(57)【要約】【課題】回路構成の簡素化が可能で位相変化も正確に検出できる球状表面弾性波素子を用いた計測装置を提供する。【解決手段】球状表面弾性波素子の表面電極にバースト状の駆動信号を印加し、駆動信号により励起される球状表面弾性波素子の表面を周回する超音波振動による信号を受信する装置において、駆動信号、および駆動信号と同位相の基準信号Ｉ、および駆動信号と９０°位相がずれておりかつ基準信号Ｉと振幅の大きさが同じである基準信号Ｑを、出力する駆動信号発振部と、基準信号IとＱが交互に入力され、かつ前記超音波振動を電気信号に変換した信号が入力され、これらの信号を乗算した信号を出力する乗算回路部と、乗算回路部からの出力信号のうち低周波数成分のみを取り出した信号について、基準信号ＩおよびＱに対する位相と振幅成分を検出して、球状表面弾性波素子の表面周囲の状況変化による振幅と位相の変化を検出することを特徴とする計測装置。【選択図】図１
2008151520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に電極を有する球状表面弾性波素子の、該電極にバースト状の駆動信号を印加し、該駆動信号により励起される球状表面弾性波素子の表面を周回する超音波振動による信号を受信する装置において、
前記駆動信号、および前記駆動信号と同位相の基準信号Ｉ、および前記駆動信号と９０°位相がずれておりかつ基準信号Ｉと振幅の大きさが同じである基準信号Ｑを、出力する駆動信号発振部と、
前記基準信号Iおよび前記基準信号Ｑが切換部を通して交互に入力され、かつ球状表面弾性波素子の表面を周回する超音波振動を電気信号に変換した信号が入力され、これらの信号を乗算した信号を出力する乗算回路部と、
前記乗算回路部から出力される信号の、低周波数成分のみを通過させるフィルタ部と、
前記フィルタ部から出力される信号について、基準信号Ｉおよび基準信号Ｑに対する位相および振幅成分を検出することによって、
該球状表面弾性波素子の表面周囲の状況変化による振幅および位相の変化を検出することを特徴とする球状表面弾性波素子を用いた計測装置。
【請求項２】
表面に電極を有する球状表面弾性波素子の、該電極にバースト状の駆動信号を印加し、該駆動信号により励起される球状表面弾性波素子の表面を周回する超音波振動による信号を受信する装置において、
前記駆動信号、および前記駆動信号と同位相の基準信号Ｉ、および前記駆動信号と９０°位相がずれておりかつ基準信号Ｉと振幅の大きさが同じである基準信号Ｑを、出力する駆動信号発振部と、
前記基準信号Iおよび前記基準信号Ｑが切換部を通して交互に入力され、かつ球状表面弾性波素子の表面を周回する超音波振動を電気信号に変換した信号が入力され、これらの信号を乗算した信号を出力する乗算回路部と、
前記乗算回路部から出力される信号の、低周波数成分のみを通過させるフィルタ部と、
前記フィルタ部から出力された信号を、検波信号ＳｉとＳｑに分ける別の切換部と、
乗算回路部等の周囲温度などによる変化分を取り除く回路とを備え、
該球状表面弾性波素子の表面周囲の状況変化による振幅および位相の変化を検出することを特徴とする球状表面弾性波素子を用いた計測装置。
【請求項３】
表面に電極を有する球状表面弾性波素子の、該電極にバースト状の駆動信号を印加し、該駆動信号により励起される球状表面弾性波素子の表面を周回する超音波振動による信号を受信する装置において、
前記駆動信号、および前記駆動信号と同位相の基準信号Ｉ、および前記駆動信号と９０°位相がずれておりかつ基準信号Ｉと振幅の大きさが同じである基準信号Ｑを、出力する駆動信号発振部と、
前記基準信号Iおよび前記基準信号Ｑが切換部を通して交互に入力され、かつ球状表面弾性波素子の表面を周回する超音波振動を電気信号に変換した信号が入力され、これらの信号を乗算した信号を出力する乗算回路部と、
前記乗算回路部から出力される信号の、低周波数成分のみを通過させるフィルタ部と、
前記フィルタ部から出力される信号を一時的に保持するサンプルホールド部と、
