JPH0477626A - Frequency analyzer and frequency display device - Google Patents
Frequency analyzer and frequency display deviceInfo
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- JPH0477626A JPH0477626A JP19056190A JP19056190A JPH0477626A JP H0477626 A JPH0477626 A JP H0477626A JP 19056190 A JP19056190 A JP 19056190A JP 19056190 A JP19056190 A JP 19056190A JP H0477626 A JPH0477626 A JP H0477626A
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- frequency
- resonator
- cantilevers
- display device
- cantilever
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- Pending
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- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、カンチレバー（片持ばり）型共振器を複数用
いた周波数分析器及び周波数表示器に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a frequency analyzer and a frequency display using a plurality of cantilever type resonators.
［従来の技術〕
従来、音波や超音波の周波数を分析する手段としては、
先ず音波や超音波を電気信号に変換し、その電気信号の
処理を行ってきた。リアルタイムの処理方法としては、
高速フーリエ変換（ＦＦＴ）や電気的マルチフィルター
による処理を行ってきた。上記２方式の処理を行った音
波の周波数分析器の電気的信号処理の部分を第４図及び
第５図に示す［上村鉄十部著、”ＹＨＰ、スペクトラム
・アナライザーのすべて°′、ラジオ技術社、（１９８
１）］。[Conventional technology] Conventionally, as a means of analyzing the frequency of sound waves and ultrasonic waves,
First, we converted sound waves and ultrasonic waves into electrical signals, and then processed those electrical signals. As a real-time processing method,
We have performed processing using fast Fourier transform (FFT) and electrical multifilters. The electrical signal processing part of a sound wave frequency analyzer that performs the above two methods of processing is shown in Figures 4 and 5. Company, (198
1)].
しかしながら上記従来例では、特定の周波数を有する音
波や超音波の強度を分析するのには、以下のような欠点
があった。However, the above conventional example has the following drawbacks when analyzing the intensity of a sound wave or ultrasonic wave having a specific frequency.
１）先ず、音波や超音波を電気信号に変換し、その後信
号処理を行うという方式をとるため、音波を電気信号に
変換する部分とかかる電気的信号を処理する部分とが少
なくとも必要であり、構成要素が多くなる。1) First, a method is used in which sound waves or ultrasonic waves are converted into electrical signals, and then signal processing is performed, so at least a part that converts sound waves into electrical signals and a part that processes such electrical signals are required. There are more components.
２）電気的なマルチフィルター式の場合、特定の周波数
の数だけフィルター回路が必要になり、機器が高価にな
る。2) In the case of an electrical multi-filter type, filter circuits are required for each specific frequency, making the equipment expensive.
３）高速フーリエ変換（ＦＦＴ）方式の場合、演算を行
うサンプリングデータ数を増やすに従って、乗算回数が
増え、それにより必要なメモリー数等も増える。3) In the case of the fast Fourier transform (FFT) method, as the number of sampled data to be operated on increases, the number of multiplications increases, and the number of required memories, etc. also increases.
［発明が解決しようとする課題］
以上述べたような従来技術の問題点に鑑み、本発明の目
的とするところは、
■）全体としての構成を簡略化すること、・２）簡略化
による処理の信頼性を向上させること、
３）簡略化によるコスト等の低減を図ること、等を満足
した周波数分析器及び周波数表示器を提供することにあ
る。[Problems to be Solved by the Invention] In view of the problems of the prior art as described above, the objectives of the present invention are: ■) Simplifying the overall configuration; 2) Processing by simplification. The object of the present invention is to provide a frequency analyzer and a frequency display that satisfy the following requirements: 3) reduce costs through simplification; and 3) reduce costs through simplification.
［課題を解決するための手段］
本発明の特徴とするところは、
第１に、共振周波数の異なる複数の、圧電体を有したカ
ンチレバー（片持ばり）を設け、該カンチレバーの共振
により生じる圧電体の変形に応じた電気信号を取り出す
共振器を用いて、周波数を検知する構成とした周波数分
析器、
第２に、共振周波数の異なる複数の、圧電体を有したカ
ンチレバー（片持ばり）を設け、該カンチレバーの共振
により生じる圧電体の変形に応じた電気信号を取り出す
共振器を有し、該共振器により検知される周波数成分を
ＣＲＴ （陰極線管）によって表示する構成とした周波
数表示器、第３に、共振周波数の異なる複数の、圧電体
を有したカンチレバー（片持ばり）を設け、該カンチレ
バーの共振により生じる圧電体の変形に応じた電気信号
を取り出す共振器を有し、該共振器により検知される各
々の周波数成分をライトの点灯により表示する構成とし
た周波数表示器、としている点にある。[Means for Solving the Problems] The features of the present invention are as follows: First, a plurality of cantilevers (cantilever beams) each having a piezoelectric body having different resonance frequencies are provided, and piezoelectric waves generated by the resonance of the cantilevers are provided. A frequency analyzer configured to detect frequencies using a resonator that extracts electrical signals according to the deformation of the body.Secondly, a cantilever with multiple piezoelectric bodies having different resonance frequencies is used. A frequency display device having a resonator for extracting an electric signal according to the deformation of the piezoelectric body caused by the resonance of the cantilever, and displaying the frequency component detected by the resonator using a CRT (cathode ray tube); Thirdly, a plurality of cantilevers (cantilever beams) each having a piezoelectric material having different resonance frequencies are provided, and a resonator is provided for extracting an electric signal according to the deformation of the piezoelectric material caused by the resonance of the cantilever. The frequency display device is configured to display each frequency component detected by the device by lighting a light.
