JP3191404B2 - Temperature detection method for piezoelectric vibrator - Google Patents
Temperature detection method for piezoelectric vibratorInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は圧電振動子の温度検知
方法に関し、特にたとえば、圧電振動子の温度変化によ
る特性の変動を補正するためなどに適用される、圧電振
動子の温度検知方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for detecting the temperature of a piezoelectric vibrator, and more particularly to a method for detecting the temperature of a piezoelectric vibrator, which is applied, for example, to correct a characteristic change due to a temperature change of the piezoelectric vibrator. .
【０００２】[0002]
【従来の技術】圧電振動子は、その温度によって、出力
電圧などに変動が生じる。このような変動を補正するた
めに、圧電振動子の温度を検知する必要がある。従来、
圧電振動子の温度を検知する方法としては、たとえば圧
電振動子の近傍にサーミスタなどの感温抵抗素子を配置
したり、トランジスタの順方向電圧を利用した半導体セ
ンサなどを配置していた。これらのセンサによって、圧
電素子の近傍の温度を測定し、圧電振動子の特性の変動
を補正していた。2. Description of the Related Art The output voltage of a piezoelectric vibrator fluctuates depending on its temperature. In order to correct such fluctuation, it is necessary to detect the temperature of the piezoelectric vibrator. Conventionally,
As a method of detecting the temperature of the piezoelectric vibrator, for example, a temperature-sensitive resistance element such as a thermistor is arranged near the piezoelectric vibrator, or a semiconductor sensor using a forward voltage of a transistor is arranged. These sensors measure the temperature in the vicinity of the piezoelectric element and correct the fluctuation in the characteristics of the piezoelectric vibrator.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来の方法では、測定される温度は圧電振動子そのもの
の温度ではなく、圧電振動子の周囲の温度である。そし
て、圧電振動子の熱容量のために、圧電振動子の周囲の
温度が変化しても、圧電振動子が周囲と同じ温度になる
には時間的な遅れがある。また、圧電振動子の熱容量と
温度センサの熱容量との間には差があるため、温度セン
サを用いて、圧電振動子自身の温度を正確に測定するこ
とが困難である。However, in such a conventional method, the measured temperature is not the temperature of the piezoelectric vibrator itself, but the temperature around the piezoelectric vibrator. Even if the temperature around the piezoelectric vibrator changes due to the heat capacity of the piezoelectric vibrator, there is a time delay before the piezoelectric vibrator reaches the same temperature as the surroundings. Further, since there is a difference between the heat capacity of the piezoelectric vibrator and the heat capacity of the temperature sensor, it is difficult to accurately measure the temperature of the piezoelectric vibrator itself using the temperature sensor.
【０００４】それゆえに、この発明の主たる目的は、圧
電振動子自身の温度を正確に検知することができる、圧
電振動子の温度検知方法を提供することである。[0004] Therefore, a main object of the present invention is to provide a method of detecting the temperature of a piezoelectric vibrator capable of accurately detecting the temperature of the piezoelectric vibrator itself.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】この発明は、圧電振動子
の共振周波数以外の周波数の信号を圧電振動子に印加し
てインピーダンスを測定し、圧電振動子の温度変化によ
るインピーダンス変化から圧電振動子の温度を検知す
る、圧電振動子の温度検知方法である。According to the present invention, a signal having a frequency other than the resonance frequency of a piezoelectric vibrator is applied to the piezoelectric vibrator to measure the impedance, and a change in the impedance of the piezoelectric vibrator due to a temperature change is obtained. This is a method for detecting the temperature of the piezoelectric vibrator for detecting the temperature of the piezoelectric vibrator.
【０００６】[0006]
【作用】圧電振動子の共振周波数以外の周波数の信号が
印加されるため、圧電振動子の振動に影響を与えること
なく、圧電振動子のインピーダンスを測定することがで
きる。この信号によって、温度変化による圧電振動子の
インピーダンス変化が測定される。Since a signal having a frequency other than the resonance frequency of the piezoelectric vibrator is applied, the impedance of the piezoelectric vibrator can be measured without affecting the vibration of the piezoelectric vibrator. With this signal, a change in impedance of the piezoelectric vibrator due to a change in temperature is measured.
