(57)【要約】【課題】この発明の目的は、構成が簡易で故障し難く、製造コストが安く、しかも所望の環境差異を早く高精度に測定することが出来る環境差異検出装置を提供することである。【解決手段】この発明の環境差異検出装置は：円環状の弾性表面波周回経路１２ａを有した表面を含む基体１２と、周回経路に弾性表面波を励起し周回された弾性表面波を受信する弾性表面波励起／受信手段１４と、周回経路に設けられ隣接する環境の変化に応じて弾性的性質を変化させる感応膜１６と、を備えた弾性表面波素子１８と；周回した弾性表面波を受信した弾性表面波励起／受信手段によって発生された電気信号から弾性表面波の周回速度及び弾性表面波の強度を測定する速度・強度測定手段２２と；速度・強度測定手段により測定された周回速度及び強度から感応膜に隣接した環境を評価する環境評価手段２４と；を備えていることを特徴としている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性表面波が周回する少なくとも円環状の周回経路を有した表面を含む基体と、周回経路に弾性表面波を励起するとともに周回経路に励起され周回された弾性表面波を受信する弾性表面波励起／受信手段と、周回経路の少なくとも一部分に設けられ隣接する環境の変化に応じて弾性的性質を変化させる感応膜と、を備えた弾性表面波素子と、
上記周回経路を周回した弾性表面波を受信した弾性表面波励起／受信手段によって発生された電気信号から、弾性表面波の周回速度及び弾性表面波の強度を測定する速度・強度測定手段と、
速度・強度測定手段により測定された周回速度及び強度から、感応膜に隣接した環境を評価する環境評価手段と、
を備えた、
ことを特徴とする環境差異検出装置。
【請求項２】
前記表面が球形状をしている、ことを特徴とする請求項１に記載の環境差異検出装置。
【請求項３】
前記強度は、周回に伴なう弾性表面波の減衰率により測定される、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の環境差異検出装置。
【請求項４】
前記周回速度及び前記強度の何れか一方の測定によって、他方の測定結果が正しいか否かを判断する、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の環境差異検出装置。
【請求項５】
前記感応膜はガスに感応する材料を含んでおり、ガスに感応することにより上記周回経路を周回する弾性表面波の周回速度及び強度を変化させ、
速度・強度測定手段により測定された周回速度及び強度から評価される、感応膜に隣接した環境は、ガス濃度である、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の環境差異検出装置。
【請求項６】
ガス濃度が上昇する間には、速度・強度測定手段により測定された周回速度に対応する被測定要素及び強度の少なくともいずれか一方から水素濃度が評価され、
ガス濃度が下降する間には、速度・強度測定手段により測定された周回速度に対応する被測定要素及び強度の少なくともいずれか他方からガス濃度が評価される、
ことを特徴とする請求項５に記載の環境差異検出装置。
【請求項７】
前記感応膜は水素に反応する材料を含んでおり、前記感応膜に含まれる水素に感応する材料はパラジウムを含んでおり、
水素濃度が上昇する間には、速度・強度測定手段により測定された少なくとも強度に対応する被測定要素から水素濃度が評価され、
水素濃度が下降する間には、速度・強度測定手段により測定された周回速度に対応する被測定要素及び強度の少なくともいずれか他方から水素濃度が評価される、
ことを特徴とする請求項５に記載の環境差異検出装置。
【請求項８】
被測定環境の第１の範囲では、速度・強度測定手段により測定された周回速度に対応する被測定要素及び強度の少なくともいずれか一方から被測定環境が評価され、
被測定環境の上記第１の範囲とは別の第２の範囲では、速度・強度測定手段により測定された周回速度に対応する被測定要素及び強度の少なくともいずれか他方から被測定環境が評価される、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の環境差異検出装置。
【請求項９】
被測定環境の上記第１の範囲及び上記第２の範囲とは別の第３の範囲では、速度・強度測定手段により測定された周回速度に対応する被測定要素及び強度から被測定環境が評価される、
ことを特徴とする請求項８に記載の環境差異検出装置。
【請求項１０】
前記感応膜に含まれる水素に感応する材料はパラジウムを含んでおり、
水素濃度が所定の第１の濃度以下の間は、速度・強度測定手段により測定された周回速度に対応する被測定要素及び強度の中の少なくとも強度から水素濃度が評価され、
水素濃度が第１の濃度よりも高い所定の第２の濃度以上の間は、速度・強度測定手段により測定された周回速度に対応する被測定要素及び強度の中の少なくとも周回速度に対応する被測定要素から水素濃度が評価される、
ことを特徴とする請求項５に記載の環境差異検出装置。
【請求項１１】
水素濃度が所定の第１の濃度以下の間とは水素濃度１．０％以下を含み、水素濃度が所定の第２の濃度以上の間とは水素濃度１．８％以上である、
ことを特徴とする請求項１０に記載の環境差異検出装置。
【請求項１２】
前記弾性表面波素子は、複数の周回経路，複数の周回経路に対応した複数の弾性表面波励起／受信手段，そして複数の周回経路の夫々の少なくとも一部分に設けられた感応膜を有している、
ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の環境差異検出装置。
【請求項１３】
前記弾性表面波素子を複数使用する、ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の環境差異検出装置。
【請求項１４】
前記弾性表面波素子を感応膜を外部に露出させて収容する保護容器を備えており、
前記弾性表面波素子は、弾性表面波励起／受信手段を備えているが感応膜が設けられる以前に保護容器に収容され、弾性表面波励起／受信手段により周回経路に弾性表面波が励起され周回されることを確認した後に保護容器の外部から保護容器に収容されている基体の周回経路の少なくとも一部分に感応膜が設けられる、
ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の環境差異検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、環境の差異を検出する環境差異検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、環境の差異を検出する種々の環境差異検出装置が知られている。
【０００３】
例えば、大気中や気相化学プロセス等における環境の差異である種々のガス成分の差異を検出するためには、環境差異検出装置として接触燃焼式センサ，半導体式センサ，弾性表面波センサ等、様々なガスセンサが従来用いられている。従来の弾性表面波センサは、平面形状弾性表面波素子を使用しており、一般的には高感度であると言われている。
【０００４】
この従来の弾性表面波センサにおいて使用されている平面形状弾性表面波素子は、例えば、水晶，ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３），タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）等の圧電結晶により形成されている基板、またはシリコン基板やガラス基板上に酸化膜を形成し、さらに酸化亜鉛や窒化アルミニウムなどの圧電薄膜等を形成した多層構造の基板を備えている。
【０００５】
基板の表面の相互に所定距離離間した２つの位置には、弾性表面波励起手段及び弾性表面波受信手段として機能する２つのすだれ状電極が配置されている。２つのすだれ状電極の夫々は例えばアルミニウムや金といった良導電性金属により形成されていて、弾性表面波励起手段としてのすだれ状電極は高周波発生手段から供給された高周波信号を圧電変換して基板の表面に弾性表面波を励起して伝播させ、そして弾性表面波受信手段としてのすだれ状電極は弾性表面波励起手段としてのすだれ状電極により基板の表面に励起され伝播された弾性表面波を圧電変換で再び高周波信号に変換し、検出・出力手段に供給する。
【０００６】
上記基板の表面にはさらに、２つのすだれ状電極の間に特定の原子や分子に反応する感応膜が設けられている。この反応には、例えば特定の原子や分子の吸着又は吸蔵や特定の原子や分子に対する発熱等が含まれる。感応膜は、感応膜が特定の原子や分子に対し反応した程度に応じて、２つのすだれ状電極の間を伝播する弾性表面波の伝播速度や減衰係数や分散状況等の物理的特性を変化させる。従って、上述したような物理的特性を測定することによって、感応膜が特定の原子や分子に対して反応した程度、ひいては感応膜に隣接した環境中の特定の原子や分子の濃度を評価することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した如く構成されている従来の平面形状弾性表面波素子は、基板の表面を伝播する間に弾性表面波がその進行方向に対し交差する方向に拡散し、また基板の大きさにも限りがあるので、２つのすだれ状電極の間に設定することが出来る弾性表面波伝播距離は１０ｍｍ程度以下である。そして、このように短い弾性表面波伝播距離しか設定することができない従来の平面形状弾性表面波素子を使用して環境の差異を検出しようとする場合には、基板の表面において２つのすだれ状電極の間に設ける感応膜の厚さを例えば１００ｎｍ以上といったある程度以上の大きさにする必要があった。しかしながら、感応膜の厚さが厚くなると、従来の平面形状弾性表面波素子を使用した環境差異検出装置における環境差異検出速度が遅くなったり、感応膜が破損し易くなる。
【０００８】
この発明は上記事情の下で為され、この発明の目的は、構成が簡易で故障し難く、製造コストが安く、しかも所望の環境差異を早く高精度に測定することが出来る環境差異検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述したこの発明の目的を達成する為に、この発明に従った環境差異検出装置は：
弾性表面波が周回する少なくとも円環状の周回経路を有した表面を含む基体と、周回経路に弾性表面波を励起するとともに周回経路に励起され周回された弾性表面波を受信する弾性表面波励起／受信手段と、周回経路の少なくとも一部分に設けられ隣接する環境の変化に応じて弾性的性質を変化させる感応膜と、を備えた弾性表面波素子と、
上記周回経路を周回した弾性表面波を受信した弾性表面波励起／受信手段によって発生された電気信号から、弾性表面波の周回速度及び弾性表面波の強度を測定する速度・強度測定手段と、
速度・強度測定手段により測定された周回速度及び強度から感応膜に隣接した環境を評価する環境評価手段と、
を備えていることを特徴としている。
【００１０】
しかし、特に水素センサー等の燃料電池の水素漏れやあるいは水素の高精度制御の為に可能な限り高速で且つ精度の高い測定が求められている。本発明では、特に水素ガスをパラジウム薄膜の水素吸収や吸着現象を用いて検出する際に、水素吸収過程と放出過程、あるいは水素濃度範囲が変わる際に、弾性表面波の伝播特性がその伝播する速度と信号の強度の変化への応答の仕方が異なることを発見し、弾性表面波が周回する少なくとも円環状の周回経路を有した表面を含む弾性表面波素子に適用することでより性能の良い水素センサーが出来ることを発見したことによって為されたものである。
【発明の効果】
【００１１】
上述した如く構成されたこの発明に従った環境差異検出装置は：弾性表面波が周回する少なくとも円環状の周回経路を有した表面を含む基体と、周回経路に弾性表面波を励起するとともに周回経路に励起され周回された弾性表面波を受信する弾性表面波励起／受信手段と、周回経路の少なくとも一部分に設けられ隣接する環境の変化に応じて弾性的性質を変化させる感応膜と、を備えた弾性表面波素子を使用しているので、弾性表面波励起／受信手段により励起された弾性表面波に基体の表面の周回経路を繰り返し周回させることにより弾性表面波の伝播距離を、従来の平板形状弾性表面波素子を使用した場合に比べ、遥かに長く設定することが出来、従って周回経路の少なくとも一部分に設けられる感応膜の厚さを薄くしても、所望の環境差異を早く高精度に測定することが出来るとともに、しかも構成が簡易で故障し難い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
先ず最初に、図１を参照しながら、この発明の一実施の形態に従った環境差異検出装置１０について詳細に説明する。図１は、この発明の一実施の形態に従った環境差異検出装置１０の全体の構成を概略的に示している。
【００１３】
