JPH0245802B2 - - Google Patents
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- JPH0245802B2 JPH0245802B2 JP56192119A JP19211981A JPH0245802B2 JP H0245802 B2 JPH0245802 B2 JP H0245802B2 JP 56192119 A JP56192119 A JP 56192119A JP 19211981 A JP19211981 A JP 19211981A JP H0245802 B2 JPH0245802 B2 JP H0245802B2
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- Japan
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- piezoelectric vibrator
- resistance
- sided drive
- oscillation circuit
- back electrode
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 7
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- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
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- YBNMDCCMCLUHBL-UHFFFAOYSA-N (2,5-dioxopyrrolidin-1-yl) 4-pyren-1-ylbutanoate Chemical compound C=1C=C(C2=C34)C=CC3=CC=CC4=CC=C2C=1CCCC(=O)ON1C(=O)CCC1=O YBNMDCCMCLUHBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は圧電振動子を用いた検出装置に関する
ものである。
ものである。
例えば、光、磁気、温度、湿度、ガス等を検出
するセンサが種々開発されているが、これらの検
出出力をマイクロコンピユータ等でデジタル処理
する場合には、インターフエイスとしてA−D変
換器を必要とすることが多く、構成的に複雑にな
るものであつた。
するセンサが種々開発されているが、これらの検
出出力をマイクロコンピユータ等でデジタル処理
する場合には、インターフエイスとしてA−D変
換器を必要とすることが多く、構成的に複雑にな
るものであつた。
そこで本発明は直接デジタル処理が可能でかつ
高い検出精度を有したコンパクトな圧電振動子を
用いた検出装置を提供するものである。
高い検出精度を有したコンパクトな圧電振動子を
用いた検出装置を提供するものである。
以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。第1図において、Pは圧電振動子である水晶
振動子でその一面には2対の第1の片面駆動用電
極E11,E12および第2の片面駆動用電極E21,E22
を形成し、それぞれ振動領域A1,A2を形成して
いる。また水晶振動子Pの他面は自由面となつて
おり、電極E11,E12およびE21,E22の背面にはそ
れぞれ第1および第2の背面電極B1,B2を形成
してある。
る。第1図において、Pは圧電振動子である水晶
振動子でその一面には2対の第1の片面駆動用電
極E11,E12および第2の片面駆動用電極E21,E22
を形成し、それぞれ振動領域A1,A2を形成して
いる。また水晶振動子Pの他面は自由面となつて
おり、電極E11,E12およびE21,E22の背面にはそ
れぞれ第1および第2の背面電極B1,B2を形成
してある。
そして電極E11,E12には第2図のようにC−
MOSインバータV1、抵抗R1および負荷容量C11,
C12を接続して第1の発振回路OS1を構成し、電
極E21,E22にはC−MOSインバータV2、抵抗R2
および負荷容量C21,C22を接続して第2の発振回
路OS2を構成している。Mは検出回路を構成する
ミキサである。
MOSインバータV1、抵抗R1および負荷容量C11,
C12を接続して第1の発振回路OS1を構成し、電
極E21,E22にはC−MOSインバータV2、抵抗R2
および負荷容量C21,C22を接続して第2の発振回
路OS2を構成している。Mは検出回路を構成する
ミキサである。
以上の構成において、水晶振動子Pの一面は自
由面となつているため振動領域A1,A2の等価回
路は第3図のごとく表わされる。すなわち、両面
動形の等価回路に抵抗分RSと容量分CSとが直列
接続されたものとなつている。この抵抗分RSは
自由面上に形成された背面電極B1あるいはB2の
電気抵抗によつて形成されるもので、この抵抗値
によつて各振動領域の発振周波数は第4図のごと
く変化する。
由面となつているため振動領域A1,A2の等価回
路は第3図のごとく表わされる。すなわち、両面
動形の等価回路に抵抗分RSと容量分CSとが直列
接続されたものとなつている。この抵抗分RSは
自由面上に形成された背面電極B1あるいはB2の
電気抵抗によつて形成されるもので、この抵抗値
によつて各振動領域の発振周波数は第4図のごと
く変化する。
そこで背面電極B1あるいはB2のいずれか一方
に特定の検出対象に感応して電気抵抗が変化する
センサ用材料を用いるとともに他方に上記検出対
象に感応しないものを用いることにより、各振動
領域の発振周波数の差から対象を検出できる。
に特定の検出対象に感応して電気抵抗が変化する
センサ用材料を用いるとともに他方に上記検出対
象に感応しないものを用いることにより、各振動
領域の発振周波数の差から対象を検出できる。
まず光センサとして使用する場合について述べ
る。半導体の内部光電効果を利用した光センサの