【０００７】[0007]
【発明の効果】この発明によれば、圧電振動子のインピ
ーダンスから圧電振動子自身の温度を測定することがで
きる。このとき、圧電素子に印加される信号は、共振周
波数以外の信号であるため、圧電振動子の振動には影響
を与えない。したがって、圧電振動子に共振周波数の信
号とインピーダンスを測定するための非共振周波数の振
動とを重畳して印加すれば、圧電振動子を駆動しながら
圧電振動子の温度を測定することができる。そのため、
圧電振動子を駆動しながら、温度による圧電振動子の特
性の変動を補正することができる。According to the present invention, the temperature of the piezoelectric vibrator itself can be measured from the impedance of the piezoelectric vibrator. At this time, since the signal applied to the piezoelectric element is a signal other than the resonance frequency, it does not affect the vibration of the piezoelectric vibrator. Therefore, if a signal of a resonance frequency and a vibration of a non-resonance frequency for measuring impedance are superimposed and applied to the piezoelectric vibrator, the temperature of the piezoelectric vibrator can be measured while driving the piezoelectric vibrator. for that reason,
While driving the piezoelectric vibrator, it is possible to correct fluctuations in characteristics of the piezoelectric vibrator due to temperature.
【０００８】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of embodiments with reference to the drawings.
【０００９】[0009]
【実施例】図１はこの発明の一実施例を示す図解図であ
る。圧電振動子１０は、たとえばエリンバなどの恒弾性
金属材料で形成された振動体に、圧電素子を接着したも
のである。圧電素子は、たとえば板状の圧電セラミック
などの圧電体の両面に電極を形成したものである。した
がって、圧電素子に共振周波数の駆動信号を印加するこ
とにより、圧電振動子１０を振動させることができる。
さらに、振動体には圧電振動子１０の出力信号を取り出
すための圧電素子が形成されるが、出力信号を取り出す
ための圧電素子は、圧電振動子を駆動するための圧電素
子と兼用してもよい。なお、圧電振動子としては、振動
体自身を圧電体で形成し、この振動体に駆動用および出
力信号検出用の電極を形成したものでもよい。FIG. 1 is an illustrative view showing one embodiment of the present invention. The piezoelectric vibrator 10 is obtained by bonding a piezoelectric element to a vibrating body formed of a constant elastic metal material such as an elinvar. The piezoelectric element has a structure in which electrodes are formed on both surfaces of a piezoelectric body such as a plate-shaped piezoelectric ceramic. Therefore, the piezoelectric vibrator 10 can be vibrated by applying a drive signal having a resonance frequency to the piezoelectric element.
Further, a piezoelectric element for extracting the output signal of the piezoelectric vibrator 10 is formed on the vibrator, and the piezoelectric element for extracting the output signal may be used also as a piezoelectric element for driving the piezoelectric vibrator. Good. Note that the piezoelectric vibrator may be a vibrator in which the vibrator itself is formed of a piezoelectric body and electrodes for driving and output signal detection are formed on the vibrator.
【００１０】圧電振動子１０には、これを駆動するため
の発振回路１２が接続される。発振回路１２からは、圧
電振動子１０を駆動させるために、圧電振動子１０の共
振周波数を有する駆動信号が発振される。さらに、発振
回路１２には、位相回路１４が接続される。この位相回
路１４によって駆動信号の位相が調整され、圧電振動子
１０の入力側と出力側における駆動信号の位相が一致さ
せられる。それによって、圧電振動子１０が効率よく振
動する。そして、圧電振動子１０の出力信号は、出力回
路１６を通して出力される。An oscillation circuit 12 for driving the piezoelectric vibrator 10 is connected thereto. A drive signal having a resonance frequency of the piezoelectric vibrator 10 is oscillated from the oscillation circuit 12 to drive the piezoelectric vibrator 10. Further, a phase circuit 14 is connected to the oscillation circuit 12. The phase of the drive signal is adjusted by the phase circuit 14, and the phase of the drive signal on the input side and the phase of the drive signal on the output side of the piezoelectric vibrator 10 are matched. Thereby, the piezoelectric vibrator 10 vibrates efficiently. Then, the output signal of the piezoelectric vibrator 10 is output through the output circuit 16.
【００１１】さらに、圧電振動子１０には、検出信号発
生回路１８が接続される。検出信号発生回路１８から
は、たとえば圧電振動子１０の共振周波数より低い周波
数の温度検出用信号が発生する。この検出信号発生回路
１８からの温度検出用信号によって、圧電振動子１０の
静電容量などのインピーダンスが測定される。圧電振動
子１０に印加された信号は、ローパスフィルタ２０に入
力される。このローパスフィルタ２０によって共振周波
数を有する駆動信号が除去され、低い周波数の温度検出
用信号だけが通過する。Further, a detection signal generating circuit 18 is connected to the piezoelectric vibrator 10. From the detection signal generation circuit 18, for example, a temperature detection signal having a frequency lower than the resonance frequency of the piezoelectric vibrator 10 is generated. The impedance such as the capacitance of the piezoelectric vibrator 10 is measured by the temperature detection signal from the detection signal generation circuit 18. The signal applied to the piezoelectric vibrator 10 is input to the low-pass filter 20. The drive signal having the resonance frequency is removed by the low-pass filter 20, and only the low-frequency temperature detection signal passes.
