JPH0582536B2 - - Google Patents
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- JPH0582536B2 JPH0582536B2 JP20376784A JP20376784A JPH0582536B2 JP H0582536 B2 JPH0582536 B2 JP H0582536B2 JP 20376784 A JP20376784 A JP 20376784A JP 20376784 A JP20376784 A JP 20376784A JP H0582536 B2 JPH0582536 B2 JP H0582536B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0001—Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means
- G01L9/0008—Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means using vibrations
- G01L9/0022—Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means using vibrations of a piezoelectric element
- G01L9/0025—Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means using vibrations of a piezoelectric element with acoustic surface waves
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Description
【発明の詳細な説明】
(イ) 産業上の利用分野
この発明は、表面弾性波素子（Inter Digital
Transducer）を用いた表面弾性波圧力センサに
関する。[Detailed description of the invention] (a) Industrial application field This invention relates to a surface acoustic wave device (Inter Digital
This paper relates to a surface acoustic wave pressure sensor using a transducer.
(ロ) 従来技術
一般に、固体中を伝播する体積弾性波、表面弾
性波は温度、応力などにより変化することが知ら
れている。この性質を利用して圧力を検出するも
のに表面弾性波圧力センサがある。この種の表面
弾性波圧力センサは、第３図に示すように、周辺
部の肉厚部１と中央部のダイヤフラム部（肉薄
部）２からなる基体３のダイヤフラム２上に、櫛
葉状の一対の電極からなる表面弾性波素子４が設
けられて構成されている。(b) Prior Art It is generally known that bulk acoustic waves and surface acoustic waves propagating in solids change depending on temperature, stress, etc. A surface acoustic wave pressure sensor uses this property to detect pressure. As shown in FIG. 3, this type of surface acoustic wave pressure sensor has a comb-shaped pair of diaphragms 2 on a base body 3 consisting of a thick wall section 1 at the periphery and a diaphragm section (thin wall section) 2 at the center. A surface acoustic wave element 4 consisting of electrodes is provided and configured.
この表面弾性波圧力センサでは、ダイヤフラム
部２に圧力を受けると、その表面応力が変化する
ので、音速が変化し、また表面弾性波素子４の電
極間隔も変化するため、表面弾性波素子４の共振
周波数（又は発振周波数）が変化する。したがつ
て、この共振周波数の変化より、圧力を検出する
ことができるものである。 In this surface acoustic wave pressure sensor, when pressure is applied to the diaphragm part 2, the surface stress changes, so the sound speed changes, and the electrode spacing of the surface acoustic wave element 4 also changes, so the surface acoustic wave element 4 changes. The resonant frequency (or oscillation frequency) changes. Therefore, pressure can be detected from changes in this resonance frequency.
従来の表面弾性波圧力センサでは、第４図に示
すように、基体３のダイヤフラム２上に１個の表
面弾性波素子４を設けるものであるが、この表面
弾性波圧力センサは、周囲温度の変化によつて大
きく影響を受ける（例えば安定なもので5PPM／
℃、ラフなもので30〜40PPM／℃）という欠点
があり、高精度の圧力センサを実現することがで
きなかつた。そこでこの温度による影響を補正す
るために、第５図に示すようにダイヤフラム２上
に２個の表面弾性波素子４ａ，４ｂを設け、これ
ら両表面弾性波素子４ａ，４ｂの共振周波数のビ
ート周波数の変化により圧力を検出するようにし
たものが出現している。しかし、この表面弾性波
圧力センサでも、温度による影響は十分に補正し
きれないという問題があつた。 In the conventional surface acoustic wave pressure sensor, one surface acoustic wave element 4 is provided on the diaphragm 2 of the base body 3, as shown in FIG. Significantly affected by changes (for example, 5PPM/
℃, 30 to 40 PPM/℃ for rough samples), and it was not possible to realize a high-precision pressure sensor. Therefore, in order to correct the influence of this temperature, two surface acoustic wave elements 4a and 4b are provided on the diaphragm 2 as shown in FIG. 5, and the beat frequency of the resonance frequency of both surface acoustic wave elements 4a and 4b is Some devices have appeared that detect pressure based on changes in . However, even with this surface acoustic wave pressure sensor, there is a problem in that the influence of temperature cannot be sufficiently corrected.
(ハ) 目的
この発明の目的は、上記に鑑み、周囲温度変化
の影響を受けず、安定した圧力検出を可能にする
表面弾性波圧力センサを提供することである。(c) Purpose In view of the above, it is an object of the present invention to provide a surface acoustic wave pressure sensor that is not affected by changes in ambient temperature and enables stable pressure detection.
