JPS6361920A - 音響振動解析装置およびその製造方法 - Google Patents
音響振動解析装置およびその製造方法Info
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- JPS6361920A JPS6361920A JP61207588A JP20758886A JPS6361920A JP S6361920 A JPS6361920 A JP S6361920A JP 61207588 A JP61207588 A JP 61207588A JP 20758886 A JP20758886 A JP 20758886A JP S6361920 A JPS6361920 A JP S6361920A
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Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、音響振動解析装置に係り、特に通常の音声の
周波数分析を行なう装置に関する。
周波数分析を行なう装置に関する。
音声には、意味内容の情報と音声の情報とが含まれてお
り、その分析はこれらのうちの意味内容の情報を抽出す
る音声認識処理と音声の情報を抽出する話者認識処理と
に分けられる。
り、その分析はこれらのうちの意味内容の情報を抽出す
る音声認識処理と音声の情報を抽出する話者認識処理と
に分けられる。
このような音声認識処理のための手段と話者認識処理の
ための手段とを具えた音声入力装置は、人間−機械イン
ターフェイスに音声を使うことができることから、近年
注目されているデバイスである。
ための手段とを具えた音声入力装置は、人間−機械イン
ターフェイスに音声を使うことができることから、近年
注目されているデバイスである。
ところで、音声認識処理は、通常第６図に示す如く、マ
イク１００から送信されてくる音声情報を周波数スペク
トルに分析する周波数分析手段１０１と、該周波数分析
手段１０１から得られる周波数スペクトルを基準パター
ン設定手段１０２の出力と比較する比較器１０３と、比
較器１０３の出力信号からいかなる音声であるかを判定
する判定手段１０４とからなる処理装置によって行なわ
れており、処理回路も復雑なものとなっていた。
イク１００から送信されてくる音声情報を周波数スペク
トルに分析する周波数分析手段１０１と、該周波数分析
手段１０１から得られる周波数スペクトルを基準パター
ン設定手段１０２の出力と比較する比較器１０３と、比
較器１０３の出力信号からいかなる音声であるかを判定
する判定手段１０４とからなる処理装置によって行なわ
れており、処理回路も復雑なものとなっていた。
ところで、固有振動数の異なる圧電素子からなる振動子
を多数個配列し、その振動子の振動状況を検出して音響
振動の周波数分析を行なう超音波センサが提案されてい
る。
を多数個配列し、その振動子の振動状況を検出して音響
振動の周波数分析を行なう超音波センサが提案されてい
る。
これは、単結晶シリコンのマイクロマシニング技術によ
り、第７図（ａ）および（ｂ）に示す如く、単結晶シリ
コン基板２００上に、酸化シリコン（又は窒化シリコン
）のカンチレバー２０１を形成すると共に、この上に圧
電素子２０２を形成してなり、互いに固有周波数が異な
るように構成された振動子を多数個並設してなるもので
ある。この圧電素子は、圧電体であるチタン酸鉛（Ｐｂ
ＴｉＯ３）薄膜２０２ａを電極２０２ ｂ。
り、第７図（ａ）および（ｂ）に示す如く、単結晶シリ
コン基板２００上に、酸化シリコン（又は窒化シリコン
）のカンチレバー２０１を形成すると共に、この上に圧
電素子２０２を形成してなり、互いに固有周波数が異な
るように構成された振動子を多数個並設してなるもので
ある。この圧電素子は、圧電体であるチタン酸鉛（Ｐｂ
ＴｉＯ３）薄膜２０２ａを電極２０２ ｂ。
２０２ｃで挾んだもので、振動によって両電極間に流れ
る電流を検出しようとするものである。この振動子の共
振周波数は、第８図に示す如く、カンチレバー長ｇ１カ
ンチレバー厚を等に依存しており、このセンサを可聴域
に適用しようとする場合、カンチレバー長を長くするか
カンチレバー厚を薄くするかによって理論的には可能で
ある。
る電流を検出しようとするものである。この振動子の共
振周波数は、第８図に示す如く、カンチレバー長ｇ１カ
ンチレバー厚を等に依存しており、このセンサを可聴域
に適用しようとする場合、カンチレバー長を長くするか
カンチレバー厚を薄くするかによって理論的には可能で
ある。
（図中ｐは酸化シリコン、Ｑはシリコンで夫々形成した
カンチレバーの特性を示す。） しかしながら、これを通常の周波数分析に適用しようと
する場合、音圧レベルが低く、このような圧電素子では
充分な感度が得られず、実用的でないという問題があっ
た。
