JP2022525814A - 共振器デバイス - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも２つの共振器を含む応力を測定するための共振器デバイスであって、各共振器は、圧電基板上又は内の２つの反射構造の間に配置されたインターデジタル変換器構造を含む、共振器デバイスにおいて、少なくとも２つの共振器は、２つの異なる波の伝搬方向を有するように配置及び位置付けされ、各共振器は、空洞を形成する少なくとも２つの共振器の２つの部分の間の領域を有する少なくとも２つの部分を含み、空洞は少なくとも２つの共振器によって共有されることを特徴とする、共振器デバイスに関する。本発明はまた、前述のような少なくとも１つの共振器デバイスを含む差動感知デバイスに関する。【選択図】 図２ａ

Description

本発明は、センサ用途のための音波デバイス、より詳細には音波差動センサに関する。

センサはますます重要になり、日常生活の中でますます遍在している。微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）は、サイズとコストの削減に加えて、センサの性能向上の要求に応える魅力的な選択肢である。表面音波（ＳＡＷ）センサ、及び程度は低いがバルク音波（ＢＡＷ）センサ、ラム（Ｌａｍｂ）波又はラブ（Ｌｏｖｅ）波、又は剪断板モード音響センサは、例えば、温度、圧力、ひずみ、トルクを含む様々な測定可能な周囲パラメータにより、特に有利な選択肢を提供する。

音波センサは、圧電効果を利用して電気信号を機械的／音波に変換する。ＳＡＷベースのセンサは、シリコン上に堆積した石英（ＳｉＯ２）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、ランガサイト（ＬＧＳ）及び窒化アルミニウム（ＡｌＮ）又は酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの単結晶圧電材料上に構築されている。インターデジタル変換器（ＩＤＴ）は、入射電気信号の電気エネルギーを音波エネルギーに変換する。音波は、いわゆる遅延線を介してデバイス基板の表面（又はバルク）を横切って別のＩＤＴに伝わり、ＩＤＴは音波を検出可能な電気信号に変換する。一部のデバイスでは、干渉パターンを防止し、挿入損失を低減するために、機械的吸収体及び／又は反射器が提供される。一部のデバイスでは、他の（出力）ＩＤＴは、センサデバイスのリモート質問用にアンテナに結合できる（入力）ＩＤＴに生成された音波を反射する反射器に置き換えられる。

特定のクラスの音響センサは、変化する周囲条件に従って変化する共振器周波数を示す共振器を含む。例えば、従来の表面波共振器は、ブラッグ（Ｂｒａｇｇ）ミラーの間に配置されたインターデジタル櫛を備えた電気音響変換器を備えている。共振周波数では、反射器間の同期条件が満たされ、反射器の下で発生する様々な反射のコヒーレントな加算を得ることができる。次に、最大の音響エネルギーが共振空洞内で観察され、電気的な観点から、変換器によって許容される電流の最大振幅が観察される。

差動音波センサは、異なる共振周波数を示す２つ以上の共振器を含み、測定された周波数の差は、例えば、ひずみとして測定されるパラメータの変動を反映している。

差動センサは、摂動の発生源を分離し、振動や温度などの他のパラメータからの寄与を低減又は抑制することができなければならない。これには、信号減算による除去を可能にするために、温度と振動の感度をできるだけ小さくするか、ある共振器から別の共振器と厳密に等しくする必要がある差動センサの開発が必要である。

図１は、従来技術によるこのような表面音波差動センサを示す。このセンサは、回転する物体などの応力を測定するように構成されている。表面音波差動センサ１００は、圧電基板１０６上に設けられた２つの表面音波共振器１０２、１０４を備える。各表面音波共振器１０２、１０４は、インターデジタル変換器構造１０８、１１０及び一対の反射構造１１２、１１４、１１６、１１８を備える。反射構造１１２、１１４は、両方の場合において、音波の伝搬方向に関して、インターデジタル変換器構造１０８の各側に配置され、反射構造１１６及び１１８は、インターデジタル変換器構造１１０の各側に配置され、対応する変換器構造１０８、１１０の矢印１２０、１２２を参照されたい。２つの共振器１０２及び１０４は、２つの導電線１２４及び１２６によって差動的に互いに電気的に接続されている。

両方の共振器１０２、１０４は、レイリー（Ｒａｙｌｅｉｇｈ）波の通常の伝搬方向に対応する、単一回転した石英基板１０６の結晶軸線Ｘに対して±４５°の角度Ψで圧電基板１０６上に位置付けされている。したがって、２つの共振器は互いに垂直である。

各共振器１０２、１０４は、それぞれ周波数ｆ１、ｆ２に共振ピークを示す。

共振器１０２、１０４は、並列に接続され、次いで、無線で質問されるアンテナに接続され、差動測定は、同時に又は連続して測定された共振周波数の差をもたらす。

１つの共振器１０２、１０４を回転する物体の半径方向と平行に整列させることにより、差動センサ１００は、物体に発生する半径方向の応力に敏感である。半径方向の応力が発生すると、センサに変形が発生し、一方の共振器が伸び、他方の共振器が収縮する。これにより、共振周波数の符号が反対になり、通常は絶対値が同じになる。したがって、共振周波数の差は、２つの絶対値の合計によって変化する。２つの共振周波数間の差Δｆの変動を測定することにより、差ΔｆがトルクＭに直線的に比例するため、加えられた力を決定できる。しかし、不要な温度変動の影響は、両方の共振器に同じように影響するため、相殺される。

しかしながら、従来技術による差動センサ１００では、応力状態も温度も、２つの共振器１０２、１０４によって同じ場所で測定されない。その結果、測定は、物体の材料の不均一性によって悪影響を受け、応力決定のエラーにつながる可能性がある。

したがって、本発明の目的は、改善された感知デバイスをもたらす上記の欠点を克服することである。

本発明の目的は、少なくとも２つの共振器を含む共振器デバイスであって、各共振器は、圧電基板上又は内の２つの反射構造の間に配置されたインターデジタル変換器構造を含む、共振器デバイスにおいて、少なくとも２つの共振器は、２つの異なる波の伝搬方向を有するように配置及び位置付けされ、各共振器は、空洞を形成する少なくとも２つの共振器の２つの部分の間の領域を有する少なくとも２つの部分を含み、空洞は、少なくとも２つの共振器によって共有されることを特徴とする、共振器デバイスによって達成される。したがって、デバイスの２つの共振器は同じ場所で測定するため、測定値は、共振器が取り付けられている材料の不均一性による影響が少なくなる。これは、各共振器が異なる場所で測定する従来技術のデバイスとは対照的である。

本発明の変形によれば、少なくとも２つの共振器の少なくとも２つの部分のそれぞれは、少なくとも１つの反射構造及び対応する共振器のインターデジタル変換器構造の一部を含むことができる。説明したデバイスは、指向性効果によるパラサイトの管理を可能にする。

本発明の変形によれば、共振器のインターデジタル変換器構造は、インターデジタル櫛電極を含むことができ、少なくとも２つの共振器の少なくとも１つの変換器構造について、前記インターデジタル櫛電極は、ｐ＝λ／２によって与えられるブラッグ条件によって定義され、λは前記変換器構造の動作音波長であり、ｐは前記変換器構造の電極ピッチである。説明したデバイスは、指向性効果によるパラサイトの管理を可能にする。