【００１２】ローパスフィルタ２０を通過した信号は、
補正回路２２に入力される。補正回路２２では、ローパ
スフィルタ２０からの信号によって圧電振動子１０の温
度が検出され、それに応じて補正信号が出力される。補
正信号としては、圧電振動子１０の駆動信号の周波数を
補正するための補正信号や、出力回路１６の出力信号を
補正するための補正信号などが考えられる。The signal that has passed through the low-pass filter 20 is
The signal is input to the correction circuit 22. The correction circuit 22 detects the temperature of the piezoelectric vibrator 10 based on a signal from the low-pass filter 20 and outputs a correction signal accordingly. Examples of the correction signal include a correction signal for correcting the frequency of the drive signal of the piezoelectric vibrator 10 and a correction signal for correcting the output signal of the output circuit 16.
【００１３】この圧電振動子１０は、発振回路１２から
の信号によって振動する。そして、たとえば加速度など
が加わって圧電振動子１０の振動状態が変化すると、圧
電振動子１０の圧電素子に電圧が発生する。この電圧
が、出力回路１６から出力される。ところが、圧電振動
子１０の温度が変化すると、それに応じて出力信号も変
動する。このような温度による出力信号の変動を補正す
るために、圧電振動子１０の温度が測定される。The piezoelectric vibrator 10 vibrates according to a signal from the oscillation circuit 12. When the vibration state of the piezoelectric vibrator 10 changes due to, for example, acceleration or the like, a voltage is generated in the piezoelectric element of the piezoelectric vibrator 10. This voltage is output from the output circuit 16. However, when the temperature of the piezoelectric vibrator 10 changes, the output signal also changes accordingly. The temperature of the piezoelectric vibrator 10 is measured to correct such a change in the output signal due to the temperature.
【００１４】圧電振動子１０の温度を測定するために、
検出信号発生回路１８から温度検出用信号が抵抗を介し
て圧電振動子１０に印加される。この温度検出用信号
は、たとえば圧電振動子１０の共振周波数より低い周波
数を有する信号である。したがって、温度検出用信号
は、圧電振動子１０の振動に影響を与えない。抵抗と圧
電振動子１０の間に発生する信号は、ローパスフィルタ
２０を通して、補正回路２２に入力される。ローパスフ
ィルタ２０では、圧電振動子１０の共振周波数を有する
駆動信号が取り除かれる。したがって、補正回路２２に
は、温度検出用信号の周波数の信号のみが入力される。
この温度検出用信号の周波数の信号、すなわち温度検出
用信号によって圧電振動子１０の入力端に生じる電圧か
ら、圧電振動子１０の静電容量が測定される。In order to measure the temperature of the piezoelectric vibrator 10,
A temperature detection signal is output from the detection signal generation circuit 18 through a resistor.
It is applied to the piezoelectric vibrator 10 Te. This temperature detection signal is a signal having a frequency lower than the resonance frequency of the piezoelectric vibrator 10, for example. Therefore, the temperature detection signal does not affect the vibration of the piezoelectric vibrator 10. A signal generated between the resistor and the piezoelectric vibrator 10 is input to a correction circuit 22 through a low-pass filter 20. In the low-pass filter 20, the drive signal having the resonance frequency of the piezoelectric vibrator 10 is removed. Therefore, only the signal of the frequency of the temperature detection signal is input to the correction circuit 22.
The capacitance of the piezoelectric vibrator 10 is measured from the signal of the frequency of the temperature detection signal, that is , the voltage generated at the input terminal of the piezoelectric vibrator 10 by the temperature detection signal.
【００１５】圧電振動子１０は、その温度によって、静
電容量が変化する。したがって、圧電振動子１０の温度
と静電容量との関係を予め測定しておけば、測定した静
電容量から圧電振動子１０の温度を知ることができる。
また、圧電振動子１０の温度変化と出力信号の変動との
関係を予め測定しておけば、測定した圧電振動子１０の
温度から、出力信号の誤差を補正することができる。The capacitance of the piezoelectric vibrator 10 changes depending on its temperature. Therefore, if the relationship between the temperature of the piezoelectric vibrator 10 and the capacitance is measured in advance, the temperature of the piezoelectric vibrator 10 can be known from the measured capacitance.
If the relationship between the temperature change of the piezoelectric vibrator 10 and the fluctuation of the output signal is measured in advance, the error of the output signal can be corrected from the measured temperature of the piezoelectric vibrator 10.
【００１６】また、圧電振動子１０の温度が変化する
と、駆動信号の周波数も変動する。これについても、振
動子１０の温度変化と周波数の変動との関係を予め測定
しておけば、駆動信号の周波数の誤差を補正することが
できる。したがって、圧電振動子１０の温度に関わら
ず、圧電振動子１０の振動を安定化させることができ
る。When the temperature of the piezoelectric vibrator 10 changes, the frequency of the drive signal also changes. Also in this case, if the relationship between the temperature change of the vibrator 10 and the frequency change is measured in advance, the error in the frequency of the drive signal can be corrected. Therefore, regardless of the temperature of the piezoelectric vibrator 10, the vibration of the piezoelectric vibrator 10 can be stabilized.