前記サンプルホールド部で保持されている信号をアナログ値からデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記Ａ／Ｄ変換部からデジタル値として出力された信号から、デジタル演算部によって位相および振幅を演算処理し、
該球状表面弾性波素子の表面周囲の状況変化による振幅および位相の変化を検出することを特徴とする球状表面弾性波素子を用いた計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は球状表面弾性波素子を用いた計測装置に係り、該球状表面弾性波素子の表面を周回する超音波振動から電気信号に変換された受信信号において、超音波振動の振幅と位相を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、平板形状でなく、球形状の圧電性結晶基材の表面にすだれ状電極が形成された球状表面弾性波素子が知られている。（例えば、特許文献１参照）
この球状表面弾性波素子は、駆動信号として高周波バースト信号がすだれ状電極に印加されると、すだれ状電極から表面弾性波(Surface Acoustic Wave)が励起され、表面弾性波が基材表面の円環状領域を多重に周回する。
【０００３】
ここで、表面弾性波は基材表面の状態に応じて多重周回する速度が変化する。同様に、表面弾性波は基材表面への分子の付着等により、円環状領域の周長が表面弾性波の波長の整数倍となるとき、共鳴周波数が変化する。
【０００４】
このため、球状表面弾性波素子は基材表面の円環状領域に付着した分子や、円環状領域に成膜された反応膜と環境ガス等との反応を検出する等の用途が提案されている。
【０００５】
駆動信号として球状表面弾性波素子に印加する高周波バースト信号の周波数は、球状表面弾性波素子上のすだれ状電極の形状や、基材表面の付着物や円環状領域に成膜された反応膜等で決まるものである。
【０００６】
特許文献等は以下の通りである。
【特許文献１】国際公開第ＷＯ０１／０４５２５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、球状表面弾性波素子の基材表面上に多重周回する表面弾性波振動を発生させるために、駆動系回路から該素子のすだれ状電極に高周波バースト信号を印加するわけだが、高周波信号が印加されていないタイミングでは、該すだれ状電極には多重周回する表面弾性波振動が微弱ながらも電気信号として発生している。そして、該基材表面の状態や、該基材表面への分子の付着等により、表面弾性波振動が変化するので、これに応じて電気信号も変化する。
【０００８】
よって、高周波バースト信号を印加し、高周波がＯＦＦのタイミングの時に、該すだれ状電極から微弱な電気信号を取り出し、増幅・信号処理を行うことによって、球状表面弾性波素子の基材表面状態を推測することが可能となる。そして、この結果と周囲状況との関係が予め分かっていれば、各種センサとしての応用が期待される。
【０００９】
ここで、該すだれ状電極から微弱な電気信号を検出する方法だが、従来は図５に示す回路ブロック構成図のような方法で行われていた。先ず、該すだれ状電極からの電気信号は非常に微弱であるため、増幅器を介して増大される。そして、この信号は高周波成分であるため、処理しやすいように別の発振源（局部発振器）と周波数変換器を用いて、信号処理の行いやすい低い周波数帯（中間周波）に変換させる。この方式はいわゆるヘテロダイン方式でもある。
【００１０】
そして、中間周波数帯のフィルタを介し、復調して振幅成分の変化を取り出している。また、図示してないが、周波数変換に用いる別の発振源（局部発振器）の基準信号と比較することによって位相変化分も検出することが出来る。
【００１１】
また、別の検出方式として図６に示すような回路ブロック構成も考えられる。図６は測定用の球状表面弾性波素子(Ａ)と校正用の球状表面弾性波素子(Ｂ)の二つを配置し、高周波信号発生部からの高周波信号をスイッチ(Ａ１)およびスイッチ(Ｂ１)によって測定用および校正用球状表面弾性波素子にそれぞれ別のタイミングでバースト信号の形状で印加される。そしてスイッチ(Ａ２)、スイッチ(Ｂ２)では、バースト信号発生外のタイミング、つまりスイッチ(Ａ１)およびスイッチ(Ｂ１)がＯＦＦの状態でＯＮとなり、各球状表面弾性波素子から微弱な電気信号を増幅部・計測制御部へと伝送され、測定用および校正用の球状表面弾性波素子からの信号差を基にして計測動作が行われる。
