(57)【要約】【課題】インピーダンス変化型センサにおける温度が変化した場合であっても正確な物理量を検出することができる表面弾性波を用いた物理量検出システム、物理量検出方法および物理量検出プログラムを提供する。【解決手段】物理量検出システム１００は、センサモジュール１１０とホスト装置１３０とを備えている。センサモジュール１１０は、圧電基板１１２上に高周波電気信号と表面弾性波とを相互に変換する表面弾性波変換ＩＤＴ１１６と、湿度センサ１２０が接続されて同湿度センサ１２０のインピーダンス変化に応じて表面弾性波の反射率が変化する表面弾性波反射ＩＤＴ１１７とが互いに対向配置されている。ホスト装置１３０は、センサモジュール１１０からの応答信号を構成する高周波電気信号における位相変化を用いて湿度センサ１２０における検出湿度の温度補償を行う温度補償部１３２ｃおよび補償データ記憶部１３２ｂをそれぞれ備えている。【選択図】  図２
2014048246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電効果を示す圧電体で構成されるとともに表面弾性波を伝播可能な圧電基板と、
前記圧電基板上にて互いに対向配置された２つの第１櫛歯状電極を有して高周波電気信号と前記表面弾性波とを相互に変換する表面弾性波変換手段と、
検出対象から受ける物理量に応じてインピーダンスが変化するインピーダンス変化型センサと、
前記圧電基板上にて互いに対向配置された２つの第２櫛歯状電極を有するとともに少なくとも同２つの第２櫛歯状電極のうちの一方が前記インピーダンス変化型センサにおける一方の端子に接続されて前記表面弾性波変換手段によって励振された前記表面弾性波を反射する表面弾性波反射手段と、
前記表面弾性波変換手段にて変換された前記高周波電気信号の振幅を用いて前記物理量を特定する物理量特定手段と、
前記物理量特定手段にて前記物理量を特定する際に前記表面弾性波変換手段にて変換された前記高周波電気信号の位相変化を用いて前記物理量の温度補償を行う温度補償手段とを備えたことを特徴とする物理量検出システム。
【請求項２】
請求項１に記載した物理量検出システムにおいて、さらに、
前記表面弾性波変換手段にて変換された前記高周波電気信号の位相変化を用いて前記インピーダンス変化型センサの温度を特定する温度特定手段を備えることを特徴とする物理量検出システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載した物理量検出システムにおいて、
前記表面弾性波変換手段におけるどちらか一方の第１櫛歯状電極、前記表面弾性波反射手段における他方の第２櫛歯電極および前記インピーダンス変化型センサにおける他方の端子が、互いに電気的に接続されることを特徴とする物理量検出システム。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載した物理量検出システムにおいて、
前記物理量特定手段、前記温度補償手段および前記高周波電気信号と前記電波とを相互に変換して無線送受信を行う送受信部をそれぞれ有したホスト装置と、
前記表面弾性波変換手段における第１櫛歯状電極に接続されて電波と前記高周波電気信号とを相互に変換する送受信アンテナとを備えることを特徴とする物理量検出システム。
【請求項５】
圧電効果を示す圧電体で構成されるとともに表面弾性波を伝播可能な圧電基板と、
前記圧電基板上にて互いに対向配置された２つの第１櫛歯状電極を有して高周波電気信号と前記表面弾性波とを相互に変換する表面弾性波変換手段と、
検出対象から受ける物理量に応じてインピーダンスが変化するインピーダンス変化型センサと、
前記圧電基板上にて互いに対向配置された２つの第２櫛歯状電極を有するとともに同２つの第２櫛歯状電極のうちの一方が前記インピーダンス変化型センサにおける一方の端子に接続されて前記表面弾性波変換手段によって励振された前記表面弾性波を反射する表面弾性波反射手段とを備えた物理量検出システムにおける物理量検出方法であって、
前記表面弾性波変換手段にて変換された前記高周波電気信号の振幅を用いて前記物理量を特定する物理量特定ステップと、
前記物理量特定手段にて前記物理量を特定する際に前記表面弾性波変換手段にて変換された前記高周波電気信号の位相変化を用いて前記物理量の温度補償を行う温度補償ステップとを含むことを特徴とする物理量検出方法。
【請求項６】
圧電効果を示す圧電体で構成されるとともに表面弾性波を伝播可能な圧電基板と、
前記圧電基板上にて互いに対向配置された２つの第１櫛歯状電極を有して高周波電気信号と前記表面弾性波とを相互に変換する表面弾性波変換手段と、
検出対象から受ける物理量に応じてインピーダンスが変化するインピーダンス変化型センサと、
前記圧電基板上にて互いに対向配置された２つの第２櫛歯状電極を有するとともに同２つの第２櫛歯状電極のうちの一方が前記インピーダンス変化型センサにおける一方の端子に接続されて前記表面弾性波変換手段によって励振された前記表面弾性波を反射する表面弾性波反射手段と、
メモリ装置を有してコンピュータプログラムを実行するコンピュータ部とを備えた物理量検出システムにおける物理量検出プログラムであって、
前記コンピュータ部に、
前記表面弾性波変換手段にて変換された前記高周波電気信号の振幅を用いて前記物理量を特定する物理量特定ステップと、
前記物理量特定ステップにて前記物理量を特定する際に前記表面弾性波変換手段にて変換された前記高周波電気信号の位相変化を用いて前記物理量の温度補償を行う温度補償ステップとを実行させることを特徴とする物理量検出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面弾性波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）を用いて種々の物理量を検出する物理量検出システム、物理量検出方法および物理量検出プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光、音、超音波（振動）、圧力、温度、湿度、ガス、電界または磁界などの各種物理量を表面弾性波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）を介して検出する物理量検出システムがある。例えば、下記特許文献１には、表面弾性波と高周波電気信号とを相互に変換する表面弾性波変換ＩＤＴ（Interdigital Transducer）と、受光量に応じてインピーダンスが変化する受光素子が接続された表面弾性波反射ＩＤＴとを圧電基板上で対向配置するとともに、表面弾性波変換ＩＤＴと表面弾性波反射ＩＤＴとの間で表面弾性波を往復伝播させた際における表面弾性波反射ＩＤＴの反射率の変化による表面弾性波の変化に基づいて受光素子が受光した光量を検出する無給電ワイヤレス式フォトセンサが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２６６８４６号公報
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に示された無給電ワイヤレス式フォトセンサにおいては、受光素子の多くが周囲の温度変化に応じてセンサ出力（インピーダンス）が変化するため、正確な光量検出が困難であるという問題がある。このような温度の変化に起因する物理量検出精度の低下は、受光素子に限らず物理量を検出するあらゆるインピーダンス変化型センサに共通の問題である。
【０００５】
