(57)【要約】      （修正有）【課題】遠心加速中にも発振周波数を測定できる水晶振動子を用いた発振ユニットの遠心加速試験システムを提供する。【解決手段】第１受信アンテナＲＡ1を有する切替用受信回路を中央領域に有して、前記切替用受信回路とそれぞれが接続して少なくとも水晶振動子を有する複数の発振ユニットＯＵが外周に搭載される遠心加速用の回転テーブル１１と、前記切替用受信回路に選択信号Ｓを送信する第１送信アンテナＴＡ1を有する切替用送信装置Ｔxとを備え、前記切替用送信装置Ｔx及び前記切替用受信回路からの選択信号Ｓによって、前記複数の発振ユニットＯＵのうちのいずれかが選択されて、前記発振ユニットＯＵに設けられた第２送信アンテナＴＡ２から前記発振ユニットＯＵの発振周波数で電磁波を送出し、前記電磁波は第２受信アンテナＲＡ２によって受信され、前記第２受信アンテナＲＡ２に電気的に接続した周波数カウンタによって前記発振周波数を測定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１受信アンテナを有する切替用受信回路を中央領域に有して、前記切替用受信回路とそれぞれが接続して少なくとも水晶振動子を有する複数の発振ユニットが外周に搭載される遠心加速用の回転テーブルと、
前記切替用受信回路に選択信号を送信する第１送信アンテナを有する切替用送信装置とを備え、
前記切替用送信装置及び前記切替用受信回路からの選択信号によって、前記複数の発振ユニットのうちのいずれかが選択されて、前記発振ユニットに設けられた第２送信アンテナから前記発振ユニットの発振周波数で電磁波を送出し、
前記電磁波は第２受信アンテナによって受信され、前記第２受信アンテナに電気的に接続した周波数カウンタによって前記発振周波数を測定する水晶振動子を用いた発振ユニットの遠心加速試験システム。
【請求項２】
請求項１において、前記選択信号は指令制御部から前記切替用送信装置に送出され、前記周波数カウンタで測定された発振周波数は前記指令制御部に送出される水晶振動子を用いた発振ユニットの遠心加速試験システム。
【請求項３】
請求項１において、前記複数の発振ユニットは前記遠心加速テーブルの回転中いずれもが発振動作する水晶振動子を用いた発振ユニットの遠心加速試験システム。
【請求項４】
請求項１において、前記複数の発振ユニットはそれぞれが発振段と送信増幅段とを有し、前記選択信号によって前記送信増幅段は動作する水晶振動子を用いた発振ユニットの遠心加速試験システム。
【請求項５】
請求項１において、前記回転テーブルの回転中心となる中心部の上方にはロータリーコネクタが設置され、前記ロータリーコネクタを経て前記切替用受信回路及び前記複数の発振ユニットに電源が供給される水晶振動子を用いた発振ユニットの遠心加速試験システム。
【請求項６】
請求項１において、前記第２受信アンテナは前記回転テーブルの回転中心と同心としたループ状とし、前記複数の発振ユニットにおける第２送信アンテナは前記第２受信アンテナと交差する水晶振動子を用いた発振ユニットの遠心加速試験システム。
。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水晶振動子を用いた発振ユニットの遠心加速試験システムを技術分野とし、特に水晶振動子を長時間にわたって回転させたときの発振周波数を測定する遠心加速試験システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶振動子は周波数や時間の基準源として発振器に組み込まれ、通信機器等の電子機器に広く採用される。その一方で、近年では、自動車の安全性の点からＴＰＭＳ（Tyre Pressure Monitoring Systems）が米国で立法化され、水晶振動子はセンサモジュールに搭載される。センサモジュールは空気圧を検出する圧力センサ（タイヤセンサ）及び水晶振動子を用いた発振ユニット（特には発振回路）を有し、自動車のタイヤに設置されてタイヤセンサの検出情報（空気圧）を無線で運転席等に送信する。
