JPH0611492A - 弾性表面波デバイス - Google Patents
弾性表面波デバイスInfo
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- JPH0611492A JPH0611492A JP4193471A JP19347192A JPH0611492A JP H0611492 A JPH0611492 A JP H0611492A JP 4193471 A JP4193471 A JP 4193471A JP 19347192 A JP19347192 A JP 19347192A JP H0611492 A JPH0611492 A JP H0611492A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 表面に接触する部分の空間の温度、湿度また
は前記空間に存在する所定の物質の濃度の変化に対応し
て弾性表面波の伝搬時間が変化する弾性表面波デバイス
を提供する。 【構成】 すだれ状電極2,3に電気信号を入出力する
と、すだれ状電極2から3の方向に弾性表面波を励振す
ることができる。弾性表面波の速度は有機薄膜4に接触
する部分の空間の温度、湿度または前記空間に存在する
所定の物質の濃度に相関する。従って、弾性表面波の伝
搬時間から前記温度、前記湿度または前記濃度を算出で
きる。 【効果】 伝搬経路上に有機薄膜を設けることによりデ
バイスとしての高感度化をさらに向上できる。遅延線発
振器などのセンサを構成することができる。
は前記空間に存在する所定の物質の濃度の変化に対応し
て弾性表面波の伝搬時間が変化する弾性表面波デバイス
を提供する。 【構成】 すだれ状電極2,3に電気信号を入出力する
と、すだれ状電極2から3の方向に弾性表面波を励振す
ることができる。弾性表面波の速度は有機薄膜4に接触
する部分の空間の温度、湿度または前記空間に存在する
所定の物質の濃度に相関する。従って、弾性表面波の伝
搬時間から前記温度、前記湿度または前記濃度を算出で
きる。 【効果】 伝搬経路上に有機薄膜を設けることによりデ
バイスとしての高感度化をさらに向上できる。遅延線発
振器などのセンサを構成することができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電基板の一方の面上
に少なくとも2組のすだれ状電極を設けて成り、前記圧
電基板に接触する部分の空間の温度、湿度、または前記
空間に存在する所定の物質の濃度に対応して弾性表面波
の伝搬時間が変化する弾性表面波デバイスに関する。
に少なくとも2組のすだれ状電極を設けて成り、前記圧
電基板に接触する部分の空間の温度、湿度、または前記
空間に存在する所定の物質の濃度に対応して弾性表面波
の伝搬時間が変化する弾性表面波デバイスに関する。
【0002】
【従来の技術】弾性表面波デバイスの応用例としての遅
延線発振器は圧力センサなどの各種センサに応用されて
いる。有能なセンサとしての条件の1つに感度が大きい
ことが挙げられる。すなわち、温度などの変化に対する
遅延線発振器の発振周波数の変化率がより大きいことが
望まれる。従来の弾性表面波遅延線発振器は感度に改善
の余地があった。すなわち、温度などの変化に対する弾
性表面波の伝搬時間の変化率に改善の余地があった。
延線発振器は圧力センサなどの各種センサに応用されて
いる。有能なセンサとしての条件の1つに感度が大きい
ことが挙げられる。すなわち、温度などの変化に対する
遅延線発振器の発振周波数の変化率がより大きいことが
望まれる。従来の弾性表面波遅延線発振器は感度に改善
の余地があった。すなわち、温度などの変化に対する弾
性表面波の伝搬時間の変化率に改善の余地があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の弾性表面波遅延
線発振器は温度などの変化に対する発振周波数の変化率
が小さく感度に問題があった。本発明の目的は、弾性表
面波遅延線発振器やその他の計測系に応用され、表面に
接触する部分の空間の温度、湿度、または前記空間に存
在する所定の物質の濃度の変化に対する弾性表面波の伝
搬時間の変化率が大きく、感度の良い弾性表面波デバイ
スを提供することにある。
線発振器は温度などの変化に対する発振周波数の変化率
が小さく感度に問題があった。本発明の目的は、弾性表
面波遅延線発振器やその他の計測系に応用され、表面に
接触する部分の空間の温度、湿度、または前記空間に存
在する所定の物質の濃度の変化に対する弾性表面波の伝
搬時間の変化率が大きく、感度の良い弾性表面波デバイ
スを提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の弾性表
面波デバイスは、圧電基板の一方の板面上に少なくとも
2組のすだれ状電極を設けて成り、前記すだれ状電極を
設けた側の前記板面に接触する部分の空間の温度、湿
度、または前記空間に存在する所定の物質の濃度に対応
して、前記すだれ状電極間を伝搬する弾性表面波の伝搬