環境差異検出装置１０は、弾性表面波ＳＡＷが周回する少なくとも円環状の周回経路１２ａを有した表面を含む基体１２と、周回経路１２ａに弾性表面波ＳＡＷを励起するとともに周回経路１２ａに励起され周回された弾性表面波ＳＡＷを受信する弾性表面波励起／受信手段１４と、周回経路１２ａの少なくとも一部分に設けられ隣接する環境の変化に応じて弾性的性質を変化させる感応膜１６と、を備えた弾性表面波素子１８を使用している。
【００１４】
なおここで、弾性表面波とは、基体の表面に沿いエネルギーを集中して伝播する弾性波の全般を含む。例えば擬セザワ波のように多少エネルギーを基体に漏洩しながら伝播するものや、ＳＨ波、また表面に設けられた膜を伝播可能なラブ波、あるいは回廊波等を含む。
【００１５】
基材１２は、その表面に弾性表面波ＳＡＷを励起され伝播されることが可能な材料によってのみ作成することが可能であり、また、弾性表面波ＳＡＷが励起されず伝播することもできない材料の表面を弾性表面波ＳＡＷが励起されることが可能であり伝播されることが可能である材料の膜により覆うことによっても作成することが可能である。
【００１６】
基材１２の為の、その表面に弾性表面波ＳＡＷを励起され伝播されることが可能な材料としては、水晶やニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）やタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ
３）などの単結晶が知られており、しかもこれらの材料の表面には結晶軸の回りに所定の周回経路１２ａが設定できることが知られている。より詳細には、これらの材料を球形状に加工して地球と仮想し、さらにその結晶軸を地球の地軸と仮想した場合に、球形状の表面の赤道に相当する線に沿い周回経路１２ａが設定できる。
【００１７】
基材１２を弾性特性の均質な例えばガラスのような弾性表面波ＳＡＷが励起されず伝播することもできない材料により作成し、その表面を弾性表面波ＳＡＷが励起されることが可能な圧電性材料の膜により覆った場合には、上記表面の最大円周線を含む所望の方向に沿う円環状の領域を周回経路として弾性表面波ＳＡＷを励起させ伝播させることが出来る。このことは、このようにして構成された１つの基材１２の表面上に、所望の数の周回経路を設定可能なことを意味している。
【００１８】
弾性表面波ＳＡＷを励起可能であり伝播可能である表面を有した球形状の基体の表面に所定の条件で弾性表面波ＳＡＷを励起させることにより所定の周回経路に沿い弾性表面波ＳＡＷを繰り返し周回させることが出来ることは、本願の発明者の一人である山中等により２０００年に発表された文献（K. Yamanaka, H. Cho and Y. Tsukahara； Technical Report of Institute of Electronics, Information and Communication Engineers； US2000-14 (2000) 49.）から既に知られている。この文献によれば、上記所定の条件とは、周回経路に励起される時の弾性表面波ＳＡＷの、周回経路に沿い伝播経路に対し直交する方向における寸法（即ち、幅）や周波数を、周回経路の直径に関連して適切に選択することである。そして、直径１０ｍｍの水晶球の所定の周回経路に所定の条件で弾性表面波ＳＡＷを励起させた時には、周回経路に沿った弾性表面波ＳＡＷの周回数は３００周から５００周に及ぶことが分かっている。これは、直径１ｍｍの基体を使用した球状弾性表面弾性波素子を用いたとしても、３００周回で９００ｍｍにも及ぶ伝播距離を確保することが出来ることを意味している。この場合には、前述した従来の平面形状弾性表面波素子が１ｍｍ乃至１０ｍｍ程度の弾性表面波伝播距離しか確保することが出来ないのに比べれば、伝播距離が１桁乃至２桁程度長く、伝播時間の計測において１桁乃至２桁程度分解能を向上（即ち、感度を向上）させることが出来る。
【００１９】
この実施の形態においては、基体１２の表面の全体が球形状をしているが、上記表面において弾性表面波ＳＡＷが周回する少なくとも円環状の周回経路１２ａを除いた部分（即ち、弾性表面波ＳＡＷが周回しない部分）は、いかなる形状に加工されていても良い。そして、上記部分を介して基体１２は図示しない台座に支持されている。
【００２０】
弾性表面波励起／受信手段１４は、例えばすだれ状電極を含んでおり、基体１２の表面の円環状の周回経路１２ａに弾性表面波ＳＡＷを励起するための高周波信号源２０にサーキュレータ２１を介して接続されている。
【００２１】
弾性表面波励起／受信手段１４はさらに、周回経路１２ａを周回した弾性表面波ＳＡＷを受信した弾性表面波励起／受信手段１４によって発生された電気信号から、弾性表面波ＳＡＷの周回速度及び強度を測定する速度・強度測定手段２２に接続されている。この実施の形態では、速度・強度測定手段２２は、サーキュレータ２１に接続されているオシロスコープを含んでいる。ここにおいて周回速度の変化は、周回経路１２ａを周回した弾性表面波ＳＡＷを受信した弾性表面波励起／受信手段１４によって発生された電気信号をオシロスコープで見た時の位相のずれの程度（遅延時間）の変化により知ることが出来る。
【００２２】
速度・強度測定手段２２はさらに、速度・強度測定手段２２により測定された弾性表面波ＳＡＷの周回速度及び強度から感応膜１２ａに隣接した環境を評価する環境評価手段２４に接続されている。
【００２３】
なお、弾性表面波励起／受信手段１４は、基体１２の表面の周回経路１２ａ上に直接設けられていることが出来るし、周回経路１２ａに対し所定の隙間を介して対向するよう配置されていることが出来る。そして、弾性表面波励起／受信手段１４が周回経路１２ａ上に直接設けられる場合には、周回経路１２ａを周回する弾性表面波ＳＡＷが弾性表面波励起／受信手段１４を通過する際に伝播状況に出来る限り影響を与えないようにする為に、弾性表面波励起／受信手段１４は例えば金やアルミニウムといった出来る限り小さな質量と成り得る材料により出来る限り薄く形成されていることが好ましい。
【００２４】
さらに、弾性表面波励起／受信手段１４は、対応する１つの周回経路１２ａに対し励起専用部分と受信専用部分とを有していることが出来る。このようにした場合、弾性表面波励起／受信手段１４が兼用の構造の場合に比べると、励起専用部分を駆動する為の電気回路と受信専用部分により駆動される為の電気回路とを相互に独立して構成することが出来、弾性表面波励起／受信手段１４の為の全ての電気回路の構成を簡素にすることが出来る。
