JP4525031B2 - 無線応答測定システム及び無線応答測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、温度や圧力などの測定箇所とその測定信号を処理する装置本体部とがワイヤレス化した無線応答温度測定システムや無線応答脈拍測定システム等に適用して好適な無線応答測定システム及び無線応答測定方法に関する。

詳しくは、被測定対象の物理量を無線測定する場合に、スペクトラム拡散通信方式により直接拡散変調された無線応答測定用の変調信号を受けて当該被測定対象の物理量に従った応答信号を放射する信号応答体を被測定対象に取付け、この信号応答体に変調信号を輻射すると共に、当該信号応答体から戻ってきた応答信号を受信して信号処理をする無線送受信装置を備え、信号応答体に輻射する変調信号と当該信号応答体から放射される応答信号とに基づいて該信号応答体を伝播する表面波の伝播遅延時間を検出するようにして、信号応答体以外の物体からの反射を分離できるようにすると共に、当該伝播遅延時間に基づいて被測定対象の温度や圧力等の物理量を高精度に測定できるようにしたものである。

近年、半導体集積回路技術の発達に伴い、携帯電話機等の通信処理分野を始め、ワイヤレスマウスやアクセスポイント等の情報処理分野でも無線通信技術が応用される場合が多くなってきた。この種の無線通信技術を応用したものに、無線応答温度測定システムが考案されている。

このシステムではタグとしてのＳＡＷ（弾性表面波）温度センサと、リーダとしての無線送受信装置が準備される。このシステムで応用される温度センサには、表面波変換器及び反射器が設けられ、この種のセンサでは、表面波が反射器で反射されて戻ってくる弾性波（＝音波）の伝播遅延時間が温度や圧力によって変化する性質を専ら利用するようになされる。

図１５は、従来例に係る無線応答温度測定システム２００の構成例を示す図である。図１５に示す無線応答温度測定システム２００は、温度センサ１０と、そのリーダ側に送信部１１及び受信部２０を備えている。このシステム２００で、被測定対象４には、温度センサ１０が取付けられる。温度センサ１０は、アンテナ体３と、結晶構造のセンサ基板１と、表面波変換器２と、２つの反射器＃１、＃２とを備える。表面波変換器２は、センサ基板１上に配置され、アンテナ体３に接続される。この表面波変換器２から所定の距離を隔てた当該基板１上の位置であって、表面波の伝播進路には、例えば、２つの反射器＃１、＃２が配置される。

また、リーダ側において、送信部１１は、発振器１２，１３、バーストタイミング発生器１５及び乗算器１４を備えている。発振器１２は、２．４５ＧＨｚの搬送波信号（ｃosωｔ）を発生して乗算器１４に出力する。発振器１３は、バーストクロック信号を発生してバーストタイミング発生器１５に出力する。バーストタイミング発生器１５は、発振器１３から出力されるクロック信号に基づいてバーストタイミング信号を発生する。バーストタイミング発生器１５には、上述の乗算器１４が接続され、発振器１２から出力される搬送波信号をバーストタイミング発生器１５から出力されるバーストタイミング信号に基づいて変調するように動作する。バースト変調後の変調信号（送信波）は、アンテナ体１６Ａから輻射される。

上述の温度センサ１０は、アンテナ体３によって変調信号を受信して表面波変換器２に供給する。このアンテナ体３から供給されたバースト通信方式の変調信号は、表面波変換器２によって弾性波の表面波に変換される。表面波変換器２から伝播される表面波は、反射器＃１、＃２によって反射する。この反射器＃１、＃２から反射される表面波は、表面波変換器２によってバースト通信方式の変調信号に変換され、バースト信号となってアンテナ体３から輻射するようになる。

このシステム２００のリーダ側では、受信部２０が当該温度センサ１０から戻ってきた遅延時間後のバースト信号を受信して信号処理をするようになされる。受信部２０は、アンテナ体１６Ｂに接続され、温度センサ１０から戻ってきたバースト信号を増幅して復調し、当該温度センサ１０を伝播する表面波の伝播遅延時間を検出するように動作する。受信部２０は、アンプ（ＡＭＰ）１７、ＳＡＷ温度センサ制御部１８及び、搬送波位相比較部１９を備える。

アンテナ体１６Ｂに接続されたアンプ１７はバースト信号を増幅する。アンプ１７及びＳＡＷ温度センサ制御部１８には、搬送波位相比較部１９が接続される。ＳＡＷ温度センサ制御部１８は、送信時のバースト信号と受信時のバースト信号の同期を採るための基準信号を搬送波位相比較部１９に出力する。搬送波位相比較部１９では、ＳＡＷ温度センサ制御部１８から出力される基準信号に基づいて、増幅後のバースト信号と送信時のバースト信号との同期を採るように動作する。温度センサ１０における遅延時間は、周囲の物体から搬送波が反射して戻ってくる時間より長く設定されている。

ＳＡＷ温度センサ制御部１８は、周囲の物体から搬送波の反射がなくなって、温度センサ１０の反射波のみを受信するように搬送波位相比較部１９に基準信号を設定する。この設定によって、遅延時間を測定する区間が決まり、この区間で温度センサ１０の反射波の遅延時間を検出するようになされる。この反射波の遅延時間から、温度や圧力等を測定するようになる。

なお、ＳＡＷ温度センサに関連して、特許文献１には弾性表面波温度計が開示されている。弾性表面波温度計によれば、遅延時間演算部を備え、２つの位相差に基づいて弾性表面波遅延線の遅延時間の差分を算出するようになされる。こうすることで、弾性表面波のみに係る位相ずれを検出できるので、遅延時間の算出精度を向上できるというものである。

また、温度センサに関連して、特許文献２には、弾性表面波温度センサが開示されている。この弾性表面波温度センサによれば、くし形電極間の圧電基板上に有機薄膜を設けるようになされる。こうすることで、圧電基板の温度変化に対する発振周波数の変化率を向上できるというものである。

更に、弾性表面波を応用したセンサに関連して、特許文献３には、圧力センサが開示されている。この圧力センサによれば、くし形電極を組み合わせた表面波変換器を備え、これらの電極を超音波を多重反射させる構造とするようになされる。こうすることで、超音波デバイスにおける検出感度を向上できるというものである。

特開平７−２２９７９３号公報（図３［００１８］） 特開平５−０３４２１０号公報（図１［０００７］） 特開平８−２８５７０８号公報（図１［００１３］）

ところで、弾性表面波を応用した無線応答センサによれば、次のような問題がある。

ｉ．図１５に示した無線応答温度測定システム２００では、遅延時間を測定する区間でなければ、温度センサ１０の反射波の遅延時間を検出することができないので、被測定対象の温度や圧力等を連続して測定することが困難になるという問題がある。また、この問題は、特許文献１乃至３に開示されたセンサ技術を単に、そのまま図１５に示した無線応答温度測定システム２００に導入しても解決されない。

ii．上述のように、無線応答温度測定システム２００では受信波の連続受信ができないために、遅延時間を測定する区間が短くなるので、測定精度が低下したり、これを補うための処理時間を多く要してしまうという問題がある。しかも、遅延時間を測定する区間内で送信時のバースト信号と受信時のバースト信号との同期を精度良くとならければならない。

iii．因みに、連続して、搬送波（キャリア）を温度センサ１０に輻射すると、周囲の物体から反射して戻ってきた受信波と、温度センサ１０の反射器＃１や＃２等から反射して戻ってきた受信波とが区別できなくなるので、受信側で温度センサ１０における遅延時間を再現性良く測定できなくなるという問題が生じる。

そこで、この発明はこのような従来の課題を解決したものであって、被測定対象の物理量を無線測定する場合に、信号応答体以外の物体からの反射を分離できるようにすると共に、当該伝播遅延時間に基づいて被測定対象の温度や圧力等の物理量を高精度に測定できるようにした無線応答測定システム及び無線応答測定方法を提供することを目的とする。