時間が変化する弾性表面波デバイスにおいて、前記圧電
基板上の少なくとも前記すだれ状電極の間の領域が有機
薄膜で覆われ、前記有機薄膜の膜厚は前記弾性表面波の
波長のほぼ1/10に等しいか又はそれ以下であること
を特徴とする。
面波デバイスは、圧電基板の一方の板面上に少なくとも
2組のすだれ状電極を設けて成り、前記すだれ状電極を
設けた側の前記板面に接触する部分の空間の温度、湿
度、または前記空間に存在する所定の物質の濃度に対応
して、前記すだれ状電極間を伝搬する弾性表面波の伝搬
時間が変化する弾性表面波デバイスにおいて、前記圧電
基板上の少なくとも前記すだれ状電極の間の領域が有機
薄膜で覆われ、前記有機薄膜の膜厚は前記弾性表面波の
波長のほぼ1/10に等しいか又はそれ以下であること
を特徴とする。
【0005】請求項2に記載の弾性表面波デバイスは、
前記圧電基板がLiNbO3 で、前記有機薄膜がP−ニ
トロアセトアニリド、P−ニトロアニリン、P−ニトロ
−N,Nジメチルアニリン、又は2−アセトアミド−4
−ニトロ−N,Nジメチルアニリンで成ることを特徴と
する。
前記圧電基板がLiNbO3 で、前記有機薄膜がP−ニ
トロアセトアニリド、P−ニトロアニリン、P−ニトロ
−N,Nジメチルアニリン、又は2−アセトアミド−4
−ニトロ−N,Nジメチルアニリンで成ることを特徴と
する。
【0006】請求項3に記載の弾性表面波デバイスは、
前記弾性表面波の伝搬時間の変化を前記2組のすだれ状
電極間の電気信号の位相差として検出し、該位相差から
前記温度、前記湿度、または前記濃度の変化を算出する
測定手段に接続されることを特徴とする。
前記弾性表面波の伝搬時間の変化を前記2組のすだれ状
電極間の電気信号の位相差として検出し、該位相差から
前記温度、前記湿度、または前記濃度の変化を算出する
測定手段に接続されることを特徴とする。
【0007】
【作用】本発明の弾性表面波デバイスは圧電基板とすだ
れ状電極とから成る簡単な構造を有し、その上、前記す
だれ状電極を設けた前記圧電基板上の少なくとも一部分
に有機薄膜を設けることにより、温度などの変化に対し
て前記圧電基板を伝搬する弾性表面波の伝搬時間の変化
率を増大させることができる。なお、このときの有機薄
膜の膜厚は該弾性表面波の波長のほぼ1/10に等しい
かまたはそれ以下にする。このようにして、本発明の弾
性表面波デバイスを用いれば、感度の優れた各種のセン
サを構成することができる。たとえば、本発明の弾性表
面波デバイスから、弾性表面波遅延線発振器を形成する
ことができる。該弾性表面波遅延線発振器の駆動時、2
組のすだれ状電極のうちの1組のすだれ状電極に増幅器
から電気信号が送られる。その電気信号の周波数のうち
該すだれ状電極の周期と対応する中心周波数またはその
近傍の周波数の電気信号のみが弾性表面波に変換されて
圧電基板上を伝搬し、もう1組のすだれ状電極に至る。
このもう1組のすだれ状電極においては、このようにし
て伝搬した弾性表面波が再び電気信号に変換されて増幅
器に送りもどされる。増幅器では圧電基板上における弾
性表面波の消耗分と、すだれ状電極での変換効率の損失
分が増幅されて再び最初の1組のすだれ状電極に送ら
れ、このようにして弾性表面波遅延線発振器が構成され
る。圧電基板上を伝搬する弾性表面波の伝搬時間は該圧
電基板に接触する部分の空間の温度に依存する。この伝
搬時間は弾性表面波を介する発振器の発振周波数に相関
する。つまり温度変化を伝搬経路上の弾性表面波の時間
変化と対応する形で発振周波数の変化として取り出すこ
とが可能となる。伝搬経路である圧電基板上に有機薄膜
を設け、その膜厚を伝搬経路上の表面波の波長のほぼ1
/10に等しいかまたはそれ以下にすることにより、温
度変化に対する発振周波数の変化率を、前記有機薄膜を
設けていないときに比べて増大できる。しかも、温度変
化と発振周波数の変化率との直線的相関性は前記有機薄
膜を設けていないときの特性がそのまま維持されること
により、センサとしての感度をさらに向上できる。つま
り、温度変化に対する発振周波数の変化率の直線的相関
性が良いことと、その直線の勾配が大きいことによる作
用との相乗効果により、センサとしての感度の向上を実
現できる。本発明の弾性表面波デバイスのもう一つの応
用例としては、弾性表面波の伝搬時間の変化を、2組の
すだれ状電極間に入出力される電気信号の位相差で表す
位相差検出装置が挙げられる。この位相差検出装置で
は、温度変化に対する位相差の変化率が大きくかつ直線
的相関性がよいことから、センサとしての感度の向上を
実現できる。
れ状電極とから成る簡単な構造を有し、その上、前記す
だれ状電極を設けた前記圧電基板上の少なくとも一部分
に有機薄膜を設けることにより、温度などの変化に対し
て前記圧電基板を伝搬する弾性表面波の伝搬時間の変化
率を増大させることができる。なお、このときの有機薄
膜の膜厚は該弾性表面波の波長のほぼ1/10に等しい
かまたはそれ以下にする。このようにして、本発明の弾
性表面波デバイスを用いれば、感度の優れた各種のセン
