JP6037401B2 - 電気機械共振器を有する測定システム、該システムを製造するための方法、および、少なくとも2つの電気機械共振器を読み取るための方法 - Google Patents
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Description
測定されるべき物理量にしたがって無負荷時共振周波数付近で変動する共振周波数をそれぞれが有する少なくとも2つの電気機械共振器であり、各共振器には、
励振信号を受けるようになっている入力と、
励振信号に応じて出力信号を供給するための出力であって、出力信号が共振器の共振周波数での共振を有する、出力と、
が設けられ、
各共振器がその無負荷時共振周波数を規定する機械的構造を備え、無負荷時共振周波数が互いに異なるように共振器の機械的構造が互いに異なる、少なくとも2つの電気機械共振器と、
共振器の入力に接続され、前記入力に励振信号を供給するようになっている少なくとも1つの読み取りデバイスと、
を備え、
システムは、共振器の無負荷時共振周波数に関連する無負荷時共振情報が各共振器ごとに記録されるメモリを更に備え、
各読み取りデバイスは、読み取りのために選択される1つ以上の共振器の共振周波数を、選択された各共振器ごとに記憶される無負荷時共振情報から読み取りデバイスの少なくとも1つの要素を設定することにより決定するようになっている、
測定システムである。
各共振器ごとに、その無負荷時共振周波数付近でのその共振周波数の予期される最大変動範囲を決定するステップと、
重なり合わないように決定される間隔にわたって互いに十分に離れた無負荷時共振周波数を規定する共振器の機械的構造を選択するステップと、
を含む。
共振器から、読み取られるべき1つ以上の共振器を選択するステップと、
読み取りのために選択される各共振器の無負荷時共振情報を前記メモリ内に回収するステップと、
共振器に励振信号(e)を印加するとともに、読み取りのために選択される各共振器の共振周波数を、この共振器の無負荷時共振情報から読み取りデバイスの少なくとも1つの要素を設定することにより決定するステップと、
選択された各共振器ごとに、決定された共振周波数と共振器の無負荷時共振周波数とから物理量を決定するステップと、
を含む。
共振器の無負荷時共振周波数を決定するステップと、
各共振器ごとに、この共振器の無負荷時共振情報をその無負荷時共振周波数から決定するステップと、
決定された前記無負荷時共振情報を前記メモリ内に記録するステップと、
を更に含む。
Claims (18)
- 測定システムにおいて、
測定されるべき物理量にしたがって無負荷時共振周波数付近で変動する共振周波数をそれぞれが有する少なくとも2つの電気機械共振器(1021...102N;1902)であって、前記各共振器(1021...102N;1902)は、 励振信号(e)を受けるようになっている入力(1041...104N)と、 励振信号(e)に応じて出力信号(s1...sN)を供給するための出力(1061...106N)であって、前記出力信号(s1...sN)が前記共振器(1021...102N;1902)の共振周波数での共振を有する、出力(1061...106N)と、
前記無負荷時共振周波数を規定する機械的構造であって、無負荷時共振周波数が互いに異なるように前記共振器(1021...102N;1902)の前記機械的構造が互いに異なる、機械的構造と、
を含んでおり、前記共振器のすべての入力が互いに接続され、同じ励振信号(e)を受ける、少なくとも2つの電気機械共振器(1021...102N;1902)と、 前記出力信号(s1...sN)を1つの全出力信号(s)として加算するための手段(108)と、
前記共振器の無負荷時共振周波数に関連する無負荷時共振情報が前記各共振器ごとに記録されるメモリ(120;1201...120M;1906)と、
読み取りのために選択される1つの前記共振器の共振周波数を決定する、読み取りデバイス(110;15021...1502M;1802)と、 を備えており、
前記読み取りデバイス(110;15021...1502M;1802)は、前記全出力信号(s)を受けるように構成されており、
前記読み取りデバイス(110;15021...1502M;1802)は、前記全出力信号(s)に基づいて、励振信号(e;e1...eM)を前記共振器に供給するように構成された閉ループ(112;1121...112M;1803)を含んでおり、
前記選択された共振器の前記共振周波数を決定するために、前記読み取りデバイス(110;15021...1502M;1802)は、読み取り前に、前記選択された共振器のために格納された無負荷時共振情報から、前記閉ループ(112;1121...112M;1803)の少なくとも1つの要素を構成し、
前記選択された共振器の前記共振周波数を決定するために、前記構成された要素を有する前記閉ループ(112;1121...112M;1803)は、その後、前記選択された共振器の前記共振周波数に固定される、
測定システム。 - 選択される複数の共振器の共振周波数を同時に決定するようになっている幾つかの読み取りデバイス(15021...1502M)を備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記電気機械共振器(1021...102N;1902)の前記入力(1041...104N)に全励振信号(e)を供給するために前記読み取りデバイスにより供給される励振信号(e1...eM;e(1)...e(5))を加算するための手段(1504;1918)を更に備える、請求項2に記載のシステム。
- 前記各電気機械共振器(1021...102N;1902)ごとに異なる前記入力(1041...104N)および前記出力(1061...106N)が設けられた、請求項1から3のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記各読み取りデバイス(110;15021...1502M;1802)は、単一の選択された共振器(1021...102N;1902)の共振周波数を決定するようになっている、請求項2又は請求項3に記載のシステム。
- 前記各読み取りデバイス(110;15021...1502M;1802)は、前記全出力信号(s)から、幾つかの選択された共振器(1021...102N;1902)の共振周波数を連続的に決定するようになっている、請求項1又は請求項2に記載のシステム。