カンチレバーの特性を示す。） しかしながら、これを通常の周波数分析に適用しようと
する場合、音圧レベルが低く、このような圧電素子では
充分な感度が得られず、実用的でないという問題があっ
た。
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、簡単に音
響振動の周波数分析を行なうことのできる音響振動解析
装置を提供することを目的とする。
響振動の周波数分析を行なうことのできる音響振動解析
装置を提供することを目的とする。
そこで、本発°明では、ある特定の音波に共振する固有
振動数をもつように構成した窒化シリコン（Ｓ ｉ Ｎ
） 、酸化シリコン（Ｓ ｉ ０２ ）等の振動子（は
り）を多数個配列し、この各振動子上に感圧ダイオード
又は半導体歪ゲージからなる振動検出手段を形成し、音
響振動解析装置を構成している。
振動数をもつように構成した窒化シリコン（Ｓ ｉ Ｎ
） 、酸化シリコン（Ｓ ｉ ０２ ）等の振動子（は
り）を多数個配列し、この各振動子上に感圧ダイオード
又は半導体歪ゲージからなる振動検出手段を形成し、音
響振動解析装置を構成している。
この音響振動解析装置では、ある周波数の音波を受ける
と、その周波数の音波に共振する固有振動数を持ったカ
ンチレバー（はり）が共振する。
と、その周波数の音波に共振する固有振動数を持ったカ
ンチレバー（はり）が共振する。
そしてその振動によってカンチレバーの中心部がたわみ
、歪（応力）か生じる。この応力により、感圧ダイオー
ドのＩ−Ｖ特性が変化し、その振動を検出することがで
きる。
、歪（応力）か生じる。この応力により、感圧ダイオー
ドのＩ−Ｖ特性が変化し、その振動を検出することがで
きる。
これにより、音波かいかなる周波数成分をもつものであ
るかを検出することができる。
るかを検出することができる。
以下、本発明の実施例について、図面を参照しつつ詳細
に説明する。
に説明する。
第１図に、本発明実施例の音響振動解析装置のブロック
図、第２図に、同装置の検出部の要部説明図、第３図（
ａ）乃至（ｆ）に同検出部の製造工程図を示す。
図、第２図に、同装置の検出部の要部説明図、第３図（
ａ）乃至（ｆ）に同検出部の製造工程図を示す。
この音響振動解析装置は、感圧層としてアモルファスシ
リコン（ａ−５ｉ）を用いた感圧ダイオードを夫々担持
した固有振動数の異なるカンチレバーからなる振動子を
多数個配設してなる音響振動検出部１と、基準パターン
を設定する基準パターン設定部２と、前記音響振動検出
部１の出力信号と、該基準パターン設定部２の出力とを
比較する比較器３と、該比較器の出力から、いかなる音
声であるかを判定する判定手段４とから（を成されてい
る。
リコン（ａ−５ｉ）を用いた感圧ダイオードを夫々担持
した固有振動数の異なるカンチレバーからなる振動子を
多数個配設してなる音響振動検出部１と、基準パターン
を設定する基準パターン設定部２と、前記音響振動検出
部１の出力信号と、該基準パターン設定部２の出力とを
比較する比較器３と、該比較器の出力から、いかなる音
声であるかを判定する判定手段４とから（を成されてい
る。
そして、この音響振動検出部１は、第２図（ａ）および
（ｂ）に示す如く、単結晶シリコンからなる基板１０上
に夫々固有振動数の異なる振動子Ｄ１〜Ｄｎを配設して
なるものである。各振動子は、夫々所定の固有振動数を
もつようにして配設された酸化シリコンのカンチレバー
に１・・・Ｋｎがらなりこの上に夫々振動検出手段とし
ての感圧ダイオードを配設してなるものである。この感
圧ダイオード１１は夫々、クロム層（Ｃｒ）からなる下
部電極１２と、アルミニウム層（八Ω）からなる上部電
極１３とによってアモルファスシリコンのｐ層、ｉ層、
ｎ層が順次積層せしめられてなる感圧層１４を挾持せし
めて［を成したもので、カンチレバーの振動による歪（
応力）の発生を電流−電圧特性の変化として検出するよ
うにしている。
（ｂ）に示す如く、単結晶シリコンからなる基板１０上
に夫々固有振動数の異なる振動子Ｄ１〜Ｄｎを配設して
なるものである。各振動子は、夫々所定の固有振動数を
もつようにして配設された酸化シリコンのカンチレバー
に１・・・Ｋｎがらなりこの上に夫々振動検出手段とし
ての感圧ダイオードを配設してなるものである。この感
圧ダイオード１１は夫々、クロム層（Ｃｒ）からなる下
部電極１２と、アルミニウム層（八Ω）からなる上部電
極１３とによってアモルファスシリコンのｐ層、ｉ層、
ｎ層が順次積層せしめられてなる感圧層１４を挾持せし
めて［を成したもので、カンチレバーの振動による歪（
応力）の発生を電流−電圧特性の変化として検出するよ
うにしている。
次にこの音響振動検出部１の製造工程について説明する
。
。
まず、第３図（ａ）に示す如く、単結晶シリコン基板１
０を形成する。
０を形成する。
次いで、第３図（ｂ）に示す如く、熱酸化によって膜厚
１０００人〜１ ｕｒｎの酸化シリコン膜１１′を形成
する。