うち光導電効果形のものは光量によつて抵抗が変
化する。したがつて、例えば背面電極B1の材料
としてCdS、CdSe、PbS、PbSe、In As、In
Sb、Hg1−x Cdx Te(X=0.2)等を用いれば、
光量によつて抵抗分RSが第5図のごとく変化す
る。すなわち、光量によつて第2図の発振回路
OS1の発振周波数が変化する。
る。半導体の内部光電効果を利用した光センサの
うち光導電効果形のものは光量によつて抵抗が変
化する。したがつて、例えば背面電極B1の材料
としてCdS、CdSe、PbS、PbSe、In As、In
Sb、Hg1−x Cdx Te(X=0.2)等を用いれば、
光量によつて抵抗分RSが第5図のごとく変化す
る。すなわち、光量によつて第2図の発振回路
OS1の発振周波数が変化する。
一方背面電極B2として、光による影響を受け
ないAu等を用いることによつて、発振回路OS1、
OS2の発振周波数の差から光量を検出することが
できる。すなわち第2図のミキサMからの出力周
波数を計算することによつて光量を検出できる。
ないAu等を用いることによつて、発振回路OS1、
OS2の発振周波数の差から光量を検出することが
できる。すなわち第2図のミキサMからの出力周
波数を計算することによつて光量を検出できる。
つぎに磁気センサとして使用する場合には、電
子移動度の大きいIn Sb等の−族化合物半導
体を利用した磁気抵抗素子を背面電極B1に用い
ればよい。これは第6図示のような磁気一抵抗特
性を示す。一方背面電極B2には、磁気による影
響を受けないAu等を用いればよい。
子移動度の大きいIn Sb等の−族化合物半導
体を利用した磁気抵抗素子を背面電極B1に用い
ればよい。これは第6図示のような磁気一抵抗特
性を示す。一方背面電極B2には、磁気による影
響を受けないAu等を用いればよい。
また温度センサとして使用する場合には、温度
によつて抵抗が変化するサーミスタ、ポジスタ用
材料を背面電極B1として用い、背面電極B2とし
てはAu等を用いればよい。
によつて抵抗が変化するサーミスタ、ポジスタ用
材料を背面電極B1として用い、背面電極B2とし
てはAu等を用いればよい。
さらに、ガスセンサとして用いる場合には、背
面電極B1としてn形半導体あるいはP形半導体
を用いればよい。例えば、n形半導体のガス濃度
一抵抗特性は環元形ガスの吸着によつて第7図の
曲線l1のごとくなり、酸化形ガスの吸着によつて
第7図の曲線l2のごとくなる。またP形半導体の
場合は、上記とは逆に環元形カスの吸着によつて
抵抗が増大し、酸化形ガスの吸着によつて抵抗が
減少する。この場合にも背面電極B2としてはAu
等を用いればよい。
面電極B1としてn形半導体あるいはP形半導体
を用いればよい。例えば、n形半導体のガス濃度
一抵抗特性は環元形ガスの吸着によつて第7図の
曲線l1のごとくなり、酸化形ガスの吸着によつて
第7図の曲線l2のごとくなる。またP形半導体の
場合は、上記とは逆に環元形カスの吸着によつて
抵抗が増大し、酸化形ガスの吸着によつて抵抗が
減少する。この場合にも背面電極B2としてはAu
等を用いればよい。
また、湿度センサとして使用する場合には、
Sn O2等の湿度によつて抵抗が変化するものを用
いる。
Sn O2等の湿度によつて抵抗が変化するものを用
いる。
Sn O2の湿度一抵抗特性を示したのが第8図で
ある。この場合には、背面電極B2に撥水性のコ
ーテイングを施しておくことによりAuに限られ
ずどのような物質でもよい。
ある。この場合には、背面電極B2に撥水性のコ
ーテイングを施しておくことによりAuに限られ
ずどのような物質でもよい。
なおこの場合に水晶振動子としてYカツト振動
子を用いると、その共振周波数が温度に対して直
線的に変化するため発振回路OS2の発振周波数か
ら温度を検出することができ、同時にミキサMの
出力周波数から湿度を検出することができる。
子を用いると、その共振周波数が温度に対して直
線的に変化するため発振回路OS2の発振周波数か
ら温度を検出することができ、同時にミキサMの
出力周波数から湿度を検出することができる。
以上のように本発明によれば、一つの圧電振動
子上に2箇所の振動領域を形成し一方の振動領域
の背面電極として検出対象に感応して電気抵抗が
変化する物質を用い各振動領域の発振周波数の差
から対象を検出するようにしたので、極めて小型
で簡単な構成の検出装置を提供できしかもA−D
変換器を介することなく直接デジタル処理が行な
える。
子上に2箇所の振動領域を形成し一方の振動領域
の背面電極として検出対象に感応して電気抵抗が
変化する物質を用い各振動領域の発振周波数の差
から対象を検出するようにしたので、極めて小型
で簡単な構成の検出装置を提供できしかもA−D
変換器を介することなく直接デジタル処理が行な
える。
また検出対象による電気抵抗の変化は極めて顕
著なものであるため高精度の検出が行なえる。
著なものであるため高精度の検出が行なえる。
さらに、同一圧電振動上に、二つの振動領域が
形成されているため、各々の振動領域の周波数温
度特性は同じものとなる。そのため、発振周波数
の差には、温度変動による誤差成分は入らないこ
とになる。
形成されているため、各々の振動領域の周波数温
度特性は同じものとなる。そのため、発振周波数
の差には、温度変動による誤差成分は入らないこ
とになる。
第1図は本発明の一実施例における圧電振動子
の正面および背面図、第2図は第1図の圧電振動
子を用いた本発明の一実施例の電気回路図、第3
図は片面駆動形水晶振動子の等価回路図、第4図
は背面電極の抵抗分と発振周波数との関係を示し
た特性図、第5図は光量と光導電効果形材料の抵
抗との関係を示した特性図、第6図は磁気抵抗素
子の磁界一抵抗特性を示した特性図、第7図はn
形半導体のガス濃度一抵抗特性を示した特性図、
第8図はSn O2の湿度一抵抗特性を示した特性図
である。 P……圧電振動子、E11,E12,E21,E22……片
面駆動用電極、A1,A2……振動領域、B1,B2…
…背面電極、OS1,OS2……発振回路、M……ミ
キサ。