本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、インピーダンス変化型センサにおける温度が変化した場合であっても正確な物理量を検出することができる表面弾性波を用いた物理量検出システム、物理量検出方法および物理量検出プログラムを提供することにある。
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の特徴は、圧電効果を示す圧電体で構成されるとともに表面弾性波を伝播可能な圧電基板と、圧電基板上にて互いに対向配置された２つの第１櫛歯状電極を有して高周波電気信号と表面弾性波とを相互に変換する表面弾性波変換手段と、検出対象から受ける物理量に応じてインピーダンスが変化するインピーダンス変化型センサと、圧電基板上にて互いに対向配置された２つの第２櫛歯状電極を有するとともに少なくとも同２つの第２櫛歯状電極のうちの一方がインピーダンス変化型センサにおける一方の端子に接続されて表面弾性波変換手段によって励振された表面弾性波を反射する表面弾性波反射手段と、表面弾性波変換手段にて変換された高周波電気信号の振幅を用いて前記物理量を特定する物理量特定手段と、物理量特定手段にて物理量を特定する際に表面弾性波変換手段にて変換された高周波電気信号の位相変化を用いて物理量の温度補償を行う温度補償手段とを備えたことにある。
【０００７】
このように構成した本発明の特徴によれば、物理量検出システムは、物理量特定手段がインピーダンス変化型センサを介した高周波電気信号の振幅変化を用いて検出対象となる物理量を特定する際、インピーダンス変化型センサを介した高周波電気信号の位相変化を用いて前記物理量の温度補償を行う温度補償手段を備えている。これにより、物理量検出システムは、インピーダンス変化型センサにおける温度が変化した場合であっても正確な物理量を検出することができる。このようにインピーダンス変化型センサを介した高周波電気信号の位相変化を用いて前記物理量の温度補償を行うことができることは、インピーダンス変化型センサを介した高周波電気信号の振幅変化量がインピーダンス変化型センサのインピーダンスのみに依存すること、および同高周波電気信号の位相変化がインピーダンス変化型センサのインピーダンスに依存せず温度変化のみに依存しているという本発明者らによる新たな知見に基づくものである。
【０００８】
そして、前記物理量検出システムにおいて、温度補償手段は、インピーダンス変化型センサを介した高周波電気信号の位相変化を用いてインピーダンス変化型センサのインピーダンスを補償して前記物理量の温度補償を行ってもよいし、インピーダンス変化型センサを介した高周波電気信号の振幅を補償して前記物理量の温度補償を行ってもよいし、特定した物理量を直接補償してもよい。
【０００９】
また、インピーダンス変化型センサは、物理量に応じて電荷を蓄える容量が変化する可変キャパシタ、物理量に応じてインダクタンスが変化する可変インダクタ、および物理量に応じて抵抗が変化する可変抵抗のうちの少なくとも１つを含んで構成される。すなわち、本発明に係る物理量検出システムにおけるインピーダンス変化型センサは、物理現象によってインピーダンスが変化する素子を広く採用することができる。この場合、物理現象としては、例えば、光電効果（光電子放出効果、光伝導効果、光起電力効果など）、熱現象（ゼーベック効果、焦電効果など）、圧電現象、音（または振動）現象、磁気現象（ホール効果、磁気抵抗効果など）、電子放出効果（熱電子放出効果、電界放出効果など）、超伝導現象（ジョセフソン効果など）、化学現象（吸着現象、イオン移動など）がある。
【００１０】
また、光電効果を利用したインピーダンス変化型のセンサや素子としては、例えば、光導電セル、フォトダイオード、フォトトランジスタ、ＰＳＤ、太陽電池およびＵＶトロン（「炎センサ」ともいう）などがある。なお、この場合、「ＵＶトロン」とは、金属の光電効果とガス倍増効果を利用した紫外線センサであり、特に炎から出る微弱な紫外線も検出することができるものである。すなわち、インピーダンス変化型センサとしてＵＶトロンを用いることにより、無給電ワイヤレス炎検出器や火災報知器を構成することもできる。
【００１１】
また、圧電現象を利用したインピーダンス変化型のセンサや素子としては、例えば、圧電素子（ピエゾ素子）、加圧導電シート（ゴム）、トーションバー、ストレンゲージ（ロードセル）、ダイアフラムおよびマイクロフォン（圧電式）などがある。また、音現象または振動現象を利用したインピーダンス変化型のセンサや素子としては、例えば、マイクロフォン（電磁式）、振動センサおよび衝撃センサなどがある。また、磁気現象を利用したインピーダンス変化型のセンサや素子としては、例えば、ホール素子、ＭＲ素子および半導体磁気抵抗素子変位センサなどがある。また、電子放出効果を利用したインピーダンス変化型センサとしては、例えば、電離真空計などがある。また、超伝導現象を利用したインピーダンス変化型のセンサや素子としては、例えば、ＳＱＵＩＤ（超伝導量子干渉素子）などがある。また、化学現象を利用したインピーダンス変化型のセンサや素子としては、例えば、セラミック湿度センサ、半導体ガスセンサおよび固体電解質形酸素センサなどがある。そして、これらのインピーダンス変化型のセンサや素子は、単独でまたはこれらを適宜組み合わせて用いることができる。
【００１２】
また、本発明の他の特徴は、前記物理量検出システムにおいて、さらに、表面弾性波変換手段にて変換された高周波電気信号の位相変化を用いてインピーダンス変化型センサの温度を特定する温度特定手段を備えることにある。
【００１３】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、物理量検出システムは、温度特定手段によってインピーダンス変化型センサの温度を特定することができる。すなわち、物理量特定手段は、１つのインピーダンス変化型センサによって検出対象となる物理量に加えてインピーダンス変化型センサの温度をも検出することができる。
【００１４】
また、本発明の他の特徴は、前記物理量検出システムにおいて、表面弾性波変換手段におけるどちらか一方の第１櫛歯状電極、表面弾性波反射手段における他方の第２櫛歯電極およびインピーダンス変化型センサにおける他方の端子が、互いに電気的に接続されることにある。
【００１５】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、物理量検出システムは、表面弾性波変換手段におけるどちらか一方の第１櫛歯状電極、表面弾性波反射手段における他方の第２櫛歯電極およびインピーダンス変化型センサにおける他方の端子が、互いに電気的に接続されている。この場合、表面弾性波変換手段、表面弾性波反射手段およびインピーダンス変化型センサが互いに電気的に接続されている場合とは、直流的、交流的および／または高周波的に接続されていることを含むものである。これにより、本発明者の実験によれば、インピーダンス変化型センサの共振現象を抑えて反射係数Ｓ１１（ｄＢ）の二次曲線的変化範囲を狭めることができ、従来の無給電ワイヤレス式センサモジュールに比べてセンサとしての感知幅を約２０％増加させることができることを確認した。
【００１６】
