JP2967647B2 - 振動観察方法とその回路 - Google Patents
振動観察方法とその回路Info
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- JP2967647B2 JP2967647B2 JP4133100A JP13310092A JP2967647B2 JP 2967647 B2 JP2967647 B2 JP 2967647B2 JP 4133100 A JP4133100 A JP 4133100A JP 13310092 A JP13310092 A JP 13310092A JP 2967647 B2 JP2967647 B2 JP 2967647B2
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Micromachines (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、構造体、特に微小構造
体の振動を観察する方法とその回路に関する。
体の振動を観察する方法とその回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、物体の振動を観察する方法とし
ては振動体に加速度センサやピエゾ抵抗素子などのセン
サを装着し、外部から加振しながらセンサからの信号を
読みとることで物体の振動を検出している。しかし、近
年注目されている微小可動機械の振動の観察において
は、観察対象が微細なため、振動体にセンサなどを装着
できない。そのため、１９９０年の”Ｓｅｎｓｏｒｓ
ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ”の８６６頁から８７１頁
に記載されたダブルュ・エイチ・コー（Ｗ．Ｈ．Ｋｏ）
等による論文”Ｒｅｓｉｄｕａｌ Ｓｔｒｅｓｓ ａｎ
ｄ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏ
ｆ Ｂｏｒｏｎ−ｄｏｐｅｄ ｐ+ −Ｓｉｌｉｃｏｎ
Ｆｉｌｍｓ”で紹介されたように振動体を静電気力で振
動させながらレーザーを照射し、反射光を検出すること
で物体の振動を検出していた。この方法は物体の振動を
高精度に、かつ非接触で検出することができるという特
徴を持っており、微小構造体のヤング率の導出に応用し
ていた。
ては振動体に加速度センサやピエゾ抵抗素子などのセン
サを装着し、外部から加振しながらセンサからの信号を
読みとることで物体の振動を検出している。しかし、近
年注目されている微小可動機械の振動の観察において
は、観察対象が微細なため、振動体にセンサなどを装着
できない。そのため、１９９０年の”Ｓｅｎｓｏｒｓ
ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ”の８６６頁から８７１頁
に記載されたダブルュ・エイチ・コー（Ｗ．Ｈ．Ｋｏ）
等による論文”Ｒｅｓｉｄｕａｌ Ｓｔｒｅｓｓ ａｎ
ｄ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏ
ｆ Ｂｏｒｏｎ−ｄｏｐｅｄ ｐ+ −Ｓｉｌｉｃｏｎ
Ｆｉｌｍｓ”で紹介されたように振動体を静電気力で振
動させながらレーザーを照射し、反射光を検出すること
で物体の振動を検出していた。この方法は物体の振動を
高精度に、かつ非接触で検出することができるという特
徴を持っており、微小構造体のヤング率の導出に応用し
ていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】以上のようなレーザー
光を用いた方法は高精度な観察が可能であるが装置全体
が大がかりなものになり、また、レーザー光を用いるた
めに取扱に注意を要するという欠点があった。さらに、
この方法はレーザー光を細く絞って試料に照射するた
め、微細な物体の振動を観察する場合、光軸合わせや照
射位置合わせなど取扱いがきわめてやっかいであるとい
う欠点があった。
光を用いた方法は高精度な観察が可能であるが装置全体
が大がかりなものになり、また、レーザー光を用いるた
めに取扱に注意を要するという欠点があった。さらに、
この方法はレーザー光を細く絞って試料に照射するた
め、微細な物体の振動を観察する場合、光軸合わせや照
射位置合わせなど取扱いがきわめてやっかいであるとい
う欠点があった。
【０００４】本発明の目的は、この様な問題を解決し、
簡単な操作で微小構造体に静電気力を印加しながら振動
の観察を行なう方法、及び回路を提供することにある。
簡単な操作で微小構造体に静電気力を印加しながら振動
の観察を行なう方法、及び回路を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、微小構造体の
振動の検出に於て、微小構造体を静電気力で駆動しなが
ら電気信号だけで振動を検出することを特徴としてい
る。
