JP6550989B2 - センシングシステム - Google Patents
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Description
図1〜図3は、第1実施形態の説明図を示す。図1のセンシングシステム1は、測定対象の物理量に応じ適切に配置されたセンサヘッドとしてのSAWセンサ3と、このSAWセンサ3に接続されたセンシング装置4と、を備える。
= (θb−θa)/(fb−fa) × fa …(1)
TCD[ppm/℃]を遅延時間の温度係数とすれば、SAW素子15の位相回転角の温度感度G[deg/℃]は下記の(2)式のように導出される。
さらに、SAW素子15の位相回転角の歪み感度をF[deg]とすると、このF[deg]は下記の(3)式のように導出される。
すなわち、周波数fa、fbの駆動信号に対する遅延信号の位相角の差(θb−θa)を同一環境下で測定、比較することで、SAW素子15の伝搬特性(例えばSAWの伝搬速度)の変動に基づく、測定対象となる物理量に対する感度の変動を補正できる。
図4〜図6は第2実施形態の追加説明図を示す。第2実施形態では、図4に示すように、センシングシステム101は、測定対象の第1及び第2の物理量に応じて適切に配置されたSAWセンサ103と、このSAWセンサ103に接続されたセンシング装置4とを備える。SAWセンサ103は、複数(2つ)の第1及び第2のSAW素子15及び16により構成されている。
(第3実施形態)
図7及び図8は第3実施形態の追加説明図を示す。第3実施形態も第2実施形態と同様に、第1及び第2のSAW素子15及び16を備えており、これらのそれぞれのSAW素子15、16を利用して感度を補正する別の形態について示す。
= (θb1−θa1)/(fb−fa) × fa …(4)
PB[deg] = LB/VB × fa × 360
= (θb2−θa2)/(fb−fa) × fa …(5)
TCD[ppm/℃]を遅延時間の温度係数とすれば、SAW素子15、16の位相回転角の温度感度GA、GB[deg/℃]は下記の(6)、(7)式のように導出される。
GB ≒ PB[deg] × TCD[ppm/℃] …(7)
さらに、SAW素子15、16の位相回転角の歪み感度をFA、FB[deg]とすると、このFA、FB[deg]は下記の(8)、(9)式のように導出される。
FB ≒ PB[deg] × 1[ε] …(9)
すなわち、位相回転角PA、PBを同一環境下で測定、比較することで、SAW素子15の伝搬特性(例えばSAWの伝搬速度)の変動に基づく、測定対象となる第一、第二の物理量に対する感度の変動を補正できる。
図9は第4実施形態の追加説明図を示す。第4実施形態も第2実施形態と同様に、第1及び第2のSAW素子15及び16を備えており、これらのそれぞれのSAW素子15、16を利用して第1及び第2の物理量に対する感度の比を補正する別の形態について示す。
FB/FA ≒ (θb2 − θa2)/(θb1 − θa1)×α …(11)
このような技術思想を考慮すれば、制御装置14が以下に示すように処理することで、第1及び第2の物理量を計算する過程において最も精度が要求される第1及び第2の物理量に対する感度の比に対し補正することができ、測定対象となる第1及び第2の物理量を極力正確に算出できる。以下、図9を参照してこの説明を行う。
(第5実施形態)
図10及び図11は第5実施形態の追加説明図を示す。第5実施形態は第1実施形態と同様に、1つの遅延線タイプのSAW素子15を備えると共に、別途センサ24を設けており、このセンサ24のセンサ信号が規定値以内であるか否かに応じて処理を分けるところに特徴を備える。
図12及び図13は第6実施形態の追加説明図を示す。第6実施形態は、外部から与えられるトリガ信号を基準として使用周波数を切り替えて感度を補正する形態を示す。図12に示すように、センシング装置4及び制御装置14には外部からトリガ信号が与えられる。このトリガ信号は、時間経過等に応じて発生するタイマ信号に相当する信号であり、センシング装置4及び制御装置14はトリガ信号が与えられると、当該トリガ信号に対応して感度の補正を行うように使用周波数を切り替えて動作させる。具体的には第1実施形態で説明したように、信号源5は例えば200[MHz]近傍の二種類以上の周波数(例えば200MHzと201MHz)を選択可能な駆動信号して出力するが、センシング装置4及び制御装置14はこのトリガ信号を受付けると、トリガ信号に対応して周波数fa又はfbに切替えるように構成されている。感度の補正を行うタイミングが、このトリガ信号に応じて決定される。