サを構成することができる。たとえば、本発明の弾性表
面波デバイスから、弾性表面波遅延線発振器を形成する
ことができる。該弾性表面波遅延線発振器の駆動時、2
組のすだれ状電極のうちの1組のすだれ状電極に増幅器
から電気信号が送られる。その電気信号の周波数のうち
該すだれ状電極の周期と対応する中心周波数またはその
近傍の周波数の電気信号のみが弾性表面波に変換されて
圧電基板上を伝搬し、もう1組のすだれ状電極に至る。
このもう1組のすだれ状電極においては、このようにし
て伝搬した弾性表面波が再び電気信号に変換されて増幅
器に送りもどされる。増幅器では圧電基板上における弾
性表面波の消耗分と、すだれ状電極での変換効率の損失
分が増幅されて再び最初の1組のすだれ状電極に送ら
れ、このようにして弾性表面波遅延線発振器が構成され
る。圧電基板上を伝搬する弾性表面波の伝搬時間は該圧
電基板に接触する部分の空間の温度に依存する。この伝
搬時間は弾性表面波を介する発振器の発振周波数に相関
する。つまり温度変化を伝搬経路上の弾性表面波の時間
変化と対応する形で発振周波数の変化として取り出すこ
とが可能となる。伝搬経路である圧電基板上に有機薄膜
を設け、その膜厚を伝搬経路上の表面波の波長のほぼ1
/10に等しいかまたはそれ以下にすることにより、温
度変化に対する発振周波数の変化率を、前記有機薄膜を
設けていないときに比べて増大できる。しかも、温度変
化と発振周波数の変化率との直線的相関性は前記有機薄
膜を設けていないときの特性がそのまま維持されること
により、センサとしての感度をさらに向上できる。つま
り、温度変化に対する発振周波数の変化率の直線的相関
性が良いことと、その直線の勾配が大きいことによる作
用との相乗効果により、センサとしての感度の向上を実
現できる。本発明の弾性表面波デバイスのもう一つの応
用例としては、弾性表面波の伝搬時間の変化を、2組の
すだれ状電極間に入出力される電気信号の位相差で表す
位相差検出装置が挙げられる。この位相差検出装置で
は、温度変化に対する位相差の変化率が大きくかつ直線
的相関性がよいことから、センサとしての感度の向上を
実現できる。
【0008】圧電基板上に設ける有機薄膜を弾性表面波
の伝搬経路上、つまり圧電基板上の2組のすだれ状電極
の間に設けることにより、2組の前記すだれ状電極間を
伝搬する弾性表面波の振動が効率よく前記有機薄膜が被
覆された前記圧電基板に伝搬する。従って、前記有機薄
膜自身の特性が前記弾性表面波の伝搬時間に効率よく反
映されるから、前記有機薄膜に接触する部分の空間の温
度、湿度、または前記空間に存在する所定の物質の濃度
の変化に対する前記伝搬時間の変化率を増大でき、デバ
イスとしての感度を向上できる。
の伝搬経路上、つまり圧電基板上の2組のすだれ状電極
の間に設けることにより、2組の前記すだれ状電極間を
伝搬する弾性表面波の振動が効率よく前記有機薄膜が被
覆された前記圧電基板に伝搬する。従って、前記有機薄
膜自身の特性が前記弾性表面波の伝搬時間に効率よく反
映されるから、前記有機薄膜に接触する部分の空間の温
度、湿度、または前記空間に存在する所定の物質の濃度
の変化に対する前記伝搬時間の変化率を増大でき、デバ
イスとしての感度を向上できる。
【0009】圧電基板上に設ける有機薄膜を2組のすだ
れ状電極が設けられている側の圧電基板の面全体に設け
ることにより、2組の前記すだれ状電極間を伝搬する弾
性表面波の振動が効率よく前記有機薄膜が被覆された前
記圧電基板に伝搬する。従って、前記有機薄膜自身の特
性が前記弾性表面波の伝搬時間に効率よく反映されるか
ら、前記有機薄膜に接触する部分の空間の温度、湿度、
圧力、前記空間に存在する所定の物質の濃度の変化に対
する前記伝搬時間の変化率を増大でき、デバイスとして
の感度を向上できる。
れ状電極が設けられている側の圧電基板の面全体に設け
ることにより、2組の前記すだれ状電極間を伝搬する弾
性表面波の振動が効率よく前記有機薄膜が被覆された前
記圧電基板に伝搬する。従って、前記有機薄膜自身の特
性が前記弾性表面波の伝搬時間に効率よく反映されるか
ら、前記有機薄膜に接触する部分の空間の温度、湿度、
圧力、前記空間に存在する所定の物質の濃度の変化に対
する前記伝搬時間の変化率を増大でき、デバイスとして
の感度を向上できる。
【0010】前記圧電基板がLiNbO3 でなることに
より、温度などの種々の因子の変化に対する弾性表面波
の伝搬時間の変化率を増大できるような結晶構造を有す
る有機薄膜を、前記圧電基板上に形成することができ
る。従って温度などの変化に対する前記伝搬時間の変化
率を増大でき、デバイスとしての感度を向上できる。
より、温度などの種々の因子の変化に対する弾性表面波
の伝搬時間の変化率を増大できるような結晶構造を有す
る有機薄膜を、前記圧電基板上に形成することができ
る。従って温度などの変化に対する前記伝搬時間の変化
率を増大でき、デバイスとしての感度を向上できる。
【0011】前記有機薄膜がP−ニトロアセトアニリ
