(57)【要約】      （修正有）【課題】温度が変化した場合でも、測定対象の状態を精度良く検知することができる弾性表面波センサ、センシングシステム、及び圧力測定方法を提供すること。【解決手段】第１、第２弾性表面波素子の出力電圧の差（第１の演算値）と、第３、第２弾性表面波素子の出力電圧の差（第２の演算値）を求める。第２の演算値と温度による基板変化量との関係に基づき、第２の演算値から温度による基板変化量を求め、第２の演算値と温度補正量との関係に基づき、第２の演算値から温度補正量を求める。温度補正量に第１の演算値を加算し、この加算値から圧力及び温度による基板変化量を求める。そして、圧力及び温度による基板変化量と温度による基板変化量との差から、圧力による基板変化量を求め、圧力による素子の基板変化量に基づいて、圧力を算出する。【選択図】図１４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からの影響によって素子を伝わる弾性表面波の特性が変化して素子の出力が変化する第１弾性表面波素子及び第２弾性表面波素子及び第３弾性表面波素子を備えた弾性表面波センサであって、
前記第１弾性表面波素子と前記第２弾性表面波素子と前記第３弾性表面波素子とは、温度変化に対し素子の出力が異なり、
且つ、前記第１弾性表面波素子は、前記温度以外の測定対象の状態の変化によって素子の出力が変化するように構成された素子であることを特徴とする弾性表面波センサ。
【請求項２】
無線によって外部装置との信号の送受信が可能な構成を備えたことを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波センサ。
【請求項３】
前記測定対象の状態は、圧力であることを特徴とする請求項１又は２に記載の弾性表面波センサ。
【請求項４】
前記第１弾性表面波素子に対して、前記圧力に対応する押圧力を印加する押圧力印加部を備えたことを特徴とする請求項３に記載の弾性表面波センサ。
【請求項５】
前記第１弾性表面波素子と前記第２弾性表面波素子と前記第３弾性表面波素子とは、それぞれ各素子における信号の遅延時間が全て異なるように設定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性表面波センサ。
【請求項６】
前記第１弾性表面波素子は、弾性表面波を発生させる電極と、前記電極にて発生した弾性表面波を反射させる反射器とを備え、
前記第１弾性表面波素子の反射器は、外部からの押圧力が印加された場合に弾性変形する構成を有するとともに、前記反射器に対して押圧力を印加する押圧力印加部を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の弾性表面波センサ。
【請求項７】
前記請求項１〜６のいずれか１項に記載の弾性表面波センサを備えた圧力のセンシングシステムであって、
前記第１弾性表面波素子に前記圧力に対応する押圧力が加わった場合に、前記第１弾性表面波素子の出力電圧と前記第２弾性表面波素子の出力電圧との電圧差を示す第１の演算値を求める第１演算手段と、
前記第３弾性表面波素子の出力電圧と前記第２弾性表面波素子の出力電圧との電圧差を示す第２の演算値を求める第２演算手段と、
前記第２の演算値に基づいて、温度による素子の基板変化量を求める第３演算手段と、
前記第２の演算値に基づいて、前記第２弾性表面波素子の基準温度における出力電圧と基準温度からの温度変化に対応した出力電圧との電圧差である温度補正量を求める第４演算手段と、
前記温度補正量に前記第１の演算値を加算して、加算値を求める第５演算手段と、
前記加算値に基づいて、圧力及び温度による素子の基板変化量を求める第６演算手段と、
前記圧力及び温度による素子の基板変化量と前記温度による素子の基板変化量との差から、圧力による素子の基板変化量を求める第７演算手段と、
前記圧力による素子の基板変化量に基づいて、前記圧力を算出する第８演算出段と、
を備えたことを特徴とするセンシングシステム。
【請求項８】
前記請求項１〜６のいずれか１項に記載の弾性表面波センサを備えた圧力のセンシングシステムであって、
前記第１弾性表面波素子に前記圧力に対応する押圧力が加わった場合に、前記第１弾性表面波素子の出力電力と前記第２弾性表面波素子の出力電力との電力比を示す第１の演算値を求める第１演算手段と、
前記第３弾性表面波素子の出力電力と前記第２弾性表面波素子の出力電力との電力比を示す第２の演算値を求める第２演算手段と、
前記第２の演算値に基づいて、温度による素子の基板変化量を求める第３演算手段と、
前記第２の演算値に基づいて、前記第２弾性表面波素子の基準温度における出力電力と基準温度からの温度変化に対応した出力電力との電力比である温度補正量を求める第４演算手段と、
前記温度補正量に前記第１の演算値を加算して、加算値を求める第５演算手段と、
前記加算値に基づいて、圧力及び温度による素子の基板変化量を求める第６演算手段と、
前記圧力及び温度による素子の基板変化量と前記温度による素子の基板変化量との差から、圧力による素子の基板変化量を求める第７演算手段と、
前記圧力による素子の基板変化量に基づいて、前記圧力を算出する第８演算出段と、
を備えたことを特徴とするセンシングシステム。
【請求項９】
前記外部装置は、無線により前記弾性表面波センサに対して高周波信号を印加する高周波印加部と、無線により前記弾性表面波センサからの信号を受信する信号受信部と、該信号受信部にて受信した信号を検知する信号検知部とを備えたことを特徴とする請求項７又は８に記載のセンシングシステム。
【請求項１０】
前記第１弾性表面波素子と前記第２弾性表面波素子と前記第３弾性表面波素子との遅延時間が全て異なり、
且つ、前記第１弾性表面波素子と前記第２弾性表面波素子と前記第３弾性表面波素子との遅延時間が、全て前記外部装置より出力される出力信号時間より長く、
且つ、前記第１弾性表面波素子と前記第２弾性表面波素子と前記第３弾性表面波素子との最大遅延時間が、最小遅延時間の２倍より短いことを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載のセンシングシステム。
【請求項１１】
前記請求項１〜６のいずれか１項に記載の弾性表面波センサを用いて圧力を測定する圧力測定方法であって、
前記第１弾性表面波素子に前記圧力に対応する押圧力が加わった場合に、前記第１弾性表面波素子の出力電圧と前記第２弾性表面波素子の出力電圧との電圧差を示す第１の演算値を求める第１演算工程と、
前記第３弾性表面波素子の出力電圧と前記第２弾性表面波素子の出力電圧との電圧差を示す第２の演算値を求める第２演算工程と、
前記第２の演算値に基づいて、温度による素子の基板変化量を求める第３演算工程と、
前記第２の演算値に基づいて、前記第２弾性表面波素子の基準温度における出力電圧と基準温度からの温度変化に対応した出力電圧との電圧差である温度補正量を求める第４演算工程と、
前記温度補正量に前記第１の演算値を加算して、加算値を求める第５演算工程と、
前記加算値に基づいて、圧力及び温度による素子の基板変化量を求める第６演算工程と、
前記圧力及び温度による素子の基板変化量と前記温度による素子の基板変化量との差から、圧力による素子の基板変化量を求める第７演算工程と、
前記圧力による素子の基板変化量に基づいて、前記圧力を算出する第８演算工程と、
を備えたことを特徴とする圧力測定方法。
【請求項１２】
前記請求項１〜６のいずれか１項に記載の弾性表面波センサを用いて圧力を測定する圧力測定方法であって、
前記第１弾性表面波素子に前記圧力に対応する押圧力が加わった場合に、前記第１弾性表面波素子の出力電力と前記第２弾性表面波素子の出力電力との電力比を示す第１の演算値を求める第１演算工程と、
前記第３弾性表面波素子の出力電力と前記第２弾性表面波素子の出力電力との電力比を示す第２の演算値を求める第２演算工程と、
前記第２の演算値に基づいて、温度による素子の基板変化量を求める第３演算工程と、
前記第２の演算値に基づいて、前記第２弾性表面波素子の基準温度における出力電力と基準温度からの温度変化に対応した出力電力との電力比である温度補正量を求める第４演算工程と、
前記温度補正量に前記第１の演算値を加算して、加算値を求める第５演算工程と、
前記加算値に基づいて、圧力及び温度による素子の基板変化量を求める第６演算工程と、
前記圧力及び温度による素子の基板変化量と前記温度による素子の基板変化量との差から、圧力による素子の基板変化量を求める第７演算工程と、
前記圧力による素子の基板変化量に基づいて、前記圧力を算出する第８演算工程と、
を備えたことを特徴とする圧力測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波を利用して、測定対象の状態（圧力等）の変化を検出するために、少なくとも３種の弾性表面波素子を備えた弾性表面波センサと、弾性表面波センサからの信号に基づいて圧力を測定するセンシングシステムと、弾性表面波センサからの信号に基づいて圧力を測定する圧力測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、弾性表面波（ＳＡＷ）の特性を利用して、測定対象の圧力や温度等を検知する弾性表面波センサ（ＳＡＷデバイス）が開発されている。
