JP2021128144A - センサ装置 - Google Patents

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高裕 工藤
Takahiro Kudo
高裕 工藤
卓也 古市
Takuya Furuichi
卓也 古市
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Abstract

【課題】IDTを用いた無給電ワイヤレスにおいてセンシング対象と異なる要因による影響を低減させる。【解決手段】第1IDT110は、第1アンテナ112に電気的に接続されている。第1IDT110は、第1圧電基板100上に位置している。第2IDT120は、第1センサ122に電気的に接続されている。第1センサ122は、外部からの物理量に応じて変化するインピーダンスを有している。第2IDT120は、第1IDT110に第1距離D1を置いて対向して第1圧電基板100上に位置している。第3IDT210は、第2アンテナ212に電気的に接続されている。第3IDT210は、第2圧電基板200上に位置している。第4IDT220は、第3IDT210に第2距離D2を置いて対向して第2圧電基板200上に位置している。第2距離D2は、第1距離D1と異なっている。【選択図】図1

Description

本発明は、センサ装置に関し、特に、インターデジタルトランスデューサ(IDT)を用いた無給電ワイヤレスセンサに関する。
無給電ワイヤレスセンサにおいて、IDTが用いられる。IDTは、1対の櫛歯電極を有しており、表面弾性波(SAW)及び電気信号を相互に変換することができる。
特許文献1には、IDTを用いた無給電ワイヤレスセンサの一例について記載されている。特許文献1のセンサ装置は、圧電基板、第1インターデジタルトランスデューサ(IDT)及び第2IDTを含んでいる。第1IDT及び第2IDTは、互いに対向して圧電基板上に位置している。第1IDTは、外部アンテナに対する電波の送受信を行うアンテナに電気的に接続されている。第2IDTは、外部からの物理量に応じて変化するインピーダンスを有するセンサに電気的に接続されている。第1IDTは、外部アンテナからの電波に応じてSAWを圧電基板に発生させる。第1IDTによって発生されたSAWは、第2IDTによって反射される。第2IDTの反射率は、センサのインピーダンスに依存して変動する。
非特許文献1には、SAW温度センサを用いた温度の測定方法の一例について記載されている。この例では、遅延時間差から大まかな温度を求め、位相差から詳細な温度を求める方法について検討されている。非特許文献1によれば、当該方法において温度算出に必要な条件として、位相差から求める2πあたりの温度幅が、遅延時間差で求める温度ふらつきよりも大きいことが挙げられている。2つの反射器では位相差から求める2πあたりの温度幅を遅延時間差で求める温度ふらつきよりも大きくすることはできない。これに対して、3つの反射器を用いることで、位相差から求める2πあたりの温度幅を遅延時間差で求める温度ふらつきよりも大きくするこができる。
特開2012−255706号公報
工藤 高裕、古市 卓也、門田 道雄、田中 秀治、森田 晃、「特定小電力無線局対応パッシブ無線SAW温度センサシステム」、電気学会論文誌E(センサ・マイクロマシン部門誌)、Vol.139、No.5、pp.103−108
例えば特許文献1に記載のセンサ装置によるセンシングは、センシング対象と異なる様々な要因、例えば、アンテナ及び外部アンテナ間距離、その他外部環境等の影響を受け得る。本発明者は、IDTを用いた無給電ワイヤレスにおいて、センシング対象と異なる要因による影響を低減させることを検討した。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、IDTを用いた無給電ワイヤレスにおいてセンシング対象と異なる要因による影響を低減させることにある。
本発明に係るセンサ装置は、第1圧電基板、第1IDT、第2IDT、第2圧電基板、第3IDT及び第4IDTを含んでいる。第1IDTは、外部アンテナに対する電波の送受信を行うための第1アンテナに電気的に接続されている。また、第1IDTは、第1圧電基板上に位置している。第2IDTは、外部からの物理量に応じて変化するインピーダンスを有する第1センサに電気的に接続されている。また、第2IDTは、第1IDTに第1距離を置いて対向して第1圧電基板上に位置している。第3IDTは、外部アンテナに対する電波の送受信を行うための第2アンテナに電気的に接続されている。また、第3IDTは、第2圧電基板上に位置している。また、第4IDTは、第3IDTに第1距離と異なる第2距離を置いて対向して第2圧電基板上に位置している。
本発明によれば、IDTを用いた無給電ワイヤレスにおいてセンシング対象と異なる要因による影響を低減させることができる。
実施形態1に係るセンサ装置を示す図である。 実施形態2に係るセンサ装置を示す図である。 実施形態3に係るセンサ装置を示す図である。 図3に示したセンサ装置において、外部アンテナから送信された電波と、外部アンテナよって受信された電波と、からFMCW(周波数変調連続波)によって生成された各信号を示すグラフである。 実施形態4に係るセンサ装置を示す図である。 図5に示したセンサ装置において、外部アンテナから送信された電波と、外部アンテナよって受信された電波と、からFMCW(周波数変調連続波)によって生成された各信号を示すグラフである。 実施形態5に係るセンサ装置を示す図である。 第2IDTに接続されたインピーダンスと、第2IDTによって発生する信号のレベルと、の模式的な関係の一例を示すグラフである。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
(実施形態1)
図1は、実施形態1に係るセンサ装置10を示す図である。
センサ装置10は、第1圧電基板100、第1インターデジタルトランスデューサ(IDT)110、第2IDT120、第2圧電基板200、第3IDT210、第4IDT220及びホスト装置300を含んでいる。ホスト装置300は、測定器302及び外部アンテナ312を含んでいる。
図1を用いて、センサ装置10の概要を説明する。第1IDT110は、第1アンテナ112に電気的に接続されている。第1アンテナ112は、外部アンテナ312に対する電波の送受信を行うためのものである。第1IDT110は、第1圧電基板100上に位置している。第2IDT120は、第1センサ122に電気的に接続されている。第1センサ122は、外部からの物理量に応じて変化するインピーダンスを有している。第2IDT120は、第1IDT110に第1距離D1を置いて対向して第1圧電基板100上に位置している。第3IDT210は、第2アンテナ212に電気的に接続されている。第2アンテナ212は、外部アンテナ312に対する電波の送受信を行うためのものである。第3IDT210は、第2圧電基板200上に位置している。第4IDT220は、第3IDT210に第2距離D2を置いて対向して第2圧電基板200上に位置している。第2距離D2は、第1距離D1と異なっている。本実施形態において、第4IDT220は、第2センサ222に電気的に接続されている。第2センサ222は、外部からの物理量に応じて変化するインピーダンスを有している。しかしながら、第4IDT220は、第2センサ222に電気的に接続されていなくてもよい。
図1を用いて、センサ装置10の詳細を説明する。
第1圧電基板100は、圧電効果によって表面弾性波(SAW)を発生させ、発生させたSAWを伝搬する。第1圧電基板100は、SAWの発生及び伝搬が可能な材料によって構成されている。