- 前記加算するための手段(108)は、前記共振器(1021...102N;1902)の前記出力(1061...106N)が接続されるノードを備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記各共振器において、無負荷時共振情報が無負荷時共振周波数付近に及ぶ帯域幅であり、前記各読み取りデバイス(1802)は、読み取りのために選択される前記共振器の前記出力信号(s1...sM)のそれぞれを前記全出力信号(s)から抽出するようになっているデマルチプレクサ(1804)を備える少なくとも1つの自動振動ループ(1803)を備え、前記抽出は、読み取りのために選択される前記各共振器ごとに、この共振器に特有の帯域幅で行なわれる、請求項1に記載のシステム。
- 前記各共振器に特有の無負荷時共振情報がこの共振器の無負荷時共振周波数である、請求項1から8のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記読み取りデバイス(110;15021...1502M)は、単一の共振器の共振周波数を決定するようになっており、読み取りのために選択される前記共振器の無負荷時共振周波数を選択するための手段(122;1508;1908)を備えるとともに、読み取りの開始時に、選択された無負荷時共振周波数に等しい周波数を有する単一周波数励振信号(e;e1...eM;e(1)...e(5))を供給するようになっている、請求項9に記載のシステム。
- 前記読み取りデバイス(110;15021...1502M)が制御位相ループ回路(112;1121...112M)を備え、この制御位相ループ回路(112;1121...112M)は、読み取り開始後に、励振信号(e;e1...eM;e(1)...e(5))の周波数を、読み取りのために選択される前記共振器に対応する前記全出力信号(s)の共振ピークの周波数で固定して、その固定周波数を決定された共振周波数として供給するようになっている、請求項4を引用する請求項9または請求項4を引用する請求項10に記載のシステム。
- 前記各制御位相ループ回路(112;1121...112M)は、選択された無負荷時共振周波数での固定を開始するための手段(124;1241...124M;1914(1)...1914(5))を備える、請求項11に記載のシステム。
- 前記電気機械共振器(1021...102N;1902)がMEMS共振器またはNEMS共振器である、請求項1から12のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記電気機械共振器(1021...102N;1902)が同じシリコンチップ(202)上にエッチングされるNEMS共振器(1021...102N)である、請求項13に記載のシステム。
- 請求項1から14のいずれか一項に記載のシステムを製造するための方法であって、前記電気機械共振器(1021...102N;1902)の定寸のために、 前記各共振器ごとに、その無負荷時共振周波数付近でのその共振周波数の予期される最大変動範囲を決定するステップと、
重なり合わないように決定される間隔にわたって互いに十分に離れた無負荷時共振周波数を規定する前記共振器の機械的構造を選択するステップと、
を含む方法。 - 無負荷時共振周波数を規定する機械的構造をそれぞれが備える少なくとも2つの電気機械共振器(1021...102N;1902)を読み取るための方法であって、無負荷時共振周波数が互いに異なるように前記共振器(1021...102N)の前記機械的構造が互いに異なり、前記各共振器は、測定されるべき物理量にしたがって無負荷時共振周波数付近で変動する共振周波数を有し、前記各共振器(1021...102N)には、励振信号(e)を受けるようになっている入力(1041...104N)と、励振信号(e)に応じて出力信号(s1...sN)を供給するための出力(1061...106N)であって、前記出力信号(s1...sN)が前記電気機械共振器(1021...102N)の共振周波数での共振を有する、出力(1061...106N)とが設けられ、前記共振器のすべての入力が互いに接続され、同じ励振信号(e)を受け、前記出力信号(s1...sN)は、加算手段(108)により、1つの全出力信号(s)として加算され、前記方法は、前記共振器の無負荷時共振周波数に関連する無負荷時共振情報が前記各共振器ごとに記録されるメモリ(120;1201...120M;1906)と、前記全出力信号(s)を受けて該全出力信号(s)にしたがって前記共振器に励振信号(e;e1...eM)を供給するようになっている閉ループ(112;1121...112M;1803)とを備える読み取りデバイスを使用するとともに、 前記共振器(1021...102N;1902)から、読み取られるべき1つの共振器を選択するステップと、
前記選択された共振器の無負荷時共振情報を前記メモリ内に回収するステップと、 前記閉ループ(112;1121...112M;1803)を使用して、前記共振器に励振信号(e;e1...eM)を印加するステップと、
読み取り前に、前記選択された共振器のために格納された無負荷時共振情報から、前記閉ループの少なくとも1つの要素を構成して、前記構成された要素を有する前記閉ループ(112;1121...112M;1803)が、その後、前記選択された共振器の前記共振周波数に固定されるように、前記選択された共振器の前記共振周波数を決定するステップと、
決定された共振周波数と前記共振器の無負荷時共振周波数とから物理量を決定するステップと、
を含む、方法。 - 励振信号(e;e1...eM)を前記共振器(1021...102N;1902)に印加する前に、 前記共振器(1021...102N;1902)の無負荷時共振周波数を決定するステップと、
前記各共振器ごとに、この共振器の無負荷時共振情報をその無負荷時共振周波数から決定するステップと、
決定された前記無負荷時共振情報を前記メモリ(120;1201...120M;1906)内に記録するステップと、
を更に含む、請求項16に記載の方法。 - 前記読み取りデバイスは複数の閉ループを含んでおり、各閉ループは励振信号を前記全出力信号(s)にしたがって前記共振器の前記入力に供給するように構成されており、
前記読み取りデバイスは、読み取り前に、選択された各共振器のために格納された無負荷時共振情報から、各閉ループの少なくとも1つの要素を構成して、読み出しのために選択された複数の共振器の共振周波数を決定し、
前記構成された要素を有する各閉ループが、その後、前記選択された各共振器の前記共振周波数に固定されるように構成される、
請求項1に記載のシステム。
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