ド、P−ニトロアニリン、P−ニトロ−N,Nジメチル
アニリン、または2−アセトアミド−4−ニトロ−N,
Nジメチルアニリンでなることにより、温度などの変化
に対する弾性表面波の伝搬時間の変化率を増大できる。
従って、デバイスとしての感度を向上できる。
ド、P−ニトロアニリン、P−ニトロ−N,Nジメチル
アニリン、または2−アセトアミド−4−ニトロ−N,
Nジメチルアニリンでなることにより、温度などの変化
に対する弾性表面波の伝搬時間の変化率を増大できる。
従って、デバイスとしての感度を向上できる。
【0012】
【実施例】図1は本発明の弾性表面波デバイスの一実施
例を示す斜視図である。本実施例は圧電基板1と、すだ
れ状電極2と、すだれ状電極3と、有機薄膜4とから成
る。圧電基板1は128゜回転YカットX伝搬LiNb
O3 で成る。すだれ状電極2,3は金またはアルミニウ
ムで成るが、両者の特性に大きな差異はみられない。有
機薄膜4はP−ニトロアセトアニリドで成る。すだれ状
電極2,3は入出力とも同じ形状で圧電基板1上に設け
られ、弾性表面波の伝搬経路上には真空蒸着法によって
有機薄膜4が設けられている。有機薄膜4はマスク技術
により矩形状に形成され、伝搬方向の長さは2mm、そ
れに垂直な方向の長さは3mmである。
例を示す斜視図である。本実施例は圧電基板1と、すだ
れ状電極2と、すだれ状電極3と、有機薄膜4とから成
る。圧電基板1は128゜回転YカットX伝搬LiNb
O3 で成る。すだれ状電極2,3は金またはアルミニウ
ムで成るが、両者の特性に大きな差異はみられない。有
機薄膜4はP−ニトロアセトアニリドで成る。すだれ状
電極2,3は入出力とも同じ形状で圧電基板1上に設け
られ、弾性表面波の伝搬経路上には真空蒸着法によって
有機薄膜4が設けられている。有機薄膜4はマスク技術
により矩形状に形成され、伝搬方向の長さは2mm、そ
れに垂直な方向の長さは3mmである。
【0013】図2は図1の弾性表面波デバイスを用いて
形成した遅延線発振器の一実施例を示す斜視図である。
本実施例は、図1の弾性表面波デバイスに増幅器5と、
周波数カウンタ6を設置することにより構成される。す
だれ状電極2,3は、対数が10mm、交叉幅が1.4
mm、すだれ状電極2,3間の距離が約3.96mm、
電極周期長2pが80μmまたは40μmである。この
場合の弾性表面波の速度Vは3960m/sであること
から、2p=80μmのときの中心周波数は約50MH
z、2p=40μmのときの中心周波数は約100MH
zとなる。つまり、本実施例は中心周波数が50MHz
または100MHzのデバイスを用いた遅延線発振器か
ら成る。有機薄膜4の膜厚は周波数が50MHzの遅延
線発振器では2μmとし、この値は波長つまり80μm
の1/40に相当し、周波数が100MHzの遅延線発
振器では1μmまたは4μmとし、この値は波長つまり
40μmのそれぞれ1/40および1/10に相当す
る。
形成した遅延線発振器の一実施例を示す斜視図である。
本実施例は、図1の弾性表面波デバイスに増幅器5と、
周波数カウンタ6を設置することにより構成される。す
だれ状電極2,3は、対数が10mm、交叉幅が1.4
mm、すだれ状電極2,3間の距離が約3.96mm、
電極周期長2pが80μmまたは40μmである。この
場合の弾性表面波の速度Vは3960m/sであること
から、2p=80μmのときの中心周波数は約50MH
z、2p=40μmのときの中心周波数は約100MH
zとなる。つまり、本実施例は中心周波数が50MHz
または100MHzのデバイスを用いた遅延線発振器か
ら成る。有機薄膜4の膜厚は周波数が50MHzの遅延
線発振器では2μmとし、この値は波長つまり80μm
の1/40に相当し、周波数が100MHzの遅延線発
振器では1μmまたは4μmとし、この値は波長つまり
40μmのそれぞれ1/40および1/10に相当す
る。
【0014】図2の遅延線発振器の駆動時、すだれ状電
極2,3に増幅器5から電気信号が送られると、その電
気信号の周波数のうちすだれ状電極2の示す中心周波数
とその近傍の周波数の電気信号のみが弾性表面波に変換
されて伝搬経路上つまり有機薄膜4が設けられていると
ころの圧電基板1上を伝搬し、すだれ状電極3に至る。
すだれ状電極3においては、このようにして伝搬した弾
性表面波が再び電気信号に変換されて増幅器5に送りも
どされる。増幅器5では伝搬経路上における弾性表面波
の消耗分とすだれ状電極の変換効率の損失分の電気信号
が増幅されて再びすだれ状電極2に送られ、このように
して遅延線発振器が構成される。周波数カウンタ6を図
2に示す位置に設置することによりこの遅延線発振器が
駆動しているときの発振周波数、つまり伝搬経路上を伝
搬する弾性表面波の周波数に等しい発振周波数を測定で
きる。伝搬経路上の温度は伝搬経路上を伝搬する弾性表
面波の周波数と相関するので、伝搬経路上の温度を図2
の遅延線発振器が駆動しているときの発振周波数で表す
ことが可能となる。
極2,3に増幅器5から電気信号が送られると、その電