そして、この場合、物理量検出システムは、導電性を有する材料で構成された導電性基板を圧電基板に対向配置して備えるとともに、この導電性基板を介して前記第１櫛歯電極、前記第２櫛歯電極および前記インピーダンス変化型センサを介して互いに電気的に接続することができる。これによれば、スルーホールやワイヤボンディングなどにより、少なくとも圧電基板上に配置される表面弾性波変換手段と表面弾性波反射手段とを容易に電気的に接続することができる。また、導電性基板をインピーダンス変化型センサに達する大きさおよび／または形状に形成することにより、表面弾性波変換手段、表面弾性波反射手段およびインピーダンス変化型センサを容易に電気的に接続することができる。
【００１７】
また、本発明の他の特徴は、前記物理量検出システムにおいて、物理量特定手段、温度補償手段および高周波電気信号と電波とを相互に変換して無線送受信を行う送受信部をそれぞれ有したホスト装置と、表面弾性波変換手段における第１櫛歯状電極に接続されて電波と高周波電気信号とを相互に変換する送受信アンテナとを備えることにある。
【００１８】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、物理量検出システムは、物理量特定手段、温度補償手段および高周波電気信号と電波とを相互に変換して無線送受信を行う送受信部をそれぞれ有したホスト装置、および表面弾性波変換手段における第１櫛歯状電極に接続されて電波と高周波電気信号とを相互に変換する送受信アンテナとを備えて構成されている。これにより、物理量検出システムは、物理量を検出するインピーダンス型センサと、このインピーダンス型センサによる検出結果に基づいて物理量を特定するホスト装置とを互いに物理的に離れた位置に配置してワイヤレス通信によって高周波電気信号の送受信を行うことができるため、ホスト装置から離れた位置での物理量を無給電で検出することができる。
【００１９】
また、本発明は物理量検出システムの発明として実施できるばかりでなく、物理量検出方法および物理量検出プログラムの発明としても実施できるものである。
【００２０】
具体的には、圧電効果を示す圧電体で構成されるとともに表面弾性波を伝播可能な圧電基板と、圧電基板上にて互いに対向配置された２つの第１櫛歯状電極を有して高周波電気信号と表面弾性波とを相互に変換する表面弾性波変換手段と、検出対象から受ける物理量に応じてインピーダンスが変化するインピーダンス変化型センサと、圧電基板上にて互いに対向配置された２つの第２櫛歯状電極を有するとともに同２つの第２櫛歯状電極のうちの一方がインピーダンス変化型センサにおける一方の端子に接続されて表面弾性波変換手段によって励振された表面弾性波を反射する表面弾性波反射手段とを備えた物理量検出システムにおける物理量検出方法であって、表面弾性波変換手段にて変換された高周波電気信号の振幅を用いて前記物理量を特定する物理量特定ステップと、物理量特定手段にて物理量を特定する際に表面弾性波変換手段にて変換された高周波電気信号の位相変化を用いて前記物理量の温度補償を行う温度補償ステップとを含むようにするとよい。
【００２１】
また、圧電効果を示す圧電体で構成されるとともに表面弾性波を伝播可能な圧電基板と、圧電基板上にて互いに対向配置された２つの第１櫛歯状電極を有して高周波電気信号と表面弾性波とを相互に変換する表面弾性波変換手段と、検出対象から受ける物理量に応じてインピーダンスが変化するインピーダンス変化型センサと、圧電基板上にて互いに対向配置された２つの第２櫛歯状電極を有するとともに同２つの第２櫛歯状電極のうちの一方がインピーダンス変化型センサにおける一方の端子に接続されて表面弾性波変換手段によって励振された表面弾性波を反射する表面弾性波反射手段と、メモリ装置を有してコンピュータプログラムを実行するコンピュータ部とを備えた物理量検出システムにおける物理量検出プログラムであって、コンピュータ部に、表面弾性波変換手段にて変換された高周波電気信号の振幅を用いて前記物理量を特定する物理量特定ステップと、物理量特定ステップにて物理量を特定する際に表面弾性波変換手段にて変換された高周波電気信号の位相変化を用いて前記物理量の温度補償を行う温度補償ステップとを実行させるようにすればよい。これによれば、上記物理量検出システムと同様な作用効果を期待することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る物理量検出システムの構成を模式的に示した斜視図である。
【図２】図１に示す物理量検出システムにおけるホスト装置の作動を制御するための制御システムのブロック図である。
【図３】インピーダンス変化型センサの温度が２０℃の場合を基準としてインピーダンス変化型センサの温度とインピーダンス変化型センサからの高周波電気信号の位相との関係を示したグラフである。
【図４】インピーダンス変化型センサの温度が２０℃の場合を基準としてインピーダンス変化型センサの温度とインピーダンス変化型センサからの高周波電気信号の振幅との関係を示したグラフである。
【図５】図２に示した制御部によって実行される物理量検出プログラムのフローチャートである。
【図６】本発明の変形例に係る物理量検出システムにおけるセンサモジュールの構成の一部を模式的に示す平面図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の変形例に係る物理量検出システムにおけるセンサモジュールの構成の一部を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係る物理量検出システムの一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る物理量検出システム１００の構成を模式的に示した斜視図である。なお、本明細書において参照する図は、本発明の理解を容易にするために一部の構成要素を誇張して表わすなど模式的に表している。このため、各構成要素間の寸法や比率などは異なっていることがある。この物理量検出システム１００は、センサモジュール１１０がホスト装置１３０から物理的に離れた場所で物理量（本実施形態においては湿度）を検出するとともに検出した物理量に対応する電気信号を無線通信を介してホスト装置１３０に出力する検出装置である。
【００２４】
（物理量検出システム１００の構成）
物理量検出システム１００は、主として、センサモジュール１１０とホスト装置１３０とで構成されている。センサモジュール１１０は、筐体１１１内に圧電基板１１２を備えている。筐体１１１は、センサモジュール１１０を構成する圧電基板１１２を含む各種部品を収めるケースであり、金属材料や樹脂材料によって構成されている。なお、図１においては、筐体１１１を二点鎖線で示している。
【００２５】
圧電基板１１２は、圧電効果によって表面弾性波（破線波線で示す）を発生させるとともに発生させた表面弾性波を伝搬する部品であり、表面弾性波の発生および伝搬が可能な素材で構成されている。より具体的には、圧電基板１１２は、圧電効果によって表面弾性波を発生させる圧電体（「圧電素子」ともいう）によって構成されている。この場合、圧電体としては、各種結晶体（例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、水晶、ランガサイト）や、圧電効果を示す高分子材料（例えば、ＰＶＤＦ）などを用いることができる。本実施形態においては、圧電基板１１２は、結晶体で構成されている。なお、表面弾性波（Surface Acoustic Wave：ＳＡＷ）とは、弾性体の表面を伝播する縦波および／または横波からなる波である。
【００２６】
