JP6740587B2 - センシングシステム - Google Patents
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Description
[第1実施形態]
(1)センシングシステムの概要
図1に示すように、本実施形態のセンシングシステム10は、動力を伝達するシャフト200に加えられるトルクを検出するように構成されている。即ち、本実施形態のセンシングシステム10において、検出対象物はシャフト200であり、検出すべき物理量はシャフト200に加えられるトルクである。シャフト200は、例えば車両において、回転力を伝達するために設けられている。
次に、センシングシステム10の電気的構成について、図2を用いて説明する。図2に示すように、センシングシステム10は、SAWセンサ3と、信号処理回路20とを備え、これら両者が、伝送路30によって相互に信号を送受信可能に接続されている。
SAWセンサ3が有する2つのSAW素子のうち、検出用SAW素子4は、第1センサ部11及び第2センサ部12の2つのセンサ部を有する。即ち、検出用SAW素子4においては、2つのセンサ部11,12が一体化されている。
スイッチ23は、出力増幅器22及び入力増幅器25に接続されると共に、回路側配線7bが接続されている。スイッチ23は、信号処理回路20内における、回路側配線7bの接続先(即ち伝送路30の接続先)を、出力増幅器22及び入力増幅器25の何れか一方に選択的に切り替え可能に構成されている。
移相器24は、信号源21から入力される励振信号の位相を90deg進相させる。移相器24によって90deg進相された励振信号は、第2ミキサ27へ出力される。なお、移相器24における励振信号の位相の変化量が90deg進相であることはあくまでも一例である。
周囲温度センサ29は、センシングシステム10全体の周囲温度(いわゆる雰囲気温度)を検出するための温度センサである。周囲温度センサ29は、例えばサーミスタ、熱電対などの、温度に応じた信号を出力可能な素子を有し、温度に応じた信号を演算部28へ出力する。演算部28は、周囲温度センサ29から入力される信号に基づいて雰囲気温度を取得することができる。
次に、検出対象の物理量を検出するために演算部28が行う各種処理について説明する。演算部28は、物理量を検出する際、まず、スイッチ23において出力増幅器22と回路側配線7bとを接続させる。
そして、検出用SAW素子4における、第1センサ部11においては、IDT14により励振されたSAWが第1伝搬経路Aを伝搬して再びIDT14へ戻り、その戻ってきたSAWによってIDT14に第1検出信号が発生する。つまり、戻ってきたSAWが第1検出信号に変換される。なお、SAWが第1伝搬経路Aを伝搬する過程で第1反射器15で反射されることは既述の通りである。
以上説明したように、本実施形態のセンシングシステム10では、SAWセンサ3は、物理量の変化に応じて検出信号が変化するように設けられた第1センサ部11及び第2センサ部12と、物理量が変化しても検出信号が変化しないように設けられた第3センサ部13とを備えている。また、伝送路30には、一組のアンテナ6,7を含む無線伝送区間が存在している。
第1実施形態では、算出される物理量に対するアンテナ位置関係の影響を抑制するために、検出用SAW素子4(即ち第1センサ部11及び第2センサ部12)とは別に参照用SAW素子5(即ち第3センサ部13)を設けた。
第2実施形態では、算出される物理量に対するアンテナ位置関係の影響を抑制するために、検出用SAW素子4(即ち第1センサ部11及び第2センサ部12)とは別に、素子温度センサ41を設けた。
[他の実施形態]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得る。
また例えば、図7に示すように、1つの素子上に2つのセンサ部が形成されたSAW素子141を用い、物理量の検出対象物170に対するこのSAW素子141の取り付け方法を工夫することで、2つのセンサ部のうち一方を第1センサ部として機能させ、他方を第3センサ部として機能させるようにしてもよい。
Claims (8)
- 検出対象物(200)の物理量を検出するセンシングシステムであって、
弾性表面波励振用の電気信号である励振信号が入力されると弾性表面波が励振されて所定の伝搬経路を伝搬した後に再び電気信号に変換されるように構成された遅延型構造を有し、前記励振信号の位相と前記変換された電気信号である検出信号の位相の差が前記物理量に応じて変化するように設けられた第1センサ部(11)と、
前記励振信号を出力可能であって、その出力した励振信号に対して前記第1センサ部から出力された前記検出信号を入力可能に構成され、出力した前記励振信号とその励振信号に対して入力された前記検出信号との位相差に基づいて前記物理量を検出するように構成された信号処理部(20)と、