上述した課題は、被測定対象の物理量を無線測定するシステムであって、被測定対象に取付けられ、スペクトラム拡散通信方式により直接拡散変調された無線応答測定用の変調信号を受けて当該被測定対象の物理量に従った応答信号を放射する信号応答体と、この信号応答体に変調信号を輻射すると共に、当該信号応答体から戻ってきた応答信号を受信して信号処理をする無線送受信装置とを備え、この信号応答体は、第１アンテナ体と、結晶構造の基板と、表面波変換器と、第１の反射器と、第２の反射器とを有し、第１アンテナ体に接続された表面波変換器が基板上に配置されると共に、当該表面波変換器から互いに異なる所定の距離を隔てて第１及び第２の反射器が当該基板上の表面波の伝播進路にそれぞれ配置され、第１アンテナ体によって変調信号を受信して表面波変換器に供給し、第１アンテナ体から供給されたスペクトラム拡散通信方式の変調信号を表面波変換器によって弾性波の表面波に変換し、表面波変換器から伝播される表面波を第１及び第２の反射器によってそれぞれ反射し、且つ、第１及び第２の反射器のそれぞれから反射される表面波を表面波変換器によってスペクトラム拡散通信方式の変調信号に変換した応答信号を第１アンテナ体から輻射し、この無線送受信装置は、第２アンテナ体と、第２アンテナ体に接続され、所定の周波数の搬送波信号をスペクトラム拡散通信方式により直接拡散変調して得られた変調信号を連続して送信する送信部と、第２アンテナ体に接続され、信号応答体から戻ってきた応答信号を逆拡散して復調し、当該信号応答体を伝播する表面波の伝播遅延時間を連続して検出する受信部とを有し、該受信部が、信号応答体の第１の反射器から戻ってきた応答信号の拡散符号系列のコード同期を採る第１の遅延固定ループ回路と、信号応答体の第２の反射器から戻ってきた応答信号の拡散符号系列のコード同期を採る第２の遅延固定ループ回路と、第１の遅延固定ループ回路から得られる位相情報と、第２の遅延固定ループ回路から得られる位相情報とを入力して位相差を検出する位相比較回路とを有し、且つ、位相比較回路で検出された位相差に基づいて被測定対象の物理量を検出する無線応答測定システムによって解決される。

本発明に係る無線応答測定システムによれば、被測定対象の物理量を無線測定する場合に、スペクトラム拡散通信方式により直接拡散変調された無線応答測定用の変調信号を受けて当該被測定対象の物理量に従った応答信号を放射する信号応答体が被測定対象に取付けられる。これを前提にして、無線送受信装置は、信号応答体に変調信号を輻射すると共に、当該信号応答体から戻ってきた応答信号を受信して信号処理をする。このとき、当該無線送受信装置は、信号応答体に輻射する変調信号と当該信号応答体から放射される応答信号とに基づいて該信号応答体を伝播する表面波の伝播遅延時間を検出するようになされる。

従って、信号応答体以外の物体からの反射を分離することができ、当該伝播遅延時間に基づいて被測定対象の温度や圧力等の物理量を高精度に測定することができる。

本発明に係る無線応答測定方法は、被測定対象の物理量を無線測定する方法であって、アンテナ体と、結晶構造の基板と、表面波変換器と、該表面波変換器から互いに異なる所定の距離を隔てて配置された第１及び第２の反射器とからなり、所定の周波数の搬送波信号をスペクトラム拡散通信方式により直接拡散変調して得られた無線応答測定用の変調信号を受けて当該被測定対象の物理量に従った応答信号を放射する信号応答体を前記被測定対象に取付け、被測定対象に取付けられた信号応答体に変調信号を連続して輻射すると共に、当該信号応答体から戻ってくる応答信号を連続して受信し、信号応答体のアンテナ体を介して第１の反射器から戻ってきた応答信号と、信号応答体のアンテナ体を介して第２の反射器から戻ってきた応答信号との位相差を検出し、検出された位相差に基づいて被測定対象の物理量を測定することを特徴とするものである。

本発明に係る無線応答測定方法によれば、被測定対象の物理量を無線応答測定する場合に、信号応答体以外の物体からの反射を分離することができ、当該伝播遅延時間に基づいて被測定対象の温度や圧力等の物理量を高精度に測定することができる。

本発明に係る無線応答測定システム及び無線応答測定方法によれば、被測定対象の物理量を無線応答測定する場合に、スペクトラム拡散通信方式により直接拡散変調された無線応答測定用の変調信号を受けて当該被測定対象の物理量に従った応答信号を放射する信号応答体を被測定対象に取付け、この信号応答体に変調信号を輻射すると共に、当該信号応答体から戻ってきた応答信号を受信して信号処理をする無線送受信装置を備え、当該無線送受信装置は、信号応答体に輻射する変調信号と当該信号応答体から放射される応答信号とに基づいて該信号応答体を伝播する表面波の伝播遅延時間を検出するようになされる。

この構成によって、信号応答体以外の物体からの反射を分離することができ、当該伝播遅延時間に基づいて被測定対象の温度や圧力等の物理量を高精度に測定することができる。

続いて、この発明に係る無線応答測定システム及び無線応答測定方法の一実施の形態について、図面を参照しながら説明をする。

図１は、本発明に係る第１の実施例としての無線応答温度測定システム１００の構成例を示す概念図である。

この実施例では、被測定対象の物理量を無線応答測定する場合に、スペクトラム拡散通信方式により直接拡散変調された無線応答測定用の変調信号を受けて当該被測定対象の物理量に従った応答信号を放射する信号応答体を被測定対象に取付け、この信号応答体に変調信号を輻射すると共に、当該信号応答体から戻ってきた応答信号を受信して信号処理をする無線送受信装置を備え、信号応答体に輻射する変調信号と当該信号応答体から放射される応答信号とに基づいて該信号応答体を伝播する表面波の伝播遅延時間を検出するようにして、信号応答体以外の物体からの反射を分離できるようにすると共に、当該伝播遅延時間に基づいて被測定対象の温度や圧力等の物理量を高精度に測定できるようにしたものである。

図１に示した無線応答温度測定システム１００は、被測定対象の物理量の一例となる温度を無線測定するシステムである。このシステム１００で、被測定対象４には、信号応答体の一例となるＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）型の無線応答温度センサ（以下単に温度センサ１０という）が取付けられ、スペクトラム拡散通信方式により直接拡散変調された無線応答測定用の変調信号を受けて当該被測定対象４の温度に従った応答信号を放射するようになされる。

温度センサ１０は、例えば、アンテナ体３と、結晶構造のセンサ基板１と、表面波変換器２と、２つの反射器＃１、＃２とを備える。センサ基板１は縦が１乃至３ｃｍ、横が２乃至５ｃｍ程度の大きさを有している。センサ基板１には、水晶（石英）、ＬｉＮｂＯ₃、ＬｉＴａＯ系の部材が使用される。

表面波変換器２は、センサ基板１上に配置され、アンテナ体３に接続される。アンテナ体３にはループ状のアンテナが使用される。表面波変換器２にはくし形変換器（励振電極）が使用される。この表面波変換器２から所定の距離を隔てた当該基板１上の位置であって、弾性波である表面波の伝播進路には、例えば、２つの反射器＃１、＃２が配置される。各々の反射器＃１，＃２は、複数の反射電極から構成される。反射電極は所定の配置ピッチにより並設される。

温度センサ１０は、アンテナ体３によって変調信号Ｓoutを受信して表面波変換器２に供給する。このアンテナ体３から供給されたスペクトラム拡散通信方式の変調信号Ｓoutは、表面波変換器２によって弾性波の表面波に変換される。表面波変換器２から伝播される表面波は、反射器＃１、＃２によって反射する。この反射器＃１、＃２から反射される表面波は、表面波変換器２によってスペクトラム拡散通信方式の変調信号に変換され、応答信号Ｓinとなってアンテナ体３から輻射するようになる。

