(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
−２０℃〜１５０℃の範囲内の温度を測定するための温度センサであって、
水晶基板と、
前記水晶基板上に構成された第１の弾性表面波共振子と、
前記水晶基板上に構成されている第２の弾性表面波共振子とを備え、
前記第１及び第２の弾性表面波共振子の−２０℃〜１５０℃における周波数温度係数を下記の式で示されるＴＣＦとしたときに、第１及び第２の弾性表面波共振子のＴＣＦの絶対値が１０ｐｐｍ／℃以上であり、かつ第１の弾性表面波共振子のＴＣＦと、第２の弾性表面波共振子のＴＣＦの極性が異なっており、かつ前記第１の弾性表面波共振子における弾性表面波の伝搬方向と、前記第２の弾性表面波共振子における弾性表面波の伝搬方向との差Ｄ（度）が５０°以下であり、かつ前記第１の弾性表面波共振子の電気機械結合係数をｋ２（１）、前記第２の共振子の電気機械結合係数をｋ２（２）としたときに、ｋ２（１）≧０．０００２かつｋ２（２）≧０．０００２である、温度センサ。
ＴＣＦ＝Ｖ−１（３５℃）×［（Ｖ（１５０℃）−Ｖ（−２０℃））／１７０℃］−ＬＥＣ  …式（１）
なお、式（１）中、Ｖは音速（ｍ／秒）を示し、Ｖ−１（３５℃）は、３５℃における音速の逆数を意味し、Ｖ（１５０℃）及びＶ（−２０℃）は、それぞれ、１５０℃及び−２０℃における音速（ｍ／秒）を示し、ＬＥＣは水晶基板の線膨張係数（単位は１／℃）を示す。
【請求項２】
第１及び第２の弾性表面波共振子において、弾性表面波としてレイリー波を利用しており、前記第１及び第２の弾性表面波共振子における水晶基板のオイラー角を、それぞれ、第１のオイラー角（φ，θ，ψ１）及び第２のオイラー角（φ，θ，ψ２）としたとき、第１のオイラー角と第２のオイラー角とが、下記の表１〜３に示す何れかの組み合わせを満たす、請求項１に記載の温度センサ。
【表１】
0005527410.tif 000017
【表２】
0005527410.tif 000018
【表３】
0005527410.tif 000019
【請求項３】
第１及び第２の弾性表面波共振子において、弾性表面波として漏洩弾性表面波を利用しており、前記第１及び第２の弾性表面波共振子における水晶基板のオイラー角を、それぞれ、第１のオイラー角（φ，θ，ψ１）及び第２のオイラー角（φ，θ，ψ２）としたとき、第１のオイラー角と第２のオイラー角とが、下記の表４に示す何れかの組み合わせを満たす、請求項１に記載の温度センサ。
【表４】
0005527410.tif 000020
【請求項４】
前記第１の表面波共振子において、弾性表面波としてレイリー波を利用しており、前記第２の弾性表面波共振子において弾性表面波として漏洩弾性表面波を利用しており、前記第１及び第２の弾性表面波共振子における前記水晶基板のオイラー角が、下記の表５に示す何れかの範囲である、請求項１に記載の温度センサ。
【表５】
0005527410.tif 000021
【請求項５】
前記第１の弾性表面波共振子が第１のＩＤＴ電極と、第１のＩＤＴ電極の弾性表面波伝搬方向両側に配置された反射器とを有し、
前記第２の弾性表面波共振子が、ＩＤＴ電極と、ＩＤＴ電極の弾性表面波伝搬方向両側に配置された反射器とを有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の温度センサ。
【請求項６】
前記水晶基板上に１つのＩＤＴ電極と、該ＩＤＴ電極の両側に配置されており、かつそれぞれが複数本の電極指を有する第１及び第２の反射器とが設けられており、前記ＩＤＴ電極及び第１及び第２の反射器により、レイリー波を利用した前記第１の弾性表面波共振子と、漏洩弾性表面波を用いた第２の弾性表面波共振子とが構成されており、
前記ＩＤＴ電極が互いの電極指が間挿されるように配置された第１，第２のくし歯電極を有し、前記第１，第２のくし歯電極において電極指の先端を結ぶ線を第１、第２仮想直線とし、
前記第１、第２仮想直線がレイリー波伝搬方向と平行であり、
第１仮想直線と前記ＩＤＴ電極の第２反射器側最外電極指との交点を通り、かつＬＳＡＷ伝搬方向に平行に延びる直線を第３仮想直線とし、
第２仮想直線と、前記ＩＤＴ電極の第１反射器側最外電極指との交点を通りかつＬＳＡＷ伝搬方向に平行に延びる直線を第４仮想直線としたときに、
第１反射器の電極指の一端が第１仮想直線上に、他端が第４仮想直線上に位置しており、
第２反射器の電極指の一端が第３仮想直線上に、他端が第２仮想直線上に位置しており、
前記第１及び第２の反射器の複数本の前記電極指が、それぞれ、前記レイリー波及び前記漏洩弾性表面波を反射するように構成される、請求項４に記載の温度センサ。
【請求項７】
前記第１，第２の反射器の電極指の延びる方向が、前記ＩＤＴ電極の前記電極指の延びる方向と平行であり、前記ＩＤＴ電極の前記電極指の交叉幅をＷ（単位はｍ）、前記第１及び第２の反射器と、前記ＩＤＴ電極の最外側電極指同士間の間隔をＬ（単位はｍ）、前記第１及び第２の反射器の前記電極指の長さをＨ（単位はｍ）、前記レイリー波と前記漏洩弾性表面波の伝搬方向の差をＤ（度）としたときに、Ｈ＞Ｗ＋Ｌ×ｔａｎＤとされている、請求項６に記載の温度センサ。
【請求項８】
前記温度センサが使用される温度範囲において、前記第１の弾性表面波共振子の共振周波数Ｆ１と、前記第２の弾性表面波共振子の共振周波数Ｆ２とが、式（２）で示すΔＦ以上離れているように構成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の温度センサ。
ΔＦ=１／５×Ｆ１／（Ｆ１ｈ−Ｆ１ｌ）＋１／５×Ｆ２／（Ｆ２ｈ−Ｆ２ｌ） ・・・式（２）
なお、式（２）中Ｆ１ｈはＦ１における振幅強度の１／√２の強度となる周波数の内、高い方の周波数であり、Ｆ１ｌはＦ１における振幅強度の１／√２の強度となる周波数の内、低い方の周波数を示す。また、Ｆ２ｈはＦ２における振幅強度の１／√２の強度となる周波数の内、高い方の周波数であり、Ｆ２ｌはＦ２における振幅強度の１／√２の強度となる周波数の内、低い方の周波数を示す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、水蒸気ガス配管の温度、体温、及び風呂の温度などの−２０℃〜１５０℃の温度範囲において温度を測定するための温度センサに関し、より詳細には、複数の弾性表面波共振子の共振特性の差により温度を測定する温度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、弾性表面波共振子の周波数温度特性を利用して温度を測定する装置が種々提案されている。【０００３】
例えば、下記の特許文献１には、図１６に示す温度検出装置が開示されている。温度検出装置１００１では、水晶基板１００２上に、第１及び第２の弾性表面波共振子１００３，１００４が構成されている。第１及び第２の弾性表面波共振子１００３及び１００４は、ＩＤＴ電極と、ＩＤＴ電極の弾性表面波伝搬方向両側に配置された反射器とを有する。第１の弾性表面波共振子１００３に第１のオペアンプ１００５が接続されている。同様に、第２の弾性表面波共振子１００４に第２のオペアンプ１００７が接続されている。第１，第２の弾性表面波共振子１００３，１００４の出力が、検出回路１０１０に与えられる。【０００４】