前記第1センサ部と前記信号処理部との間において前記励振信号及び前記検出信号の伝送用に設けられた伝送路であって、前記励振信号及び前記検出信号を無線で伝送するための一組のアンテナ(6,7)を有する無線伝送区間を含み、前記一組のアンテナの相対的位置関係が変化可能に構成された伝送路(30)と、
当該センシングシステム及び前記検出対象物の少なくとも一方の状態に関連した少なくとも1つの情報であって、前記相対的位置関係に応じて変化する情報を含む、少なくとも1つの状態情報を出力するように構成された状態情報出力部(13)と、
を備え、
前記信号処理部は、前記位相差、及び前記状態情報出力部から出力される前記少なくとも1つの状態情報を用いた演算であって、前記相対的位置関係の変化の影響が除去された前記物理量を算出するための、特定の演算を行うことにより、前記物理量を検出するように構成されており、
前記状態情報出力部は、前記遅延型構造を有する情報検出部であって、前記伝搬経路の長さが前記第1センサ部の前記伝搬経路の長さとは異なり、前記信号処理部からの前記励振信号が前記伝送路を経て入力され、その入力された前記励振信号に対する前記検出信号が前記状態情報として前記伝送路へ出力されるように構成された情報検出部(13)を有し、
前記情報検出部は、当該情報検出部に入力される前記励振信号の位相とその励振信号に対して出力される前記検出信号の位相の差が前記物理量の変化によって変化しないように設けられており、
さらに、前記遅延型構造を有する第2センサ部であって、前記伝搬経路の長さが前記第1センサ部の前記伝搬経路の長さ及び前記情報検出部の前記伝搬経路の長さの何れとも異なり、前記信号処理部からの前記励振信号が前記伝送路を経て入力され、その入力された前記励振信号に対する前記検出信号が前記伝送路へ出力されるように構成され、前記励振信号の位相と前記検出信号の位相の差が前記物理量に応じて変化するように設けられた第2センサ部(12)を備え、
前記信号処理部は、前記特定の演算として、前記励振信号に対する、前記第1センサ部から入力される前記検出信号との位相差、前記第2センサ部から入力される前記検出信号との位相差、及び前記情報検出部から入力される前記検出信号との位相差を用いた演算であって、前記相対的位置関係の変化の影響が除去され、且つ前記第1センサ部及び前記第2センサ部の温度の変化の影響が除去された前記物理量を算出するための演算を行うように構成されている、
センシングシステム(10)。 - 検出対象物(200)の物理量を検出するセンシングシステムであって、
弾性表面波励振用の電気信号である励振信号が入力されると弾性表面波が励振されて所定の伝搬経路を伝搬した後に再び電気信号に変換されるように構成された遅延型構造を有し、前記励振信号の位相と前記変換された電気信号である検出信号の位相の差が前記物理量に応じて変化するように設けられた第1センサ部(66)と、
前記励振信号を出力可能であって、その出力した励振信号に対して前記第1センサ部から出力された前記検出信号を入力可能に構成され、出力した前記励振信号とその励振信号に対して入力された前記検出信号との位相差に基づいて前記物理量を検出するように構成された信号処理部(20)と、
前記第1センサ部と前記信号処理部との間において前記励振信号及び前記検出信号の伝送用に設けられた伝送路であって、前記励振信号及び前記検出信号を無線で伝送するための一組のアンテナ(6,7)を有する無線伝送区間を含み、前記一組のアンテナの相対的位置関係が変化可能に構成された伝送路(30)と、
当該センシングシステム及び前記検出対象物の少なくとも一方の状態に関連した少なくとも1つの情報であって、前記相対的位置関係に応じて変化する情報を含む、少なくとも1つの状態情報を出力するように構成された状態情報出力部(68)と、
を備え、
前記信号処理部は、前記位相差、及び前記状態情報出力部から出力される前記少なくとも1つの状態情報を用いた演算であって、前記相対的位置関係の変化の影響が除去された前記物理量を算出するための、特定の演算を行うことにより、前記物理量を検出するように構成されており、
前記状態情報出力部は、前記遅延型構造を有する情報検出部であって、前記伝搬経路の長さが前記第1センサ部の前記伝搬経路の長さとは異なり、前記信号処理部からの前記励振信号が前記伝送路を経て入力され、その入力された前記励振信号に対する前記検出信号が前記状態情報として前記伝送路へ出力されるように構成された情報検出部(68)を有し、
さらに、前記遅延型構造を有する第2センサ部であって、前記伝搬経路の長さが前記第1センサ部の前記伝搬経路の長さ及び前記情報検出部の前記伝搬経路の長さの何れとも異なり、前記信号処理部からの前記励振信号が前記伝送路を経て入力され、その入力された前記励振信号に対する前記検出信号が前記伝送路へ出力されるように構成され、前記励振信号の位相と前記検出信号の位相の差が前記物理量に応じて変化するように設けられた第2センサ部(67)を備え、