【００１２】
しかしながら、図５による周波数変換方式による検出方式では、次のような問題点が存在する。先ず、中間周波数帯に変換するために別の発振源（局部発振器）が必要であり、そのため回路構成が複雑になり、発振出力の安定性などが要求される。また、昨今の球状表面弾性波素子の研究においては、該基材表面状態の変化による表面弾性波振動への影響は振幅変化のみならず、位相変化にも大きく関与していることが分かってきた。よって、表面弾性波振動による電気信号の振幅変化と位相変化を正しく検出することが重要となってきた。しかし、従来のヘテロダイン方式では振幅変化を捉えることは得意ではあるが、位相の変化量を正確に検出することは不得手である。位相変化を検出するためには図示している回路ブロック以外に位相検出のための各種機能ブロックが必要になり、回路構成が大変複雑になってしまう。
【００１３】
また、図６による方式においては測定用および校正用の球状表面弾性波素子の二つを用意する必要があり、高周波駆動信号を各球状表面弾性波素子に独立して供給するため、高周波信号発生部から各素子までの高周波特性、および各素子から計測制御部までの高周波特性などが完全に等しくなければ測定誤差の原因となってしまう。また、この高周波経路の特性を全く同じにすることは非常に困難である。
【００１４】
そこで本発明は上記事情を考慮してなされたものであり、球状表面弾性波素子を用いた計測装置において、該球状表面弾性波素子の基材表面の状態や、該基材表面への分子の付着等による表面弾性波振動の変化に伴なう、すだれ状電極に発生する微弱な電気信号の振幅変化および位相変化を正確に且つ簡単な回路構成で検出できる装置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】
【００１５】
課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、
表面に電極を有する球状表面弾性波素子の、該電極にバースト状の駆動信号を印加し、該駆動信号により励起される球状表面弾性波素子の表面を周回する超音波振動による信号を受信する装置において、
前記駆動信号、および前記駆動信号と同位相の基準信号Ｉ、および前記駆動信号と９０°位相がずれておりかつ基準信号Ｉと振幅の大きさが同じである基準信号Ｑを、出力する駆動信号発振部と、
前記基準信号Iおよび前記基準信号Ｑが切換部を通して交互に入力され、かつ球状表面弾性波素子の表面を周回する超音波振動を電気信号に変換した信号が入力され、これらの信号を乗算した信号を出力する乗算回路部と、
前記乗算回路部から出力される信号の、低周波数成分のみを通過させるフィルタ部と、
前記フィルタ部から出力される信号について、基準信号Ｉおよび基準信号Ｑに対する位相および振幅成分を検出することによって、
該球状表面弾性波素子の表面周囲の状況変化による振幅および位相の変化を検出することを特徴とする球状表面弾性波素子を用いた計測装置である。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、表面に電極を有する球状表面弾性波素子の、該電極にバースト状の駆動信号を印加し、該駆動信号により励起される球状表面弾性波素子の表面を周回する超音波振動による信号を受信する装置において、
前記駆動信号、および前記駆動信号と同位相の基準信号Ｉ、および前記駆動信号と９０°位相がずれておりかつ基準信号Ｉと振幅の大きさが同じである基準信号Ｑを、出力する駆動信号発振部と、
前記基準信号Iおよび前記基準信号Ｑが切換部を通して交互に入力され、かつ球状表面弾性波素子の表面を周回する超音波振動を電気信号に変換した信号が入力され、これらの信号を乗算した信号を出力する乗算回路部と、
前記乗算回路部から出力される信号の、低周波数成分のみを通過させるフィルタ部と、