この種の弾性表面波を利用した圧力・温度モニターとしては、下記特許文献１、２に記載の様に、圧力変動を検出する素子として、櫛歯電極（ＩＤＴ：Inter Digital Transducer）や反射器（リフレクタ）からなる共振型ＳＡＷ素子を利用し、このＳＡＷ素子の共振周波数の変動から圧力変動を検知する手法（共振周波数検知方式）が開示されている。
【０００３】
これとは別に、近年では、圧力変動をＳＡＷ素子の反射信号の強度（例えば電圧レベル）の変動から検知する手法（電力検知方式）が検討されている。
また、弾性表面波センサを利用した圧力・温度モニターにおいて、温度影響を補償する手段として、下記特許文献３〜５に記載の様に、特性が同じ２個のＳＡＷ素子を用い、一方を圧力と温度の両影響を受ける素子、他方を温度の影響のみを受ける素子とし、これらの２素子の差動出力を圧力検知信号することで、温度影響を除去する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４０９９５０４号公報
【特許文献２】特許第４３２０５９８号公報
【特許文献３】特開２００３−１４５７２号公報
【特許文献４】特許第４０８８９２１号公報
【特許文献５】特開２００９−２２２５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来技術の様に、両ＳＡＷ素子の出力電圧値の差の変化から、目的とする測定対象の状態（例えば圧力）を検知する場合でも、好適に測定対象の状態を検知できないことがあった。
【０００６】
つまり、弾性表面波センサの特性（特にＳＡＷ素子の反射係数と周波数との関係）は温度によって影響を受け、温度によって同じ圧力でも異なった出力電圧値となるので、単にＳＡＷ素子の出力電圧値の差を取っただけでは、精度良く測定対象の状態を検出できないことがあった。
【０００７】
すなわち、温度と圧力の変化が同時に発生するような状況では、両ＳＡＷ素子の特性自体が変化する状態となるので、単にＳＡＷ素子の出力電圧値の差を取っただけでは、精度良く測定対象の状態を検出できないという問題があった。
【０００８】
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、温度が変化した場合でも、例えば圧力等の目的とする測定対象の状態を精度良く検知することができる弾性表面波センサ、センシングシステム、及び圧力測定方法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】
【０００９】
（１）本発明の弾性表面波センサは、第１態様として、外部からの影響によって素子を伝わる弾性表面波の特性が変化して素子の出力が変化する第１弾性表面波素子及び第２弾性表面波素子及び第３弾性表面波素子を備えた弾性表面波センサであって、前記第１弾性表面波素子と前記第２弾性表面波素子と前記第３弾性表面波素子とは、温度変化に対し素子の出力が異なり、且つ、前記第１弾性表面波素子は、前記温度以外の測定対象の状態の変化によって素子の出力が変化するように構成された素子であることを特徴とする。
【００１０】
本発明では、第１〜第３弾性表面波素子は、それぞれ温度変化に対する素子の出力（例えば出力される電圧や電力）が異なり、また、第３弾性表面波素子は、温度以外の測定対象の状態（例えば圧力）の変化によって素子の出力（例えば電圧や電力）が変化するように構成された素子である。
【００１１】
従って、これらの各出力を用いて、例えば請求項７〜１２に記載の様に、温度の影響を排除して、測定対象の状態（例えば圧力）を精度良く検出することができる。
なお、前記各弾性表面波素子としては、圧電基板上に櫛歯電極、反射器等の電極を備えた素子が挙げられるが、各素子において、例えば材料組成や電極寸法、形状の違いまたは素子作製精度のバラツキによって電極の反射係数の周波数特性が異なる場合には、同じ温度であっても各素子の出力（例えば電圧や電力）が異なる。
【００１２】
（２）本発明では、第２態様として、無線によって外部装置との信号の送受信が可能な構成とすることができる。
（３）本発明では、第３態様として、測定対象の状態を圧力とすることができる。
【００１３】
（４）本発明では、第４態様として、押圧力印加部によって、第１弾性表面波素子に対して圧力に対応する押圧力を印加することができる。
（５）本発明では、第５態様として、第１弾性表面波素子と第２弾性表面波素子と第３弾性表面波素子とにおける信号の遅延時間が全て異なるように設定することができる。
【００１４】
これにより、弾性表面波センサから送信された各素子からの信号を受信した外部装置（送受信機）では、各素子からの信号を時間によって分離することが可能になる。
（６）本発明では、第６態様として、第１弾性表面波素子は、弾性表面波を発生させる電極と、電極にて発生した弾性表面波を反射させる反射器とを備え、この反射器は、外部からの押圧力が印加された場合に弾性変形する構成を有するとともに、反射器に対して押圧力を印加する押圧力印加部を備えた構成とすることができる。
【００１５】
これにより、第１弾性表面波素子の押圧力印加部によって反射器に対して応力を印加すると、反射器は弾性変形してたわむことにより、その反射係数が変化する。よって、反射係数の変化によって大きく変動する応答（例えば応答信号の電圧レベル）に基づいて、印加された応力を検出することができる。
【００１６】
また、電極を、応力が印加された場合でも変形しないように固定することもできる。これにより、応力が印加された場合でも、電極自体は変形しないので（従って電極の反射係数は変化しないので）、反射器自体の反射係数の変化に基づく応答の変化を精度良く検出することができる。さらに、押圧力印加部を、応力に応じて変形する弾性部材を介して該応力を受けるように構成することで、応力の変化を好適に弾性表面波素子側に伝達することができる。
【００１７】
（７）本発明のセンシングシステムは、第７態様として、前記請求項１〜６のいずれか１項に記載の弾性表面波センサを備えた圧力のセンシングシステムであって、前記第１弾性表面波素子に前記圧力に対応する押圧力が加わった場合に、前記第１弾性表面波素子の出力電圧と前記第２弾性表面波素子の出力電圧との電圧差を示す第１の演算値を求める第１演算手段と、前記第３弾性表面波素子の出力電圧と前記第２弾性表面波素子の出力電圧との電圧差を示す第２の演算値を求める第２演算手段と、前記第２の演算値に基づいて、温度による素子の基板変化量を求める第３演算手段と、前記第２の演算値に基づいて、前記第２弾性表面波素子の基準温度における出力電圧と基準温度からの温度変化に対応した出力電圧との電圧差である温度補正量を求める第４演算手段と、前記温度補正量に前記第１の演算値を加算して、加算値を求める第５演算手段と、前記加算値に基づいて、圧力及び温度による素子の基板変化量を求める第６演算手段と、前記圧力及び温度による素子の基板変化量と前記温度による素子の基板変化量との差から、圧力による素子の基板変化量を求める第７演算手段と、前記圧力による素子の基板変化量に基づいて、前記圧力を算出する第８演算出段と、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
以下に、各弾性表面波素子の出力を用いて、圧力を求めることができる原理を、図１に基づいて説明する。
各弾性表面波素子においては、その弾性表面波を発生する部材（基板）は、温度によってその形状（寸法）が異なるとともに（以下その変化量を基板変化量と称する）、圧力が加わっても基板変化量が異なる。
【００１９】
第７態様では、この様に、素子特性は、温度変化及び（印加による）圧力変化に応じて、共に基板変化量として表すことができるという知見に基づいており、この基板変化量を利用して、弾性表面波素子に加わった圧力（又は温度）を検出する。
【００２０】
即ち、図１の横軸（Ｘ軸）に示す様に、温度及び圧力の変化は、基板変化量として同一軸上にプロットすることができるので、以下に示す手順の様に、この基板変化量に基づいて、温度変化があった場合でも、印加された圧力の変化を検知することができる。
【００２１】
ここで、図１の横軸（Ｘ軸）は、温度又は圧力による基板変化量を示し、縦軸（Ｙ軸）は、素子間の出力電圧の差（又は電力比）を示している。
また、同図の実線のグラフ（圧力マップ）は、温度を一定として、第１弾性表面波素子（ＳＡＷ１）に印加する圧力を変化させた場合に、第１弾性表面波素子（ＳＡＷ１）と第２弾性表面波素子（ＳＡＷ２）との出力電圧の差（又は電力比：反射電力比）の変化を示すグラフである。
【００２２】
同図の点線で示すグラフ（温度マップ）は、（圧力の印加なく）温度を変化させた場合に、第３弾性表面波素子（ＳＡＷ３）と第２弾性表面波素子（ＳＡＷ２）との出力電圧の差（又は電力比：反射電力比）の変化を示すグラフである。
【００２３】
