(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース基板と、
前記ベース基板の一方の面に接合され、前記ベース基板との間に気密封止されたキャビティを形成する封止基板と、
前記ベース基板に接合され、前記キャビティ内に配設された面内圧電等方性を有する圧電性基板と、
前記圧電性基板の前記ベース基板に接する面と反対の面上に形成されたＩＤＴと、を備え、
前記ＩＤＴは、円弧形状に形成されると共に、各電極指が同心円状に形成され、
前記封止基板は、前記キャビティ側の面上に突起部を有するとともに、前記突起部の先端は、前記圧電性基板における前記同心円の中心に接触していることを特徴とする力学量センサ。
【請求項２】
前記ＩＤＴは、バースト信号を送信する送信用ＩＤＴとバースト信号を受信する受信用ＩＤＴとで構成され、
前記送信用ＩＤＴと前記受信用ＩＤＴとは、前記同心円の中心を通る直線に対して互いに鏡面対称に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の力学量センサ。
【請求項３】
前記圧電性基板には、さらに前記送信用ＩＤＴの外周側に送信側反射器が円弧状に形成され、
前記送信側反射器は、前記送信用ＩＤＴと対向する位置に配置されるとともに、前記送信用ＩＤＴと同心円状に形成されることを特徴とする請求項２に記載の力学量センサ。
【請求項４】
前記圧電性基板には、さらに前記受信用ＩＤＴの外周側に受信側反射器が円弧状に形成され、
前記受信側反射器は、前記受信用ＩＤＴと対向する位置に配置されるとともに、前記受信用ＩＤＴと同心円状に形成され、
前記送信側反射器及び前記受信側反射器は、前記同心円の中心を通る直線に対して互いに鏡面対称に配置されることを特徴とする請求項３に記載の力学量センサ。
【請求項５】
前記圧電性基板には、さらにベース基板に接する面と反対の面上に第１の反射器が形成され、
前記第１の反射器は、前記ＩＤＴと同心円状に形成されるとともに、前記ＩＤＴの交差幅と同一の交差幅に形成され、
前記ＩＤＴと前記第１の反射器とは、前記同心円の中心を通る直線に対して互いに鏡面対称に配置されることを特徴とする請求項１に記載の力学量センサ。
【請求項６】
前記圧電性基板には、さらに前記ＩＤＴの外周側に第２の反射器が円弧状に形成され、
前記第２の反射器は、前記ＩＤＴと対向する位置に配置されるとともに、前記ＩＤＴと同心円状に形成されることを特徴とする請求項５に記載の力学量センサ。
【請求項７】
前記圧電性基板は、ＰＺＴで形成されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の力学量センサ。
【請求項８】
前記圧電性基板は、非圧電性かつ等方性を有する非圧電性基板と、前記第１の基板上に形成された面内圧電等方性を有する圧電性薄膜とで構成されることを特徴とする特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の力学量センサ。
【請求項９】
前記ベース基板には、前記圧電性基板に接する面において、前記圧電性基板の前記ＩＤＴまで開放する凹部が形成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の力学量センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面弾性波（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ）に基づく力学量センサに関し、特にその表面弾性波を励振するための励振電極構造、力学量印加構造及びセンサの実装構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のセンサは、振動及び電磁ノイズに強い事から、タイヤの空気圧センサ等への応用が強く望まれているセンサとして知られている。
【０００３】
上記センサは、水晶発振器と同様な共振子型発振回路によって励振された発振周波数の変化を力学量として検知する構成である（特許文献１参照）。この方式においては、数十〜数百ＭＨｚの高周波の定常的発振状態を維持するために、消費電力が非常に大きくなってしまうという問題があった。
【０００４】