(ニ) 構成
上記目的を達成するために、この発明の表面弾
性圧力センサは、圧力に受応しない肉厚部と、圧
力に受応する肉薄分を有する基体上に、第１、第
２及び第３の３個の表面弾性波素子を並設し、こ
れら３個の表面弾性波素子のうち、第１の表面弾
性素子は前記肉薄部上に、第３の表面弾性波素子
は前記肉厚部上に形成している。(D) Structure In order to achieve the above object, the surface elastic pressure sensor of the present invention has first, second and Three third surface acoustic wave elements are arranged in parallel, and among these three surface acoustic wave elements, the first surface acoustic wave element is on the thin part, and the third surface acoustic wave element is on the thin part. It is formed on the upper part of the body.
この表面弾性波圧力センサでは、肉厚部上に形
成される第３の表面弾性波素子が温度変化のみに
応答するものであるから、これにより周囲温度変
化の影響がキヤンセルされる。 In this surface acoustic wave pressure sensor, the third surface acoustic wave element formed on the thick portion responds only to temperature changes, thereby canceling the influence of ambient temperature changes.
(ホ) 実施例
以下、実施例によりこの発明をさらに詳細に説
明する。(e) Examples The present invention will be explained in more detail below using examples.
第１図は、この発明の１実施例を示す表面弾性
波圧力センサの平面図である。この実施例表面弾
性波圧力センサは、基体１３が、肉厚部１１とダ
イヤフラム部１２とから構成されており、この点
第３図に示したものと変わりがない。 FIG. 1 is a plan view of a surface acoustic wave pressure sensor showing one embodiment of the present invention. In the surface acoustic wave pressure sensor of this embodiment, the base body 13 is composed of a thick portion 11 and a diaphragm portion 12, and this point is the same as that shown in FIG.
基体１３上に、３個の表面弾性波素子１４ａ，
１４ｂ，１４ｃが設けられている。そのうち表面
弾性波素子１４ａは、肉薄のダイヤフラム部１２
上に設けられている。また、表面弾性波素子４ｂ
は、肉厚部１１と接するダイヤフラム部１２上
に、さらに表面弾性波素子１４ｃは、肉厚部１１
上に、それぞれ形成されている。したがつて、表
面弾性波素子１４ａ，１４ｂは、圧力に応じて周
波数が変化し、表面弾性波素子１４ｃは圧力によ
り変化しないようになつている。しかし、いずれ
の表面弾性波素子１４ａ，１４ｂ，１４ｃも温度
によつて周波数が変化する。 On the base 13, three surface acoustic wave elements 14a,
14b and 14c are provided. Among them, the surface acoustic wave element 14a has a thin diaphragm portion 12.
is placed above. In addition, the surface acoustic wave element 4b
The surface acoustic wave element 14c is placed on the diaphragm part 12 in contact with the thick part 11, and the surface acoustic wave element 14c is placed on the diaphragm part 12 in contact with the thick part 11.
are formed on top of each other. Therefore, the frequency of the surface acoustic wave elements 14a and 14b changes depending on the pressure, and the frequency of the surface acoustic wave element 14c does not change depending on the pressure. However, the frequency of each of the surface acoustic wave elements 14a, 14b, and 14c changes depending on the temperature.
この実施例表面弾性波圧力センサを用いて、圧
力検出を行う場合の表面弾性波素子１４ａ，１４
ｂ，１４ｃが接続される回路部の信号処理の一例
を説明する。 Surface acoustic wave elements 14a, 14 when performing pressure detection using this embodiment surface acoustic wave pressure sensor
An example of signal processing of the circuit section to which b and 14c are connected will be described.
第１の表面弾性波素子１４ａと第２の表面弾性
波素子１４ｂの周波数をF1，F2とし、圧力が加
えられない時の両周波数を等しくし、
F1＝F2＝f0
とする。ある圧力が加えられて、第１の表面弾性
波素子１４ａの周波数がΔf1増加したとすると、
第２の表面弾性波素子１４ｂに逆応力が加わるの
で、その周波数がΔf2減少する。すなわち、
F1＝f0＋Δf1、F2＝f0−Δf2
となる。また圧力によつては第３の表面弾性波素
子１４ｃの周波数F3は変化せず、F3＝f5とする。 Let the frequencies of the first surface acoustic wave element 14a and the second surface acoustic wave element 14b be F 1 and F 2 , and make both frequencies equal when no pressure is applied, and F 1 = F 2 = f 0 . . Assuming that a certain pressure is applied and the frequency of the first surface acoustic wave element 14a increases by Δf1 ,
Since a reverse stress is applied to the second surface acoustic wave element 14b, its frequency decreases by Δf 2 . That is, F 1 =f 0 +Δf 1 and F 2 =f 0 −Δf 2 . Further, depending on the pressure, the frequency F 3 of the third surface acoustic wave element 14c does not change, and it is assumed that F 3 =f 5 .