同図の一点鎖線で示すグラフ（基準極温度マップ）は、（圧力の印加なく）温度を変化させた場合に、第２弾性表面波素子（ＳＡＷ２）の基準温度からの温度変化に対応する出力電圧の差（又は電力比：反射電力比）である温度補正量（即ち圧力基準値）を示すグラフである。
【００２４】
つまり、この基準極温度マップは、後述する圧力を求める際に用いる圧力の基準となる点（圧力基準値）を示すグラフである。なお、基準温度とは、基板変化量を求める際の基準となる温度、例えば基板変化量が初期値（０）の時の温度であり、温度が変化するにつれて基板変化量（従って出力電圧）が変化する。
【００２５】
なお、前記マップではなく、演算式で規定してもよいが、以下ではマップで説明する。
具体的には、図１に例示する様に、まず、第１演算手段により、第１弾性表面波素子の出力電圧と第２弾性表面波素子の出力電圧との電圧差（圧力及び温度の影響を含む第１の演算値）を求める。また、第２演算手段により、第３弾性表面波素子の出力電圧と第２弾性表面波素子の出力電圧との電圧差（温度の影響のみを含む第２の演算値）を求める（同図（１）参照）。
【００２６】
この第２の演算値である電圧差（ＶSAW3−ＶSAW2）は、温度のみによる基板変化量に対応しているので、第３演算手段により、例えばこの電圧差と温度による基板変化量とのマップ（温度マップ）を用い、前記電圧差から温度による基板変化量を求める（同図（２）参照）。
【００２７】
また、第２の演算値は、第２弾性表面波素子の基準温度における出力電圧と基準温度からの温度変化に対応した出力電圧との電圧差である温度補正量に対応している。つまり、例えば前記圧力マップに示される様に（温度のみの影響を含む）第２の演算値と温度による基板変化量とは対応しており、また、温度による基板補正量は、例えば基準極温度マップにおける温度補正量（圧力基準値）に対応しているので、第２の演算値と温度補正量とには対応関係がある。従って、第４演算手段では、例えば基準極温度マップを利用して、第２の演算値から温度補正量を求める。なお、ここで、温度補正量を求めることは、温度による基板変化量に応じて圧力基準値を変更することに相当する（同図（３）参照）。
【００２８】
この温度補正量は、後述する圧力による基板変化量を求める際の圧力基準値（初期値）とみなすことができる。その理由は、前記圧力マップは温度を一定として、第１弾性表面波素子（ＳＡＷ１）に印加する圧力を変化させた場合に、第１弾性表面波素子（ＳＡＷ１）と第２弾性表面波素子（ＳＡＷ２）との出力電圧の差（又は電力比：反射電力比）の変化を示すグラフであり、言い換えれば、第２弾性表面波素子（ＳＡＷ２）を基準とした第１弾性表面波素子（ＳＡＷ１）の変化を示すものであり、したがって、温度を変化させた場合、圧力マップはその基準となる第２弾性表面波素子の温度変化量にしたがって基準値（初期値）が変化するからである。
【００２９】
そして、第５演算手段によって、温度補正量に（圧力及び温度の影響を含む）第１の演算値を加算して、加算値を求める。
また、（圧力及び温度の影響を含む）第１の演算値と圧力及び温度による基板変化量とは対応しているので、第６演算手段では、例えば前記圧力マップを用いて、加算値から圧力及び温度による基板変化量を求める（同図（４）参照）。つまり、加算値から圧力及び温度による基板変化量を求めるのは、第１の演算値に温度変化量による基準値の変化を反映させるためである。
【００３０】
次に、第７演算手段により、圧力及び温度による基板変化量と温度による基板変化量との差から、圧力による基板変化量を求め（同図（５）参照）、第８演算手段により、圧力による基板変化量に基づいて、圧力を算出する。
【００３１】
つまり、本第７態様では、第３弾性表面波素子と第２弾性表面波素子との電圧差である第２の演算値から温度補正量を求め、この温度補正量を圧力基準値として、温度補正量に第１弾性表面波素子と第２弾性表面波素子との電圧差を加算し、この加算値から、圧力及び温度に対応した基板変化量を求める。そして、この圧力及び温度による基板変化量から温度による基板変化量を除くことにより、圧力のみに対応した基板変化量を求めることができるので、この圧力のみに対応した基板変化量から圧力を求めることができる。
【００３２】
・ここで、温度によって、素子の特性（特に反射係数：従って出力（例えば電圧））が変化することを説明する。
図２（ａ）に示す様に、弾性表面波素子に用いられる周知の電極（例えば櫛歯電極：ＩＤＴ）の反射係数は、櫛歯電極に入力される入力信号の周波数によって異なる。例えば温度が２５℃の場合に同図の実線で示す特性が、温度が５０℃に上がると同図の破線のように変化する。
【００３３】
また、図２（ｂ）に示す様に、弾性表面波素子に用いられる周知の反射器（リフレクタ）の反射係数も、反射器に入力される入力信号の周波数によって異なる。例えば温度が２５℃の場合に同図のＸ１〜Ｘ３で示す特性が、温度が５０℃に上がると同図のＹ１〜Ｙ３のように変化する。
【００３４】
なお、Ｘ１、Ｙ１は、弾性表面波素子に圧力が加わっていない状態の特性を示し、Ｘ２、Ｙ２は、２００［ｋＰａ］の圧力が加わった場合の特性を示し、Ｘ３、Ｙ３は、４００［ｋＰａ］の圧力が加わった場合の特性を示している。
【００３５】
このような弾性表面波素子の場合は、その出力（ここでは電圧）は、例えば図３に示す様になる。なお、同図において、Ｐ（Ｘ１〜Ｘ３）が、２５℃の場合の信号強度（電圧）を示し、Ｐ（Ｙ１〜Ｙ３）が、５０℃の場合の信号強度を示す。
【００３６】
つまり、前記弾性表面波素子を用いた場合は、図４に示す様に、同じ圧力であっても、温度が異なれば異なる信号強度となる。
従って、本発明では、この様な弾性表面波素子の温度による影響を解消するために、上述した構成としたものである。
【００３７】
つまり、従来の様に、例えば温度と圧力を検出する素子の出力と温度のみを検出する素子の出力との差を取る場合を考えると、具体的には、例えば温度２５℃にて圧力が２００〜４００［ｋＰａ］に変化したときに所定の出力電圧差ΔＴが得られた場合を考えると、圧力や温度が変化した他の条件で同様な出力電圧差ΔＴが得られたときには、単純に出力電圧差ΔＴから精度良く圧力を検出することは容易ではない。
【００３８】
従って、本発明では、上述した様に、３種の弾性表面波素子を設け、この素子出力を利用することにより、圧力と温度が共に変化する状況であっても、温度の影響を好適に排除して、目的とする測定対象の状態（圧力）を精度良く検出することができる。
【００３９】
（８）本発明は、第８態様として、前記請求項１〜６のいずれか１項に記載の弾性表面波センサを備えた圧力のセンシングシステムであって、前記第１弾性表面波素子に前記圧力に対応する押圧力が加わった場合に、前記第１弾性表面波素子の出力電力と前記第２弾性表面波素子の出力電力との電力比を示す第１の演算値を求める第１演算手段と、前記第３弾性表面波素子の出力電力と前記第２弾性表面波素子の出力電力との電力比を示す第２の演算値を求める第２演算手段と、前記第２の演算値に基づいて、温度による素子の基板変化量を求める第３演算手段と、前記第２の演算値に基づいて、前記第２弾性表面波素子の基準温度における出力電力と基準温度からの温度変化に対応した出力電力との電力比である温度補正量を求める第４演算手段と、前記温度補正量に前記第１の演算値を加算して、加算値を求める第５演算手段と、前記加算値に基づいて、圧力及び温度による素子の基板変化量を求める第６演算手段と、前記圧力及び温度による素子の基板変化量と前記温度による素子の基板変化量との差から、圧力による素子の基板変化量を求める第７演算手段と、前記圧力による素子の基板変化量に基づいて、前記圧力を算出する第８演算出段と、を備えたことを特徴とする。
【００４０】
以下に、本第８態様の電力比を用いて圧力を求めることができる原理を、前記図１に基づいて説明する。なお、本第８態様は、前記第７態様の電圧差を電力比としたものであり、基本的な圧力の測定原理は、前記第７態様と同様であるので簡単に説明する。
【００４１】
図１に例示する様に、まず、第１演算手段により、第１弾性表面波素子の出力電圧と第２弾性表面波素子の出力電力との電力比（圧力及び温度の影響を含む第１の演算値）を求める。また、第２演算手段により、第２演算手段にて、第３弾性表面波素子の出力電力と第２弾性表面波素子の出力電力との電力比（温度のみの影響を含む第２の演算値）を求める（同図（１）参照）。
【００４２】
この第２の演算値である電力比（ＰSAW3／ＰSAW2）は、温度のみによる基板変化量に対応しているので、第３演算手段により、例えばこの電力比と温度による基板変化量とのマップ（温度マップ）を用い、前記電力比から温度による基板変化量を求める（同図（２）参照）。
【００４３】
また、上述の様に、第２の演算値と温度補正量とには対応関係があるので、第４演算手段では、例えば基準極温度マップを用いて、前記電力比（ＰSAW3／ＰSAW2）である第２の演算値から温度補正量（圧力基準値）を求める（同図（３）参照）。
【００４４】
そして、第５演算手段によって、温度補正量に第１の演算値を加算して、加算値を求め、第６演算手段では、例えば圧力マップを用いて、加算値から圧力及び温度による基板変化量を求める（同図（４）参照）。