この問題を解決するために、表面弾性波を利用するＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）を用いた遅延線型の力学量センサが提案されている（非特許文献１参照）。この遅延線型の力学量センサは、印加力学量の大きさによって、バースト信号波の遅延時間が変化する現象を利用したセンサである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】英国特許第２３８６６８４号明細書
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】：Ｓｈｕｈｅｉ  Ｈａｓｈｉｍｏｔｏ，Ｊａｎ  Ｈ．Ｋｕｙｐｅｒｓ，Ｓｈｕｊｉ  Ｔａｎａｋａ，Ｍａｓａｙｏｓｈｉ  Ｅｓａｓｈｉ、「Ｄｅｓｉｇｎ  ａｎｄ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＳＡＷ  ｓｅｎｓｏｒ  ｆｏｒ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ」、電気学会論文誌Ｅ、２００８年、１２８巻５号、ｐｐ２３０−ｐｐ２３４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図９は表面弾性波素子の励振原理を説明する図である。図９（ａ）は、表面弾性波素子の平面図であり、図９（ｂ）はその側面図である。
【０００８】
図９（ａ）において、圧電性基板５０１上に極性の違う等間隔の電極が形成されている。この等間隔に形成された電極がＩＤＴ５０７である。このＩＤＴ５０７の周期長Ｐと圧電性基板５０１の持つ表面弾性波の音速Ｖとによって、励振周波数Ｆが次式のとおり決定される。
【０００９】
【数１】
0005658061.tif 000002
【００１０】
このとき、励振される振動変位は、ＩＤＴ５０７が形成されている圧電性基板５０１の表面に局在した振動変位となる。この振動変位が図９（ｂ）に示すレイリー波として知られている振動変位５０４である。
【００１１】
図１０は、従来の遅延線型の力学量センサの構成とその原理を説明する図である。図１０（ａ）は、遅延線型のＩＤＴの構成を示す平面図である。
【００１２】
図１０（ａ）において、圧電性基板６０１の表面に信号を送信する送信用ＩＤＴ６１７と信号を受信する受信用ＩＤＴ６２７が形成されている。これら送信用ＩＤＴ６１７と受信用ＩＤＴ６２７との周期長は双方同じである。この周期長と圧電性基板６０１のもつ表面弾性波の音速とで決定される周波数のバースト波が送信用ＩＤＴ６１７に入力されると、圧電性基板６０１の伝搬部６０４に、受信用ＩＤＴ６２７に向かう進行波６１３が発生する。この進行波６１３が受信用ＩＤＴ６２７に入力されると、圧電効果によって電気信号に変換される。この進行波６１３の伝搬する距離が、図１０（ａ）の伝搬距離Ｌである。
【００１３】
図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示す力学量センサに、力学量として圧力が印加された時の圧電性基板６０１の模式的変形図である。印加圧力Ｐが、圧電性基板６０１の伝搬部６０４に印加されると、圧電性基板６０１は、図１０（ｂ）に示すように、屈曲変位を起こす。このとき、図１０（ａ）に示す伝搬距離Ｌが、図１０（ｂ）に示す伝搬距離Ｌ＋ΔＬに変化する。この伝搬距離変化量ΔＬは印加圧力に比例する。伝搬距離がΔＬだけ増加すると、伝搬部６０４を伝搬する進行波６２３が受信用ＩＤＴ６２７に到達する時間は圧力印加前と比較して遅延する。すなわち、この遅延時間の変化を検知する事で、圧力を計測できる。
【００１４】
図１１は、図１０に示す力学量センサにおけるバースト信号の入出力特性を示す図である。図１１において、縦軸は電圧、横軸は時間である。
【００１５】
図１０（ａ）に示す送信用ＩＤＴ６１７における信号波形が送信信号波形６１０である。また、バースト波による信号が送信信号６１１である。また、受信用ＩＤＴ６２７における信号波形が受信信号波形６１２である。また、送信バースト信号６１１が伝搬部６０４を伝搬し、受信用ＩＤＴ６２７にて受信された時の信号が、受信バースト信号６１３である。また、送信バースト信号６１１と受信バースト信号６１３との時間差が遅延時間τである。この遅延時間τが、図１０（ｂ）に示す印加圧力Ｐによって変動する。この遅延時間τを計測する方式が、従来の力学量センサの原理である。
【００１６】
