(57)【要約】      （修正有）【課題】厚み方向の撓み及び周波数温度特性による周波数変化を排除して信頼性の高い、さらには簡易構造として高感度の水晶圧力センサを提供する。【解決手段】振動周波数が厚みに依存して決定される水晶片２を備え、前記水晶片の一端部と他端部を結ぶ直線方向の両端部に被測定物による圧力Ｆを加え、前記圧力によって変化する振動周波数から前記圧力を検出する水晶圧力センサにおいて、前記水晶片の直線方向となる両端部には水晶片本体から前記直線方向に突出した細腕部４を有し、前記細腕部の延出終端部は保持されて固定端とし、前記各細腕部のうちの一方は前記水晶片本体からの延出始端と前記固定端との間となる主面を押圧点として垂直方向に前記被測定物による圧力を加えた構成とする。【選択図】図１
2010019634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動周波数が厚みに依存して決定されて両主面に励振電極を有する水晶片を備え、前記水晶片の一端部と他端部を結ぶ直線方向の両端部に被測定物による圧力を加え、前記圧力によって変化する振動周波数から前記圧力を検出する水晶圧力センサにおいて、前記水晶片の直線方向となる両端部には前記励振電極を有する水晶片本体から前記直線方向に突出した細腕部を有し、前記水晶片本体から突出した各細腕部の延出終端部４ａは保持されて固定端とし、前記各細腕部のうちの一方は前記水晶片本体からの延出始端と前記固定端との間となる主面を押圧点とし、前記押圧点に対して垂直方向に前記被測定物による圧力を加えたことを特徴とする水晶圧力センサ。
【請求項２】
請求項１において、前記水晶片はＡＴカットして、前記両端部を結ぶ直線方向は応力感度特性の最大感度となるＸ軸とする水晶圧力センサ。
【請求項３】
請求項１において、前記水晶片は少なくとも第１と第２水晶片とを有し、前記第１と第２水晶片との各両端部の前記細腕部が共通接続され、前記第１と第２水晶片の各一端部における細腕部の共通接続点を前記圧力の加えられる押圧点とする水晶圧力センサ。
【請求項４】
請求項１において、前記水晶片は少なくとも第１と第２水晶片とを有し、前記第１と第２水晶片との各両端部における前記細腕部の固定端が共通接続され、前記第１水晶片は前記細腕部に前記押圧点を有するセンサ用とし、前記第２水晶片は前記押圧点を有しない基準用とする水晶圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水晶振動子の周波数変化から圧力を検出する水晶圧力センサを技術分野とし、特に自動車用としたタイヤの空気圧（タイヤ圧）を検出する水晶圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶振動子は周波数や時間の基準源として発振器に組み込まれ、通信機器等の電子機器に広く採用される。その一方で、水晶振動子（水晶片２）に加えられる圧力に対して振動周波数（共振周波数）が変化することから、水晶圧力センサとして適用される。例えばＴＰＭＳ（Tyre Pressure Monitoring Systems）に組み込まれて、タイヤの空気圧（タイヤ圧）を検出するものがある。
【０００３】
第９図は一従来例（特許文献１参照）を説明する水晶圧力センサの模式的な断面図である。
【０００４】
水晶圧力センサは密閉容器１の底面に水晶片２の一端部が固着され、揺動機構３によって、被測定体「外気圧Ｆ（Ｎ）」に基づく圧力Ｆ′を水晶片２の他端部に加える。揺動機構３は運動板３ａ、ベローズ３ｂ及び支柱３ｃからなる。運動板３ａは中央領域を内底面に固着した支柱３ｃによる支点とする。ベローズ３ｂは一端部が密閉容器１の底面に設けられた通気口に連通して接合され、他端部が運動板３ａの一端側に接合する。運動板３ａの他端側には水晶片２の他端部が予め固着する。