図１７は、第１の弾性表面波共振子１００３の周波数温度特性ｆ１と、第２の弾性表面波共振子１００４の周波数温度特性ｆ２とを示す。図１７から明らかなように、共振周波数の周波数温度特性ｆ１，ｆ２は、二次曲線のような形を有する。ある温度域、例えば図１７のＴ１からＴ２の間の温度域では、共振周波数差ｆ２−ｆ１は温度に対して直線的な関係を有する。そこで、特許文献１では、共振周波数差（ｆ２−ｆ１）の差が温度に対して直線的に変化する温度域において、共振周波数差により温度を測定することができるとされている。【０００５】
また、特許文献１では、第１の弾性表面波共振子１００３の表面波伝搬方向と、第２の弾性表面波共振子１００４の表面波伝搬方向とを９０°異ならせた構成も開示されている。【０００６】
特許文献１では、２つの弾性表面波共振子１００３，１００４の共振周波数の差を利用して温度を決定している。従って、絶対的な温度と周波数との基準を用いずともよく、温度を高精度に測定することができると記載されている。【０００７】
別の例として、下記の非特許文献１には、１つの水晶基板上に２つの弾性表面波共振子が構成されている温度検出装置が開示されている。図１８は、非特許文献１に記載の温度検出装置における温度と２つの弾性表面波共振子の共振周波数差との関係を示し、図１９は該温度検出装置における反射特性Ｓ１１の周波数特性を示す。非特許文献１では、ここでは、水晶基板上に伝播方向を変えた２つのＩＤＴが形成されており、上記特許文献１の場合と同様に、２つの共振周波数の差によって温度を計測している。具体的にはＹカット水晶基板、オイラー角で表示すると（０°，９０°，ψ）の水晶基板を用いており、その伝播方向はψ＝３６度と４５度であり、それぞれのＴＣＦは１２ｐｐｍ／℃、−１２ｐｐｍ／℃となっている。【０００８】
また、下記の非特許文献２では、水晶基板上に伝播方向を変えた２つのＩＤＴが形成されており、具体的には３５度回転Ｙカット水晶基板、オイラー角で表示すると（０°，１２５°，ψ）の水晶基板を用いている。弾性表面波の伝播方向はψ＝０度と３５度であり、それぞれのＴＣＦは１５ｐｐｍ／℃、３５ｐｐｍ／℃となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】ＷＯ０１／０４２７５２
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】ＩＥＥＥ ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣＳＳＹＭＰＯＳＩＵＭ １９９６ Ｐ３４３−３４６
【非特許文献２】ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣＳ ＡＮＤ ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ ＣＯＮＴＲＯＬ ＶＯＬ．４５ Ｎｏ．５Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ １９９８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１では、１つの水晶基板１００２上に構成された２つの弾性表面波共振子１００３，１００４の弾性表面波伝搬方向を９０°異ならせることは開示されているものの、具体的な水晶基板の方位角についてはＳＴカットと記載されているだけである。すなわち、特許文献１には、様々な温度範囲で高精度に温度を測定し得る構成は具体的に示されていない。【００１２】
上記のように、特許文献１では、第１の弾性表面波共振子と第２の弾性表面波共振子の弾性表面波伝搬方向を異ならせる構成として、両者の伝搬角を９０°異ならせた構成が示されている。しかしながら、伝搬角を９０°異ならせた場合、大きな水晶基板を用いなければならない。従って、小型化を進めることができない。【００１３】
非特許文献１および非特許文献２では、１つの水晶基板上に構成された２つの弾性表面波共振子の弾性表面波伝搬方向を異ならせ、温度を測定することは開示されている。しかし、用いられているオイラー角では弾性表面波共振子の電気機械結合係数が小さい範囲にある。従って、弾性表面波共振子の出力を十分な大きさにできず、高精度に温度を測定することができない。【００１４】
本発明の目的は、第１及び第２の弾性表面波共振子の特性差を利用して、−２０℃〜１５０℃の温度範囲内の温度を高精度に測定することができ、かつ小型化を図ることができる温度センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の温度センサは、−２０℃〜１５０℃の範囲内の温度を測定するための温度センサであって、水晶基板と、前記水晶基板上に構成された第１の弾性表面波共振子と、前記水晶基板上に構成されている第２の弾性表面波共振子とを備える。本発明では、前記第１及び第２の弾性表面波共振子の−２０℃〜１５０℃における周波数温度係数を下記の式で示されるＴＣＦとしたときに、第１及び第２の弾性表面波共振子のＴＣＦの絶対値が１０ｐｐｍ／℃以上であり、かつ第１の弾性表面波共振子のＴＣＦと、第２の弾性表面波共振子のＴＣＦの極性が異なっており、かつ前記第１の弾性表面波共振子における弾性表面波の伝搬方向と、前記第２の弾性表面波共振子における弾性表面波の伝搬方向との差Ｄ（度）が５０°以下であり、かつ前記第１の弾性表面波共振子の電気機械結合係数をｋ２（１）、前記第２の共振子の電気機械結合係数をｋ２（２）としたときに、ｋ２（１）≧０．０００２かつｋ２（２）≧０．０００２である。【００１６】
ＴＣＦ＝Ｖ−１（３５℃）×［（Ｖ（１５０℃）−Ｖ（−２０℃））／１７０℃］−ＬＥＣ  …式（１）【００１７】
なお、式（１）中、Ｖは音速（ｍ／秒）を示し、Ｖ−１（３５℃）は、３５℃における音速の逆数を意味し、Ｖ（１５０℃）及びＶ（−２０℃）は、それぞれ、１５０℃及び−２０℃における音速（ｍ／秒）を示し、ＬＥＣは水晶基板の線膨張係数（単位は１／℃）を示す。【００１８】
本発明に係る温度センサのある特定の局面では、第１及び第２の弾性表面波共振子において、弾性表面波としてレイリー波を利用しており、前記第１及び第２の弾性表面波共振子における水晶基板のオイラー角を、それぞれ、第１のオイラー角（φ，θ，ψ１）及び第２のオイラー角（φ，θ，ψ２）としたとき、第１のオイラー角と第２のオイラー角とが、下記の表１〜３に示す何れかの組み合わせを満たしている。【００１９】
【表１】
0005527410.tif 000002
【００２０】
【表２】
0005527410.tif 000003
【００２１】
【表３】
0005527410.tif 000004
【００２２】
本発明に係る温度センサの他の特定の局面では、第１及び第２の弾性表面波共振子において、弾性表面波として漏洩弾性表面波を利用しており、前記第１及び第２の弾性表面波共振子における水晶基板のオイラー角を、それぞれ、第１のオイラー角（φ，θ，ψ１）及び第２のオイラー角（φ，θ，ψ２）としたとき、第１のオイラー角と第２のオイラー角とが、下記の表４に示す何れかの組み合わせを満たしている。【００２３】
【表４】
0005527410.tif 000005
【００２４】