図１２は、遅延線型の表面弾性波圧力センサに関する特性を模式的に示した図である。図１２では、縦軸が遅延時間τ、横軸が印加圧力Ｐである。図１０に示す遅延時間τは、印加圧力Ｐに対して、直線６１５にて示すように、ほぼ直線的に変化している。すなわち、図１２に示す遅延時間τの変化量Δτを観測する事によって、印加圧力Ｐの変化量ΔＰが検出できる。なお、以下、力学量センサの説明にあたって、力学量として圧力を用いて、説明をしていく事にする。
【００１７】
通常、送信バースト信号と遅延信号の位相差を計測する手法が用いられている（非特許文献１参照）。ところが、この位相差を測定する方式においては、位相の誤測定という大きな問題があった。この問題を図１３及び図１４を用いて説明する。
【００１８】
図１３は、受信信号の遅延時間と位相との関係を説明する図である。図１３において、縦方向が電圧、横方向が時間を示す。
【００１９】
図１３において、送信するバースト信号の波形が送信信号波形７１０である。この送信信号波形７１０は、振幅一定の４周期のバースト信号であり、その周期はτ0である。圧力印加前後における受信信号のうち、圧力印加前の受信信号の波形が受信信号波形７１２であり、圧力印加後の受信信号の波形が受信信号波形７２２である。
【００２０】
圧力印加前の遅延時間の測定位置は、受信信号波形７１２の最大振幅位置である測定点７０５である。また、圧力印加後の遅延時間の測定位置は、受信信号波形７２２の最大振幅位置である測定点７０６である。
【００２１】
また、受信信号波形７１２の遅延時間がτ1である。また、受信信号波形７１２の遅延時間がτ2である。これらの遅延時間は、これらの受信信号波形の測定点７０５と測定点７０６で計測される時間である。
【００２２】
圧力印加によって、圧力印加後の遅延時間τ2は、圧力印加前の遅延時間τ1と比較して遅延している。このときの遅延時間差は、測定点７０５と測定点７０６の測定時間差であり、遅延時間差Δτで示される。この遅延時間差Δτは、図１２に示すように、印加圧力Ｐの変化に対応している。
【００２３】
圧力印加前の受信信号波形７１２と送信信号波形７１０との位相差は、図１３に示す位相差θ1である。それ対して、圧力印加後の受信信号波計７２２とバースト波形７１０との位相差は、図１３に示す位相差θ2である。
【００２４】
圧力印加後の受信信号波形７２２と送信信号波形７１０との本来の位相差θPは、図１３に示すΔτとθ1とを用いて、次式のとおり表せる。
【００２５】
【数２】
0005658061.tif 000003
【００２６】
しかし、θPが送信信号波形７１０の周期τ0よりも大きいと、実際の位相差計測では、このτ0の大きさは考慮されない。すなわち、Ｎをゼロでない整数として、θPが以下の不等式を満足している場合、次式のとおり表される。
【００２７】
【数３】
0005658061.tif 000004
【００２８】
このとき、圧力印加後の受信信号波形７２２と送信信号波形７１０との計測上の位相差θは、次式の通り表される。
【００２９】
【数４】
0005658061.tif 000005
【００３０】
このため、θは、次式の範囲でしか定義することができない。
【００３１】
【数５】
0005658061.tif 000006
【００３２】
従って、実際の位相差θPと大きくかけ離れた値として誤測定されてしまう。図１３に示す圧力印加後の受信信号波形７２２の位相差θ2は、この誤測定による結果の値である。
【００３３】
図１４は、位相差θと印加圧力Ｐとの関係を説明する図である。図１４において、縦軸は位相差θ、横軸は印加圧力Ｐである。位相差θと圧力Ｐとの関係を示す特性曲線８０１は、位相差θがバースト波の周期τ0以上の大きさになると式（４）にしたがって、不連続に変化し、特性曲線８０２、特性曲線８０３とに遷移してしまう。そのため、特定範囲の圧力変化しか計測できない。
【００３４】
以上のように、位相差計測の誤測定は、従来の測定方法では避けられない問題である。この問題を解決するために各種のアルゴリズムが提案されているが、そのアルゴリズムの複雑さや精度の観点から、非常に大きな問題となっている。本発明は、この遅延線型のＩＤＴを用いた際に生じる位相差の誤測定の問題を解決する力学量センサを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
本発明は上記課題を解決するために、以下の手段を提供する。