第1圧電基板100は、平行四辺形形状を有しており、第1辺102a、第2辺102b、第3辺102c及び第4辺102dを有している。第2辺102bは、第1辺102aの反対側にある。第3辺102cは、第1辺102a及び第2辺102bに対して斜交している。第4辺102dは、第3辺102cの反対側にある。第1圧電基板100におけるSAWは、第1辺102a又は第2辺102bの延伸方向に沿って伝搬する。SAWの伝搬方向に斜交する辺(すなわち、図1に示す例では、第3辺102c及び第4辺102d)は、反射防止部として機能することができる。第1辺102a及び第2辺102bに対する第3辺102c及び第4辺102dの傾きθ1(第1圧電基板100の平行四辺形の4つの角のうち鋭角となっている部分の角度)は、例えば、60°にすることができる。
第1圧電基板100の形状は、図1に示す例に限定されない。例えば、第1圧電基板100は、矩形形状を有していてもよい。この場合、第1IDT110及び第2IDT120は、矩形の4辺のうちの一対の対向辺(例えば、図1における第1辺102a及び第2辺102bに相当する辺)の延伸方向に対して斜めに並べることができる。このようにすることで、矩形のうちの対向する2つの角及びその周辺が反射防止部として機能することができる。さらに、矩形の4辺のうちの一対の対向辺が凹凸形状を有していてもよい。この場合、凹凸形状を有する一対の対向辺の間に第1IDT110及び第2IDT120を並べることで、凹凸形状を有する一対の対向辺が反射防止部として機能することができる。
第1圧電基板100について上述した点は、第2圧電基板200についても同様である。例えば、第2圧電基板200の第5辺202a、第6辺202b、第7辺202c、第8辺202d及び傾きθ2は、それぞれ、第1圧電基板100の第1辺102a、第2辺102b、第3辺102c、第4辺102d及び傾きθ1と対応している。本実施形態において、第2圧電基板200の形状及び材料は、第1圧電基板100の形状及び材料とそれぞれ同一となっている。ただし、第2圧電基板200の形状及び材料の少なくとも一方は、それぞれ、第1圧電基板100の形状及び材料の少なくとも一方と異なっていてもよい。
第1圧電基板100と第2圧電基板200とは、互いに離間して配置されている。図1に示す例において、第1圧電基板100と第2圧電基板200とは、互いに並んで配置されており、第1圧電基板100の第1辺102a及び第2辺102bは、第2圧電基板200の第5辺202a及び第6辺202bと平行になっている。ただし、第1圧電基板100及び第2圧電基板200の配置は、図1に示す例に限定されない。例えば、第1圧電基板100の第1辺102a及び第2辺102bは、第2圧電基板200の第5辺202a及び第6辺202bと平行になっていなくてもよい。或いは、第1圧電基板100及び第2圧電基板200は、第1圧電基板100又は第2圧電基板200の厚さ方向において重なり合っていてもよい。すなわち、ホスト装置300の外部アンテナ312と第1圧電基板100の第1アンテナ112との間と、ホスト装置300の外部アンテナ312と第2圧電基板200の第2アンテナ212との間と、で電波が届く範囲であれば、第1圧電基板100及び第2圧電基板200の配置は特に限定されるものでない。
第1IDT110は、一対の櫛歯電極を有している。一対の櫛歯電極の一方は、第1アンテナ112に電気的に接続されており、一対の櫛歯電極のもう一方は、接地されている。
第2IDT120は、一対の櫛歯電極を有している。第2IDT120(一対の櫛歯電極)は、第1センサ122に電気的に接続されている。
第1センサ122は、外部からの物理量に応じて変化するインピーダンスを有している。第1センサ122は、インピーダンスの変化によって、外部からの物理量を検出することができる。例えば、第1センサ122は、サーミスタにすることができる。この例において、第1センサ122のインピーダンスは、温度に応じて変化する。第1センサ122によって検出される物理量は、温度だけでなく、他の物理量、例えば、光、音、超音波(振動)、圧力、湿度、ガス、電界又は磁界であってもよい。
図1に示す例では、第2IDT120は、第1圧電基板100の第1辺102a及び第2辺102bの延伸方向に第1IDT110と対向している。したがって、第1IDT110及び第2IDT120の間において、第1圧電基板100の第1辺102a及び第2辺102bの延伸方向に沿ってSAWを伝搬させることができる。
第1圧電基板100の第1IDT110、第1アンテナ112、第2IDT120及び第1センサ122について上述した点は、それぞれ、第2圧電基板200の第3IDT210、第2アンテナ212、第4IDT220及び第2センサ222についても同様である。
第2圧電基板200の第3IDT210と第4IDT220との間のSAWの伝搬方向(図1に示す例では、第2圧電基板200の第5辺202a又は第6辺202bの延伸方向)における第3IDT210と第4IDT220との間の第2距離D2は、第1圧電基板100の第1IDT110と第2IDT120との間のSAWの伝搬方向(図1に示す例では、第1圧電基板100の第1辺102a又は第2辺102bの延伸方向)における第1IDT110と第2IDT120との間の第1距離D1より長くなっている。ただし、第2距離D2は、第1距離D1より短くてもよい。本実施形態において、第1距離D1は、第1IDT110と第2IDT120との間のSAWの伝搬方向(図1に示す例では、第1圧電基板100の第1辺102a又は第2辺102bの延伸方向)における第1IDT110の複数の櫛歯部分(図1に示す例では、第1IDT110の一対の櫛歯電極の6つの櫛歯部分)の中心と、第1IDT110と第2IDT120との間のSAWの伝搬方向(図1に示す例では、第1圧電基板100の第1辺102a又は第2辺102bの延伸方向)における第2IDT120の複数の櫛歯部分(図1に示す例では、第2IDT120の一対の櫛歯電極の6つの櫛歯部分)の中心と、の間の距離(第1IDT110と第2IDT120との間のSAWの伝搬方向における距離)である。第2距離D2は、第3IDT210と第4IDT220との間のSAWの伝搬方向(図1に示す例では、第2圧電基板200の第5辺202a又は第6辺202bの延伸方向)における第3IDT210の複数の櫛歯部分(図1に示す例では、第3IDT210の一対の櫛歯電極の6つの櫛歯部分)の中心と、第3IDT210と第4IDT220との間のSAWの伝搬方向(図1に示す例では、第2圧電基板200の第5辺202a又は第6辺202bの延伸方向)における第4IDT220の複数の櫛歯部分(図1に示す例では、第4IDT220の一対の櫛歯電極の6つの櫛歯部分)の中心と、の間の距離(第3IDT210と第4IDT220との間のSAWの伝搬方向における距離)である。
ホスト装置300は、第1圧電基板100及び第2圧電基板200の双方から離れて位置している。第1圧電基板100の第1アンテナ112とホスト装置300の外部アンテナ312との間の距離と、第2圧電基板200の第2アンテナ212とホスト装置300の外部アンテナ312との間の距離とは、ホスト装置300の外部アンテナ312と第1圧電基板100の第1アンテナ112との間と、ホスト装置300の外部アンテナ312と第2圧電基板200の第2アンテナ212との間と、で電波が届く範囲であれば、等しくてもよいし、又は異なっていてもよい。
図1を用いて、センサ装置10の動作の一例を説明する。
ホスト装置300の外部アンテナ312は、第1圧電基板100の第1アンテナ112に電波を送信する。第1アンテナ112は、外部アンテナ312から送信された電波に応じた高周波信号を生成する。第1IDT110は、外部アンテナ312によって生成された高周波信号に応じたSAWを第1圧電基板100に発生させる。第1IDT110によって発生されたSAWは、第1圧電基板100を伝搬して、第2IDT120によって反射される。第2IDT120の反射率は、第1センサ122のインピーダンスに依存して変動する。したがって、第2IDT120から反射されたSAWは、第1センサ122のインピーダンスに応じたものとなる。第1IDT110は、第2IDT120から反射されたSAWに応じた高周波信号を生成する。第1アンテナ112は、第1IDT110によって生成された高周波信号に応じた電波をホスト装置300の外部アンテナ312に送信する。ホスト装置300は、外部アンテナ312によって受信された電波を解析する。