【００２５】
また、感応膜１６がそれに隣接する環境の変化に応じて変化するとは、特定の原子や分子の吸着や吸蔵や化学反応を含む。
【００２６】
また、上述した弾性表面波ＳＡＷの周回速度は、所定の周回数に要する所定の伝播時間に対する遅延時間や、所定の周回数における所定の周波数からの位相のずれ等により測定することが出来、また上述した弾性表面波ＳＡＷの強度は周回に伴なう弾性表面波ＳＡＷの強度の減衰率により測定することが出来る。
【００２７】
さらに、弾性表面波素子１８では、基体１２の表面の周回経路１２ａ上に弾性表面波励起／受信手段１４により励起され伝播される弾性表面波ＳＡＷは前述したように周回経路１２ａ上を繰り返し多数回周回することにより伝播距離を、従来の平面形状弾性表面波素子に比べ、１桁乃至２桁伸ばすことが出来て、伝播時間の計測において１桁乃至２桁程度分解能を向上（即ち、感度を向上）させることが出来るので、これに伴ない感応膜１６の厚さを従来に比べて薄くしても、感応膜１６を介して評価する感応膜１６に隣接する環境の変化の評価の精度は低下しないし、従来に比べて薄くなった感応膜１６の厚さは環境の変化の検出に要する速度（即ち環境差異検出速度）を早くし、感応膜が破損する可能性を無くす。
【００２８】
この発明に従った環境差異検出装置において使用されている弾性表面波素子、例えば図１中に示されている環境差異検出装置１０において使用されている弾性表面波素子１８は、弾性表面波素子１８を感応膜１６を外部に露出させて収容する保護容器２６を備えていることが出来る。弾性表面波素子１８を保護容器２６中に収容させることにより、弾性表面波素子１８を外力から保護することが容易になり、また市場に流通させることが容易になる。
【００２９】
そして、弾性表面波素子１８は、弾性表面波励起／受信手段１４を備えているが感応膜１６が設けられる以前に保護容器２６に収容され、弾性表面波励起／受信手段１４により周回経路１２ａに弾性表面波ＳＡＷが励起され周回されることを確認した後に保護容器２６の外部から保護容器２６に収容されている基体１２の周回経路１２ａの少なくとも一部分に感応膜１６が設けられることが出来る。感応膜１６は蒸着法により形成することが出来れば、形成が容易になるので好ましい。
【００３０】
この発明に従った環境差異検出装置において使用されている弾性表面波素子は、より精密に考えると、環境の一種である温度の変化によっても、弾性表面波ＳＡＷの周回速度や強度に僅かに変化が生じる。これは、温度の影響により基体の材料や感応膜の材料の物理的特性が僅かに変化したり円環形状の周回経路の直径が僅かに変化するからである。このために、温度以外の環境の差異をこの発明に従った環境差異検出装置により検出する場合には、上述したような温度の変化による影響を考慮しなければならない。
【００３１】
温度による影響を考慮するには、この発明に従った環境差異検出装置において２つの同じ弾性表面波素子を使用するか、又は１つの弾性表面波素子の基体の表面上に少なくとも２つの周回経路を設けるとともに少なくとも２つの周回経路の夫々に弾性表面波励起／受信手段を設ける。
【００３２】
そして、２つの同じ弾性表面波素子を使用する前者の場合には、一方の弾性表面波素子のみ差異を検出したい環境の中に置き、他方の弾性表面波素子は差異を検出したい環境からは温度のみを除き遮蔽されているが上記環境の温度のみは周回経路に正確に伝達されるようにする。そして、他方の弾性表面波素子において上記環境の温度の変化の影響のみの下で測定された弾性表面波の周回速度や強度の変化を、一方の弾性表面波素子において上記環境の温度の変化のみならず他の所望の環境の変化の影響の下で測定された弾性表面波の周回速度や強度の変化に反映させる。
【００３３】
１つの弾性表面波素子の基体の表面上に少なくとも２つの周回経路を設けるとともに少なくとも２つの周回経路の夫々に弾性表面波励起／受信手段を設ける後者の場合には、一つの周回経路のみ差異を検出したい環境の中に置き、他の１つの周回経路は差異を検出したい環境からは温度のみを除き遮蔽されているが上記環境の温度のみは周回経路に正確に伝達されるようにする。そして、他の１つの周回経路において上記環境の温度の変化の影響のみの下で測定された弾性表面波の周回速度や強度の変化を、一方の弾性表面波素子において上記環境の温度の変化のみならず他の所望の環境の変化の影響の下で測定された弾性表面波の周回速度や強度の変化に反映させる。
【００３４】
さらに、この発明に従った環境差異検出装置では、弾性表面波素子の表面の周回経路を伝播する弾性表面波の周回速度及び強度の一方のみを測定することにより周回経路に隣接した所望の環境の変化を評価することができる。或いは、弾性表面波素子の表面の周回経路を伝播する弾性表面波の周回速度及び強度の両方を測定し、夫々の測定結果を基に評価された同じ環境の変化が同一であるかどうかを比較することにより、環境の変化の測定結果の正確さをより高めることが出来る。
【００３５】
感応膜１６は、特定の気体と接触することにより、周回経路１ａを伝播する弾性表面波ＳＡＷの伝播特性に変化を及ぼすものであることが出来る。この場合、感応膜１６は、例えば、特定の気体を表面に吸着させ、吸着された特定の気体の質量がもたらす効果により、周回経路１２ａを伝播する弾性表面波の伝播速度を遅くしたり強度を減衰させても良い。
【００３６】
感応膜１６は、特定の気体に対してのみ反応を起こし、なおかつ、可逆反応を起こす材料であることが望ましい。
【００３７】
こういった感応膜としては、例えば、水素を収蔵して水素合金化して機械的強度が変化するパラジウムや、アンモニアに対する吸着性が高いプラチナや、水素化合物を吸着する酸化タングステンや、一酸化炭素，二酸化炭素，二酸化硫黄，二酸化窒素等を選択的に吸着するフタロシアニン（Phthalocyanine）等が知られている。
【００３８】
図２の（Ａ）及び（Ｂ）には、図１中に示されている環境差異検出装置１０を以下の条件で作成し実験した時の実験結果を示している。
【００３９】
即ち、基体１２を水晶により直径１０ｍｍに形成し、基体１２の円環状の周回経路１２ａに対応して弾性表面波励起／受信手段１４を設けた後に、感応膜１６をパラジウムにより基体１２の円環状の周回経路１２ａ上に周回経路１２ａの延出方向に約６ｍｍの長さで蒸着により２０ｎｍの厚さに形成した。
【００４０】