前記フィルタ部から出力された信号を、検波信号ＳｉとＳｑに分ける別の切換部と、
乗算回路部等の周囲温度などによる変化分を取り除く回路とを備え、
該球状表面弾性波素子の表面周囲の状況変化による振幅および位相の変化を検出することを特徴とする球状表面弾性波素子を用いた計測装置である。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、表面に電極を有する球状表面弾性波素子の、該電極にバースト状の駆動信号を印加し、該駆動信号により励起される球状表面弾性波素子の表面を周回する超音波振動による信号を受信する装置において、
前記駆動信号、および前記駆動信号と同位相の基準信号Ｉ、および前記駆動信号と９０°位相がずれておりかつ基準信号Ｉと振幅の大きさが同じである基準信号Ｑを、出力する駆動信号発振部と、
前記基準信号Iおよび前記基準信号Ｑが切換部を通して交互に入力され、かつ球状表面弾性波素子の表面を周回する超音波振動を電気信号に変換した信号が入力され、これらの信号を乗算した信号を出力する乗算回路部と、
前記乗算回路部から出力される信号の、低周波数成分のみを通過させるフィルタ部と、
前記フィルタ部から出力される信号を一時的に保持するサンプルホールド部と、
前記サンプルホールド部で保持されている信号をアナログ値からデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記Ａ／Ｄ変換部からデジタル値として出力された信号から、デジタル演算部によって位相および振幅を演算処理し、
該球状表面弾性波素子の表面周囲の状況変化による振幅および位相の変化を検出することを特徴とする球状表面弾性波素子を用いた計測装置である。
【００１８】
従って、請求項１から３に対応する発明では、球状表面弾性波素子の基材表面における表面弾性波振動の変化によるすだれ状電極に発生する電気信号と、駆動信号発振部からの基準信号とを、乗算回路部に加え検波する方式であるため、従来の周波数変換方式に比べて局部発振器が不要であり、かつ、基準信号と検出信号を直接的に比較するため、基準信号の周波数変動に強く、周波数変換方式に比べ確実に位相検出が行える。そして全体の回路構成も簡単にできる。また、測定用および校正用の球状表面弾性波素子の二つを用意する必要がなく、シンプルであり全体の回路構成上で測定用の系と校正用の系の高周波特性を全く同じにする必要がなくなる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、球状表面弾性波素子の基材表面の状態や、該基材表面への分子の付着等による表面弾性波振動の変化に伴なう、すだれ状電極に発生する微弱な電気信号の振幅変化および位相変化を検出する方法として、従来方式である、局部発振器と周波数変換器を用いての周波数変換方式いわゆるヘテロダイン方式に比較して、回路構成の簡素化が可能であり、また、振幅変化のみならず位相変化を正確に検出することができる。また、測定用および校正用の球状表面弾性波素子の二つを用意して各素子にダイレクトに高周波信号を印加し、それぞれの検出信号から比較処理する方式のように回路全体における高周波特性の安定性を追求する必要がなく、比較的簡単な回路構成で振幅変化・位相変化を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
では、本発明における第１の実施形態を図１に示す回路構成ブロック図を用いて説明する。図１は球状表面弾性波素子の基材表面を周回する超音波振動からすだれ状電極に発生する微弱な電気信号を検出するための、駆動信号発振部から検出部までの回路構成のブロック図である。
【００２１】
先ず、球状表面弾性波素子１の基材表面上に多重周回する表面弾性波振動を発生させるための高周波信号ｆpは駆動信号発振部２で作られる。そして高アイソレーションの高周波スイッチ部４を経由して高周波増幅部５に送られ、ここで該球状表面弾性波素子を駆動させるために必要な高周波エネルギーレベルまで増幅される。
【００２２】