本発明に係る温度センサのさらに他の特定の局面では、前記第１の表面波共振子において、弾性表面波としてレイリー波を利用しており、前記第２の弾性表面波共振子において弾性表面波として漏洩弾性表面波を利用しており、前記第１及び第２の弾性表面波共振子における前記水晶基板のオイラー角が、下記の表５に示す何れかの範囲である。【００２５】
【表５】
0005527410.tif 000006
【００２６】
本発明に係る温度センサの他の局面では、前記第１の弾性表面波共振子が第１のＩＤＴ電極と、第１のＩＤＴ電極の弾性表面波伝搬方向両側に配置された反射器とを有し、前記第２の弾性表面波共振子が、ＩＤＴ電極と、ＩＤＴ電極の弾性表面波伝搬方向両側に配置された反射器とを有する。【００２７】
上記レイリー波と漏洩弾性表面波を利用した本発明の温度センサの他の特定の局面では、前記水晶基板上に１つのＩＤＴ電極と、該ＩＤＴ電極の両側に配置されており、かつそれぞれが複数本の電極指を有する第１及び第２の反射器とが設けられており、前記ＩＤＴ電極及び第１及び第２の反射器により、レイリー波を利用した前記第１の弾性表面波共振子と、漏洩弾性表面波を用いた第２の弾性表面波共振子とが構成されている。前記ＩＤＴ電極が互いの電極指が間挿されるように配置された第１，第２のくし歯電極を有している。温度センサは前記第１，第２のくし歯電極において電極指の先端を結ぶ線を第１、第２仮想直線とし、前記第１、第２仮想直線がレイリー波伝搬方向と平行である。温度センサは、第１仮想直線と前記ＩＤＴ電極の第２反射器側最外電極指との交点を通り、かつＬＳＡＷ伝搬方向に平行に延びる直線を第３仮想直線とし、第２仮想直線と、前記ＩＤＴ電極の第１反射器側最外電極指との交点を通りかつＬＳＡＷ伝搬方向に平行に延びる直線を第４仮想直線としたときに、第１反射器の電極指の一端が第１仮想直線上に、他端が第４仮想直線上に位置しており、第２反射器の電極指の一端が第３仮想直線上に、他端が第２仮想直線上に位置している。第１及び第２の反射器の複数本の前記電極指が、それぞれ、レイリー波及び漏洩弾性表面波を反射し得る。【００２８】
従って、１つのＩＤＴ電極及び上記第１及び第２の反射器により、第１及び第２の弾性表面波共振子を構成することができる。よって、温度センサのさらなる小型化を図ることができる。【００２９】
この場合、より具体的には、前記第１，第２の反射器の電極指の延びる方向が、前記ＩＤＴ電極の前記電極指の延びる方向と平行であり、前記ＩＤＴ電極の前記電極指の交叉幅をＷ（単位はｍ）、前記第１及び第２の反射器と、前記ＩＤＴ電極の最外側電極指同士間の間隔をＬ（単位はｍ）、前記第１及び第２の反射器の前記電極指の長さをＨ（単位はｍ）、前記レイリー波と前記漏洩弾性表面波の伝搬方向の差をＤ（度）としたときに、Ｈ＞Ｗ＋Ｌ×ｔａｎＤとされていることが好ましい。【００３０】
本発明に係る温度センサのさらに他の特定の局面では、前記温度センサが使用される温度範囲において、前記第１の弾性表面波共振子の共振周波数Ｆ１と、前記第２の弾性表面波共振子の共振周波数Ｆ２とが、式（２）で示すΔＦ以上離れているように構成されていることが好ましい。【００３１】
ΔＦ=１／５×Ｆ１／（Ｆ１ｈ−Ｆ１ｌ）＋１／５×Ｆ２／（Ｆ２ｈ−Ｆ２ｌ） ・・・式（２）【００３２】
なお、式（２）中Ｆ１ｈはＦ１における振幅強度の１／√２の強度となる周波数の内、高い方の周波数であり、Ｆ１ｌはＦ１における振幅強度の１／√２の強度となる周波数の内、低い方の周波数を示す。また、Ｆ２ｈはＦ２における振幅強度の１／√２の強度となる周波数の内、高い方の周波数であり、Ｆ２ｌはＦ２における振幅強度の１／√２の強度となる周波数の内、低い方の周波数を示す。
【発明の効果】
【００３３】
本発明に係る温度センサでは、第１及び第２の弾性表面波共振子のＴＣＦの絶対値が１０ｐｐｍ／℃以上であり、第１の弾性表面波共振子のＴＣＦの極性と、第２の弾性表面波共振子のＴＣＦの極性とが異なっているので、第１の弾性表面波共振子のＴＣＦと、第２の弾性表面波共振子のＴＣＦとの差ΔＴＣＦが２０ｐｐｍ／℃以上と大きい。すなわち、共振周波数差の温度による変化が大きいため、−２０℃〜１５０℃の温度範囲で温度を高精度に測定することができる。【００３４】
なお、第１の弾性表面波共振子のＴＣＦと、第２の弾性表面波共振子のＴＣＦの差ΔＴＣＦが大きい場合、温度を高精度に測定することができる。しかしながら、一方のＴＣＦの絶対値が１０ｐｐｍ／℃未満、例えば０ｐｐｍ／℃に近い場合には、温度による周波数変化量が周波数読取精度以下に小さくなる。従って、温度測定ができない。【００３５】
本発明によれば、上記ΔＴＣＦが２０ｐｐｍ／℃以上と大きいだけでなく、第１，第２の弾性表面波共振子のＴＣＦの絶対値が１０ｐｐｍ／℃以上であり、かつ両者の極性が異なっている。従って、上記のように−２０℃〜１５０℃の温度で温度を高精度に測定することが可能となる。【００３６】
さらに、第１，第２の弾性表面波共振子における弾性表面波の伝搬方向との差Ｄ（度）が５０°以下であるので、温度センサを小型化することができる。【００３７】
しかも、表１〜３、表４、表５に示すオイラー角の水晶基板を用いた弾性表面波共振子の周波数温度係数ＴＣＦは、−２０℃〜１５０℃の温度範囲で、温度に対して直線的な関係を有する。従って、それによっても、−２０℃〜１５０℃の温度範囲で温度を高精度に測定することができる。【００３８】
よって、本発明の温度センサは、水蒸気ガス配管の温度、体温、及び風呂の温度などの−２０℃〜１５０℃の温度範囲に属する温度を測定するのに好適に用いられる。【００３９】
また、本発明に係る温度センサでは、第１の弾性表面波共振子の共振周波数の温度特性及び第２の弾性表面波共振子の共振周波数の差を利用して温度を測定するものであるため、製造ばらつきによる誤差が生じ難い。また、被測定物の絶対温度を確実に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る温度センサを説明するための模式的平面図である。
【図２】図２は、第１の実施形態の温度センサにおける第１の弾性表面波共振子の共振周波数温度特性と、第２の弾性表面波共振子の共振周波数温度特性とを示す図である。
【図３】図３は、第１の実施形態の温度センサにおける、第１，第２の弾性表面波共振子の共振周波数差Δｆと、温度との関係を示す図である。
【図４】図４は、オイラー角（０°，４５°，ψ）の水晶基板を用いた場合のレイリー波を利用した弾性表面波共振子におけるＴＣＦ及び電気機械結合係数ｋ２と、オイラー角のψとの関係を示す図である。
【図５】図５は、オイラー角（０°，４５°，ψ）の水晶基板を用いた場合のレイリー波を利用した弾性表面波共振子における伝搬方向［ψ＋ＰＦＡ］と、ψとの関係を示す図である。
【図６】図６は、オイラー角（０°，１０°，ψ）の水晶基板を用いた場合の漏洩弾性表面波を利用した弾性表面波共振子におけるＴＣＦ及び電気機械結合係数ｋ２と、オイラー角のψとの関係を示す図である。
【図７】図７は、オイラー角（０°，１０°，ψ）の水晶基板を用いた場合の漏洩弾性表面波を利用した弾性表面波共振子における伝搬方向［ψ＋ＰＦＡ］と、ψとの関係を示す図である。
【図８】図８は、本発明の第１の実施形態の他の変形例に係る温度センサの模式的平面図である。
【図９】図９（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る温度センサの模式的平面図であり、（ｂ）は、その好ましい構造を説明するための模式的平面図である。
