基づいて当該検出対象の検出物理量を検出する物理量検出装置であって、
   基本波成分で主として構成される電気信号、並びに基本波成分およびその奇数次高調波成分で主として構成される電気信号のうちのいずれかの電気信号に基づいて前記第１物理量を変化させる物理量変化部と、
   前記検出物理量が振幅に反映され、かつ前記基本波成分に対する偶数次高調波成分のうちの少なくとも１つの偶数次高調波成分と同じ周波数成分で主として構成される検出信号を前記第２物理量として検出する検出部とを備えている物理量検出装置。
2. 前記物理量変化部は、前記電気信号に基づいて当該電気信号とは異種の物理量を生成し、当該生成した異種の物理量に基づいて前記第１物理量を変化させる請求項１記載の物理量検出装置。
3. 前記物理量変化部は、前記少なくとも１つの偶数次高調波成分と同じ周波数成分で主として構成される波形状に前記第１物理量を変化させる請求項２記載の物理量検出装置。
4. 前記検出対象に対向して配置されて前記物理系の一部を構成する検出電極を備え、
   前記物理量変化部は、前記検出対象と前記検出電極との間の静電容量を前記第１物理量として変化させる請求項２または３記載の物理量検出装置。
5. 前記物理量変化部は、前記電気信号としての駆動電流に基づいて交番磁界を発生させるコイルと、前記交番磁界が作用する領域に配置された磁歪素子とを備え、当該磁歪素子が前記交番磁界によって変形することによって発生する前記異種の物理量としての振動で前記第１物理量を変化させる請求項２から４のいずれかに記載の物理量検出装置。
6. 前記磁歪素子は、前記交番磁界がゼロのときに変形量がゼロになるように磁気的にバイアスされている請求項５記載の物理量検出装置。
7. 前記少なくとも１つの偶数次高調波成分と同じ周波数成分で主として構成される同期信号と前記検出信号との相関をとることで前記検出物理量を検出する相関部を備えている請求項１から６のいずれかに記載の物理量検出装置。
8. 前記少なくとも１つの偶数次高調波成分は、２次高調波成分である請求項１から７のいずれかに記載の物理量検出装置。
9. 検出対象を含む物理系についての第１物理量を変化させた際に当該物理系に生じる第２物理量に基づいて当該検出対象の検出物理量を検出する物理量検出方法であって、
   基本波成分で主として構成される電気信号、並びに基本波成分およびその奇数次高調波成分で主として構成される電気信号のうちのいずれかの電気信号に基づいて前記第１物理量を変化させる物理量変化ステップと、
   前記検出物理量が振幅に反映され、かつ前記基本波成分に対する偶数次高調波成分のうちの少なくとも１つの偶数次高調波成分と同じ周波数成分で主として構成される検出信号を前記第２物理量として検出する検出ステップとを実行する物理量検出方法。
10. 前記物理量変化ステップにおいて、前記電気信号に基づいて当該電気信号とは異種の物理量を生成し、当該生成した異種の物理量に基づいて前記第１物理量を変化させる請求項９記載の物理量検出方法。
11. 前記物理量変化ステップにおいて、前記少なくとも１つの偶数次高調波成分と同じ周波数成分で主として構成される波形状に前記第１物理量を変化させる請求項１０記載の物理量検出方法。
12. 前記物理系の一部を構成する検出電極を前記検出対象に対向して配置し、
    前記物理量変化ステップにおいて、前記検出対象と前記検出電極との間の静電容量を前記第１物理量として変化させる請求項１０または１１記載の物理量検出方法。
13. 前記電気信号としての駆動電流に基づいてコイルから交番磁界を発生させると共に、当該交番磁界が作用する領域に磁歪素子を配置し、
    前記物理量変化ステップにおいて、前記磁歪素子が前記交番磁界によって変形することによって発生する前記異種の物理量としての振動で前記第１物理量を変化させる請求項１０から１２のいずれかに記載の物理量検出方法。
14. 前記交番磁界がゼロのときに変形量がゼロになるように前記磁歪素子を磁気的にバイアスする請求項１３記載の物理量検出方法。
15. 前記少なくとも１つの偶数次高調波成分と同じ周波数成分で主として構成される同期信号と前記検出信号との相関をとることで前記検出物理量を検出する相関ステップを実行する請求項９から１４のいずれかに記載の物理量検出方法。
16. 前記少なくとも１つの偶数次高調波成分として２次高調波成分を用いる請求項９から１５のいずれかに記載の物理量検出方法。

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