ホスト装置300の外部アンテナ312は、第2圧電基板200の第2アンテナ212に電波を送信する。第2アンテナ212は、外部アンテナ312から送信された電波に応じた高周波信号を生成する。第3IDT210は、外部アンテナ312によって生成された高周波信号に応じたSAWを第2圧電基板200に発生させる。第3IDT210によって発生されたSAWは、第2圧電基板200を伝搬して、第4IDT220によって反射される。第4IDT220の反射率は、第2センサ222のインピーダンスに依存して変動する。したがって、第4IDT220から反射されたSAWは、第2センサ222のインピーダンスに応じたものとなる。第3IDT210は、第4IDT220から反射されたSAWに応じた高周波信号を生成する。第2アンテナ212は、第3IDT210によって生成された高周波信号に応じた電波をホスト装置300の外部アンテナ312に送信する。ホスト装置300は、外部アンテナ312によって受信された電波を解析する。
測定器302は、外部アンテナ312による第1圧電基板100の第1IDT110への電波の送信から、第1圧電基板100の第1IDT110及び第2IDT120間におけるSAWの伝搬を経て、第1圧電基板100の第1IDT110から外部アンテナ312による電波の受信までの時間と、外部アンテナ312による第2圧電基板200の第3IDT210への電波の送信から、第2圧電基板200の第3IDT210及び第4IDT220間におけるSAWの伝搬を経て、第2圧電基板200の第3IDT210から外部アンテナ312による電波の受信までの時間と、の差を測定する。具体的には、測定器302は、外部アンテナ312から送信された電波と、第1圧電基板100の第1IDT110及び第2IDT120間におけるSAWの伝搬を経て外部アンテナ312によって受信された電波と、からFMCW(周波数変調連続波)によって生成された信号と、外部アンテナ312から送信された電波と、第2圧電基板200の第3IDT210及び第4IDT220間におけるSAWの伝搬を経て外部アンテナ312によって受信された電波と、からFMCWによって生成された信号と、の遅延差を測定する。FMCWによって生成された各信号の強度は、センシング対象と異なる様々な要因、例えば、ホスト装置300の外部アンテナ312と第1圧電基板100の第1アンテナ112との間の距離、ホスト装置300の外部アンテナ312と第1圧電基板100の第1アンテナ112との間の距離、その他外部環境等によって変動し得る。これに対して、上記2つの時間差(遅延差)は、これらの要因で変動することなく、第1センサ122又は第2センサ222によって測定される物理量に応じて変動する。したがって、本実施形態においては、センシング対象と異なる要因による影響を低減することができる。
本実施形態においては、第2IDT120は、第1IDT110に対して第1圧電基板100の第4辺102d側に位置しており、第4IDT220は、第3IDT210に対して第2圧電基板200の第8辺202d側に位置している。ただし、第2IDT120は、第1IDT110に対して第1圧電基板100の第3辺102c側に位置していてもよいし、第4IDT220は、第3IDT210に対して第2圧電基板200の第7辺202c側に位置していてもよい。また、第2IDT120が第1IDT110に対して第1圧電基板100の第4辺102d側に位置する場合、第4IDT220は、第3IDT210に対して第2圧電基板200の第7辺202c側に位置していてもよい。さらに、第2IDT120が第1IDT110に対して第1圧電基板100の第3辺102c側に位置する場合、第4IDT220は、第3IDT210に対して第2圧電基板200の第8辺202d側に位置していてもよい。
(実施形態2)
図2は、実施形態2に係るセンサ装置10を示す図である。実施形態2に係るセンサ装置10は、以下の点を除いて、実施形態1に係るセンサ装置10と同様である。
センサ装置10は、第5IDT130及び第6IDT230をさらに含んでいる。第5IDT130は、第1IDT110に第3距離D3を置いて対向して第1圧電基板100上に位置している。第3距離D3は、第1距離D1と異なっている。第6IDT230は、第3IDT210に第4距離D4を置いて対向して第2圧電基板200上に位置している。第4距離D4は、第3距離D3と異なっている。
第5IDT130は、一対の櫛歯電極を有している。第5IDT130(一対の櫛歯電極)は、図2に示すようにセンサ(第2IDT120に電気的に接続された第1センサ122に相当するセンサ)に電気的に接続されていなくてもよいし、又はセンサに電気的に接続されていてもよい。
第1圧電基板100において、第5IDT130は、第1IDT110に対して、第2IDT120が位置する側(すなわち、第1圧電基板100の第4辺102dが位置する側)と同じ側に位置している。ただし、第5IDT130は、第1IDT110に対して、第2IDT120が位置する側(すなわち、第1圧電基板100の第4辺102dが位置する側)の反対側(すなわち、第1圧電基板100の第3辺102cが位置する側)に位置していてもよい。
図2に示す例では、第5IDT130は、第1圧電基板100の第1辺102a及び第2辺102bの延伸方向に第1IDT110と対向している。したがって、第1IDT110及び第5IDT130の間において、第1圧電基板100の第1辺102a及び第2辺102bの延伸方向に沿ってSAWを伝搬させることができる。
第5IDT130について上述した点は、第6IDT230についても同様となっている。
第2圧電基板200の第3IDT210と第6IDT230との間のSAWの伝搬方向(図2に示す例では、第2圧電基板200の第5辺202a又は第6辺202bの延伸方向)における第3IDT210と第6IDT230との間の第4距離D4は、第1圧電基板100の第1IDT110と第5IDT130との間のSAWの伝搬方向(図2に示す例では、第1圧電基板100の第1辺102a又は第2辺102bの延伸方向)における第1IDT110と第5IDT130との間の第3距離D3より長くなっている。ただし、第4距離D4は、第3距離D3より短くてもよい。本実施形態において、第3距離D3は、第1IDT110と第5IDT130との間のSAWの伝搬方向(図2に示す例では、第1圧電基板100の第1辺102a又は第2辺102bの延伸方向)における第1IDT110の複数の櫛歯部分(図2に示す例では、第1IDT110の一対の櫛歯電極の6つの櫛歯部分)の中心と、第1IDT110と第5IDT130との間のSAWの伝搬方向(図2に示す例では、第1圧電基板100の第1辺102a又は第2辺102bの延伸方向)における第5IDT130の複数の櫛歯部分(図2に示す例では、第5IDT130の一対の櫛歯電極の6つの櫛歯部分)の中心と、の間の距離(第1IDT110と第5IDT130との間のSAWの伝搬方向における距離)である。第4距離D4は、第3IDT210と第6IDT230との間のSAWの伝搬方向(図2に示す例では、第2圧電基板200の第5辺202a又は第6辺202bの延伸方向)における第3IDT210の複数の櫛歯部分(図2に示す例では、第3IDT210の一対の櫛歯電極の6つの櫛歯部分)の中心と、第3IDT210と第6IDT230との間のSAWの伝搬方向(図2に示す例では、第2圧電基板200の第5辺202a又は第6辺202bの延伸方向)における第6IDT230の複数の櫛歯部分(図2に示す例では、第6IDT230の一対の櫛歯電極の6つの櫛歯部分)の中心と、の間の距離(第3IDT210と第6IDT230との間のSAWの伝搬方向における距離)である。
本実施形態において、第1距離D1、第2距離D2、第3距離D3及び第4距離D4は、互いに異なっている。具体的には、第1距離D1、第3距離D3、第2距離D2及び第4距離D4は、この順で長くなっている。ただし、第1距離D1から第4距離D4の長さ順序は、これに限定されない。
図2を用いて、センサ装置10の動作の一例を説明する。