前記情報検出部(68)は、当該情報検出部に入力される前記励振信号の位相とその励振信号に対して出力される前記検出信号の位相の差が前記物理量に応じて変化するように設けられており、
前記情報検出部の前記伝搬経路の長さは、前記第1センサ部の前記伝搬経路の長さ及び前記第2センサ部の前記伝搬経路の長さのいずれよりも短く、
前記信号処理部は、前記特定の演算として、前記励振信号に対する、前記第1センサ部から入力される前記検出信号との位相差、前記第2センサ部から入力される前記検出信号との位相差、及び前記情報検出部から入力される前記検出信号との位相差を用いた演算であって、前記相対的位置関係の変化の影響が除去され、且つ前記第1センサ部及び前記第2センサ部の温度の変化の影響が除去された前記物理量を算出するための演算を行うように構成されている、
センシングシステム。 - 検出対象物(200)の物理量を検出するセンシングシステムであって、
弾性表面波励振用の電気信号である励振信号が入力されると弾性表面波が励振されて所定の伝搬経路を伝搬した後に再び電気信号に変換されるように構成された遅延型構造を有し、前記励振信号の位相と前記変換された電気信号である検出信号の位相の差が前記物理量に応じて変化するように設けられたセンサ部(11)と、
前記励振信号を出力可能であって、その出力した励振信号に対して前記センサ部から出力された前記検出信号を入力可能に構成され、出力した前記励振信号とその励振信号に対して入力された前記検出信号との位相差に基づいて前記物理量を検出するように構成された信号処理部(52)と、
前記センサ部と前記信号処理部との間において前記励振信号及び前記検出信号の伝送用に設けられた伝送路であって、前記励振信号及び前記検出信号を無線で伝送するための一組のアンテナ(6,7)を有する無線伝送区間を含み、前記一組のアンテナの相対的位置関係が変化可能に構成された伝送路(30)と、
当該センシングシステム及び前記検出対象物の少なくとも一方の状態に関連した少なくとも1つの情報であって、前記相対的位置関係に応じて変化する情報を含む、少なくとも1つの状態情報を出力するように構成された状態情報出力部(51)と、
を備え、
前記状態情報出力部は、前記状態情報としての、前記相対的位置関係の変化量を示す信号を出力するように構成された位置変化検出部(51)を有し、
前記信号処理部は、前記位相差、及び前記位置変化検出部から出力された信号が示す前記相対的位置関係の変化量を用いた演算であって、前記相対的位置関係の変化の影響が除去された前記物理量を算出するための、特定の演算を行うことにより、前記物理量を検出するように構成されている、
センシングシステム(50)。 - 請求項3に記載のセンシングシステムであって、
前記センサ部を第1センサ部(11)として、
さらに、前記遅延型構造を有する第2センサ部であって、前記伝搬経路の長さが前記第1センサ部の前記伝搬経路の長さ及び前記情報検出部の前記伝搬経路の長さの何れとも異なり、前記信号処理部からの前記励振信号が前記伝送路を経て入力され、その入力された前記励振信号に対する前記検出信号が前記伝送路へ出力されるように構成され、前記励振信号の位相と前記検出信号の位相の差が前記物理量に応じて変化するように設けられた第2センサ部(12)を備え、
前記信号処理部は、前記特定の演算として、前記励振信号に対する、前記第1センサ部から入力される前記検出信号との位相差及び前記第2センサ部から入力される前記検出信号との位相差と、前記位置変化検出部により検出された前記相対的位置関係の変化量とを用いた演算であって、前記相対的位置関係の変化の影響が除去され、且つ前記第1センサ部及び前記第2センサ部の温度の変化の影響が除去された前記物理量を算出するための演算を行うように構成されている、
センシングシステム。 - 検出対象物(200)の物理量を検出するセンシングシステムであって、
弾性表面波励振用の電気信号である励振信号が入力されると弾性表面波が励振されて所定の伝搬経路を伝搬した後に再び電気信号に変換されるように構成された遅延型構造を有し、前記励振信号の位相と前記変換された電気信号である検出信号の位相の差が前記物理量に応じて変化するように設けられた第1センサ部(11)と、
前記励振信号を出力可能であって、その出力した励振信号に対して前記第1センサ部から出力された前記検出信号を入力可能に構成され、出力した前記励振信号とその励振信号に対して入力された前記検出信号との位相差に基づいて前記物理量を検出するように構成された信号処理部(42)と、
前記第1センサ部と前記信号処理部との間において前記励振信号及び前記検出信号の伝送用に設けられた伝送路であって、前記励振信号及び前記検出信号を無線で伝送するための一組のアンテナ(6,7)を有する無線伝送区間を含み、前記一組のアンテナの相対的位置関係が変化可能に構成された伝送路(30)と、
