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UNPOWERED WIRELESS SENSOR MODULE, AND WIRELESS PHYSICAL QUANTITY DETECTION SYSTEM

Patent code P110002989
File No. ShIP-1002N-KJ006
Posted date Jun 10, 2011
Application number P2011-128560
Publication number P2012-255706A
Patent number P5885014
Date of filing Jun 8, 2011
Date of publication of application Dec 27, 2012
Date of registration Feb 19, 2016
Inventor
  • (In Japanese)近藤 淳
  • (In Japanese)山崎 陽平
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人静岡大学
Title UNPOWERED WIRELESS SENSOR MODULE, AND WIRELESS PHYSICAL QUANTITY DETECTION SYSTEM
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an unpowered wireless sensor module and a wireless physical quantity detection system, that can enlarge the sensing range of a sensor as compared with a conventional unpowered wireless sensor module.
SOLUTION: A sensor module 200 includes a piezoelectric substrate 202 generating a surface acoustic wave by a piezoelectric effect. The piezoelectric substrate 202 is fixed on a conductive substrate 205 coated with an insulation layer 204. On the piezoelectric substrate 202, a surface acoustic wave conversion IDT 206 mutually converting a high-frequency signal and a surface acoustic wave between an antenna 208 and a piezoelectric substrate 202, and a surface acoustic wave reflection IDT 207 connected to a thermistor 209, in which the reflectance of a surface acoustic wave changes depending on the impedance change of the thermistor 209 are disposed to face each other. The surface acoustic wave conversion IDT 206, the surface acoustic wave reflection IDT 207, and the thermistor 209 are electrically connected to each other via the conductive substrate 205, and receive a common potential.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


従来から、光、音、超音波(振動)、圧力、温度、湿度、ガス、電界または磁界などの各種物理量に応じたインピーダンスに変化するインピーダンス変化型センサを備えて、無給電およびワイヤレス(無線)でインピーダンス変化型センサの検出信号をホスト装置に出力することができる無給電ワイヤレス式センサモジュールがある。



例えば、下記特許文献1には、表面弾性波(SAW:Surface Acoustic Wave)と高周波信号とを相互に変換する表面弾性波変換IDT(Interdigital
Transducer)と、受光素子が接続された表面弾性波反射IDTとを圧電基板上で対向配置するとともに、表面弾性波変換IDTと表面弾性波反射IDTとの間で表面弾性波を往復伝播させた際における表面弾性波反射IDTの反射率の変化による表面弾性波の変化に基づいて受光素子が受光した光量を検出する無給電ワイヤレス式フォトセンサが開示されている。

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、無線通信を用いて物理的に離れた場所における種々の物理量を無給電で検出することができる無給電ワイヤレス式センサモジュールおよび同無給電ワイヤレス式センサモジュールを備えたワイヤレス式物理量検出システムに関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
圧電効果を示す圧電体で構成されるとともに表面弾性波を伝播可能な圧電基板と、
無線送信される駆動信号を受信するとともに応答信号を無線送信するために電波と高周波電気信号とを相互に変換するアンテナと、
2つの第1櫛歯状電極のうちの一方が前記アンテナに接続された状態で前記2つの第1櫛歯状電極が前記圧電基板上で互いに対向配置されて前記高周波電気信号と前記表面弾性波とを相互に変換する表面弾性波変換手段と、
外部から受ける物理量に応じてインピーダンスが変化するインピーダンス変化型センサと、
2つの第2櫛歯状電極のうちの一方が前記インピーダンス変化型センサにおける一方の端子に接続された状態で前記2つの第2櫛歯状電極が前記圧電基板上で互いに対向配置されて前記表面弾性波変換手段によって励振された前記表面弾性波を反射する表面弾性波反射手段とを備え、
前記表面弾性波変換手段、前記インピーダンス変化型センサおよび前記表面弾性波反射手段が電気的にフローティング状態で前記表面弾性波変換手段における他方の第1櫛歯状電極、前記表面弾性波反射手段における他方の第2櫛歯状電極および前記インピーダンス変化型センサにおける他方の端子が、互いに電気的に接続され、
前記表面弾性波反射手段における前記表面弾性波の反射率が前記インピーダンス変化型センサのインピーダンスにより変化することを特徴とする無給電ワイヤレス式センサモジュール。



【請求項2】
 
請求項1に記載した無給電ワイヤレス式センサモジュールにおいて、
前記表面弾性波反射手段は、前記表面弾性波変換手段に対向する位置に設けられていることを特徴とする無給電ワイヤレス式センサモジュール。

【請求項3】
 
請求項1または請求項2に記載した無給電ワイヤレス式センサモジュールにおいて、さらに、
前記圧電基板は、
前記表面弾性波変換手段と前記表面弾性波反射手段との間における前記表面弾性波の伝搬領域の外側領域に、前記表面弾性波変換手段および/または前記表面弾性波反射手段への前記表面弾性波の反射を防止するための反射防止部を有することを特徴とする無給電ワイヤレス式センサモジュール。

【請求項4】
 
請求項3に記載した無給電ワイヤレス式センサモジュールにおいて、
前記反射防止部は、前記表面弾性波の伝搬方向に対して前記圧電基板の縁部が斜めに傾斜して形成されていることを特徴とする無給電ワイヤレス式センサモジュール。

【請求項5】
 
請求項1ないし請求項4のうちのいずれか1つに記載した無給電ワイヤレス式センサモジュールにおいて、
前記インピーダンス変化型センサは、前記物理量に応じて電荷を蓄える容量が変化する可変キャパシタ、前記物理量に応じてインダクタンスが変化する可変インダクタ、および前記物理量に応じて抵抗が変化する可変抵抗のうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする無給電ワイヤレス式センサモジュール。

【請求項6】
 
請求項1ないし請求項5のうちのいずれか1つに記載した無給電ワイヤレス式センサモジュールにおいて、さらに、
導電性を有する材料で構成されて少なくとも前記圧電基板上に配置される前記他方の第1櫛歯電極および前記他方の第2櫛歯電極に対して対向配置される導電性基板を備え、
前記他方の第1櫛歯電極、前記他方の第2櫛歯電極および前記インピーダンス変化型センサにおける他方の端子が前記導電性基板を介して互いに電気的に接続されることを特徴とする無給電ワイヤレス式センサモジュール。

【請求項7】
 
物理量の検出対象に設置される請求項1ないし請求項6のうちのいずれか1つに記載した無給電ワイヤレス式センサモジュールと、
前記無給電ワイヤレス式センサモジュールに対して駆動信号を無線送信するとともに、前記無給電ワイヤレス式センサモジュールから無線送信される応答信号を受信して前記検出対象における前記物理量を検出するホスト装置とを備えたことを特徴とするワイヤレス式物理量検出システム。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2011128560thum.jpg
State of application right Registered
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