ホスト装置300の外部アンテナ312は、第1圧電基板100の第1アンテナ112に電波を送信する。第1アンテナ112は、外部アンテナ312から送信された電波に応じた高周波信号を生成する。第1IDT110は、外部アンテナ312によって生成された高周波信号に応じたSAWを第1圧電基板100に発生させる。第1IDT110によって発生されたSAWは、第1圧電基板100を伝搬して、第2IDT120及び第5IDT130によって反射される。第2IDT120の反射率は、第1センサ122のインピーダンスに依存して変動する。したがって、第2IDT120から反射されたSAWは、第1センサ122のインピーダンスに応じたものとなる。第1IDT110は、第2IDT120及び第5IDT130から反射されたSAWに応じた高周波信号を生成する。第1アンテナ112は、第1IDT110によって生成された高周波信号に応じた電波をホスト装置300の外部アンテナ312に送信する。ホスト装置300は、外部アンテナ312によって受信された電波を解析する。
ホスト装置300の外部アンテナ312は、第2圧電基板200の第2アンテナ212に電波を送信する。第2アンテナ212は、外部アンテナ312から送信された電波に応じた高周波信号を生成する。第3IDT210は、外部アンテナ312によって生成された高周波信号に応じたSAWを第2圧電基板200に発生させる。第3IDT210によって発生されたSAWは、第2圧電基板200を伝搬して、第4IDT220及び第6IDT230によって反射される。第4IDT220の反射率は、第2センサ222のインピーダンスに依存して変動する。したがって、第4IDT220から反射されたSAWは、第2センサ222のインピーダンスに応じたものとなる。第3IDT210は、第4IDT220及び第6IDT230から反射されたSAWに応じた高周波信号を生成する。第2アンテナ212は、第3IDT210によって生成された高周波信号に応じた電波をホスト装置300の外部アンテナ312に送信する。ホスト装置300は、外部アンテナ312によって受信された電波を解析する。
測定器302は、外部アンテナ312による第1圧電基板100の第1IDT110への電波の送信から、第1圧電基板100の第1IDT110及び第5IDT130間におけるSAWの伝搬を経て、第1圧電基板100の第1IDT110から外部アンテナ312による電波の受信までの時間と、外部アンテナ312による第2圧電基板200の第3IDT210への電波の送信から、第2圧電基板200の第3IDT210及び第6IDT230間におけるSAWの伝搬を経て、第2圧電基板200の第3IDT210から外部アンテナ312による電波の受信までの時間と、の差を測定する。この時間差(遅延差)においては、実施形態1で説明したように、センシング対象と異なる要因による影響を低減することができる。
実施形態1と同様にして、測定器302は、第1圧電基板100における第1IDT110と第2IDT120との間のSAWの伝搬時間を含む、外部アンテナ312の電波の送信から受信までの時間と、第2圧電基板200における第3IDT210と第4IDT220との間のSAWの伝搬時間を含む、外部アンテナ312の電波の送信から受信までの時間と、の差を測定してもよい。
測定器302は、外部アンテナ312による第1圧電基板100の第1IDT110への電波の送信から、第1圧電基板100の第1IDT110及び第2IDT120間におけるSAWの伝搬を経て、第1圧電基板100の第1IDT110から外部アンテナ312による電波の受信までの時間と、外部アンテナ312による第1圧電基板100の第1IDT110への電波の送信から、第1圧電基板100の第1IDT110及び第5IDT130間におけるSAWの伝搬を経て、第1圧電基板100の第1IDT110から外部アンテナ312による電波の受信までの時間と、の差を測定してもよい。この時間差(遅延差)においては、実施形態1で説明したように、センシング対象と異なる要因による影響を低減することができる。
測定器302は、第1圧電基板100における第1IDT110と第2IDT120との間を伝搬するSAWと、第1圧電基板100における第1IDT110と第5IDT130との間を伝搬するSAWと、の差を測定してもよい。この差においては、第1圧電基板100におけるノイズ(例えば、第1圧電基板100が温度によって受け得る影響)を低減することができる。
第2圧電基板200についても、第1圧電基板100について説明した測定器302の上述した動作と同様の動作によって、センシング対象と異なる要因による影響を低減することができるとともに、第2圧電基板200におけるノイズ(例えば、第1圧電基板100が温度によって受け得る影響)を低減することができる。
(実施形態3)
図3は、実施形態3に係るセンサ装置10を示す図である。実施形態3に係るセンサ装置10は、以下の点を除いて、実施形態1に係るセンサ装置10と同様である。
センサ装置10は、第7IDT140及び第8IDT240をさらに含んでいる。第7IDT140は、第1IDT110に第5距離D5を置いて対向して第1圧電基板100上に位置している。第8IDT240は、第3IDT210に第6距離D6を置いて対向して第2圧電基板200上に位置している。第6距離D6は、第5距離D5と異なっている。
第7IDT140は、一対の櫛歯電極を有している。第7IDT140(一対の櫛歯電極)は、図3に示すようにセンサ(第2IDT120に電気的に接続された第1センサ122に相当するセンサ)に電気的に接続されていなくてもよいし、又はセンサに電気的に接続されていてもよい。
第1圧電基板100において、第7IDT140は、第1IDT110に対して、第2IDT120が位置する側(すなわち、第1圧電基板100の第4辺102dが位置する側)の反対側(すなわち、第1圧電基板100の第3辺102cが位置する側)に位置している。ただし、第7IDT140は、第1IDT110に対して、第2IDT120が位置する側(すなわち、第1圧電基板100の第4辺102dが位置する側)と同じ側に位置していてもよい。
図3に示す例では、第7IDT140は、第1圧電基板100の第1辺102a及び第2辺102bの延伸方向に第1IDT110と対向している。したがって、第1IDT110及び第7IDT140の間において、第1圧電基板100の第1辺102a及び第2辺102bの延伸方向に沿ってSAWを伝搬させることができる。
第7IDT140について上述した点は、第8IDT240についても同様となっている。
第2圧電基板200の第3IDT210と第8IDT240との間のSAWの伝搬方向(図3に示す例では、第2圧電基板200の第5辺202a又は第6辺202bの延伸方向)における第3IDT210と第8IDT240との間の第6距離D6は、第1圧電基板100の第1IDT110と第7IDT140との間のSAWの伝搬方向(図3に示す例では、第1圧電基板100の第1辺102a又は第2辺102bの延伸方向)における第1IDT110と第7IDT140との間の第5距離D5より長くなっている。ただし、第6距離D6は、第5距離D5より短くてもよい。本実施形態において、第5距離D5は、第1IDT110と第7IDT140との間のSAWの伝搬方向(図3に示す例では、第1圧電基板100の第1辺102a又は第2辺102bの延伸方向)における第1IDT110の複数の櫛歯部分(図3に示す例では、第1IDT110の一対の櫛歯電極の6つの櫛歯部分)の中心と、第1IDT110と第7IDT140との間のSAWの伝搬方向(図3に示す例では、第1圧電基板100の第1辺102a又は第2辺102bの延伸方向)における第7IDT140の複数の櫛歯部分(図3に示す例では、第5IDT130の一対の櫛歯電極の6つの櫛歯部分)の中心と、の間の距離(第1IDT110と第7IDT140との間のSAWの伝搬方向における距離)である。第6距離D6は、第3IDT210と第8IDT240との間のSAWの伝搬方向(図3に示す例では、第2圧電基板200の第5辺202a又は第6辺202bの延伸方向)における第3IDT210の複数の櫛歯部分(図3に示す例では、第3IDT210の一対の櫛歯電極の6つの櫛歯部分)の中心と、第3IDT210と第8IDT240との間のSAWの伝搬方向(図3に示す例では、第2圧電基板200の第5辺202a又は第6辺202bの延伸方向)における第8IDT240の複数の櫛歯部分(図3に示す例では、第8IDT240の一対の櫛歯電極の6つの櫛歯部分)の中心と、の間の距離(第3IDT210と第8IDT240との間のSAWの伝搬方向における距離)である。