気信号の周波数のうちすだれ状電極2の示す中心周波数
とその近傍の周波数の電気信号のみが弾性表面波に変換
されて伝搬経路上つまり有機薄膜4が設けられていると
ころの圧電基板1上を伝搬し、すだれ状電極3に至る。
すだれ状電極3においては、このようにして伝搬した弾
性表面波が再び電気信号に変換されて増幅器5に送りも
どされる。増幅器5では伝搬経路上における弾性表面波
の消耗分とすだれ状電極の変換効率の損失分の電気信号
が増幅されて再びすだれ状電極2に送られ、このように
して遅延線発振器が構成される。周波数カウンタ6を図
2に示す位置に設置することによりこの遅延線発振器が
駆動しているときの発振周波数、つまり伝搬経路上を伝
搬する弾性表面波の周波数に等しい発振周波数を測定で
きる。伝搬経路上の温度は伝搬経路上を伝搬する弾性表
面波の周波数と相関するので、伝搬経路上の温度を図2
の遅延線発振器が駆動しているときの発振周波数で表す
ことが可能となる。
【0015】図3は周波数が50MHzの図2の遅延線
発振器における周波数に対する挿入損失と遅延時間との
関係を示す特性図である。ただし、実線は有機薄膜を設
けていないときの特性を示し、破線は有機薄膜4を設け
たときの特性を示す。
発振器における周波数に対する挿入損失と遅延時間との
関係を示す特性図である。ただし、実線は有機薄膜を設
けていないときの特性を示し、破線は有機薄膜4を設け
たときの特性を示す。
【0016】図4は周波数が100MHzの図2の遅延
線発振器における周波数に対する挿入損失と遅延時間と
の関係を示す特性図である。ただし、実線は有機薄膜を
設けていないときの特性を示し、破線は膜厚が4μmの
有機薄膜4を設けたときの特性を示す。
線発振器における周波数に対する挿入損失と遅延時間と
の関係を示す特性図である。ただし、実線は有機薄膜を
設けていないときの特性を示し、破線は膜厚が4μmの
有機薄膜4を設けたときの特性を示す。
【0017】図5は周波数が50MHzの図2の遅延線
発振器における発振のスペクトルを示す特性図である。
Foは基本波を示し、Fa,Fb,Fcはそれぞれ2,
3,4次の高調波を示す。Foは47.6MHzであっ
て、Fa,Fb,FcはFoに対しそれぞれ約−42,
−49,−45dBに抑えられており、有機薄膜4を設
けたときにも、有機薄膜を設けていないときと同様に正
常に発振することを示す。
発振器における発振のスペクトルを示す特性図である。
Foは基本波を示し、Fa,Fb,Fcはそれぞれ2,
3,4次の高調波を示す。Foは47.6MHzであっ
て、Fa,Fb,FcはFoに対しそれぞれ約−42,
−49,−45dBに抑えられており、有機薄膜4を設
けたときにも、有機薄膜を設けていないときと同様に正
常に発振することを示す。
【0018】図6は周波数が50MHzの図2の遅延線
発振器における温度と発振周波数の変化量との関係を示
す特性図である。ただし、○印は有機薄膜を設けていな
いときの特性を示し、△印は有機薄膜4を設けたときの
特性を示す。温度とともに発振周波数が減少することは
本図により明らかであり、有機薄膜4を設けたときには
有機薄膜を設けていないときに比べて温度勾配が大きく
なっていることがわかる。有機薄膜を設けていないとき
の温度係数は−77.5ppm/℃であり、有機薄膜4
を設けたときの温度係数は−100.0ppm/℃であ
った。
発振器における温度と発振周波数の変化量との関係を示
す特性図である。ただし、○印は有機薄膜を設けていな
いときの特性を示し、△印は有機薄膜4を設けたときの
特性を示す。温度とともに発振周波数が減少することは
本図により明らかであり、有機薄膜4を設けたときには
有機薄膜を設けていないときに比べて温度勾配が大きく
なっていることがわかる。有機薄膜を設けていないとき
の温度係数は−77.5ppm/℃であり、有機薄膜4
を設けたときの温度係数は−100.0ppm/℃であ
った。
【0019】図7は周波数が100MHzの図2の遅延
線発振器における温度と発振周波数の変化量との関係を
示す特性図である。ただし、○印は有機薄膜を設けてい
ないとき、△印は膜厚が1μmの有機薄膜4を設けたと
き、□印は膜厚が4μmの有機薄膜4を設けたときの特
性を示す。有機薄膜4を設けたときには有機薄膜を設け
ていないときに比べて温度勾配が大きく、しかも膜厚が
大きいほど温度勾配が大きくなっていることがわかる。
有機薄膜を設けていないときの温度係数は−77.5p
pm/℃であり、膜厚が1μmの有機薄膜4を設けたと
きの温度係数は−82.4ppm/℃、膜厚が4μmの
有機薄膜4を設けたときの温度係数は−153.3pp
m/℃であった。
線発振器における温度と発振周波数の変化量との関係を
示す特性図である。ただし、○印は有機薄膜を設けてい
ないとき、△印は膜厚が1μmの有機薄膜4を設けたと
き、□印は膜厚が4μmの有機薄膜4を設けたときの特
性を示す。有機薄膜4を設けたときには有機薄膜を設け
ていないときに比べて温度勾配が大きく、しかも膜厚が
大きいほど温度勾配が大きくなっていることがわかる。