［作 用コ
上述のようなカンチレバーを有する共振器に、音波や超
音波が入力されると、かかる音波の力学的作用により各
々カンチレバーに横振動が生じる。この場合において、
音波の有する周波数とカンチレバーの有する共振周波数
が一致すると、共振を起こし最も大きな振幅が得られる
ことになる。[Function] When a sound wave or an ultrasonic wave is input to a resonator having a cantilever as described above, transverse vibration is generated in each cantilever due to the mechanical action of the sound wave. In this case,
When the frequency of the sound wave and the resonant frequency of the cantilever match, resonance occurs and the largest amplitude is obtained.
ここで、各々のカンチレバーには圧電体が設けられてお
り、カンチレバーの振幅に追従した圧電体の変形により
、すなわち圧電効果により生じた電気信号が得られる。Here, each cantilever is provided with a piezoelectric material, and an electrical signal generated by the piezoelectric effect, that is, by deformation of the piezoelectric material that follows the amplitude of the cantilever, is obtained.
かかる電気信号を検知することによって、特定の周波数
成分及びその強度等を分析することができる。By detecting such electrical signals, specific frequency components, their strengths, etc. can be analyzed.
また、シリコンプロセス等を用いることにより、微小な
共振器が多量に造れ、さらに、カンチレバーと電気信号
に変換する圧電体が一体化しているため、比較的構造が
簡単である。Furthermore, by using a silicon process or the like, a large number of microscopic resonators can be manufactured, and the structure is relatively simple because the cantilever and the piezoelectric body that converts it into an electric signal are integrated.
また、従来のように高速フーリエ変換や電気的フィルタ
ーを必要としないため回路が簡略化できる。In addition, the circuit can be simplified because it does not require fast Fourier transform or electrical filters, unlike conventional methods.
以下、本発明の構成について、実施例を用いて具体的に
詳述する。Hereinafter, the configuration of the present invention will be specifically explained in detail using examples.
［実施例］
〈実施例１〉
第１図は、本発明の特徴を最もよく表わす共振器であり
、１１は上電極、１２は圧電体、１３は下電極、１４は
基板である。特定の共振周波数を複数得るために、本図
中の長さＬｉ及びｄｉは、基板、電極、圧電体で平均化
された密度ρ、及びそのヤング率Ｅを使って表わされる
式
によって得られる周波数ｆｉを実現するように定める。[Examples] <Example 1> FIG. 1 shows a resonator that best represents the features of the present invention, in which 11 is an upper electrode, 12 is a piezoelectric body, 13 is a lower electrode, and 14 is a substrate. In order to obtain multiple specific resonance frequencies, the lengths Li and di in this figure are the frequencies obtained by the formula using the averaged density ρ of the substrate, electrode, and piezoelectric material, and its Young's modulus E. fi is determined to be realized.
例えば、Ｓｔのヤング率Ｅ＝６．０ｘ１０”Ｎ７ｍ”、
密度ｐ＝２．９４２ｘｌＯ’ｋｇ／ｍ３を代入して、１
２平均率の音階のａ＝４４０Ｈｚを得るには、例えば厚
さ１０μｍ。For example, Young's modulus E of St=6.0x10"N7m",
Substituting density p=2.942xlO'kg/m3, 1
To obtain a scale of 2 average rate a=440Hz, the thickness is, for example, 10 μm.
長さ７．２５ｍｍのものを作ればよい。It is sufficient to make one with a length of 7.25 mm.
以上のような構成とすることで、入力音波の共振周波数
成分の強度に比例したカンチレバーの振巾を、圧電体に
よって電気信号に変換する。With the above configuration, the amplitude of the cantilever, which is proportional to the intensity of the resonant frequency component of the input sound wave, is converted into an electrical signal by the piezoelectric body.
第２図に示すのは、上記共振器を使用した周波数分析器
のブロックダイアグラムである。２１の共振器から出力
された電気信号を使って、ＣＲＴ２５に表示する装置で
ある。FIG. 2 shows a block diagram of a frequency analyzer using the above resonator. This is a device that displays on a CRT 25 using electrical signals output from 21 resonators.
〈実施例２〉
次に、第２の実施例について、第３図を用いて説明する
。第３図は、第１図の共振器を有した周波数表示器であ
る。ＣＲＴを使用する代わりに、検出器３２に直接ライ
ト３３を接続することによって、全体の構成を簡単化し
ている。<Example 2> Next, a second example will be described using FIG. 3. FIG. 3 shows a frequency indicator with the resonator of FIG. By connecting the light 33 directly to the detector 32 instead of using a CRT, the overall configuration is simplified.