図3を用いて、センサ装置10の動作の一例を説明する。
ホスト装置300の外部アンテナ312は、第1圧電基板100の第1アンテナ112に電波を送信する。第1アンテナ112は、外部アンテナ312から送信された電波に応じた高周波信号を生成する。第1IDT110は、外部アンテナ312によって生成された高周波信号に応じたSAWを第1圧電基板100に発生させる。第1IDT110によって発生されたSAWは、第1圧電基板100を伝搬して、第2IDT120、第5IDT130及び第7IDT140によって反射される。第2IDT120の反射率は、第1センサ122のインピーダンスに依存して変動する。したがって、第2IDT120から反射されたSAWは、第1センサ122のインピーダンスに応じたものとなる。第1IDT110は、第2IDT120、第5IDT130及び第7IDT140から反射されたSAWに応じた高周波信号を生成する。第1アンテナ112は、第1IDT110によって生成された高周波信号に応じた電波をホスト装置300の外部アンテナ312に送信する。ホスト装置300は、外部アンテナ312によって受信された電波を解析する。
ホスト装置300の外部アンテナ312は、第2圧電基板200の第2アンテナ212に電波を送信する。第2アンテナ212は、外部アンテナ312から送信された電波に応じた高周波信号を生成する。第3IDT210は、外部アンテナ312によって生成された高周波信号に応じたSAWを第2圧電基板200に発生させる。第3IDT210によって発生されたSAWは、第2圧電基板200を伝搬して、第4IDT220、第6IDT230及び第8IDT240によって反射される。第4IDT220の反射率は、第2センサ222のインピーダンスに依存して変動する。したがって、第4IDT220から反射されたSAWは、第2センサ222のインピーダンスに応じたものとなる。第3IDT210は、第4IDT220、第6IDT230及び第8IDT240から反射されたSAWに応じた高周波信号を生成する。第2アンテナ212は、第3IDT210によって生成された高周波信号に応じた電波をホスト装置300の外部アンテナ312に送信する。ホスト装置300は、外部アンテナ312によって受信された電波を解析する。
測定器302は、外部アンテナ312による第1圧電基板100の第1IDT110への電波の送信から、第1圧電基板100の第1IDT110及び第7IDT140間におけるSAWの伝搬を経て、第1圧電基板100の第1IDT110から外部アンテナ312による電波の受信までの時間と、外部アンテナ312による第2圧電基板200の第3IDT210への電波の送信から、第2圧電基板200の第3IDT210及び第8IDT240間におけるSAWの伝搬を経て、第2圧電基板200の第3IDT210から外部アンテナ312による電波の受信までの時間と、の差を測定する。この時間差(遅延差)においては、実施形態1で説明したように、センシング対象と異なる要因による影響を低減することができる。
実施形態1と同様にして、測定器302は、第1圧電基板100における第1IDT110と第2IDT120との間のSAWの伝搬時間を含む、外部アンテナ312の電波の送信から受信までの時間と、第2圧電基板200における第3IDT210と第4IDT220との間のSAWの伝搬時間を含む、外部アンテナ312の電波の送信から受信までの時間と、の差を測定してもよい。実施形態2と同様にして、測定器302は、第1圧電基板100における第1IDT110と第5IDT130との間のSAWの伝搬時間を含む、外部アンテナ312の電波の送信から受信までの時間と、第2圧電基板200における第3IDT210と第6IDT230との間のSAWの伝搬時間を含む、外部アンテナ312の電波の送信から受信までの時間と、の差を測定してもよい。
実施形態2と同様にして、測定器302は、第1圧電基板100における第1IDT110と第2IDT120との間のSAWの伝搬時間を含む、外部アンテナ312の電波の送信から受信までの時間と、第1圧電基板100における第1IDT110と第5IDT130との間のSAWの伝搬時間を含む、外部アンテナ312の電波の送信から受信までの時間と、の差を測定してもよい。さらに、測定器302は、第1圧電基板100における第1IDT110と第2IDT120との間のSAWの伝搬時間を含む、外部アンテナ312の電波の送信から受信までの時間と、第1圧電基板100における第1IDT110と第7IDT140との間のSAWの伝搬時間を含む、外部アンテナ312の電波の送信から受信までの時間と、の差を測定してもよい。これらの差においては、実施形態1又は2で説明したように、センシング対象と異なる要因による影響を低減することができる。
実施形態2と同様にして、測定器302は、第1圧電基板100における第1IDT110と第2IDT120との間を伝搬するSAWと、第1圧電基板100における第1IDT110と第5IDT130との間を伝搬するSAWと、の差を測定してもよい。さらに、測定器302は、第1圧電基板100における第1IDT110と第2IDT120との間を伝搬するSAWと、第1圧電基板100における第1IDT110と第7IDT140との間を伝搬するSAWと、の差を測定してもよい。これらの差においては、第1圧電基板100におけるノイズ(例えば、第1圧電基板100が温度によって受け得る影響)を低減することができる。
第2圧電基板200についても、第1圧電基板100について説明した測定器302の上述した動作と同様の動作によって、センシング対象と異なる要因による影響を低減することができるとともに、第2圧電基板200におけるノイズ(例えば、第2圧電基板200が温度によって受け得る影響)を低減することができる。
図4は、図3に示したセンサ装置10において、外部アンテナ312から送信された電波と、外部アンテナ312よって受信された電波と、からFMCW(周波数変調連続波)によって生成された各信号を示すグラフである。
図4に示すグラフにおいて、縦軸は、測定器302によって測定された信号の強度を示しており、横軸は、測定器302によって測定された信号の遅延時間を示している。
信号S1は、第1圧電基板100における第1IDT110と第2IDT120との間のSAWの伝搬を経た信号である。信号S2は、第2圧電基板200における第3IDT210と第4IDT220との間のSAWの伝搬を経た信号である。信号S3は、第1圧電基板100における第1IDT110と第5IDT130との間のSAWの伝搬を経た信号である。信号S4は、第2圧電基板200における第3IDT210と第6IDT230との間のSAWの伝搬を経た信号である。信号S5は、第1圧電基板100における第1IDT110と第7IDT140との間のSAWの伝搬を経た信号である。信号S6は、第2圧電基板200における第3IDT210と第8IDT240との間のSAWの伝搬を経た信号である。
信号S1、信号S3、信号S2、信号S4、信号S3及び信号S6は、この順で発生している。具体的には、第1距離D1、第3距離D3、第2距離D2、第4距離D4、第5距離D5及び第6距離D6は、この順で長くなっている。すなわち、第1距離D1、第2距離D2、第3距離D3、第4距離D4、第5距離D5及び第6距離D6は、互いに異なっている。また、第1距離D1から第6距離D6のそれぞれにおけるSAWの伝搬速度は、実質的に等しくなっている。したがって、信号S1から信号S6の発生順序は、第1距離D1から第6距離D6の長さ順序と一致している。このようにすることで、信号S1から信号S6が重なり合わない(同じタイミングで発生しない)ようにすることができる。