【図１０】図１０は、オイラー角（０°，３５°，ψ）の水晶基板を用いた場合のレイリー波を利用した弾性表面波共振子におけるＴＣＦ及び電気機械結合係数ｋ２と、オイラー角のψとの関係を示す図である。
【図１１】図１１は、オイラー角（０°，３５°，ψ）の水晶基板を用いた場合の漏洩弾性表面波を利用した弾性表面波共振子における伝搬方向［ψ＋ＰＦＡ］と、ψとの関係を示す図である。
【図１２】図１２は、オイラー角（０°，３５°，ψ）の水晶基板を用いた場合の弾性表面波共振子におけるレイリー波及び漏洩弾性表面波の伝搬方向［ψ＋ＰＦＡ］とψとの関係を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施形態の温度センサにおける第１の弾性表面波共振子の反射特性Ｓ１１と周波数との関係を示し、第１の弾性表面波共振子の周波数Ｆ１と、第２の弾性表面波共振子の周波数Ｆ２とが極小値として表れている例を示す図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施形態の温度センサにおける第１，第２の弾性表面波共振子の反射特性Ｓ１１と周波数との関係を示す図であり、第１，第２の周波数Ｆ１，Ｆ２が近接しており、第２の周波数Ｆ２を極小値として検出することができない例を示す図である。
【図１５】図１５は、第１の弾性表面波共振子及び第２の弾性表面波共振子Ｓ１１の周波数特性において、第１の周波数Ｆ１及び第２の周波数Ｆ２を極小値として検出する方法を説明するための図である。
【図１６】図１６は、従来の温度検出装置の一例を示す概略構成図である。
【図１７】図１７は、従来の温度検出装置における温度測定原理を説明するための図である。
【図１８】図１８は、従来の温度検出装置における温度と、２つの弾性表面波共振子の共振周波数差の関係を示す図である。
【図１９】図１９は、従来の温度検出装置における、反射特性Ｓ１１の周波数特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００４２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る温度センサの模式的平面図である。
【００４３】
温度センサ１は、水晶基板２を有する。水晶基板２上に、第１の弾性表面波共振子３及び第２の弾性表面波共振子４が構成されている。本実施形態では、第１の弾性表面波共振子３及び第２の弾性表面波共振子４においてレイリー波が励振され、該レイリー波による共振特性が利用される。
【００４４】
第１の弾性表面波共振子３は、第１のＩＤＴ電極５と、第１のＩＤＴ電極５の弾性表面波伝搬方向両側に配置された反射器６，７とを有する。同様に、第２の弾性表面波共振子４は、ＩＤＴ電極８と、ＩＤＴ電極８の弾性表面波伝搬方向両側に配置された反射器９，１０とを有する。ＩＤＴ電極５，８は、それぞれ、一対のバスバー５ｂ，５ｃ，８ｂ，８ｃを有する。同様に、反射器６，７，９，１０もまた、一対のバスバー６ｂ，６ｃ，７ｂ，７ｃ，９ｂ，９ｃ，１０ｂ，１０ｃを有する。第１，第２の弾性表面波共振子３，４は、上記のように、１ポート型弾性表面波共振子である。
【００４５】
第１のＩＤＴ電極５、反射器６，７、第２のＩＤＴ電極８及び反射器９，１０は、適宜の金属もしくは合金からなる。本実施形態では、上記金属もしくは合金として、Ａｌが用いられている。
【００４６】
第１の弾性表面波共振子３の弾性表面波伝搬方向Ａ１と、第２の弾性表面波共振子４の弾性表面波伝搬方向Ａ２とは図示のように異なっている。本実施形態では、第１の弾性表面波共振子３の第１のオイラー角（φ，θ，ψ１）は（０°，４５°，５°）である。なお、上記オイラー角のψは、水晶基板のＸ軸（図１参照）に対する伝搬方位を示す。
【００４７】
第１の弾性表面波共振子３では、弾性表面波伝搬方向Ａ１が、オイラー角のψ１＋ＰＦＡの方向となる。従って、第１の弾性表面波共振子３の弾性表面波伝搬方向は、第１のオイラー角が（０°，４５°，５°）であるため、５°＋１３．０°＝１８．０°の方向とされている。
【００４８】
すなわち、第１の弾性表面波共振子３では、弾性表面波伝搬方向Ａ１が、第１のオイラー角のψ１に対して１３．０°の角度を成すように、ＩＤＴ電極５及び反射器６，７が配置されている。図示のように、このような弾性表面波伝搬方向Ａ１を実現するために、第１のＩＤＴ電極５においては、複数本の電極指が間挿し合っている部分が平行四辺形の形状とされており、反射器６，７も略平行四辺形の形状とされている。そして、上記弾性表面波伝搬方向Ａ１に沿って伝搬する弾性表面波を反射させるように反射器６，７が配置されている。
【００４９】
他方、第２の弾性表面波共振子４の第２のオイラー角（φ，θ，ψ２）は（０°，４５°，３５°）である。これに対して、弾性表面波伝搬方向Ａ２は、３５°＋（−３．５°）＝３１．５°とされている。すなわち、第２の弾性表面波共振子４では、弾性表面波伝搬方向Ａ２が、第２のオイラー角のψ２に対して−３．５°の角度を成すように、ＩＤＴ電極８及び反射器９，１０が配置されている。図示のように、このような弾性表面波伝搬方向Ａ２を実現するために、第２のＩＤＴ電極８においては、複数本の電極指が間挿し合っている部分が平行四辺形の形状とされており、反射器９，１０も略平行四辺形の形状とされている。そして、上記弾性表面波伝搬方向Ａ２に沿って伝搬する弾性表面波を反射させるように反射器９，１０が配置されている。
【００５０】
本実施形態の温度センサ１では、第１の弾性表面波共振子３の−２０℃〜１５０℃における周波数温度係数ＴＣＦの絶対値が１０ｐｐｍ／℃以上であり、かつ第１の弾性表面波共振子のＴＣＦと、第２の弾性表面波共振子４のＴＣＦの極性が異なっている。従って、後述する実験例から明らかなように、−２０℃〜１５０℃の範囲の温度を高精度に測定することができる。また、弾性表面波共振子３，４の共振周波数差を利用しているため、製造ばらつきによる影響を受け難い。加えて、弾性表面波共振子３，４が上記のように配置されているため、小型化を図ることができる。これを、以下においてより具体的に説明する。
【００５１】
なお、上記ＴＣＦは、下記の式（１）で表される。
【００５２】
ＴＣＦ＝Ｖ−１（３５℃）×［（Ｖ（１５０℃）−Ｖ（−２０℃））／１７０℃］−ＬＥＣ  …式（１）
【００５３】
なお、式（１）中、Ｖは音速（ｍ／秒）を示し、Ｖ−１（３５℃）は、３５℃における音速の逆数を意味し、Ｖ（１５０℃）及びＶ（−２０℃）は、それぞれ、１５０℃及び−２０℃における音速（ｍ／秒）を示し、ＬＥＣは水晶基板の線膨張係数（単位は１／℃）を示す。
【００５４】
まず、図２及び図３を参照して、温度センサ１における温度測定原理を説明する。
【００５５】
図２は、第１及び第２の弾性表面波共振子３，４の共振周波数の温度特性を示す図である。図２から明らかなように、第１の弾性表面波共振子３及び第２の弾性表面波共振子４の共振周波数は、−２０℃〜１５０℃の温度範囲で、直線性を有する。そして、第１の弾性表面波共振子３では、共振周波数は温度が上がるにつれて高くなっている。すなわち、上記温度範囲でＴＣＦが正の値である。これに対して、第２の弾性表面波共振子４では、図２に示す温度範囲において、ＴＣＦが負の値となっている。従って、上述した−２０℃〜１５０℃の温度範囲において、第１，第２の弾性表面波共振子３，４のＴＣＦの極性が異なっている。