変形によれば、少なくとも２つの共振器の２つの異なる波の伝搬方向は、互いに角度Θを形成することができ、Θは±９０°以下である。

本発明の変形によれば、一方の共振器のインターデジタル変換器構造の電極は、他方の共振器の変換器構造の電極と差動的に電気的に接続することができる。少なくとも２つの共振器の電極間の接続は、それらの動作条件に応じて、並列又は直列のいずれかであり得る。したがって、本発明によるデバイスは、従来技術のデバイスとは対照的に、設計の選択に応じて、共振又は反共振のいずれかで動作することができる。

本発明の変形によれば、共振器の少なくとも１つは、その波の伝搬方向が圧電基板の結晶軸線の１つに平行になるように配置及び位置付けすることができる。

本発明の変形によれば、共振器の少なくとも１つは、その波の伝搬方向が圧電基板の結晶軸線の１つに対して角度Ψ、特に±４５°に等しい角度Ψをなすように、配置及び位置付けすることができる。

本発明の変形によれば、空洞の表面の少なくとも一部を金属化することができる。説明したデバイスは、構造の可能なモードをフィルタリング又は選択することを可能にし、結合モード構成での動作も可能にする。

本発明の変形によれば、空洞の金属化は、少なくとも１つ又は複数の格子を含むことができる。複数の格子が存在する場合、格子は互いに重ね合わされる。説明したデバイスは、構造の可能なモードをフィルタリング又は選択することを可能にし、結合モード構成での動作も可能にする。

本発明の変形によれば、共振器の反射構造のそれぞれは、１つ又は複数の金属ストリップを含むことができ、前記金属ストリップは、互いに接続されているか、又は接地されている。したがって、共振器はタグデバイスにすることもできる。さらに、金属ストリップを相互に又は接地接続すると、ブラッグ条件での反射構造の反射係数が改善される。ブラッグ条件では、電気的及び機械的負荷による反射波は同相であるため、ブラッグ条件での反射器の反射係数の改善により、対応する変換器構造による反射波の検出が向上する。

本発明の変形によれば、共振器は、表面音波共振器（ＳＡＷ）、バルク音波共振器（ＢＡＷ）、ラム波、ラブ波、又は剪断板モード音響共振器であり得る。

本発明の目的はまた、差動感知デバイスによって達成され、前記感知デバイスは、前述のように、少なくとも１つの共振器デバイスを含むことができる。差動感知デバイスは、半径方向の力と接線力の両方を差動的に測定することを可能にする。つまり、センサシステムは、摂動の発生源を分離することによって応力を測定し、温度、振動又は圧力などの他の刺激の影響を受けないようにすることを可能にする。

本発明の変形によれば、共振器の１つの伝搬方向は、半径方向の力を感知するために、半径方向に平行又は垂直であり得る。共振器は、半径方向の力を差動的に測定することを可能にする。つまり、感知デバイスは、摂動の発生源を分離することによって応力を測定し、温度、振動又は圧力などの他の刺激の影響を受けないようにすることを可能にする。

本発明の変形によれば、共振器の１つの伝搬方向は、接線力を感知するために、半径方向に対して角度Ψ、特に４５°である。共振器は、接線力を差動的に測定することを可能にする。つまり、感知デバイスは、摂動の発生源を分離することによって応力を測定し、温度、振動又は圧力などの他の刺激の影響を受けないようにすることを可能にする。

本発明の変形によれば、１つの共振器デバイスは、その波の伝搬方向が圧電基板の結晶軸線の１つに平行になるように配置することができ、１つの共振器デバイスは、その波の伝搬方向が圧電基板の結晶軸線の１つに対して角度Ψ、特に±４５°に等しい角度Ψをなすように配置することができる。差動感知デバイスは、半径方向の力と接線力の両方を差動的に測定することを可能にする。つまり、感知デバイスは、摂動の発生源を分離することによって応力を測定し、温度、振動又は圧力などの他の刺激の影響を受けないようにすることを可能にする。

本発明の変形によれば、差動感知デバイスは、少なくとも１つの共振器デバイスに接続されたアンテナをさらに含むことができる。

本発明の変形によれば、少なくとも２つの差動共振器デバイスを同じ圧電基板上に設けることができる。したがって、両方の差動センサが同じ構造特性と寸法を共有するため、各差動センサが別々の基板上に製造される従来技術のデバイスと比較して、製造プロセスが簡素化され、高速になる。

本発明は、添付の図と併せて取られる以下の説明を参照することによって理解することができ、参照番号は、本発明の特徴を識別する。

従来技術による共振器デバイスを示す。 本発明の第１の実施形態による共振器デバイスを示す。 本発明の第２の実施形態による共振器デバイスを示す。 第１の実施形態による共振器デバイスに基づく本発明の第３の実施形態を示す。 第２の実施形態による共振器デバイスに基づく本発明の第４の実施形態を示す。 本発明の第１～第４の実施形態による共振器デバイスの電気アドミタンスシミュレーションを示す。 本発明の第５の実施形態による感知デバイスを示す。 本発明の第５の実施形態による感知デバイスの電気的測定を示す。 本発明の第１及び第２の実施形態の第１の変形による共振器デバイスを示す。 本発明の第１及び第２の実施形態の第２の変形による共振器デバイスを示す。 本発明の第１及び第２の実施形態の第３の変形による共振器デバイスを示す。 本発明の第１及び第２の実施形態の第４の変形による共振器デバイスを示す。 本発明の第１及び第２の実施形態の第５の変形による共振器デバイスを示す。 本発明の第１及び第２の実施形態の第６の変形による共振器デバイスを示す。 本発明の第１及び第２の実施形態の第７の変形による共振器デバイスを示す。 本発明の第１及び第２の実施形態の第８の変形による共振器デバイスを示す。 本発明の第１及び第２の実施形態の第９の変形による共振器デバイスを示す。 本発明の第１及び第２の実施形態の第１０の変形による共振器デバイスを示す。 本発明の第１及び第２の実施形態の第１１の変形による共振器デバイスを示す。

次に、例示的な方法で、図面を参照して、有利な実施形態を使用して、本発明をより詳細に説明する。説明された実施形態は、単に可能な構成であり、上記のような個々の特性は、互いに独立して提供され得るか、又は本発明の実装中に完全に省略され得ることに留意されたい。

図２ａは、本発明の第１の実施形態による共振器デバイスを示す。以下では、共振器デバイスを表面音波共振器デバイス（ＳＡＷ）として説明する。変形によれば、バルク音波（ＢＡＷ）共振器、ラム波又はラブ波又は剪断板モード共振器を、本発明による同じ方法で使用することができる。

図２ａでは、表面音波デバイス２００は、表面音波伝搬基板２０６の上又は中に設けられる２つの表面音波共振器２０２、２０４を備える。各表面音波共振器２０２、２０４は、それぞれが一対の反射構造２１２、２１４及び２１６、２１８によって挟まれた、インターデジタル変換器構造２０８ａ、２０８ｂ及び２１０ａ、２１０ｂを備える。反射構造２１２、２１４、２１６、２１８は、１つ又は複数の金属ストリップ２２０を備える反射器を含み、インターデジタル変換器構造によって生成された表面音波を反射するように構成される。

ここで、反射構造２１２、２１４、２１６、２１８は、インターデジタル変換器構造２０８ａ、２０８ｂ、２１０ａ、２１０ｂからのギャップを伴って配置されている。本発明の変形では、反射構造と変換器構造との間にギャップは存在し得ないので、反射構造は、同期して、つまり同じ周期と同じ金属化比で、又は非同期の方法で、インターデジタル変換器の周期構造を継続していると見なすことができる。