信号S1から信号S6の各々の強度は、センシング対象と異なる様々な要因、例えば、ホスト装置300の外部アンテナ312と第1圧電基板100の第1アンテナ112との間の距離、ホスト装置300の外部アンテナ312と第1圧電基板100の第1アンテナ112との間の距離、その他外部環境等によって変動し得る。これに対して、信号S1から信号S6のうちの2つの信号の時間差(遅延差)(例えば、信号S1と信号S4との時間差)は、これらの要因で変動することなく、第1センサ122又は第2センサ222によって測定される物理量に応じて変動する。したがって、センシング対象と異なる要因による影響を低減することができる。
なお、本実施形態における各圧電基板上の反射器の数は3つとなっている。この場合、非特許文献1に記載されているように、遅延時間差及び位相差に基づいて温度を測定する場合、広い温度範囲を高精度に測定することができる。
(実施形態4)
図5は、実施形態4に係るセンサ装置10を示す図である。実施形態4に係るセンサ装置10は、以下の点を除いて、実施形態3に係るセンサ装置10と同様である。
センサ装置10は、第9IDT150及び第10IDT250をさらに含んでいる。第9IDT150は、第1IDT110に第7距離D7を置いて対向して第1圧電基板100上に位置している。第10IDT250は、第3IDT210に第8距離D8を置いて対向して第2圧電基板200上に位置している。第8距離D8は、第7距離D7と異なっている。
第9IDT150は、一対の櫛歯電極を有している。第9IDT150(一対の櫛歯電極)は、図5に示すようにセンサ(第2IDT120に電気的に接続された第1センサ122に相当するセンサ)に電気的に接続されていなくてもよいし、又はセンサに電気的に接続されていてもよい。
第1圧電基板100において、第9IDT150は、第1IDT110に対して、第2IDT120が位置する側(すなわち、第1圧電基板100の第4辺102dが位置する側)の反対側(すなわち、第1圧電基板100の第3辺102cが位置する側)に位置している。ただし、第9IDT150は、第1IDT110に対して、第2IDT120が位置する側(すなわち、第1圧電基板100の第4辺102dが位置する側)と同じ側に位置していてもよい。
図5に示す例では、第9IDT150は、第1圧電基板100の第1辺102a及び第2辺102bの延伸方向に第1IDT110と対向している。したがって、第1IDT110及び第9IDT150の間において、第1圧電基板100の第1辺102a及び第2辺102bの延伸方向に沿ってSAWを伝搬させることができる。
第9IDT150について上述した点は、第10IDT250についても同様となっている。
第2圧電基板200の第3IDT210と第10IDT250との間のSAWの伝搬方向(図5に示す例では、第2圧電基板200の第5辺202a又は第6辺202bの延伸方向)における第3IDT210と第10IDT250との間の第8距離D8は、第1圧電基板100の第1IDT110と第9IDT150との間のSAWの伝搬方向(図5に示す例では、第1圧電基板100の第1辺102a又は第2辺102bの延伸方向)における第1IDT110と第9IDT150との間の第7距離D7より長くなっている。ただし、第8距離D8は、第7距離D7より短くてもよい。本実施形態において、第7距離D7は、第1IDT110と第9IDT150との間のSAWの伝搬方向(図5に示す例では、第1圧電基板100の第1辺102a又は第2辺102bの延伸方向)における第1IDT110の複数の櫛歯部分(図5に示す例では、第1IDT110の一対の櫛歯電極の6つの櫛歯部分)の中心と、第1IDT110と第9IDT150との間のSAWの伝搬方向(図5に示す例では、第1圧電基板100の第1辺102a又は第2辺102bの延伸方向)における第9IDT150の複数の櫛歯部分(図5に示す例では、第9IDT150の一対の櫛歯電極の6つの櫛歯部分)の中心と、の間の距離(第1IDT110と第9IDT150との間のSAWの伝搬方向における距離)である。第8距離D8は、第3IDT210と第10IDT250との間のSAWの伝搬方向(図5に示す例では、第2圧電基板200の第5辺202a又は第6辺202bの延伸方向)における第3IDT210の複数の櫛歯部分(図5に示す例では、第3IDT210の一対の櫛歯電極の6つの櫛歯部分)の中心と、第3IDT210と第10IDT250との間のSAWの伝搬方向(図5に示す例では、第2圧電基板200の第5辺202a又は第6辺202bの延伸方向)における第10IDT250の複数の櫛歯部分(図5に示す例では、第10IDT250の一対の櫛歯電極の6つの櫛歯部分)の中心と、の間の距離(第3IDT210と第10IDT250との間のSAWの伝搬方向における距離)である。
図5を用いて、センサ装置10の動作の一例を説明する。
ホスト装置300の外部アンテナ312は、第1圧電基板100の第1アンテナ112に電波を送信する。第1アンテナ112は、外部アンテナ312から送信された電波に応じた高周波信号を生成する。第1IDT110は、外部アンテナ312によって生成された高周波信号に応じたSAWを第1圧電基板100に発生させる。第1IDT110によって発生されたSAWは、第1圧電基板100を伝搬して、第2IDT120、第5IDT130、第7IDT140及び第9IDT150によって反射される。第2IDT120の反射率は、第1センサ122のインピーダンスに依存して変動する。したがって、第2IDT120から反射されたSAWは、第1センサ122のインピーダンスに応じたものとなる。第1IDT110は、第2IDT120、第5IDT130、第7IDT140及び第9IDT150から反射されたSAWに応じた高周波信号を生成する。第1アンテナ112は、第1IDT110によって生成された高周波信号に応じた電波をホスト装置300の外部アンテナ312に送信する。ホスト装置300は、外部アンテナ312によって受信された電波を解析する。
ホスト装置300の外部アンテナ312は、第2圧電基板200の第2アンテナ212に電波を送信する。第2アンテナ212は、外部アンテナ312から送信された電波に応じた高周波信号を生成する。第3IDT210は、外部アンテナ312によって生成された高周波信号に応じたSAWを第2圧電基板200に発生させる。第3IDT210によって発生されたSAWは、第2圧電基板200を伝搬して、第4IDT220、第6IDT230、第8IDT240及び第10IDT250によって反射される。第4IDT220の反射率は、第2センサ222のインピーダンスに依存して変動する。したがって、第4IDT220から反射されたSAWは、第2センサ222のインピーダンスに応じたものとなる。第3IDT210は、第4IDT220、第6IDT230、第8IDT240及び第10IDT250から反射されたSAWに応じた高周波信号を生成する。第2アンテナ212は、第3IDT210によって生成された高周波信号に応じた電波をホスト装置300の外部アンテナ312に送信する。ホスト装置300は、外部アンテナ312によって受信された電波を解析する。
測定器302は、外部アンテナ312による第1圧電基板100の第1IDT110への電波の送信から、第1圧電基板100の第1IDT110及び第9IDT150間におけるSAWの伝搬を経て、第1圧電基板100の第1IDT110から外部アンテナ312による電波の受信までの時間と、外部アンテナ312による第2圧電基板200の第3IDT210への電波の送信から、第2圧電基板200の第3IDT210及び第10IDT250間におけるSAWの伝搬を経て、第2圧電基板200の第3IDT210から外部アンテナ312による電波の受信までの時間と、の差を測定する。この時間差(遅延差)においては、実施形態1で説明したように、センシング対象と異なる要因による影響を低減することができる。
実施形態3と同様にして、測定器302は、第1圧電基板100における第1IDT110と、第1IDT110以外の一のIDTと、の間のSAWの伝搬時間を含む、外部アンテナ312の電波の送信から受信までの時間と、第2圧電基板200における第3IDT210と、第3IDT210以外の一のIDTと、の間のSAWの伝搬時間を含む、外部アンテナ312の電波の送信から受信までの時間と、の差を測定してもよい。