【００４５】
次に、第７演算手段により圧力及び温度による基板変化量と温度による基板変化量との差から、圧力による基板変化量を求め（同図（５）参照）、第８演算手段により、圧力による基板変化量に基づいて、圧力を算出する。
【００４６】
つまり、本第８態様では、第３弾性表面波素子と第２弾性表面波素子との電力比である第２の演算値から温度補正量を求め、この温度補正量を圧力基準値として、温度補正量に第１弾性表面波素子と第２弾性表面波素子との電力比を加算し、この加算値から、圧力及び温度に対応した基板変化量を求める。そして、この圧力及び温度による基板変化量から温度による基板変化量を除くことにより、圧力のみに対応した基板変化量を求めることができるので、この圧力のみに対応した基板変化量から圧力を求めることができる。
【００４７】
（９）本発明では、第９態様として、外部装置として、無線により弾性表面波センサに対して高周波信号を印加する高周波印加部と、無線により弾性表面波センサからの信号を受信する信号受信部と、信号受信部にて受信した信号（例えば電圧レベル）を検知する信号検知部とを備えた構成とすることができる。
【００４８】
無線によって、弾性表面波センサと外部装置との間で信号の送受信を行って、各素子の出力（例えば電圧）の関係を利用して圧力を検出する場合、即ち、無線を利用した電力検知方式で圧力を検出する場合には、無線伝送距離の変動に伴って信号強度（例えば出力電圧）が変化するので、精度良く圧力を検出することが難しい。この対策として、無線伝送距離が一定のタイミングを検知する場合には、そのタイミングでのセンシングが必要となり、システムが複雑化する。
【００４９】
それに対して、本発明では、上述した様に、各素子間の出力電圧や電力の演算を行うので、無線伝送距離の影響を排除することができる。
つまり、各素子間の出力電圧の差や電力の比を演算することにより無線通信距離の変動に伴う信号強度の変化をキャンセルすることができる、すなわち、無線伝送距離による影響を排除することができる。
【００５０】
（１０）本発明では、第１０態様として、第１弾性表面波素子と第２弾性表面波素子と第３弾性表面波素子との遅延時間が全て異なり、且つ、第１弾性表面波素子と第２弾性表面波素子と第３弾性表面波素子との遅延時間が、全て外部装置より出力される出力信号時間より長く、且つ、第１弾性表面波素子と第２弾性表面波素子と第３弾性表面波素子との最大遅延時間が、最小遅延時間の２倍より短いように設定することができる。
【００５１】
つまり、各素子における入力信号に対する応答信号（反射波）には、図６に例示する様に、各素子における遅延時間によるずれが発生する。電極〜反射器間の複数回の反射を繰り返した応答信号（第１次反射波、第２次反射波・・）は、本発明のように各素子の条件を設定することにより、各素子における応答信号に、例えば外部装置側にて応答信号の時間分離が可能なような十分な時間的なずれを与えることができる。
【００５２】
ここで、「(1)第１弾性表面波素子と第２弾性表面波素子と第３弾性表面波素子との遅延時間が全て異なること」は、３素子の信号分離のための必要条件であり、「(2)第１弾性表面波素子と第２弾性表面波素子と第３弾性表面波素子との遅延時間が、全て外部装置より出力される出力信号時間より長いこと」は、素子上での入力波と反射波を分離するための必要条件であり、「(3)第１弾性表面波素子と第２弾性表面波素子と第３弾性表面波
素子との最大遅延時間が、最小遅延時間の２倍より短いこと」は、２次反射波と１次反射波とを分離するための必要条件である。
【００５３】
なお、同図において、τＡ、τＢ、τＣは、それぞれ、第１、第２、第３弾性表面波素子において、電極から送信された信号が例えば反射器に反射して帰って来るまでの時間（電極から反射器までの伝搬路で規定される遅延時間の２倍）を示している。
【００５４】
（１１）本発明は、第１１態様として、前記請求項１〜６のいずれか１項に記載の弾性表面波センサを用いて圧力を測定する圧力測定方法であって、前記第１弾性表面波素子に前記圧力に対応する押圧力が加わった場合に、前記第１弾性表面波素子の出力電圧と前記第２弾性表面波素子の出力電圧との電圧差を示す第１の演算値を求める第１演算工程と、前記第３弾性表面波素子の出力電圧と前記第２弾性表面波素子の出力電圧との電圧差を示す第２の演算値を求める第２演算工程と、前記第２の演算値に基づいて、温度による素子の基板変化量を求める第３演算工程と、前記第２の演算値に基づいて、前記第２弾性表面波素子の基準温度における出力電圧と基準温度からの温度変化に対応した出力電圧との電圧差である温度補正量を求める第４演算工程と、前記温度補正量に前記第１の演算値を加算して、加算値を求める第５演算工程と、前記加算値に基づいて、圧力及び温度による素子の基板変化量を求める第６演算工程と、前記圧力及び温度による素子の基板変化量と前記温度による素子の基板変化量との差から、圧力による素子の基板変化量を求める第７演算工程と、前記圧力による素子の基板変化量に基づいて、前記圧力を算出する第８演算工程と、を備えたことを特徴とする。
【００５５】
本第１１態様は、前記第７態様と同様な作用効果を奏する。
（１２）本発明は、第１２態様として、前記請求項１〜６のいずれか１項に記載の弾性表面波センサを用いて圧力を測定する圧力測定方法であって、前記第１弾性表面波素子に前記圧力に対応する押圧力が加わった場合に、前記第１弾性表面波素子の出力電力と前記第２弾性表面波素子の出力電力との電力比を示す第１の演算値を求める第１演算工程と、前記第３弾性表面波素子の出力電力と前記第２弾性表面波素子の出力電力との電力比を示す第２の演算値を求める第２演算工程と、前記第２の演算値に基づいて、温度による素子の基板変化量を求める第３演算工程と、前記第２の演算値に基づいて、前記第２弾性表面波素子の基準温度における出力電力と基準温度からの温度変化に対応した出力電力との電力比である温度補正量を求める第４演算工程と、前記温度補正量に前記第１の演算値を加算して、加算値を求める第５演算工程と、前記加算値に基づいて、圧力及び温度による素子の基板変化量を求める第６演算工程と、前記圧力及び温度による素子の基板変化量と前記温度による素子の基板変化量との差から、圧力による素子の基板変化量を求める第７演算工程と、前記圧力による素子の基板変化量に基づいて、前記圧力を算出する第８演算工程と、を備えたことを特徴とする。
【００５６】
本第１１態様は、前記第８態様と同様な作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明によって圧力を求めるための手順を示す説明図である。
【図２】（ａ）は櫛歯電極の反射係数と周波数との関係を示すグラフであり、（ｂ）は反射器の反射係数と周波数との関係を示すグラフである。
【図３】弾性表面波センサの出力電圧値における温度や圧力による影響を示すグラフである。
【図４】弾性表面波センサの出力電圧値における温度による影響を示すグラフである。
【図５】（ａ）は第１ＳＡＷ素子の入力波と反射波を示すグラフ、（ｂ）は第２ＳＡＷ素子の入力波と反射波を示すグラフ、（ｃ）は第３ＳＡＷ素子の入力波と反射波を示すグラフ、（ｄ）は各素子の入力波と反射波を示すグラフである。
【図６】実施例１の圧力センサが用いられるセンシングシステムの概略構成を示す説明図である。
【図７】実施例１の圧力センサの概略構成を示す説明図である。
【図８】実施例１の圧力センサの構成を詳細に示す説明図である。
【図９】図７のＺ−Ｚ断面を示す説明図である。
【図１０】実施例１のセンシングシステムの電気的構成を示す説明図である。
【図１１】（ａ）は第１ＳＡＷ素子の入力波と反射波を示すグラフ、（ｂ）は第２ＳＡＷ素子の入力波と反射波を示すグラフ、（ｃ）は第３ＳＡＷ素子の入力波と反射波を示すグラフ、（ｄ）は各素子の入力波と反射波を示すグラフである。
【図１２】実施例１のセンシングシステムにおける信号の処理の手順を示す説明図である。
【図１３】実施例１の送受信側における処理のための構成を機能的に示す説明図である。
【図１４】実施例１の送受信側における処理の手順を示す説明図である。
【図１５】（ａ）は電圧差（ＶSAW3−ＶSAW2）と温度による基板変化量との関係（温度マップ）を示すグラフであり、（ｂ）は電圧差（ＶSAW1−ＶSAW2）と圧力による基板変化量との関係（圧力マップ）を示すグラフであり、（ｃ）は電圧差（ＶSAW3−ＶSAW2）と電圧差（ＶSAW2−ＶSAW2*）との関係（オフセットマップ）を示すグラフである。
【図１６】実施例２の送受信側における処理のための構成を機能的に示す説明図である。
【図１７】実施例２の送受信側における処理の手順を示す説明図である。
【図１８】（ａ）は実施例３の圧力センサの構成を示す説明図、（ｂ）は実施例４の圧力センサの構成を示す説明図、（ｃ）は実施例５の圧力センサの構成を示す説明図である。
【図１９】実施例６の送受信側における処理の手順を示す説明図である。