有機薄膜を設けていないときの温度係数は−77.5p
pm/℃であり、膜厚が1μmの有機薄膜4を設けたと
きの温度係数は−82.4ppm/℃、膜厚が4μmの
有機薄膜4を設けたときの温度係数は−153.3pp
m/℃であった。
【0020】図8は図2の遅延線発振器における温度と
表面波の減衰量との関係を示す特性図である。だたし、
●印は50MHzの遅延線発振器で有機薄膜を設けてい
ないとき、▲は50MHzの遅延線発振器で有機薄膜4
を設けたとき、○印は100MHzの遅延線発振器で有
機薄膜を設けていないとき、△印は100MHzの遅延
線発振器で膜厚が1μmの有機薄膜4を設けたとき、□
印は100MHzの遅延線発振器で膜厚が4μmの有機
薄膜4を設けたときの特性を示す。50MHzの遅延線
発振器では温度の上昇とともに減衰量が増加している。
100MHz、膜厚4μmの遅延線発振器では温度の上
昇に対し減衰量はN字型の曲線となっている。有機薄膜
を設けていない遅延線発振器および、100MHz、膜
厚1μmの遅延線発振器では温度の変化に対し減衰量が
ほとんど変化していない。
表面波の減衰量との関係を示す特性図である。だたし、
●印は50MHzの遅延線発振器で有機薄膜を設けてい
ないとき、▲は50MHzの遅延線発振器で有機薄膜4
を設けたとき、○印は100MHzの遅延線発振器で有
機薄膜を設けていないとき、△印は100MHzの遅延
線発振器で膜厚が1μmの有機薄膜4を設けたとき、□
印は100MHzの遅延線発振器で膜厚が4μmの有機
薄膜4を設けたときの特性を示す。50MHzの遅延線
発振器では温度の上昇とともに減衰量が増加している。
100MHz、膜厚4μmの遅延線発振器では温度の上
昇に対し減衰量はN字型の曲線となっている。有機薄膜
を設けていない遅延線発振器および、100MHz、膜
厚1μmの遅延線発振器では温度の変化に対し減衰量が
ほとんど変化していない。
【0021】なお、有機薄膜としてP−ニトロアニリ
ン、P−ニトロ−N,Nジメチルアニリン、または2−
アセトアミド−4−ニトロ−N,Nジメチルアニリンを
採用した場合にも本実施例と同様な効果が見られること
が確認された。
ン、P−ニトロ−N,Nジメチルアニリン、または2−
アセトアミド−4−ニトロ−N,Nジメチルアニリンを
採用した場合にも本実施例と同様な効果が見られること
が確認された。
【0022】
【発明の効果】本発明の弾性表面波デバイスによれば、
弾性表面波の伝搬経路上に有機薄膜を設けたことによ
り、その有機薄膜に接触する部分の空間の温度、湿度、
またはその空間に存在する所定の物質の濃度の変化に対
する弾性表面波の伝搬時間の変化率を、有機薄膜を設け
ていないときに比べて増加することができる。また、有
機薄膜の膜厚をその弾性表面波の波長のほぼ1/10に
等しいかまたはそれ以下にすることにより、上述した温
度などの種々の因子の変化量に対する弾性表面波の伝搬
時間の変化率を、有機薄膜を設けていないときに比べて
さらに増大できる。しかも、前記因子の変化量と弾性表
面波の伝搬時間変化率との直線的相関性は有機薄膜を設
けていないときの特性がそのまま維持されているので、
有機薄膜を設けたことによりセンサとしての感度をさら
に向上できる。つまり、前記因子の変化量に対する弾性
表面波の伝搬時間の変化率の直線的相関性が良いこと
と、その直線の勾配が大きいことによる作用との相乗効
果により、デバイスとしての感度の向上を実現できる。
弾性表面波の伝搬経路上に有機薄膜を設けたことによ
り、その有機薄膜に接触する部分の空間の温度、湿度、
またはその空間に存在する所定の物質の濃度の変化に対
する弾性表面波の伝搬時間の変化率を、有機薄膜を設け
ていないときに比べて増加することができる。また、有
機薄膜の膜厚をその弾性表面波の波長のほぼ1/10に
等しいかまたはそれ以下にすることにより、上述した温
度などの種々の因子の変化量に対する弾性表面波の伝搬
時間の変化率を、有機薄膜を設けていないときに比べて
さらに増大できる。しかも、前記因子の変化量と弾性表
面波の伝搬時間変化率との直線的相関性は有機薄膜を設
けていないときの特性がそのまま維持されているので、
有機薄膜を設けたことによりセンサとしての感度をさら
に向上できる。つまり、前記因子の変化量に対する弾性
表面波の伝搬時間の変化率の直線的相関性が良いこと
と、その直線の勾配が大きいことによる作用との相乗効
果により、デバイスとしての感度の向上を実現できる。
【0023】本発明の弾性表面波デバイスを用いれば感
度の優れたセンサを構成することができる。すなわち、
操作が簡単で、小型軽量で、上述した温度などの種々の
因子の微妙な変化を検知できる測定系(たとえば弾性表
面波遅延線発振器や位相差検出装置などのようなセン
サ)を構成することが可能である。
度の優れたセンサを構成することができる。すなわち、
操作が簡単で、小型軽量で、上述した温度などの種々の
因子の微妙な変化を検知できる測定系(たとえば弾性表
面波遅延線発振器や位相差検出装置などのようなセン
