JPS61175531A - Ｓａｗパワ−センサ - Google Patents
Ｓａｗパワ−センサInfo
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- JPS61175531A JPS61175531A JP1452385A JP1452385A JPS61175531A JP S61175531 A JPS61175531 A JP S61175531A JP 1452385 A JP1452385 A JP 1452385A JP 1452385 A JP1452385 A JP 1452385A JP S61175531 A JPS61175531 A JP S61175531A
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Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Radiation Pyrometers (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。
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〕
この発明は光のパワーや広く電力を検出したり測定した
シするために使用するパワーセンサに係シ、特に固体物
質の表面を伝搬する表面弾性波（ＳＡＷ： ５ｕｒｆａ
ｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ ）を利用したＳＡ
Ｗデバイスの感温機能を応用し九パワーセンサに関する
。
シするために使用するパワーセンサに係シ、特に固体物
質の表面を伝搬する表面弾性波（ＳＡＷ： ５ｕｒｆａ
ｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ ）を利用したＳＡ
Ｗデバイスの感温機能を応用し九パワーセンサに関する
。
電力及び光のパワーを検出するパワーセンサには半導体
の光電効果を利用したホトダイオード・ホトトランジス
タ等やサーミスタ・熱電対のように入力パワーを熱量ｉ
Ｉｃ変換し、さらに該熱量を抵抗値及び熱起電力に変換
して、その変化を検出する熱形センサなどがある。この
熱形センサにはサーミスタ・熱電対自身が発熱するタイ
プと、近傍に発熱体を設け、その熱量をサーミスタ・熱
電対で検出するタイプとがある。前者の熱電対タイプの
パワーセ／すの記載例としては「短ミリ波帯用電力検出
器」（杉浦吾男２戸田博道、電子通信学会技術研究報告
、 ＶＯＬ 、 ７８． ＮＯ，１１９ＰＡＧＥ、 ４
５−５１′７８）がある。このパワーセンサは、ポリイ
ミド基板上にＢｉ −Ｓｂで熱電対を形成した短ミリ波
帯の電力検出器であって、熱電対自身を整合負荷とし、
電力を吸収して発熱させるものである。これら熱形のパ
ワーセンサは基本的には温度センサに属し、電力や光の
パワーを熱量に変換する機能をこの温度センサに付加し
たものである。
の光電効果を利用したホトダイオード・ホトトランジス
タ等やサーミスタ・熱電対のように入力パワーを熱量ｉ
Ｉｃ変換し、さらに該熱量を抵抗値及び熱起電力に変換
して、その変化を検出する熱形センサなどがある。この
熱形センサにはサーミスタ・熱電対自身が発熱するタイ
プと、近傍に発熱体を設け、その熱量をサーミスタ・熱
電対で検出するタイプとがある。前者の熱電対タイプの
パワーセ／すの記載例としては「短ミリ波帯用電力検出
器」（杉浦吾男２戸田博道、電子通信学会技術研究報告
、 ＶＯＬ 、 ７８． ＮＯ，１１９ＰＡＧＥ、 ４
５−５１′７８）がある。このパワーセンサは、ポリイ
ミド基板上にＢｉ −Ｓｂで熱電対を形成した短ミリ波
帯の電力検出器であって、熱電対自身を整合負荷とし、
電力を吸収して発熱させるものである。これら熱形のパ
ワーセンサは基本的には温度センサに属し、電力や光の
パワーを熱量に変換する機能をこの温度センサに付加し
たものである。
ところで、温度全検出する方法の一つの例として、ＳＡ
Ｗデバイスを用いた発逗回路においてＳＡＷ伝搬路の状
態を熱的に歪ませ、該ＳＡＷ伝搬路中を伝搬している５
ＡＷＯ伝搬速度、もしくは伝搬経路長に変化を生じさせ
ることによシ：発振回路固有の発振周波数を変化させ、
その周波数の変化量からＳＡＷデバイスの受けた熱量を
検出するＳＡＷ温度センサがある。このＳＡＷ温度セン
サは小形軽量、高精度であυ、またＳＡＷセンサ部の製