【図２０】（ａ）は実施例６における電力比（ＰSAW3／ＰSAW2）と温度による基板変化量との関係（温度マップ）を示すグラフであり、（ｂ）は電力比（ＰSAW1／ＰSAW2）と圧力による基板変化量との関係（圧力マップ）を示すグラフであり、（ｃ）は電力比（ＰSAW3／ＰSAW2）と電力比（ＰSAW2／ＰSAW2*）との関係（オフセットマップ）を示すグラフである。
【図２１】実施例７の送受信側における処理の手順を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
以下、本発明が適用される実施例について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００５９】
本実施例では、弾性表面波センサとして、例えば車両のタイヤ空気圧を検出するタイヤ空気圧センサである圧力センサを例に挙げて説明する。
図６にシステム全体を示す様に、圧力センサ１は、外部装置（計測装置：送受信機）３との間で、無線にて信号の送受信を行うセンシングシステムを構成するものであり、このセンシングシステムでは、圧力センサ１は、外部装置３からの信号（高周波信号）を受けて、その信号に対する応答を外部装置３に送信し、外部装置３は、受信した信号に基づいて演算を行うことにより、タイヤ空気圧を求める。
【００６０】
なお、前記圧力センサ１は、例えばタイヤ５内部の内側表面などに取り付けられ、外部装置３は、例えば回転しない箇所（例えばリム７の近傍やタイヤハウジング９の周辺）に取り付けられるものである。以下、詳細に説明する。
【００６１】
ａ）まず、弾性表面波センサである圧力センサ１の構成について説明する。
図７及び図８に示す様に、本実施例の圧力センサ１は、特徴の異なる３種の弾性表面波素子（第１〜第３弾性表面波素子）１１、１３、１５が、例えばコバールからなる平板状の基板１７上に並列に配置されて貼り付けられたものである。なお、ここでは、アンテナ及びアンテナに接続された回路は省略してある。
【００６２】
以下、各弾性表面波素子１１〜１５について説明する。
・第１弾性表面波素子１１は、圧電基板１９の同一表面上に、同一方向（圧電基板１９の長手方向）に沿って、弾性表面波（ＳＡＷ）を励起させる一対の櫛歯電極（ＩＤＴ）２１、２３（図７参照）と、櫛歯電極２１、２３によって励起された弾性表面波を櫛歯電極２１、２３側に反射させる反射器２５と、余分な弾性表面波を吸収する左右一対の吸音材２７、２９とを備えている。なお、一対の櫛歯電極２１、２３を櫛歯電極部２４と称する。
【００６３】
この第１弾性表面波素子１１は、４３３ＭＨｚ近傍で動作する素子であり、櫛歯電極２
１、２３に対して、信号源である外部装置３（図８、図１０参照）から、後述するように無線（又は有線）にて、単位時間の一定強度の一周波数（４３３ＭＨｚ）の高周波信号が印加されるように構成されている（他の素子１３、１５も同様である）。なお、ここでは、櫛歯電極２１、２３は、反射器２５からの反射波を受信する電極としても用いられる。
【００６４】
以下に、第１弾性表面波素子１１の各構成について、更に詳細に説明する。
前記図８に示す様に、前記圧電基板１９は、例えば縦２ｍｍ×横１６ｍｍ×厚み０．５ｍｍの例えばＳＴ−Ｘ水晶基板（単結晶）からなる。
【００６５】
前記櫛歯電極２１、２３は、信号源から４３３ＭＨｚの高周波信号が印加される電極（即ち交互に正負の電圧が印加される電極）であり、それぞれ複数の櫛歯（電極指）３１が、前記長手方向と垂直方向に平行に形成されるとともに、対向する櫛歯電極２１、２３の電極指３１が互いに入り込む様に設定されている。
【００６６】
ここでは、櫛歯電極２１、２３は、厚さ０．１μｍのアルミニウムからなり、電極幅：１／４λ（１．１８１μｍ）、電極間隔：１／４λ（１．８１μｍ）、対数：１００．５対に設定されている。なお、λは励起する弾性表面波の波長である。
【００６７】
前記反射器（リフレクタ：ＳＭＳＡ）２５は、厚さ０．１μｍのアルミニウムからなり、電極幅：１／４λ（１．１８１μｍ）、電極間隔：１／４λ（１．８１μｍ）、本数：２００本に設定されている。なお、反射器２５は、自身に印加される応力や周囲の温度に応じて反射係数が変化する特性を有している。
【００６８】
前記吸音材２７、２９は、例えばシリコンからなり、それぞれ、櫛歯電極２１、２３の外側と反射器２５の外側に配置されている。
なお、櫛歯電極２１、２３と反射器２５との間の（弾性表面波の）伝搬路３３の伝搬距離ｄＲ１は、１５００λ（４．７３５ｍｍ）に設定されており、その伝搬時間（従って遅延時間）τ１は、１．５μｓ相当である。
【００６９】
特に、第１弾性表面波素子１１については、図９に図７のＺ−Ｚ断面を示す様に、第１弾性表面波素子１１の先端側（同図右側）に対応して、基板１７の先端側（同図右側）の表面に、直方体形状の凹部３５が形成されている。
【００７０】
つまり、第１弾性表面波素子１１は、その櫛歯電極２１、２３が設けられている側（同図左側）が、基板１７の表面に固定され、反射器２５が設けられている側（同図右側）が、凹部３５の上方に張り出すように配置され、これにより、第１弾性表面波素子１１の先端側が同図上下方向に湾曲可能に構成されている。
【００７１】
また、同図に示す様に、基板１７表面には、各素子１１〜１３を覆うようなカバー３７が配置されている。そして、カバー３７の先端側（同図右側）には、開口部３９が形成されており、この開口部３９を覆うように、例えばゴムからなる弾性部材４１が貼り付けられている。この弾性部材４１の中心の基板１７側には、第１弾性表面波素子１１の先端側に当接するように、棒状の押圧部材４３が突出して形成されている。なお、弾性部材４１と押圧部材４３により押圧力印加部が構成されている。
【００７２】
これにより、弾性部材４１が外部より押圧されると、押圧部材４３が第１弾性表面波素子１１の先端を押圧して（凹部３５の左側端部を支点として）第１弾性表面波素子１１の先端部分が湾曲するので、同時に反射器２５も湾曲して、その反射係数が変化する。
【００７３】
なお、上述した第１弾性表面波素子１１を製造する場合には、例えば圧電基板１９上に、スパッタリング法にて金属（アルミニウム）膜を成膜し、フォトリソグラフィーにて櫛歯電極２１、２３や反射器２５に対応する形状にマスキングし、エッチングにより櫛歯電極２１、２３や反射器２５をパターンニングする方法を採用できる。
【００７４】
・前記図８に示す様に、第２弾性表面波素子１３は、前記第１弾性表面波素子１１と同様に、圧電基板５１の表面に、一対の櫛歯電極５３、５５と反射器５７とが、所定の伝搬距離ｄＲ２（＞ｄＲ１）だけ離れて形成されたものであり、その外側には、同様に吸音材５９、６１が配置されている。なお、一対の櫛歯電極５３、５５により櫛歯電極部５６が構成されている。
【００７５】
この第２弾性表面波素子１３は、前記第１弾性表面波素子１１と、櫛歯電極５３、５５及び反射器５７の材料が同じであり、圧電基板の材料も同じであるが、反射器５７の寸法或いは形状及び圧電基板７１の寸法が異なる。具体的には、圧電基板７１は、例えば縦２ｍｍ×横２０ｍｍ×厚み０．５ｍｍの例えばＳＴ−Ｘ水晶基板（単結晶）からなる。
【００７６】
従って、第２弾性表面波素子１３の温度に対する反射係数−周波数の特性は、反射器５７の寸法によって第１弾性表面波素子１１と異なっている。但し、この第２弾性表面波素子１３は、その裏面全体が基板１７上に接合されており、（第１弾性表面波素子１１とは異なり）圧力を加えられないように構成されている。
【００７７】
なお、上記以外の構成は、基本的に第１弾性表面波素子１１と同様であるので、その説明は省略する。
・前記図８に示す様に、第３弾性表面波素子１５は、前記第１弾性表面波素子１１と同様に、（第１、第２弾性表面波素子１１、１３より長尺の）圧電基板７１の表面に、一対の櫛歯電極７３、７５と反射器７７とが、所定の伝搬距離ｄＲ３（＞ｄＲ２＞ｄＲ１）だけ離れて形成されたものであり、その外側には、同様に吸音材７９、８１が配置されている。なお、一対の櫛歯電極７３、７５により櫛歯電極部７６が構成されている。
【００７８】
この第３弾性表面波素子１５は、前記第１、第２弾性表面波素子１１、１３と、櫛歯電極７３、７５及び反射器７７の材料が同じであり、圧電基板の材料も同じであるが、反射器７７の寸法或いは形状及び圧電基板７１の寸法が異なる。具体的には、圧電基板７１は、例えば縦２ｍｍ×横２３ｍｍ×厚み０．５ｍｍの例えばＳＴ−Ｘ水晶基板（単結晶）からなる。また、この第３弾性表面波素子１５は、その裏面全体が基板１７上に接合されており、（第２弾性表面波素子１３と同様に）圧力を加えられないように構成されている。
【００７９】
なお、上記以外の構成は、基本的に第１弾性表面波素子１１と同様であるので、その説明は省略する。
なお、前記第１〜第３弾性表面波素子１１〜１５は、同種の圧電基板から構成されているので、仮にこの圧電基板のみを取り出した場合には、例えば同じ条件（圧力や温度）の場合には、同じ基板変化量だけ変化するものである。
【００８０】
ｂ）ここで、本実施例の要部である各弾性表面波素子１１〜１５間の関係について、まとめて説明する。
本実施例では、下記表１に示す様に、第１〜第３弾性表面波素子１１〜１５は、それぞれ温度変化に対し素子の出力電圧が異なるように設定されている。即ち、温度変化に対する温度特性が異なるように設定されている。