また、システム１００は温度センサ１０の他に、無線応答温度読取り機能を有したリーダとしての無線送受信装置が備えられる。無線送受信装置４０は、温度センサ１０に変調信号Ｓoutを輻射すると共に、当該温度センサ１０から戻ってきた応答信号Ｓinを受信して信号処理をするようになされる。無線送受信装置４０は、温度センサ１０に輻射する変調信号Ｓoutと当該温度センサ１０から放射される応答信号Ｓinとに基づいて該温度センサ１０を伝播する表面波の伝播遅延時間（以下反射遅延時間という）を検出するようになされる。

この例で無線送受信装置４０は、送信部２１、送信用のアンテナ体２６Ａ，受信用のアンテナ体２６Ｂ、受信部３０、制御装置３１、メモリ部３２、表示部３３及び、操作部３４を備えている。送信部２１は、アンテナ体２６Ａに接続され、所定の周波数の搬送波信号をＤＳ（Direct Sequence）−ＳＳ（Spread Spectrum）拡散変調して得られた無線応答測定用の変調信号（送信波）Ｓoutを送信するように動作する（スペクトラム拡散通信方式＝ＳＳ通信方式）。

送信部２１は、第１、第２の発振器２２，２３、ＰＮ（Pseudorandom Noise）符号系列発生器（以下単にＰＮ発生器２５ともいう）及び乗算器２４を備えている。発振器２２は、所定の周波数の一例となる２，４５ＧＨｚの搬送波信号（ｃosωｔ）を発生する。発振器２２には変調器の一例となる乗算器２４が接続される。

発振器２３は、所定の周波数でスペクトラム拡散用のクロック信号（ＳＳ ＣＬＯＣＫ）を発生する。発振器２３にはＰＮ発生器２５が接続され、発振器２３から出力されるクロック信号に基づいて拡散符号系列を発生する。ＰＮ発生器２５には、上述の乗算器２４が接続され、発振器２２から出力される搬送波信号をＰＮ発生器２５から出力される拡散符号系列に基づいてスペクトラム拡散変調するように動作する。スペクトラム拡散変調後の変調信号（送信波）Ｓoutは、アンテナ体２６Ａから輻射される。このようにすると、送信波のスペクトル拡散信号の拡散符号発生タイミングとＰＮ発生器２５のクロック位相によって、温度センサ１０における表面波の反射遅延時間（温度や圧力等）を取得できるようになる。

受信部３０は、アンテナ体２６Ｂに接続され、温度センサ１０から戻ってきた応答信号Ｓinを逆拡散して復調し、当該温度センサ１０を伝播する表面波の反射遅延時間を検出するように動作する。受信部３０は、例えば、第１及び第２の遅延固定ループ回路２７，２８と、位相比較回路２９とを備える。アンテナ体２６Ｂに接続された遅延固定ループ回路（ＤＬＬ（τ１））２７は、例えば、温度センサ１０に２つの反射器＃１，＃２が設けられる場合であって、当該温度センサ１０の反射器＃１から戻ってきた応答信号Ｓinの拡散符号系列のコード同期を採るように動作する。遅延固定ループ回路（ＤＬＬ（τ２））２８は、温度センサ１０の反射器＃２から戻ってきた応答信号Ｓinの拡散符号系列のコード同期を採るように動作する。

遅延固定ループ回路２７及び２８には、位相比較回路２９が接続され、遅延固定ループ回路２７から得られる位相情報（τａ＋τ１）と、遅延固定ループ回路２８から得られる位相情報（τａ＋τ２）とを入力して位相差を検出するように動作する。このようにすると、反射器相互間の干渉および温度センサ１０以外の物体からの反射を分離することができ、当該反射遅延時間の差τεに基づいて被測定対象４の温度や圧力等を高精度に測定することができる。しかも、搬送波信号の位相を精度良く連続して測定できるようになる。

この例で位相比較回路２９には制御装置３１が接続される。制御装置３１にはＣＰＵが使用される。制御装置３１にはメモリ部３２（記憶装置）が接続され、被測定対象４の温度を参照テーブル化した温度データＤ１が記憶される。メモリ部３２にはＥＥＰＲＯＭ等の不揮発メモリが使用される。制御装置３１では、位相比較回路２９から出力される位相差に基づいてメモリ部３２から温度データＤ１を読出すように動作する。温度データＤ１は、予め反射遅延時間の差τεと温度Ｔ℃とを関連付けたデータである。

制御装置３１には、メモリ部３２の他に表示部３３や操作部３４等が接続される。表示部３３には、被測定対象４の温度Ｔ℃を例えば、デジタル表示あるいはアナログ表示するようになされる。温度表示は、制御装置３１から出力される表示データＤ２に基づいて表示される。操作部３４は、被測定対象４の温度を測定する際に制御装置３１に対して測定指示をするように操作される。操作部３４から制御装置３１には、測定指示を示す操作データＤ３が出力される。制御装置３１は、操作データＤ３に基づいてＰＮ発生器２５を制御する。例えば、制御装置３１は、ＰＮ発生器２５にクロック信号及びリセット信号を出力する。

図２は、ＰＮ発生器２５の内部構成例を示す回路図である。図２に示すＰＮ発生器２５は、１４個のＤ型フリップフロップ回路５０１〜５１４、２個のＮＯＴ（インバータ）回路５２，５３、１０入力ＡＮＤ論理回路５４、１０入力ＮＯＲ論理回路５５、２入力ＸＯＲ論理回路５６及び、２入力ＯＲ論理回路５７を備えている。

第１番〜第１０番目の１０個のＤ型のフリップフロップ回路５０１〜５１０の各々は、その出力端子（Ｑ）が次段のフリップフロップ回路の入力端子（Ｄ）に接続されると共に、１０入力ＡＮＤ論理回路５４及び１０入力ＮＯＲ論理回路５５の各々の入力に接続される。１０入力ＡＮＤ論理回路５４は、１０個の入力端子を有しており、上から順に第１番〜第１０番目の１０個のフリップフロップ回路５０１〜５１０の出力端子（Ｑ）が接続される。１０入力ＮＯＲ論理回路５５も、１０個の入力端子を有しており、上から順に第１番〜第１０番目の１０個のフリップフロップ回路５０１〜５１０の出力端子（Ｑ）が接続される。１０入力ＡＮＤ論理回路５４は、１０個のフリップフロップ回路５０１〜５１０の出力論理積を採って同期信号（Ｓｙｎｃ）を受信部３０等に出力する。１０入力ＮＯＲ論理回路５５の出力は、２入力ＯＲ論理回路５７の一方の入力に接続される。

第７番目及び第１０番目のフリップフロップ回路５０７及び５１０の出力は、２入力ＸＯＲ論理回路５６に接続される。２入力ＸＯＲ論理回路５６の出力は、２入力ＯＲ論理回路５７の他方に接続される。２入力ＯＲ論理回路５７の出力は第１番目のフリップフロップ回路５０１の入力端子（Ｄ）に接続される。１０個のフリップフロップ回路５０１〜５１０のクロック端子には、クロック信号（ＣＬＫ）が供給されると共に、クリア（ＣＬＲ）端子には、リセット信号が各々供給される。これら１０個のフリップフロップ回路５０１〜５１０、１０入力ＮＯＲ論理回路５５、２入力ＸＯＲ論理回路５６及び、２入力ＯＲ論理回路５７によって「０」，「１」を出力するカウンタを構成する。