【００５６】
図３は、（第１の弾性表面波共振子３の共振周波数−第２の弾性表面波共振子４の共振周波数）＝Δｆと、温度との関係を示す図である。
【００５７】
図２に示したように、第１の弾性表面波共振子３及び第２の弾性表面波共振子４の共振周波数の温度特性が上記温度範囲において直線的に変化するため、図３に示すように、Δｆもまた、温度が変化した場合、直線的に変化する。よって、図３から明らかなように、第１の弾性表面波共振子３と第２の弾性表面波共振子４との共振周波数差Δｆを求めれば、温度を検出することがきできる。
【００５８】
本実施形態の温度センサ１では、上記のように、１つの同じ水晶基板２上に構成された第１の弾性表面波共振子３と、第２の弾性表面波共振子４の共振周波数差を利用して、温度を検出する。１つの弾性表面波共振子の共振周波数の温度特性を利用した場合には、製造ばらつきにより基準となる温度が変動するため、正確に温度を検出することができない。これに対して、本実施形態の温度センサ１では、第１及び第２の弾性表面波共振子３，４の共振周波数差に基づいて温度を検出するため、製造ばらつきによる誤差が生じ難い。従って、温度を正確に検出することができる。
【００５９】
また、第１の弾性表面波共振子３の弾性表面波伝搬方向Ａ１と、第２の弾性表面波伝搬方向Ａ２とは、３５．０°−３．５°−（５．０°＋１３．０°）＝１３．５°の角度を成している。従って、第１の弾性表面波共振子３と第２の弾性表面波共振子４とを近接配置することができる。
【００６０】
特許文献１に記載の弾性表面波伝搬方向を９０°異ならせた２つの弾性表面波共振子を構成した場合には、２つの弾性表面波共振子の配置スペースが大きくなるという問題があった。
【００６１】
これに対して、本実施形態では、第１の弾性表面波共振子３及び第２の弾性表面波共振子４の設置スペースを小さくすることができる。従って、温度センサ１では、小型化を進めることができる。
【００６２】
さらに、上記第１の弾性表面波共振子３の第１のオイラー角が（０°，４５°，５°）であり、第２の弾性表面波共振子４における第２のオイラー角が（０°，４５°，３５°）であるため、以下に示すように、第１の弾性表面波共振子３のＴＣＦと、第２の弾性表面波共振子４のＴＣＦの絶対値を１０ｐｐｍ／℃以上とし、すなわち、両者のＴＣＦの差を２０ｐｐｍ／℃以上とすることができる。また第１の弾性表面波共振子３の電気機械結合係数をｋ２（１）と、第２の弾性表面波共振子４の電気機械結合係数をｋ２（２）の絶対値はそれぞれｋ２（１）＝０．００１０、ｋ２（２）＝０．００１２５とｋ２（１）≧０．０００２かつｋ２（２）≧０．０００２であり、弾性表面波共振子の出力を十分な大きさにできる。よって、感度を高めることができ、温度を高精度に測定することができる。これを、様々なオイラー角の弾性表面波共振子についてのＴＣＦ（ｐｐｍ／℃）、電気機械結合係数ｋ２及びパワーフロー角ＰＦＡ（度）を示して説明する。
【００６３】
図４はθ＝４５°のときのＴＣＦ（ｐｐｍ／℃）と電気機械結合係数ｋ２のψに対する変化を示している。また、図５はθ＝４５°のときの伝播方向＝ψ＋ＰＦＡ（度）のψに対する変化を示している。例えば（０°，４５°，３５°）の場合、ψ＝３５°とＴＣＦを示す曲線との交点より、ＴＣＦ＝−２２ｐｐｍ／℃であることがわかり、ψ＝３５°とｋ２のグラフの交点より、ｋ２＝０．００１２５であることがわかる。このようにして図４より、ＴＣＦの絶対値が１０ｐｐｍ／℃以上で、それぞれ極性が異なっており、かつ電気機械結合係数をｋ２が０．０００２以上であるψの組み合わせをあげると、式（３）、式（４）の組み合わせであらわすことができる。
【００６４】
第１のψ … ０°≦ψ≦２１° …式（３）
第２のψ … ２８°≦ψ≦９０° …式（４）
【００６５】
ただしこの組み合わせには、第１の弾性表面波共振子における弾性表面波の伝搬方向と、第２の弾性表面波共振子における弾性表面波の伝搬方向との差Ｄ（度）が５０°以上となる組み合わせも含まれる。そこで図５より、前記第１の弾性表面波共振子における弾性表面波の伝搬方向と、前記第２の弾性表面波共振子における弾性表面波の伝搬方向との差Ｄ（度）が５０°以下となる組み合わせを明らかにする。図５の横軸はψ（度）、縦軸は伝播方向＝ψ＋ＰＦＡ（度）をあらわしている。例えば、式（３）であらわされる第１のψの範囲より（０°，４５°，５°）のときは表面波伝搬方向は１８．０°、式（４）であらわされる第２のψの範囲より（０°，４５°，３５°）のときは表面波伝搬方向は３１．５°となることを示している。この場合、伝播方向の差Ｄ（度）は１３．５°となり、従って、５０°以下を満足する組み合わせである。しかしながら、例えば、式（３）であらわされる第１のψの範囲より（０°，４５°，５°）のときは表面波伝搬方向は１８．０°、式（４）であらわされる第２のψの範囲より（０°，４５°，８５°）のときは表面波伝搬方向は８０．１°となることを示している。この場合、伝播方向の差Ｄ（度）は６２．１°となり、従って、５０°以下を満足しない組み合わせである。
【００６６】
このようにして、様々なオイラー角の弾性表面波共振子についてのレイリー波のＴＣＦ（ｐｐｍ／℃）、電気機械結合係数ｋ２及びパワーフロー角ＰＦＡ（度）を調査した。その結果、１）ＴＣＦの絶対値が１０ｐｐｍ／℃以上であり、２）両者のＴＣＦの極性が異なっており、３）電気機械結合係数をｋ２が０．０００２以上であり、さらに４）第１の弾性表面波共振子における弾性表面波の伝搬方向と、第２の弾性表面波共振子における弾性表面波の伝搬方向との差Ｄ（度）が５０°以下となる組み合わせを選んだ。その結果を表６〜表８に示す。
【００６７】
【表６】
0005527410.tif 000007
【００６８】
【表７】
0005527410.tif 000008
【００６９】
【表８】
0005527410.tif 000009
【００７０】
この種の弾性表面波共振子の共振周波数を測定する回路の測定の精度は１ｐｐｍ程度である。温度測定に必要な精度は用途により様々であるが、例えば体温を測定する場合には０．１℃以下でなくてはならない。これより０．１℃を精度よく測定するためには１ｐｐｍ／０．１℃＝１０ｐｐｍ／℃以上のＴＣＦが必要であることがわかる。
【００７１】
なお、第１の実施形態において、図６はθ＝１０°のときのＴＣＦ（ｐｐｍ／℃）と電気機械結合係数ｋ２のψに対する変化を示している。また、図７はθ＝１０°のときの伝播方向＝ψ＋ＰＦＡ（度）のψに対する変化を示している。図６より、ＴＣＦの絶対値が１０ｐｐｍ／℃以上であり、両者のＴＣＦの極性が異なっており、かつ電気機械結合係数ｋ２が０．０００２以上である、第１，第２のψの組み合わせをあげると、式（５）、式（６）の組み合わせで表わすことができる。
【００７２】
第１のψ … ２９°≦ψ≦６５° …式（５）
第２のψ … ７８°≦ψ≦８４° …式（６）
【００７３】
ただし、この組み合わせには、第１の弾性表面波共振子における弾性表面波の伝搬方向と、第２の弾性表面波共振子における弾性表面波の伝搬方向との差Ｄ（度）が５０°以上となる組み合わせも含まれる。そこで図７より、前記第１の弾性表面波共振子における弾性表面波の伝搬方向と、前記第２の弾性表面波共振子における弾性表面波の伝搬方向との差Ｄ（度）が５０°以下となる組み合わせを明らかにする。