振動の検出に於て、微小構造体を静電気力で駆動しなが
ら電気信号だけで振動を検出することを特徴としてい
る。
【０００６】また、その検出回路構成として、ＬＣ並列
共振回路、ＡＭ復調回路を使うことを特徴としている。
共振回路、ＡＭ復調回路を使うことを特徴としている。
【０００７】本発明方法によれば、電気信号だけで振動
を検出することができるため、光軸合わせなどの手間を
取らず、容易にかつ安全に振動の解析を行なうことがで
きる。また、装置が簡単なために複数の試料の観察を同
時に行なうことができる。このことによって、本発明方
法を用いることで、量産された加速度センサなどの評価
を容易に行なうことが可能となる。
を検出することができるため、光軸合わせなどの手間を
取らず、容易にかつ安全に振動の解析を行なうことがで
きる。また、装置が簡単なために複数の試料の観察を同
時に行なうことができる。このことによって、本発明方
法を用いることで、量産された加速度センサなどの評価
を容易に行なうことが可能となる。
【０００８】
【実施例】図１は本発明の一実施例を示す回路図であ
り、ＩＣパッケージ１１内部に観察対象の微小構造体１
２がある。この微小構造体に二種類の交流電圧１５、１
６を印加し、これをＬ１８とＣf １７で構成されるＬＣ
並列回路で受け、ＡＭ復調回路１３を通して振動に応じ
た信号Ｖo u t を出力している。図２〜図４は図１の動
作を説明するための回路図である。本発明方法の原理に
ついて図２を用いて説明する。この回路ではａ点に現れ
る出力電圧Ｖａは
り、ＩＣパッケージ１１内部に観察対象の微小構造体１
２がある。この微小構造体に二種類の交流電圧１５、１
６を印加し、これをＬ１８とＣf １７で構成されるＬＣ
並列回路で受け、ＡＭ復調回路１３を通して振動に応じ
た信号Ｖo u t を出力している。図２〜図４は図１の動
作を説明するための回路図である。本発明方法の原理に
ついて図２を用いて説明する。この回路ではａ点に現れ
る出力電圧Ｖａは
【０００９】
【００１０】と表わされる。（１）式において、ωだけ
を変数とすると出力電圧Ｖａとωの関係は図３の様にな
る。図３から分かるようにこの回路は回路の共振周波数
付近だけを選ぶバンドパスフィルタになっている。本発
明による検出方法においては微小構造体を静電気力で振
動させながら、同時に振動体の変位を容量の変化として
出力する必要がある。そこで、図２の回路の特性を振動
の検出回路に応用した（図４）。以下、図４について説
明する。Ｖd r i 、Ｖd e t はそれぞれ微小構造体を振
動させるための駆動用電圧源１５、微小構造体の変位を
検出するための検出用電圧源１６を表わしている。Ｃs
１４は微小振動体の電極間の容量を表わしており、Ｖ
d r i １５によって変化する。Ｃf １７、Ｌ１８はそれ
ぞれ検出用の素子である。本回路に於て、ωd e t を回
路の共振周波数付近に設定し、ωd et ＞＞ωd r i 、
Ｃs ＜＜Ｃf とするとａ点の出力電圧Ｖa ’は
を変数とすると出力電圧Ｖａとωの関係は図３の様にな
る。図３から分かるようにこの回路は回路の共振周波数
付近だけを選ぶバンドパスフィルタになっている。本発
明による検出方法においては微小構造体を静電気力で振
動させながら、同時に振動体の変位を容量の変化として
出力する必要がある。そこで、図２の回路の特性を振動
の検出回路に応用した（図４）。以下、図４について説
明する。Ｖd r i 、Ｖd e t はそれぞれ微小構造体を振
動させるための駆動用電圧源１５、微小構造体の変位を
検出するための検出用電圧源１６を表わしている。Ｃs
１４は微小振動体の電極間の容量を表わしており、Ｖ
d r i １５によって変化する。Ｃf １７、Ｌ１８はそれ
ぞれ検出用の素子である。本回路に於て、ωd e t を回
路の共振周波数付近に設定し、ωd et ＞＞ωd r i 、
Ｃs ＜＜Ｃf とするとａ点の出力電圧Ｖa ’は
【００１１】
【００１２】と表わされる。この式において、Ｃs １４
だけを変数にするとＣs １４の変化をａ点からＡＭ変調
させた信号として検出することができる。またＶd r i
１５はＣs １４だけにかかり、静電気力によって微小構
造体１２を振動させる。
だけを変数にするとＣs １４の変化をａ点からＡＭ変調
させた信号として検出することができる。またＶd r i
１５はＣs １４だけにかかり、静電気力によって微小構
造体１２を振動させる。
【００１３】以上のようなメカニズムによって、微小構
造体１２の変位量に応じて検出された信号は、図１のよ
うにＡＭ復調回路１３を通して復調される。
造体１２の変位量に応じて検出された信号は、図１のよ
うにＡＭ復調回路１３を通して復調される。
【００１４】本実施例ではＡＭ回路を用いたがＦＭ回
路、ＰＷＭ（パルス幅変調）回路も用いることができ
る。
路、ＰＷＭ（パルス幅変調）回路も用いることができ
る。
【００１５】
【発明の効果】本発明の様に微小構造体に静電気力を印