別の変形では、反射構造２１２、２１４、２１６、２１８の少なくとも１つは、２つ以上の反射器を含み、反射器は、同数の金属ストリップ２２０を有しても、有さなくてもよい。

本発明の変形では、反射構造２１２、２１４、２１６、２１８の金属ストリップ２２０は、互いに接続され、及び／又は短縮され得る。これにより、電気的に絶縁された反射構造と比較して、ブラッグ条件での反射構造の反射係数が改善され得る。ブラッグ条件では、電気的及び機械的負荷による反射波は同相であるため、ブラッグ条件での反射器の反射係数の改善により、対応する変換器構造による反射波の検出が向上する。

変換器構造２０８ａ、２０８ｂ、及び変換器構造２１０ａ、２１０ｂはそれぞれ、２つのインターデジタル櫛電極２２４ａ、２２６ａ、２２４ｂ、２２４ｂ及び２４０ａ、２４２ａ、２４０ｂ、２４２ｂを備える。電極２２４ａ、２２６ａ、２２４ｂ、２２４ｂ及び２４０ａ、２４２ａ、２４０ｂ、２４２ｂは、任意の適切な導電性金属、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成されている。それにもかかわらず、より小さな電極相対厚さに対してより強い反射係数を生成する他の材料を使用することができる。その点で、好ましい電極材料は、チタン（Ｔｉ）又はタンタル（Ｔａ）又はクロム（Ｃｒ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、タングステン（Ｗ）などの接着層を備えた銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）又は金（Ａｕ）である。図２ａでは、電極はフィンガーを含む。実施形態の変形では、それらはまた、同じ櫛電極に属する２つ以上の直接隣り合う電極フィンガーのそれぞれを含む分割フィンガーを有することができる。別の変形では、電極フィンガーを傾斜させることができ、ビームステアリング補償を可能にする。

変換器構造２０８ａ、２０８ｂ及び２１０ａ、２１０ｂはまた、反対側の櫛電極２２４ａ、ｂ及び２２６ａ、ｂ及び２４０ａ、ｂ及び２４２ａ、ｂからの２つの隣接する電極フィンガー間の縁から縁までの距離に対応する電極ピッチｐ（図示せず）によって定義される。本発明の変形では、電極ピッチｐは、ｐ＝λ／２によって与えられるブラッグ条件によって定義され、λは、前記変換器構造２１２、２１４の動作音波長である。動作音波音波長λにより、λはλ＝Ｖ／ｆに続く音波長であり、ｆは共振器構造の所定の中心周波数であり、Ｖは利用モードの位相速度であることが理解される。このような変換器構造は、図２ａに示すように、波長あたり２本のフィンガーのインターデジタル変換器（ＩＤＴ）とも呼ばれる。

本発明の変形では、インターデジタル変換器２０８、２１０は、例えば、波長あたり３又は４本のフィンガーの励起構造又は２つの波長あたり５本のフィンガー変換器又は３つの波長あたり７又は８本のフィンガーを使用して、ブラッグ条件から外れて動作することができる。

変換器構造２０８ａ、２０８ｂ及び２１０ａ、２１０ｂは、対称的であり得る、すなわち、それらは、同じ特性を有する同じ数の電極フィンガーを有する。しかしながら、本発明の変形では、それらはまた異なっていてもよく、特にそれらは異なる数の電極フィンガー及び／又は異なるピッチｐを有することができる。

本発明の変形では、インターデジタル変換器構造２０８ａ、２０８ｂ及び２１０ａ、２１０ｂは、横モードを低減するために先細りにすることができる。

その上に又はその中に共振器２０２、２０４が設けられる基板２０６は、図１に示すように、結晶軸線Ｘ、Ｙ、及びＺを有する圧電バルク材料である。例として本明細書に記載される圧電バルク材料２０６は、石英、特にＡＴカット石英であり得る。

本発明の変形によれば、共振器２０２、２０４、したがって変換器構造２０８ａ、２０８ｂ及び２１０ａ、２１０ｂ並びに反射構造２１２、２１４、２１６、２１８が設けられる音波伝搬基板２０６は、複合基板２０６であり得る。複合基板２０６は、ベース基板の上に形成された、特定の厚さの圧電材料の層を含む。例としての圧電層は、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）又はニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）であり得る。

本発明によれば、共振器２０２、２０４は、２つの異なる表面音波伝搬方向を有するように基板２０６上に位置付けされるが、２つの共振器２０２、２０４の交差のような配置のために、共振器は少なくとも部分的に基板２０６上に同じ領域を共有している。

この実施形態では、第１の共振器２０２は、その音波の伝搬方向が、音波伝搬基板２０６の結晶方向Ｘにあるように位置付けされている。図２ａでは、第２の共振器２０４の音波の伝搬方向は、圧電基板２０６の結晶方向Ｚにある。したがって、共振器２０４の音波の伝搬方向は、音波伝搬基板２０６の結晶方向Ｘと比較して、及び第１の共振器デバイス２０２の表面音波伝搬方向と比較して、角度Θ＝９０°だけ回転する。図１ａでは、角度Θは９０°の値を有するが、実施形態の変形では、角度は異なる可能性がある。変形では、角度Θは、例えば±１０°の変動で９０°より小さくすることができ、これにより、ビームステアリングなどの効果を補正することができる。しかし、これらの変形では、２つの伝搬方向に沿って等しい特性を維持するために、結晶Ｘとの対称性が依然として維持される。

この実施形態では、それらの波の伝搬方向に加えて、共振器２０２、２０４は同じ幾何学的構造を有し、これは、それらのそれぞれの変換器構造２０８ａ、２０８ｂ及び２１０ａ、２１０ｂ及び反射構造２１２、２１４、２１６、２１８が同じ設計及び／又は寸法を有することを意味する。実施形態の変形では、それらは、異なる設計、例えば、異なる寸法及び／又は異なる形状を有し得る。例えば、反射構造２１２、２１４、２１６、２１８は異なり得るが、変換器構造２０８ａ、２０８ｂ及び２１０ａ、２１０ｂは同じであるか、又はその逆であり、又は、反射構造２１２、２１４、２１６、２１８と変換器構造２０８ａ、２０８ｂ及び２１０ａ、２１０ｂの両方が異なり得る。

この実施形態では、共振器２０２、２０４は２つの部分に分割され、共振器の各部分は、それぞれ特定の距離ｄ１、ｄ２だけ他の部分から分離されている。

距離ｄ１及びｄ２によって定義される寸法を有する、２つの共振器２０２、２０４の分割部分２０２ａ、２０２ｂ及び２０４ａ、２０４ｂの間に配置される領域２２２は、音響空洞２２２、特に共振音響空洞２２２に対応する。図２ａでは、距離ｄ１及びｄ２は同一であるが、実施形態の変形では、それらは異なる可能性がある。

この実施形態では、共振器２０２の２つの分割部分２０２ａ、２０２ｂは、空洞２２２に関して対称であり、互いに同一であるため、空洞２２２は、実際には、共振器２０２の中央部分に配置される。実施形態の変形では、共振器２０２の２つの分割部分２０２ａ、２０２ｂは、空洞２２２に関して同一及び／又は対称ではない。

さらに、この実施形態では、共振器２０４の２つの分割部分２０４ａ、２０４ｂもまた、空洞２２２に関して対称であり、互いに同一であるため、空洞２２２は、実際には共振器２０４の中央部分に配置される。したがって、図１ａでは、空洞２２２は、両方の共振器２０２、２０４に共通の中央空洞である。