その後、高アイソレーションであり、高出力に耐えられる高周波パワースイッチ部６、および送受信切換部７を介して、球状表面弾性波素子側の入力インピーダンスとのインピーダンス整合を整合器８で行い、球状表面弾性波素子１に高周波信号が印加される。
【００２３】
ここで、駆動信号発振部２からの出力は常に連続波であるが、制御部９のコントロール信号によって高周波スイッチ部４、高周波パワースイッチ部６、送受信切換部７が同時に切り換わるので、球状表面弾性波素子には高周波信号がＯＮ−ＯＦＦされたバースト信号の形態で印加されることになる。ＯＮ時に図示しないすだれ状電極に与えられた高周波信号によって、球状表面弾性波素子１の基材表面上には表面弾性波振動が発生し、多重周回を行う。そして、高周波信号がＯＦＦ時、該すだれ状電極には表面弾性波素子の表面状態によって影響を受けた多重周回信号が微弱レベルの電気信号ｆrとして発生し、プリアンプ部１０へ送られ増幅される。
【００２４】
このとき、各スイッチ部４、６は高アイソレーション特性であるため、駆動信号発振部２からの漏れ信号成分が殆どない状態である。増幅された電気信号ｆrは、乗算回路部１１に入力される。
【００２５】
一方、駆動信号発振部２からは、駆動信号ｆpと同位相である基準信号ｆsiと、駆動信号ｆpと９０°位相のずれた基準信号ｆsqの二つが出力されている。基準信号ｆsiおよびｆsqは共に振幅の大きさが同じになるようになっている。
【００２６】
そして第一切換部３によって基準信号ｆsiとｆsqのうちのどちらかが選択され、乗算回路部１１に入力される。この切換タイミングは制御部９によってコントロールされる。
【００２７】
尚、ここでは基準信号ｆsiとｆsqは駆動信号発振部２内部で生成される方式としたが、駆動信号発振部２からの出力ｆpの一部を方向性結合器によって取り出し、分配器によって同位相・同振幅に分配し、そのうちの片方の１系統を基準信号ｆsiとし、もう片方の１系統を位相器によって９０°位相をずらして基準信号ｆsqとする方式でも構わない。
【００２８】
また、位相を９０°シフトする方法として、伝送線路による遅延方法や、分配器と位相器を一体化し、コイルとコンデンサの組み合わせによって、各出力端子において振幅の大きさが同じであり、位相差が９０°の出力信号が得られるようにする方法でも構わない。
【００２９】
次に非線形素子である乗算回路部１１に基準信号ｆs（ｆsiまたはｆsq）と、表面弾性波素子からの多重周回による電気信号ｆrが加わった時のその出力における信号成分ｆdについて説明する。
【００３０】
先ず、基準信号ｆsiをＡＰ・ｃｏｓ(ωt)とし、球状表面弾性波素子からの受信信号ｆrをＡR・ｃｏｓ(ωt＋θ)とする。ここでθは、基準信号ｆsiと受信信号ｆrとの位相差であり、ＡＰおよびＡRは、それぞれ基準信号ｆsiと受信信号ｆrの振幅成分である。
【００３１】
乗算回路部の入出力特性は非線形であるため、その入力信号をｅin、出力信号をｅout、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、を回路定数とすると、
ｅout＝Ｋ１ｅin＋Ｋ２ｅin２＋Ｋ３ｅin３＋・・・・・・で表される。
【００３２】
ここで一般的に３次項以降は出力が小さいので無視できる。よって、入力信号ｅinに基準信号ｆsiと受信信号ｆrの和を代入して計算すると、１次項より、それぞれの周波数成分の信号が発生し、２次項よりそれぞれの２次高調波成分および位相差θによる直流成分であるＫ２・ＡＰ・ＡR・ｃｏｓ(θ)の信号Ｓiが出力される。
【００３３】
同様にして、基準信号側を９０°ずらして、つまり第一切換部３を基準信号ｆsq側にした場合の計算をすると、その信号出力ＳqはＫ２・ＡＰ・ＡR・ｓｉｎ(θ)となる。
【００３４】
よって、第一切換部３によって基準信号ｆsiとｆsqを交互に切り換え、さらに受信信号ｆrを乗算回路部１１に入力してミキシングした後の出力を、直流成分は通過し基準信号ｆsの周波数成分以上を阻止するローパスフィルター部１２を通すと、それぞれの基準信号ｆsiおよびｆsqに対応した、検波信号ＳiおよびＳqが得られる。
【００３５】