作が容易で再現性が高いことから、ＳＡＷを利用したセ
ンサの中では実用化の進んでいるものの一つである。
Ｗデバイスを用いた発逗回路においてＳＡＷ伝搬路の状
態を熱的に歪ませ、該ＳＡＷ伝搬路中を伝搬している５
ＡＷＯ伝搬速度、もしくは伝搬経路長に変化を生じさせ
ることによシ：発振回路固有の発振周波数を変化させ、
その周波数の変化量からＳＡＷデバイスの受けた熱量を
検出するＳＡＷ温度センサがある。このＳＡＷ温度セン
サは小形軽量、高精度であυ、またＳＡＷセンサ部の製
作が容易で再現性が高いことから、ＳＡＷを利用したセ
ンサの中では実用化の進んでいるものの一つである。
前記したように、熱形パワーセンサであるサーミスタ・
熱電対は入力されたパワーを熱量に変換し、さらに該熱
量を抵抗値に変化するか、または熱起電力に変換し、最
終的には電圧に変換している。そのため、これらの変換
を高精度にするには出力電圧を正確に増幅する高価な差
動増幅器を必要とし、またマイクロコンピュータ技術を
利用した計測やシステムの制御を行なう場合は高価なＡ
／Ｄ変換器を必要とした。かかる事情から、センサとし
ては、測定したパワーをデジタル的に検出することが可
能な周波数として出力できるものが切望されている。
熱電対は入力されたパワーを熱量に変換し、さらに該熱
量を抵抗値に変化するか、または熱起電力に変換し、最
終的には電圧に変換している。そのため、これらの変換
を高精度にするには出力電圧を正確に増幅する高価な差
動増幅器を必要とし、またマイクロコンピュータ技術を
利用した計測やシステムの制御を行なう場合は高価なＡ
／Ｄ変換器を必要とした。かかる事情から、センサとし
ては、測定したパワーをデジタル的に検出することが可
能な周波数として出力できるものが切望されている。
また、製造面において熱電対の場合は、限られた２種類
の金属で精度良く接点を作る必要があシ、蒸着、エツチ
ング等複雑な工程が必要であった。
の金属で精度良く接点を作る必要があシ、蒸着、エツチ
ング等複雑な工程が必要であった。
さらに、酸化物であるサーミスタ材料は蒸気圧が低いた
めに蒸着するのが困難なことから、該サーミスタ材料の
金属を蒸着した後、酸化処理を行なう方法がとられてい
る。さらにまた、サーミスタは複数の物質を成分とし、
しかもこの成分比を正しくコントロールするという複雑
な工程が必要であった。
めに蒸着するのが困難なことから、該サーミスタ材料の
金属を蒸着した後、酸化処理を行なう方法がとられてい
る。さらにまた、サーミスタは複数の物質を成分とし、
しかもこの成分比を正しくコントロールするという複雑
な工程が必要であった。
以上、説明したように、従来の熱形パワーセンサは製造
が複雑であシ、かつ、使用材料が限定されることから、
コスト、安定性、信頼性、量産性に問題を残している。
が複雑であシ、かつ、使用材料が限定されることから、
コスト、安定性、信頼性、量産性に問題を残している。
そこで、この発明は、かかる実状に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは入力パワーで遅延時間を変
化させるＳＡＷ遅延線を用いて発振回路を構成し、機構
の簡素化を計って、製作を容易にするとともにデジタル
的計測が容易である周波数の変化量で出力するパワーセ
ンサを提供することにある。
で、その目的とするところは入力パワーで遅延時間を変
化させるＳＡＷ遅延線を用いて発振回路を構成し、機構
の簡素化を計って、製作を容易にするとともにデジタル
的計測が容易である周波数の変化量で出力するパワーセ
ンサを提供することにある。
この発明では温度特性を有する圧電性結晶を基板に用い
、この基板上に表面弾性波を送信及び受信する電極（交
差指形電極ともＩＤＴともいう。
、この基板上に表面弾性波を送信及び受信する電極（交
差指形電極ともＩＤＴともいう。
ＩＤＴはＩｎｔｅｒ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕ
ｃｅｒと呼ばれる）を設け、さらに該表面弾性波が伝搬
する２つの電極つまシ、送信用電極と受信用電極との間
に入力されたパワーを熱に変換する発熱体を有するＳＡ
Ｗ遅延線による発振器を設け、この発振器により該入力
されたパワーを周波数の変化量として出力する構造とし
た。
ｃｅｒと呼ばれる）を設け、さらに該表面弾性波が伝搬
する２つの電極つまシ、送信用電極と受信用電極との間
に入力されたパワーを熱に変換する発熱体を有するＳＡ