さらに、この実施形態では、両方の共振器２０２、２０４の分割部分２０２ａ、２０２ｂ及び２０４ａ、２０４ｂは、空洞２２２に関して対称であり、同一である。実施形態の変形では、共振器２０２、２０４の分割部分２０２ａ、２０２ｂ及び２０４ａ、２０４ｂは、空洞２２２に関して同一及び／又は対称ではない。

共振器２０２、２０４は、実際には、共振器の変換器構造が２つの部分２０８ａ及び２０８ｂ並びに２１０ａ及び２１０ｂに分割されるような方法で分割される。したがって、共振器２０２、２０４の各分割部分２０２ａ、２０２ｂ、２０４ａ、２０４ｂは、実際には、反射構造及びそれぞれの共振器の変換器構造の分割部分を含む。したがって、共振器２０２の分割部分２０２ａは、反射構造２１２と変換器構造の分割部分２０８ａとを含む。共振器２０２の分割部分２０２ｂは、反射構造２１４及び変換器構造の分割部分２０８ｂを備える。共振器２０４の分割部分２０４ａは、反射構造２１６と変換器構造の分割部分２１０ａとを含む。共振器２０４の分割部分２０４ｂは、反射構造２１８と変換器構造の分割部分２１０ｂとを含む。

実施形態の変形では、共振器は、１つの反射構造と変換器構造との間で分割される。したがって、共振器の２つの分割部分の一方の分割部分は、一方の反射構造を有する変換器構造全体を含み、他方の部分は、他方の反射構造を含む。

図２ｂは、本発明の第２の実施形態による表面音波デバイスを示す。図２ａと同じ参照番号を有する要素は、それらがすでに上で説明されたものに対応するので、再び詳細に説明されない。

第１の実施形態とは異なり、表面音波センサ３００の両方の共振器２０２、２０４は、第１の実施形態の表面音波センサ２００と比較して、圧電基板３０６の音響伝搬方向Ｘに対して角度Ψで位置付けされる。これは、第１の実施形態に関する唯一の違いである。

したがって、共振器２０２の音波の伝搬方向は、音波伝搬基板３０６の結晶方向Ｘと比較して角度Ψだけ回転する。

共振器２０４は、依然として音響伝搬基板２０６上に角度Θ＝９０°で位置付けされている。実施形態の変形では、９０°とは異なる、例えば９０°よりも小さい別の値Θを使用することができる。これにより、ビームステアリングなどの効果を補正できる。

図３ａは、第１の実施形態によるセンサ２００に基づく本発明による第３の実施形態を示す。この実施形態では、２つの共振器は、差動方式で電気的に接続され、差動共振器デバイス３５０を形成する。この構成は、例えば半径方向の力の存在による応力の測定に使用できる。図２ａと同じ参照番号を有する要素は、それらがすでに上で説明されたものに対応するので、再び詳細に説明されない。

この実施形態では、櫛電極２２４ａ、２４２ａ、２２６ｂ及び２４０ｂは、導電線３５６によって電気的に接続され、櫛電極２２４ｂ、２４２ｂ、２２６ａ及び２４０ａは、導電線３５８によって電気的に接続されて、差動配置を形成する。ここで、共振器２０２、２０４は並列に接続され、共振器デバイス３５０は共振で動作する。

本発明の変形では、２つの共振器を直列に接続することができ、共振器デバイスは反共振動作で動作するであろう。

第３の実施形態による共振器デバイス３５０は、両方の共振器によって共有される中央空洞に試験領域を位置付けし、２つの共振器によって同じ場所で測定を実施することを可能にし、図１で説明されている従来技術のデバイスと比較して、測定品質が改善し、パラサイト応力の影響に対する耐性も向上する。

図３ａでは、矢印３５２、３５４として示される２つの共振器伝搬方向は、加えられた半径方向の力Ｆｒの方向にそれぞれ平行及び垂直であり、２つの共振器２０２、２０４に等しく反対の応力をもたらす。ここで、基板２０６内の２つの主ひずみ成分は、外部半径方向応力のために、物体内の２つの主ひずみ成分に整列している。それぞれの共振器２０２及び２０４を通って伝搬する表面音波の伝搬方向は、外部応力のために、基板２０６の２つの主ひずみ成分及び物体の２つの主ひずみ成分の各々とそれぞれ整列させることができる。したがって、応力が加えられると、共振器の１つは張力がかかり、もう１つは圧縮される。その結果、それらの共振周波数ｆ１、ｆ２は反対方向に変化する。２つの共振周波数間の差Δｆの変化を感知することにより、差ΔｆがトルクＭに直線的に比例するので、加えられたトルクＭを見つけることができる。

差周波数Δｆの変化を感知することにより、多くのコモンモード干渉要因を抑制し、温度による変動を低減することができる。これは、差動感知配置で相殺される必要がある。

図３ｂは、本発明による第４の実施形態を示し、第２の実施形態によるＳＡＷセンサ３００は、接線力による応力を測定するように構成される。この実施形態では、２つの共振器２０２及び２０４は、差動方式で電気的に接続され、差動共振器デバイス３７０を形成する。この構成は、例えば接線力の存在による応力の測定に使用できる。図２ａ及び２ｂと同じ参照番号を有する要素は、それらがすでに上で説明されたものに対応するので、再び詳細に説明されない。

この実施形態では、櫛電極２２４ａ、２４２ａ、２２６ｂ及び２４０ｂは、導電線３７６によって電気的に接続され、櫛電極２２４ｂ、２４２ｂ、２２６ａ及び２４０ａは、導電線３７８によって電気的に接続されて、差動配置を形成する。ここで、共振器２０２、２０４は並列に接続され、共振器デバイス３７０は共振で動作する。

本発明の変形では、２つの共振器を直列に接続することができ、共振器デバイスは反共振動作で動作するであろう。

第４の実施形態による共振器デバイス３７０は、両方の共振器によって共有される中央空洞内に試験領域を位置付けし、２つの共振器によって同じ場所で測定を実施することを可能にし、図１で説明した従来技術のデバイスと比較して、測定品質が改善し、パラサイト応力の影響に対する耐性も向上する。

図３ｂでは、２つのセンサ伝搬方向が矢印３７２及び３７４として図３ｂに示されている。接線モードでは、応力は半径方向に直交する。接線力が物体の縁に作用し、その中央部分がブロックされていることを考慮する必要がある。したがって、固定部分の反応により、トルクの場合と同様にすべてが起こる。結果として生じる力を２つの共振器に投影すると、１つの共振器に対して１つの圧縮効果が得られ、もう１つの共振器に対して１つの伸長効果が得られ、したがって、差動モードが得られる。

ＳＡＷデバイス３７０の共振器２０２、２０４は、表面音波が圧電基板２０６の結晶Ｘ軸線に対して±４５°の角度Ψで伝搬するように、圧電基板２０６上に配置される。この角度で、力感度の温度変動に対する基板２０６の３次弾性定数の温度変動の寄与は、線形温度膨張係数の変動、非ゼロの３次弾性定数、１次弾性定数によって引き起こされる寄与の温度変動、及び基板密度の温度変動の合計と実質的に等しく、反対である。したがって、共振器デバイス３７０は、温度による接線力感度変動の低減を達成する。

したがって、本発明による共振器デバイスは、差動モードの差動センサとして動作し、半径方向の力（図３ａを参照）及び接線力（図３ｂを参照）の２つの考慮される機械的効果を分離する。