【０００５】
このようなものでは、外気圧の変化による圧力Ｆがベローズ３ｂを伸縮して、運動板３ａの一端側を上下に移動させる。そして、運動板３ａの支点３ｃを中心とした他端側の回転モーメントによって、引っ張り力や圧縮力（伸縮力）とした正負の圧力Ｆ′が水晶片２の他端部に与えられる。したがって、外気圧の圧力Ｆに応答して水晶振動子の振動周波数が変化する。これにより、振動周波数の変化から、外気圧の圧力Ｆを検出できる。
【０００６】
これらは、例えば発振回路を含む短距離無線機器とともに自動車のタイヤ内に装填されて、例えば走行中でのタイヤ圧による振動周波数を情報として運転席等に通信する。これにらより、自動車を運転しながらタイヤの空気圧を確認できるので、不慮の事故に対する安全性を高められる。
【特許文献１】特開２００３−８３８２９号公報（第５図）
【特許文献２】特開２００２−２５７６４４号公報
【特許文献３】特開２００２−１８８９６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の水晶圧力センサでは、運動板３ａの回転モーメントによって水晶片２の長さ方向に対して圧力（伸縮力）Ｆを加えるので、水晶片２は厚み方向での撓みを生ずる「第２図（ｂ）の矢印Ｐ」。したがって、水晶片２の主面に対して水平方向となる伸張力（圧力Ｆ′）に対して変化する振動周波数には、厚み方向での撓みによる周波数変化分が重畳して雑音成分となる。
【０００８】
また、水晶振動子は温度によって振動周波数が変化する周波数温度特性を有する「後述する第７図の曲線（イ）」。したがって、この場合でも、走行中でのタイヤ内の温度変化によって、水晶振動子の振動周波数も変化して雑音成分となる。これらの点から、振動周波数の変化に基づくタイヤ圧の検出精度には信頼性に欠ける問題があった。
【０００９】
さらに、ベローズ３ｂを用いた揺動機構を密閉容器１に形成するので、構造を複雑にするとともに小型化を阻害する問題があった。なお、密閉容器１の内圧と外気圧との差によってベローズは伸縮するので、密閉容器１の密閉度は確実に維持する必要がある。
【００１０】
（発明の目的）
本発明は第１に厚み方向の撓みによる周波数変化を、第２に周波数温度特性による周波数変化を排除して信頼性の高い、さらには簡易構造として高感度の水晶圧力センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（第１解決手段）
本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、振動周波数が厚みに依存して決定されて両主面に励振電極を有する水晶片を備え、前記水晶片の一端部と他端部を結ぶ直線方向の両端部に被測定物による圧力を加え、前記圧力によって変化する振動周波数から前記圧力を検出する水晶圧力センサにおいて、前記水晶片の直線方向となる両端部には前記励振電極を有する水晶片本体から前記直線方向に突出した細腕部を有し、前記水晶片本体から突出した各細腕部の延出終端部４ａは保持されて固定端とし、前記各細腕部のうちの一方は前記水晶片本体からの延出始端と前記固定端との間となる主面を押圧点とし、前記押圧点に対して垂直方向に前記被測定物による圧力を加えた構成とする。
【発明の効果】
【００１２】
このような構成であれば、被測定物に基づく垂直方向とした押圧点への圧力によって細腕部が同方向に撓み、水平方向のベクトル成分となる圧力（伸縮力）が水晶片本体の両端部間に加わる。したがって、両端部間のベクトル成分となる圧力によって、水晶振動子（水晶片本体）の振動周波数が変化するので、被測定物の圧力を検出できる。