ここで、第１、第２の表面弾性波素子F1，F2
と第３の表面弾性波素子１４ｃの周波数F3との
アナログビートをとり、そのビート周波数をf1，
f2とすると、
f1＝F1−F3＝f0＋Δf1−fs
f2＝F2−F3＝f0＋Δf2−fs
となる。この周波数f1，f2の信号をデジタル的に
減算処理すると、
f1−f2＝Δf1＋Δf2
となる。このf1−f2は温度変化成分がキヤンセル
され、圧力の変化に応じた周波数の変化成分のみ
であるから、これにより加えられた圧力を知るこ
とができる。 Here, the first and second surface acoustic wave elements F 1 , F 2
An analog beat of the frequency F 3 of the third surface acoustic wave element 14c is taken, and the beat frequency is set as f 1 ,
If f 2 , then f 1 =F 1 −F 3 =f 0 +Δf 1 −f s f 2 =F 2 −F 3 =f 0 +Δf 2 −f s . When the signals of frequencies f 1 and f 2 are digitally subtracted, f 1 −f 2 =Δf 1 +Δf 2 is obtained. Since this f 1 −f 2 has the temperature change component canceled and is only the frequency change component corresponding to the pressure change, the applied pressure can be determined from this.
次に他の信号処理例について説明する。この場
合は、第１の表面弾性波素子１４ａと第２の表面
弾性波素子１４ｂの周波数F1，F2を、圧力が加
えられていない時の値を異なるものとし、
F1＝f0、F2＝fT
としておく。そして、ある圧力が加えられて第１
の表面弾性波素子１４ａの周波数Δf1が増加した
とすると、逆に第２の表面弾性波素子１４ｂの周
波数Δf2減少し、
F1＝f0＋Δf1、F2＝fT−Δf2
となる。ここで、周波数F1とF2の信号のアナロ
グビートをとり、そのビート周波数をf1とする
と、
f1＝F1−F2＝f0＋Δf1−fT＋Δf2
一方、第３の表面弾性波素子１４ｃの周波数
F3は
F3＝fs
で温度に応じて変化する周波数なので、この周波
数F3で上記f1に含まれる温度変化による影響分を
キヤンセルできる。 Next, another example of signal processing will be explained. In this case, the frequencies F 1 and F 2 of the first surface acoustic wave element 14a and the second surface acoustic wave element 14b are set to different values when no pressure is applied, and F 1 = f 0 , Let F 2 = f T. Then, a certain pressure is applied and the first
If the frequency Δf 1 of the second surface acoustic wave element 14a increases, the frequency Δf 2 of the second surface acoustic wave element 14b decreases, and F 1 = f 0 + Δf 1 , F 2 = f T −Δf 2 . Become. Here, if we take the analog beat of the signals of frequencies F 1 and F 2 and let the beat frequency be f 1 , then f 1 = F 1 − F 2 = f 0 + Δf 1 − f T + Δf 2 On the other hand, the third surface Frequency of elastic wave element 14c
Since F 3 is a frequency that changes depending on the temperature, F 3 =f s , the influence of the temperature change included in the above f 1 can be canceled by this frequency F 3 .
第２図は、この発明の他の実施例を示す表面弾
性波圧力センサの平面図である。この表面弾性波
圧力センサは、第１図に示したものに比し、第２
の表面弾性波素子１４ｂも、肉厚部１３上に設け
た点で相違している。 FIG. 2 is a plan view of a surface acoustic wave pressure sensor showing another embodiment of the present invention. This surface acoustic wave pressure sensor is different from the one shown in FIG.
The surface acoustic wave element 14b is also different in that it is provided on the thick portion 13.
この実施例表面弾性波圧力センサの信号処理例
について説明する。 An example of signal processing of the surface acoustic wave pressure sensor of this embodiment will be explained.