図３ｃは、図２ｂに示されるように、本発明の第２の実施形態による表面音波デバイスの電気アドミタンスシミュレーションを示す。このシミュレーションでは、（ＹＸｌｔ）／３９ｏ／±４５°カットの石英基板を使用した。両方の共振器の開口は３００μｍ、空洞の長さは３６１μｍ、第１の共振器のインターデジタル変換器構造のピッチは３．７４μｍ、ミラーでは３．７４３μｍ、第２の共振器の場合、これらの値は、それぞれ３．７３５μｍと３．７３８μｍである。共振器スペクトルシグネチャのスプリアス共振を低減するために、変換器構造と関連するミラーの間に小さなギャップ（３００ｎｍ及び５００ｎｍ）が導入された。金属の厚さ（ＡｌＣｕ）は２４５ｎｍである。すべての格子はブラッグ条件で動作する。ミラーは３００のストリップ、インピーダンス整合のために１２０（２×６０）と１４０（２×７０）のフィンガー対の共振器で構成され、共振器はビームステアリング（４°）を補償するために傾斜している。表面音波デバイスの２つの共振器は、互いに９０°の角度で位置付けされているため、クロスタイプの構成になっている。さらに、２つの共振器は、石英基板の伝搬方向Ｘに対して±４５°の角度で位置付けされている。共振器は同じように２つの部分に分割され、両方の部分は互いに対称であり、両方の共振器によって共有される中央の音響空洞は、図２ａ及び２ｂで説明されているように見ることができる。

電気アドミタンスグラフは、Ｘ軸線の周波数（ＭＨｚ）の関数として、コンダクタンス（Ｓ）とサセプタンス（Ｓ）をそれぞれ右と左のＹ軸線にプロットする。２つの共振器が存在するため、アドミタンスの実数部（コンダクタンスＧ）とアドミタンスの虚数部（サセプタンスＢ）の両方について、電気アドミタンスグラフにそれぞれ４３４ＭＨｚより少し上と４３４．３ＭＨＺより少し上に２つの共振ピークが表示される。２つの共振ピークは、４３４ＭＨｚの中心ＩＳＭ帯域内で５０Ωの整合に近づくようにバランスがとられている。

図３ａに示される本発明の第３の実施形態のように、半径方向の力がデバイスに加えられると、加えられた半径方向の力Ｆｒは、２つの共振器２０２、２０４に対して等しく反対の応力をもたらす。ここで、基板２０６内の２つの主ひずみ成分は、加えられた応力のために、物体内の２つの主ひずみ成分に整列される。それぞれの共振器２０２及び２０４を通って伝搬する表面音波の伝搬方向は、それぞれ、基板２０６の２つの主ひずみ成分及び応力による物体の２つの主ひずみ成分の各々と整列している。したがって、半径方向の応力が加えられると、共振器の１つは張力がかかり、もう１つは圧縮される。その結果、それらの共振周波数ｆ１、ｆ２は、図１ｂのケースａ）とｂ）の矢印に示すように、反対方向に変化する。次に、２つの共振ピーク間のΔｆの変化は、加えられた力Ｆに比例する。

従来技術とは反対に、共振器２０２及び２０４は、共通の空洞２２２を有し、空洞は、両方の共振器２０２、２０４について測定が行われる場所に対応する。したがって、両方の共振器は同じ場所で測定し、図１ａに示すように、従来技術のデバイスで得られた値と比較して、加えられた力のより正確な値が得られる。

図４ａは、本発明の第５の実施形態による感知デバイスを示す。

図４ａでは、感知デバイス４００は、それぞれ本発明の第３及び第４の実施形態による２つの差動センサ３５０及び３７０を備える。

図４ａの実施形態では、差動センサ３５０及び３７０は、それぞれ、石英ダイス４０２、４０４上に配置されている。実施形態の変形では、同じ石英ダイスは、差動センサ３５０及び３７０の両方を含むことができる。それらについては再度詳細に説明しないが、上記の説明を参照されたい。

両方の石英ダイス４０２、４０４は、例えば、物体４０６に対する接線力及び半径方向の力によって生成される応力を測定するために、物体４０６上に位置付けされる。図４ａでは、物体はホイールである。石英ダイス４０２及び４０４は、同じ半径方向線４０８上に位置付けされ、石英ダイス４０４は、石英ダイス４０２よりも物体４０６の中心に近い。物体４０６上の石英ダイスの位置はまた、石英ダイス４０２が物体４０６の中心に近いものになるように交換することができる。

石英ダイス４０２、４０４は、その位置に鋼板を含む物体４０６に、シアノアクリレート接着剤（Ｍ－Ｂｏｎｄ２００）で接着されるが、他の任意の接着剤又は固体付着技術を使用することができる。

共振器２０２、２０４は、第３及び第４の実施形態に記載されるように２つの部分に分割され、その結果、差動センサ３５０及び３７０はそれぞれ、各センサ３５０、３７０の２つの共振器２０２、２０４によって共有される中央空洞１２２を備える。

この実施形態では、差動センサ３７０は、接線力による物体４０６上の応力を測定するように構成され、一方、他方の差動センサ３５０は、上で説明したように、半径方向の力による物体４０６上の応力を測定するように構成される。

両方の差動センサ３５０、３７０は、測定値を送信するためにアンテナ４１０に接続されている。実施形態の変形では、各差動センサは、それ自体のアンテナを有することができる。

本発明によれば、物体４０６に加えられ、センサ３５０、３７０によって感知される力から生じる応力は、各センサ３５０、３７０の中央空洞２２２の同じ場所で測定され、測定品質が改善し、パラサイト応力の影響に対する耐性も向上する。

変形では、感知デバイス４００は、本発明による２つ以上の差動センサを含むことができる。

本発明の別の変形では、感知デバイス４００は、物体が受ける半径方向の力及び接線力によって生じる応力を同時に測定するために、ホイールだけでなく、他の任意の物体に適用することができる。応力以外の他の物理的パラメータもまた、感知デバイス４００を用いて測定することができる。例えば、ねじり効果やトルクを測定したり、応力に関係のないその他の物理的パラメータを測定したりすることもできる。

本発明の別の変形では、感知デバイス４００は、同じ場所で物体が受ける半径方向の力及び接線力によって生じる応力を測定することができる。感知デバイスの４つの共振器は、同じ共振空洞を共有する。

図４ｂは、本発明の第５の実施形態による感知デバイスの電気アドミタンスシミュレーションを示す。図４ａに示されるような感知デバイス４００は、２つの差動センサ３５０、３７０を含み、それぞれが２つの共振器２０２、２０４を備える。差動センサ３５０は、図３ａに記載されている第３の実施形態により、差動センサ３７０は、図３ｂに記載されている第４の実施形態による。

電気アドミタンスグラフは、Ｘ軸線の周波数（ＭＨｚ）の関数として、コンダクタンス（Ｓｉｅｍｅｎｓ－Ｓ）とサセプタンス（Ｓ）をそれぞれ右と左のＹ軸線にプロットする。それぞれが２つの共振器を含む２つの差動センサが存在するため、アドミタンスの実数部（コンダクタンスＧ）とアドミタンスの虚数部（サセプタンスＢ）の両方について、４３４ＭＨｚのわずかに上下の４つの共振ピークが電気アドミタンスグラフに表示される。各共振器の共振ピークは、４３４ＭＨｚの中心ＩＳＭ帯域内で５０Ωの整合に近づくようにバランスがとられている。