【０００３】
この場合、センサモジュールはタイヤの例えば内周面やホイールに設置され、自動車の走行中にはタイヤとともに高速回転する。そして、水晶振動子を用いた発振ユニットが回転による加速度を受け、加速度によっては発振周波数に変化を生じる。そして、発振周波数が大きく変化すると、タイヤと運転席との間での通信が困難になる。
【０００４】
このことから、従来では、例えば発振周波数の変化に最も影響を与える水晶振動子を予め遠心加速機６内で例えば５００時間回転し、概ね２０００Ｇの加速度を与える。そして、遠心加速前後での発振周波数の変化を予め測定する。これによって、発振周波数の規格を満足する水晶振動子のみを採用する。あるいは、センサモジュール自体を遠心加速して発振周波数の変化を予め測定し、規格内のものを採用する。
【０００５】
水晶振動子は例えばセラミック容器や金属容器を用いた表面実装型が用いられる。第４図は凹状としたセラミック容器１を用いた例であり、図示しない両主面の励振電極から引出電極の延出した水晶片（例えばＡＴカット）２の両端外周部を導電性接着剤３によって内底面に固着する。そして、例えばシーム溶接によって、金属カバー４を容器本体１の開口端面に接合し、水晶片２を密閉封入する。容器本体１の底面には引出電極と電気的に接続した表面実装用の外部端子５有する。
【０００６】
なお、水晶振動子は導電性接着剤３による特に水晶３片の保持状態によって振動周波数（共振周波数）が変化する。したがって、過大な加速度によって導電性接着剤３の状態が変化すれば、振動周波数も変化する。このことから、加速度による発振ユニットＯＵの周波数変化は水晶振動子に依存する。また、水晶振動子は水晶片２の板面を横断する軸方向によって、発振周波数が変化する応力感度特性を有することも発振周波数が変化する要因となる。
【特許文献１】無  電子図書館、公報テキスト検索、キーワード（遠心加速・水晶・周波数）、結果０件。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の遠心加速試験では、遠心加速前後での例えば水晶振動子による発振周波数差を検出するのみで、遠心加速中での発振周波数の変化状態を検出できない問題があった。このことは、例えば遠心加速前後での周波数差は小さくても、遠心加速中には周波数変化が大きい、極端には発振自体が停止している可能性をも否定できないことを意味する。
【０００８】
これらの発振停止を含む周波数変化が大きい場合、自動車の走行中には、運転者にはタイヤセンサからの情報（空気圧）が伝達されない。そして、走行後の停車時に、タイヤセンサからの情報によって空気圧の減少が判明した場合は、走行中での運転がいかに危険であったかを認識するとともに、タイヤ圧の減少による事故を未然に防止できないことになる。
【０００９】
これらのことから、水晶振動子とともに発振回路とをセットにした複数の発振ユニットを図示しない回転テーブルで遠心加速しながら、各発振ユニットの発振周波数を測定することが考えられた。しかし、この場合には、遠心加速中（回転中）の発振ユニットの発振周波数を如何にして測定するか、更には、５００時間程度（約２０日）の連続した発振を継続するための電源供給を如何にするのかの課題を生じた。
【００１０】
すなわち、遠心加速する回転テーブルとともに各発振ユニットは回転する。したがって、例えば周波数測定器や電源との接続を有線とした場合には、各発振ユニットから周波数測定器までの測定経路や、電源の供給ラインを確保できない等の問題があった。なお、発振ユニットの５００時間の連続動作は外部電源ではない、乾電池やバッテリー等では基本的に無理がある。
【００１１】
（発明の目的）
本発明は遠心加速中にも発振周波数を測定できる水晶振動子を用いた発振ユニットの遠心加速試験システム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】