実施形態3と同様にして、測定器302は、第1圧電基板100における第1IDT110と第2IDT120との間のSAWの伝搬時間を含む、外部アンテナ312の電波の送信から受信までの時間と、第1圧電基板100における第1IDT110と、第1IDT110及び第2IDT120以外の一のIDTと、の間のSAWの伝搬時間を含む、外部アンテナ312の電波の送信から受信までの時間と、の差を測定してもよい。この差においては、実施形態1から3で説明したように、センシング対象と異なる要因による影響を低減することができる。
実施形態3と同様にして、測定器302は、第1圧電基板100における第1IDT110と第2IDT120との間を伝搬するSAWと、第1圧電基板100における第1IDT110と、第1IDT110及び第2IDT120以外の一のIDTと、の間を伝搬するSAWと、の差を測定してもよい。この差においては、第1圧電基板100におけるノイズ(例えば、第1圧電基板100が温度によって受け得る影響)を低減することができる。
第2圧電基板200についても、第1圧電基板100について説明した測定器302の上述した動作と同様の動作によって、センシング対象と異なる要因による影響を低減することができるとともに、第2圧電基板200におけるノイズ(例えば、第2圧電基板200が温度によって受け得る影響)を低減することができる。
図6は、図5に示したセンサ装置10において、外部アンテナ312から送信された電波と、外部アンテナ312よって受信された電波と、からFMCW(周波数変調連続波)によって生成された各信号を示すグラフである。
図6に示すグラフにおいて、縦軸は、測定器302によって測定された信号の強度を示しており、横軸は、測定器302によって測定された信号の遅延時間を示している。
信号S1は、第1圧電基板100における第1IDT110と第2IDT120との間のSAWの伝搬を経た信号である。信号S2は、第2圧電基板200における第3IDT210と第4IDT220との間のSAWの伝搬を経た信号である。信号S3は、第1圧電基板100における第1IDT110と第5IDT130との間のSAWの伝搬を経た信号である。信号S4は、第2圧電基板200における第3IDT210と第6IDT230との間のSAWの伝搬を経た信号である。信号S5は、第1圧電基板100における第1IDT110と第7IDT140との間のSAWの伝搬を経た信号である。信号S6は、第2圧電基板200における第3IDT210と第8IDT240との間のSAWの伝搬を経た信号である。信号S7は、第1圧電基板100における第1IDT110と第9IDT150との間のSAWの伝搬を経た信号である。信号S8は、第2圧電基板200における第3IDT210と第10IDT250との間のSAWの伝搬を経た信号である。
信号S1、信号S3、信号S2、信号S4、信号S5、信号S6、信号S7及び信号S8は、この順で発生している。具体的には、第1距離D1、第3距離D3、第2距離D2、第4距離D4、第5距離D5、第6距離D6、第7距離D7及び第8距離D8は、この順で長くなっている。すなわち、第1距離D1、第2距離D2、第3距離D3、第4距離D4、第5距離D5、第6距離D6、第7距離D7及び第8距離D8は、互いに異なっている。また、第1距離D1から第8距離D8のそれぞれにおけるSAWの伝搬速度は、実質的に等しくなっている。したがって、信号S1から信号S8の発生順序は、第1距離D1から第8距離D8の長さ順序と一致している。このようにすることで、信号S1から信号S8が重なり合わない(同じタイミングで発生しない)ようにすることができる。
信号S1から信号S8の各々の強度は、センシング対象と異なる様々な要因、例えば、ホスト装置300の外部アンテナ312と第1圧電基板100の第1アンテナ112との間の距離、ホスト装置300の外部アンテナ312と第1圧電基板100の第1アンテナ112との間の距離、その他外部環境等によって変動し得る。これに対して、信号S1から信号S8のうちの2つの信号の時間差(遅延差)は、これらの要因で変動することなく、第1センサ122又は第2センサ222によって測定される物理量に応じて変動する。したがって、センシング対象と異なる要因による影響を低減することができる。
(実施形態4)
図7は、実施形態5に係るセンサ装置10を示す図である。実施形態5に係るセンサ装置10は、以下の点を除いて、実施形態4に係るセンサ装置10と同様である。
センサ装置10は、第1インピーダンス部124を含んでいる。第1インピーダンス部124は、例えば、特定のインピーダンスに固定された固定インピーダンス部である。或いは、第1インピーダンス部124は、特定のインピーダンスに調整可能な可変インピーダンス部であってもよい。第1インピーダンス部124は、第1圧電基板100上に位置している。第1インピーダンス部124は、例えば、第1圧電基板100上に設けられた金属パターン等の導電パターンによって構成されている。なお、第1インピーダンス部124は、第1圧電基板100の外部に設けられていてもよい。
第1インピーダンス部124は、第2IDT120及び第1センサ122に電気的に接続されている。具体的には、第1センサ122及び第1インピーダンス部124は、第2IDT120の一対の櫛歯電極の間で直列に接続されている。この場合、第2IDT120に接続されたインピーダンスは、直列に接続された第1センサ122及び第1インピーダンス部124の合成インピーダンスとなる。したがって、第2IDT120に第1インピーダンス部124が接続されずに第2IDT120に第1センサ122が接続されている場合と比較して、第2IDT120に接続されたインピーダンスを高くすることができる。或いは、第1センサ122及び第1インピーダンス部124は、第2IDT120の一対の櫛歯電極の間で並列に接続されていてもよい。この場合、第2IDT120に接続されたインピーダンスは、並列に接続された第1センサ122及び第1インピーダンス部124の合成インピーダンスとなる。したがって、第2IDT120に第1インピーダンス部124が接続されずに第2IDT120に第1センサ122が接続されている場合と比較して、第2IDT120に接続されたインピーダンスを低くすることができる。
センサ装置10は、第2インピーダンス部224を含んでいる。第2インピーダンス部224は、第1インピーダンス部124と同様にして、第4IDT220及び第2センサ222に電気的に接続されている。
図8は、第2IDT120に接続されたインピーダンスと、第2IDT120によって発生する信号のレベルと、の模式的な関係の一例を示すグラフである。図8において、グラフの横軸は、第2IDT120に接続されたインピーダンスを示している。また、グラフの縦軸は、第2IDT120によって発生する信号のレベルを示している。
図8に示すグラフにおいて、第2IDT120によって発生する信号のレベルは、第2IDT120に接続されたインピーダンスに対して、横軸の3つの区間A、B及びCにおいて互いに異なる傾きで線型に変動している。第2IDT120に接続されたインピーダンスは、区間A、区間B及び区間Cの順で大きくなっている。また、区間A、区間B及び区間Cの長さは、区間B、区間C及び区間Aの順で短くなっている。
第1センサ122は、第2IDT120によって発生する信号のレベルが、第2IDT120に接続されたインピーダンスに対して、線型に変動する区間において使用される。この場合、第2IDT120によって発生する信号のレベルが、第2IDT120に接続されたインピーダンスに対して、線型に変動する区間の長さが長いことが望ましい。したがって、図8に示すグラフでは、第1センサ122は、区間A又は区間Cよりも、区間Bにおいて動作させることが望ましい。しかしながら、第2IDT120に第1インピーダンス部124が接続されずに第2IDT120に第1センサ122が接続している場合、第1センサ122は、区間A又は区間Cで動作することがあり得る。