１０００人〜１ ｕｒｎの酸化シリコン膜１１′を形成
する。
続いて、第３図（ｃ）に示す如く、フォトリソ法により
、前記酸化シリコン膜１１′をパターニングすると共に
、この周辺にある基板１０を異方性エツチング法により
エツチングし、四部１５を形成し、該酸化シリコン膜１
１′をカンチレバー状となるようにする。
、前記酸化シリコン膜１１′をパターニングすると共に
、この周辺にある基板１０を異方性エツチング法により
エツチングし、四部１５を形成し、該酸化シリコン膜１
１′をカンチレバー状となるようにする。
この後、第３図（ｄ）に示す如く、スパッタリング法に
よりクロム（Ｃｒ）層を堆積した後、これをフォトリソ
法によりバターニングし下部電極１２を形成する。
よりクロム（Ｃｒ）層を堆積した後、これをフォトリソ
法によりバターニングし下部電極１２を形成する。
次いで、第３図（ｅ）に示す如く、プラズマＣＶＤ法に
よりアモルファスシリコンのｐ層、１層、ｎ層を順次積
層せしめた後、これらをバターニングし、感圧層１４を
形成する。
よりアモルファスシリコンのｐ層、１層、ｎ層を順次積
層せしめた後、これらをバターニングし、感圧層１４を
形成する。
そして最後に、第３図（ｆ）に示す如く、真空蒸着法に
よりアルミニウム（Ａｌｌ） ＞層を形成しこれをパタ
ーニングして上部電極１３を形成する。
よりアルミニウム（Ａｌｌ） ＞層を形成しこれをパタ
ーニングして上部電極１３を形成する。
このようにして形成された音響振動検出部１では、音波
を受けてその振動数に対応するカンチレバーが振動し、
感圧層が応力を受けると、第４図に示す如く、Ｉ−Ｖ特
性が変動する。この変動を検出することにより、音波が
いかなる周波数成分をもつものであるかが検知される。
を受けてその振動数に対応するカンチレバーが振動し、
感圧層が応力を受けると、第４図に示す如く、Ｉ−Ｖ特
性が変動する。この変動を検出することにより、音波が
いかなる周波数成分をもつものであるかが検知される。
第４図中、横軸はバイアス電圧、たて軸は順方向電流を
示し、曲線ａは歪を受°けない状態すなわち規準状態を
示し、曲線すは張力を受けた状態、曲線Ｃは圧縮力を受
けた状態、０は負荷抵抗線を示す。
示し、曲線ａは歪を受°けない状態すなわち規準状態を
示し、曲線すは張力を受けた状態、曲線Ｃは圧縮力を受
けた状態、０は負荷抵抗線を示す。
この音響振動解析装置は、極めて構成が簡単で通常の半
導体製造技術で容易に形成できる上、感圧層としてアモ
ルファスシリコンを用いているため、単結晶を用いた圧
電素子を用いた場合に比へ、容易に大面積化が可能であ
り、高感度の音声認識を可能にするものである。
導体製造技術で容易に形成できる上、感圧層としてアモ
ルファスシリコンを用いているため、単結晶を用いた圧
電素子を用いた場合に比へ、容易に大面積化が可能であ
り、高感度の音声認識を可能にするものである。
なお、実施例では、感圧素子として感圧ダイオードを用
いたが、第５図に示す如く、カンチレバーに上に感圧抵
抗層としてのマイクロクリスタルシリコン（μｃ−５ｉ
）層２０を形成すると共に、電極２２．２３を形成して
なる半導体歪ゲージ２１を用いる等、他の感圧素子を用
いるようにしてもよい。
いたが、第５図に示す如く、カンチレバーに上に感圧抵
抗層としてのマイクロクリスタルシリコン（μｃ−５ｉ
）層２０を形成すると共に、電極２２．２３を形成して
なる半導体歪ゲージ２１を用いる等、他の感圧素子を用
いるようにしてもよい。
以上説明してきたように、本発明の音響振動解析装置に
よれば、音響振動検出部をある特定の周波数をもつ音波
に共振する固有振動数をもつように構成された振動子を
多数個配列し、各振動子上に感圧ダイオード又は半導体
歪ゲージからなる振動検出手段を形成し、電気信号とし
て検出するようにしているため、極めて構成が簡単で高
感度の音声認識を行なうことができる。
よれば、音響振動検出部をある特定の周波数をもつ音波
に共振する固有振動数をもつように構成された振動子を
多数個配列し、各振動子上に感圧ダイオード又は半導体
歪ゲージからなる振動検出手段を形成し、電気信号とし
て検出するようにしているため、極めて構成が簡単で高
感度の音声認識を行なうことができる。
第１図は、本発明実施例の音響振動解析装置のブロック
図、第２図（ａ）および（ｂ）は、同装置の検出部を示
す図、第３図（ａ）乃至（ｆ）は、同検出部の製造工程
図、第４図は、同検出部で用いられている感圧ダイオー
ドの原理説明図、第５図は、本発明の変形例を示す図、
第６図は、従来の音声認識装置のブロック図、第７図（
ａ）および（ｂ）は、従来の超音波センサを示す図、第
８図は、カンチレバー長と共振周波数との関係を示す図
である。 １・・・音響振動検出部、２・・・基準パターン設定部
、３・・・比較器、４・・・判定手段。 第１図 第２図（ｂ） 第３図（ｄ） ノ慣方同電嶌 ■ 第６図 第７図（０） 第７図（ｂ） 刀ンナレへ゛−長（２μｍ） 第８図