【００１３】
また、水晶片本体から突出した両端部の細腕部は各延出終端部４ａを固定端として一方の細腕部の押圧点に垂直方向の圧力が加えられる。これにより、両端部の各細腕部は前述のように垂直方向に撓むものの、水晶片本体は細腕部よりも幅も広いことから、垂直方向での剛性を維持する。したがって、水晶片本体は垂直方向での撓みは抑制されて主面の水平度を維持する。
【００１４】
これらから、水晶片本体の垂直方向の撓みによる振動周波数の変化を排除し、水平方向のベクトル成分となる圧力のみに対応した振動周波数の変化となる。したがって、水晶片本体の垂直方向の撓みによる誤差分としての周波数変化を抑制して、検出精度に対する信頼性を高められる。この場合、細腕部の厚みを水晶片本体よりも小さくして、細腕部に対する水晶片本体の剛性を高めることもできる。
【００１５】
（第１解決手段の実施態様）
本発明の請求項２では、請求項１において、前記水晶片はＡＴカットして、前記両端部を結ぶ直線方向は応力感度特性の最大感度となるＸ軸とする。これにより、両端部に加わる圧力に応答した振動周波数の変化も最大になって高感度にできる。
【００１６】
同請求項３では、請求項１において、前記水晶片は少なくとも第１と第２水晶片とを有し、前記第１と第２水晶片との各両端部の前記細腕部が共通接続され、前記第１と第２水晶片の各一端部における細腕部の共通接続点を前記圧力の加えられる押圧点とする。
【００１７】
これにより、第１と第２水晶片の圧力に対する振動周波数の差を加算又は減算することによって、基準となる圧力時の基準圧周波数に対する周波数差を大きくできるので、圧力に対する感度をさらに高められる。
【００１８】
同請求項４では、請求項１において、前記水晶片は少なくとも第１と第２水晶片とを有し、前記第１と第２水晶片との各両端部における前記細腕部の固定端が共通接続され、前記第１水晶片は前記細腕部に前記押圧点を有するセンサ用とし、前記第２水晶片は前記押圧点を有しない基準用とする。
【００１９】
これにより、第１水晶片は圧力及び温度に依存して振動周波数が変化し、第２水晶片は温度のみに依存して振動周波数が変化する。したがって、第１水晶片の振動周波数から第２水晶片の振動周波数を減算することによって、圧力のみに応答した周波数変化を得られるので、検出精度をさらに高められる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（第１実施形態）
第１図は本発明の第１実施形態を説明する水晶圧力センサの図で、同図（ａ）は水晶片２の平面図、同図（ｂ）は側面図である。なお、前従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。
【００２１】
水晶圧力センサは一方向に長い矩形状としたＡＴカットの水晶片２を有する。ＡＴカットは、結晶軸（ＸＹＺ）のＸ軸を中心としてＹＺ面を回転し、新たに生じたＹ′軸を厚み、ＸＺ′面を主面とする。そして、水晶片２の両主面間で生じる厚みすべり振動姿態を主振動とする。ここでは、水晶片２の長さ方向を応力感度特性の応力感度が最大となるＸ軸とし、水晶片２の両端部には水晶片本体２ａから同方向に突出した細腕部４を有する。両端部に突出した各細腕部４の延出終端部４ａは例えば幅広とした固定端とする。
【００２２】