Ｗ遅延線による発振器を設け、この発振器により該入力
されたパワーを周波数の変化量として出力する構造とし
た。
第１図はこの発明の一実施例の構成図を示している。こ
の発明は図示するように、圧電性基板１０表面に５ＡＷ
ｔ−発射させるための送信用交差指形電極（ＩＤＴ）２
と、ＳＡＷを受信するための受信用交差指形電極（ＩＤ
Ｔ）３と、入力したパワーを熱に変換する発熱体４とを
設けてＳＡＷ遅延線素子を形成している。なお、該発熱
体は、前記圧電性基板の少なくとも一部に接触もしくは
近接して配置してもよい。各ＩＤＴの一方の電極はすべ
て接地されておシ、また送信用ＩＤＴの信号入力側の電
極と受信用ＩＤＴの信号出力側の電極との間にはＳＡＷ
発振回路を構成する増幅器５が接続されている。そして
、この増幅器と前記送信用及び受信用ＩＤＴによって電
気的閉ループ回路を作９、ＳＡＷ遅延線の中心周波数を
固有振動数とする自励発振をさせる。この自励発振によ
って送信用ＩＤＴで生じたＳＡＷは圧電性基板上を進行
し受信用ＩＤＴで受信される。この圧電性基板上に設け
た前記発熱体に光のパワーを入力し、発熱させると圧電
性基板の温度が上昇し、ＳＡＷ遅延線のＳＡＷ伝搬速度
が変化すると同時にＩＤＴ間の距離が熱膨張により変化
し、ＳＡＷ遅延線の遅延時間が変化する。この影響を受
けＳＡＷ遅延線の中心周波数を固有振動数とする自励発
振の振動数が変化する。この振動数を周波数カラ／り６
によって検出すれば、圧電性基板の表面の歪量、すなわ
ちＳＡＷ遅延線に加えられたパワーの大きさが検出でき
る。
の発明は図示するように、圧電性基板１０表面に５ＡＷ
ｔ−発射させるための送信用交差指形電極（ＩＤＴ）２
と、ＳＡＷを受信するための受信用交差指形電極（ＩＤ
Ｔ）３と、入力したパワーを熱に変換する発熱体４とを
設けてＳＡＷ遅延線素子を形成している。なお、該発熱
体は、前記圧電性基板の少なくとも一部に接触もしくは
近接して配置してもよい。各ＩＤＴの一方の電極はすべ
て接地されておシ、また送信用ＩＤＴの信号入力側の電
極と受信用ＩＤＴの信号出力側の電極との間にはＳＡＷ
発振回路を構成する増幅器５が接続されている。そして
、この増幅器と前記送信用及び受信用ＩＤＴによって電
気的閉ループ回路を作９、ＳＡＷ遅延線の中心周波数を
固有振動数とする自励発振をさせる。この自励発振によ
って送信用ＩＤＴで生じたＳＡＷは圧電性基板上を進行
し受信用ＩＤＴで受信される。この圧電性基板上に設け
た前記発熱体に光のパワーを入力し、発熱させると圧電
性基板の温度が上昇し、ＳＡＷ遅延線のＳＡＷ伝搬速度
が変化すると同時にＩＤＴ間の距離が熱膨張により変化
し、ＳＡＷ遅延線の遅延時間が変化する。この影響を受
けＳＡＷ遅延線の中心周波数を固有振動数とする自励発
振の振動数が変化する。この振動数を周波数カラ／り６
によって検出すれば、圧電性基板の表面の歪量、すなわ
ちＳＡＷ遅延線に加えられたパワーの大きさが検出でき
る。
次にＳＡＷパワーセンサの感度を向上させる手段につい
て述べる。ＳＡＷパワーセンサヲ構成しているＳＡＷ遅
延線は圧電性基板自体大きな熱容量を持っている。そこ
で該圧電性基板を薄く細くすればよいが機械的強度が問
題となる。この問題を解決するには圧電性基板のＳＡＷ
伝搬路の裏面をエツチングし、送信側、受信側ＩＤＴを
縦方向いっばいになる様基板を細くすればよい。第２図
にその実施例を示す。このＳＡＷパワーセンサは送信用
交差指形電極ＩＤＴと受信用交差指形電極ＩＤＴとの間
に熱的歪を加えＳＡＷ伝搬状態を変化させることを基本
的原理としているので、ＳＡＷ伝搬領域を薄くし、圧電
性基板の熱容量を減少させている。これに加えて送信用
交差指形電極（よりＴ）、受信用交差指形電極（ＩＤＴ
）を圧電性基板縦方向いりばいに配置している。以上述
べた２つの改良によシ感度のみならず応答速度の向上も
実現できる。
て述べる。ＳＡＷパワーセンサヲ構成しているＳＡＷ遅
延線は圧電性基板自体大きな熱容量を持っている。そこ
で該圧電性基板を薄く細くすればよいが機械的強度が問
題となる。この問題を解決するには圧電性基板のＳＡＷ
伝搬路の裏面をエツチングし、送信側、受信側ＩＤＴを
縦方向いっばいになる様基板を細くすればよい。第２図
にその実施例を示す。このＳＡＷパワーセンサは送信用
交差指形電極ＩＤＴと受信用交差指形電極ＩＤＴとの間
に熱的歪を加えＳＡＷ伝搬状態を変化させることを基本
的原理としているので、ＳＡＷ伝搬領域を薄くし、圧電
性基板の熱容量を減少させている。これに加えて送信用