【００１２】
本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、第１受信アンテナを有する切替用受信回路を中央領域に有して、前記切替用受信回路とそれぞれが接続して少なくとも水晶振動子を有する複数の発振ユニットが外周に搭載される遠心加速用の回転テーブルと、前記切替用受信回路に選択信号を送信する第１送信アンテナを有する切替用送信装置とを備え、前記切替用送信装置及び前記切替用受信回路からの選択信号によって、前記複数の発振ユニットのうちのいずれかが選択されて、前記発振ユニットに設けられた第２送信アンテナから前記発振ユニットの発振周波数で電磁波を送出し、前記電磁波は第２受信アンテナによって受信され、前記第２受信アンテナに電気的に接続した周波数カウンタによって前記発振周波数を測定する水晶振動子を用いた発振ユニットの遠心加速試験システムとする。
【発明の効果】
【００１３】
このような構成であれば、回転テーブル（遠心加速テーブル）の切替用受信回路と切替用送信装置とは無線で通信され、切替用送信装置からの選択信号Ｓによって任意の発振ユニットが選択される。そして、選択された任意の遠心加速中（回転中）の発振ユニットの発振周波数が第２送信アンテナから第２受信アンテナに送信される。そして、第２受信アンテナに接続した周波数カウンタによって発振周波数が測定される。したがって、請求項１の発明では遠心加速する回転中の各発振ユニットを選択してそれぞれの発振周波数を測定できる。
【００１４】
（実施態様項）
本発明の請求項２では、請求項１において、前記選択信号は指令制御部から前記切替用送信装置に送出され、前記周波数カウンタで測定された発振周波数は前記指令制御部に送出される。これにより、指令制御部からの選択信号に基づいた各発振ユニットの発振周波数を指令制御部に取り込める。
【００１５】
同請求項３では、請求項１において、前記複数の発振ユニットは前記遠心加速テーブルの回転中いずれもが発振動作する。これにより、選択信号によって選択された時点からの発振周波数を測定できる。
【００１６】
同請求項４では、請求項１において、前記複数の発振ユニットはそれぞれが発振段と送信増幅段とを有し、前記選択信号によって前記送信増幅段は動作する。これにより、選択信号によって任意の発振ユニットの発振出力が増幅されて、電磁波を第１送信アンテナから送信できる。
【００１７】
同請求項５では、請求項１において、前記回転テーブルの回転中心となる中心部の上方にはロータリーコネクタが設置され、前記ロータリーコネクタを経て切替用受信回路及び前記複数の発振ユニットに電源が供給される。これにより、長時間にわたる外部からの電源を供給できて、例えば５００時間にわたる遠心加速試験を可能にする。この場合、ロータリーコネクタを用いた外部からの電源供給に限らず、例えば太陽電池や電磁誘導型の発電機等の利用が考えられ、本発明（請求項１）はこれらの電源供給を排除するものではない。
【００１８】
同請求項６では、請求項１において、前記第２受信アンテナは前記回転テーブルの回転中心と同心としたループ状とし、前記複数の発振ユニットにおける第２送信アンテナは前記第２受信アンテナと交差する。これにより、各発振ユニットの第３送信アンテナからの電磁波を効率的に受信する。この場合も、第２受信アンテナはループ状に限らず、例えば線状アンテナ等としてもよく、受信効率がよければ適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
第１図及び第２図は本発明の水晶振動子を用いた発振ユニットの遠心加速試験システムの一実施形態を説明する図で、第１図は遠心加速試験システムの概略図、第２図（ａ）は遠心加速試験機の断面図、同図（ｂ）は回転テーブルの平面図である。
【００２０】