前述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形又は拡張が可能である。これらの各実施形態の構成は適宜組み合わせて適用できる。
= (θb−θa)/(fb−fa) × fn …(1a)
この場合にも、前述実施形態に示したように同様に補正することができ同様の効果を奏する。
Claims (5)
- 遅延線タイプのSAW素子(15,16)を備えるSAWセンサ(3,103)と、
前記SAWセンサに駆動信号を出力し前記SAWセンサのSAW素子を介して遅延する遅延信号を検出するセンシング装置(4)と、
前記センシング装置により検出された遅延信号から位相角を算出しその位相角に基づいて前記SAWセンサに作用した物理量を算出する制御装置(14)と、を備え、
前記センシング装置(4)は、前記SAW素子の遅延信号の検出の際に2種類以上の異なる周波数の駆動信号を使用しており、
前記制御装置は、2種類以上の異なる周波数における前記SAW素子の遅延信号の位相角の差を用いて、前記SAW素子の物理量に対する感度を補正するものであり、
前記SAWセンサの感度の補正タイミングを検出するためのセンサ(24)を備え、
前記センシング装置(4)は、前記センサのセンサ信号を基準として、使用周波数を切り替えるタイミングを制御し、
前記制御装置(14)は、前記センサのセンサ信号を基準として、前記SAW素子の物理量に対する感度の補正を行うタイミングを制御することを特徴とするセンシングシステム。 - 遅延線タイプのSAW素子(15,16)を備えるSAWセンサ(3,103)と、
前記SAWセンサに駆動信号を出力し前記SAWセンサのSAW素子を介して遅延する遅延信号を検出するセンシング装置(4)と、
前記センシング装置により検出された遅延信号から位相角を算出しその位相角に基づいて前記SAWセンサに作用した物理量を算出する制御装置(14)と、を備え、
前記センシング装置(4)は、前記SAW素子の遅延信号の検出の際に2種類以上の異なる周波数の駆動信号を使用しており、
前記制御装置は、2種類以上の異なる周波数における前記SAW素子の遅延信号の位相角の差を用いて、前記SAW素子の物理量に対する感度を補正するものであり、
前記センシング装置(4)は、外部から与えられるトリガ信号を基準として、使用周波数を切り替えるタイミングを制御し、
前記制御装置(14)は、前記トリガ信号を基準として、前記SAW素子の物理量に対する感度の補正を行うタイミングを制御することを特徴とするセンシングシステム。 - 前記SAWセンサ(103)は、遅延線タイプの複数のSAW素子(15,16)を備えており、
前記センシング装置は、前記複数のSAW素子の遅延信号の検出の際に2種類以上の異なる周波数の駆動信号を使用しており、
前記制御装置は、前記複数のSAW素子のそれぞれについて、前記2種類以上の異なる周波数における遅延信号の位相角の差を用いて、前記複数のSAW素子の物理量に対するそれぞれの感度を補正することを特徴とする請求項1または2記載のセンシングシステム。 - 前記センシング装置(4)は、前記SAW素子の駆動信号の周波数を測定する測定手段(23)を備えており、
前記制御装置は、前記測定手段の測定結果を用いて前記SAW素子の駆動信号の周波数に対する位相角の勾配を算出し、前記位相角の勾配を用いて前記SAW素子の物理量に対する感度を補正することを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載のセンシングシステム。 - 前記SAWセンサ(103)は、遅延線タイプの第1及び第2SAW素子(15,16)を備えており、
前記センシング装置は、前記第1及び第2SAW素子の遅延信号の検出の際に2種類以上の異なる周波数の駆動信号を使用しており、
前記制御装置は、前記第1及び第2SAW素子のそれぞれについて、前記2種類以上の異なる周波数における遅延信号の位相角の差の比率を用いて、前記第1SAW素子の物理量に対する感度と、前記第2SAW素子の物理量に対する感度との比率を補正することを特徴とする請求項1または2記載のセンシングシステム。
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