図５ａ～５ｄ及び図６ａ、６ｂ及び図７ａ～７ｅは、本発明による共振器デバイスの複数の変形を示す。

基本構造は、第１の実施形態の１つに対応し、それに関する違いのみを説明する。したがって、図２ａの第１の実施形態に共通する特徴は、再び詳細に説明されないが、上記のそれらの説明が参照される。さらに、変形は、第１の実施形態の構造に基づいて示されるが、それらは、第２、第３、又は第４の実施形態の構造にも適用することができる。

図５ａは、図２ａの第１の実施形態の変形を示し、共振器５０２、５０４の反射構造５１２、５１４、５１６、及び５１８は、互いに接続され、及び／又は短縮された金属ストリップ５２０を含む。これにより、ブラッグ条件での反射構造の反射係数が向上する。ブラッグ条件では、電気的及び機械的負荷による反射波は同相であるため、反射構造５１２、５１４、５１６及び５１８の改善された反射係数、又はブラッグ条件では、対応する変換器構造２０８ａ、２０８ｂ及び２１０ａ、２１０ｂにより、反射波のより良い検出がもたらされる。

この変形で説明されるような共振器デバイス５００は、指向性効果によるパラサイトを管理することを可能にする。

図５ｂは、共振器６０２、６０４の分割部分が空洞６２２に関して同一又は対称ではない、第１の実施形態の変形を示す。図５ｂでは、分割は、共振器６０２、６０４の変換器構造２０８、２１０と、反射構造２１２、２１６の１つとの間でそれぞれ発生する。共振器６０２の分割部分６０２ａは、反射構造２１２のみを含む。共振器６０２の分割部分６０２ｂは、変換器構造２０８全体及び反射構造２１４を備える。それに応じて、共振器６０４の分割部分６０４ａは、反射構造２１６のみを含む。共振器６０４の分割部分６０４ｂは、変換器構造２１０全体及び反射構造２１８を備える。空洞６２２は、２つの共振器構造６０２、６０４の中心に完全にはないが、それでも両方の共振器６０２、６０４によって共有されている。

この変形で説明されるような共振器デバイス６００は、指向性効果によるパラサイトを管理することを可能にする。

図５ｃは、したがって、第１の実施形態の図６ｂのさらなる変形を示し、共振器７０２、７０４の変換器構造７０８、７１０は、電極手段７２８として分割フィンガーを含む。分割フィンガー７２８は、同じ櫛電極７２４に属する２つの直接隣り合う電極フィンガー７３２、７３４をそれぞれ含む。したがって、変換器構造７０８、７１０は、ブラッグ条件では動作しない。

さらに、共振器７０２、７０４の分割部分もまた異なり、空洞７２２に関して対称ではない。なぜなら、反射構造７１２、７１４及び７１６、７１８は、それぞれ、共振器７０２、７０４内で同一ではないからである。共振器７０２の場合、反射構造７１４は、反射構造７１２（共振器７０４についても同じこと）として、より多くの金属ストリップ１２０を含む。金属ストリップ１２０はまた、互いに接続され、及び／又は短縮される。変形では、それらを相互に接続しないこともできる。

ここで、第１の実施形態の第２の変形と同様に、共振器の分割部分は反射構造のみを含み、共振器の他の分割部分は完全な変換器構造及び変換器構造に隣り合う他の反射構造を含む。この場合も、空洞７２２は、共振器７０２、７０４内の中心ではないが、それでも２つの共振器７０２、７０４によって共有されている。

この変形で説明されるような共振器デバイス７００は、指向性効果によるパラサイトを管理することを可能にする。

図５ｄは、図５ｃのさらなる変形を示しており、共振器７０２、８０４の変換器構造７０８、８１０が異なっている。共振器７０２は、図５ｃの共振器に対応し、変換器構造７０８は、電極手段として分割フィンガー７２８を含み、したがって、ブラッグ条件では機能しない。反対に、共振器８０４は図１ａと同じであり、変換器構造８０４はブラッグ条件で機能し、波長あたり２本のフィンガーのインターデジタル変換器（ＩＤＴ）である。この場合も、図１ａのように、共振器８０４の分割部分８０４ａ及び８０４ｂは、それぞれ、反射構造７１６、８１８及び変換器構造８１０ａ、８１０ｂの一部をそれぞれ含む。一方、共振器７０２の場合、１つの分割部分７０２ａは、反射構造７１２及び変換器構造７０８全体を含み、他の分割部分７０２ｂは、反射構造７１４のみを含む。

反射構造７１２、７１４及び７１６、８１８の金属ストリップ１２０もまた、互いに接続され、及び／又は短縮されている。変形では、それらを相互に接続しないこともできる。

この変形で説明されるような共振器デバイス８００は、指向性効果によるパラサイトを管理することを可能にする。

図６ａは、差動センサ９００の空洞９２２が金属化されている第１の実施形態の変形を示す。図１ａに示すように、空洞９２２は中央空洞である。空洞９２２の金属化は、図６ａに示されるように表面全体で行うことができるが、空洞９２２の表面の一部でのみ行うこともできる。したがって、空洞９２２の表面は、完全に金属化又は部分的に金属化することができる。

この場合も、反射構造２１２、２１４及び２１６、２１８の金属ストリップ１２０もまた、互いに接続され、及び／又は短縮されている。変形では、それらを相互に接続しないこともできる。

この変形で説明されるような共振器デバイス９００は、構造の可能なモードをフィルタリング又は選択することを可能にし、或いは結合モード構成で動作することさえ可能にする。

図６ｂは、差動センサ１０００の空洞１０２２が１つ又は複数の格子１０２４、１０２６を含む第１の実施形態の変形を示す。格子１０２４、１０２６は、空洞１０２２の表面の上部に堆積された金属格子であり得るか、又はそれはまた、エッチングされた格子であり得る。単一の格子が存在する場合、それは一方向格子であり得る。複数の格子が存在する場合、図６ｂに示されるように、格子１０２４、１０２６は、空洞１０２２の表面内に重ね合わせることができる。変形では、格子１０２４、１０２６は、空洞１０２２の全表面内に、又は空洞１０２２の表面内に部分的にのみ配置することができる。

この場合も、反射構造２１２、２１４及び２１６、２１８の金属ストリップ１２０もまた、互いに接続され、及び／又は短縮されている。変形では、それらを相互に接続しないこともできる。

この変形で説明されるような表面音波デバイス１０００は、構造のモードをフィルタリング又は選択することを可能にし、或いは結合モード構成で動作することさえ可能にする。

図７ａは、本発明の第１の実施形態の第７の変形による表面音波差動センサを示す。

この変形では、共振器１１０２、１１０４の反射構造は、それぞれが多かれ少なかれ金属ストリップ１１２２を含む複数の反射器を含む。この変形では、共振器１１０２、１１０４はＳＡＷタグデバイスである。ＳＡＷタグデバイスはセンサであり、リモートで質問することができ、物理量の無線測定を実現する。この物理量が何であれ、絶対物理量の測定を保証するため、又はセンサに影響を与える相関する外部摂動を抑制するために、差分測定を実施することを勧める。

２つのＳＡＷタグは、最初の２つのエコーのみを使用して応力値を決定する方法で使用され、他のエコーは識別マーク及び／又は他の物理的効果マーカー（温度など）として使用できる。

ＳＡＷタグデバイス１１０２は、変換器構造１１０８、特に１つの変換器構造のみと、図７ａに示すように、変換器構造１１０８の片側の伝搬方向Ｘに様々な遅延で位置付けされた反射器のセット１１１４、１１１６、及び１１１８を備える。これらの反射器１１１６、１１１８及び１１２０は、通常、１つ又は複数の金属ストリップ１１２２、例えば、アルミニウムストリップを含む。ＳＡＷタグデバイス１１０２、１１０４はまた、変換器構造１１０８、１１１０に接続されたアンテナ（図示せず）を備える。