【００８１】
具体的には、第１〜第３弾性表面波素子１１〜１５においては、例えば反射器反射係数の周波数特性が異なるので、温度変化に対し素子の出力電圧が異なる。
更に、第１弾性表面波素子１１は、圧力の変化によって素子の出力電圧が変化するように設定されている。即ち、第１弾性表面波素子１１のみ、圧力の変化によって素子の出力電圧が変化するように、反射器２５側が圧力を受けて撓んで、その反射係数が変化するように構成されている。
【００８２】
【表１】
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【００８３】
しかも、本実施例では、第１弾性表面波素子１１と第２弾性表面波素子１３と第３弾性表面波素子１５との遅延時間τ１、τ２、τ３が全て異なるように、各伝搬路３３の長さ、従って各伝搬距離ｄＲ１、ｄＲ２、ｄＲ３（ｄＲ１＜ｄＲ２＜ｄＲ３）が設定されている。
【００８４】
つまり、外部装置３側（送受信機側）にて、第１〜第３弾性表面波素子１１〜１５おける各応答信号を分離できるように、第１〜第３弾性表面波素子１１〜１５における伝搬距離ｄＲ１〜ｄＲ３が十分に異なるように設定されている。
【００８５】
また、第１弾性表面波素子１１と第２弾性表面波素子１３と第３弾性表面波素子１５との遅延時間τ１〜τ３は、全て外部装置３より出力される出力信号時間より長く設定されている。
【００８６】
更に、第１弾性表面波素子１１と第２弾性表面波素子１３と第３弾性表面波素子１５との最大遅延時間が、最小遅延時間の２倍より短く設定されている。
ｃ）次に、前記圧力センサ１及び外部装置３を用いたセンシングシステムについて、図１０に基づいて説明する。
【００８７】
ここでは、無線による送受信システムを例に挙げて説明するが、有線にて応力を検出するようにしてもよい。なお、ここでは、同一の信号源（即ち外部装置である送受信機）３からの信号が、第１〜第３弾性表面波素子１１〜１５の各櫛歯電極２１、２３、５３、５５、７３、７５に入力するように構成されている。同様に、第１〜第３弾性表面波素子１１〜１５から得られる各反射信号（応答信号）が、１つのアンテナを介して外部装置３側に送信されるように構成されている。
【００８８】
図１０に示す様に、第１〜第３弾性表面波素子１１〜１５及びアンテナ９１を備えた圧力センサ１は、無線を利用した周知の外部装置３によって駆動される。従って、ここでは、この外部装置３が前記信号源に相当するものである。
【００８９】
前記外部装置３は、その主要部として制御回路（コントローラ）９３を備えている。
また、外部装置３は、圧力センサ１を駆動させる信号（高周波信号）の送信のための回路として、高周波の発振回路（Ｏｓｃ）９５、発信のオン・オフを切り換えるスイッチ（ＳＷ）９６、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）９７、パワーアンプ（ＰＡ）９９、送受信を切り換えるスイッチ（ＳＰＤＴ）１０１、アンテナ１０３を備えている。よって、スイッチ（ＳＰＤＴ）１０１が信号の送信が可能に設定されている場合には、制御回路９３からの制御信号により、アンテナ１０３を介して、圧力センサ１に信号を送信する。この送信される信号は、例えば１０ｍＷの４３３ＭＨｚの単パルスの高周波信号である。
【００９０】
更に、外部装置３は、圧力センサ１からの信号を受信するための回路として、前記アンテナ１０３、前記スイッチ（ＳＰＤＴ）１０１に加え、ローノイズアンプ（ＬＮＡ）１０５、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０７、ログアンプあるいはダイオードからなる検波器（ＤＥＴ）１０９、Ａ／Ｄ変換器１１１等を備えている。よって、スイッチ（ＳＰＤＴ）１０１が信号の受信が可能に設定されている場合には、アンテナ１０３を介して、圧力センサ１からの信号を送信して、制御回路９３に入力する。
【００９１】
ｄ）次に、前記センシングシステムを用いた圧力測定方法について説明する。
(1)最初に、このセンシングシステムにおける基本的な送受信の動作について説明する。
【００９２】
まず、圧力センサ１を駆動する場合には、上述した様に、外部装置３からアンテナ１０３を介して圧力センサ１に対して高周波信号を送信する。この高周波信号を受信した圧力センサ１では、受信した高周波信号を第１〜第３弾性表面波素子１１〜１５の各櫛歯電極２１、２３、５３、５５、７３、７５に印加することにより、弾性表面波を発生させる。
【００９３】
ここでは、例えば図１１に示す様な（ｔINの幅を有する）入力信号が、各第１〜第３弾性表面波素子１１〜１５の各櫛歯電極２１、２３、５３、５５、７３、７５に印加された場合を考える。
【００９４】
この入力信号は、各櫛歯電極２１、２３、５３、５５、７３、７５によって弾性表面波に変換され、弾性表面波は、各櫛歯電極２１、２３、５３、５５、７３、７５と各反射器２５、５７、７７との間の伝搬距離ｄＲ１〜ｄＲ３によって定まる伝搬時間（即ち遅延時間τ１〜τ３）に各反射器２５、５７、７７に到達する。
【００９５】
各反射器２５、５７、７７では、この弾性表面波を反射し、この弾性表面波は、同様に前記伝搬距離ｄＲ１〜ｄＲ３によって定まる遅延時間τ１〜τ３後に各櫛歯電極２１、２３、５３、５５、７３、７５に到達する。
【００９６】
この反射した弾性表面波（反射波）によって、各櫛歯電極２１、２３、５３、５５、７３、７５に生ずる信号が応答信号（反射信号）であり、この応答信号は、前記送信された信号（送信信号）とは逆に、アンテナ９１を介して、外部装置３に送信される。
【００９７】
従って、外部装置３では、この応答信号の電圧（信号レベル）から、以下に述べる様に、弾性表面波素子１に加わる圧力を検出することができる。
(2)次に、前記圧力測定方法による処理手順ついて、より具体的に説明する。
【００９８】
・まず、センシングシステム全体における処理の流れについて、図１２等に基づいて、時系列に沿って説明する。
図１２に示す様に、外部装置３側において、圧力センサ１側に問い合わせ信号を発生し、その後、送受信回路を受信に切り換える。
【００９９】
一方、圧力センサ１側では、外部装置３側から送信された問い合わせ信号を受信する。
次に、圧力センサ１において、問い合わせ信号を第１〜第３弾性表面素子１１〜１５の各櫛歯電極２１、２３、５３、５５、７３、７５に分配し、櫛歯電極２１、２３、５３、５５、７３、７５から弾性表面波（入力波）を発生させる。そして、各反射器２５、５７、７７にて反射した（遅延時間の２倍分遅延した）反射波を、各櫛歯電極２１、２３、５３、５５、７３、７５にて受信し、その応答信号を、外部装置３側に送信する。
【０１００】
外部装置３側では、圧力センサ１から送信された応答信号を受信し、増幅、ノイズ除去等を行った後に、検波を行い、その信号から、後述するように圧力や温度の算出を行って、空気圧や温度の表示を行う。
【０１０１】
・次に、外部装置３側における処理手順について、図１３及び図１４に基づいて説明する。
なお、両図に機能的に示すように、ハードによる処理が検知部１２１にて行われ、ソフトによる処理が（マイコン等による演算処理を行う）演算部１２３にて行われる。
【０１０２】
まず、両図に示すように、圧力センサ１の応答信号の検波電圧は、Ａ／Ｄ変換器１１１にてデジタル信号に変換される。
具体的には、第１、第２、第３弾性表面波素子１１、１３、１５からのそれぞれ信号（電圧信号ＶSAW1、ＶSAW2、ＶSAW3）は、それぞれＡ／Ｄ変換器１１１（図１３では便宜的に各信号のＡ／Ｄ変換器を区分して示している）を介して演算部１２３に入力される。
【０１０３】
・次に、演算部１２３における処理について、図１４及び図１５に基づいて詳細に説明する。
具体的には、例えば図１５（ａ）に示す温度マップと図１５（ｂ）に示す圧力マップと図１５（ｃ）に示すオフセットマップとを用いる。
【０１０４】
この温度マップとは、温度による基板変化量と、第３弾性表面波素子１５の出力電圧ＶSAW3と第２弾性表面波素子１３の出力電圧ＶSAW2との差（ＶSAW3−ＶSAW2）との関係を示すマップである。
【０１０５】
また、圧力マップとは、圧力による基板変化量と、第１弾性表面波素子１１の出力電圧ＶSAW1と第２弾性表面波素子１３の出力電圧ＶSAW2との差（ＶSAW1−ＶSAW2）との関係を示すマップである。
【０１０６】
更に、オフセットマップとは、第３弾性表面波素子１５の出力電圧ＶSAW3と第２弾性表面波素子１３の出力電圧ＶSAW2との差（ＶSAW3−ＶSAW2）と、第２弾性表面波素子１３の出力電圧ＶSAW2と基準温度における第２弾性表面波素子１３の出力電圧ＶSAW2*との差（ＶSAW3−ＶSAW2*）の関係を示すマップである。即ち、このオフセットマップは、前記電圧差（ＶSAW3−ＶSAW2）から、圧力基準値を示す温度補正量を求めるための基準極温度マップである。
【０１０７】
まず、ステップ１では、第１弾性表面波素子１１の出力電圧ＶSAW1と第２弾性表面波素子１３の出力電圧ＶSAW2との電圧差（ＶSAW1−ＶSAW2）を求める。この電圧差（ＶSAW1−ＶSAW2）には、圧力及び温度の影響が含まれている。