遠心加速試験システムは遠心加速機６と指令制御部７と周波数計測部８とからなる。遠心加速機６はモータＭにプーリー結合した中心軸が第１筐体９ａ及び固定台１０を貫通する回転テーブル１１を有する。回転テーブル１１の中央領域には切替用受信装置Ｒxが、外周領域には発振ユニットＯＵ（Oscillator Unit)が保持固定される。なお、発振ユニットＯＵは三次元方向のいずれにも保持固定が可能な図示しない保持ボックスに固定される。そして、図示しない蓋を有する第２筐体９ｂに覆われる。
【００２１】
回転テーブル１１の回転中心となる中心部の上方となる第２筐体９ｂ内にはロータリーコネクタ１２が設置される。ロータリーコネクタ１２は図示しない上下の回転部と非回転とからなり、非回転部が保持板１４ａによって第２筐体９ｂに固定される。そして、ロータリーコネクタ１２には外部電源からのケーブル１３が接続して、電源電圧を切替用受信装置Ｒx及び各発振ユニットＯＵに供給する。
【００２２】
切替用受信装置Ｒxは第１受信アンテナＲＡ1を有し、各発振ユニットＯＵと線路１５によって接続する。第１受信アンテナＲＡ1は切替用送信装置Ｔxからの後述の選択信号Ｓを受信する。発振ユニットＯＵは、第３図に示したように、水晶振動子２を有する発振段（発振回路）と、図示しないバッファアンプを有する干渉増幅段と、同パワーアンプを有する送信増幅段と、第２送信アンテナＴＡ2とを有する。そして、発振段には常時電源Ｖccが投入され、干渉増幅段を含む送信増幅段は切替用受信装置Ｒxからの選択信号Ｓによって電源が投入される。第２送信アンテナＴＡ2は回転テーブル１１の中心方向に向かってアンテナ線路が延出する。
【００２３】
指令制御部７はコンピュータと切替用送信装置Ｔxとを有する。コンピュータは切替用送信装置ＴxのＯＮ・ＯＦＦ動作を制御するとともに選択信号Ｓを送出する。選択信号Ｓは各発振ユニットＯＵを選択するデジタル信号であり、コンピュータ内に予め記憶されて切替用送信装置Ｔxに送出される。但し、任意の選択信号Ｓを送出できる。そして、切替用送信装置Ｔxの第１送信アンテナＴＡ1から選択信号Ｓを切替用受信装置Ｒxの第１受信アンテナＲＡ1に送信する。
【００２４】
周波数計測部８は第２受信アンテナＲＡ2と増幅器ＡＭＰと周波数カウンタ（カウンタ）とからなる。第２受信アンテナＲＡ2は、ここではループ状（この例では円）とし、第２筐体９ｂに接続した保持板１４ｂによって回転テーブル１１の上方に設置される。そして、ループ状の第２受信アンテナＲＡ2は前述した各発振ユニットＯＵの第２送信アンテナＴＡ2と交差する。
【００２５】
このようなものでは、先ず、遠心加速機６の回転テーブル１１を動作（回転）し、例えば連続５００時間（約２０日）の２０００Ｇの加速度を各発振ユニットＯＵに加える。次に、指令制御部７からの選択信号Ｓを切替用送信装置Ｔxの第１送信アンテナＴＡ1から切替用受信装置Ｒxの第１受信アンテナＲＡ1に送信する。選択信号Ｓは予めプログラミングされて、各発振ユニットＯＵの配列方向に沿って選択する順番となる。
【００２６】
次に、切替用受信装置Ｒxは選択信号Ｓに基づいて、発振ユニットＯＵの干渉増幅段を含む送信増幅段を順番にＯＮにする（前第３図）。これにより、選択信号Ｓによって送信増幅段がＯＮとされた発振ユニットＯＵは、発振段での発振周波数を第２送信アンテナＴＡ2からループ状の第２受信アンテナＲＡ2に送信する。この場合、発振ユニットＯＵのＯＮ（動作）時間は例えば２０秒とし、回転テーブル１１の各発振ユニットＯＵを順番に選択してこれを断続的に連続５００時間繰り返す。なお、発振ユニットＯＵの動作時間は測定精度等の関係から任意に設定できる。
【００２７】
次に、第２受信アンテナＲＡ2に順次に受信された各発振ユニットＯＵの発振周波数は、周波数計測部８の増幅器（ＡＭＰ）を経て周波数カウンタによって測定される。最後に、周波数カウンタによって測定された発振周波数は指令制御部７のコンピュータに送出される。そして、コンピュータは各発振ユニットＯＵの５００時間にわたる断続的な発振周波数特性を読み出し自在として記録する。