そして、水晶片本体２ａから突出した一方の細腕部４の延出始端と延出終端部４ａ（固定端）との間を押圧点４ｂとする。押圧点４ｂは例えば幅広として被測定体による圧力Ｆが加えられる。水晶片２の両主面の励振電極５ａからは両端部となる細腕部４の延出端部（固定端）に引出電極５ｂが延出し、それぞれ反対面に折り返して形成される。これらはフォトリソグラフィック技術を用いて形成される。
【００２３】
応力感度特性は、予め、円形状とした水晶片の中心を通る直線上の両端部に圧力Ｆ（Ｎ）を加えて各軸方向での周波数偏差Δｆ／ｆoを予め得る。そして、各軸方向での応力感度ｋf（ｍ・ｓ／Ｎ）は、周波数偏差ｆ／ｆoとの関係を示す次式（１）によって求められる。但し、ｆoは圧縮力Ｆが０のときの振動周波数、Δｆは圧力Ｆを加えたときの振動周波数ｆxとの差周波数（ｆx−ｆo）である。また、ｋは周波数定数、Ｄは水晶片の直径、ｔは水晶片の厚みである。
Δｆ／ｆo＝ｋf・Ｆ・ｋ／（Ｄ・ｔ）
ｋf＝（Δｆ／ｆo）（Ｄ・ｔ）／Ｆ・ｋ    ・・（１）
【００２４】
そして、ＡＴカットでは、第２図（ａ）の応力感度特性に示したように、Ｘ軸から６０°及び１２０°回転した軸の応力感度（係数ｋf）を零とし、Ｘ軸が＋方向に変化する最大値、Ｚ軸が−方向に変化する最大値となる。そして、Ｚ軸上よりもＸ軸上での応力感度係数ｋfの絶対値が大きくなる。
【００２５】
なお、図では横軸をＸ軸からの回転角度（0〜180°）とし、縦軸は応力感度係数ｋfと周波数偏差Δｆ／ｆoとを兼用しており、これらは前式（１）から明らかなように比例関係にあるので同様の特性となる。そして、いずれの場合でも、ＡＴカットとした厚みすべり振動姿態での周波数定数ｋは一定値であり、水晶片の直径Ｄ及び厚みｔは予め与えられて既知となる。
【００２６】
したがって、応力感度係数ｋf及び周波数偏差Δｆ／ｆoは圧縮力Ｆに依存（比例）して変化する。そして、応力感度を最大とするＸ軸では圧力Ｆに対する周波数偏差Δｆ／ｆoは変化量も大きく、右上がりとなる曲線の傾斜も高まる「第２図（ｂ）」。
【００２７】
このようなものでは、第３図（ａ）に示した様に、水晶片２の板面に対して垂直方向からの被測定物による圧力Ｆが一方の細腕部４の押圧点４ｂに加わると、押圧点４ｂを中心として同方向に撓み（湾曲し）、水晶片本体２ａを傾斜させる。そして、圧力Ｆのベクトル成分によって水晶片本体２ａには引っ張り力となる圧力Ｆ′が長さ方向（Ｘ軸方向）に作用する。
【００２８】
したがって、水晶片本体２ａは、圧力Ｆが０のときの振動周波数（初期周波数）ｆoから、圧力Ｆが加わったときの振動周波数（圧力時周波数）ｆxに変化する。これにより、初期周波数ｆoに対する圧力時周波数ｆxとの差周波数Δｆから圧力Ｆを検出できる。そして、水晶片２の長さ方向を応力感度が最大となるＸ軸とするので、圧力Ｆに対する周波数偏差Δｆ（＝ｆx−ｆo）／ｆoも大きくなる。したがって、圧力Ｆに対して感度の高い水晶圧力センサを得られる。
【００２９】
この場合、水晶片２の両端部の細腕部４はいずれも水晶片本体２ａよりも幅を小さいので、一方の細腕部４ｘは垂直方向の圧力Ｆによって円弧状に撓む「第３図（ｂ）」。また、他方の細腕部４ｙは固定端からの延出始端部に応力が集中して円弧状に撓む「第２図（ｃ）」。そして、水晶片本体２ａは各細腕部４（ｘｙ）よりも幅が広いことから、圧力Ｆ（Ｆ′）に対する応力が小さくなって撓みが抑制され、板面を直線状（水平面）に維持する。
【００３０】
したがって、圧力Ｆの印加時には、水晶片本体２ａは厚み方向の撓みによる誤差となる振動周波数の変化が抑制され、板面に対して水平方向となる引っ張り力Ｆ′のみに応答した圧力時周波数ｆxになる。これにより、圧力Ｆに応答した信頼性の高い水晶圧力センサを得られる。
【００３１】
（タイヤ圧センサとした具体例）