サ)を構成することが可能である。
【0024】有機薄膜を圧電基板上の2組のすだれ状電
極の間に設けた構造を採用することにより、この2組の
すだれ状電極間を伝搬する弾性表面波の振動が効率よく
その有機薄膜に伝搬するから、有機薄膜自身の特性が弾
性表面波の伝搬時間に効率よく反映される。従って、そ
の有機薄膜に接触する部分の空間の温度、湿度、または
前記空間に存在する所定の物質の濃度の変化に対する弾
性表面波の伝搬時間の変化率を増大でき、デバイスとし
ての感度を向上できる。
極の間に設けた構造を採用することにより、この2組の
すだれ状電極間を伝搬する弾性表面波の振動が効率よく
その有機薄膜に伝搬するから、有機薄膜自身の特性が弾
性表面波の伝搬時間に効率よく反映される。従って、そ
の有機薄膜に接触する部分の空間の温度、湿度、または
前記空間に存在する所定の物質の濃度の変化に対する弾
性表面波の伝搬時間の変化率を増大でき、デバイスとし
ての感度を向上できる。
【0025】有機薄膜を2組のすだれ状電極が設けられ
ている側の圧電基板の面全体に設けた構造を採用するこ
とにより、マスキング技術を使用する必要がないだけで
なく、2組のすだれ状電極間を伝搬する弾性表面波の振
動が効率よくその有機薄膜に伝搬する。従って、有機薄
膜自身の特性が弾性表面波の伝搬時間に効率よく反映さ
れるから、その有機薄膜に接触する部分の空間の温度、
湿度、または前記空間に存在する所定の物質の濃度の変
化に対する弾性表面波の伝搬時間の変化率を増大でき、
デバイスとしての感度を向上できる。
ている側の圧電基板の面全体に設けた構造を採用するこ
とにより、マスキング技術を使用する必要がないだけで
なく、2組のすだれ状電極間を伝搬する弾性表面波の振
動が効率よくその有機薄膜に伝搬する。従って、有機薄
膜自身の特性が弾性表面波の伝搬時間に効率よく反映さ
れるから、その有機薄膜に接触する部分の空間の温度、
湿度、または前記空間に存在する所定の物質の濃度の変
化に対する弾性表面波の伝搬時間の変化率を増大でき、
デバイスとしての感度を向上できる。
【0026】圧電基板としてLiNbO3 単結晶を採用
することにより、温度などの種々の因子の変化に対する
弾性表面波の伝搬時間の変化率を増大できるような結晶
構造を有する有機薄膜を、前記圧電基板上に形成するこ
とができる。従って温度などの変化に対する前記速度の
変化率を増大でき、デバイスとしての感度を向上でき
る。
することにより、温度などの種々の因子の変化に対する
弾性表面波の伝搬時間の変化率を増大できるような結晶
構造を有する有機薄膜を、前記圧電基板上に形成するこ
とができる。従って温度などの変化に対する前記速度の
変化率を増大でき、デバイスとしての感度を向上でき
る。
【0027】有機薄膜がP−ニトロアセトアニリド、P
−ニトロアニリン、P−ニトロ−N,Nジメチルアニリ
ン、または2−アセトアミド−4−ニトロ−N,Nジメ
チルアニリンで成ることにより、温度などの種々の因子
の変化に対する弾性表面波の伝搬時間の変化率を増大で
きる。従って、デバイスとしての感度を向上できる。
−ニトロアニリン、P−ニトロ−N,Nジメチルアニリ
ン、または2−アセトアミド−4−ニトロ−N,Nジメ
チルアニリンで成ることにより、温度などの種々の因子
の変化に対する弾性表面波の伝搬時間の変化率を増大で
きる。従って、デバイスとしての感度を向上できる。
【図1】本発明の弾性表面波デバイスの一実施例を示す
斜視図。
斜視図。
【図2】図1の弾性表面波デバイスを用いて形成した遅
延線発振器の一実施例を示す斜視図。
延線発振器の一実施例を示す斜視図。
【図3】周波数が50MHzの図2の遅延線発振器にお
ける周波数に対する挿入損失と遅延時間との関係を示す
特性図。
ける周波数に対する挿入損失と遅延時間との関係を示す
特性図。
【図4】周波数が100MHzの図2の遅延線発振器に
おける周波数に対する挿入損失と遅延時間との関係を示
す特性図。
おける周波数に対する挿入損失と遅延時間との関係を示
す特性図。
【図5】周波数が50MHzの図2の遅延線発振器にお
ける発振波形のスペクトル解析を示す特性図。
ける発振波形のスペクトル解析を示す特性図。
【図6】周波数が50MHzの図2の遅延線発振器にお
ける温度と発振周波数の変化量との関係を示す特性図。
ける温度と発振周波数の変化量との関係を示す特性図。
【図7】周波数が100MHzの図2の遅延線発振器に
おける温度と発振周波数の変化量との関係を示す特性
図。
おける温度と発振周波数の変化量との関係を示す特性
図。
【図8】図2の遅延線発振器における温度と表面波の減
衰量との関係を示す特性図。
衰量との関係を示す特性図。
1 圧電基板 2 すだれ状電極 3 すだれ状電極 4 有機薄膜 5 増幅器 6 周波数カウンター
Claims (3)
- 【請求項1】 圧電基板の一方の板面上に少なくとも2
組のすだれ状電極を設けて成り、前記すだれ状電極を設
けた側の前記板面に接触する部分の空間の温度、湿度、
または前記空間に存在する所定の物質の濃度に対応し