交差指形電極（よりＴ）、受信用交差指形電極（ＩＤＴ
）を圧電性基板縦方向いりばいに配置している。以上述
べた２つの改良によシ感度のみならず応答速度の向上も
実現できる。
次に実際に試作したＳＡＷパワーセンサについて述べる
。第３図は実際に試作したＳＡＷパワーセンサを構成す
る発熱抵抗体を備えたＳＡＷ遅延線である。このセンサ
は電力測定用であり、発熱体として発熱抵抗体７を用い
、この発熱抵抗体の両端には電力入力用の電極８をそれ
ぞれ備えた形となりている。第４図に実験結果を示す。
。第３図は実際に試作したＳＡＷパワーセンサを構成す
る発熱抵抗体を備えたＳＡＷ遅延線である。このセンサ
は電力測定用であり、発熱体として発熱抵抗体７を用い
、この発熱抵抗体の両端には電力入力用の電極８をそれ
ぞれ備えた形となりている。第４図に実験結果を示す。
図中縦軸はＳＡＷパワーセンサの発振周波数変化量、横
軸は発熱抵抗体に入力された電力を示す。実験の結果、
このＳＡＷパワーセンサは入力電力に対し発振周波数の
変化量が直線性よく変化することがわかった。相関係数
ｒは、０．９９９９７であった。
軸は発熱抵抗体に入力された電力を示す。実験の結果、
このＳＡＷパワーセンサは入力電力に対し発振周波数の
変化量が直線性よく変化することがわかった。相関係数
ｒは、０．９９９９７であった。
以上説明したように、本発明のＳＡＷパワーセンサは、
従来のパワーセンサのように入力されたパワーを電圧で
出力する形のセンサではなく、デジタル的な測定が容易
に行なえる周波数の変化量として出力するという特徴を
持っている。このため従来の電圧出力タイプであるサー
ミスタ・熱電対を用いたパワーセンサのようにデジタル
信号処理時において高価なＡ／Ｄ変換器を使用せずに簡
単な波形整形により、例えば、システム制御、あるいは
コンビエータを用いたデータの処理が行なえる。
従来のパワーセンサのように入力されたパワーを電圧で
出力する形のセンサではなく、デジタル的な測定が容易
に行なえる周波数の変化量として出力するという特徴を
持っている。このため従来の電圧出力タイプであるサー
ミスタ・熱電対を用いたパワーセンサのようにデジタル
信号処理時において高価なＡ／Ｄ変換器を使用せずに簡
単な波形整形により、例えば、システム制御、あるいは
コンビエータを用いたデータの処理が行なえる。
パワー検出機構は本来、圧電性基板に備わっている温度
特性を利用するため、信頼性が高く高感度のパワーセン
サとすることができる。この点は製造面においても有利
に作用し、例えばホトリソグラフィ技術を用いて電極及
び発熱体をわずか２枚のホトマスクを使用して形成する
ことができるというような特徴をもっている。これはパ
ワーセンサを安定に製造でき、しかも信頼性の良い安価
なセンナを提供できることを示している。
特性を利用するため、信頼性が高く高感度のパワーセン
サとすることができる。この点は製造面においても有利
に作用し、例えばホトリソグラフィ技術を用いて電極及
び発熱体をわずか２枚のホトマスクを使用して形成する
ことができるというような特徴をもっている。これはパ
ワーセンサを安定に製造でき、しかも信頼性の良い安価
なセンナを提供できることを示している。
次に応用面について説明する。例えば、マイクロ波帯の
パワーセンサにするには整合負荷を圧電性基板上に形成
し、マイクロ波を吸収させて発熱させ、周波数の変化量
を検出することにより実現できる。また、光パワーセン
サの一種である赤外線センナにするには、赤外線吸収体
である全黒などの吸収体を圧電性基板上に設け、赤外線
を吸収させ、同様に周波数の変化量を検出すればよい。
パワーセンサにするには整合負荷を圧電性基板上に形成
し、マイクロ波を吸収させて発熱させ、周波数の変化量
を検出することにより実現できる。また、光パワーセン
サの一種である赤外線センナにするには、赤外線吸収体
である全黒などの吸収体を圧電性基板上に設け、赤外線
を吸収させ、同様に周波数の変化量を検出すればよい。
以上述べたように本発明のパワーセンサは、信号出力方
法、信頼性、安定性、加えて応用の広さを兼備えたセン
サであシ、従来形式のパワーセ／すに代って広く利用で
きる。
法、信頼性、安定性、加えて応用の広さを兼備えたセン
サであシ、従来形式のパワーセ／すに代って広く利用で
きる。
第１図は、本発明のパワーセンサの電気回路構成因、第
２図は、ＳＡＷパワーセンサの感度向上を目的とした実
施例を示す図、第３図は、実際に試作したＳＡＷパワー
センサを構成するＳＡＷ遅延線を示す図、第４図は、実