【００７４】
図７の横軸はψ（度）、縦軸は伝播方向＝ψ＋ＰＦＡ（度）をあらわしている。例えば、式（５）であらわされる第１のψの範囲より（０°，１０°，３５°）のときは表面波伝搬方向は５９．２°、式（６）であらわされる第２のψの範囲より（０°，１０°，８０°）のときは表面波伝搬方向は６４．５°となることを示している。この場合、伝播方向の差Ｄ（度）は５．３°となり、従って、５０°以下を満足する組み合わせである。このようにして式（５）と式（６）の組合せのすべてにおいて伝播方向の差Ｄ（度）を確認すると、この場合には式（５）と式（６）であらわされる範囲すべてについて、５０度以下となることがわかる。
【００７５】
このようにして、様々なオイラー角の弾性表面波共振子についての漏洩弾性表面波のＴＣＦ（ｐｐｍ／℃）、電気機械結合係数ｋ２及びパワーフロー角ＰＦＡ（度）を調査した。その結果、１）ＴＣＦの絶対値が１０ｐｐｍ／℃以上であり、２）ＴＣＦの極性が異なっており、３）電気機械結合係数をｋ２が０．０００２以上であり、さらに４）第１の弾性表面波共振子における弾性表面波の伝搬方向と、第２の弾性表面波共振子における弾性表面波の伝搬方向との差Ｄ（度）が５０°以下となる組み合わせを選んだ。結果を表９に示す。
【００７６】
【表９】
0005527410.tif 000010
【００７７】
（第１の実施形態の変形例）
図８は、第１の実施形態の温度センサの他の変形例を示す模式的平面図である。本変形例の温度センサ３１では、図１に示した第１，第２の弾性表面波共振子３，４が接続電極指部３２により電気的に接続されて一体化されている。すなわち、図１に示したＩＤＴ電極８の第２のバスバー８ｃ、反射器９，１０の第２のバスバー９ｃ，１０ｃと、第２の弾性表面波共振子４のＩＤＴ電極５の第１のバスバー５ｂ、反射器６，７の第１のバスバー６ｂ，７ｂが省略されている。その代わり、例えば、ＩＤＴ電極８の第２のバスバー８ｃに接続されている電極指と、ＩＤＴ電極５の第１のバスバー５ｂに接続されている電極指とが接続電極指部３２により電気的に接続されている。反射器９，１０及び反射器６，７においても、同様に、接続電極指部３２により、省略されたバスバーに接続されている電極指同士が電気的に接続されている。
【００７８】
本変形例のように、本発明における第１，第２の弾性表面波共振子は、複数の接続電極指部３２を用いて一体化されていてもよい。
【００７９】
上記第１の実施形態では、第１の弾性表面波共振子３及び第２の弾性表面波共振子４において励振されるレイリー波を利用した。しかしながら、本発明においては、第１，第２の弾性表面波共振子３，４において励振される漏洩弾性表面波を用いてもよい。
【００８０】
（第２の実施形態）
図９（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る温度センサを示す模式的平面図である。温度センサ４１は、水晶基板４２を有する。水晶基板４２のオイラー角は（０°，３５°，ψ）である。水晶基板４２上に、弾性表面波共振子４３が構成されている。弾性表面波共振子４３は、１つのＩＤＴ電極４４と、ＩＤＴ電極４４の両側に配置された反射器４５，４６とを有する。すなわち、１つのＩＤＴ電極４４と、ＩＤＴ電極４４の両側に配置された反射器４５，４６とからなる１つの１ポート型弾性表面波共振子が形成されている。
【００８１】
本実施形態では、１つの弾性表面波共振子で、本発明の第１，第２の弾性表面波共振子が構成されている。
【００８２】
本実施形態では、ＩＤＴ電極４４により励振される弾性表面波のうち、レイリー波と、漏洩弾性表面波とが用いられる。すなわち、１つのＩＤＴ電極４４で励振される２つの弾性表面波を利用している。
【００８３】
ここでは、弾性表面波共振子４３のオイラー角は（０°，３５°，３０°）である。レイリー波のパワーフロー角ＰＦＡは−６．８°である。従って、レイリー波の伝搬方向は、３０°＋（−６．８°）＝２３．３°となる。
【００８４】
他方、漏洩弾性表面波のパワーフロー角ＰＦＡは１２．２°である。従って、漏洩弾性表面波の伝搬方向は３０°＋１２．２°＝４２．２°である。
【００８５】
上記のように、１つのＩＤＴ電極４４を有する弾性表面波共振子４３において、上記レイリー波による共振特性と、漏洩弾性表面波による共振特性を利用することができる。レイリー波の伝搬方向と漏洩弾性表面波の伝搬方向が上記のように異なっている。従って、ＩＤＴ電極４４では、異なる電位に接続されている電極指が交差している領域が平行四辺形の形状を有している。よって、バスバー４４ａ，４４ｂもまた、オイラー角のψ＝３０°方向から傾斜している。
【００８６】
より具体的には、反射器４５側から反射器４６側に向かうにつれて、バスバー４４ａ，４４ｂがＸ軸方向側に移動している。それによって、上記レイリー波及び上記漏洩弾性表面波を確実に励振することが可能とされている。
【００８７】
また、反射器４５，４６は、伝搬方向が異なる上記レイリー波及び上記漏洩弾性表面波を反射し得るように構成されている。反射器４５を例にとると、ＩＤＴ電極４４側に位置している電極指の寸法に比べ、ＩＤＴ電極４４から遠い側の電極指の長さが長くされている。それによって、伝搬方向が異なるレイリー波及び漏洩弾性表面波を確実に反射することを可能としている。よって、反射器４５は、複数本の電極指及びバスバー４５ａ，４５ｂを含む形状の外形は、ＩＤＴ電極４４側を上底、反対側を下底とする台形形状とされている。反射器４６についても、反射器４５と同様に構成されている。
【００８８】
温度センサ４１のように、１つのＩＤＴ電極４４で、伝搬方向が異なる２つの弾性表面波を励振してもよく、この場合、温度センサ４１の小型化をさらに進めることができる。
【００８９】
本実施形態では、レイリー波を利用した場合の第１のオイラー角（０°，３５°，３０°）におけるＴＣＦは、後述の図１０に示すように−１６．８ｐｐｍ／℃であり、絶対値は１０ｐｐｍ／℃以上である。他方、第２のオイラー角も（０°，３５°，３０°）であるが、漏洩弾性表面波を利用しているので、そのＴＣＦは、後述の図１１に示すように３７．８ｐｐｍ／℃であり、その絶対値は１０ｐｐｍ／℃よりも大きい。このようにレイリー波による第１のオイラー角（０°，３５°，３０°）のＴＣＦと、漏洩弾性表面波を利用した第２のオイラー角（０°，３５°，３０°）のＴＣＦとは、上記の通り極性が異なっている。よって、両者のＴＣＦの差は５４．６ｐｐｍ／℃となり、本実施形態においても、−２０℃〜１５０℃の温度を高精度に測定することができる。また、図１０および図１１から明らかなように、レイリー波の電気機械結合係数ｋ２は０．００１６０であり、漏洩弾性表面波の電気機械結合係数ｋ２は０．００１６１である。従って、温度センサ４１より充分大きな出力を取り出すことができる。
【００９０】
第２の実施形態の温度センサ４１では、上記のように、レイリー波と漏洩弾性表面波とを１つのＩＤＴ電極４４により励振している。この場合においても、１つのＩＤＴ電極４４で励振されるレイリー波及び漏洩弾性表面波のＴＣＦの絶対値が１０ｐｐｍ／℃以上となり、両者の極性が異なるように、オイラー角を選択すればよい。すなわち、上記第２の実施形態の場合のオイラー角（０°，３５°，３０°）に限定されるものではない。このようなレイリー波と漏洩弾性表面波のオイラー角と、ＴＣＦ、電気機械結合係数ｋ２及びＰＦＡを下記の図１０〜図１２を用いて説明する。