これらは、例えば第４図に示したように、水晶片２は両端部の幅広とした固定端が容器本体６の内壁段部に設けた水晶保持端子７に固着される。容器本体６は例えばセラミックからなる凹状とし、水晶保持端子７と接続した外部端子８を外底面に有する。そして、容器本体６の開口端面に金属カバー９を接合して水晶片２を密閉封入する。
【００３２】
金属カバー９は一部に開口部を設けて、ダイヤフラムとして機能する例えば膨出加工による突起１０を有する金属薄板１１１が接合（封止）されてなる。この例では、金属薄板１１の突起１０は水晶片２の押圧点４ｂの直上としてこれに接近して離間する。ここでは、水晶片２は常圧（Ｆo、0.1Pa）で密閉封入され、このときの振動周波数ｆを初期周波数ｆoとする。
【００３３】
そして、発振回路を含む短距離無線機器（無線モジュール）とともにタイヤ内に装着（固定）される。タイヤ圧は常圧（Ｆo、0.1Pa）よりも高い、走行時の安全を確保する基準タイヤ圧Ｆxo（例えば0.5Pa）に設定される。これにより、金属薄板１１の突起１０が水晶片２の押圧点４ｂに接触して押圧し、振動周波数ｆは初期周波数ｆoから基準圧周波数ｆxoになる。そして、自動車の走行中を含む経時的に変化する経時タイヤ圧Ｆxによって、基準周波数ｆxoから経時圧周波数ｆxになる。
【００３４】
したがって、基準圧周波数ｆxoに対する経時圧周波数ｆxとの周波数差Δｆから、例えば走行時における経時タイヤ圧Ｆxを検出する。この場合、経時タイヤ圧Ｆxが一般的に減少することから、経時圧周波数ｆｘは基準圧周波数ｆxoから低する。そして、金属カバーの突起１０が押圧点４ｂに対して非接触となる初期周波数ｆoまでの間の経時圧周波数ｆxを検出できる。但し、経時タイヤ圧Ｆxが基準タイヤ圧Ｆxoよりも上昇した場合でも当然に検出でき、要は、基準圧周波数ｆxoを中心として変化（増減）する、初期周波数ｆoを下限とした経時圧周波数ｆxを検出できる。
【００３５】
なお、水晶振動子の常圧Ｆoでの密閉封入時には、金属薄板１１の突起１０は水晶片２の押圧点４ｂに対して非接触として初期周波数ｆoとしたが、予め接触した状態で初期周波数ｆoとしてもよい。この場合、常圧Ｆo以下での非接触とした振動周波数を非接触時周波数ｆo′とすると、基準圧周波数ｆxoを中心として変化し、ここでは非接触時周波数ｆo′を下限とした経時圧周波数ｆxを検出できる。
【００３６】
なお、本実施形態では金属薄板１１を金属カバー１０に設けたが、これに限らず、金属カバー自体に突起１０を設けてダイヤフラム構造としてもよい。これらにより、従来例のようにベローズを使用することなく、突起１０を有するカバーによって押圧することから簡易構造とした水晶圧力センサを得られる。これらは、これ以降の実施形態でも同様であるとともに、構造自体はベローズを使用することなく簡易構造であればよく、以降では水晶圧力センサの構造自体は省略する。
【００３７】
（第２実施形態）
第５図は本発明の第２実施形態を説明する水晶圧力センサの図で、同図（ａｂｃ）ともに水晶片の平面図である。なお、第１実施形態と同一部分の説明は省略又は簡略する。
【００３８】
第２実施形態ではＡＴカットして長さ方向（Ｘ軸方向）の両端部に細腕部４を有する複数の例えば２個とした第１及び第２の水晶片２（ｘｙ）が並列に配置される。例えば各水晶片２（ｘｙ）における一方の細腕部４の延出終端部４ａは独立したままにし、各細腕部４の中央部が連結された中点を押圧点４ｂとする「Ｈ字状、第４図（ａ）」。
【００３９】
あるいは、各水晶片本体２ａから互いに接近する方向に延出した共通接続点を押圧点４ｂとして各延出終端部４ａを共通接続する「Ｙ字状、第４図（ｂ）」。各水晶片２における他方の細腕部４はコ字状あるいはＹ字状として共通接続する「第４図（ａｂｃ）」。そして、各水晶片２毎に独立した引出電極５ｂを細腕部４の延出終端部４ａに延出し、例えば導電性接着剤によって固着される固定端とする。