【０１０８】
また、ステップ２では、第３弾性表面波素子１５の出力電圧ＶSAW3と第２弾性表面波素子１３の出力電圧ＶSAW2との電圧差（ＶSAW3−ＶSAW2）を求める。この電圧差（ＶSAW3−ＶSAW2）には、（圧力の影響が含まれておらず）温度のみの影響が含まれている。
【０１０９】
そして、ステップ３では、図１５（ａ）の温度マップから、この電圧差（ＶSAW3−ＶSAW2）に対応する温度による基板変化量を求める。例えば前記電圧差が２Ｖである場合には、前記温度マップから、温度による基板変化量は１９０ｐｐｍとなる。
【０１１０】
従って、予め温度と温度による基板変化量との関係を調べてマップ等を作製しておき、このマップ等を参照して、温度による基板変化量から温度を求めることができる。
次に、ステップ４では、図１５（ｃ）のオフセットマップを用いて、第３弾性表面波素子１５の出力電圧ＶSAW3と第２弾性表面波素子１３の出力電圧ＶSAW2との電圧差（ＶSAW3−ＶSAW2）から、前記温度補正量に対応するオフセット電圧を求める。例えば前記電圧差が２Ｖの場合には、前記オフセットマップから、オフセット電圧は１．７Ｖとなる。
【０１１１】
次に、ステップ５では、前記ステップ１で求めた電圧差（ＶSAW1−ＶSAW2）に前記温度補正量を加えた値（加算値）を求める。例えば電圧差が０．８Ｖである場合には、温度補正量の１．７Ｖを加えた２．５Ｖが加算値となる。
【０１１２】
次に、ステップ６では、図１５（ｂ）の圧力マップを用い、この加算値に対応した圧力による基板変化量を求める。なお、この加算値には温度補正量が含まれているので、圧力による基板変化量には、圧力だけでなく温度による影響も含まれている。例えば、前記圧力マップから、加算値２．５Ｖに対応した圧力による基板変化量は５００ｐｐｍとなる。
【０１１３】
次に、ステップ７では、前記加算値から求めた（温度の影響も含む）圧力による基板変化量から（温度のみに起因する）温度による基板変化量を引いて、圧力のみによる基板変化量を求める。例えば前記（温度の影響を含む）圧力による基板変化量が５００ｐｐｍで、温度による基板変化量が１９０ｐｐｍである場合には、その差の３１０ｐｐｍが圧力のみによる基板変化量となる。
【０１１４】
従って、予め圧力と圧力による基板変化量との関係を調べてマップ等を作製しておき、このマップ等を参照して、圧力のみによる基板変化量から圧力を求めることができる。
ｅ）この様に、本実施例では、３種の弾性表面波素子１１〜１５を設けた圧力センサ１を用い、これらの素子出力を利用することにより、圧力と温度が共に変化する状況であっても、温度の影響を好適に排除して、目的とする測定対象の状態（圧力）を精度良く検出することができる。
【０１１５】
つまり、まず、第１弾性表面波素子１１と第２弾性表面波素子１３との出力電圧の差をとって、（圧力及び温度の影響を含む）第１の演算値を求め、第３弾性表面波素子１５と第２弾性表面波素子１３との出力電圧の差をとって、（温度のみの影響を含む）第２の演算値を求める。そして、前記オフセットマップを用いて、第２の演算値から（圧力基準値である）温度補正量を示すオフセット電圧を求め、このオフセット電圧に第１の演算値を加算した加算値から、（圧力及び温度の影響を含む）基板変化量を求める。次に、圧力及び温度による基板変化量から温度のみによる基板変化量を引くことにより、圧力のみによる基板変化量を求めることができるので、この圧力のみによる基板変化量から、精度良く圧力を求めることができる。
【０１１６】
また、本実施例では、無線を利用した電力検知方式で圧力を検出する場合に、上述した圧力測定方法を行うことにより、無線伝送距離の変動に伴って信号強度（出力電圧）が変化しても、簡易な構成で、無線伝送距離の影響を排除することができる。
【実施例２】
【０１１７】
次に、実施例２について説明するが、前記実施例１と同様な内容の説明は簡略化する。
ここでは、外部装置における圧力等を算出する手法が第１実施例と異なるので、異なる内容について説明する。
【０１１８】
図１６及び図１７に示す様に、本実施例では、ハードによる処理が検知部２０１にて行われ、ソフトによる処理が演算部２０３にて行われる。
両図に示す様に、圧力センサ１の応答信号の検波電圧は、各ホールド回路２０５〜２０９で保持される。具体的には、第１、第２、第３弾性表面波素子からのそれぞれ信号（電圧信号ＶSAW1、ＶSAW2、ＶSAW3）は、それぞれ各ホールド回路２０５〜２０９で保持される。
【０１１９】
そして、例えば図示しない差動演算回路によって、保持された第１、第２弾性表面波素子からの電圧信号ＶSAW1、ＶSAW2の差分（ＶSAW1−ＶSAW2）を演算する。また、同様に、保持された第３、第２弾性表面波素子からの電圧信号ＶSAW3、ＶSAW2の差分（ＶSAW3−ＶSAW2）を演算する。
【０１２０】
これらの差分の演算値は、それぞれＡ／Ｄ変換器２１１、２１３を介して、演算部２０３に入力される。
その後の演算部２０３における処理は、図１７の「ソフトウェアによる処理」に示す様に、前記実施例１と同様である。
【０１２１】
具体的には、前記図１５（ｃ）を用いて、第３弾性表面波素子１５の出力電圧ＶSAW3と第２弾性表面波素子１３の出力電圧ＶSAW2との電圧差（ＶSAW3−ＶSAW2）から、前記温度補正量に対応するオフセット電圧を求める。
【０１２２】
次に、前記電圧差（ＶSAW1−ＶSAW2）に前記温度補正量を加えた加算値を求める。
次に、この加算値に対応した圧力及び温度による基板変化量を求める。
次に、前記圧力及び温度による基板変化量から（温度のみに起因する）温度による基板変化量を引いて、圧力のみによる基板変化量を求める。
【０１２３】
従って、この圧力のみによる基板変化量から圧力を求めることができる。
本実施例によっても、前記実施例１と同様な効果を奏する。
【実施例３】
【０１２４】
次に、実施例３について説明するが、前記実施例１と同様な内容の説明は簡略化する。
ここでは、弾性表面波素子の構成が第１実施例と異なるので、異なる内容を説明する。
図１８（ａ）に示す様に、本実施例の弾性表面波センサである圧力センサ３０１では、第１〜第３弾性表面波素子３０３、３０５、３０７の長手方向における長さが異なるように設定されている。
【０１２５】
なお、各素子３０３〜３０７は、前記実施例１と同様に、それぞれ圧電基板３０９、３１１、３１３上に、（一対の櫛歯電極からなる）櫛歯電極部３１５、３１７、３１９と反射器３２１、３２３、３２５が形成されたものである。
【０１２６】
本実施例においても、第１〜第３弾性表面波素子３０３〜３０７は、例えば反射器反射係数の周波数特性が異なることにより、温度変化に対し素子の出力電圧が異なる様に設定されている。
【０１２７】
また、第１弾性表面波素子３０３のみは、圧力の変化によって素子の出力電圧が変化するように設定されている。
本実施例においても、前記実施例１と同様な効果を奏する。
【実施例４】
【０１２８】
次に、実施例４について説明するが、前記実施例１と同様な内容の説明は簡略化する。
ここでは、弾性表面波素子の構成が第１実施例と異なるので、異なる内容を説明する。
図１８（ｂ）に示す様に、本実施例の弾性表面波センサである圧力センサ４０１では、第１、第２弾性表面波素子４０３、４０５は、同一の圧電基板４０７において、長手方向に一列に形成されている。
【０１２９】
なお、第１、第２弾性表面波素子４０３、４０５は、同一の圧電基板４０７上の中央に（両素子４０３、４０５の共有の）櫛歯電極部４０９が形成されるとともに、圧電基板４０７の両側に反射器４１１、４１３が形成されたものである。
【０１３０】
また、第３弾性表面波素子４１４は、他の圧電基板４１５の上に、櫛歯電極部４１７と反射器４１９が形成されたものである。
本実施例においても、第１〜第３弾性表面波素子４０３、４０５、４１４は、例えば反射器反射係数の周波数特性が異なることにより、温度変化に対し素子の出力電圧が異なるように設定されている。
【０１３１】
更に、第１弾性表面波素子４０３のみは、圧力の変化によって素子の出力電圧が変化するように設定されている。
本実施例においても、前記実施例１と同様な効果を奏する。
【実施例５】
【０１３２】
次に、実施例５について説明するが、前記実施例１と同様な内容の説明は簡略化する。
ここでは、弾性表面波素子の構成が第１実施例と異なるので、異なる内容を説明する。
図１８（ｃ）に示す様に、本実施例の弾性表面波センサである圧力センサ５０１では、第１〜第３弾性表面波素子５０３、５０５、５０７の長手方向における長さが異なるように設定されている。
【０１３３】
なお、各素子５０３〜５０７は、前記実施例１と同様に、それぞれ圧電基板５０９、５１１、５１３上に、各素子共有の（一対の櫛歯電極からなる）櫛歯電極部５１５と各反射器５１７、５１９、５２１が形成されたものである。
【０１３４】
本実施例においても、第１〜第３弾性表面波素子５０３〜５０７は、例えば反射器反射係数の周波数特性が異なることにより、温度変化に対し素子の出力電圧が異なるように設定されている。