第１の表面弾性波素子１４ａの周波数F1は、
圧力が加えられない時F1＝f0とする。また第２の
表面弾性波素子１４ｂの周波数F2は、圧力によ
つて変化しないが、温度によつて変化するもので
あり、F2＝fTとする。また第３の表面弾性波素子
１４ｃも、同様に圧力によつて変化しないが、温
度によつて変化するものであり、F3＝fsとする。
ある圧力が加えられると、第１の表面弾性波素子
１４ａの周波数がΔf1増加し、
F1＝f0＋Δf1
となる。この周波数F1と第２の表面弾性波素子
１４ｂの周波数F2とのアナログビートをとり、
そのビート周波数をf1とすると、
f1＝F1−F2＝f0＋Δf1−fT
一方、第３の表面弾性波素子１４ｃの周波数
F3は、温度変化成分を含むので、これにより周
波数f1中の温度変化の影響分を補正できる。 The frequency F1 of the first surface acoustic wave element 14a is
When no pressure is applied, F 1 = f 0 . Furthermore, the frequency F 2 of the second surface acoustic wave element 14b does not change with pressure, but changes with temperature, and it is assumed that F 2 =f T. Similarly, the third surface acoustic wave element 14c does not change depending on pressure, but changes depending on temperature, and it is assumed that F 3 =f s .
When a certain pressure is applied, the frequency of the first surface acoustic wave element 14a increases by Δf 1 and becomes F 1 =f 0 +Δf 1 . Taking an analog beat between this frequency F 1 and the frequency F 2 of the second surface acoustic wave element 14b,
If the beat frequency is f 1 , then f 1 =F 1 −F 2 =f 0 +Δf 1 −f TOn the other hand, the frequency of the third surface acoustic wave element 14c
Since F 3 includes a temperature change component, it is possible to correct the influence of temperature change in frequency f 1 .
(ヘ) 効果
この発明の表面弾性波圧力センサは、圧力検出
用の表面弾性波素子の他に、温度検出用の表面弾
性波素子を備えるので、周囲温度変化の影響を除
去し、安定な圧力検出が可能なセンサを得ること
ができる。また１つの基体すなわち１チツプ上に
３つの表面弾性波素子を形成するものであり、工
程的に第１の表面弾性波素子を作成するのと同時
に第２、第３の表面弾性波素子を作成できるので
製作が容易となる。(F) Effect The surface acoustic wave pressure sensor of the present invention includes a surface acoustic wave element for detecting temperature in addition to a surface acoustic wave element for detecting pressure. A sensor capable of detection can be obtained. In addition, three surface acoustic wave elements are formed on one substrate, that is, one chip, and the second and third surface acoustic wave elements are created at the same time as the first surface acoustic wave element is created in terms of process. This makes manufacturing easy.
第１図は、この発明の１実施例を示す表面弾性
波圧力センサの平面図、第２図はこの発明の他の
実施例を示す表面弾性波圧力センサの平面図、第
３図は一般的な表面弾性波圧力センサを示す斜視
図、第４図、第５図は従来の表面弾性波圧力セン
サを示す平面図である。
１１……肉厚部、１２……ダイヤフラム（肉薄
部）、１３……基体、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ…
…表面弾性波素子。
Fig. 1 is a plan view of a surface acoustic wave pressure sensor showing one embodiment of the present invention, Fig. 2 is a plan view of a surface acoustic wave pressure sensor showing another embodiment of the invention, and Fig. 3 is a general view. FIGS. 4 and 5 are a perspective view showing a conventional surface acoustic wave pressure sensor, and FIGS. 4 and 5 are plan views showing a conventional surface acoustic wave pressure sensor. 11... Thick part, 12... Diaphragm (thin part), 13... Base body, 14a, 14b, 14c...
...Surface acoustic wave device.
Claims (1)
肉薄部を有する基体上に、第１、第２及び第３の
３個の表面弾性波素子を並設し、これら３個の表
面弾性波素子のうち、第１の表面弾性素子は前記
肉薄部上に、第３の表面弾性波素子は前記肉厚部
上に形成してなることを特徴とする表面弾性波圧
力センサ。1 Three surface acoustic wave elements, first, second, and third, are arranged in parallel on a base having a thick part that does not respond to pressure and a thin part that does respond to pressure, and the surface of these three A surface acoustic wave pressure sensor characterized in that among the acoustic wave elements, a first surface acoustic wave element is formed on the thin part, and a third surface acoustic wave element is formed on the thick part.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20376784A JPS6180024A (en) | 1984-09-27 | 1984-09-27 | surface acoustic wave pressure sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP20376784A JPS6180024A (en) | 1984-09-27 | 1984-09-27 | surface acoustic wave pressure sensor |
Publications (2)
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| JPS6180024A JPS6180024A (en) | 1986-04-23 |
| JPH0582536B2 true JPH0582536B2 (en) | 1993-11-19 |
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ID=16479477
Family Applications (1)
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| JP20376784A Granted JPS6180024A (en) | 1984-09-27 | 1984-09-27 | surface acoustic wave pressure sensor |
Country Status (1)
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-
1984
- 1984-09-27 JP JP20376784A patent/JPS6180024A/en active Granted
Also Published As
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| JPS6180024A (en) | 1986-04-23 |
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