この圧電基板１１２は、図示左右方向に延びる平行四辺形状の板状体に形成されている。本実施形態においては、圧電基１１２は、約７ｍｍ×４ｍｍ×１ｍｍの大きさで形成されている。この圧電基板１１２の大きさや形状は、センサモジュール１１０の使用場所、使用条件、および励振する表面弾性波（図１において破線波線で示す）の周波数などに応じて適宜決定されるものである。また、圧電基板１１２の厚さは、励振する表面弾性波の波長の１波長以上の厚さであればよいが、好ましくは同波長の３倍以上の厚さで構成するとよい。
【００２７】
圧電基板１１２における長手方向両端部には、反射防止部１１３ａ，１１３ｂがそれぞれ設けられている。反射防止部１１３ａ，１１３ｂは、後述する表面弾性変換ＩＤＴ１１６によって励振された表面弾性波および表面弾性波反射ＩＤＴ１１７によって反射された表面弾性波の表面弾性波変換ＩＤＴ１１６および表面弾性波反射ＩＤＴ１１７への反射をそれぞれ防止するための部分である。本実施形態においては、反射防止部１１３ａ，１１３ｂは、平行四辺形に形成された圧電基板１１２における長手方向両端部の互いに平行に延びる２つの斜辺によって構成されている。本実施形態においては、反射防止部１１３ａ，１１３ｂを構成する２つの斜辺は、圧電基板１１２の長辺に対して約６０°の角度で形成されている。
【００２８】
なお、圧電基板１１２は、前記圧電体と、表面弾性波を伝搬可能な基体とを組み合わせて構成することもできる。例えば、圧電基板１１２は、ＰＺＴなどの圧電セラミックスや酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などからなる圧電薄膜をガラス、シリコンまたは樹脂などからなる基板表面の全面または部分的に積層して構成することもできる。
【００２９】
この圧電基板１１２は、絶縁層１１４で被覆された導電性基板１１５上に固定されている。絶縁層１１４は、導電性基板１１５を筐体１１１内において電気的に絶縁して静電遮蔽するための誘電体層であり、高分子材料（例えば、ＢＣＢ、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂など）やセラミック材料で構成されている。なお、図１においては、導電性基板１１５の構成を明確に表すために導電性基板１１５の側面を覆う絶縁層１１４を敢えて省略して示すとともに断面をハッチングで示している。また、導電性基板１１５は、後述する表面弾性波変換ＩＤＴ１１６、表面弾性波反射ＩＤＴ１１７および湿度センサ１２０に共通電位を供給するための導体で構成された板状の部材ある。本実施形態においては、導電性基板１１５は銅板によって構成されている。この導電性基板１１５は、絶縁層１１４によって筐体１１１内において完全に電気的に絶縁されて静電遮蔽された状態で固定されている。
【００３０】
一方、圧電基板１１２の図示上面には、長手方向両側に互いに対向した状態で表面弾性波変換ＩＤＴ１１６および表面弾性波反射ＩＤＴ１１７がそれぞれ設けられている。これらのうち、表面弾性波変換ＩＤＴ１１６は、後述するアンテナ１１８から入力する高周波電気信号に対応する表面弾性波を圧電基板１１２に励振するとともに、表面弾性波反射ＩＤＴ１１７によって反射された表面弾性波を受けて同受信した表面弾性波に対応する高周波電気信号を生成してアンテナ１１８に出力する電極である。すなわち、表面弾性波変換ＩＤＴ１１６は、アンテナ１１８と圧電基板１１２との間で高周波電気信号と表面弾性波とを相互に変換する電極であり、本発明に係る表面弾性波変換手段に相当する。
【００３１】
また、表面弾性波反射ＩＤＴ１１７は、前記表面弾性波変換ＩＤＴ１１６によって励振された表面弾性波を同表面弾性波変換ＩＤＴ１１６に向けて反射するための電極であり、本発明に係る表面弾性波反射手段に相当する。これらの表面弾性波変換ＩＤＴ１１６および表面弾性波反射ＩＤＴ１１７は、それぞれ２つの櫛歯状電極、具体的には、２つの第１櫛歯状電極１１６ａ，１１６ｂおよび２つの第２櫛歯状電極１１７ａ，１１７ｂがそれぞれ互いに対向配置されたＩＤＴ（Interdigital
Transducer）によって構成されている。
【００３２】
各２つの第１櫛歯状電極１１６ａ，１１６ｂおよび第２櫛歯状電極１１７ａ，１１７ｂは、圧電基板１１２に対して電圧を加えまたは受けることができる電極であり、正極（＋）側および負極（―）側の一対の櫛歯状の電極によって構成されている。具体的には、直線状に延びる基部から直交する方向に互いに平行に延びる複数の電極指によって構成された２つの櫛歯状の電極が、互いの電極指間に入り込んだ状態で形成されている。
【００３３】
これらの第１櫛歯状電極１１６ａ，１１６ｂおよび第２櫛歯状電極１１７ａ，１１７ｂのうち、表面弾性波変換ＩＤＴ１１６を構成する第１櫛歯状電極１１６ａ，１１６ｂは、正極側の電極指と負極側の電極指との間隔Ｐが、励振する表面弾性波の波長の１／２の整数倍の長さに設定されている。本実施形態においては、第１櫛歯状電極１１６ａ，１１６ｂにおける各正極側の電極指と各負極側の電極指との間隔Ｐは、２つの第１櫛歯状電極１１６ａ，１１６ｂによって励振する表面弾性波の波長の１／２の長さに設定している。また、一対の櫛歯状電極１１６ａ，１１６ｂを構成する各電極指間の間隔λも、励振する表面弾性波の波長の整数倍の長さに設定されている。
【００３４】
一方、表面弾性波反射ＩＤＴ１１７を構成する第２櫛歯状電極１１７ａ，１１７ｂは、必ずしも、各正極側の電極指と各負極側の電極指との間隔Ｐや材質などの構成を第１櫛歯状電極１１６ａ，１１６ｂと同一にする必要はないが、本実施形態においては、第２櫛歯状電極１１７ａ，１１７ｂは第１櫛歯状電極１１６ａ，１１６ｂと同一に構成されている。
【００３５】
また、第２櫛歯状電極１１７ａ，１１７ｂ（表面弾性波反射ＩＤＴ１１７）は、第１櫛歯状電極１１６ａ，１１６ｂ（表面弾性波変換ＩＤＴ１１６）に対して第１櫛歯状電極１１６ａ，１１６ｂが励振する表面弾性波の図示右側の伝搬方向上に配置される。この場合、第２櫛歯状電極１１７ａ，１１７ｂと第１櫛歯状電極１１６ａ，１１６ｂとの距離は、センサモジュール１３０の仕様（使用条件、励振する表面弾性波の周波数など）に応じて適宜決定されるものであり、特に限定されるものではない。この場合、例えば、第１櫛歯状電極１１６ａ，１１６ｂと第２櫛歯状電極１１７ａ，１１７ｂとは、第１櫛歯状電極１１６ａ，１１６ｂによって励振される表面弾性波の振幅とは無関係に配置してもよいし、同表面弾性波の振幅が２つの第２櫛歯状電極１１７ａ，１１７ｂの電極指間に一致するように表面弾性波の波長の整数倍の間隔を介して配置することもできる。
【００３６】
これらの各２つずつの第１櫛歯状電極１１６ａ，１１６ｂおよび第２櫛歯状電極１１７ａ，１１７ｂは、Ａｌ，Ａｕ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｐｔなどの金属単体、これらの組み合わせ、またはこれらの合金によって構成されており、圧電基板１１２の長手方向に沿って表面弾性波を励振させる向き、具体的には、櫛歯状の電極指が圧電基板１１２の長手方向に直交する向きで設けられている。これらの各２つずつの第１櫛歯状電極１１６ａ，１１６ｂおよび第２櫛歯状電極１１７ａ，１１７ｂは、スパッタ法、フォトリソグラフィーなどにより圧電基板１１２の表面にそれぞれ形成される。
【００３７】
