JPS6152412B2 - - Google Patents
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- JPS6152412B2 JPS6152412B2 JP56001395A JP139581A JPS6152412B2 JP S6152412 B2 JPS6152412 B2 JP S6152412B2 JP 56001395 A JP56001395 A JP 56001395A JP 139581 A JP139581 A JP 139581A JP S6152412 B2 JPS6152412 B2 JP S6152412B2
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- Japan
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- resistance
- piezoelectric vibrator
- sensor
- oscillation frequency
- circuit
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/32—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using change of resonant frequency of a crystal
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は圧電振動子を用いたセンサに関するも
のである。
のである。
例えば、光、磁気、温度、湿度、ガス等を検知
するセンサが種々開発されているが、これらの検
知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
知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
を用いたセンサを提供するものである。
つ高い検出精度を有したコンパクトな圧電振動子
を用いたセンサ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、Ｑは片面駆動形の厚みすべ
り水晶振動子で、これとＣ―MOSインバータ
Ｖ、抵抗Ｒおよび負荷容量CLとによつて発振回
路を構成している。上記水晶振動子Ｑは一面が自
由面となつており、その等価回路は第２図のごと
く表わされる。すなわち、両面駆動形の等価回路
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Ebの抵抗によつて形成されるも
のでこの抵抗値によつて発振周波数は第３図のご
とく変化する。
る。第１図において、Ｑは片面駆動形の厚みすべ
り水晶振動子で、これとＣ―MOSインバータ
Ｖ、抵抗Ｒおよび負荷容量CLとによつて発振回
路を構成している。上記水晶振動子Ｑは一面が自
由面となつており、その等価回路は第２図のごと
く表わされる。すなわち、両面駆動形の等価回路
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Ebの抵抗によつて形成されるも
のでこの抵抗値によつて発振周波数は第３図のご
とく変化する。
したがつて、背面電極Ebとして、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
を用いることにより、センサとして実用化でき、
発振周波数によつて対象を検出できる。ただし、
水晶振動子Ｑは、背面電極Ebのみを露出させ、
他の部分は金属ケース等によつて外界から遮蔽し
ておく。
対象に感応して電気抵抗が変化するセンサ用材料
を用いることにより、センサとして実用化でき、
発振周波数によつて対象を検出できる。ただし、
水晶振動子Ｑは、背面電極Ebのみを露出させ、
他の部分は金属ケース等によつて外界から遮蔽し
ておく。
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、背面電極Ebの材料とし
て、CdS，CdSe，PbS，PbSe，InAs，InSb，Ｈ
g1-xCdxTe（ｘ＝0.2）等を用いれば、光量によ
つて抵抗分RSが第４図のごとく変化する。すな
わち、光量によつて発振周波数が変化し、この発
振周波数あるいは発振周波数の変化分によつて光
量を検出できる。
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、背面電極Ebの材料とし
て、CdS，CdSe，PbS，PbSe，InAs，InSb，Ｈ
g1-xCdxTe（ｘ＝0.2）等を用いれば、光量によ
つて抵抗分RSが第４図のごとく変化する。すな
わち、光量によつて発振周波数が変化し、この発
振周波数あるいは発振周波数の変化分によつて光
量を検出できる。
第５図は発振周波数の変化分を検出する回路の
一例を示したもので、Ｔはタイミングパルス発生
回路、C1は初期値設定用のカウンタ、Laはラツ
チ回路、C2はプリセツタブルアツプダウンカウ
ンタ、Ａはボロウ信号検出回路、G1，G2はゲー
ト回路、ｖはインバータである。
一例を示したもので、Ｔはタイミングパルス発生
回路、C1は初期値設定用のカウンタ、Laはラツ
チ回路、C2はプリセツタブルアツプダウンカウ
ンタ、Ａはボロウ信号検出回路、G1，G2はゲー
ト回路、ｖはインバータである。
以上の構成において、まず所望の光量における
発振周波数をラツチ回路Laに記憶させておくも
のであり、これは端子ａを“１”にすることによ
つて行なわれる。これによつて、タイミングパル
ス発生器Ｔの端子t1からゲートパルスが１パルス
だけ発生し、端子P0からの発振周波数出力がカウ
ンタC1に供給されて周波数が計数される。そこ
で端子ａを“０”に反転することにより、カウン
タC1の基準周波数がラツチ回路Laにラツチされ
る。以後は、端子t2から一定時間ごとにパルスが
発生してラツチ回路Laの出力がカウンタC2にプ
リセツトされた後、端子t1からゲートパルスが発
生しそのときの発振周波数出力がカウンタC2に
供給される。このときカウンタC2はダウンカウ
ンタとして働き、所望光量のときの基準周波数と
の差がとられる。カウンタC2の内容が０を超え
るとボロウ信号が生じ、検出回路Ａの出力によつ
てアツプカウンタに切り換わる。
発振周波数をラツチ回路Laに記憶させておくも
のであり、これは端子ａを“１”にすることによ
つて行なわれる。これによつて、タイミングパル
ス発生器Ｔの端子t1からゲートパルスが１パルス
だけ発生し、端子P0からの発振周波数出力がカウ
ンタC1に供給されて周波数が計数される。そこ
で端子ａを“０”に反転することにより、カウン
タC1の基準周波数がラツチ回路Laにラツチされ
る。以後は、端子t2から一定時間ごとにパルスが
発生してラツチ回路Laの出力がカウンタC2にプ
リセツトされた後、端子t1からゲートパルスが発
生しそのときの発振周波数出力がカウンタC2に
供給される。このときカウンタC2はダウンカウ
ンタとして働き、所望光量のときの基準周波数と
の差がとられる。カウンタC2の内容が０を超え
るとボロウ信号が生じ、検出回路Ａの出力によつ
てアツプカウンタに切り換わる。
このようにして、一定時間ごとに発振周波数の
変化分が検出され、これが光量に変換されて一定
時間ごとの光量が検出される。
変化分が検出され、これが光量に変換されて一定
時間ごとの光量が検出される。
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InSb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Ebに用い
ればよい。この磁気抵抗素子は第６図のような磁
界―抵抗特性を示す。
子移動度の大きいInSb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Ebに用い
ればよい。この磁気抵抗素子は第６図のような磁
界―抵抗特性を示す。
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Ebとして用いればよい。