残りの４個のフリップフロップ回路５１１〜５１４の各々は、その出力端子（Ｑ）が次段のフリップフロップ回路の入力端子（Ｄ）に接続される。第１１番目のフリップフロップ回路５１１の入力端子（Ｄ）には、第８番目のフリップフロップ回路５０８の出力端子（Ｑ）が接続される。第１１番目のフリップフロップ回路５１１のクロック端子には、ＮＯＴ回路５２が接続され、反転クロック信号を供給するようになされる。同様にして、第１３番目のフリップフロップ回路５１３のクロック端子には、ＮＯＴ回路５３が接続され、反転クロック信号を供給するようになされる。この４個のフリップフロップ回路５１１〜５１４のクロック端子にも、クロック信号（ＣＬＫ）が供給されると共に、クリア端子には、リセット信号が各々供給される。

この例で、第１２番目のフリップフロップ回路５１２の出力端子（Ｑ）から拡散コード［（０，１）ｔｏ（−１、１）：Ｅ］を出力する。第１３番目のフリップフロップ回路５１３の出力端子（Ｑ）から拡散コード［（０，１）ｔｏ（−１、１）：Ｄ］を出力する。第１４番目のフリップフロップ回路５１４の出力端子（Ｑ）から拡散コード［（０，１）ｔｏ（−１、１）：Ｌ］を出力する。これらの拡散コードは、ＰＮ符号系列を構成する拡散信号Ｃ（ｔ）であり、乗算器２４に出力される。

図３Ａ〜Ｃは、送信部２１における動作例を示す波形図である。この例では、入力情報信号が存在せず、搬送波信号（ｃosωｔ：正弦波）を直接、拡散符号系列に基づいてスペクトラム拡散変調する構成を採るので、一次変調が行われない。これはスペクトル拡散信号を連続して温度センサ１０に送信し直接注入するためである。

図３Ａに示す２，４５ＧＨｚの搬送波信号は、発振器２２によって発生され、乗算器２４へ出力される。図３Ｂに示す拡散信号Ｃ（ｔ）は、チップ幅Ｔｃで、所定の周期で振幅±１のＰＮ信号を成し、乗算器２４に出力される。図３Ｃに示す変調信号（送信波）Ｓoutは、発振器２２から出力される搬送波信号をＰＮ発生器２５から出力される拡散符号系列に基づいてスペクトラム拡散変調した信号である。このスペクトラム拡散変調後の変調信号Ｓoutは、アンテナ体２６Ａから輻射される。

図４は、温度センサ１０における表面波変換器２および反射器＃１及び＃２の配置例を示す図である。この例で温度センサ１０には、２つの反射器＃１及び＃２が設けられ、搬送波の空間での遅延時間を補正し、反射遅延時間の差を精度良く測定できるようになされる。

この例では、スペクトラム拡散変調された変調信号（搬送波）Ｓoutを温度センサ１０に送信し、その搬送波が周囲の物体から反射して戻ってくる時間と、温度センサ１０の反射器＃１及び＃２から反射して無線送受信装置４０に戻ってくる反射遅延時間の差を１チップ（拡散コードのデータレート）以上になるように、反射器＃１での反射遅延時間τ１を設定すると共に、反射器＃２での反射遅延時間τ２を設定するようになされる。これは反射遅延時間の差をτεとしたとき、τε＝τ２−τ１により算出するためである。

同様に、反射器＃１と反射器＃２の反射遅延時間の差も、１チップ以上に設定すれば、反射器＃１で反射された反射波と、反射器＃２で反射された反射波を干渉なしに受信することができる。しかも、受信部３０によって、１チップ異なる拡散符号コード、すなわち、遅延量の異なるキャリアを逆拡散によって減衰させることができる。

図４に示す表面波変換器２から所定の距離を隔てた当該基板１上の位置であって、表面波の伝播進路には、２つの反射器＃１、＃２がずれる形で配置される。各々の反射器＃１，＃２は、例えば、５本の反射電極から構成される。図４において、Ｌ１は表面波変換器２と反射器＃１との間の離隔距離である。Ｌ２は表面波変換器２と反射器＃２との間の離隔距離である。この例では、Ｌ１＜Ｌ２に設定されている。離隔距離Ｌ１は、センサ基板１がＬｉＮｂＯ₃系で、表面波の速度ＶがＶ＝３８００ｍ／ｓ、波長λ＝１２μｍ、周期＝３．１６ｎｓとすると、Ｌ１＝３６３０μｍ程度、Ｌ２＝５３１０μｍ程度である。

また、反射波が表面波変換器２から反射器＃１へ伝播する時間を反射遅延時間τ１としたとき、上述の例で、反射遅延時間τ１は１８７０ｎｓ程度である。同様にして、反射波が表面波変換器２から反射器＃２へ伝播する時間を反射遅延時間τ２としたとき、上述の例で、反射遅延時間τ２は２７５０ｎｓ程度である。

図５Ａ及びＢは、温度センサ１０における表面波の動作例を示す図である。図５Ａ及びＢにおいて、横軸が時間ｔであり、縦軸が振幅である。

上述した表面波の速度Ｖ、伝播時間、中間周波数は、例えば、センサ基板１の材質、当該センサ基板１に加わる温度、湿度、圧力（膨張、剪断、曲げ等）によって変わる。従って、結晶構造の基板１が被測定対象４の温度や圧力によって変化すると、弾性波である表面波の反射遅延時間が変化する。この表面波の反射遅延時間を測定することで、被測定対象４の温度や圧力の変化を離れた場所で読み取ることができる。

図５Ａに示す反射パルス＃Ｐ１は、表面波が反射器＃１に反射して生じたものである。図５Ｂに示す反射パルス＃Ｐ２は、表面波が反射器＃２に反射して生じたものである。これらの反射パルス＃Ｐ１、＃Ｐ２は、スペクトラム拡散通信方式の変調信号（送信波）Ｓoutの搬送波の位相を進めたり、反対に、遅らせたりするようになる。これら２つの反射パルス＃Ｐ１、＃Ｐ２の反射遅延時間の差τεである。この反射遅延時間の差τεを含んだ反射パルス＃Ｐ１、＃Ｐ２は、表面波変換器２によってスペクトラム拡散通信方式の変調信号に変換され、その応答信号に含まれて、アンテナ体３から輻射するようになる。この反射遅延時間の差τεを含んだ応答信号を無線送受信装置４０で受信して検出するようにすればよい。

図６は、遅延固定ループ回路２７の構成例を示すブロック図である。この例では、温度センサ１０から連続して応答信号Ｓinを受信し、拡散コード・トラッキング・ループ制御を実行するようになされる。ここで、他の物体から反射されてくる信号の遅延時間（以下空間における遅延時間ともいう）をτａとし、反射器＃１による表面波の反射パルス＃Ｐ１の反射遅延時間をτ１とし、反射器＃２による表面波の反射パルス＃Ｐ２の反射遅延時間をτ２とすると、アンテナ体２６Ｂでは、τａ＋τ１の遅延時間成分を含んだ応答信号と、τａ＋τ２の遅延時間成分を含んだ応答信号Ｓinとが受信される。遅延固定ループ回路２７では、τａ＋τ１だけ遅れたタイミングで受信された応答信号Ｓinが拡散コード・トラッキング・ループ制御するようになされる。

図６に示す遅延固定ループ回路２７は、ＰＮ発生器７１、３個の乗算器７２Ａ〜７２Ｃ、３個のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）７３Ａ〜７３Ｃ、２個の２乗検波器７４Ａ，７４Ｂ、復調器７５、減算器７６、ループフィルタ７７、電圧可変発振器（ＶＣＯ）７８を備えている。

遅延固定ループ回路２７は入力端子３７を有している。入力端子３７はアンテナ体２６Ｂに接続されると共に、３個の乗算器７２Ａ〜７２Ｃに接続される。入力端子３７には、τａ＋τ１だけ遅れたタイミングで応答信号Ｓinが受信される。ＰＮ発生器７１は、クロック端子３８に接続され、クロック信号が供給される。ＰＮ発生器７１は、上述の３個の乗算器７２Ａ〜７２Ｃに接続される。ＰＮ発生器７１には図２に示したＰＮ符号系列発生器２５が使用される。