【００９１】
図１０は第１の弾性表面波共振子としてオイラー角（０°，３５°，３０°）のレイリー波のＴＣＦ（ｐｐｍ／℃）と電気機械結合係数ｋ２のψに対する変化を示す。また図１１には第２の弾性表面波共振子としてオイラー角（０°，３５°，３０°）の漏洩弾性表面波のＴＣＦ（ｐｐｍ／℃）と電気機械結合係数ｋ２のψに対する変化を示す。図１０および図１１において、レイリー波および漏洩弾性表面波のＴＣＦの絶対値がともに１０ｐｐｍ／℃以上で、それぞれ極性が異なっており、かつ電気機械結合係数をｋ２がともに０．０００２以上であるψは、式（７）、式（８）、式（９）で表すことができる。
【００９２】
８°≦ψ≦１５° …式（７）
２５°≦ψ≦５３° …式（８）
７５°≦ψ≦８３° …式（９）
【００９３】
ただし、この範囲では、第１の弾性表面波共振子における弾性表面波の伝搬方向と、第２の弾性表面波共振子における弾性表面波の伝搬方向との差Ｄ（度）が５０°以上となる場合も含まれる。そこで図１２より、前記第１の弾性表面波共振子における弾性表面波の伝搬方向と、前記第２の弾性表面波共振子における弾性表面波の伝搬方向との差Ｄ（度）が５０°以下となる場合を明らかにする。
【００９４】
図１２の横軸はψ（度）、縦軸は伝播方向＝ψ＋ＰＦＡ（度）をあらわしている。例えば、式（７）であらわされる第１のψの範囲より（０°，３５°，１０°）のときは前記第１の弾性表面波共振子における弾性表面波の伝搬方向は４．１°、前記第２の弾性表面波共振子における弾性表面波の伝搬方向は２９．４°となることを示している。この場合、伝播方向の差Ｄ（度）は２５．３°となり、５０°以下を満足する。このようにして式（７）、式（８）、式（９）のすべてにおいて伝播方向の差Ｄ（度）を確認すると、この場合には式（７）、式（８）、式（９）であらわされる範囲すべてについて、５０度以下となることがわかる。
【００９５】
このようにして、様々なオイラー角の弾性表面波共振子についてのレイリー波および漏洩弾性表面波のＴＣＦ（ｐｐｍ／℃）、電気機械結合係数ｋ２及びパワーフロー角ＰＦＡ（度）を調査した。その結果、１）ＴＣＦの絶対値が１０ｐｐｍ／℃以上であり、２）ＴＣＦの極性が異なっており、３）電気機械結合係数をｋ２が０．０００２以上であり、さらに４）第１の弾性表面波共振子における弾性表面波の伝搬方向と、第２の弾性表面波共振子における弾性表面波の伝搬方向との差Ｄ（度）が５０°以下となるψを選んだ。その結果を表１０に示す。
【００９６】
【表１０】
0005527410.tif 000011
【００９７】
第２の実施形態では、上記のように、レイリー波及び漏洩弾性表面波を反射し得るように第１及び第２の反射器４５，４６が設けられている。レイリー波及び漏洩弾性表面波を効率よく反射させるには、それぞれの伝搬方向において漏洩が生じ難いように反射器４５，４６を設けることが望ましい。
【００９８】
従って、上記反射器４５，４６は以下のように設けられることが望ましい。図９（ｂ）において、ＩＤＴ電極４４のバスバー４４ｂに一端が接続されている複数本の電極指を第１の電極指とする。この複数本の第１の電極指の先端を結ぶ直線を第１仮想直線Ｗ１とする。バスバー４４ａに接続されている複数本の電極指を第２の電極指とする。この複数本の第２の電極指の先端を結ぶ直線を第２仮想直線Ｗ２とする。
【００９９】
レイリー波の伝搬方向は第１，第２仮想直線Ｗ１，Ｗ２の延びる方向である。すなわち、レイリー波は、第１仮想直線Ｗ１と、第２仮想直線Ｗ２とで囲まれた領域を伝搬する。従って、第１，第２の反射器４５，４６の複数本の電極指が位置している部分内に、第１，第２仮想直線Ｗ１，Ｗ２で囲まれた領域が存在するように、第１，第２の反射器４５，４６が設けられることが望ましい。
【０１００】
また、第１仮想直線Ｗ１とＩＤＴ電極４４の第２の反射器４６側の最外側電極指との交点を通り、かつ漏洩弾性表面波伝搬方向と平行に延びる直線を第３仮想直線Ｗ３とする。第２仮想直線Ｗ２と、ＩＤＴ電極４４の第１の反射器４５側最外側電極指との交点を通り、かつ漏洩弾性表面波伝搬方向と平行に延びる直線を第４仮想直線Ｗ４とする。
【０１０１】
この場合、漏洩弾性表面波を確実に反射させるには、第３仮想直線Ｗ３と第４仮想直線Ｗ４とで囲まれた漏洩弾性表面波伝搬領域が、第１，第２の反射器４５，４６の電極指交差部分に位置していることが望ましい。従って、このように第１，第２の反射器４５，４６が設けられていることが望ましい。
【０１０２】
図９（ｂ）に示したように、この好ましい構造によれば、レイリー波と漏洩弾性表面波の双方を効率よく反射させることができる。従って、共振子のＱをより一層高めることができる。
【０１０３】
第２の実施形態では、上記のように、レイリー波及び漏洩弾性表面波を反射し得るように第１及び第２の反射器が設けられている。この構造を実現するには、好ましくは、反射器における電極指の延びる方向が、ＩＤＴ電極の電極指の延びる方向と平行であり、下記の式Ｈ＞Ｗ＋Ｌ×ＴａｎＤを満たすことが望ましい。ここで、図９（ａ）に示すように、Ｗ（単位はｍ）は、ＩＤＴ電極の電極指の交差幅を示す。Ｌは、反射器と、ＩＤＴ電極との最外側電極指同士間の中心間間隔（単位はｍ）である。Ｈは、第１及び第２の反射器の電極指の長さを示す。また、Ｄは、レイリー波の伝搬方向と漏洩弾性表面波の伝搬方向の差（単位は度）である。
【０１０４】
（オイラー角の許容範囲）
本発明に係る温度センサでは、第１及び第２のオイラー角の組み合わせは、上述した表６〜８、表９または表１０の組み合わせであることが望ましい。ここでは、オイラー角（φ，θ，ψ）において、φ及びθは例えば０°±３°あるいは４０°±３°のように、±３°範囲の幅を有する。このように、オイラー角のφ及びθは、上述した表の好ましい組み合わせにおいて、±３°の範囲内であれば、上述した実施形態と同様に、ＴＣＦの絶対値をほぼ１０ｐｐｍ／℃以上とし、第１，第２のオイラー角におけるＴＣＦの極性を異ならせることができる。これを、オイラー角が（０°，４５°，０°）およびオイラー角が（０°，４５°，５°）であるレイリー波を利用した場合を例にとり説明する。
【０１０５】
表１１及び表１２は、それぞれ、レイリー波を利用した場合であって、オイラー角（０°，θ，０°）または（（０°，θ，５°）の場合のθとＴＣＦとの関係を示す。また、表１１及び表１２では、θがθ−３°またはθ＋３°の場合のＴＣＦの変化値を併せて示す。
【０１０６】
【表１１】
0005527410.tif 000012
【０１０７】
【表１２】
0005527410.tif 000013
【０１０８】
表１１から明らかなように、（０°，θ，０°）において、θが４０°〜５０°の範囲において、θが−３°あるいは＋３°変化してもＴＣＦの変化は−１．９〜＋２．４ｐｐｍ／℃と非常に小さいことがわかる。
【０１０９】
同様に、表１２から明らかなように、（０°，θ，５°）において、θが４０°〜５５°の範囲で、θが−３°または＋３°変動したとしても、ＴＣＦの変化分は−０．７〜＋２．４ｐｐｍ／℃と非常に小さいことがわかる。よって、レイリー波を利用した場合、θが、表に記載の角度±３°の範囲であっても、ＴＣＦの絶対値をほぼ１０ｐｐｍ／℃以上と大きくすることができることがわかる。