当該センシングシステム及び前記検出対象物の少なくとも一方の状態に関連した少なくとも1つの情報であって、前記相対的位置関係に応じて変化する情報を含む、少なくとも1つの状態情報を出力するように構成された状態情報出力部と、
を備え、
前記状態情報出力部は、
前記遅延型構造を有する第2センサ部であって、前記伝搬経路の長さが前記第1センサ部の前記伝搬経路の長さ及び前記情報検出部の前記伝搬経路の長さの何れとも異なり、前記信号処理部からの前記励振信号が前記伝送路を経て入力され、その入力された前記励振信号に対する前記検出信号が前記状態情報として前記伝送路へ出力されるように構成され、前記励振信号の位相と前記検出信号の位相の差が前記物理量に応じて変化するように設けられた第2センサ部(12)と、
前記状態情報としての、前記第1センサ部及び前記第2センサ部の温度を示す信号を出力するように構成された温度検出部(41)と、
を有し、
前記信号処理部は、前記励振信号に対する、前記第1センサ部から入力される前記検出信号との位相差及び前記第2センサ部から入力される前記検出信号との位相差と、前記温度検出部から出力された信号が示す前記温度とを用いた演算であって、前記相対的位置関係の変化の影響が除去され、且つ前記第1センサ部及び前記第2センサ部の温度の変化の影響が除去された前記物理量を算出するための、特定の演算を行うことにより、前記物理量を検出するように構成されている、
センシングシステム(40)。 - 請求項3に記載のセンシングシステムであって、
前記一組のアンテナは、ループ面が互いに対向するように設けられた一組のループアンテナであり、
前記一組のアンテナのうち、前記信号処理部に接続されている一方のアンテナは、前記検出対象物以外の特定の部位であって前記検出対象物が動くことによっては動かない前記特定の部位に固定して設けられており、前記センサ部に接続されている他方のアンテナは、ループ面に垂直な所定の回転軸を中心として回転可能に構成されている、
センシングシステム。 - 請求項1、請求項2、請求項4及び請求項5のうちの何れか1項に記載のセンシングシステムであって、
前記一組のアンテナは、ループ面が互いに対向するように設けられた一組のループアンテナであり、
前記一組のアンテナのうち、前記信号処理部に接続されている一方のアンテナは、前記検出対象物以外の特定の部位であって前記検出対象物が動くことによっては動かない前記特定の部位に固定して設けられており、前記第1センサ部に接続されている他方のアンテナは、ループ面に垂直な所定の回転軸を中心として回転可能に構成されている、
センシングシステム。 - 検出対象物(200)の物理量を検出するセンシングシステムであって、
弾性表面波励振用の電気信号である励振信号が入力されると弾性表面波が励振されて所定の伝搬経路を伝搬した後に再び電気信号に変換されるように構成された遅延型構造を有し、前記励振信号の位相と前記変換された電気信号である検出信号の位相の差が前記物理量に応じて変化するように設けられたセンサ部(11,12,66,67)と、
前記励振信号を出力可能であって、その出力した励振信号に対して前記センサ部から出力された前記検出信号を入力可能に構成され、出力した前記励振信号とその励振信号に対して入力された前記検出信号との位相差に基づいて前記物理量を検出するように構成された信号処理部(20,42,52)と、
前記センサ部と前記信号処理部との間において前記励振信号及び前記検出信号の伝送用に設けられた伝送路であって、前記励振信号及び前記検出信号を無線で伝送するための一組のアンテナ(6,7)を有する無線伝送区間を含み、前記一組のアンテナの相対的位置関係が変化可能に構成された伝送路(30)と、
当該センシングシステム及び前記検出対象物の少なくとも一方の状態に関連した少なくとも1つの情報であって、前記相対的位置関係に応じて変化する情報を含む、少なくとも1つの状態情報を出力するように構成された状態情報出力部(13,41,51)と、
を備え、
前記信号処理部は、前記位相差、及び前記状態情報出力部から出力される前記少なくとも1つの状態情報を用いた演算であって、前記相対的位置関係の変化の影響が除去された前記物理量を算出するための、特定の演算を行うことにより、前記物理量を検出するように構成されており、
前記一組のアンテナは、ループ面が互いに対向するように設けられた一組のループアンテナであり、
前記一組のアンテナのうち、前記信号処理部に接続されている一方のアンテナは、前記検出対象物以外の特定の部位であって前記検出対象物が動くことによっては動かない前記特定の部位に固定して設けられており、前記センサ部に接続されている他方のアンテナは、ループ面に垂直な所定の回転軸を中心として回転可能に構成されている、
センシングシステム(10,40,50)。
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