例えば、ＰＮ発生器７１は、Ｄ符号列（Ｏｕｔ）と、このＤ符号列を中心に１／２チップ（Ｃｈｉｐ）だけ速いＥ符号列と、１／２チップ遅いＬ符号列を発生する。ＰＮ発生器７１によるＥ符号列は、乗算器７２Ａに出力される。乗算器７２ＡはＥ符号列をτａ＋τ１の応答信号Ｓinに乗算するように動作する。乗算器７２Ａにはバンドパスフィルタ７３Ａが接続され、乗算後の応答信号Ｓinが帯域フィルタ処理するようになされる。バンドパスフィルタ７３Ａには２乗検波器７４Ａが接続され、バンドパスフィルタ７３Ａを通過した乗算後の応答信号Ｓinが２乗検波される。２乗検波器７４Ａには減算器７６が接続され、第１の２乗検波後の応答信号Ｓinが入力される。

また、ＰＮ発生器７１によるＬ符号列は、乗算器７２Ｂに出力される。乗算器７２ＢはＬ符号列をτａ＋τ１の応答信号Ｓinに乗算するように動作する。乗算器７２Ｂにはバンドパスフィルタ７３Ｂが接続され、乗算後の応答信号Ｓinが帯域フィルタ処理するようになされる。バンドパスフィルタ７３Ｂには２乗検波器７４Ｂが接続され、バンドパスフィルタ７３Ｂを通過した乗算後の応答信号Ｓinが２乗検波される。２乗検波器７４Ｂには上述した減算器７６が接続され、第２の２乗検波後の応答信号Ｓinが入力される。

減算器７６は、第１の２乗検波後の応答信号Ｓinから第２の２乗検波後の応答信号Ｓinを減算して差信号を出力する。減算器７６には、ループフィルタ７７が接続され、減算後の差信号がフィルタ処理される。この差信号には、τａ＋τ１の遅延時間成分を含んでいる。

ループフィルタ７７には電圧可変発振器７８が接続され、フィルタ処理後の差信号に基づいてクロック信号の発振周波数を可変するようになされる。これはＰＮ発生器７１のクロックジェネレータとするためである。この例で、電圧可変発振器７８は送信部２１のクロックジェネレータの発信周波数を参照（カンニング）し、位相のみを制御するようになされる。

この電圧可変発振器７８には上述のＰＮ発生器７１が接続され、当該電圧可変発振器７８から出力されるクロック信号に基づいて拡散符号系列を発生するようになされる。これにより、遅延固定ループ回路２７において、温度センサ１０の反射器＃１から戻ってきた応答信号Ｓinの拡散符号系列のコード同期を採ることができる。

このように、遅延固定ループ回路２７では、応答信号ＳinのＥ符号列とＬ符号列の相関を採り、すなわち、スペクトラム拡散信号の逆拡散を行い、Ｅ符号列とＬ符号列の相関値が等しい、すなわち、送信波のスペクトラム拡散符号と、受信波のスペクトラム拡散符号とが一致したタイミングでロック（追尾）するようになされる。これにより、送信波のスペクトル拡散信号の拡散符号発生タイミングとＰＮ発生器７１のクロック位相によって、温度センサ１０における表面波の反射遅延時間（温度や圧力等）を取得できるようになる。

また、ＰＮ発生器７１によるＤ符号列（Ｏｕｔ）は、乗算器７２Ｃに出力される。乗算器７２ＣはＤ符号列をτａ＋τ１の応答信号Ｓinに乗算するように動作する。乗算器７２Ｃにはバンドパスフィルタ７３Ｃが接続され、乗算後の応答信号Ｓinが帯域フィルタ処理するようになされる。バンドパスフィルタ７３Ｃには復調器７５が接続され、乗算後の応答信号Ｓinが復調処理される。復調器７５からは、搬送波の振幅レベルと位相情報が出力される。

このように、応答信号（受信波）ＳinにＤ符号列を掛け合わせることによって、逆拡散され、送信時の搬送波が再生される。ここで再生された搬送波の位相は、ロックしている遅延波の搬送波の位相であり、遅延固定ループ回路２７は、反射器＃１から反射された反射パルス＃Ｐ１の影響を受けた搬送波の位相を再生するようになる。

図７Ａ〜Ｃは、遅延固定ループ回路２７における動作例を示す波形図である。図７Ａに示す応答信号Ｓinは、空間における遅延時間τａと、反射器＃１による表面波の反射パルス＃Ｐ１の反射遅延時間τ１との影響を受けている。このような応答信号Ｓinは、送信波に比べてτａ＋τ１だけ遅れたタイミングで遅延固定ループ回路２７に受信され、拡散コード・トラッキング・ループ制御するようになされる。

図７Ｂに示す拡散信号Ｃ（ｔ）は、チップ幅Ｔｃで、所定の周期で振幅±１のＰＮ信号を成し、第１〜第３の乗算器７２Ａ〜７２Ｃに各々出力される。この例では、ＰＮ発生器７１のＥ符号列は、乗算器７２Ａに出力される。乗算器７２ＡはＥ符号列をτａ＋τ１の応答信号Ｓinに乗算するように動作する。ＰＮ発生器７１のＬ符号列は、乗算器７２Ｂに出力される。乗算器７２ＢはＬ符号列をτａ＋τ１の応答信号Ｓinに乗算するように動作する。

図７Ｃに示す反射器＃１による表面波の反射パルス＃Ｐ１は、２乗検波後の応答信号Ｓinである。縦軸は振幅であり、横軸は周波数ｆである。アンテナ体２６Ｂで受信した応答信号Ｓinが逆拡散され、他の物体から反射されてきた雑音信号成分が拡散される。この反射パルス＃Ｐ１は、被測定対象４の温度測定に必要となる位相情報（反射遅延時間τ１）を含んでいる。空間における遅延時間τａを含めた反射パルス＃Ｐ１の位相情報（τａ＋τ１）は位相比較回路２９に出力される。

図８は、遅延固定ループ回路２８の構成例を示すブロック図である。この例で遅延固定ループ回路２８では、τａ＋τ２だけ遅れたタイミングで受信された応答信号Ｓinが拡散コード・トラッキング・ループ制御するようになされる。

図８に示す遅延固定ループ回路２８は、ＰＮ発生器８１、３個の乗算器８２Ａ〜８２Ｃ、３個のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）８３Ａ〜８３Ｃ、２個の２乗検波器８４Ａ，８４Ｂ、復調器８５、減算器８６、ループフィルタ８７を備えている。遅延固定ループ回路２７と異なる点は、電圧可変発振器７８を省略している点である。遅延固定ループ回路２８は入力端子４７を有している。入力端子４７はアンテナ体２６Ｂに接続されると共に、３個の乗算器８２Ａ〜８２Ｃに接続される。入力端子４７には、τａ＋τ２だけ遅れたタイミングで応答信号Ｓinが受信される。ＰＮ発生器８１は、クロック端子４８に接続され、クロック信号が供給される。ＰＮ発生器８１は、上述の３個の乗算器８２Ａ〜８２Ｃに接続される。ＰＮ発生器８１には図２に示したＰＮ符号系列発生器２５が使用される。

例えば、ＰＮ発生器８１のＥ符号列は、乗算器８２に出力される。乗算器８２ＡはＥ符号列をτａ＋τ２の応答信号Ｓinに乗算するように動作する。乗算器８２Ａにはバンドパスフィルタ８３Ａが接続され、乗算後の応答信号Ｓinが帯域フィルタ処理するようになされる。バンドパスフィルタ８３Ａには乗検波器８４Ａが接続され、バンドパスフィルタ８３Ａを通過した乗算後の応答信号Ｓinが２乗検波される。２乗検波器８４Ａには減算器８６が接続され、第１の２乗検波後の応答信号Ｓinが入力される。