際に試作したＳＡＷパワーセンチの出力結果を示す図で
ある。 図中、１は圧電性基板、２は送信用交差指形電極（ＩＤ
Ｔ）、３は受信用交差孔形電極（ＩＤＴ）。 ４は発熱体、５は増幅器、６は周波数カウンタ。 ７は発熱抵抗体、８は電極を示す。 特許出願人 安立電気株式会社 代理人 弁理士 小 池 龍太部 葉１回
２図は、ＳＡＷパワーセンサの感度向上を目的とした実
施例を示す図、第３図は、実際に試作したＳＡＷパワー
センサを構成するＳＡＷ遅延線を示す図、第４図は、実
際に試作したＳＡＷパワーセンチの出力結果を示す図で
ある。 図中、１は圧電性基板、２は送信用交差指形電極（ＩＤ
Ｔ）、３は受信用交差孔形電極（ＩＤＴ）。 ４は発熱体、５は増幅器、６は周波数カウンタ。 ７は発熱抵抗体、８は電極を示す。 特許出願人 安立電気株式会社 代理人 弁理士 小 池 龍太部 葉１回
Claims (2)
- （１）圧電性基板と； 該圧電性基板の表面に設けられ、測定すべきパワーを吸
収して発熱する発熱体と； 該圧電性基板の表面に、表面弾性波を発射するための送
信用電極と、該表面弾性波を受信するための受信用電極
とを備えた表面弾性波遅延線素子を含むＳＡＷ遅延線発
振器と； 前記発熱体の発熱によって生じた該ＳＡＷ遅延線発振器
の周波数もしくは周波数の変化量を計数する計数手段と
からなるＳＡＷパワーセンサ。 - （２）前記発熱体が前記圧電性基板の少なくとも一部に
接触もしくは近接して配置されていることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載のＳＡＷパワーセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60014523A JPH0654262B2 (ja) | 1985-01-30 | 1985-01-30 | Ｓａｗパワ−センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60014523A JPH0654262B2 (ja) | 1985-01-30 | 1985-01-30 | Ｓａｗパワ−センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61175531A true JPS61175531A (ja) | 1986-08-07 |
| JPH0654262B2 JPH0654262B2 (ja) | 1994-07-20 |
Family
ID=11863465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60014523A Expired - Fee Related JPH0654262B2 (ja) | 1985-01-30 | 1985-01-30 | Ｓａｗパワ−センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0654262B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009105573A (ja) * | 2007-10-22 | 2009-05-14 | Epson Toyocom Corp | 弾性表面波デバイス |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54138480A (en) * | 1978-04-20 | 1979-10-26 | Toshiba Corp | Temperature detector |
| JPS5957126A (ja) * | 1982-09-27 | 1984-04-02 | Nippon Denso Co Ltd | 温度検出器 |
| JPS59224527A (ja) * | 1983-06-03 | 1984-12-17 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 光パワ−メ−タ |
-
1985
- 1985-01-30 JP JP60014523A patent/JPH0654262B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0654262B2 (ja) | 1994-07-20 |
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