【００４０】
これらの場合であっても、第１実施形態と同様に、第１及び第２水晶片２（ｘｙ）における一方の細腕部４の共通接続された押圧点４ｂに経時タイヤ圧Ｆxが加えられ、各水晶片２（ｘｙ）は同一周波数とした基準圧周波数ｆxoから経時圧周波数ｆxに変化する。そして、例えば図示しない回路機構によって、各水晶片２（ｘｙ）の基準周波数ｆxoに対する経時圧周波数ｆxの周波数差Δｆ（＝ｆxo−ｆx）を加算する。これにより、基準圧周波数ｆxoに対する周波数差Δｆは２倍となるので、検出感度をさらに高められる。
【００４１】
なお、この例では、各水晶片２はいずれも応力感度が最大となるＸ軸方向（長さ方向）に細腕部４を延出して圧力Ｆを印加したが、これに限らず例えば一方の水晶片２ｘはこれと同様にして、図示しない他方の水晶片２ｙはこれとは直交するＺ軸方向に細腕部４を延出して押圧点４ｂに圧力Ｆを印加してもよい。この場合、水晶片２（ｘｙ）は互いに直交方向の配置となる。そして、Ｚ軸は応力感度が−方向での最大となるので、各水晶片２の基準圧周波数ｆxoに対する経時圧周波数ｆxの周波数差Δｆ1（＋）、Δｆ2（−）を減算することによって、周波数差Δｆを大きくできて検出感度を高められる。
【００４２】
（第３実施形態）
第６図は本発明の第３実施形態を説明する水晶圧力センサの図で、同図（ａｂｃ）ともに水晶片の平面図である。なお、第１実施形態と同一部分の説明は省略又は簡略する。
【００４３】
第３実施形態では、第２実施形態と同様に、ＡＴカットして長さ方向（Ｘ軸方向）の両端部に細腕部４を有する第１及び第２の水晶片２（ｘｙ）を有する。そして、第２実施形態では各水晶片２（ｘｙ）の水晶片本体２ａを並列方向に配置したが、第３実施形態では直列方向に配置する。
【００４４】
すなわち、第６図（ａｂ）の場合は、いずれも第１と第２水晶片２（ｘｙ）の一方の細腕部４を対向させて共通接続し、幅広とした共通接続点を押圧点４ｂとする。そして、ここでは、各水晶片２（ｘｙ）の励振電極５ａからの引出電極５ｂは、他方の細腕部４における延出終端部４ａの両側「要するに、各水晶片２（ｘｙ）他端部両側」に延出する。延出終端部の両側は導電性接着剤によって電気的・機械的に固着される固定端となる。
【００４５】
そして、第６図（ｂ）では、共通接続点の押圧点４ｂから、第１と第２水晶片（ｘｙ）が共通接続された一方の細腕部４に対して直交方向に、さらに細腕部４を延出して終端部を幅広とした機械的な固定端とする。これにより、圧力Ｆの加えられる押圧点４ｂの位置を安定にする。
【００４６】
これらにより、第６図（ａｂ）のいずれの場合でも、第１と第２水晶片（ｘｙ）の同一とする基準圧周波数ｆxoに対して経時圧周波数ｆxは＋方向に変化する。そして、経時圧周波数ｆxと基準圧周波数ｆxoとの周波数差Δｆ（ｆx−ｆxo）は２倍となるので、検出感度をさらに高められる。
【００４７】
第６図（ｃ）の場合には、長さ方向をＸ軸方向として直列方向に接続した前述の第１と第２水晶片２（ｘｙ）との共通接続点（押圧点４ｂ）に、Ｚ軸方向として直列方向に接続した第３と第４水晶片２（ｘ′ｙ′）の共通接続点を接続して、互いに直交させる。
【００４８】
この場合は、第１と第２水晶片２（ｘｙ）は経時圧周波数ｆxoが前述のように＋方向に変化するのに対し、及び第３と第４水晶片（ｘ′ｙ′）は経時圧周波数ｆxoが−方向に変化する。そして、いずれの場合でも、周波数差Δｆがそれぞれ２倍になる。したがって、これらの周波数差Δｆを減算することによって、さらに検出感度を高められる。