パラジウムは選択的に水素のみを吸収し、水素合金を形成するので、非常に選択性の良い水素センサとなる。
【００４１】
図２の（Ａ）は、アルゴンガス１００％の室温の環境中で、弾性表面波励起／受信手段１４を介して４５ＭＨｚのＲＦバースト信号を周回経路１２ａに適用し弾性表面波ＳＡＷを励起し伝播させた後に、弾性表面波励起／受信手段１４を介して受信した１周回毎の弾性表面波ＳＡＷに対応した高周波信号を時間の経過に伴ない表示してある。ここで、直径１０ｍｍの水晶の基体１２ａの周回経路１２ａを１周するのに要した弾性表面波ＳＡＷの周回時間は約１０μｓｅｃである。
【００４２】
図２の（Ｂ）は、アルゴンガス１００％の室温の環境中で上述した如く直径１０ｍｍの水晶の基体１２ａの周回経路１２ａ上を弾性表面波ＳＡＷに周回させた間に５１周回目（４００μｓｅｃ前後）の弾性表面波ＳＡＷに対応した高周波信号を太い実線で、アルゴンガス中に３％の水素ガスを加えた室温の環境中で上述した如く直径１０ｍｍの水晶の基体１２ａの周回経路１２ａ上を弾性表面波ＳＡＷに周回させた間に５１周回目（４００μｓｅｃ前後）の弾性表面波ＳＡＷに対応した高周波信号を細い実線で、示している。
【００４３】
パラジウムは水素を吸収して水素吸蔵合金を形成することにより機械的に硬くなるので、弾性表面波ＳＡＷの伝播速度は速くなり、アルゴンガス１００％の環境中で５１周目に測定された弾性表面波ＳＡＷの遅延時間（位相のずれ）に対する、アルゴンガス中に３％の水素ガスを加えた環境中で５１周目に測定された弾性表面波ＳＡＷの遅延時間（位相のずれ）の減少は約３ｎｓｅｃ（約７ｐｐｍ）であった。
【００４４】
図２の（Ｂ）の実験においてさらに、アルゴンガス中に加える水素ガスの濃度を０．１３％から３％まで徐々に上昇させた場合の、上述した如く直径１０ｍｍの水晶の基体１２ａの周回経路１２ａ上を弾性表面波ＳＡＷに周回させた間に５１周回目（４００μｓｅｃ前後）の弾性表面波ＳＡＷの周回速度の変化を示す遅延時間（位相のずれ）の変化が図３の（Ａ）に示されている。
【００４５】
また、図２の（Ｂ）の実験においてさらに、アルゴンガス中に加える水素ガスの濃度を０．１３％から３％まで徐々に上昇させた場合の、上述した如く直径１０ｍｍの水晶の基体１２ａの周回経路１２ａ上を弾性表面波ＳＡＷに周回させた間に５１周回目（４００μｓｅｃ前後）の弾性表面波ＳＡＷに対応した電気信号の強度の変化が図３の（Ｂ）に示されている。
【００４６】
図３の（Ａ）及び（Ｂ）に示されている実験結果からは、水素濃度が１．２％より低い場合と水素濃度が１．８％より高い場合とでは、変化（到達速度のずれ，遅延時間のずれ，位相のずれに対応している）と強度（減衰）への反映のし方が不連続に違うことが明らかになった。これは、水素濃度が１．２％より低い場合にはパラジウムの感応層１６にアルファー相だけの領域が存在し、水素濃度が１．２％以上になるとパラジウムの感応層１６がアルファ相からベータ相へと相転移し始めるからである。
【００４７】
そして、水素濃度が１．８％より高い場合には強度は殆ど変化せず、この場合には強度のみからは水素の変化を余り正確に評価することが出来ないことが分かった。
【００４８】
なお、所定の周回時における弾性表面波ＳＡＷの周回速度や強度は、弾性表面波素子１０に隣接した環境の温度や水素濃度以外に、弾性表面波励起／受信手段１４の状態や周回経路１２ａ上への水素ガス以外の例えば空中の高分子の付着により影響をうける。従って、このようなものの悪影響が及ぼす雑音成分が大きくて所定の周回時における弾性表面波ＳＡＷの周回速度や強度を正確に測定することが出来ない場合には、校正用の素子や経路を必要とする。
【００４９】
また、上述した強度をフーリエ変換を用いて測定すればより正確な周回速度及び強度測定が可能になる。このフーリエ変換を用いた弾性表面波周回速度及び強度測定方法では、図１の速度・強度測定手段２２において使用されているオシロスコープとしてデジタルオシロスコープを使用するか、あるいはデジタイザーを用いて、周回する弾性表面波ＳＡＷに対応した電気信号の時間変化をデータ化する。そして、例えば４５ＭＨｚの1周目の信号を周波数分析し、その位相と強度をフーリエ変換（実際にはＦＦＴ処理）により求める事が出来る。この場合には、特定の周波数成分に雑音が混じっていたとしても、上記特定の周波数成分はそれまでの周波数成分の全体の積分操作により求められるので、上記特定の周波数成分についての位相と強度を厳密に求める事が出来る。
【００５０】
あるいは、時間・周波数分解能の優れた Gabor 関数を mother wavelet として用いるwavelet 変換を適用し、上記特定の周波数成分についての位相と強度をより厳密に求めることが出来る。例えば前記５１周目の電気信号のような特定の周波数成分の波形について wavelet 変換の実部を最大とする時刻を求め、これを遅延時間とする。ここで遅延時間と位相は、周回経路上を伝播する弾性表面波の周回速度を物理的に等しく表すので、何れを用いても良い。そして、例えば前記５１周目の電気信号のような特定の周波数成分の波形について最大となる wavelet 変換の実部が、上記特定の周波数成分の波形についての強度となる。
【００５１】
そして、実際に特定の周波数成分の電気信号を計測した時のサンプリング時間は０．５ ns だったが、 wavelet 解析によれば０．０２５ ns の時間間隔で補完可能で、０．０２５ ns の分解能で電気信号の変化を観測する事が可能である。
【００５２】
このように、フーリエ変換や wavelet 変換を使い上記特定の周波数成分についての位相と強度を求める手法は、この発明に従った環境差異検出装置の実際の電気回路や周囲から上記特定の周波数成分に対応する電気信号に入る雑音から受ける影響が小さい。
【００５３】
さらに上記特定の周波数成分についての位相の測定については、基準信号との干渉を用いる方法を採用しても良い。図４に、この信号処理方法に使用される電気回路が概略的に示されている。この電気回路は、固定した周波数を持つ高周波信号源３０と、この固定した周波数を僅かに変化させる変調回路を得つ周波数変換素子３２と、を含んでいる。周波数変換素子３２において変調された後の高周波信号はケ゛ート回路３４で時間的に短い高周波バースト信号に切り取られた後にスイッチ３４を介して弾性表面波素子１８の弾性表面波励起／受信手段１４に選択的に加えられ、弾性表面波素子１８の基体１２の周回経路１２ａ上に弾性表面波ＳＡＷが励起され伝播される。弾性表面波素子１８の基体１２の周回経路１２ａ上を弾性表面波ＳＡＷが１回周回する度に出力される電気信号の中で所定の指定周回数の時の電気信号のみをスイッチ３６によって切り出し、上記所定の指定周回数の時の電気信号は周波数変換素子３２からの参照用基準信号と干渉させられる。このように干渉された後の電気信号は増幅器３８を介して強度計測手段４０に送られ、強度計測手段４０が強度Ｐの測定を行う。ここで測定される強度Ｐは、周波数変換素子３２で変調する周波数量Δｆを横軸にとった場合の振動を示し、例えばその振動強度Ｐが最大になる周波数を、上記所定の指定周回数の時の弾性表面波ＳＡＷの周回速度を示すパラメーターとして採用する。