本発明に係る力学量センサは、ベース基板と、前記ベース基板の一方の面に接合され、前記ベース基板との間に気密封止されたキャビティを形成する封止基板と、前記ベース基板に接合され、前記キャビティ内に配設された面内圧電等方性を有する圧電性基板と、前記圧電性基板の前記ベース基板に接する面と反対の面上に形成されたＩＤＴと、を備え、前記ＩＤＴは、円弧形状に形成されると共に、各電極指が同心円状に形成され、前記封止基板は、前記キャビティ側の面上に突起部を有するとともに、前記突起部の先端は、前記同心円の中心に接触していることを特徴とする。
【００３６】
本実施例の構成を備えることにより、表面弾性波の振幅変化に対して精度のよい計測ができるため、力学量変化を効率的に検出することができる。また、キャビティ内を気密封止する場合、励振される表面弾性波のＱ値の低下を抑制することができる。
【００３７】
また、前記ＩＤＴは、バースト信号を送信する送信用ＩＤＴとバースト信号を受信する受信用ＩＤＴとで構成され、前記送信用ＩＤＴと前記受信用ＩＤＴとは、前記同心円の中心を通る直線に対して互いに鏡面対称に配置されていることを特徴とする。
また、前記圧電性基板には、さらに前記送信用ＩＤＴの外周側に送信側反射器が円弧状に形成され、前記送信側反射器は、前記送信用ＩＤＴと対向する位置に配置されるとともに、前記送信用ＩＤＴと同心円状に形成されることを特徴とする。
このように送信側反射器が形成されているため、送信用ＩＤＴの外周に向かう進行波成分を反射させて、受信用ＩＤＴに向かわせることができる。
【００３８】
また、前記圧電性基板には、さらに前記受信用ＩＤＴの外周側に受信側反射器が円弧状に形成され、前記受信側反射器は、前記受信用ＩＤＴと対向する位置に配置されるとともに、前記受信用ＩＤＴと同心円状に形成され、前記送信側反射器及び前記受信側反射器は、前記同心円の中心を通る直線に対して互いに鏡面対称に配置されることを特徴とする。
受信側反射器を形成する事で、受信用ＩＤＴで受信せず通過してしまう進行波成分を反射させ、受信用で再度、受信させる事ができる。
【００３９】
また、前記圧電性基板には、さらにベース基板に接する面と反対の面上に第１の反射器が形成され、前記第１の反射器は、前記ＩＤＴと同心円状に形成されるとともに、前記ＩＤＴの交差幅と同一の交差幅に形成され、前記ＩＤＴと前記第１の反射器とは、前記同心円の中心を通る直線に対して互いに鏡面対称に配置されることを特徴とする。
このように構成することで、センサに必要な電力を減らすことができるため、パッシブ型の力学量センサとして構成することができる。従って電力供給部が必要ではなくなるため、センサの構成を簡易なものにすることができる。
【００４０】
また、前記圧電性基板には、さらに前記ＩＤＴの外周側に第２の反射器が円弧状に形成され、前記第２の反射器は、前記ＩＤＴと対向する位置に配置されるとともに、前記ＩＤＴと同心円状に形成されることを特徴とする。
このように第２の反射器が形成されているため、ＩＤＴの外周に向かう進行波成分を反射させて、受信用ＩＤＴに向かわせることができる。
【００４１】
また、前記圧電性基板は、ＰＺＴで形成されることを特徴とする。また、前記圧電性基板は、非圧電性かつ等方性を有する非圧電性基板と、前記第１の基板上に形成された面内圧電等方性を有する圧電性薄膜とで構成されることを特徴とする特徴とする。
このように構成することで、表面弾性波のうち、レイリー波が容易に励振することができる。
【００４２】
また、前記ベース基板には、前記圧電性基板に接する面において、前記圧電性基板の少なくとも前記ＩＤＴの内周側を開放する凹部が形成されていることを特徴とする。
この構成により、励振される表面弾性波のＱ値の低下を抑制することができるため、圧電性基板に圧力が印加したことを計測できる。
【発明の効果】
【００４３】
本実施例の構成を備えることにより、表面弾性波の振幅変化に対して精度のよい計測ができるため、力学量変化を効率的に検出することができる。また、本発明を採用する事で、センシングシステムの大幅な消費電力の低減ができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る力学量センサの第一の実施例を示す図である。
【図２】第一の実施例に係る力学量センサの製造工程を示す図である。
【図３】第一の実施例に係る圧電性基板上の遅延線型のＩＤＴを説明する図である。
【図４】第一の実施例に係る圧力測定原理を説明する図である。
【図５】第一の実施例に係る集中応力Ｐｃと受信信号の振幅Ｖｐの関係を示す模式図である。