また、ＰＮ発生器８１のＬ符号列は、乗算器８２Ｂに出力される。乗算器８２ＢはＬ符号列をτａ＋τ２の応答信号Ｓinに乗算するように動作する。乗算器８２Ｂにはバンドパスフィルタ８３Ｂが接続され、乗算後の応答信号Ｓinが帯域フィルタ処理するようになされる。バンドパスフィルタ８３Ｂには２乗検波器８４Ｂが接続され、バンドパスフィルタ８３Ｂを通過した乗算後の応答信号Ｓinが２乗検波される。２乗検波器８４Ｂには上述した減算器８６が接続され、第２の２乗検波後の応答信号Ｓinが入力される。

減算器８６は、第１の２乗検波後の応答信号Ｓinから第２の２乗検波後の応答信号Ｓinを減算して差信号を出力する。減算器８６には、ループフィルタ８７が接続され、減算後の差信号がフィルタ処理される。この差信号には、τａ＋τ２の遅延時間成分を含んでいる。

ループフィルタ８７にはＰＮ発生器８１が接続され、フィルタ処理後の差信号に基づいて拡散符号系列を発生するようになされる。これにより、遅延固定ループ回路２８において、温度センサ１０の反射器＃２から戻ってきた応答信号Ｓinの拡散符号系列のコード同期を採ることができる。また、ＰＮ発生器８１のＤ符号列は、乗算器８２Ｃに出力される。乗算器８２ＣはＤ符号列をτａ＋τ２の応答信号Ｓinに乗算するように動作する。乗算器８２Ｃにはバンドパスフィルタ８３Ｃが接続され、乗算後の応答信号Ｓinが帯域フィルタ処理するようになされる。バンドパスフィルタ８３Ｃには復調器８５が接続され、乗算後の応答信号Ｓinが復調処理される。復調器８５からは、搬送波の振幅レベルと位相情報（τａ＋τ２）が出力される。

図９Ａ〜Ｃは、遅延固定ループ回路２８における動作例を示す波形図である。図９Ａに示す応答信号Ｓinは、空間における遅延時間τａと、反射器＃２による表面波の反射パルス＃Ｐ２の反射遅延時間τ２との影響を受けている。このような応答信号Ｓinは、送信波に比べてτａ＋τ２だけ遅れたタイミングで遅延固定ループ回路２８に受信され、拡散コード・トラッキング・ループ制御するようになされる。

図９Ｂに示す拡散信号Ｃ（ｔ）は、チップ幅Ｔｃで、所定の周期で振幅±１のＰＮ信号を成し、第１〜第３の乗算器８２Ａ〜８２Ｃに各々出力される。この例では、ＰＮ発生器８１のＥ符号列は、乗算器８２Ａに出力される。乗算器８２ＡはＥ符号列をτａ＋τ２の応答信号Ｓinに乗算するように動作する。ＰＮ発生器８１のＬ符号列は、乗算器８２Ｂに出力される。乗算器８２ＢはＬ符号列をτａ＋τ２の応答信号Ｓinに乗算するように動作する。

図９Ｃに示す反射器＃２による表面波の反射パルス＃Ｐ２は、２乗検波後の応答信号Ｓinである。縦軸は振幅であり、横軸は周波数ｆである。アンテナ体２６Ｂで受信した応答信号Ｓinが逆拡散され、他の物体から反射されてきた雑音信号成分が拡散される。この反射パルス＃Ｐ２は、被測定対象４の温度測定に必要となる位相情報（反射遅延時間τ２）を含んでいる。空間における遅延時間τａを含めた反射パルス＃Ｐ２の位相情報（τａ＋τ２）は位相比較回路２９に出力される。

図１０Ａ〜Ｃは、位相比較回路２９における動作例を示す波形図である。この例で、温度センサ１０に２つの反射器＃１，＃２が設けられる場合であって、図１に示した位相比較回路２９には、遅延固定ループ回路２７から得られる位相情報（τａ＋τ１）と、遅延固定ループ回路２８から得られる位相情報（τａ＋τ２）とが入力され、反射遅延時間の差（位相差）を検出するようになされる。

図１０Ａに示す波形は、基準クロック信号である。ここで、図６に示した遅延固定ループ回路２７による拡散コード・トラッキング・ループ制御によって、図１０Ｂに示す反射パルス＃Ｐ１と、図８に示した遅延固定ループ回路２８による拡散コード・トラッキング・ループ制御によって、図１０Ｃに示す反射パルス＃Ｐ２とが同期する。

また、図１０Ａに示した基準クロック信号に対して任意のサイプリング時刻を設定し、この時刻を基準にすると、反射器＃１による反射パルス＃Ｐ１は、この基準時刻からτａ＋τ１だけ遅延して遅延固定ループ回路２７によって検出される。同様にして、反射器＃２による反射パルス＃Ｐ２は、この基準時刻からτａ＋τ２だけ遅延して遅延固定ループ回路２８によって検出される。

従って、温度センサ１０の反射器＃１と反射器＃２の反射遅延時間の差τεは、位相比較回路２９によって、（１）式、すなわち、
τε＝｛（τａ＋τ１）−（τａ＋τ２）｝・・・・・（１）
によって検出される。この空間の遅延時間τａは相殺されて消去されてしまう。このことから、反射遅延時間（伝播遅延時間）の差τεは、（２）式、すなわち、
τε＝（τ１−τ２） ・・・・・（２）
となる。この測定原理を使用することにより、空間の遅延時間τａの影響なしに温度センサ１０の中を伝播する表面波の反射パルス＃Ｐ１と＃Ｐ２の反射遅延時間の差τεを測定することができる。この反射遅延時間の差τεから温度センサ１０が検知した被測定対象４の温度を求めることができる。これにより、反射器相互間の干渉および温度センサ１０以外の物体からの反射を分離することができ、当該反射遅延時間の差τεに基づいて被測定対象４の温度や圧力等を高精度に測定することができる。

なお、復調器８５から搬送波のレベル及び位相情報が得られるので、この搬送波の位相情報によって、反射遅延時間の差τεを求めれば、これによっても、温度を測定できるようになる。例えば、搬送波を再生し、受信搬送波の位相θ１、θ２と送信搬送波の位相θ1r、θ2rとを検出し、これらの位相差（θ１−θ1r）、（θ２−θ2r）を求める。

また、反射器＃１で基準反射遅延時間をτ1rとし、反射器＃２で基準反射遅延時間をτ2rとして、これら基準反射遅延時間τ1r、τ2rを検出し、これらの時間差（τ１−τ1r）、（τ２−τ2r）を求める。これらの位相差（θ１−θ1r）、（θ２−θ2r）と、反射遅延時間の差（τ１−τ1r）、（τ２−τ2r）と、温度変化との間には、（３）、（４）式のような関係にある。
（θ１−θ1r）∝（τ１−τ1r）∝ 温度変化 ・・・・・（３）
（θ２−θ2r）∝（τ２−τ2r）∝ 温度変化 ・・・・・（４）

この（３），（４）式からも、詳細な精度で温度を測定できるようになる。

図１１Ａ〜Ｃは、位相比較回路２９における反射遅延時間の差τεの検出例を示す波形図である。

この例で被測定対象４の温度上昇によって、反射器＃１による反射パルス＃Ｐ１と、反射器＃２による反射パルス＃Ｐ２との反射遅延時間の差τεが大きくなり、反対に、温度降下によって、これらの反射遅延時間の差τεが小さくなる場合を想定する。このような温度センサ１０には、温度上昇によって基板１が膨張し、表面波変換器２から反射器＃１や＃２等に至る離隔距離が伸び、反対に、温度降下によって、基板１が縮小し、表面波変換器２から反射器＃１や＃２等に至る離隔距離が縮む性質のセンサ基板１を使用するとよい。