【００５４】
弾性表面波素子１８に隣接した環境が変化し弾性表面波素子１８の基体１２の周回経路１２ａ上の感応膜１６の物理的性質が変化したことにより、上記最大振動強度の周波数が３ｐｐｍ大きく変化した場合には、周回経路１２ａを周回している弾性表面波ＳＡＷの周回速度は３ｐｐｍ早くなったと近似的に言う事が出来、さらに遅延時間により周回速度の変化を表現する場合も周回に伴う遅延時間が３ｐｐｍ短くなっていると言うことが出来る。位相により周回速度の変化を表現する場合は、弾性表面波ＳＡＷの周回開始から上記所定の指定周回数において弾性表面波ＳＡＷに対応した電気信号を観測するまでの総時間Ｔを周回する弾性表面波ＳＡＷの周期で割って２πラジアンを掛けた値が、上記所定の指定周回数における弾性表面波ＳＡＷに対応した電気信号の位相に相当することは言うまでも無い。
【００５５】
なお、ここにおいて上述した如くして所定の指定周回数における弾性表面波ＳＡＷに対応した電気信号の強度及び位相を測定することは同時に可能であるし、またいずれか一方を先に、残りの他方を後に測定することも出来る。そして、このように時間差をつけて強度及び位相を測定しても、実用上何等問題を生じない。
【００５６】
図５の（Ａ）及び（Ｂ）は、図３の（Ａ）及び（Ｂ）に示されていた実験結果を得た実験と同じ条件で行なわれた実験の結果を別の尺度で示している。この実験結果からは、水素濃度が１．２％以下の領域では弾性表面波に対応した電気信号の位相は水素の存在に反応しておらず位相からは水素の濃度を測定できていないことが分かる。しかしながら、このような水素濃度が１．２％以下の領域においても、弾性表面波に対応した電気信号の強度は水素の存在に反応しており、安定して１．２％以下の水素濃度の測定が出来る事が判る。
【００５７】
しかしながら、図３の（Ｂ）の実験結果からも既に明らかになっていたが、図５の（Ｂ）の実験結果からも、水素濃度が１．８％以上の領域では弾性表面波に対応した電気信号の強度は水素の存在に反応しておらず上記強度からは水素の濃度を測定できないことが分かる。
【００５８】
よって、１．２％以下の低水素濃度域は、弾性表面波に対応した電気信号の強度（周回に伴いパラジウム（Ｐｄ）感応膜による弾性表面波の減衰量が変化することに起因する弾性表面波に対応した電気信号の強度の変化）を用いて測定し、１．８％以上のような高水素濃度では弾性表面波に対応した電気信号の位相の変化を用いて水素濃度を測定することでより正確でパラジウム（Ｐｄ）膜の上述した対水素反応の劣化に影響されにくくなる。
【００５９】
また１．２％と１．８％との間の水素濃度域では、弾性表面波に対応した電気信号の強度及び位相のいずれか一方又は両方の変化を用いて水素濃度を正確に測定し評価することが出来る。
【００６０】
更に、１．２％と１．８％との間の水素濃度域において、水素濃度が変化するときの弾性表面波に対応した電気信号の位相と強度の変化の仕方を詳しく観察する。図６の（Ａ）中に模式的に示されているように、水素濃度が上昇する際には上記位相は当初は早く低下するが、次第に変化率は小さくなり、完全に飽和するまでに時間がかかっている。他方、図６の（Ｂ）中に模式的に示されているように、水素濃度が上昇する際には上記強度は非常に急峻に低下し飽和状態に達する。これは弾性表面波に対応した電気信号の位相と強度が水素濃度に対して異なるメカニズムで応答することからその反応速度に違いがでているためと解釈できる。
【００６１】
反面、水素濃度が低下する過程では、上記位相は急峻に０％相当のレベルにまで低下しており、上記強度は当所低下は緩やかで０％濃度相当のレベルに近づくに従って急になるので、出力値が安定するまでに時間がかかっている。
【００６２】
以上の実験結果から、水素濃度が上昇する過程においては、位相の値から評価した水素濃度を値を選択し、水素濃度が低下する過程においては、強度の値から評価した水素濃度の値を選択する事でより高速な水素濃度測定を可能にする。
【００６３】
先の１．２％と１．８％の間にある、弾性表面波に対応した電気信号の強度と位相の応答特性が変る水素濃度の値は常に同じではないが、その際にも適当なアルゴリズムに従い、位相と強度の情報を絶対濃度、あるいはその変化方向（濃度向上と低下方向）に従って、位相と強度の測定結果を選択的あるいは重み付けを変えて出力することで、より正確で高性能な水素濃度の測定が可能である。
【００６４】
なお、パラジウム（Ｐｄ）による水素感応膜は、パラジウム（Ｐｄ）にニッケル（Ｎｉ）などの他の物質を含んだ材料を使用することによっても形成可能であり、水素に対する反応速度を早くしたり、あるいはα相からβ相への相転移を起こりにくくする事ができることが知られている。
【００６５】
以上説明した一連の自己診断及び水素濃度測定のアルゴリズムを図７に示す。また、水素濃度が上昇する場合と低下する場合に、位相と強度による水素濃度測定値を選択する方法を工夫する事により高精度の測定を可能にするアルゴリズムの例を図８に示す。
【００６６】
実例１（周回する信号強度を利用して環境差異検出装置の健全性を評価する）。
【００６７】
環境差異検出装置は、検出装置が周囲の環境と触れていなければならず、設計段階で考慮した環境下に設置されない場合がある。例えば使用者が誤って感応膜や配線の劣化を速める環境下に設置した場合、感応膜や配線が劣化する。この種の劣化は通常、抵抗値の増大を引き起こす。この様な変化が起こった場合、位相の値の変化の割合よりも強度の値の変化の割合が大きく、この種の劣化では、強度は低下する。従って、健全である状態ではあり得ない範囲の強度になった場合は、環境差異検出装置の異常と判断して警報を出力する。
【００６８】