【図６】本発明に係る弾性表面波力学量センサの第二の実施例を示す図である。
【図７】本発明に係る弾性表面波力学量センサの第三の実施例を示す図である。
【図８】第三の実施例に係る送受信される信号の波形を示す図である。
【図９】表面弾性波素子の励振原理を説明する図である。
【図１０】従来の遅延線型の力学量センサの構成とその原理を説明する図である。
【図１１】従来の力学量センサにおけるバースト信号の入出力特性を示す図である。
【図１２】遅延線型の力学量センサに関する特性を模式的に示した図である。
【図１３】力学量センサにおける受信信号の遅延時間と位相との関係を説明する図である。
【図１４】力学量センサにおける位相差θと印加圧力Ｐとの関係を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図１は、本発明に係る力学量センサの第一の実施例を示す図である。図１（ａ）は、力学量センサの断面斜視図を示し、図１（ｂ）は、力学量センサの側面の断面図を示す。図１において、力学量センサ１００は、ベース基板１０３と、ベース基板１０３の一方の面に接合され、ベース基板１０３との間に気密封止されたキャビティ１０６を形成する封止基板１０５と、ベース基板１０３に接合され、キャビティ１０６内に配設された面内圧電等方性を有する圧電性基板１０１と、圧電性基板１０１のベース基板１０３に接する面と反対の面上に形成されたＩＤＴ１０７と、を備えている。また、ＩＤＴ１０７は、円弧形状に形成されると共に、各電極指が同心円状に形成されている。また、封止基板１０５は、キャビティ１０６側の面上に突起部１０４を有する。さらに、突起部１０４の先端は、圧電性基板１０１におけるＩＤＴ１０７の電極指が配置される同心円の中心１０２に接触している。また、図示しないが、力学量センサ１００は、外部電極と、ＩＤＴと外部電極とを電気的に接続する引き出し電極とが形成されている。
【００４６】
また、圧電性基板１０１は、レイリー波が容易に励振可能なＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）及び酸化亜鉛、窒化アルミ等のいずれかが選択される。また、圧電性基板１０１として、シリコン基板等の非圧電性かつ等方性基板上に、酸化亜鉛、窒化アルミ等の圧電薄膜が形成された二層構造型の圧電性基板を採用しても良い。
【００４７】
図２は、本実施例に係る力学量センサの製造工程を示す図である。
図２に示すように、圧電性基板上にＩＤＴを形成する（ＩＤＴ形成工程）。次に圧電性基板１０１がベース基板に実装される（圧電性基板実装工程）。次に、ベース基板１０３と封止基板１０４とを接合する工程を行う（封止基板接合工程）。この接合工程においては、半田接合や熱圧着接合や陽極接合等、周知な接合方法を採用すればよい。
【００４８】
また、圧電性基板実装工程の前に、図示しない外部電極とＩＤＴ１０７を接合する引き出し電極を形成する（引き出し電極形成工程）。この形成工程で形成される引き出し電極は、ベース基板１０３に形成された貫通電極や、又はベース基板１０３と封止基板１０４との間から引き回された引き回し電極などである。
【００４９】
また、キャビティ部１０６は、ＩＤＴ１０７の酸化防止のために、不活性ガスによる充填封止または真空封止されている事が望ましい。
また、封止基板接合工程において、突起部１０４は、同心円の中心１０２と接触状態となる。
【００５０】
図３は、圧電性基板１０１上の遅延線型のＩＤＴを説明する図である。
図３において、圧電性基板１０１は、面内圧電等方性を有している。そのため、圧電性基板１０１の持つ圧電テンソルが、圧電性基板１０１の表面の法線を回転軸とした座標変換に対して不変である。
【００５１】
本実施例において、ＩＤＴ１０７は、バースト信号を送信する送信用ＩＤＴ１１７とバースト信号を受信する受信用ＩＤＴ１２７とで構成されている。また、送信用ＩＤＴ１１７と受信用ＩＤＴ１２７とは、同心円の中心１０２を通る直線１１１に対して互いに鏡面対称に配置されている。また、送信用ＩＤＴ１１７と受信用ＩＤＴ１２７とは、ともに円弧形状である。
【００５２】
送信用ＩＤＴ１１７から送信される進行波１１３は、表面集中点１１２に集中する。その後、受信用ＩＤＴ１２７にて受信される。
【００５３】