【００４９】
（第４実施形態）
第７図は本発明の第４実施形態を説明する水晶片の平面図である。なお、前実施形態と同一部分の説明は省略又は簡略する。
【００５０】
第４実施形態では、第２実施形態と同様にいずれもＡＴカットしてＸ軸方向の両端部に細腕部４を延出して第１及び第２水晶片２（ｘｙ）が並列に配置される。各水晶片本体２ａから延出した細腕部４の延出終端部４ａは例えば共通接続してコ字状とし、各水晶片２（ｘｙ）からの引出電極５ｂが固定端となる共通接続部の両端側に設けられる。そして、第１水晶片２ｘにおける一方の細腕部４の中央部を幅広とした押圧点４ｂとしてセンサ用とし、第２水晶片２は押圧点がなく圧力に依存しない基準用とする。
【００５１】
このようなものでは、センサ用の第１水晶片２ｘは、前述同様にして基準タイヤ圧及びこれ以降の経時タイヤ圧Ｆxo、Ｆxによって押圧点４ｂが押圧され、常圧Ｆoでの初期周波数ｆoから基準周波数ｆxo及び経時圧周波数ｆxに変化する。これに対し、基準用の第２水晶片２ｙは例えば前述の金属薄板１１から充分に離間して、これらの圧力Ｆを受けることなく常圧Ｆoでの初期周波数ｆoを維持する。
【００５２】
一方、水晶振動子（水晶片２）は周波数温度特性を有することから、センサ用及び基準用の第１及び第２水晶片２（ｘｙ）はいずれもタイヤ内の温度に依存して振動周波数が変化する。ちなみに、ＡＴカットでの周波数温度特性は、例えば第８図（曲線イ）に示したように、概ね常温２５℃に変曲点を有する三次曲線となる。但し、縦軸は周波数偏差ΔＦ／ｆ(25)＝｛ｆ(t)−ｆ(25)｝／ｆ(25)であり、ｆ(25)は常温２５℃での振動周波数、ｆ(t)はｔ℃での振動周波数である。
【００５３】
通常では、センサ用水晶片２ａの常圧下における温度（ｔ℃）を考慮した基準圧周波数ｆxo(t)は、常温２５℃での動作となることからｆxo(25)になる。したがって、例えば走行中におけるタイヤ内の温度が常温とは異なる場合には、経時圧周波数ｆx(t)はｆx(25)とは異なる周波数となる。すなわち、経時的なタイヤ圧による周波数変化のみならず、周波数温度特性による常温時に対する周波数変化分を含んだ周波数になる。要するに、常温時との温度差による誤差分を含んだ周波数になる。
【００５４】
これらから、第３実施形態では、前述したように、センサ用の第１水晶片２ｘとともに基準用の第２水晶片２ｙを一体的にして収容する。この例では、第１及び第２水晶片２（ｘｙ）は同一切断角度として周波数温度特性を同一にする（前述の曲線イ）。そして、各水晶片２（ｘｙ）を同一厚みとして、常温２５℃として常圧Ｆoでの初期周波数ｆo（25）を同一にする。
【００５５】
この場合、センサ用の第１水晶片２ｘは、タイヤ内に装着後では、基準タイヤ圧Ｆxoによって、基準圧周波数ｆxo(25)が初期周波数ｆo(25)よりも高くなる。基準圧周波数ｆxo(25)の初期周波数ｆo(25)に対する周波数偏差はΔｆ／ｆo(25)＝｛ｆxo(25)−ｆo(25)｝／ｆo(25)になる。そして、基準タイヤ圧Ｆxoとして温度が常温とは異なる場合でも、同様に各温度での初期周波数ｆo(t)よりも高い基準圧周波数ｆxo(t)になる。
【００５６】
したがって、第８図（ｂ）に示したように、センサ用の第１水晶片２ｘの基準タイヤ圧Ｆxoでの周波数温度特性（曲線ロ）は、常圧Ｆoでの周波数温度特性（曲線イ）を底上げして平行移動した特性になる。但し、第７図での縦軸は、常圧Ｆoでの周波数温度特性（曲線イ）に対する基準タイヤ圧Ｆxoでの周波数温度特性（曲線ロ）の周波数偏差「Δｆ＝｛ｆxo(t)−ｆo(t)｝／ｆo(t)」である。