他の例として、感応膜に例えばゴミのような異物が付着した場合、弾性表面波のエネルギーが大きく奪われる。この場合、異物の大きさにもよるが、大きい異物なら弾性表面波の位相と強度に大きな変化が生じる。このような状態ではもはや本来の環境差異検出装置としての機能は発揮できないので、環境差異検出装置の異常と判断して警報を出力する。
【００６９】
実例２（水素濃度が１．４％よりも上か下かに従って、弾性表面波に対応した電気信号の位相と強度の何れの値を用いて水素濃度を測定するかを選択する）。
【００７０】
感応膜がパラジウムの場合、水素濃度が１．４％以上では感応膜に強度変化がなくなるので、感応膜がある強度以上になった場合は、弾性表面波に対応した電気信号の位相の値を用いて水素濃度を算出する。逆に、位相変化が少なく、位相の変化がある値以下になった場合は、強度から水素濃度を求めた方が精度良く結果を得ることができる。
【００７１】
感応膜がパラジウムを含む合金の場合は、感応膜に強度変化がなくなる水素濃度が１.４％とは異なるが、上述したのと同じ理屈で、水素濃度を精度良く求めることが出来る。
【００７２】
実例３（水素濃度が上昇する過程と下降する過程で、弾性表面波に対応した電気信号の位相と強度の何れを使用して水素濃度の測定をするかを適切に選択する事でより高精度な水素濃度検出を可能にする）。
【００７３】
水素濃度が時間とともに上昇している場合、水素濃度の変化に対しての追従性は弾性表面波に対応した電気信号の強度変化の方が位相変化よりも良い。従って、水素濃度を上記強度の値をもとに検出する。逆に、水素濃度が時間とともに低下している場合、水素濃度の変化に対しての追従性は弾性表面波に対応した電気信号の位相変化の方が強度変化よりも良い。従って、水素濃度を上記位相の値をもとに算出する。水素の漏洩を検知する用途では、水素濃度が上昇するので、上記強度の値を用いて濃度を算出し、閾値を超えたかどうか判断するようにすれば、環境差異検出装置の特長を生かし高速で高精度の漏洩の検知が達成できる。
【００７４】
図９の（Ａ）乃至（Ｄ）に、この発明の実施の形態の実例に従った環境差異検出装置において使用する水素測定用及び温度校正用の２つの弾性表面波素子を組み込んだ弾性表面波素子ユニットを製造する工程が断面において概略的に示されている。
【００７５】
なおこの図では、図１に示された球状弾性表面波素子１８の構成部材と共通の構成部材には共通の参照符号を付してそれら共通の構成部材についての詳細な説明は省略する。
【００７６】
図９の（Ａ）には、保護容器２６の内表面の所定の位置に水素濃度測定用の弾性表面波素子１８と温度校正用の弾性表面波素子１８’を金ハ゛ンフ゜によって固定した状態が示されている。これら弾性表面波素子１８及び１８’の夫々の基体１２は直径１ｍｍの水晶により形成されている。これら２個の弾性表面波素子１８及び１８’の夫々の弾性表面波励起・受信手段１４は金ハ゛ンフ゜によって保護容器２６に予め配置されている所定の配線パターンに接続されている。図中でアース線は省略されている。保護容器２６は、通常のＩＣをパッケージしているセラミックパッケージを使用している。
【００７７】
次に、図９の（Ｂ）中に示されているように、保護容器２６の開口がセンサーカバー５０により覆われ２つの弾性表面波素子１８，１８’を収納した蒸着前ユニットが構成される。センサーカバー５０は、厚さ０．１mmのガラス製であり、保護容器２６の内表面の所定の位置に固定されている２個の弾性表面波素子１８及び１８’の夫々の周回経路１２ａにおいて弾性表面波励起・受信手段１４を除いた少なくとも一部分を外部空間に露出させる為の直径０．３ｍｍの２つの孔を有している。保護容器２６の開口がセンサーカバー５０により覆われた時、２個の弾性表面波素子１８及び１８’の夫々の周回経路１２ａ上の弾性表面波励起・受信手段１４は対応する孔から見えない位置にある必要がある。なぜならば、孔から見える位置に孔に対応した弾性表面波素子１８及び１８’の夫々の周回経路１２ａ上の弾性表面波励起・受信手段１４が配置されていると、孔に対応した弾性表面波素子１８及び１８’の夫々の周回経路１２ａ上の部分に後述するように感応膜１６を形成する際に、感応膜１６が導電性であると導電性の感応膜１６が弾性表面波励起・受信手段１４と電気的に短絡して弾性表面波励起・受信手段１４が弾性表面波を励起できなくなるからである。
【００７８】
次に図９の（Ｃ）では、保護容器２６の内表面の所定の位置に固定されセンサーカバー５０により覆われた後の２個の弾性表面波素子１８及び１８’の夫々の周回経路１２ａ上の弾性表面波励起・受信手段１４に保護容器２６に予め配置されている上述した所定の配線パターン及び金ハ゛ンフ゜によって実際に電気信号を供給して周回経路１２ａに弾性表面波を励起して周回させ、その出力を評価する。この際に出力が所望の値に対し十分でなかったり、周回に伴って急速に信号強度が小さくなるようであると弾性表面波励起・受信手段１４が基体１２を構成している水晶の結晶面に適切に形成されていないか周回経路に弾性表面波の周回を阻害する異物が付着している判断してこれ以上の組立工程を中止する。
【００７９】
次に、図９の（Ｄ）中に示されているように、内表面の所定の位置に２個の弾性表面波素子１８及び１８’が固定されていて開口がセンサーカバー５０により覆われている保護容器２６により構成されている上述した蒸着前ユニットが、抵抗加熱真空蒸着装置中にセットされる。この時、センサーカバー５０において温度校正用の弾性表面波素子１８’に対応した孔のみがマスク５２により覆われ、水素濃度測定用の弾性表面波素子１８に対応した孔はなにものもにも覆われない。そして、真空環境中で抵抗加熱蒸着用ヒータ５４を加熱してパラジウム５６を蒸発させ、センサーカバー５０の孔を介して水素濃度測定用の弾性表面波素子１８の基体１２の周回経路１２ａの上記孔に対向している一部分にのみ所望の厚さ（この例では、２０ｎｍ）にパラジウムを付着させ所望の厚さの感応膜１６を形成する。
【００８０】
次に、内表面の所定の位置に２個の弾性表面波素子１８及び１８’が固定されていて開口がセンサーカバー５０により覆われている保護容器２６により構成されており、さらに上述した如く水素濃度測定用の弾性表面波素子１８の基体１２の周回経路１２ａの上記一部分にパラジウムの感応膜１６が形成された蒸着後ユニットが、抵抗加熱真空蒸着装置中から取り出され、次にマスク５２が取り除かれる。
【００８１】