表面弾性波変換ＩＤＴ１１６を構成する２つの第１櫛歯状電極１１６ａ，１１６ｂは、一方の第１櫛歯状電極１１６ａがアンテナ１１８に接続されるとともに、他方の第１櫛歯状電極１１６ｂが導電性基板１１５に接続されている。アンテナ１１８は、ホスト装置１３０から送信される電波（図１において破線屈曲線で示す）を高周波電気信号に変換して表面弾性波変換ＩＤＴ１１６に出力するとともに、表面弾性波変換ＩＤＴ１１６によって生成された高周波電気信号を電波に変換して送信出力する送受信器である。なお、このアンテナ１１８と表面弾性波変換ＩＤＴ１１６における第１櫛歯状電極１１６ａとの間には、互いのインピーダンスを整合させるための図示しないインピーダンスマッチング回路が設けられている。
【００３８】
一方、表面弾性波変換ＩＤＴ１１７を構成する２つの第２櫛歯状電極１１７ａ，１１７ｂは、一方の第２櫛歯状電極１１７ａが湿度センサ１２０に接続されるとともに、他方の第２櫛歯状電極１１７ｂが導電性基板１１５に接続されている。湿度センサ１２０は、外部から受ける湿度変化に対してインピーダンスが変化するとともに同湿度に対応する電気信号を出力する半導体素子である。この湿度センサ１２０は、一方の端子１２０ａが表面弾性波反射ＩＤＴ１１７を構成する第２櫛歯状電極１１７ａに接続されるとともに他方の端子１２０ｂが導電性基板１１５に接続された状態で、導電性基板１１５上に固定されている。
【００３９】
すなわち、表面弾性波変換ＩＤＴ１１６、表面弾性波反射ＩＤＴ１１７および湿度センサ１２０が導電性基板１１５を介してそれぞれ電気的に接続されている。これにより、センサモジュール１１０は、センサモジュール１１０の電気系全体が他の電気系、例えば、センサモジュール１１０が設置される場所やホスト装置１３０の電気系から浮いた所謂フローティング状態となっている。なお、図１においては、理解を容易にするために表面弾性波変換ＩＤＴ１１６、表面弾性波反射ＩＤＴ１１７および湿度センサ１２０は、導電性基板１１５に対してそれぞれ導線によって接続されている。しかし、表面弾性波変換ＩＤＴ１１６、表面弾性波反射ＩＤＴ１１７および湿度センサ１２０と導電性基板１１５との接続方法は、電気的に接続されていればよく、例えば、各種ボンディングやスルーホールによって接続することができる。
【００４０】
ホスト装置１３０は、物理的に離れた場所に設置されるセンサモジュール１１０に対して表面弾性波変換ＩＤＴ１１６に高周波電気信号を供給するための駆動信号（電波）を送信するとともにセンサモジュール１１０から送信される応答信号（電波）を受信して表面弾性波変換ＩＤＴ１１６によって生成された電気信号を解析する計算装置である。このホスト装置１３０は、図２に示すように、主として、変調部１３１、送受信部１３２、検波部１３３、制御部１３４、入力装置１３および表示装置１３をそれぞれ備えて構成されている。
【００４１】
変調部１３１は、制御部１３４から出力される高周波電気信号を変調して駆動信号を生成する電気回路である。また、送受信部１３２は、変調部１３１から出力される駆動信号をアンテナ１３２ａを介してセンサモジュール１１０に向けて送信するとともに、センサモジュール１１０からの応答信号をアンテナ１３２ａを介して受信して検波部１３３に出力する電気回路である。検波部１３３は、送受信部１３２を介して入力したセンサモジュール１１０からの応答信号を検波（復調）して制御部１３４に出力する電気回路である。
【００４２】
制御部１３４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータによって構成されており、ユーザによって予め記憶される物理量検出プログラムを実行することにより、センサモジュール１１０に対して送受信する高周波電気信号を用いて湿度センサ１２０によって検出された湿度を計算する。具体的には、制御部１３４は、高周波電気信号生成部１３４ａ、補償データ記憶部１３４ｂ、温度補償部１３４ｃおよび物理量特定部１３４ｄをそれぞれ備えている。これらのうち、高周波電気信号生成部１３４ａは、表面弾性波変換ＩＤＴ１１６に供給する高周波電気信号を生成して変調部１３１に出力する。
【００４３】
補償データ記憶部１３４ｂは、物理量特定部１３４ｄによって特定される物理量（本実施形態においては、湿度）の補正に用いる補償データを記憶するためのメモリであり、データを読み書き可能な記憶装置であるＲＡＭによって構成されている。この場合、補償データは、湿度センサ１２０を介してホスト装置１３０に出力される高周波電気信号における位相変化に対して高周波電気信号の振幅を補正するためのデータである。
【００４４】
ここで、補償データの根拠について説明しておく。本発明者らの実験によれば、図３に示すように、湿度センサ１２０を含むインピーダンス変化型センサを介して出力される応答信号を構成する高周波電気信号の位相がインピーダンス変化型センサの温度に対して線形に変化することを見出した。この場合、図３は、インピーダンス変化型センサの温度が２０℃の場合を基準としてインピーダンス変化型センサの温度と応答信号を構成する高周波電気信号の位相との関係を示している。この図３に示す実験結果によれば、応答信号を構成する高周波電気信号における位相がインピーダンス変化型センサのインピーダンスに関係なくインピーダンス変化型センサの温度に対して線形に変化することを確認することができる。
【００４５】
なお、図３および後述する図４において、「開放」とは表面弾性波反射ＩＤＴ１１７を構成する２つの第２櫛歯状電極１１７ａ，１１７ｂの各端子間を接続しない状態であり、「短絡」とは第２櫛歯状電極１１７ａ，１１７ｂの各端子間を互いに接続した状態である。また、図３，４において「１０ｐＦ」は、第２櫛歯状電極１１７ａ，１１７ｂの各端子間に１０ｐＦの容量を有するコンデンサを接続した状態である。また、図３，４「１３０Ω」は、第２櫛歯状電極１１７ａ，１１７ｂの各端子間に１０Ωの抵抗値を有する抵抗を接続した状態である。
【００４６】
また、本発明者らの実験によれば、図４に示すように、湿度センサ１２０を含むインピーダンス変化型センサを介して出力される応答信号を構成する高周波電気信号の振幅がインピーダンス変化型センサの温度に対して無関係であることを見出した。この場合、図４は、インピーダンス変化型センサの温度が２０℃の場合を基準としてインピーダンス変化型センサの温度と応答信号を構成する高周波電気信号の振幅との関係を示している。この図４に示す実験結果によれば、応答信号を構成する高周波電気信号における振幅がインピーダンス変化型センサの温度に関係なくインピーダンスにのみ依存することを確認することができる。
【００４７】
これらの実験結果から、本発明者らは、インピーダンス変化型センサを介して出力される応答信号を構成する高周波電気信号の位相を評価することによりインピーダンス変化型センサの出力とは独立してインピーダンス変化型センサの温度が検出できるとともにインピーダンス変化型センサから出力される応答信号を構成する高周波電気信号に対して温度補償を行うことができることを知見するに至ったものである。したがって、補償データ記憶部１３５に記憶される補償データは、インピーダンス変化型センサの温度変化に対するインピーダンスと応答信号を構成する高周波電気信号の位相との関係を予め取得しておいて、高周波電気信号の位相値からインピーダンス変化型センサのインピーダンスを補正する補正値群や補正関数によって構成されることになる。
【００４８】