【００１７】この発明の方法を用いれば、圧電振動子１
０の温度を検知するために、他の温度センサを必要とし
ない。しかも、圧電振動子自身の温度を測定することが
できるため、雰囲気の温度からの時間的な遅れがなく、
正確にかつリアルタイムに圧電振動子の温度を測定する
ことができる。また、温度検出用の信号は圧電振動子の
駆動用または検出用の圧電素子に印加され、圧電振動子
の駆動用または検出用の圧電素子と共用することができ
る。したがって、駆動検出用以外のリード線などを接続
する必要がなく、圧電振動子の振動特性を悪化させたり
することがない。According to the method of the present invention, the piezoelectric vibrator 1
No other temperature sensor is required to detect a zero temperature. Moreover, since the temperature of the piezoelectric vibrator itself can be measured, there is no time delay from the ambient temperature,
The temperature of the piezoelectric vibrator can be measured accurately and in real time. Further, the signal for temperature detection is applied to the piezoelectric element for driving or detecting the piezoelectric vibrator, and can be shared with the piezoelectric element for driving or detecting the piezoelectric vibrator. Therefore, there is no need to connect lead wires other than those for drive detection, and the vibration characteristics of the piezoelectric vibrator are not deteriorated.
【００１８】なお、上述の実施例では、温度検出用信号
の周波数は、圧電振動子の共振周波数より低かった。し
かしながら、温度検出用信号としては、たとえば圧電振
動子の共振周波数より高い周波数を有する信号であって
もよい。この場合、共振周波数を有する駆動信号を取り
除くためには、ローパスフィルタの代わりに、ハイパス
フィルタが用いられる。また、温度検出用信号として
は、圧電振動子の共振周波数の近傍の周波数を有する信
号を用いてもよい。この場合、共振周波数を有する駆動
信号を取り除くためには、バンドパスフィルタが用いら
れる。要するに、温度検出用信号の周波数を、圧電振動
子の共振周波数と異なるようにしておけばよい。In the above-described embodiment, the frequency of the temperature detection signal is lower than the resonance frequency of the piezoelectric vibrator. However, the signal for temperature detection may be a signal having a frequency higher than the resonance frequency of the piezoelectric vibrator, for example. In this case, in order to remove the drive signal having the resonance frequency, a high-pass filter is used instead of the low-pass filter. Further, a signal having a frequency near the resonance frequency of the piezoelectric vibrator may be used as the temperature detection signal. In this case, a band-pass filter is used to remove the drive signal having the resonance frequency. In short, the frequency of the temperature detection signal may be different from the resonance frequency of the piezoelectric vibrator.
【図１】この発明の一実施例を示す図解図である。FIG. 1 is an illustrative view showing one embodiment of the present invention;
１０ 圧電振動子 １２ 発振回路 １４ 位相回路 １６ 出力回路 １８ 検出信号発生回路 ２０ ローパスフィルタ ２２ 補正回路 Reference Signs List 10 piezoelectric vibrator 12 oscillation circuit 14 phase circuit 16 output circuit 18 detection signal generation circuit 20 low-pass filter 22 correction circuit
Claims (1)
信号を前記圧電振動子に印加してインピーダンスを測定
し、前記圧電振動子の温度変化によるインピーダンス変
化から前記圧電振動子の温度を検知する、圧電振動子の
温度検知方法。1. A signal having a frequency other than the resonance frequency of a piezoelectric vibrator is applied to the piezoelectric vibrator to measure impedance, and a temperature of the piezoelectric vibrator is detected from an impedance change due to a temperature change of the piezoelectric vibrator. , Temperature detection method of piezoelectric vibrator.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12995092A JP3191404B2 (en) | 1992-04-22 | 1992-04-22 | Temperature detection method for piezoelectric vibrator |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05296854A JPH05296854A (en) | 1993-11-12 |
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ID=15022449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12995092A Expired - Fee Related JP3191404B2 (en) | 1992-04-22 | 1992-04-22 | Temperature detection method for piezoelectric vibrator |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP3191404B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR200491799Y1 (en) * | 2018-07-11 | 2020-06-05 | 임현수 | Fountain pen |
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| GB2438985B (en) | 2005-02-07 | 2009-04-08 | Hochiki Co | Heat detector and method for manufacturing heat detecting element |
| JP4786494B2 (en) * | 2006-10-10 | 2011-10-05 | 本田技研工業株式会社 | Deformation detection sensor |
-
1992
- 1992-04-22 JP JP12995092A patent/JP3191404B2/en not_active Expired - Fee Related
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