【００２８】
この様な構成であれば、回転テーブル１１によって遠心加速された各発振ユニットＯＵは受信装置Ｒxからの選択信号Ｓによって順次に選択され、さらに各発振ユニットＯＵの発振周波数を第２受信アンテナＲＡ2に接続した周波数計測部８の周波数カウンタによって測定する。したがって、例えば連続５００時間とした遠心加速中での各発振ユニットＯＵの発振停止を含む発振周波数の変化状態を観測できる。このことから、特に、水晶振動子の保持形態や応力感度特性に基づいた周波数変化を把握でき、信頼性の高い水晶振動子を供給できる。
【００２９】
また、この例では、各発振ユニットＯＵと周波数計測部８とは第２送信アンテナＴＡ2と第２受信アンテナＲＡ2による無線としたので、回転テーブル１１ともに回転する発振ユニットＯＵの発振周波数を確実に伝送できる。そして、ロータリーコネクタ１２を用いた外部からの電源供給なので、連続５００時間とした長時間にわたる発振ユニットＯＵの動作を確実にする。要するに、回転テーブル１１の回転に拘わらず、各発振ユニットＯＵから周波数計測部８への発振周波数の伝送及び電源供給を確実にする。
【００３０】
この場合、第２受信アンテナＲＡ2は回転テーブル１１の回転中心にループ状として配設され、複数の発振ユニットＯＵにおける第２送信アンテナＴＡ2は中心方向に延出して第２受信アンテナＲＡ2と交差する。したがって、各発振ユニットＯＵの第２送信アンテナＲＴ2からの電磁波を、ループ状とした第２受信アンテナＲＡ2によって効率的に受信する。
【００３１】
また、指令制御部７からの選択信号Ｓは切替用送信装置Ｔxに送出され、周波数計測部８の周波数カウンタで測定された発振周波数は指令制御部７に送出される。したがって、指令制御部７からの選択信号Ｓに基づいた各発振ユニットＯＵの発振周波数は指令制御部７に取り込められる。
【００３２】
また、回転テーブル１１による遠心加速中、発振ユニットＯＵの発振段には常時電源が供給されて、いずれもが発振動作する。したがって、選択信号Ｓによって選択された時点からの発振周波数を測定できる。そして、複数の発振ユニットＯＵはそれぞれが発振段と送信増幅段とを有し、選択信号Ｓによって送信増幅段は動作する。したがって、発振段は常に発振動作していても、選択信号Ｓによって送信増幅段が選択された発振ユニットＯＵのみの発振出力が増幅されて、第１送信アンテナＴＡ1から送信できる。
【００３３】
（他の事項）
上記実施形態ではディスクリートの水晶振動子を対象として説明したが、例えば水晶片とＩＣチップとを１パッケージに収容した表面実装発振器であっても適用できる。この場合、表面実装発振器に第２送信アンテナＴＡ2を付加すれば、同様にして遠心加速した表面実装発振器の発振周波数を測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態を説明する水晶振動子を用いた発振ユニットＯＵの遠心加速試験システムの概略図である。
【図２】本発明の一実施形態を説明する遠心加速試験機の断面図、同図（ｂ）は回転テーブル１１の平面図である。
【図３】本発明の一実施形態を説明する発振ユニットのブロック図である。
【図４】従来例を説明する水晶振動子の断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  容器本体、２  水晶片、３  導電性接着剤、４  金属カバー、５  外部端子、６  遠心加速機、７  指令制御部、８  周波数計測部、９  筐体、１０  固定台、１１  回転テーブル、１２  ロータリーコネクタ、１３  ケーブル、１４  保持板、１５  保持板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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