図４は、図３記載の圧電性基板１０１の斜視図であって、本発明に係る圧力測定原理を説明する図である。図４において、突起部１１４が、送信用ＩＤＴ１１７から送信される進行波１１３の表面波集中点１１２に接触している。ここで、表面波集中点１１２は、同心円の中心１０２である。さらに、集中圧力Ｐｃが、突起部１１４を介在して表面波集中点１１０４に直接的に印加されている。本実施例において、この突起部１１４は、図１の突起部１０４である。
【００５４】
図４に示すように、表面波集中点１１２に接触している突起部１１４とその接触圧によって、進行波１１３の伝搬は阻害される。それゆえ、集中圧力Ｐｃの大きさにその伝搬効率は大きく依存する。すなわち、受信用ＩＤＴ１２７で受信される受信信号の振幅が集中圧力Ｐｃの大きさによって変化する。
【００５５】
図５は、図４記載の集中応力Ｐｃと受信用ＩＤＴ１２７で受信される受信信号の振幅Ｖｐの関係を示す模式図である。図５において、縦軸は受信信号の振幅Ｖｐ、横軸は図４記載の集中圧力Ｐｃである。図５に記載のように、振幅Ｖｐは、集中圧力Ｐｃに対して、負の傾きを持つ直線的な相関関係を示す。この直線的な相関関係が、図５に記載の特性曲線１１５である。すなわち、表面波集中点１１２に対して集中応力を直接印加する事によって、受信信号の振幅Ｖｐが変化する。この変化を計測することにより、圧力が測定できる。
【００５６】
また、図１に示すように、本実施例では、キャビティ１０６が形成されている。これにより、圧力が封止基板１０５に印加されると、該封止基板１０５は、キャビティ部１０６との圧力差によって変位することができる。このとき、封止基板１０５はダイヤフラムとしての機能を有している。すなわち、封止基板１０５が変位すると、突起部１０４を介在して表面波集中点１１２である中心１０２に対して、集中圧力が印加される。その結果、遅延線信号の振幅が変化し、この振幅変化を圧力変化として計測できる。
【００５７】
本実施例の構成を備えることにより、振幅変化に対して精度のよい計測ができるため、圧力変化を効率的に検出することができる。
【００５８】
また、図１において、圧電性基板１０１とベース基板１０３との間にキャビティ１０６が形成されているが、必ずしも必要ではない。突起部１０４により、圧電性基板上の進行波が抑制されればよいためである。キャビティ内を気密封止することにより、励振される表面弾性波のＱ値の低下を抑制することができる。
【００５９】
また、図１のように、圧電性基板１０１とベース基板１０３との間にキャビティ１０６が形成されていれば、印加圧力が弱い場合でも、進行波を受信用ＩＤＴで受信することができる。このとき、圧電性基板が、ベース基板側に反るため、進行波の抑制が減少する。これにより、励振される表面弾性波のＱ値の低下を抑制することができるため、圧電性基板に圧力が印加したことを計測できる。
【００６０】
また、圧電性基板１０３は、突起部による印加圧力を圧電性基板１０３の突起部１０４側の表面のみで受けることができる程度厚い方が好ましい。
なお、本実施例において、圧力測定の例であるが、圧力以外で、封止基板１０５に気圧、荷重、応力、歪み等が印加される場合においても、すべて同一の動作と機能を発揮することができる。
【００６１】
図６は、本発明に係る弾性表面波力学量センサの第二の実施例を示す図である。なお、第一の実施例と同様の構成になる部分については、その詳細な説明を省略する。
【００６２】
第二の実施例において、第一の実施例と異なる点は、圧電性基板１０１に、さらに送信用ＩＤＴ１１７、受信用ＩＤＴ１２７の外周側にそれぞれ送信側反射器２０１、受信側反射器２０２が円弧状に形成され、送信側反射器２０１、受信側反射器２０２は、それぞれ送信用ＩＤＴ１１７、受信用ＩＤＴ１２７と対向する位置に配置されるとともに、送信用ＩＤＴ１１７、受信用ＩＤＴ１２７と同心円状に形成され、送信側反射器２０１、受信側反射器２０２は、同心円の中心１０２を通る直線に対して互いに鏡面対称に配置されている点である。
【００６３】
送信用ＩＤＴ１１７で励振される表面弾性波は、中心１０２に向かう進行波成分と、円弧の外周に向かう進行波成分の二種類ある。ここで、本実施例では、送信側反射器２０１が形成されているため、外周に向かう進行波成分を反射させて、受信用ＩＤＴ１２７に向かわせることができる。
【００６４】
また、受信側反射器２０２を形成する事で、受信用ＩＤＴ１２７で受信せず通過してしまう進行波成分を反射させ、受信用ＩＤＴ１２７で再度、受信させる事ができる。
図６に記載のＩＤＴと反射器との構成を採用する事で、受信感度を向上させる事ができる。