加しながら変位量を検出することにより、微小構造体の
振動の様子を簡単に検出することが可能となった。ま
た、本測定方法は容量式加速度センサや圧力センサなど
にも応用することができ、加速度や圧力などの物理量の
代わりに静電気力でセンサの動作確認や信頼性評価が可
能となった。さらに、装置全体が小型になることと、電
気信号だけで検出が可能であるということから、複数の
デバイスの評価を同時に行なうことが可能となった。
加しながら変位量を検出することにより、微小構造体の
振動の様子を簡単に検出することが可能となった。ま
た、本測定方法は容量式加速度センサや圧力センサなど
にも応用することができ、加速度や圧力などの物理量の
代わりに静電気力でセンサの動作確認や信頼性評価が可
能となった。さらに、装置全体が小型になることと、電
気信号だけで検出が可能であるということから、複数の
デバイスの評価を同時に行なうことが可能となった。
【図１】本発明の一実施例を示しており、微小構造体の
振動を観察する方法と検出回路を示した図である。
振動を観察する方法と検出回路を示した図である。
【図２】図１の振動観察方法の原理を説明するための基
本回路図である。
本回路図である。
【図３】図２の回路動作を説明するための図である。
【図４】図１の振動観察方法の原理を説明するための基
本回路図である。
本回路図である。
１１ ＩＣパッケージ １２ 微小構造体 １３ ＡＭ復調回路 １４ 微小構造体電極容量 １５ 駆動用電源 １６ 検出用電源 １７ 検出用容量 １８ 検出用コイル
Claims (2)
- 【請求項１】 微小構造体の振動の観察に於て、構造体
に二種類の交流電圧を印加し、一方を構造体の駆動用、
他方を振動検出用に用いることを特徴とする振動観察方
法。 - 【請求項２】 請求項１において、検出回路にＬＣ並列
共振回路とＡＭ復調回路を使うことを特徴とする振動検
出回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4133100A JP2967647B2 (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | 振動観察方法とその回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4133100A JP2967647B2 (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | 振動観察方法とその回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0666673A JPH0666673A (ja) | 1994-03-11 |
| JP2967647B2 true JP2967647B2 (ja) | 1999-10-25 |
Family
ID=15096827
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4133100A Expired - Lifetime JP2967647B2 (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | 振動観察方法とその回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2967647B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6441481B1 (en) * | 2000-04-10 | 2002-08-27 | Analog Devices, Inc. | Hermetically sealed microstructure package |
| JP2007175861A (ja) * | 2005-12-02 | 2007-07-12 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 微小構造体の検査方法及びマイクロマシン |
| US7808253B2 (en) | 2005-12-02 | 2010-10-05 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Test method of microstructure body and micromachine |
-
1992
- 1992-05-26 JP JP4133100A patent/JP2967647B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0666673A (ja) | 1994-03-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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