［発明の効果］
以上説明したように、複数のカンチレバー型共振器に圧
電体を取りつけて、すなわち共振器と電気信号変換器を
一体化することによって、単純な構造の周波数分析器を
得ることができる。[Effects of the Invention] As explained above, a frequency analyzer with a simple structure can be obtained by attaching piezoelectric bodies to a plurality of cantilever resonators, that is, by integrating the resonators and an electric signal converter. can.
また、かかるカンチレバー型共振器にライトを接続する
ことで、かかるライト中で点灯しているライトの位置や
強さで周波数の強度等を表示することができる。Furthermore, by connecting a light to such a cantilever type resonator, it is possible to display the frequency intensity, etc. by the position and intensity of the lit light among such lights.
第１図は、本発明に係るカンチレバー型共振器を示した
構成図である。
第２図は、本発明に係る共振器を用い、得られる信号を
ＣＲＴで表示する周波数表示器のブロックダイヤグラム
である。
第３図は、ライトの点灯により表示を行う周波数表示器
のブロックダイヤグラムである。
第４図は、従来のマルチフィルター型スペクトラムアナ
ライザーのブロックダイヤグラムである。
第５図は、従来のＦＦＴ方式の基本ブロックダイヤグラ
ムである。
１１・・・上電極 １２・・・圧電体１３・・・
下電極 １４・・・基板２１・・・共振器
２２・・・検出器２３・・・電子的スキャンスイッチ
２４・・・スキャンジェネレーター
２５・・・ＣＲＴ ３１・・・共振器３２・・
・検出器 ３３・・・ライト第１図FIG. 1 is a configuration diagram showing a cantilever type resonator according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram of a frequency display device that uses a resonator according to the present invention and displays the obtained signal on a CRT. FIG. 3 is a block diagram of a frequency display that displays by lighting a light. FIG. 4 is a block diagram of a conventional multi-filter type spectrum analyzer. FIG. 5 is a basic block diagram of the conventional FFT method. 11... Upper electrode 12... Piezoelectric body 13...
Lower electrode 14...Substrate 21...Resonator
22...Detector 23...Electronic scan switch 24...Scan generator 25...CRT 31...Resonator 32...
・Detector 33...Light Figure 1
Claims (3)
チレバーを設け、該カンチレバーの共振により生じる圧
電体の変形に応じた電気信号を取り出す共振器を用いて
、周波数を検知する構成としたことを特徴とする周波数
分析器。(1) A configuration in which a plurality of cantilevers having piezoelectric bodies having different resonance frequencies is provided, and a resonator is used to extract an electric signal according to the deformation of the piezoelectric body caused by the resonance of the cantilevers, to detect the frequency. A frequency analyzer featuring:
チレバーを設け、該カンチレバーの共振により生じる圧
電体の変形に応じた電気信号を取り出す共振器を有し、
該共振器により検知される周波数成分をＣＲＴによって
表示する構成としたことを特徴とする周波数表示器。(2) A plurality of cantilevers having piezoelectric bodies having different resonance frequencies are provided, and a resonator is provided to extract an electric signal according to the deformation of the piezoelectric body caused by the resonance of the cantilevers,
A frequency display device characterized in that the frequency component detected by the resonator is displayed on a CRT.
チレバーを設け、該カンチレバーの共振により生じる圧
電体の変形に応じた電気信号を取り出す共振器を有し、
該共振器により検知される各々の周波数成分をライトの
点灯により表示する構成としたことを特徴とする周波数
表示器。(3) A plurality of cantilevers having piezoelectric bodies having different resonance frequencies are provided, and a resonator is provided for extracting an electric signal according to the deformation of the piezoelectric body caused by the resonance of the cantilevers,
A frequency display device characterized in that it is configured to display each frequency component detected by the resonator by lighting a light.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19056190A JPH0477626A (en) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | Frequency analyzer and frequency display device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19056190A JPH0477626A (en) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | Frequency analyzer and frequency display device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0477626A true JPH0477626A (en) | 1992-03-11 |
Family
ID=16260115
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19056190A Pending JPH0477626A (en) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | Frequency analyzer and frequency display device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0477626A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6227054B1 (en) | 1997-05-26 | 2001-05-08 | Sumitomo Metal Industries Limited | Vibration wave detecting method and vibration wave detector |
| JP2014062868A (en) * | 2012-09-24 | 2014-04-10 | Sekisui Chem Co Ltd | Piezoelectric type vibration sensor and water leakage detection method |
-
1990
- 1990-07-20 JP JP19056190A patent/JPH0477626A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6227054B1 (en) | 1997-05-26 | 2001-05-08 | Sumitomo Metal Industries Limited | Vibration wave detecting method and vibration wave detector |
| JP2014062868A (en) * | 2012-09-24 | 2014-04-10 | Sekisui Chem Co Ltd | Piezoelectric type vibration sensor and water leakage detection method |
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