【０１１０】
表１３は、漏洩弾性表面波を利用した場合であって、オイラー角が（０°，θ，３０°）の場合のθとＴＣＦとの関係を示す。また、表１３では、θがθ−３°またはθ＋３°の場合のＴＣＦの変化値を併せて示す。
【０１１１】
【表１３】
0005527410.tif 000014
【０１１２】
表１３から明らかなように、漏洩弾性表面波を用いた場合においても、（０°，θ，３０°）において、θが３０°〜４０°の範囲において、θが−３°あるいは＋３°の変化をしてもＴＣＦの変化は−１．５〜＋１．８ｐｐｍ／℃と非常に小さいことがわかる。
【０１１３】
表１４及び表１５は、それぞれ、漏洩弾性表面波を利用した場合であって、オイラー角が（０°，θ，７５°）または（０°，θ，８０°）の場合のθとＴＣＦとの関係を示す。また、表１４及び表１５では、θがθ−３°またはθ＋３°の場合のＴＣＦの変化値を併せて示す。
【０１１４】
【表１４】
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【０１１５】
【表１５】
0005527410.tif 000016
【０１１６】
表１４から明らかなように、漏洩弾性表面波を用いた場合において、（０°，θ，７５°）において、θが３０°〜４０°の範囲において、θが−３°あるいは＋３°の変化をしてもＴＣＦの変化は−２．８〜＋０．７ｐｐｍ／℃と非常に小さいことがわかる。また、ＴＣＦは、絶対値１４．０ｐｐｍ／℃よりも大きい方向に変化することもわかる。
【０１１７】
表１５から明らかなように、漏洩弾性表面波を用いた場合において、（０°，θ，８０°）において、θが３０°〜４０°の範囲において、θが−３°あるいは＋３°の変化をしてもＴＣＦの変化は−３．６〜＋２．８ｐｐｍ／℃と小さいことがわかる。
【０１１８】
従って、漏洩弾性表面波を用いた場合においても、同様に、θの値が±３°変動してもよいことがわかる。
【０１１９】
同様に、他の好ましいオイラー角の場合も、θは、±３°の範囲で変動しても、上記と同様にＴＣＦの絶対値を１０ｐｐｍ／℃以上とすることができる。
【０１２０】
また、オイラー角のφについても、同様である。
【０１２１】
本発明に係る温度センサは前記第１の弾性表面波共振子の周波数Ｆ１と、前記第２の弾性表面波共振子の周波数Ｆ２の周波数の差を測定している。例えば、弾性表面波共振子の周波数を共振子の反射特性（Ｓ１１）の極小値として検出する場合について述べる。図１３に図８で示した共振子の反射特性（Ｓ１１）の周波数依存性を示す。この場合の温度をＴ１とすると、温度Ｔ１では前記第１の弾性表面波共振子の周波数Ｆ１と、前記第２の弾性表面波共振子の周波数Ｆ２の周波数の差が十分に大きい。従って、それぞれの共振子の周波数Ｆ１およびＦ２を、それぞれの反射特性（Ｓ１１）の極小値として検出することが可能である。
【０１２２】
次に、図１４は、温度を測定することができない場合の反射特性を示す図である。例えば、温度がＴ１からＴ１とは異なる温度Ｔ２に変化した場合、反射特性Ｓ１１は図１４に示す通りとなる。この場合、第１の弾性表面波共振子の周波数Ｆ１と、前記第２の弾性表面波共振子の周波数Ｆ２の周波数の差が小さくなる。従って、第１，第２の共振子の周波数Ｆ１およびＦ２を、反射特性（Ｓ１１）の極小値として検出することが不可能になる場合を図１４に示す。
【０１２３】
図１４に示す場合には、前記第１の弾性表面波共振子の周波数Ｆ１は特定できるが、前記第２の弾性表面波共振子の周波数Ｆ２は極小値がなく、特定することができない。この場合には前記第１の弾性表面波共振子の周波数Ｆ１と、前記第２の弾性表面波共振子の周波数Ｆ２の周波数の差を測定すること、つまり温度を測定することができない。そのため当該温度センサが使用される温度範囲、例えば体温測定の場合は３０℃から４５℃の範囲において、前記第１の弾性表面波共振子の周波数Ｆ１と、前記第２の弾性表面波共振子の周波数Ｆ２の周波数の差を十分に大きくすることが必要である。例えば第１の弾性表面波共振子の電極指ピッチと、第２の弾性表面波共振子の電極指ピッチを周波数Ｆ１と周波数Ｆ２の差が十分に大きくなるように異ならせることなどが必要である。
【０１２４】
しかしながら、前記周波数Ｆ１と、前記周波数Ｆ２の周波数との差が大きすぎると検出回路が複雑になる。そのため前記周波数Ｆ１と、前記周波数Ｆ２との周波数の差を式（２）で示すΔＦ以上とすることが望ましい。それによって、検出回路を複雑化せず、かつ前記周波数Ｆ１と、前記周波数Ｆ２との周波数の差が十分に大きくすることができる。よって、周波数Ｆ１およびＦ２を、第１，第２の弾性表面波共振子の反射特性（Ｓ１１）の最小値として検出することが可能となる。その結果、温度を高精度に測定することが可能となる。
【０１２５】
ΔＦ=１／５×Ｆ１／（Ｆ１ｈ−Ｆ１ｌ）＋１／５×Ｆ２／（Ｆ２ｈ−Ｆ２ｌ） ・・・式（２）
【０１２６】
なお、式（２）中Ｆ１ｈはＦ１における強度の１／√２の強度となる２つの周波数の内、高い方の周波数であり、Ｆ１ｌはＦ１における強度の１／√２の強度となる２つの周波数の内、高い方の周波数を示す。また、Ｆ２ｈはＦ２における強度の１／√２の強度となる２つの周波数の内、高い方の周波数であり、Ｆ２ｌはＦ２における強度の１／√２の強度となる２つの周波数の内、高い方の周波数を示す。また、式（２）の右辺の各係数１／５は実験的に求められた値である。
【０１２７】
これらの関係を図示したものが図１５である。
【０１２８】
なお、上記では、φは０°〜１８０°、ψは０°〜９０°の範囲でのみ記述しているが、水晶の結晶の対称性より
θ(１８０°+Ｘ°)= θ(Ｘ°)
ψ(９０°+Ｘ°)=ψ（９０°-Ｘ°）
ψ(１８０°+Ｘ°)=ψ（Ｘ°）
であることは明白である。
【０１２９】
例えば、
θ(２００°)= θ(２０°)
ψ(１１０°)=ψ（２０°）
ψ(２００°)=ψ（２０°）
である。
【符号の説明】
【０１３０】
１…温度センサ
２…水晶基板
３，４…第１，第２の弾性表面波共振子
５…第１のＩＤＴ電極
５ｂ，５ｃ…バスバー
６，７…反射器
６ｂ，６ｃ，７ｂ，７ｃ…バスバー
８…第２のＩＤＴ電極
８ｂ，８ｃ…バスバー
９，１０…反射器
９ｂ，９ｃ，１０ｂ，１０ｃ…バスバー
３１…温度センサ
３２…接続電極指部
４１…温度センサ
４２…水晶基板
４３…弾性表面波共振子
４４…ＩＤＴ電極
４４ａ，４４ｂ…バスバー
４５，４６…反射器
４５ａ，４５ｂ…バスバー
Ｗ１〜Ｗ４…第1〜第４仮想直線
【図１】
0005527410.tif 000022
【図２】
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【図３】
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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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0005527410.tif 000037
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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