最後に、図１０中に示されているように水素だけを透過する例えば厚さ５ミクロンのＰＥＴフィルムの如き水素透過性フィルム５６によりセンサーカバー５０の２つの孔を覆うことにより、この発明の実施の形態の実例に従った環境差異検出装置において使用する水素濃度測定用及び温度校正用の２つの弾性表面波素子１８，１８’を組み込んだ弾性表面波素子ユニットが完成する。
【００８２】
図９及び図１０を参照しながら上述した工程によってこの発明の実施の形態の実例に従った環境差異検出装置において使用する水素濃度測定用及び温度校正用の２つの弾性表面波素子１８，１８’を組み込んだ弾性表面波素子ユニットを製造する事で、蒸着によりパラジウムにより感応膜１６を水素濃度測定用の弾性表面波素子１８の基体１２の周回経路１２ａの所望の一部分に成膜する時に感応膜１６の成膜用マスクが不要であり、もちろん上記一部分に対する成膜用マスクの煩雑な位置合わせ作業も不要になる。しかも、センサーカバー５０を感応膜１６及び水素濃度測定用及び温度校正用の２つの弾性表面波素子１８，１８’の保護用の水素透過性フィルム５６を設置する為の土台として利用することが出来る。さらに、高価なパラジウムを使用した蒸着においては材料費だけでなく蒸着にかかる様々な光熱費の低減に非常に役に立つ。
【００８３】
なお、本発明において、周回速度及び強度を測定すると表現しているが、これは１回の測定で同時に両方の数値を求める必要はなく、さらに、１回の測定の必ずしも両方の測定と判断を行なう必要を必ずしも指しているのではない。位相か強度の一方か、あるいは両方を観測して判断を行なうかを装置が判断して、その判断の結果一方の数値だけを基に解析して測定結果を出力することでもかまわない。
【００８４】
また、本発明において、周回速度の測定という場合、周回速度を複数の素子や経路間で比較したその差などの相対的な数値だけを観察することも含むこととする。実際の測定値は、周回速度や位相の値の絶対値よりもその変化率だけで測定が可能な場合が多いからである。また、強度の測定においても同様に基準の別個の素子や同一の素子上であっても別個の周回経路の信号強度との相対的な差でも良く、特に周回するに従って信号が弱くなって行くその比率（減衰率）が実際の弾性表面波の伝播状態から環境差異を評価する上では重要な場合が殆どである。当然、励起強度が安定している場合には、ある特定の周回数における強度を観測することでも測定は可能であり、２点間の強度測定でも弾性表面波の伝播状態の強度からの評価が可能なことは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】この発明の一実施の形態に従った環境差異検出装置の全体の構成を概略的に示す図である。
【図２】（Ａ）は、図１の環境差異検出装置の弾性表面波素子の基体を水晶により直径１０ｍｍに形成するとともに基体の円環状の周回経路上に水素に対する感応膜をパラジウムにより周回経路１２ａの延出方向に約６ｍｍの長さで蒸着により２０ｎｍの厚さに形成し、アルゴンガス１００％の室温の環境中で、弾性表面波励起／受信手段を介して４５ＭＨｚの高周波信号を周回経路に適用し弾性表面波を励起し伝播させた後に、弾性表面波励起／受信手段を介して受信した１周回毎の弾性表面波に対応した高周波信号を時間の経過に伴ない表示する図であり；そして、  （Ｂ）は、アルゴンガス１００％の室温の環境中で上述した如く直径１０ｍｍの水晶の基体の周回経路上を弾性表面波に周回させた間に５１周回目（４００μｓｅｃ前後）の弾性表面波に対応した高周波信号を太い実線で、アルゴンガス中に３％の水素ガスを加えた室温の環境中で上述した如く直径１０ｍｍの水晶の基体１２ａの周回経路１２ａ上を弾性表面波ＳＡＷに周回させた間に５１周回目（４００μｓｅｃ前後）の弾性表面波ＳＡＷに対応した高周波信号を細い実線で、示している。
【図３】（Ａ）は、図２の（Ｂ）の実験においてさらに、アルゴンガス中に加える水素ガスの濃度を０．１３％から３％まで徐々に上昇させた場合の、弾性表面波の到達時間（周回速度，遅延時間，及び位相に対応している）の変化の実験結果を示しており；  （Ｂ）は、図２の（Ｂ）の実験においてさらに、アルゴンガス中に加える水素ガスの濃度を０．１３％から３％まで徐々に上昇させた場合の、弾性表面波の強度の変化の実験結果を示している。
【図４】特定の周波数成分についての位相（周回速度に対応している）の測定について基準信号との干渉を用いる信号処理方法に使用される電気回路を概略的に示す図である。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は、図３の（Ａ）及び（Ｂ）に示されていた実験結果を得た実験と同じ条件で行なわれた実験の結果を別の尺度で示している。
【図６】（Ａ）は、１．２％と１．８％との間の水素濃度域において、水素濃度が上昇する際と低下する際の弾性表面波に対応した電気信号の位相の変化を示しており；そして、  （Ｂ）は、１．２％と１．８％との間の水素濃度域において、水素濃度が上昇する際と低下する際の弾性表面波に対応した電気信号の強度の変化を示している。
【図７】この発明の実施の形態に従った環境差異検出装置における自己診断及び水素濃度測定のアルゴリズムを示す。
【図８】この発明の実施の形態に従った環境差異検出装置における、水素濃度が上昇する場合と低下する場合の、弾性表面波の位相と強度による水素濃度測定値のいずれかを選択する方法を工夫する事により高精度の水素濃度測定を可能にするアルゴリズムの例を示す。
【図９】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），そして（Ｄ）は、この発明の実施の形態の実例に従った環境差異検出装置において使用する水素濃度測定用及び温度校正用の２つの弾性表面波素子を組み込んだ弾性表面波素子ユニットを製造する工程を断面において示す図である。
【図１０】図９の工程に従って製造されたこの発明の実施の形態の実例に従った環境差異検出装置において使用する水素濃度測定用及び温度校正用の２つの弾性表面波素子を組み込んだ弾性表面波素子ユニットの概略的な断面図である。
【符号の説明】
【００８６】
１０…環境差異検出装置、１２…基体、１２ａ…周回経路、１４…弾性表面波励起／受信手段、１６…感応膜、１８，１８’…弾性表面波素子、２０…高周波信号源、２２…速度・強度測定手段、２４…環境評価手段、２６…密封容器。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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