図１１Ａに示す例では、反射パルス＃Ｐ１と反射パルス＃Ｐ２との反射遅延時間の差τεがτε’−Δτの関係に有る場合である。この場合の被測定対象４の温度をＴ１とする。また、図１１Ｂに示す反射パルス＃Ｐ１と反射パルス＃Ｐ２との反射遅延時間の差τεがτε’の関係に有る場合である。この場合の被測定対象４の温度をＴ２とする。更に、図１１Ｂに示す反射パルス＃Ｐ１と反射パルス＃Ｐ２との反射遅延時間の差τεがτε’＋Δτの関係に有る場合である。この場合の被測定対象４の温度をＴ３とする。上述の例で、被測定対象４の温度はＴ１＜Ｔ２＜Ｔ３なる関係にある。このようなセンサ基板１に与える温度の変化に対して、基板１が伸縮する量との関係を予め見出して参照テーブル化して準備して置くと良い。

この例で、センサ基板１にＬｉＮｂＯ₃系（ＹＺ断面）の結晶基板１を使用すると、その直線形の温度係数が約９０ｐｐｍ／℃であることから、±１℃の精度で温度を測定できるようになる。

図１２は、メモリ部３２における温度Ｔｘ対反射遅延時間の差τεの関係例を示す図である。図１２において、縦軸はセンサ基板１に与える温度（被測定対象４の温度に比例）であり、横軸は、基板１の伸縮量を反映した反射遅延時間の差τεである。この例では、Ｔｘ対τεの特性グラフが直線的（一次関数的）に変化する場合を示している。

上述の例で、センサ基板１の温度がＴ２（例えば、常温）のとき、反射遅延時間の差τεはτε’である。センサ基板１の温度がＴ２からΔＴだけ下がったとき、反射遅延時間の差τεはτε’−Δτとなる。反対に、センサ基板１の温度がＴ２からΔＴだけ上昇したとき、反射遅延時間の差τεはτε’＋Δτとなる。このような関係を予めセンサ基板１を構成する部材毎に見出し、図１に示したメモリ部３２に格納して置き、反射遅延時間の差τεをアドレスにしてこの温度データＤ１を読み出すようにすればよい。温度データＤ１で足りない部分は補間にして算出するようにしてもよい。

なお、温度データＤ１は、制御装置３１により、実時間に算出するようにしてもよい。例えば、温度Ｔ℃における表面波の速度をＶ（Ｔ）とし、温度Ｔｏ℃における表面波の速度をＶ（Ｔｏ）とし、温度係数をＴｋとしたとき、（５）式、すなわち、
Ｖ（Ｔ）＝Ｖ（Ｔｏ）・［１−Ｔｋ（Ｔ−Ｔｏ）］・・・・（５）
により計算する。具体的には、反射遅延時間の差τεから、温度Ｔ℃における表面波の速度をＶ（Ｔ）を求め、温度係数Ｔｋを（５）式に代入して、被測定対象４の温度Ｔ℃を算出するようになされる。

又は、温度Ｔ℃における表面波の中間周波数をｆｏ（Ｔ）とし、温度Ｔｏ℃における表面波の中間周波数をｆｏ（Ｔｏ）としたとき、（６）式、すなわち、
ｆｏ（Ｔ）＝ｆｏ（Ｔｏ）・［１−Ｔｋ（Ｔ−Ｔｏ）］・・・・（６）
により計算する。この場合には、反射遅延時間の差τεから、温度Ｔ℃における表面波の中間周波数ｆｏ（Ｔ）を求め、温度係数Ｔｋを（６）式に代入して、被測定対象４の温度Ｔ℃を算出するようになされる。

又は、温度Ｔ℃における表面波の伝播時間τ（Ｔ）とし、温度Ｔｏ℃における表面波の伝播時間τｏ（Ｔｏ）としたとき、（７）式、すなわち、
τ（Ｔ）＝τ（Ｔｏ）・［１−Ｔｋ（Ｔ−Ｔｏ）］・・・・（７）
により計算する。この場合には、反射遅延時間の差τεから、温度Ｔ℃における表面波の伝播時間τ（Ｔ）を求め、温度係数Ｔｋを（７）式に代入して、被測定対象４の温度Ｔ℃を算出するようになされる。

続いて、本発明に係る無線応答測定方法について、無線応答温度測定システム１００を利用した体温測定例を説明する。図１３は、無線応答温度測定システム１００における体温測定例を示すフローチャートである。

この実施例では、患者さんの体温を無線測定する場合を例に挙げる。このシステム１００では、図１〜図１２に示した温度センサ１０と無線送受信装置４０が予め準備される。温度センサ１０は、スペクトラム拡散通信方式により拡散変調される無線応答測定用の変調信号を受けて当該被測定対象４の温度に従った応答信号Ｓinを放射するものである。この例では、図１２に示したような温度Ｔｘ対反射遅延時間の差τεの関係例を記憶した参照テーブルがメモリ部３２に準備されている場合を想定する。

これを体温測定条件にして、図１３に示すフローチャートのステップＡ１で温度センサ１０を被測定対象４である患者の体の一部に取付ける。例えば、患者の腕等に温度センサ１０を貼るようになされる。そして、ステップＡ２で患者に取付けられた温度センサ１０に対して、例えば、看護婦は、無線送受信装置４０を温度センサ１０に向け、操作部３４を操作して無線送受信装置４０から変調信号を輻射する。これと共に、ステップＡ３で無線送受信装置４０は、当該温度センサ１０から戻ってくる応答信号Ｓinを受信する。

そして、ステップＡ４で無線送受信装置４０は、温度センサ１０に輻射する変調信号と当該温度センサ１０から受信した応答信号Ｓinとに基づいて該温度センサ１０を伝播する表面波の反射遅延時間の差τεを検出する。ここで検出された反射遅延時間の差τεに基づいて無線送受信装置４０は、ステップＡ５で患者の体温Ｔ℃を演算する。このとき、制御装置３１は、図１２に示したメモリ部３２の参照テーブルにおいて、反射遅延時間の差τεをアドレスにして、温度データＤ１を読み出すようになされる。

その後、ステップＡ６に移行して制御装置３１は、表示データＤ２に基づいて患者の体温Ｔ℃を表示部３３に表示するようになされる。表示部３３における体温Ｔ℃の表示はデジタルでもアナログ表示でも、どちらでもかまわない。このとき、体温の記録をプリントアウト可能なように無線送受信装置４０にプリント機能を持たせてもよい。

そして、ステップＡ７で体温測定終了を判断する。この際の判断は、無線送受信装置４０を取り扱うオペレータ（この場合、看護婦）である。電源をオフして測定終了する。また、継続して患者の体温を測定する場合は、ステップＡ２に戻って上述した処理を繰り返すようになされる。なお、温度センサ１０は、患者の腕等に貼り放しても、その都度、取り外すようにしてもどちらでもかまわない。

このように、本発明に係る第１の実施例としての無線応答温度測定システム及び無線応答温度測定方法によれば、患者の体温等を無線測定する場合に、無線送受信装置４０は、温度センサ１０に変調信号を輻射すると共に、当該温度センサ１０から戻ってきた応答信号Ｓinを受信して信号処理をする。このとき、当該無線送受信装置４０は、温度センサ１０に輻射する変調信号Ｓoutと当該温度センサ１０から放射される応答信号Ｓinとに基づいて該温度センサ１０を伝播する表面波の反射遅延時間の差τεを検出するようになされる。

従って、温度センサ１０以外の物体からの反射を分離することができ、当該反射遅延時間の差τεに基づいて患者の体温等を高精度に測定することができる。この実施例では、患者の温度等を測定する場合について説明したが、これに限られることはなく、被測定対象４の圧力を測定することもできる。この場合は、上述の温度係数Ｔｋに代えて圧力係数を各々の式に代入すればよい。

図１４は、本発明に係る第２の実施例としての無線応答測定システム１００’の信号応答体の構成例を示す図である。この実施例の無線応答測定システム１００’では、制御端子４７を設けた反射器＃１を有する信号応答体１０’が適用される。