この場合、補償データは、インピーダンス変化型センサのインピーダンスを補正する補正値群や補正関数に限られず、インピーダンス変化型センサの温度変化に対する応答信号を構成する高周波電気信号の振幅と応答信号を構成する高周波電気信号の位相との関係から高周波電気信号の振幅を補正する補正値群や補正関数によって構成されていてもよい。また、補償データは、インピーダンス変化型センサの温度変化に対して検出対象となる物理量（本実施形態においては、湿度）と応答信号を構成する高周波電気信号の位相との関係から前記物理量を補正する補正値群や補正関数によって構成されていてもよい。本実施形態においては、補償データ記憶部１３４ｂに記憶される補償データは、応答信号を構成する高周波電気信号の位相から高周波電気信号の振幅を補正する補正値群によって構成されている。また、この補償データは、ユーザによって予め補償データ記憶部１３４ｂに記憶される。
【００４９】
温度補償部１３４ｃは、検波部１３３によって検波された高周波電気信号の位相を検出するとともに検出した位相の変化に応じて高周波電気信号における振幅を補正する。より具体的には、温度補償部１３４ｃは、高周波電気信号の位相を検出した後、補償データ記憶部１３４ｂに記憶される補償データを用いて高周波電気信号の振幅値を補正して物理量特定部１３４ｄに出力する。物理量特定部１３４ｄは、温度補償部１３４ｃから出力された高周波電気信号の振幅値から湿度センサ１２０が検出した湿度を計算して特定する。
【００５０】
また、この制御部１３４には、ユーザからの指示を入力するための入力装置１３５および制御部１３４の作動状態や特定した物理量を表示するための表示装置１３６がそれぞれ接続されている。なお、このホスト装置３００は、内蔵する各種回路を駆動するための電源を備え、または外部電源に接続されるように構成されている。
【００５１】
（物理量検出システム１００の作動）
次に、上記のように構成した物理量検出システム１００の作動について説明する。物理量検出システム１００のユーザは、センサモジュール１１０をホスト装置１３０から物理的な離れた場所であって湿度測定の対象となる場所に設置する。この場合、センサモジュール１１０は、電源を持たないとともにホスト装置１３０からの駆動信号の送信がないため、作動停止状態にある。次いで、ユーザは、ホスト装置１３０の入力装置１３５を操作することにより電源をＯＮにするとともにホスト装置１３０の作動を開始させる。これにより、ホスト装置１３０は、物理量の検出を開始する。
【００５２】
具体的には、ホスト装置１３０における制御部１３４は、図５に示す物理量検出プログラムの実行をステップＳ１００にて開始した後、ステップＳ１０２にて、高周波電気信号を出力する。この場合、制御部１３４は、高周波電気信号生成部１３４ａにて高周波電気信号を生成して変調部１３１に出力する。変調部１３１に出力された高周波電気信号は、変調部１３１にて変調された後、駆動信号として送受信部１３２によってセンサモジュール１１０に対して送信される。すなわち、ホスト装置１３０は、センサモジュール１１００に表面弾性波変換ＩＤＴ１１６に高周波電気信号を供給してセンサモジュール１１０からの応答信号を得るための駆動信号を送信する。この場合、ホスト装置１３０は、駆動信号をバースト出力することにより、センサモジュール１１０からの応答信号を検波し易くすることができる。
【００５３】
ホスト装置１３０から送信された駆動信号は、センサモジュール１１０のアンテナ１１８によって受信される。アンテナ１１８は、受信した電波（駆動信号）に対応する高周波電気信号に変換して表面弾性波変換ＩＤＴ１１６に出力する。表面弾性波変換ＩＤＴ１１６は、アンテナ１１８から出力された高周波電気信号に対応する表面弾性波を圧電基板１１２上に励振する。これにより、圧電基板１１２上に励振された表面弾性波は、表面弾性波変換ＩＤＴ１１６の中心として反射防止部１１３ａ側および表面弾性波反射ＩＤＴ１１７側にそれぞれ伝搬する。これらのうち、反射防止部１１３ａ側に伝搬した表面弾性波は、反射防止部１１３ａによって圧電基板１１２の図示下側の長辺に向って反射する。これにより、表面弾性波変換ＩＤＴ１１６から反射防止部１１３ａ側に伝搬した表面弾性波が再び表面弾性波変換ＩＤＴ１１６に戻ることが防止される。
【００５４】
一方、表面弾性波反射ＩＤＴ１１７側に向って伝搬した表面弾性波は、一部が表面弾性波反射ＩＤＴ１１７によって表面弾性波変換ＩＤＴ１１６側に反射されるとともに、他の一部が表面弾性波反射ＩＤＴ１１７を通り抜ける。この場合、表面弾性波反射ＩＤＴ１１７を通り抜けた表面弾性波は、反射防止部１１３ｂによって圧電基板１１２の図示上側の長辺に向って反射する。これにより、表面弾性波反射ＩＤＴ１１７を通り抜けた表面弾性波が再び表面弾性波変換ＩＤＴ１１６に戻ることが防止される。
【００５５】
また、表面弾性波反射ＩＤＴ１１７は、第２櫛歯状電極１１７ａに接続された湿度センサ１２０のインピーダンスに応じた反射率によって表面弾性波を反射する。より具体的には、表面弾性波反射ＩＤＴ１１７は、受けた表面弾性波に応じた高周波電気信号を生成して湿度センサ１２０に出力する。この場合、湿度センサ１２０は、湿度センサ１２０の周囲の湿度に応じたインピーダンスとなっている。このため、湿度センサ１２０に接続された表面弾性波反射ＩＤＴ１１７のインピーダンスが湿度センサ１２０のインピーダンスの変化に応じて変化する。すなわち、表面弾性波反射ＩＤＴ１１７のインピーダンスは、湿度センサ１２０の周囲の湿度に応じて変化する。
【００５６】
そして、表面弾性波反射ＩＤＴ１１７から出力された高周波電気信号は、湿度センサ１２０および表面弾性波反射ＩＤＴ１１７のインピーダンス変化に応じて変化した後、表面弾性波反射ＩＤＴ１１７によって表面弾性波に変換される。すなわち、表面弾性波反射ＩＤＴ１１７における表面弾性波の反射率は、湿度センサ１２０の周囲の湿度に応じたものとなる。
【００５７】
したがって、表面弾性波反射ＩＤＴ１１７は、湿度センサ１２０のインピーダンス（換言すれば、湿度）に応じた所定の反射率によって表面弾性波を反射させる。表面弾性波反射ＩＤＴ１１７によって所定の反射率で反射された表面弾性波は、圧電基板１１２上を表面弾性波変換ＩＤＴ１１６に向って伝搬する。表面弾性波変換ＩＤＴ１１６は、受信した表面弾性波に対応する高周波電気信号に変換するとともに同高周波電気信号をアンテナ１１８に出力する。アンテナ１１８は、表面弾性波変換ＩＤＴ１１６から出力された高周波電気信号を電波（応答信号）に変換して送信する。アンテナ１１８から送信された応答信号は、ホスト装置１１０におけるアンテナ１３２ａを介して送受信部１３２によって受信される。
【００５８】
なお、表面弾性波反射ＩＤＴ１１７は、表面弾性波を反射させる際、反射防止部１１３ｂ側にも表面弾性波を励振させる。この場合、反射防止部１１３ｂ側に伝搬した表面弾性波は、反射防止部１１３ｂによって圧電基板１１２の図示上側の長辺に向って反射する。これにより、表面弾性波用反射ＩＤＴ１１７から反射防止部１１３ｂ側に伝搬した表面弾性波が再び表面弾性波反射ＩＤＴ１１７に戻ることが防止される。
【００５９】
送受信部１３２によって受信されたセンサモジュール１１０からの電波（応答信号）は、検波部１３３によって高周波電気信号に復調された後、制御部１３４の温度補償部１３４ｃに入力される。この場合、温度補償部１３４ｃに入力される高周波電気信号は、湿度センサ１２０の周囲の湿度に対応したものとなっているが、より厳密には、湿度センサ１２０の温度の影響を受けて実際の湿度を表す信号に対して誤差を含んで構成されている。したがって、センサモジュール１１０から出力された応答信号を構成する高周波電気信号は、温度補償を行う必要がある。
【００６０】
