JPH0477626A - 周波数分折器及び周波数表示器 - Google Patents

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。

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。

［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）］。

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。

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。

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。

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。

［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。

［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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

長さ７．２５ｍｍのものを作ればよい。

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。

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。

〈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。

［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。

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。

【図面の簡単な説明】

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

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）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。
2. （２）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。
3. （３）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。