従って、検波信号ＳiおよびＳqは、基準信号ｆsiおよびｆsqと、球状表面弾性波素子からの受信信号ｆrとの位相差θによって変化することが分かる。また、回路定数Ｋ２および基準信号ｆsの振幅成分ＡＰは一定であるため、受信信号ｆrの振幅成分ＡRによっても変化することが分かる。そして、この二つの検波信号Ｓi、Ｓqを演算処理すれば、最終的に得たい検出信号の振幅成分Ａ０および位相差(θ)が求まる。
【００３６】
最も分かりやすい方法として、図４に示すようにオシロスコープのＸ軸上にＳi信号、Ｙ軸上にＳq信号を入力しリサージュ図形を描かせると図４のように位相差(θ), 振幅成分Ａ０が表示される。すなわち、直交座標系で表わすと円周状の点で表わされることになる。
【００３７】
しかし、ここで問題になるのが乗算回路部１１における回路定数Ｋ２の変動である。これは、乗算回路部が非線形素子であるため、一般的にはダイオードなどの半導体素子が使われているものを用いる。従って半導体には周囲の温度変化によるドリフトが付き物であり、よって検波信号Ｓi、Ｓqも周囲温度によって直流成分のドリフトが加わり、それぞれの検波出力が図４におけるＸ軸上およびＹ軸上で直流的なシフトが加わり、正確な位相差成分(θ),振幅成分Ａ０が検出できなくなるのも当然である。
【００３８】
本実施形態では、このような問題を解決するために第二切換部１３とサンプルホールド部１４、１５および補正処理部１６、１７によって直流成分のドリフトを補正し、正確な測定を行うようにしている。その補正方法を、図３を用いて説明する。
【００３９】
図３は球状表面弾性波素子に加わる高周波バースト信号ｆpと、球状表面弾性波素子からの受信信号ｆrとの時間的関係を示した図である。バースト信号ｆpが球状表面弾性波素子に加えられ、ｎ周回した表面弾性波から得られる電気的な受信信号frｎを検出しようとする時(Ｔｎ)、バースト信号ｆp発生中のタイミングＴcalで第一切換部３と第二切換部１３を同時に交互に切り換えて基準信号ｆsiとｆsqを乗算回路部１１に注入し、サンプルホールド部１４、１５を動作させ、その時の検波出力Ｓi、Ｓqを保持させる。
【００４０】
このタイミングＴcalにおいて送受信切換部７は駆動信号発振部２側と接続されており、受信側（プリアンプ部１０側）には接続されていない。従って、乗算回路部１１による検波信号Ｓi、Ｓqの理想はゼロである。
【００４１】
しかし実際には前記した温度ドリフト等により多少の出力電圧をもってしまう。この出力電圧が、球状表面弾性波素子からの信号ｆrを受信中においては、検波信号ＳiおよびＳqに重乗され誤差の要因となってしまう。よって、受信信号ｆrを受信中の期間では、この保持された出力電圧を補正処理部１６、１７において補正値として利用し、正確な検波出力として次段の直流増幅部１８、１９に引き渡される。
【００４２】
ｎ周回した表面弾性波から得られる電気的な受信信号ｆrｎを検出する時(Ｔｎ)、第一切換部３および第二切換部１３は同時に切り換え動作が行われ、検波信号ＳiおよびＳqが交互に得られる。そして、それぞれのサンプルホールド部１４、１５の補正値を加味して正確な検波出力が得られるように補正処理部１６、１７が機能する。
【００４３】
直流増幅部１８、１９では、その後の位相振幅演算処理部２０が演算を施しやすいレベルＳI、ＳQまで増幅を行う。位相振幅演算処理部２０では図４に示すような内容の信号処理をして正確な位相差成分(θ), 振幅成分Ａ０を算出することができる。
【００４４】
次に、本発明における第２の実施形態を、図２に示す回路構成ブロック図を用いて説明する。図２は球状表面弾性波素子の基材表面を周回する超音波振動からすだれ状電極に発生する微弱な電気信号を検出するための、駆動信号発振部から検出のための演算処理部までの回路構成のブロック図である。
【００４５】
ここで、駆動信号発振部２から球状表面弾性波素子１の基材における表面弾性波振動による電気信号ｆrが乗算回路部１１に入力されるまでの信号の流れと、駆動信号発振部２から基準信号ｆsiとｆsqが乗算回路部１１に入力されるまでの信号の流れ、および乗算回路部１１の動作原理等は、第１の実施形態及び図１と同様であるため、説明を省略する。