【００５７】
これに対し、基準用の第２水晶片２ｙはタイヤ圧には依存しないので、基準タイヤ圧ｆxo及びこれ以降の経時タイヤ圧ｆxの状態でも、タイヤ内の温度のみに対応して周波数が変化する初期周波数ｆo(t)となる。したがって、第２水晶片２ｙの周波数温度特性は、常圧時での元々の周波数音特性（曲線イ）となる。
【００５８】
これらのことから、経時圧Ｆx及び周波数温度特性による周波数変化分を含んだセンサ用の第１水晶片２ｘの経時圧周波数ｆx(t)から、基準用の第２水晶片２ｙの周波数温度特性による周波数変化分のみを含んだｆo(t)を差し引くことによって、経時的なタイヤ圧Ｆｘのみに対応して変化した経時圧周波数ｆx「＝ｆx(t)−ｆo(t)」を検出できる。
【００５９】
なお、基準用の第２水晶片２ｙはセンサ用の第２水晶片２ｘと同一の振動周波数（但し、常温25℃）として同一の周波数温度特性としたが、これに限らず、例えば周波数温度特性は同一として振動周波数を異ならせてもよい。この場合、常温時の振動周波数ｆ(25)が異なっても常温時に対する周波数偏差Δｆ／（ｆ25）「＝｛ｆ(t)−ｆ(25)｝／（ｆ25）」（即ち、周波数温度特性、曲線イ）は基本的に同じなる。
【００６０】
また、上記の各実施形態では水晶片２はＸ軸方向に長いとしたが、例えば円形状であってもさらには正方形であってもよく、要は、水晶片２のＸ軸方向に圧力Ｆが加わる構成であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１実施形態を説明する水晶圧力センサの図で、同図（ａ）は水晶片の平面図、同図（ｂ）は側面図である。
【図２】本発明の一実施形態の作用を説明する図で、同図（ａ）は各軸方向に対する応力感度特性図、同図（ｂ）は圧縮力に対する周波数偏差特性図である。
【図３】本発明の第１実施形態形態の作用を説明する図で、同図（ａ）は圧力印加時の水晶片の側面図、同図（ｂｃ）は一部拡大図である。
【図４】本発明の第１実施形態の具体例を説明する水晶圧力センサの図で、同図（ａ）は断面図、同図（ａｂ）は平面図である。
【図５】本発明の第２実施形態を説明する図で、同図（ａｂｃ）ともに水晶片の平面図である。
【図６】本発明の第３実施形態を説明する図で、同図（ａｂｃ）ともに水晶片の平面図である。
【図７】本発明の第４実施形態を説明する水晶片の平面図である。
【図８】本発明の第４実施形態の作用を説明する図で、同図（ａｂ）ともに周波数温度特性図である。
【図９】一従来例を説明する水晶圧力センサの模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１  密閉容器、２  水晶片２、３  揺動機構、４  細腕部、５ａ  励振電極、５ｂ  引出電極、６  容器本体、７  水晶保持端子、８  外部端子、９  金属カバー、１０  突起、１１  金属薄板。
【図２】
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【図３】
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【図８】
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【図９】
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【図１】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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