具体的には、制御部１３４は、ステップＳ１０４にて、高周波電気信号に対して温度補償処理を実行する。この場合、制御部１３４における温度補償部１３４ｃは、高周波電気信号の位相を検出した後、補償データ記憶部１３４ｂに記憶される補償データを用いて高周波電気信号の振幅値を補正して物理量特定部１３４ｄに出力する。すなわち、温度補償部１３４ｃが本発明に係る温度補償手段に相当するとともに、このステップＳ１０４における温度補償処理が本発明に係る温度補償ステップに相当する。
【００６１】
次に、制御部１３４は、ステップＳ１０６にて、物理量特定処理を実行する。この場合、制御部１３４における物理量特定部１３４ｄは、温度補償部１３４ｃから出力された高周波電気信号の振幅値に対して予め記憶されている湿度変換テーブルを用いて湿度センサ１２０が検出した湿度を計算して特定する。すなわち、物理量特定部１３４ｄが本発明に係る物理量特定手段に相当するとともに、このステップＳ１０６における物理量特定処理が本発明に係る物理量特定ステップに相当する。
【００６２】
次に、制御部１３４は、ステップ１０８にて、前記特定した物理量である湿度を表示装置１３６に表示させる。これにより、ユーザは、センサモジュール１２０を設置した場所における湿度を認識することができる。なお、制御部１３４は、特定した物理量を表示装置１３６に表示させる以外に、記憶装置内に記憶したり、他の機器に送信したりすることができることは言うまでもない。
【００６３】
次に、制御部１３４は、ステップＳ１１０にて、この物理量検出プログラムの実行の中断が指示された否かを判定する。この場合、制御部１３４は、入力装置１３５を介してユーザによって物理量検出プログラムの実行の中断が指示されるまでの間、この判定処理にて「Ｎｏ」と判定し続けてステップＳ１０２に戻り再び物理量の検出処理を実行する。一方、制御部１３４は、入力装置１３５を介してユーザによって物理量検出プログラムの実行の中断が指示された場合には、この判定処理にて「Ｙｅｓ」判定してステップＳ１１２に進む。これにより、制御部１３４は、ステップＳ１１２にて、この物理量検出プログラムの実行を終了する。
【００６４】
上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、物理量検出システム１００は、物理量特定部１３４ｄが湿度センサ１２０を介した高周波電気信号の振幅変化を用いて検出対象となる湿度を特定する際、温度補償部１３４ｃが高周波電気信号の位相変化を用いて特定される湿度の温度補償を行っている。これにより、物理量検出システム１００は、湿度センサ１２０の温度が変化した場合であっても正確な湿度を検出することができる。そして、このように湿度センサ１２０の検出湿度の温度補償を高周波電気信号の位相変化を用いて行うことができることは、湿度センサ１２０を介した高周波電気信号の振幅変化量がインピーダンス変化型センサのインピーダンスのみに依存すること、および同高周波電気信号の位相変化が湿度センサ１２０のインピーダンスに依存せず温度変化のみに依存しているという本発明者らによる新たな知見に基づくものである。
【００６５】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。なお、下記変形例の説明においては、参照する各図における上記実施形態と同様の構成部分に同じ符号または対応する符号を付すとともに直接関わらない部分については一部の構成を適宜省略して示して、それらの説明も省略する。また、各図において、破線矢印は表面弾性波を示す。
【００６６】
例えば、上記実施形態においては、センサモジュール２００は、湿度センサ１２０を備えることにより湿度センサ１２０の周囲の湿度に応じて表面弾性波反射ＩＤＴ１１７における表面弾性波の反射率を変化させるように構成した。すなわち、湿度センサ１２０が、本発明に係るインピーダンス変化型センサに相当する。しかし、表面弾性波反射ＩＤＴ１１７における表面弾性波の反射率を変化させるためのインピーダンス変化型センサは、外部から受ける物理量の変化に応じてインピーダンスが変化するもの、すなわち、キャパシタ、インダクタンスまたは抵抗が変化する素子であれば、必ずしも湿度センサ１２０に限定されるものではない。すなわち、インピーダンス変化型センサは、光、音、超音波（振動）、圧力、温度、湿度、ガス、電界または磁界などの物理量に応じたインピーダンスとなるインピーダンス変換素子を用いることができる。この場合、例えば、圧力検出であればストレンゲージ（ロードセル）や圧電素子（ピエゾ素子）、光検出であればフォトダイオードやフォトレジスタなどを用いることができる。なお、インピーダンス変化型センサは、前記した各種インピーダンス変換素子を単独で、またはこれらを適宜組み合わせて構成することができる。
【００６７】
また、上記実施形態においては、インピーダンス変化型センサである湿度センサ１２０を圧電基板２０２および導電性基板１１５と同じ筐体１１１内に配置した。しかし、湿度センサ１２０などによって構成されるインピーダンス変化型センサは、これらを収める筐体１１１の外側に配置されていてもよい。
【００６８】
また、上記実施形態においては、センサモジュール１１０におけるアンテナ１１８およびホスト装置１３０におけるアンテナ１３２ａは、図１に示されるようにポール形のアンテナを採用している。しかし、アンテナ１１８，１３２ａは、センサモジュール１１０とホスト装置１３０との間で電波の送受信、すなわち、駆動信号の受信と応答信号の送信を行うことができる形式のものであれば、上記実施形態に限定されるものではない。すなわち、アンテナ１１８，１３２ａは、フィルム状やコイル状のアンテナを採用することができる。また、アンテナ１１８，１３２ａの配置位置も筐体１１１やホスト装置１３０の外側であっても内側であってもよい。また、アンテナ１１８としてフィルム状のアンテナを採用した場合、このフィルム状のアンテナ１１８は、圧電基板１１２の表裏面や絶縁層１１４で被覆された導電性基板１１５の表裏面に貼り付けて設けることもできる。
【００６９】
また、上記実施形態においては、センサモジュール１１０は、表面弾性波変換ＩＤＴ１１６、表面弾性波反射ＩＤＴ１１７および湿度センサ１２０を導電性基板１１５に接続することにより、これらの表面弾性波変換ＩＤＴ１１６、表面弾性波反射ＩＤＴ１１７および湿度センサ１２０を互いに電気的に接続して共通電位を供給するように構成した。しかし、センサモジュール１１０は、上記実施形態の場合、表面弾性波変換ＩＤＴ１１６、表面弾性波反射ＩＤＴ１１７および湿度センサ１２０は互いに電気的に接続されて共通電位が供給されていればよく、必ずしも上記実施形態に限定されるものではない。
【００７０】
例えば、センサモジュール１１０は、図６に示すように、表面弾性波変換ＩＤＴ１１６の第１櫛歯状電極１１６ｂ、表面弾性波反射ＩＤＴ１１７の第２櫛歯状電極１１７ｂおよび湿度センサ１２０の他方の端子１１９ｂを互いに直結することにより、これらの表面弾性波変換ＩＤＴ１１６、表面弾性波反射ＩＤＴ１１７および湿度センサ１２０に共通電位を供給するように構成することもできる。
【００７１】