【００４６】
また、第１の実施形態及び図１と同様、第一切換部３によって基準信号ｆsiとｆsqを交互に切り換え、さらに受信信号ｆrを乗算回路部１１に入力し、ミキシングした後の出力に、直流成分は通過し基準信号ｆsの周波数成分以上を阻止するローパスフィルター部１２を通すと、それぞれの基準信号ｆsiおよびｆsqに対応した、検波信号ＳiおよびＳqが得られる。
【００４７】
その後、図１にあった第二切換部１３を用いず、サンプルホールド部１４に検波信号ＳiまたはＳqが保持され、デジタル処理であるＡ／Ｄ変換器２１によってデジタルデータ化され、さらにデジタル処理である位相振幅デジタル演算部２２の、所定のメモリエリアに検波信号Ｓiデータおよび検波信号Ｓqデータとして格納される。
【００４８】
また、前記した乗算回路部１１における回路定数Ｋ２の変動を補正する方法は、第１の実施形態で説明したのと同様の補正方法となる。すなわち、図３におけるタイミングＴcalにおいて送受信切換部７は駆動信号発振部２側と接続されており、受信側（プリアンプ部１０側）には接続されていないため、このとき乗算回路部１１に発生する検波信号Ｓi、Ｓqは誤差電圧である。
【００４９】
よって、この期間中に第一切換部３を交互に切り換え、サンプルホールド部１４にそれぞれのタイミングで誤差電圧を保持し、Ａ／Ｄ変換器２１によって、それぞれの誤差電圧をデジタル化し、さらに位相振幅デジタル演算部２２のあるメモリエリアに誤差電圧データして格納し、最終的にこの誤差電圧を加味して、検波信号Ｓiデータ、Ｓqデータから図４に示すような内容の演算処理を施して正確な位相差成分(θ), 振幅成分Ａ０を算出することができる。
【００５０】
このような手段を用いることによって、球状表面弾性波素子の基材表面の状態や、該基材表面への分子の付着等による表面弾性波振動の変化に伴なう、すだれ状電極に発生する微弱な電気信号の振幅変化および位相変化を検出することにおいて、従来方式のように局部発振器と周波数変換器を用いての周波数変換方式いわゆるヘテロダイン方式に比較して、回路構成の簡素化が可能であり、振幅変化と位相変化を正確に検出することができる。また、測定用および校正用の球状表面弾性波素子の二つを用意してのダイレクト高周波信号印加方式のように回路全体の高周波特性の安定性を重視することなく、比較的簡単な回路構成で振幅変化・位相変化を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の実施形態を示した回路構成のブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を示した回路構成のブロック図である。
【図３】本発明の実施形態での時間的な関係を示した図である。
【図４】本発明の実施形態での検波信号の関係を示した図である。
【図５】従来方式における実施形態を示した回路構成のブロック図である。
【図６】従来方式における別の実施形態を示した回路構成のブロック図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  ・・・球状表面弾性波素子
２  ・・・駆動信号発振部
３  ・・・第一切換部
４  ・・・高周波スイッチ部
５  ・・・高周波増幅部
６  ・・・高周波パワースイッチ部
７  ・・・送受信切換部
８  ・・・整合器
９  ・・・制御部
１０・・・プリアンプ部
１１・・・乗算回路部
１２・・・ローパスフィルター部
１３・・・第二切換部
１４、１５・・・サンプルホールド部
１６、１７・・・補正処理部
１８、１９・・・直流増幅部
２０・・・位相振幅演算処理部
２１・・・Ａ／Ｄ変換器
２２・・・位相振幅デジタル演算部
【図１】
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【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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