【０１３５】
また、第１弾性表面波素子５０３のみは、圧力の変化によって素子の出力電圧が変化するように設定されている。
本実施例においても、前記実施例１と同様な効果を奏する。
【実施例６】
【０１３６】
次に、実施例６について説明するが、前記実施例１と同様な内容の説明は簡略化する。  なお、素子等の各部材は実施例１と同じであるので、実施例１と同じ番号を使用する。
本実施例は、各素子の出力の電力比を用いて、前記実施例１とほぼ同様な手順で圧力を検出するので、図１９及び図２０に基づいて簡単に説明する。
【０１３７】
なお、図２０（ａ）は温度マップであり、その縦軸は、前記実施例１と同様な温度による基板変化量を示すが、横軸は、第３、第２弾性表面波素子１５、１３間の電力比を示している。
【０１３８】
また、図２０（ｂ）は圧力マップであり、その縦軸は、前記実施例１と同様な圧力による基板変化量を示すが、横軸は、第１、第２弾性表面波素子１１、１３間の電力比を示している。
【０１３９】
更に、図２０（ｃ）はオフセットマップ（基準極温度マップ）であり、その縦軸は、第２弾性表面波素子１３の出力電力とその基準温度における出力電力との電力比（温度補正量）を示し、横軸は、第３、第２弾性表面波素子１５、１３間の電力比を示している。
【０１４０】
図１９及び図２０に示す様に、まず、第１〜第３弾性表面波素子１１〜１５の出力電圧を、図１０のログアンプあるいはダイオードからなる検波器（ＤＥＴ）１０９の検波特性に従い、その入力電力に換算することによって、それぞれ電力ＰSAW1、ＰSAW2、ＰSAW3に換算する。
【０１４１】
そして、第１弾性表面波素子１１の電力ＰSAW1と第２弾性表面波素子１３の電力ＰSAW2との電力比（ＰSAW1／ＰSAW2）を演算する。また、同様に、第３弾性表面波素子１５の電力ＰSAW3と第２弾性表面波素子１３の電力ＰSAW2との電力比（ＰSAW3／ＰSAW2）を演算する。
【０１４２】
なお、後述する様に、電力比と電力差とは等価であり、ここでは、電力をｄＢｍでとっているため、電力比の計算は差動演算となる。
次に、前記図２０（ａ）の様な温度マップを用いて、前記第３、第２弾性表面波素子１５、１３間の電力比（ＰSAW3／ＰSAW2）の値に対応する基板変位量（温度による基板変化量）を算出する。
【０１４３】
次に、前記図２０（ｃ）の様なオフセットマップを用いて、第３、第２弾性表面波素子１５、１３間の電力比（ＰSAW3／ＰSAW2）から、（圧力基準値に対応する）温度補正量（オフセット電圧）を算出する。
【０１４４】
次に、前記第１、第２弾性表面波素子１５、１３間の電力比（ＰSAW1／ＰSAW2）に前記温度補正量を加算し、前記図２０（ｂ）の様な圧力マップを用いて、その加算値から、温度及び圧力による基板変位量を算出する。
【０１４５】
次に、温度及び圧力による基板変位量から温度による基板変位量を引いて、圧力のみによる基板変位量を算出する。
従って、この圧力のみによる基板変位量から、予め求めておいた圧力と圧力のみによる基板変位量との関係を示すマップ等を用いて、圧力を求めることができる。
【０１４６】
また、前記温度による基板変化量から、予め求めておいた温度と温度のみによる基板変位量との関係を示すマップ等を用いて、温度を算出することができる。
本実施例においても、前記実施例１と同様な効果を奏する。
【０１４７】
なお、下記数１に示す様に、式（１）の様に定義される場合、式（２）又は式（３）から明かな様に、ｄＢｍ単位の電力で差分を計算することは、その真数（電力Ｗ）の比を取ることと等価であるので、各マップでは、電力の差で表現してある。
【０１４８】
【数１】
2012247220.tif 000004
【実施例７】
【０１４９】
次に、実施例７について説明するが、前記実施例２と同様な内容の説明は簡略化する。
ここでは、外部装置における圧力等を算出する手法が第１実施例と異なるので、異なる内容について説明する。なお、前記実施例２と同じ部材には同じ番号を付す。
【０１５０】
図２１に示す様に、本実施例では、圧力センサの応答信号の検波電圧は、各ホールド回路２０５〜２０９で保持される。具体的には、第１、第２、第３弾性表面波素子からのそれぞれ信号（電圧信号ＶSAW1、ＶSAW2、ＶSAW3）は、それぞれ各ホールド回路２０５〜２０９で保持される。
【０１５１】
そして、例えば図示しない差動演算回路によって、保持された第１、第２弾性表面波素子からの電圧信号ＶSAW1、ＶSAW2の差分（ＶSAW1−ＶSAW2）を演算する。また、同様に、保持された第３、第２弾性表面波素子からの電圧信号ＶSAW3、ＶSAW2の差分（ＶSAW3−ＶSAW2）を演算する。
【０１５２】
これらの差分の演算値は、それぞれＡ／Ｄ変換器２１１、２１３を介して、演算部に入力される。
その後の演算部における処理は、図２１の「ソフトウェアによる処理」に示す様に、前記実施例２と同様である。
【０１５３】
具体的には、まず、第１、第２弾性表面波素子１１、１３間の出力電圧の差（ＶSAW1−ＶSAW2）を電力比（ＶSAW1／ＶSAW2）に換算するとともに、第３、第２弾性表面波素子１１５、１３間の出力電圧の差（ＶSAW3−ＶSAW2）を電力比（ＶSAW3／ＶSAW2）に換算する。
【０１５４】
そして、前記図２０（ａ）の様な温度マップを用いて、前記第３、第２弾性表面波素子１５、１３間の電力比（ＰSAW3／ＰSAW2）の値に対応する基板変位量（温度による基板変化量）を算出する。
【０１５５】
次に、前記図２０（ｃ）の様なオフセットマップ（基準極温度マップ）を用いて、第３、第２弾性表面波素子１５、１３間の電力比（ＰSAW3／ＰSAW2）から、（圧力基準点に対応する）温度補正量（オフセット電圧）を算出する。
【０１５６】
次に、前記第１、第２弾性表面波素子１５、１３間の電力比（ＰSAW1／ＰSAW2）に前記温度補正量を加算し、前記図２０（ｂ）の様な圧力マップを用いて、その加算値から、温度及び圧力による基板変位量を算出する。
【０１５７】
次に、温度及び圧力による基板変位量から温度による基板変位量を引いて、圧力のみによる基板変位量を算出する。
従って、この圧力のみによる基板変位量から、予め求めておいた圧力と圧力のみによる基板変位量との関係を示すマップ等を用いて、圧力を求めることができる。
【０１５８】
また、前記温度による基板変化量から、予め求めておいた温度と温度のみによる基板変位量との関係を示すマップ等を用いて、温度を算出することができる。
本実施例においても、前記実施例２と同様な効果を奏する。
【０１５９】
本発明は、上述した各実施例に限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲内において、各種の態様で実施できることは勿論である。
（１）本発明は、例えばタイヤ空気圧センサのような圧力センサに限らず、応力センサ、変位センサなど、各種の用途に適用できる。
【０１６０】
（２）本発明では、出力電圧値を用いて圧力等を求めたが、それ以外に、出力電圧値から求めた出力電流値を用いて圧力等を求めてもよい。
【符号の説明】
【０１６１】
１、３０１、４０１、５０１…圧力センサ（弾性表面波センサ）
３…外部装置（信号源）
１１、３０３、４０３、５０３…第１弾性表面波素子
１３、３０５、４０５、５０５…第２弾性表面波素子
１５、３０７、４１４、５０７…第３弾性表面波素子
１９、５１、７１、３０９、３１１、３１３、４０７、４１５、５０９、５１１、５１３…圧電基板
２１、２３、５３、５５、７３、７５…櫛歯電極
２４、５６、７６、３１５、３１７、３１９、４０９、４１７、５１５…櫛歯電極部
３３…伝送路
２５、５７、７７、３２１、３２３、３２５、４１１、４１３、４１９、５１７、５１９、５２１…反射器
４３…押圧部材
【図１】
2012247220.tif 000005
【図２】
2012247220.tif 000006
【図３】
2012247220.tif 000007
【図５】
2012247220.tif 000008
【図６】
2012247220.tif 000009
【図７】
2012247220.tif 000010
【図８】
2012247220.tif 000011
【図９】
2012247220.tif 000012
【図１０】
2012247220.tif 000013
【図１１】
2012247220.tif 000014
【図１２】
2012247220.tif 000015
【図１３】
2012247220.tif 000016
【図１４】
2012247220.tif 000017
【図１５】
2012247220.tif 000018
【図１６】
2012247220.tif 000019
【図１７】
2012247220.tif 000020
【図１９】
2012247220.tif 000021
【図２０】
2012247220.tif 000022
【図２１】
2012247220.tif 000023
【図４】
2012247220.tif 000024
【図１８】
2012247220.tif 000025