ＳＡＷタグデバイス１１０４は、ＳＡＷタグデバイス１１０２と同じであるが、その反射器のセット１１１６、１１１８及び１１２０は、図７ａに示されるように、伝搬の方向Ｙに変換器構造１１１０の片側に様々な遅延で位置付けされている。

ＳＡＷタグ１１０２、１１０４は、実際には、インターデジタル構造１１０８、１１１０と第１の反射器１１１６との間で、２つの部分１１０２ａ及び１１０２ｂ、１１０４ａ及びｂに分割され、その結果、分割されたＳＡＷタグ１１０２ａ、１１０４ａの一部は、反射器のセット１１１６、１１１８及び１１２０又は遅延線を含み、ＳＡＷタグ１１０２、１１０４の他の部分１１０２ｂ、１１０４ｂは、インターデジタル変換器構造１１０８、１１１０のみを含む。

インターデジタル変換器構造１１０８、１１１０はブラッグ条件で動作しているが、この条件から外れて動作する可能性があり、反射器１１１４、１１１６、及び１１１８は開回路モードにある。反射器１１１４、１１１６、１１１８と変換器構造１１０８、１１１０との間の距離Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３及びＬ２１、Ｌ２２とＬ２３は、対応するエコーが測定範囲全体で重ならないように選択される。両方の共振器１１０２、１１０４の分割部分１１０２ａ及び１１０２ｂ並びに分割部分１１０４ａ及び１１０４ｂは同じではなく、互いに対称ではないので、空洞１１２２は、２つの共振器１１０２、１１０４の間の中央に配置されていないが、両方の共振器１１０２、１１０４によって共有されている。

図７ｂに示される変形では、分割部分１１０２ｂ及び１１０４ｂは、それぞれ、反射構造１１１８及びインターデジタル構造１１０８、１１１０を備える。インターデジタル変換器構造１１０８、１１１０はブラッグ条件で動作しているが、この条件から外れて動作し得、これらはここで反射構造１１１８に関連付けられて、すべてのエネルギーを反射して障害物に向けて発射し、波が部分的に反射するミラーは短く、両方の遅延線は同じである。反射器１１１４、１１１６、１１１８と変換器１１０８及び１１１０との間の距離Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３及びＬ２１、Ｌ２２とＬ２３は、対応するエコーが測定範囲全体で重ならないように選択される。

図７ｃの変形では、表面音波デバイス１３００は、図７ｂのデバイス１２００の変形であり、共振器１２０４の分割部分１２０４ａは、１つの反射器１１４のみを含み、共振器１２０２の分割部分１２０２ａは、デバイス１２００の分割部分１１０２ａよりもより多くの反射器を含む。この変形では、両方の共振器１２０２及び１２０４は、両方ともＳＡＷタグデバイスであるが、異なる。共振器１２０４又はＳＡＷタグ１２０４は、ＳＡＷタグ１２０４よりもはるかに多くの反射器を含む。

この場合も、両方の共振器１２０２、１２０４の分割部分１２０２ａ及びｂ、並びに分割部分１２０４ａ及びｂは、同じではなく、互いに対称ではないため、空洞１２２２は、２つの共振器１２０２、１２０４の間の中央に配置されていないが、両方の共振器１２０２、１２０４によって共有されている。

反射器１１１８、１１１６、１１１４及び１１２０の金属ストリップ１１２０もまた、互いに接続され、及び／又は短縮されている。変形では、それらを相互に接続しないこともできる。

この変形で説明される共振器デバイス１５００は、最長のＳＡＷタグ１２０２の第１の変換器－反射器ギャップ内に配置される空洞１４２２での応力を測定する。空洞１４２２は、ギャップＬ１１及びＬ２１によって定義される。別の変形では、１つのＳＡＷタグが、他のＳＡＷタグ又は共振器と複数の空洞を共有することができる。これにより、応力の分布を測定することを可能にする。

図７ｄは、図７ｃの共振器デバイス１３００の変形であり、空洞１２２２が金属化されている。空洞１２２２の金属化は、図７ｄに示されるように表面全体で行うことができるが、空洞１２２２の表面の一部でのみ行うこともできる。したがって、空洞１２２２の表面は、完全に金属化することも、部分的に金属化することもできる。変形では、空洞１２２２はまた、金属格子又は互いに重ね合わされた複数の金属格子を含むことができる。別の変形では、空洞表面は、活性層によって部分的又は完全に覆われ得る。例えば、活性層は磁場に敏感である可能性がある。したがって、磁歪によって、フィルムは、本発明に従って検出することができる応力を受ける可能性がある。活性層は、パラジウムや水素などのガスにさらされるとその特性が変化する層でもあり得る。

この変形で説明されるような共振器デバイス１４００は、センサ感度を高めることを可能にするか、又はより一般的には、センサ動作を最適化することを可能にする。

図７ｅは、図７ｃの共振器デバイス１３００の変形であり、共振器１２０２の分割は、遅延線又は共振器１１１４、１１１６、及び１１１８の間で行われるため、共振器１２０２の分割部分１２０２ｂは、ここで、変換器構造１１０８を備えた変換器構造１１０８の一方の側にいくつかの反射器１１１４、１１１６、及び１１１８を含み、変換器構造１１０８の他方の側に反射構造１１１８を含む。共振器１２０４は、図７ｃと同じである。

この変形で説明される共振器デバイス１５００は、共振器の遅延線上の、最長のＳＡＷ－タグ１２０２の距離Ｌ１１とＬ２１によって定義される第１の変換器－反射器ギャップの間以外のどこかに配置される空洞１４２２で応力を測定する。

本発明のいくつかの実施形態が説明されてきた。それにもかかわらず、以下の特許請求の範囲を逸脱することなく、様々な修正及び強化を行うことができることが理解される。

Claims (17)