第2IDT120に第1インピーダンス部124が接続されずに第2IDT120に第1センサ122が接続している場合において、第1センサ122が区間Aで動作するとき、第1センサ122及び第1インピーダンス部124を、第2IDT120の一対の櫛歯電極の間で直列に接続させることができる。この場合、第1インピーダンス部124のインピーダンスを適当なインピーダンスにすることで、第1センサ122を区間Aでなく区間Bで動作させることができる。
第2IDT120に第1インピーダンス部124が接続されずに第2IDT120に第1センサ122が接続している場合において、第1センサ122が区間Cで動作するとき、第1センサ122及び第1インピーダンス部124を、第2IDT120の一対の櫛歯電極の間で並列に接続させることができる。この場合、第1インピーダンス部124のインピーダンスを適当なインピーダンスにすることで、第1センサ122を区間Cでなく区間Bで動作させることができる。
図8を用いて第1センサ122及び第1インピーダンス部124について説明した事項は、第2センサ222及び第2インピーダンス部224についても同様に成り立つ。
実施形態4では、センサ装置10は、第1インピーダンス部124及び第2インピーダンス部224の双方を備えている。しかしながら、センサ装置10は、第1インピーダンス部124及び第2インピーダンス部224の一方のみを備えていてもよい。また、説明実施形態4のセンサ装置10について説明した事項は、実施形態1〜3の各々に係るセンサ装置10においても同様に成り立つ。
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
例えば、上記実施形態では、センサ装置10は、2つの圧電基板(第1圧電基板100及び第2圧電基板200)を含んでいる。しかしながら、センサ装置10は、3つ以上の圧電基板を含んでいてもよい。センサ装置10が3つ以上の圧電基板を含む場合であっても、上記実施形態と同様にして、センサ装置10は動作可能である。
また、図1に示した実施形態1において、各圧電基板はアンテナに電気的に接続されたIDTの他に1つのIDTを有しており、図2に示した実施形態2において、各圧電基板はアンテナに接続されたIDTの他に2つのIDTを有しており、図3に示した実施形態3において、各圧電基板はアンテナに電気的に接続されたIDTの他に3つのIDTを有しており、図5に示した実施形態4及び図7に示した実施形態5において、各圧電基板はアンテナに電気的に接続されたIDTの他に4つのIDTを有している。これらの実施形態から明らかなように、各圧電基板は、アンテナに接続されたIDTの他に5つ以上のIDTを有していてもよい。
10 センサ装置
100 第1圧電基板
102a 第1辺
102b 第2辺
102c 第3辺
102d 第4辺
110 第1IDT
112 第1アンテナ
120 第2IDT
122 第1センサ
124 第1インピーダンス部
130 第5IDT
140 第7IDT
150 第9IDT
200 第2圧電基板
202a 第5辺
202b 第6辺
202c 第7辺
202d 第8辺
210 第3IDT
212 第2アンテナ
220 第4IDT
222 第2センサ
224 第2インピーダンス部
230 第6IDT
240 第8IDT
250 第10IDT
300 ホスト装置
302 測定器
312 外部アンテナ
D1 第1距離
D2 第2距離
D3 第3距離
D4 第4距離
D5 第5距離
D6 第6距離
D7 第7距離
D8 第8距離

Claims (9)

  1. 第1圧電基板と、
    外部アンテナに対する電波の送受信を行うための第1アンテナに電気的に接続されており、前記第1圧電基板上に位置する第1IDTと、
    外部からの物理量に応じて変化するインピーダンスを有する第1センサに電気的に接続されており、前記第1IDTに第1距離を置いて対向して前記第1圧電基板上に位置する第2IDTと、
    第2圧電基板と、
    外部アンテナに対する電波の送受信を行うための第2アンテナに電気的に接続されており、前記第2圧電基板上に位置する第3IDTと、
    前記第3IDTに前記第1距離と異なる第2距離を置いて対向して前記第2圧電基板上に位置する第4IDTと、
    を含むセンサ装置。
  2. 請求項1に記載のセンサ装置において、
    前記第1IDTに第3距離を置いて対向して前記第1圧電基板上に位置する第5IDTと、
    前記第3IDTに前記第3距離と異なる第4距離を置いて対向して前記第2圧電基板上に位置する第6IDTと、
    をさらに含むセンサ装置。
  3. 請求項2に記載のセンサ装置において、
    前記第1IDTに第5距離を置いて対向して前記第1圧電基板上に位置する第7IDTと、
    前記第3IDTに前記第5距離と異なる第6距離を置いて対向して前記第2圧電基板上に位置する第8IDTと、
    をさらに含むセンサ装置。
  4. 請求項3に記載のセンサ装置において、
    前記第1IDTに第7距離を置いて対向して前記第1圧電基板上に位置する第9IDTと、
    前記第3IDTに前記第7距離と異なる第8距離を置いて対向して前記第2圧電基板上に位置する第10IDTと、
    をさらに含むセンサ装置。
  5. 請求項1から4までのいずれか一項に記載のセンサ装置において、
    前記外部アンテナによる前記第1圧電基板の前記第1IDTへの電波の送信から、前記第1圧電基板の前記第1IDT及び前記第2IDT間における表面弾性波の伝搬を経て、前記第1圧電基板の前記第1IDTから前記外部アンテナによる電波の受信までの時間と、前記外部アンテナによる前記第2圧電基板の前記第3IDTへの電波の送信から、前記第2圧電基板の前記第3IDT及び前記第4IDT間における表面弾性波の伝搬を経て、前記第2圧電基板の前記第3IDTから前記外部アンテナによる電波の受信までの時間と、の差を測定する測定器をさらに含むセンサ装置。
  6. 請求項2から4までのいずれか一項に記載のセンサ装置において、
    前記外部アンテナによる前記第1圧電基板の前記第1IDTへの電波の送信から、前記第1圧電基板の前記第1IDT及び前記第5IDT間における表面弾性波の伝搬を経て、前記第1圧電基板の前記第1IDTから前記外部アンテナによる電波の受信までの時間と、前記外部アンテナによる前記第2圧電基板の前記第3IDTへの電波の送信から、前記第2圧電基板の前記第3IDT及び前記第6IDT間における表面弾性波の伝搬を経て、前記第2圧電基板の前記第3IDTから前記外部アンテナによる電波の受信までの時間と、の差を測定する測定器をさらに含むセンサ装置。
  7. 請求項3又は4に記載のセンサ装置において、
    前記外部アンテナによる前記第1圧電基板の前記第1IDTへの電波の送信から、前記第1圧電基板の前記第1IDT及び前記第7IDT間における表面弾性波の伝搬を経て、前記第1圧電基板の前記第1IDTから前記外部アンテナによる電波の受信までの時間と、前記外部アンテナによる前記第2圧電基板の前記第3IDTへの電波の送信から、前記第2圧電基板の前記第3IDT及び前記第8IDT間における表面弾性波の伝搬を経て、前記第2圧電基板の前記第3IDTから前記外部アンテナによる電波の受信までの時間と、の差を測定する測定器をさらに含むセンサ装置。
  8. 請求項4に記載のセンサ装置において、
    前記外部アンテナによる前記第1圧電基板の前記第1IDTへの電波の送信から、前記第1圧電基板の前記第1IDT及び前記第9IDT間における表面弾性波の伝搬を経て、前記第1圧電基板の前記第1IDTから前記外部アンテナによる電波の受信までの時間と、前記外部アンテナによる前記第2圧電基板の前記第3IDTへの電波の送信から、前記第2圧電基板の前記第3IDT及び前記第10IDT間における表面弾性波の伝搬を経て、前記第2圧電基板の前記第3IDTから前記外部アンテナによる電波の受信までの時間と、の差を測定する測定器をさらに含むセンサ装置。
  9. 請求項1から8までのいずれか一項に記載のセンサ装置において、
    前記第2IDT及び前記第1センサに電気的に接続された第1インピーダンス部をさらに含むセンサ装置。
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