なお、送信側反射器２０１と受信側反射器２０２のどちらか一方のみが配置されているだけでもよい。この構成でも、力学量センサの受信感度を向上させることができる。
【００６５】
図７は、本発明に係る弾性表面波力学量センサの第三の実施例を示す図である。
第三の実施例において、第一の実施例と異なる点は、圧電性基板１０１には、受信用ＩＤＴ１２７が形成されず、信号を送受信する送受信用のＩＤＴ３０７と、ベース基板１０３に接する面と反対の面上に第１の反射器３０１とが形成され、第１の反射器３０１は、ＩＤＴ３０７と同心円状に形成されるとともに、ＩＤＴ３０７の交差幅と同一の交差幅Ｗに形成され、ＩＤＴ３０７と第１の反射器３０１とは、同心円の中心１０２を通る直線１１１に対して互いに鏡面対称に配置される点である。なお、第一の実施例と同様の構成になる部分については、その詳細な説明を省略する。
【００６６】
この送受信用のＩＤＴ３０７から送信される進行波は、中心１０２に集中する。その後、反射器３０７にて反射される。次に、反射された反射進行波が中心１０２に集中する。その後、再びＩＤＴ３０７に受信される。この進行波と反射進行波が経路３１３である。
【００６７】
図８は本実施例に係るＩＤＴ３０７において送受信される信号の波形を示す図である。  図８において、縦軸は電圧、横軸は時間を示す。また、バースト波による送信信号の波形が送信信号波形３１１であり、反射して受信された受信用信号の波形が受信信号波形３１２である。
【００６８】
このように構成することで、センサに必要な電力を減らすことができるため、パッシブ型の力学量センサとして構成することができる。従って電力供給部が必要ではなくなるため、センサの構成を簡易なものにすることができる。
また、図４及び図５に記載の圧力測定原理は、図７に記載のＩＤＴ３０７と反射器３０１によって構成された反射型の遅延線素子においても、同様の原理となる。
【００６９】
また、図７に記載の力学量センサにおいてもＩＤＴ３０７の外周に図６に示すような第２の反射器を形成することができる。このとき、圧電性基板１０１には、さらにＩＤＴ３０７の外周側に第２の反射器が円弧状に形成されることとなり、第２の反射器は、ＩＤＴ３０７と対向する位置に配置されるとともに、ＩＤＴ３０７と同心円状に形成される。これにより、本実施例の力学量センサにおいても受信感度を向上させる事が可能である。
【００７０】
また、本発明における力学量センサは、圧力、気圧、応力、歪み、荷重のセンシングが可能であるので、自動車のタイヤ空気圧計、気圧計、歪みゲージ、荷重センサ、真空センサなどに利用できる。さらに、励振周波数が高い表面弾性波を利用しているので、ワイヤレスセンサネットワークにも対応できる。本発明を採用する事で、センシングシステムの大幅な消費電力の低減ができる。
【符号の説明】
【００７１】
１０１、５０１、６０１：圧電性基板
１０２：同心円の中心
１０３：ベース基板
１０４、１１４：突起部
１０５：封止基板
１０６：キャビティ部
１０７、３０７、５０７：ＩＤＴ
１１２：表面波集中点
１１３、６１３、６２３：進行波
１１５：特性曲線
１１７、６１７：送信用ＩＤＴ
１２７、６２７：受信用ＩＤＴ
２０１：送信側反射器
２０２：受信側反射器
３０１：第１の反射器
３１１、６１０、７１０：送信信号波形
３１２、６１２、７１２、７２２：受信信号波形
３１３：経路
５０４：振動変位
６０４：伝播部
６１１：送信バースト信号
６１３：受信バースト信号
７０５、７０６：測定点
８０１、８０２、８０３：特性曲線
【図１】
0005658061.tif 000007
【図２】
0005658061.tif 000008
【図３】
0005658061.tif 000009
【図４】
0005658061.tif 000010
【図５】
0005658061.tif 000011
【図６】
0005658061.tif 000012
【図７】
0005658061.tif 000013
【図８】
0005658061.tif 000014
【図９】
0005658061.tif 000015
【図１０】
0005658061.tif 000016
【図１１】
0005658061.tif 000017
【図１２】
0005658061.tif 000018
【図１３】
0005658061.tif 000019
【図１４】
0005658061.tif 000020