1. 応力を測定するための共振器デバイス（２００、３００、３５０、３７０、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００、１３００、１４００、１５００）であって、少なくとも２つの共振器（２０２、２０４、５０２、５０４、６０２、６０４、７０２、７０４、８０４、１１０２、１１０４、１２０２、１２０４、１３０２、１４０２）を備え、各共振器（２０２、２０４、５０２、５０４、６０２、６０４、７０２、７０４、８０４、１１０２、１１０４、１２０２、１２０４、１３０２、１４０２）は、圧電基板（２０６、３０６、４０６）上又は内の２つの反射構造（２１２、２１４、２１６、２１８、５１２、５１４、５１６、５１８、７１２、７１４、７１６、７１８、８１８、１１０８、１１１２、１１１４、１１１６、１１１８、１２１２、１２１４、１２１６、１２１８）の間に配置されたインターデジタル変換器構造（２０８、２１０、７０８、７１０、８１０、１１０８、１１１０）を備える、共振器デバイスにおいて、
   前記少なくとも２つの共振器（２０２、２０４、５０２、５０４、６０２、６０４、７０２、７０４、８０４、１１０２、１１０４、１２０２、１２０４、１３０２、１４０２）は、２つの異なる波の伝搬方向を有するように配置及び位置付けされ、
   各共振器（２０２、２０４、５０２、５０４、６０２、６０４、７０２、７０４、８０４、１１０２、１１０４、１２０２、１２０４、１３０２、１４０２）は、空洞（２２２、６２２、７２２、８２２、９２２、１０２２、１１２２、１２２２、１４２２）を形成する前記少なくとも２つの共振器（２０２、２０４、５０２、５０４、６０２、６０４、７０２、７０４、８０４、１１０２、１１０４、１２０２、１２０４、１３０２、１４０２）の２つの部分の間の領域を有する前記少なくとも２つの部分を備え、
   前記空洞（２２２、６２２、７２２、８２２、９２２、１０２２、１１２２、１２２２、１４２２）は、前記少なくとも２つの共振器（２０２、２０４、５０２、５０４、６０２、６０４、７０２、７０４、８０４、１１０２、１１０４、１２０２、１２０４、１３０２、１４０２）によって共有されることを特徴とする、共振器デバイス（２００、３００、３５０、３７０、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００、１３００、１４００、１５００）。
2. 前記少なくとも２つの共振器（２０２、２０４、５０２、５０４、８０４）の前記少なくとも２つの部分のそれぞれは、少なくとも１つの反射構造（２１２、２１４、２１６、２１８、５１２、５１４、５１６、５１８、８１８）と、対応する共振器（２０２、２０４、５０２、５０４、８０４）の前記インターデジタル変換器構造（２０８、２１０、８１０）の一部とを備える、請求項１に記載の共振器デバイス（２００、３００、３５０、３７０、５００、８００、９００、１０００）。
3. 前記共振器（２０２、２０４、５０２、５０４、６０２、６０４、７０２、７０４、８０４、１１０２、１１０４、１２０２、１２０４、１３０２、１４０２）の前記インターデジタル変換器構造（２０８、２１０、７０８、７１０、８１０、１１０８、１１１０）は、インターデジタル櫛電極（２２６、２２４、２４０、２４２、７２４、７３０）を備え、前記少なくとも２つの共振器（２０２、２０４、５０２、５０４、６０２、６０４、７０２、７０４、８０４、１１０２、１１０４、１２０２、１２０４、１３０２、１４０２）の少なくとも１つの変換器構造（２０８、２１０、７０８、７１０、８１０、１１０８、１１１０）について、前記インターデジタル櫛電極（２２６、２２４、２４０、２４２、７２４、７３０）は、ｐ＝λ／２によって与えられるブラッグ条件によって定義され、λは、前記変換器構造（２０８、２１０、７０８、７１０、８１０、１１０８、１１１０）の動作音波長であり、ｐは、前記変換器構造（２０８、２１０、７０８、７１０、８１０、１１０８、１１１０）の電極ピッチである、請求項１又は２に記載の共振器デバイス（２００、３００、３５０、３７０、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００、１３００、１４００、１５００）。
4. 前記２つの異なる波の伝搬方向は互いに角度Θを形成し、Θは±９０°以下である、請求項１～３のいずれか一項に記載の共振器デバイス（２００、３００、３５０、３７０、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００、１３００、１４００、１５００）。
5. 一方の共振器（２０２、２０４、５０２、５０４、６０２、６０４、７０２、７０４、８０４、１１０２、１１０４、１２０２、１２０４、１３０２、１４０２）の前記インターデジタル変換器構造（２０８、２１０、７０８、７１０、８１０、１１０８、１１１０）の前記電極（２２６、２２４、２４０、２４２、７２４、７３０）は、他方の共振器（２０２、２０４、５０２、５０４、６０２、６０４、７０２、７０４、８０４、１１０２、１１０４、１２０２、１２０４、１３０２、１４０２）の前記変換器構造（２０８、２１０、７０８、７１０、８１０、１１０８、１１１０）の前記電極（２２６、２２４、２４０、２４２、７２４、７３０）と異なる方法で電気的に接続されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の共振器デバイス（２００、３００、３５０、３７０、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００、１３００、１４００、１５００）。
6. 前記共振器（２０２、２０４、５０２、５０４、６０２、６０４、７０２、７０４、８０４、１１０２、１１０４、１２０２、１２０４、１３０２、１４０２）の少なくとも１つは、その波の伝搬方向が前記圧電基板（２０６、３０６、４０６）の結晶軸線の１つに平行になるように配置及び位置付けされている、請求項１～５のいずれか一項に記載の共振器デバイス（２００、３００、３５０、３７０、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００、１３００、１４００、１５００）。
7. 前記共振器（２０２、２０４、５０２、５０４、６０２、６０４、７０２、７０４、８０４、１１０２、１１０４、１２０２、１２０４、１３０２、１４０２）の少なくとも１つは、その波の伝搬方向が前記圧電基板（２０６、３０６、４０６）の結晶軸線の１つに対して角度Ψ、特に±４５°に等しい角度Ψをなすように、配置及び位置付けされている、請求項１～５のいずれか一項に記載の共振器デバイス（２００、３００、３５０、３７０、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００、１３００、１４００、１５００）。
8. 前記空洞（９２２、１０２２）の表面の少なくとも一部は金属化されている、請求項１～７のいずれか一項に記載の共振器デバイス（２００、３００、３５０、３７０、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００、１３００、１４００、１５００）。
9. 前記空洞（１０２２）の金属化は、少なくとも１つ又は複数の格子（１０２２、１０２４）を備える、請求項８に記載の共振器デバイス（２００、３００、３５０、３７０、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００、１３００、１４００、１５００）。
10. 前記共振器（５０２、５０４、７０２、７０４、８０４、１２０２、１２０４、１３０２、１４０２）の前記反射構造（５１２、５１４、５１６、５１８、７１２、７１４、７１６、７１８、８１８、１１０８、１１１２、１１１４、１１１６、１１１８）のそれぞれは、１つ又は複数の金属ストリップ（２２０、５２０、１１２０）を備え、前記金属ストリップ（２２０、５２０、１１２０）は、互いに接続されているか、又は接地されている、請求項１～９のいずれか一項に記載の共振器デバイス（２００、３００、３５０、３７０、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００、１３００、１４００、１５００）。
11. 前記共振器（２０２、２０４、５０２、５０４、６０２、６０４、７０２、７０４、８０４、１１０２、１１０４、１２０２、１２０４、１３０２、１４０２）は、表面音波共振器（ＳＡＷ）、バルク音波共振器（ＢＡＷ）、ラブ波又はラム波又は剪断板モード音響共振器である、請求項１～１０のいずれか一項に記載の共振器デバイス（２００、３００、３５０、３７０、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００、１３００、１４００、１５００）。
12. 請求項１～１１のいずれか一項に記載の少なくとも１つの共振器デバイス（３５０、３７０）を備える、差動感知デバイス（４００）。
13. 前記共振器のうちの１つの前記伝搬方向は、半径方向の力を感知するために、半径方向（４０８）に平行又は垂直である、請求項１２に記載の差動感知デバイス（４００）。
14. 前記共振器のうちの１つの前記伝搬方向は、接線力を感知するために、半径方向（４０８）に対してある角度、特に４５°である、請求項１２に記載の差動感知デバイス（４００）。
15. 請求項１３に従って配置された１つの共振器デバイス（３５０）及び請求項１４に従って配置された１つの共振器デバイス（３７０）を備える、差動感知デバイス（４００）。
16. 前記少なくとも１つの共振器デバイス（３５０、３７０）に接続されたアンテナ（４１０）をさらに備える、請求項１２～１５のいずれか一項に記載の差動感知デバイス（４００）。
17. 少なくとも２つの差動共振器デバイス（３５０、３７０）が同じ圧電基板（４０６）上に設けられている、請求項１５又は請求項１６に記載の差動感知デバイス（４００）。

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