また、上記実施形態においては、導電性基板１１５は、圧電基板１１２および湿度センサ１２０を載置可能な大きさおよび形状に形成した。これにより、表面弾性波変換ＩＤＴ１１６、表面弾性波反射ＩＤＴ１１７および湿度センサ１２０を容易に電気的に接続することができる。しかし、導電性基板１１５は、導電性を有する材料で構成され、少なくとも圧電基板１１２上に配置される他方の第１櫛歯電極１１６ｂと他方の第２櫛歯電極１１７ｂ間に対応する大きさおよび形状に形成されて圧電基板１１２に対向配置されていれば、スルーホールやワイヤボンディングなどにより、少なくとも圧電基板１１２上に配置される表面弾性波変換ＩＤＴ１１６と表面弾性波反射ＩＤＴ１１７とを容易に電気的に接続することができる。なお、導電性基板１１５を構成する材料は、上記実施形態における銅材のほか電気を通すことができる材料（電気伝導率が高い材料）であれば特に限定されるものではない。例えば、導電性基板１１５の材料としては、アルミニウムなどの軽金属、金や銀などの貴金属、導電性セラミックおよび導電性高分子などを用いることができる。また、導電性基板１１５は、これらの材料を適宜組み合わせて構成することができるとともに、これらの材料と絶縁材料との組み合わせ、例えば、高周波回路で多用されるガラスエポキシ基板の両面に銅箔を設けて導電性基板１１５を構成することもできる。
【００７２】
また、上記実施形態においては、センサモジュール１１０は、表面弾性波変換ＩＤＴ１１６、表面弾性波反射ＩＤＴ１１７および湿度センサ１２０を導電性基板１１５に接続することにより、これらの表面弾性波変換ＩＤＴ１１６、表面弾性波反射ＩＤＴ１１７および湿度センサ１２０を互いに電気的に接続して共通電位を供給するように構成した。しかし、センサモジュール１１０は、必ずしも、表面弾性波変換ＩＤＴ１１６、表面弾性波反射ＩＤＴ１１７および湿度センサ１２０を互いに電気的に接続して共通電位を供給するように構成する必要はない。
【００７３】
例えば、センサモジュール１１０は、図７（Ａ）〜（Ｂ）に示すように、表面弾性波変換ＩＤＴ１１６における第１櫛歯状電極１１６ｂを接地して構成することができる。また、センサモジュール１１０は、図７（Ａ）に示すように、表面弾性波反射ＩＤＴ１１７を構成する２つの第２櫛歯状電極１１７ａと第２櫛歯状電極１１７ｂとの間に湿度センサ１２０を接続して構成することもできる。また、センサモジュール１１０は、図７（Ｂ）に示すように、表面弾性波反射ＩＤＴ１１７を構成する２つの第２櫛歯状電極１１７ａ，１１７ｂのうち、一方の第２櫛歯状電極１１７ａに湿度センサ１２０を接続して接地するとともに他方の第２櫛歯状電極１１７ｂを接地して構成することもできる。また、センサモジュール１１０は、図７（Ｃ）に示すように、表面弾性波反射ＩＤＴ１１７を構成する２つの第２櫛歯状電極１１７ａ，１１７ｂに対してそれぞれ湿度センサ１２０を接続して接地して構成することもできる。すなわち、表面弾性波反射ＩＤＴ１１７は、少なくとも２つの第２櫛歯状電極１１７ａ，１１７ｂのうちの一方が湿度センサ１２０（インピーダンス変化型センサ）における一方の端子に接続されていればよい。
【００７４】
また、上記実施形態においては、センサモジュール１１０は、一組の表面弾性波変換ＩＤＴ１１６と表面弾性波反射ＩＤＴ１１７とを設けた。しかし、センサモジュール１１０は、複数組の表面弾性波変換ＩＤＴ１１６と表面弾性波反射ＩＤＴ１１７とを設けることもできる。この場合、各組における表面弾性波の伝搬経路長を互いに異なるものとした所謂タグを用いることにより各組のごとの応答信号を区別するようにするとよい。
【００７５】
また、センサモジュール１１０は、１つの表面弾性波変換ＩＤＴ１１６に対して２つ以上の表面弾性波反射ＩＤＴ１１７を設けて構成することができるとともに、１つの表面弾性波反射ＩＤＴ１１７に対して２つ以上の表面弾性波変換ＩＤＴ１１６を設けて構成することもできる。
【００７６】
また、上記実施形態においては、物理量検出システム１００は、１つのセンサモジュール１１０に対して駆動信号の無線送信および応答信号の無線受信を行なう構成とした。しかし、物理量検出システム１００は、１つのホスト装置１３０に対して複数のセンサモジュール１１０に対して駆動信号の無線送信および応答信号の無線受信を行なう構成とすることもできる。
【００７７】
また、上記実施形態においては、表面弾性波変換ＩＤＴ１１６と表面弾性波反射ＩＤＴ１１７とを互いに対向配置した。しかし、表面弾性波変換ＩＤＴ１１６と表面弾性波反射ＩＤＴ１１７とは、互いに表面弾性波が往復伝搬できれば、必ずしも対向配置する必要はない。例えば、センサモジュール１１０は、表面弾性波変換ＩＤＴ１１６によって励振される表面弾性波の伝搬経路上に表面弾性波の進行方向を変更する反射部を設けることにより表面弾性波反射ＩＤＴ１１７を表面弾性波変換ＩＤＴ１１６に対して対向しない位置に自由に配置することもできる。
【００７８】
また、上記実施形態においては、ホスト装置１３０は、センサモジュール１１０に対して電波を送信する機能と受信する機能を共に兼ね備えて構成されている。すなわち、ホスト装置１３０は、センサモジュール１１０に対して駆動信号を無線送信するとともに同センサモジュール１１０からの応答信号を無線受信する。しかし、ホスト装置１３０は、駆動信号を無線送信する機能と応答信号を無線受信する機能とを別個の装置で構成されていてもよい。
【００７９】
また、上記実施形態においては、制御部１３４は、センサモジュール１１０からの応答信号を構成する高周波電気信号における位相変化を用いて湿度センサ１２０の検出湿度の温度補正のみを行った。しかし、制御部１３４は、この温度補償に代えてまたは加えてセンサモジュール１１０からの応答信号を構成する高周波電気信号における位相変化を用いて湿度センサ１２０の温度を検出することもできる。これによれば、物理量検出システム１００は、湿度センサ１２０によって温度が検出できるとともに１つの湿度センサ１２０によって湿度と温度とを同時に検出することができる。すなわち、物理量検出システム１００は、センサモジュール１１０からの応答信号を構成する高周波電気信号における位相変化を用いてインピーダンス変化型センサの温度を検出する温度検出部および温度の検出処理を実行する温度検出ステップを備えて構成することができる。
【００８０】
また、上記実施形態においては、物理量検出システム１００は、センサモジュール１１０とホスト装置１３０との間の駆動信号および応答信号の送受信を無線通信で行うように構成した。しかし、物理量検出システム１００は、センサモジュール１１０とホスト装置１３０とを有線で結ぶことにより、センサモジュール１１０とホスト装置１３０との間の駆動信号および応答信号の送受信を有線通信で行うように構成することもできる。また、物理量検出システム１００は、センサモジュール１１０とホスト装置１３０とを一体的に構成することもできる。
【符号の説明】
【００８１】
１００…物理量検出システム、
１１０…センサモジュール、１１１…筐体、１１２…圧電基板、１１３ａ，１１３ｂ…反射防止部、１１４…絶縁層、１１５…導電性基板、１１６…表面弾性波変換ＩＤＴ、１１６ａ，１１６ｂ…第１櫛歯状電極、１１７…表面弾性波反射ＩＤＴ、１１７ａ，１１７ｂ…第２櫛歯状電極、１１８…アンテナ、
１２０…湿度センサ、１２０ａ，１２０ｂ…端子、
１３０…ホスト装置、１３１…変調部、１３２…送受信部、１３２ａ…アンテナ、１３３…検波部、１３４…制御部、１３４ａ…高周波電気信号生成部、１３４ｂ…補償データ記憶部、１３４ｃ…温度補償部、１３４ｄ…物理量特定部、１３５…入力装置、１３６…表示装置。
【図１】
2014048246.tif 000003
【図２】
2014048246.tif 000004
【図５】
2014048246.tif 000005
【図６】
2014048246.tif 000006
【図７】
2014048246.tif 000007
【図３】
2014048246.tif 000008
【図４】
2014048246.tif 000009