図１４に示す信号応答体１０’の、例えば、反射器＃１には、制御端子６７が設けられ、この制御端子６７はスイッチ６を介して接地される。このスイッチ６をオン・オフして表面波変換器２から伝播される表面波の反射及び通過を制御するようになされる。スイッチ６には、例えば、電界効果型のトランジスタ（ＦＥＴ）が使用され、このゲートには情報出力源７が接続される。情報出力源７には、「０」，「１」を組み合わせた送信情報が準備される。情報出力源７から出力された送信情報は、ＦＥＴのゲートに供給される。ＦＥＴは送信情報に基づいてオン・オフするので、表面波変換器２から伝播される表面波が反射器＃１を反射する、及び、反射器＃１を通過する等の制御を実行することができる。

このように、本発明に係る第２の実施例としての無線応答測定システムによれば、制御端子付きの反射器＃１を有する信号応答体１０’が備えられ、この制御端子６７を通じてスイッチ６をオン・オフ制御され、信号応答体から図示しない無線送受信装置へデータを送信するようになされる。

従って、信号応答体１０’にタグの機能を持たせることができ、センサとしての信号応答体１０’とタグとしての信号応答体１０’の両立させることができる。これにより、信号応答体１０’に受動型符号化機能を持たせることができる。

本発明は、温度や圧力などの測定箇所とその測定信号を処理する装置本体部とがワイヤレス化した無線応答温度測定システムや無線応答脈拍測定システム等に適用して極めて好適である。

本発明に係る第１の実施例としての無線応答温度測定システム１００の構成例を示す概念図である。 ＰＮ発生器２５の内部構成例を示す回路図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は送信部２１における動作例を示す波形図である。 温度センサ１０における表面波変換器２、反射器＃１及び＃２の配置例を示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、温度センサ１０における表面波による反射パルス＃Ｐ１及び＃Ｐ２の波形例を示す図である。 遅延固定ループ回路２７の内部構成例を示すブロック図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、遅延固定ループ回路２７における動作例を示す波形図である。 遅延固定ループ回路２８の内部構成例を示すブロック図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、遅延固定ループ回路２８における動作例を示す波形図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、位相比較回路２９における動作例を示す波形図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、位相比較回路２９における反射遅延時間の差τεの検出例を示す波形図である。 メモリ部３２における温度Ｔｘ対反射遅延時間の差τεの関係例を示す図である。 無線応答温度測定システム１００における体温測定例を示すフローチャートである。 本発明に係る第２の実施例としての無線応答測定システム１００’の信号応答体１０’の構成例を示す図である。 従来例に係る無線応答温度測定システム２００の構成例を示す図である。

符号の説明

１・・・基板、２・・・表面波変換器、１０・・・温度センサ（信号応答体）、１０’・・・信号応答体、２１・・・送信部、２２，２３・・・発振器、２４，７２Ａ〜７２Ｃ，８２Ａ〜８２Ｃ・・・乗算器、２５，７１，８１・・・ＰＮ発生器、２６Ａ，２６Ｂ・・・アンテナ体、２７，２８・・・第１，第２の遅延固定ループ回路、２９・・・位相比較回路、３０・・・受信部、３１・・・制御装置、３２・・・メモリ部、３３・・・表示部、３４・・・操作部、７５，８５・・・復調器、７８・・・電圧可変発振器、１００・・・無線応答温度測定システム（無線応答測定システム）、１００’・・・無線応答測定システム

Claims (6)

1. 被測定対象の物理量を無線測定するシステムであって、
   前記被測定対象に取付けられ、スペクトラム拡散通信方式により直接拡散変調された無線応答測定用の変調信号を受けて当該被測定対象の物理量に従った応答信号を放射する信号応答体と、
   前記信号応答体に前記変調信号を輻射すると共に、当該信号応答体から戻ってきた応答信号を受信して信号処理をする無線送受信装置とを備え、
   前記信号応答体は、
   第１アンテナ体と、結晶構造の基板と、表面波変換器と、第１の反射器と、第２の反射器とを有し、
   前記第１アンテナ体に接続された表面波変換器が前記基板上に配置されると共に、当該表面波変換器から互いに異なる所定の距離を隔てて前記第１及び第２の反射器が当該基板上の表面波の伝播進路にそれぞれ配置され、
   前記第１アンテナ体によって前記変調信号を受信して前記表面波変換器に供給し、
   前記第１アンテナ体から供給されたスペクトラム拡散通信方式の変調信号を前記表面波変換器によって弾性波の表面波に変換し、
   前記表面波変換器から伝播される表面波を前記第１及び第２の反射器によってそれぞれ反射し、
   且つ、前記第１及び第２の反射器のそれぞれから反射される表面波を前記表面波変換器によってスペクトラム拡散通信方式の変調信号に変換した応答信号を前記第１アンテナ体から輻射し、
   前記無線送受信装置は、
   第２アンテナ体と、前記第２アンテナ体に接続され、所定の周波数の搬送波信号を前記スペクトラム拡散通信方式により直接拡散変調して得られた前記変調信号を連続して送信する送信部と、前記第２アンテナ体に接続され、前記信号応答体から戻ってきた応答信号を逆拡散して復調し、当該信号応答体を伝播する表面波の伝播遅延時間を連続して検出する受信部とを有し、
   該受信部が、前記信号応答体の第１の反射器から戻ってきた応答信号の拡散符号系列のコード同期を採る第１の遅延固定ループ回路と、前記信号応答体の第２の反射器から戻ってきた応答信号の拡散符号系列のコード同期を採る第２の遅延固定ループ回路と、前記第１の遅延固定ループ回路から得られる位相情報と、前記第２の遅延固定ループ回路から得られる位相情報とを入力して位相差を検出する位相比較回路とを有し、
   且つ、前記位相比較回路で検出された前記位相差に基づいて前記被測定対象の物理量を検出する
   無線応答測定システム。
2. 前記送信部は、
   所定の周波数の搬送波信号を発生する第１の発振器と、
   所定の周波数のクロック信号を発生する第２の発振器と、
   前記第２の発振器から出力されるクロック信号に基づいて拡散符号系列を発生するＰＮ発生器と、
   前記第１の発振器から出力される搬送波信号を前記ＰＮ発生器から出力される拡散符号系列に基づいてスペクトラム拡散変調する変調器とを有する
   請求項１に記載の無線応答測定システム。
3. 前記反射器に制御端子が設けられ、
   前記制御端子をスイッチを介して接地し、
   前記スイッチをオン・オフして前記表面波変換器から伝播される表面波の反射及び通過を制御する
   請求項１に記載の無線応答測定システム。
4. 前記被測定対象の物理量を参照テーブル化したデータを記憶した記憶装置と、
   前記位相比較回路から出力される位相差に基づいて前記記憶装置から被測定対象の物理量を示すデータを読出す制御装置とを備える
   請求項１に記載の無線応答測定システム。
5. 被測定対象の物理量を無線測定する方法であって、
   アンテナ体と、結晶構造の基板と、表面波変換器と、該表面波変換器から互いに異なる所定の距離を隔てて配置された第１及び第２の反射器とからなり、所定の周波数の搬送波信号をスペクトラム拡散通信方式により直接拡散変調して得られた無線応答測定用の変調信号を受けて当該被測定対象の物理量に従った応答信号を放射する信号応答体を前記被測定対象に取付け、
   前記被測定対象に取付けられた信号応答体に前記変調信号を連続して輻射すると共に、当該信号応答体から戻ってくる応答信号を連続して受信し、
   前記信号応答体の前記アンテナ体を介して前記第１の反射器から戻ってきた応答信号と、前記信号応答体の前記アンテナ体を介して前記第２の反射器から戻ってきた応答信号との位相差を検出し、
   検出された前記位相差に基づいて前記被測定対象の物理量を測定する
   無線応答測定方法。
6. 前記信号応答体を伝播する表面波の反射及び通過を制御する
   請求項５に記載の無線応答測定方法。

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