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Ebとして用いればよい。
さらに、ガスセンサとして使用する場合には、
背面電極Eb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―抵抗特性は、還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、上記とは逆に還元形ガスの吸着によ
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。
背面電極Eb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―抵抗特性は、還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、上記とは逆に還元形ガスの吸着によ
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。
また、湿度センサとして使用する場合には、酸
化スズ等の湿度によつて抵抗が変化するものを用
いる。酸化スズの湿度―抵抗特性を示したのが第
８図である。
化スズ等の湿度によつて抵抗が変化するものを用
いる。酸化スズの湿度―抵抗特性を示したのが第
８図である。
以上のように本発明によれば、片面駆動形圧電
振動子の自由面上に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て背面電極を形成
し、その発振周波数によつて検出を行なうように
したので、極めてコンパクトなセンサを提供でき
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、マイクロコンピユータ等との結
合が容易になる。また、検出対象による電気抵抗
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。
振動子の自由面上に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て背面電極を形成
し、その発振周波数によつて検出を行なうように
したので、極めてコンパクトなセンサを提供でき
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、マイクロコンピユータ等との結
合が容易になる。また、検出対象による電気抵抗
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。
第１図は本発明の一実施例を示した電気回路
図、第２図は第１図の片面駆動形水晶振動子の等
価回路図、第３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４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
５図は発振周波数の変化分を検出するための回路
の一例を示した論理回路図、第６図は磁気抵抗素
子の磁界―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―抵抗特性を示した特性図、
第８図は酸化スズの湿度―抵抗特性を示した特性
図である。 Ｑ……水晶振動子、Eb……背面電極、Ｖ……
Ｃ―MOSインバータ、Ｒ……抵抗、CL……負荷
容量、RS……抵抗分。
図、第２図は第１図の片面駆動形水晶振動子の等
価回路図、第３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４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
５図は発振周波数の変化分を検出するための回路
の一例を示した論理回路図、第６図は磁気抵抗素
子の磁界―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―抵抗特性を示した特性図、
第８図は酸化スズの湿度―抵抗特性を示した特性
図である。 Ｑ……水晶振動子、Eb……背面電極、Ｖ……
Ｃ―MOSインバータ、Ｒ……抵抗、CL……負荷
容量、RS……抵抗分。
Claims (1)
- １ 片面にのみ駆動用電極を形成した圧電振動子
とこの圧電振動子の自由面上に検出対象に感応し
て電気抵抗が変化するセンサ用材料を用いて背面
電極を形成し、上記圧電振動子を用いて発振回路
を構成し、この発振回路の出力周波数によつて上
記検出対象の検出を行なうことを特徴とする圧電
振動子を用いたセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56001395A JPS57114826A (en) | 1981-01-08 | 1981-01-08 | Sensor using piezoelectric oscillator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56001395A JPS57114826A (en) | 1981-01-08 | 1981-01-08 | Sensor using piezoelectric oscillator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57114826A JPS57114826A (en) | 1982-07-16 |
| JPS6152412B2 true JPS6152412B2 (ja) | 1986-11-13 |
Family
ID=11500296
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56001395A Granted JPS57114826A (en) | 1981-01-08 | 1981-01-08 | Sensor using piezoelectric oscillator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57114826A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0830665B2 (ja) * | 1989-07-27 | 1996-03-27 | 工業技術院長 | 極低温測定装置 |
| JPH04242183A (ja) * | 1991-01-17 | 1992-08-28 | Murata Mfg Co Ltd | 磁気センサ |
| RU2469300C1 (ru) * | 2011-05-20 | 2012-12-10 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Полупроводниковый газоанализатор |
| RU2469301C1 (ru) * | 2011-06-09 | 2012-12-10 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Газовый датчик |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS528875A (en) * | 1975-07-10 | 1977-01-24 | Agency Of Ind Science & Technol | Piezo-electric vibration element |
-
1981
- 1981-01-08 JP JP56001395A patent/JPS57114826A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS528875A (en) * | 1975-07-10 | 1977-01-24 | Agency Of Ind Science & Technol | Piezo-electric vibration element |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57114826A (en) | 1982-07-16 |
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