の正面および背面図、第2図は第1図の圧電振動
子を用いた本発明の一実施例の電気回路図、第3
図は片面駆動形水晶振動子の等価回路図、第4図
は背面電極の抵抗分と発振周波数との関係を示し
た特性図、第5図は光量と光導電効果形材料の抵
抗との関係を示した特性図、第6図は磁気抵抗素
子の磁界一抵抗特性を示した特性図、第7図はn
形半導体のガス濃度一抵抗特性を示した特性図、
第8図はSn O2の湿度一抵抗特性を示した特性図
である。 P……圧電振動子、E11,E12,E21,E22……片
面駆動用電極、A1,A2……振動領域、B1,B2…
…背面電極、OS1,OS2……発振回路、M……ミ
キサ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 圧電振動子と、 この圧電振動子の一方の面上に互いに離間して
形成した2対の第1および第2の片面駆動用電極
と、 上記圧電振動子の他方の面上において、上記第
1の片面駆動用電極の背面位置に形成してあり、
検出対象に感応して電気抵抗が変化する物質から
なる第1の背面電極と、 上記圧電振動子の上記他方の面上において、上
記第2の片面駆動用電極の背面位置に形成してあ
り、上記検出対象に感応しない物質からなる第2
の背面電極と、 上記第1の片面駆動用電極に接続された第1の
発振回路と、 上記第2の片面駆動用電極に接続された第2の
発振回路と、 上記第1および第2の発振回路の出力周波数の
差を検出する検出回路と からなることを特徴とする圧電振動子を用いた検
出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19211981A JPS5892908A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 圧電振動子を用いた検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19211981A JPS5892908A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 圧電振動子を用いた検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5892908A JPS5892908A (ja) | 1983-06-02 |
JPH0245802B2 true JPH0245802B2 (ja) | 1990-10-11 |
Family
ID=16285980
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19211981A Granted JPS5892908A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 圧電振動子を用いた検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5892908A (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59217145A (ja) * | 1983-05-26 | 1984-12-07 | Fujihira Kogyo Kk | 果汁等の食品試料液の全糖量測定装置 |
JPH071207B2 (ja) * | 1988-05-09 | 1995-01-11 | 株式会社日立製作所 | 圧電式物理量検出装置 |
JPH0830665B2 (ja) * | 1989-07-27 | 1996-03-27 | 工業技術院長 | 極低温測定装置 |
JP3933340B2 (ja) * | 1999-03-30 | 2007-06-20 | 昇 小山 | マルチチャンネルqcmセンサデバイス |
US7948380B2 (en) * | 2006-09-06 | 2011-05-24 | 3M Innovative Properties Company | Spatially distributed remote sensor |
JP5102334B2 (ja) * | 2010-06-25 | 2012-12-19 | 日本電波工業株式会社 | 感知装置 |
US9086338B2 (en) | 2010-06-25 | 2015-07-21 | Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. | Sensing device |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS477672A (en) * | 1970-09-29 | 1972-04-24 | Westinghouse Electric Corp | Electrical disconnector |
JPS5682411A (en) * | 1979-12-11 | 1981-07-06 | Hiromi Ogasawara | Microdisplacement detector |
-
1981
- 1981-11-30 JP JP19211981A patent/JPS5892908A/ja active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS477672A (en) * | 1970-09-29 | 1972-04-24 | Westinghouse Electric Corp | Electrical disconnector |
JPS5682411A (en) * | 1979-12-11 | 1981-07-06 | Hiromi Ogasawara | Microdisplacement detector |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5892908A (ja) | 1983-06-02 |
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