図、第２図（ａ）および（ｂ）は、同装置の検出部を示
す図、第３図（ａ）乃至（ｆ）は、同検出部の製造工程
図、第４図は、同検出部で用いられている感圧ダイオー
ドの原理説明図、第５図は、本発明の変形例を示す図、
第６図は、従来の音声認識装置のブロック図、第７図（
ａ）および（ｂ）は、従来の超音波センサを示す図、第
８図は、カンチレバー長と共振周波数との関係を示す図
である。 １・・・音響振動検出部、２・・・基準パターン設定部
、３・・・比較器、４・・・判定手段。 第１図 第２図（ｂ） 第３図（ｄ） ノ慣方同電嶌 ■ 第６図 第７図（０） 第７図（ｂ） 刀ンナレへ゛−長（２μｍ） 第８図
Claims (2)
- （１）基板上に、夫々互いに異なる特定の周波数をもつ
音波に対して共振するように構成された振動子と、 該振動子上に夫々配設せしめられた感圧ダイオードから
なる振動検出手段と を具備したことを特徴とする音響振動解析装置。 - （２）基板上に、夫々互いに異なる特定の周波数をもつ
音波に対して共振するように構成された振動子と、 該振動子上に夫々配設せしめられた半導体歪ゲージから
なる振動検出手段と を具備したことを特徴とする音響振動解析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61207588A JPH0754268B2 (ja) | 1986-09-03 | 1986-09-03 | 音響振動解析装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61207588A JPH0754268B2 (ja) | 1986-09-03 | 1986-09-03 | 音響振動解析装置およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6361920A true JPS6361920A (ja) | 1988-03-18 |
| JPH0754268B2 JPH0754268B2 (ja) | 1995-06-07 |
Family
ID=16542251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61207588A Expired - Lifetime JPH0754268B2 (ja) | 1986-09-03 | 1986-09-03 | 音響振動解析装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0754268B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0537287A (ja) * | 1990-01-03 | 1993-02-12 | Motorola Inc | 超高周波発振器／共振器 |
| JPH07301594A (ja) * | 1994-04-01 | 1995-11-14 | Ngk Insulators Ltd | センサ素子及び粒子センサ |
| JPH1030981A (ja) * | 1996-05-16 | 1998-02-03 | Ngk Insulators Ltd | 粒子センサ |
| JPH10325753A (ja) * | 1997-05-26 | 1998-12-08 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 音響センサ |
| JP3352462B2 (ja) * | 1996-07-03 | 2002-12-03 | インターナシヨナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーシヨン | 損失補償手段を備えた機械式信号プロセッサ |
| JP2004117368A (ja) * | 2003-10-14 | 2004-04-15 | Tokyo Electron Ltd | 音響センサ |
| JP2018179626A (ja) * | 2017-04-07 | 2018-11-15 | 新日本無線株式会社 | 超音波受信器 |
| CN113287326A (zh) * | 2019-01-21 | 2021-08-20 | Tdk株式会社 | 音响装置 |
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| JPS5772129U (ja) * | 1980-10-21 | 1982-05-01 |
-
1986
- 1986-09-03 JP JP61207588A patent/JPH0754268B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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