て、前記すだれ状電極間を伝搬する弾性表面波の伝搬時
間が変化する弾性表面波デバイスにおいて、 前記圧電基板上の少なくとも前記すだれ状電極の間の領
域が有機薄膜で覆われ、 前記有機薄膜の膜厚は前記弾性表面波の波長のほぼ1/
10に等しいか又はそれ以下であることを特徴とする弾
性表面波デバイス。 - 【請求項2】 前記圧電基板がLiNbO3 で、前記有
機薄膜がP−ニトロアセトアニリド、P−ニトロアニリ
ン、P−ニトロ−N,Nジメチルアニリン、又は2−ア
セトアミド−4−ニトロ−N,Nジメチルアニリンで成
ることを特徴とする請求項1に記載の弾性表面波デバイ
ス。 - 【請求項3】 前記弾性表面波の伝搬時間の変化を前記
2組のすだれ状電極間の電気信号の位相差として検出
し、該位相差から前記温度、前記湿度、または前記濃度
の変化を算出する測定手段に接続されることを特徴とす
る請求項1または2に記載の弾性表面波デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4193471A JPH0611492A (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | 弾性表面波デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4193471A JPH0611492A (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | 弾性表面波デバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0611492A true JPH0611492A (ja) | 1994-01-21 |
Family
ID=16308569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4193471A Pending JPH0611492A (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | 弾性表面波デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0611492A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001042752A1 (en) * | 1999-12-10 | 2001-06-14 | Fujitsu Limited | Temperature sensor |
| JP2002172699A (ja) * | 2000-12-05 | 2002-06-18 | Sakai Kasei Kogyo Kk | キャリアテープの製造方法及びキャリアテープ |
| JP2006071482A (ja) * | 2004-09-02 | 2006-03-16 | Toppan Printing Co Ltd | 多重周回弾性表面波素子の伝搬面の分析方法及びその素子 |
| JP2010014587A (ja) * | 2008-07-04 | 2010-01-21 | Japan Radio Co Ltd | 被測定物特性測定装置 |
| CN102288674A (zh) * | 2011-07-20 | 2011-12-21 | 宁波大学 | 一种利用表面声波传感器实现液体性能测量的方法 |
| JP2019532313A (ja) * | 2016-11-07 | 2019-11-07 | ボールウェーブ株式会社 | ガス濃度測定システム、ガス濃度測定方法及びガス濃度測定用コンピュータプログラム製品 |
-
1992
- 1992-06-26 JP JP4193471A patent/JPH0611492A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001042752A1 (en) * | 1999-12-10 | 2001-06-14 | Fujitsu Limited | Temperature sensor |
| US7387435B2 (en) | 1999-12-10 | 2008-06-17 | Fujitsu Limited | Temperature sensor |
| JP2002172699A (ja) * | 2000-12-05 | 2002-06-18 | Sakai Kasei Kogyo Kk | キャリアテープの製造方法及びキャリアテープ |
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| JP2019532313A (ja) * | 2016-11-07 | 2019-11-07 | ボールウェーブ株式会社 | ガス濃度測定システム、ガス濃度測定方法及びガス濃度測定用コンピュータプログラム製品 |
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